JP3458344B2 - モータ構造 - Google Patents
モータ構造Info
- Publication number
- JP3458344B2 JP3458344B2 JP02054297A JP2054297A JP3458344B2 JP 3458344 B2 JP3458344 B2 JP 3458344B2 JP 02054297 A JP02054297 A JP 02054297A JP 2054297 A JP2054297 A JP 2054297A JP 3458344 B2 JP3458344 B2 JP 3458344B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- motor
- rotor
- pole teeth
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 11
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- NYPJDWWKZLNGGM-RPWUZVMVSA-N esfenvalerate Chemical compound C=1C([C@@H](C#N)OC(=O)[C@@H](C(C)C)C=2C=CC(Cl)=CC=2)=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 NYPJDWWKZLNGGM-RPWUZVMVSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ構造の改良
に係り、特にステッピングモータの磁気回路の改良に関
するものである。
に係り、特にステッピングモータの磁気回路の改良に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＯＡ機器、コンピュータ周辺機器や産業
機器などにおいてステッピングモータは広く使用されて
いる。このステッピングモータは、入力パルスにより回
転駆動される電動機であり、その回転角度は入力パルス
数に比例し、またその回転速度はその周波数に比例す
る。従って、ステッピングモータはロータ位置を検出す
る必要がない。すなわちオープンループにてステッピン
グモータを駆動しているため、ロータは磁気抵抗が最小
となるように回転している。従って、ステッピングモー
タを構成するロータの回転状態はロータより発生するマ
グネット磁束及びステータの発生する電機子磁束と、ロ
ータイナーシャに依存する。
機器などにおいてステッピングモータは広く使用されて
いる。このステッピングモータは、入力パルスにより回
転駆動される電動機であり、その回転角度は入力パルス
数に比例し、またその回転速度はその周波数に比例す
る。従って、ステッピングモータはロータ位置を検出す
る必要がない。すなわちオープンループにてステッピン
グモータを駆動しているため、ロータは磁気抵抗が最小
となるように回転している。従って、ステッピングモー
タを構成するロータの回転状態はロータより発生するマ
グネット磁束及びステータの発生する電機子磁束と、ロ
ータイナーシャに依存する。
【０００３】次に、ステッピングモータのステータ極歯
の形状、特にクローポール型ステッピングモータの場合
のステータ極歯の形状は、軟磁性材の板を打ち抜き、折
り曲げて形成するため、製造技術的にあまり長く出来な
い。又、長くする時は、極歯が磁気飽和を起こさないよ
うに、極歯の根元を広くした台形型とし、且つ、その極
歯と対向するマグネットの軸方向の長さは、極歯と重な
り合う長さ（投影面積）かそれ以上に長くしているのが
一般的である。
の形状、特にクローポール型ステッピングモータの場合
のステータ極歯の形状は、軟磁性材の板を打ち抜き、折
り曲げて形成するため、製造技術的にあまり長く出来な
い。又、長くする時は、極歯が磁気飽和を起こさないよ
うに、極歯の根元を広くした台形型とし、且つ、その極
歯と対向するマグネットの軸方向の長さは、極歯と重な
り合う長さ（投影面積）かそれ以上に長くしているのが
一般的である。
【０００４】また、１つの相を構成する２つのステータ
極歯は、同一形状としているのが一般的である。そのた
めステッピングモータを駆動すると入力パルスの周波数
に伴う回転変動が発生するため、振動が発生し、近年の
高性能化された機器では、ステッピングモータの振動が
他の部品の動作に悪影響を与え、機器の不具合を起こす
可能性が大きくなり、問題となっていた。そのためにス
テッピングモータの振動を抑える方法として、特願平８
−２７６４８７号等が提案されているが、これは、１相
を構成するステータのロータ磁石とステータヨークの極
歯側辺とが対向する量を変えて低振動化する方法であ
り、この方法ではロータ磁石長さは１相を構成する極歯
の重なり合う長さを全て投影できる面積を必要とし、ロ
ータ磁石の最小化をして省資源化を図ることが困難にな
り、更なるモータの小型化、軽量化及び低価格化には及
ばない。
極歯は、同一形状としているのが一般的である。そのた
めステッピングモータを駆動すると入力パルスの周波数
に伴う回転変動が発生するため、振動が発生し、近年の
高性能化された機器では、ステッピングモータの振動が
他の部品の動作に悪影響を与え、機器の不具合を起こす
可能性が大きくなり、問題となっていた。そのためにス
テッピングモータの振動を抑える方法として、特願平８
−２７６４８７号等が提案されているが、これは、１相
を構成するステータのロータ磁石とステータヨークの極
歯側辺とが対向する量を変えて低振動化する方法であ
り、この方法ではロータ磁石長さは１相を構成する極歯
の重なり合う長さを全て投影できる面積を必要とし、ロ
ータ磁石の最小化をして省資源化を図ることが困難にな
り、更なるモータの小型化、軽量化及び低価格化には及
ばない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みなされたもので、ステッピングモータの問題
点である振動の発生源をなくしてモータ自身の振動を抑
え、なお且つ、ロータイナーシャを増大することなく、
低振動のモータを安価に構成できる新規なモータ構造を
提供するものである。
事情に鑑みなされたもので、ステッピングモータの問題
点である振動の発生源をなくしてモータ自身の振動を抑
え、なお且つ、ロータイナーシャを増大することなく、
低振動のモータを安価に構成できる新規なモータ構造を
提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
発明は、Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された永久
磁石を有するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して
対向し、コイルに流れる電流によりロータの進行方向に
隣接して配置された少なくとも１相分のステータ極歯に
Ｎ極とＳ極を発生する外側および内側〔ステータ〕ヨー
クとを具備するモータにおいて、前記永久磁石の軸方向
長さ（Ｍ）より前記外側ヨークの極歯の歯元長さ（Ｌ）
を大きくして前記外側ヨーク及び前記内側ヨークのいず
れか一方のヨークの極歯に対し他方のヨークの極歯のス
キュー量を多くすることで、１相を構成するステータ極
歯の異極歯間での磁束通過有効面積の大きさを、夫々の
ステータ極歯から発生する高調波の位相を電気角で１８
０度ずらすように〔面積を〕異ならせ、それらの高調波
を打ち消し合わせることを特徴とするモータ構造を提供
する。
発明は、Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された永久
磁石を有するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して
対向し、コイルに流れる電流によりロータの進行方向に
隣接して配置された少なくとも１相分のステータ極歯に
Ｎ極とＳ極を発生する外側および内側〔ステータ〕ヨー
クとを具備するモータにおいて、前記永久磁石の軸方向
長さ（Ｍ）より前記外側ヨークの極歯の歯元長さ（Ｌ）
を大きくして前記外側ヨーク及び前記内側ヨークのいず
れか一方のヨークの極歯に対し他方のヨークの極歯のス
キュー量を多くすることで、１相を構成するステータ極
歯の異極歯間での磁束通過有効面積の大きさを、夫々の
ステータ極歯から発生する高調波の位相を電気角で１８
０度ずらすように〔面積を〕異ならせ、それらの高調波
を打ち消し合わせることを特徴とするモータ構造を提供
する。
【０００７】本願の請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明に加えて、前記ステータの極歯の異極歯間
での永久磁石の有効面積の大きさの違いを、誘導起電力
波形において第３次高調波の電気角の位相差で、１８０
度となるように調整したことを特徴とするモータ構造を
提供する。本願の請求項３に記載の発明は、請求項１又
は２の発明に加えて、前記モータはステータを直線状に
形成したリニアモータであることを特徴とするに記載の
モータ構造を提供する。
に記載の発明に加えて、前記ステータの極歯の異極歯間
での永久磁石の有効面積の大きさの違いを、誘導起電力
波形において第３次高調波の電気角の位相差で、１８０
度となるように調整したことを特徴とするモータ構造を
提供する。本願の請求項３に記載の発明は、請求項１又
は２の発明に加えて、前記モータはステータを直線状に
形成したリニアモータであることを特徴とするに記載の
モータ構造を提供する。
【０００８】本願の請求項４に記載の発明は請求項１又
は２に記載の発明に加えて、前記モータはロータが円筒
形の永久磁石を備えたロータ回転型ステッピングモータ
であることを特徴とするモータ構造を提供する。本願の
請求項５に記載の発明は請求項１又は２に記載の発明に
加えて、上記ステータは、各極歯の位置関係を互いに電
気角で９０度ずらせて２個積層したことを特徴とするモ
ータ構造を提供する。
は２に記載の発明に加えて、前記モータはロータが円筒
形の永久磁石を備えたロータ回転型ステッピングモータ
であることを特徴とするモータ構造を提供する。本願の
請求項５に記載の発明は請求項１又は２に記載の発明に
加えて、上記ステータは、各極歯の位置関係を互いに電
気角で９０度ずらせて２個積層したことを特徴とするモ
ータ構造を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１は本発明によるクローポー
ル型ステッピングモータの一部を破断して示した斜視図
であり、図２は図１で示したステッピングモータの縦断
面図を示し、図３はステータ極歯部とロータマグネット
が対向した展開図を示し、図５は４８ステップのモータ
における極歯のスキュー量と、ロータが回転することに
より、電機子コイルに誘起される誘導起電力波形に含ま
れる第３次高調波の基本波に対する位相の関係（実験結
果）を示す図である。図４はスキュー量の定義を示す図
である。なお、スキュー量ｓは極歯側辺の斜め部Ｃの極
ピッチτｐに対する比ｓ＝２Ｃ／τｐ にて定義する。
用いて詳細に説明する。図１は本発明によるクローポー
ル型ステッピングモータの一部を破断して示した斜視図
であり、図２は図１で示したステッピングモータの縦断
面図を示し、図３はステータ極歯部とロータマグネット
が対向した展開図を示し、図５は４８ステップのモータ
における極歯のスキュー量と、ロータが回転することに
より、電機子コイルに誘起される誘導起電力波形に含ま
れる第３次高調波の基本波に対する位相の関係（実験結
果）を示す図である。図４はスキュー量の定義を示す図
である。なお、スキュー量ｓは極歯側辺の斜め部Ｃの極
ピッチτｐに対する比ｓ＝２Ｃ／τｐ にて定義する。
【００１０】図１特に図２から分かるように、ロータ１
は円筒型の永久磁石１０と回転軸１１とスリーブ１７よ
り構成される。ロータ１は、回転軸１１と永久磁石１０
とをインサートモールドにより一体化するが、その際に
両者の間にスリーブ１７が形成され、このスリーブ１７
の介在により回転軸１１と永久磁石は一体化される。永
久磁石の外周面は２４極に着磁されている。ロータ１の
回転軸１は、モータの上下に平行に配置されたフランジ
６、８に固定された軸受７、７に回転自在に軸支され
る。
は円筒型の永久磁石１０と回転軸１１とスリーブ１７よ
り構成される。ロータ１は、回転軸１１と永久磁石１０
とをインサートモールドにより一体化するが、その際に
両者の間にスリーブ１７が形成され、このスリーブ１７
の介在により回転軸１１と永久磁石は一体化される。永
久磁石の外周面は２４極に着磁されている。ロータ１の
回転軸１は、モータの上下に平行に配置されたフランジ
６、８に固定された軸受７、７に回転自在に軸支され
る。
【００１１】ロータ１の永久磁石１０の外周であって、
フランジ６、８間には、Ａ相ステータ５ａとＢ相ステー
タ５ｂとが積層されて配置されている。Ａ相ステータ５
ａはドーナツに似た円柱状であり、外周壁と上壁面が断
面“「”形状をした外側ヨーク３を持ち、内周壁に沿っ
て１２個のステータ極歯３ａが外側ヨーク３から間隔を
設けて櫛歯状に形成されている。外側ヨーク３の端周縁
部には、平板状で内側に穴を開けられた内側ヨーク４が
はめ込まれている。又、内側ヨーク４の内周部分からは
１２個のステータ極歯４ａが間隔を設けて櫛歯状に突出
しており、このステータ極歯４ａはステータ極歯３ａと
交互に配置されることになる。外側ヨーク３と内側ヨー
ク４により形成される空間内には、ボビン２ｃにマグネ
ットワイヤを巻回したＡ相コイル２ａが収納されてい
る。
フランジ６、８間には、Ａ相ステータ５ａとＢ相ステー
タ５ｂとが積層されて配置されている。Ａ相ステータ５
ａはドーナツに似た円柱状であり、外周壁と上壁面が断
面“「”形状をした外側ヨーク３を持ち、内周壁に沿っ
て１２個のステータ極歯３ａが外側ヨーク３から間隔を
設けて櫛歯状に形成されている。外側ヨーク３の端周縁
部には、平板状で内側に穴を開けられた内側ヨーク４が
はめ込まれている。又、内側ヨーク４の内周部分からは
１２個のステータ極歯４ａが間隔を設けて櫛歯状に突出
しており、このステータ極歯４ａはステータ極歯３ａと
交互に配置されることになる。外側ヨーク３と内側ヨー
ク４により形成される空間内には、ボビン２ｃにマグネ
ットワイヤを巻回したＡ相コイル２ａが収納されてい
る。
【００１２】Ｂ相ステータ５ｂはドーナツに似た円柱状
であり、外周壁と上壁面が断面“「”形状をした外側ヨ
ーク３を持ち、内周壁に沿って１２個のステータ極歯３
ａが外側ヨーク３から間隔を設けて櫛歯状に形成されて
いる。外側ヨーク３の端周縁部には、平板状で内側に穴
を開けられた内側ヨーク４がはめ込まれている。また、
内側ヨーク４の内周部分からは１２個のステータ極歯４
ａが間隔を設けて櫛歯状に突出しており、このステータ
極歯４ａはステータ極歯３ａと交互に配置されることに
なる。外側ヨーク３と内側ヨーク４により形成される空
間内には、ボビン２ｃにマグネットワイヤを巻回したＢ
相コイル２ｂが収納されている。Ｂ相コイル２ｂは、Ａ
相コイル２ａと同じ構造を持っておりこれを裏返して配
置していて、Ａ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂは電
気角で９０度の位相差になるようにして、２組の内側ヨ
ーク４各々が背中合わせに固定されている。また、ロー
タ１の永久磁石１０の着磁は、磁束分布がサイン波形と
なるように着磁されている。なお、クローポール型ステ
ッピングモータの構造及び組立方法については、特願平
６ー２５２９８０号の明細書及び図面（特開平８ー９８
４９８号公報）になお一層詳細に開示されている。
であり、外周壁と上壁面が断面“「”形状をした外側ヨ
ーク３を持ち、内周壁に沿って１２個のステータ極歯３
ａが外側ヨーク３から間隔を設けて櫛歯状に形成されて
いる。外側ヨーク３の端周縁部には、平板状で内側に穴
を開けられた内側ヨーク４がはめ込まれている。また、
内側ヨーク４の内周部分からは１２個のステータ極歯４
ａが間隔を設けて櫛歯状に突出しており、このステータ
極歯４ａはステータ極歯３ａと交互に配置されることに
なる。外側ヨーク３と内側ヨーク４により形成される空
間内には、ボビン２ｃにマグネットワイヤを巻回したＢ
相コイル２ｂが収納されている。Ｂ相コイル２ｂは、Ａ
相コイル２ａと同じ構造を持っておりこれを裏返して配
置していて、Ａ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂは電
気角で９０度の位相差になるようにして、２組の内側ヨ
ーク４各々が背中合わせに固定されている。また、ロー
タ１の永久磁石１０の着磁は、磁束分布がサイン波形と
なるように着磁されている。なお、クローポール型ステ
ッピングモータの構造及び組立方法については、特願平
６ー２５２９８０号の明細書及び図面（特開平８ー９８
４９８号公報）になお一層詳細に開示されている。
【００１３】ここで、本発明においては、図２および図
３に示すように、ロータ１の永久磁石１０の軸方向長さ
ＭとＡ相ステータ５ａ並びにＢ相ステータ５ｂを構成し
ている外側ヨーク３の極歯３ａの歯元長さＬは、ロータ
１との磁気回路にてＡ相コイル並びにＢ相コイル２ｂに
鎖交する磁束、即ち、夫々のステータ極歯３ａ及びステ
ータ極歯４ａに誘起される誘導起電力に含まれる第３次
高調波の位相が、電気角１８０度の違いになるように内
側ヨーク４のステータ極歯４ａとのスキュー量を多く形
成できるように、Ｍ＜Ｌの関係とした。
３に示すように、ロータ１の永久磁石１０の軸方向長さ
ＭとＡ相ステータ５ａ並びにＢ相ステータ５ｂを構成し
ている外側ヨーク３の極歯３ａの歯元長さＬは、ロータ
１との磁気回路にてＡ相コイル並びにＢ相コイル２ｂに
鎖交する磁束、即ち、夫々のステータ極歯３ａ及びステ
ータ極歯４ａに誘起される誘導起電力に含まれる第３次
高調波の位相が、電気角１８０度の違いになるように内
側ヨーク４のステータ極歯４ａとのスキュー量を多く形
成できるように、Ｍ＜Ｌの関係とした。
【００１４】また、本発明の実施形態では、図４に示す
ように、内側ヨーク４のスキュー量を多くした、すなわ
ち、内側のステータ極歯４ａのスキュー量Ｓ＞外側ステ
ータ極歯３ａのスキュー量Ｓ’の関係を保持して、永久
磁石１０との対向面積を大きくしたが、図１１に示すよ
うに、ロータ１の永久磁石を２つに分割して、それぞれ
Ａ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂに対応する永久磁
石１０ａ、１０ｂを設ければ、反対に外側ヨーク３のス
テータ極歯３ａのスキュー量を多くしても同様な作用と
効果を生じることは明らかである。
ように、内側ヨーク４のスキュー量を多くした、すなわ
ち、内側のステータ極歯４ａのスキュー量Ｓ＞外側ステ
ータ極歯３ａのスキュー量Ｓ’の関係を保持して、永久
磁石１０との対向面積を大きくしたが、図１１に示すよ
うに、ロータ１の永久磁石を２つに分割して、それぞれ
Ａ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂに対応する永久磁
石１０ａ、１０ｂを設ければ、反対に外側ヨーク３のス
テータ極歯３ａのスキュー量を多くしても同様な作用と
効果を生じることは明らかである。
【００１５】次に、上記の構成を持つ本発明のステッピ
ングモータを動作させたときの誘導起電力波形の全高調
波の歪み率は、図６に示すように、従来品と比較して１
０％から１．６％に、第３次高調波の含有率は９％から
０．９％に低減でき、その結果、モータの振動レベル
は、図７に示すように従来品の１／２に低減された。ま
た、スキュー量を多く設定したので、ロータ１が回転し
てもロータ１の永久磁石と外側ヨーク３及び内側ヨーク
４のステータ極歯間の磁束分布は平滑化され、急峻なパ
ーミアンスの変化に起因するディテントトルクは、図８
の如くに従来品と比較して、約６０％低減した。そのた
め、モータトルクに対する外乱の影響が少なくなり、図
９に示すように角度誤差が、従来品の±４％から±２％
以下となり角度精度が向上した。
ングモータを動作させたときの誘導起電力波形の全高調
波の歪み率は、図６に示すように、従来品と比較して１
０％から１．６％に、第３次高調波の含有率は９％から
０．９％に低減でき、その結果、モータの振動レベル
は、図７に示すように従来品の１／２に低減された。ま
た、スキュー量を多く設定したので、ロータ１が回転し
てもロータ１の永久磁石と外側ヨーク３及び内側ヨーク
４のステータ極歯間の磁束分布は平滑化され、急峻なパ
ーミアンスの変化に起因するディテントトルクは、図８
の如くに従来品と比較して、約６０％低減した。そのた
め、モータトルクに対する外乱の影響が少なくなり、図
９に示すように角度誤差が、従来品の±４％から±２％
以下となり角度精度が向上した。
【００１６】更に、主たる第３次高調波を含む全高調波
の有効磁束に占める割合が非常に小さい為、基本波で発
生するトルクに対し、ブレーキとなるディテントトルク
が微小となり、なお且つ、隣接するステータ極歯間の距
離は、従来品と同程度確保しているので、漏れ磁束には
影響無く変化しないので、モータトルクは図１０のよう
に従来品と同等か若干上回る事が分かる。
の有効磁束に占める割合が非常に小さい為、基本波で発
生するトルクに対し、ブレーキとなるディテントトルク
が微小となり、なお且つ、隣接するステータ極歯間の距
離は、従来品と同程度確保しているので、漏れ磁束には
影響無く変化しないので、モータトルクは図１０のよう
に従来品と同等か若干上回る事が分かる。
【００１７】以上の如く、本発明によれば、モータ振動
の主たる原因である第３次高調波に起因する、ロータ１
の回転ムラがなくなり、角度精度等を改善すると共にト
ルクを下げることなくモータの振動を低減できる。又、
その他の実施形態として図１２の（ａ）に示すように、
ロータ１の永久磁石１０ａの形状を櫛歯状にするか、若
しくは図１１の（ｂ）に示すように、永久磁石１０ｂの
着磁を櫛歯状にする方法がある。なお、図１２におい
て、（ａ）、（ｂ）のケースは、永久磁石１０ａ又は１
０ｂをＡ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂにそれぞれ
対応させた分割型の例を示し、（ｃ）、（ｄ）のケース
は、１個の永久磁石１０ｃまたは１０ｄをＡ相ステータ
５ａとＢ相ステータ５ｂに対応させた一体型の例を示
す。
の主たる原因である第３次高調波に起因する、ロータ１
の回転ムラがなくなり、角度精度等を改善すると共にト
ルクを下げることなくモータの振動を低減できる。又、
その他の実施形態として図１２の（ａ）に示すように、
ロータ１の永久磁石１０ａの形状を櫛歯状にするか、若
しくは図１１の（ｂ）に示すように、永久磁石１０ｂの
着磁を櫛歯状にする方法がある。なお、図１２におい
て、（ａ）、（ｂ）のケースは、永久磁石１０ａ又は１
０ｂをＡ相ステータ５ａとＢ相ステータ５ｂにそれぞれ
対応させた分割型の例を示し、（ｃ）、（ｄ）のケース
は、１個の永久磁石１０ｃまたは１０ｄをＡ相ステータ
５ａとＢ相ステータ５ｂに対応させた一体型の例を示
す。
【００１８】上記実施の形態は、回転型のクローポール
型パルスモータによって説明されているが、図１３に示
すように、Ａ相ステータ、Ｂ相ステータを直線状に開い
たＡ相ステータ５ｃとＢ相ステータ５ｄを電気角で９０
度ずらせて平行に配置し、その上を、進行方向にＳ極、
Ｎ極を交互に配したロータ１ａを狭い間隔を保持して移
動自在に配置し、Ａ相コイル２ｄとＢ相コイル２ｅにパ
ルス信号を加えて、ステータ極歯３ａ，４ａ上をロータ
１ａが移動するリニアモータタイプのものに本発明を適
用し、ロータ１ａの永久磁石の幅方向長さＭとＡ相ステ
ータ５ｄ並びにＢ相ステータ５ｅを構成している外側ヨ
ーク３の極歯３ａの歯元長さＬを、ロータ１ａとの磁気
回路にてＡ相コイル並びにＢ相コイルに鎖交する磁束、
即ち、夫々のステータ極歯３ａ及びステータ極歯４ａに
誘起される誘導起電力に含まれる第３次高調波の位相
が、電気角で１８０度の違いになるように内側ヨーク４
のステータ極歯４ａとのスキュー量を多く形成できるよ
うに、Ｍ＜Ｌの関係としても、回転型のものと同様な効
果が得られることは明らかである。なお、リニア型ステ
ッピングモータの構造については、特願平７ー２４３９
２号（特開平８−２２３９０１号公報）により一層詳細
に示されている。
型パルスモータによって説明されているが、図１３に示
すように、Ａ相ステータ、Ｂ相ステータを直線状に開い
たＡ相ステータ５ｃとＢ相ステータ５ｄを電気角で９０
度ずらせて平行に配置し、その上を、進行方向にＳ極、
Ｎ極を交互に配したロータ１ａを狭い間隔を保持して移
動自在に配置し、Ａ相コイル２ｄとＢ相コイル２ｅにパ
ルス信号を加えて、ステータ極歯３ａ，４ａ上をロータ
１ａが移動するリニアモータタイプのものに本発明を適
用し、ロータ１ａの永久磁石の幅方向長さＭとＡ相ステ
ータ５ｄ並びにＢ相ステータ５ｅを構成している外側ヨ
ーク３の極歯３ａの歯元長さＬを、ロータ１ａとの磁気
回路にてＡ相コイル並びにＢ相コイルに鎖交する磁束、
即ち、夫々のステータ極歯３ａ及びステータ極歯４ａに
誘起される誘導起電力に含まれる第３次高調波の位相
が、電気角で１８０度の違いになるように内側ヨーク４
のステータ極歯４ａとのスキュー量を多く形成できるよ
うに、Ｍ＜Ｌの関係としても、回転型のものと同様な効
果が得られることは明らかである。なお、リニア型ステ
ッピングモータの構造については、特願平７ー２４３９
２号（特開平８−２２３９０１号公報）により一層詳細
に示されている。
【００１９】以上、本発明を上述の実施形態により説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除
するものではない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除
するものではない。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された永久磁石を有
するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して対向し、
コイルに流れる電流によりロータの進行方向に隣接して
配置された少なくとも１相分のステータ極歯にＮ極とＳ
極を発生するステータとを具備するモータにおいて、１
相を構成するステータ極歯の異極歯間の磁束通過有効面
積の大きさを、夫々のステータ極歯から発生する高調波
の位相を電気角で１８０度ずらす面積に異ならせて、そ
れらの高調波を打ち消し合わせるように構成したので、
トルク特性を下げることなく、ロータイナーシャを増加
させず、従来のステッピングモータの問題点であったモ
ータの回転振動を小さくすることが出来、しかも角度精
度を向上させたモータがコストを上げることなく得ら
れ、高精度のモータが安価にでき、ステッピングモータ
の応用範囲を更に拡大できる。
Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された永久磁石を有
するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して対向し、
コイルに流れる電流によりロータの進行方向に隣接して
配置された少なくとも１相分のステータ極歯にＮ極とＳ
極を発生するステータとを具備するモータにおいて、１
相を構成するステータ極歯の異極歯間の磁束通過有効面
積の大きさを、夫々のステータ極歯から発生する高調波
の位相を電気角で１８０度ずらす面積に異ならせて、そ
れらの高調波を打ち消し合わせるように構成したので、
トルク特性を下げることなく、ロータイナーシャを増加
させず、従来のステッピングモータの問題点であったモ
ータの回転振動を小さくすることが出来、しかも角度精
度を向上させたモータがコストを上げることなく得ら
れ、高精度のモータが安価にでき、ステッピングモータ
の応用範囲を更に拡大できる。
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す一部破断斜
視図である。
視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図３】図３は、本発明の一実施形態の各ステータ極歯
と永久磁石の位置関係を示す図である。
と永久磁石の位置関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明におけるスキュー量の説明図で
ある。
ある。
【図５】図５は、スキュー量と第３次高調波の位相の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図６】図６は、本発明と従来品の全高調波歪み率と第
３次高調波の比較図である。
３次高調波の比較図である。
【図７】図７は、本発明と従来品のモータ振動量の比較
図である。
図である。
【図８】図８は、本発明と従来品のディテントトルクの
比較図である。
比較図である。
【図９】図９は、本発明と従来品の角度誤差の比較図で
ある。
ある。
【図１０】図１０は、本発明と従来品のモータトルク特
性の比較図である。
性の比較図である。
【図１１】図１１は、ロータマグネットを２分割とした
ステッピングモータの縦断面図である。
ステッピングモータの縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のロータマグネットの形状
又は着磁を櫛歯状とした概略図である。
又は着磁を櫛歯状とした概略図である。
【図１３】図１３は、リニアモータの極歯と永久磁石の
構成を示した図である。
構成を示した図である。
１・・・・・・ロータ
２ａ・・・・・Ａ相コイル
２ｂ・・・・・Ｂ相コイル
２ｃ・・・・・ボビン
２ｄ・・・・・Ａ相コイル
２ｅ・・・・・Ｂ相コイル
３・・・・・・外側ヨーク
３ａ・・・・・ステータ極歯
４・・・・・・内側ヨーク
４ａ・・・・・ステータ極歯
５ａ・・・・・Ａ相ステータ
５ｂ・・・・・Ｂ相ステータ
５ｃ・・・・・Ａ相ステータ
５ｄ・・・・・Ｂ相ステータ
６・・・・・・フランジ
７・・・・・・軸受
８・・・・・・フランジ
１０・・・・・・永久磁石
１０ａ・・・・・永久磁石
１０ｂ・・・・・永久磁石
１０ｃ・・・・・永久磁石
１０ｄ・・・・・永久磁石
１１・・・・・・回転軸
１７・・・・・・ロータスリーブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 崎山 英樹
静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネ
ベア株式会社開発技術センタ−内
(56)参考文献 特開 平４−168968（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−205510（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−227075（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−80024（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−127024（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−223901（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−82674（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 37/00
Claims (5)
- 【請求項１】Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された
永久磁石を有するロータと、前記永久磁石と間隔を保持
して対向し、コイルに流れる電流によりロータの進行方
向に隣接して配置された少なくとも１相分のステータ極
歯にＮ極とＳ極を発生する外側および内側〔ステータ〕
ヨークとを具備するモータにおいて、前記永久磁石の軸方向長さ（Ｍ）より前記外側ヨークの
極歯の歯元長さ（Ｌ）を大きくして前記外側ヨーク及び
前記内側ヨークのいずれか一方のヨークの極歯に対し他
方のヨークの極歯のスキュー量を多くすることで、 １相
を構成するステータ極歯の異極歯間での磁束通過有効面
積の大きさを、夫々のステータ極歯から発生する高調波
の位相を電気角で１８０度ずらすように〔面積を〕異な
らせ、それらの高調波を打ち消し合わせることを特徴と
するモータ構造。 - 【請求項２】前記ステータの極歯の異極歯間での永久磁
石の有効面積の大きさの違いを、誘導起電力波形におい
て第３次高調波の電気角の位相差で、１８０度となるよ
うに調整したことを特徴とする請求項１記載のモータ構
造。 - 【請求項３】前記モータはステータを直線状に形成した
リニアモータであることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のモータ構造。 - 【請求項４】前記モータはロータが円筒形の永久磁石を
備えたロータ回転型ステッピングモータであることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ構造。 - 【請求項５】上記ステータは、各極歯の位置関係を互い
に電気角で９０度ずらせて２個積層したことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載のモータ構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02054297A JP3458344B2 (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | モータ構造 |
| US09/008,352 US6031304A (en) | 1997-02-03 | 1998-01-16 | Motor structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02054297A JP3458344B2 (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | モータ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225089A JPH10225089A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3458344B2 true JP3458344B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=12030051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02054297A Expired - Lifetime JP3458344B2 (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | モータ構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6031304A (ja) |
| JP (1) | JP3458344B2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE512784C2 (sv) * | 1998-04-21 | 2000-05-15 | Hoeganaes Ab | Induktionsmaskinstator |
| FR2793966B1 (fr) * | 1999-05-21 | 2002-03-15 | Eaton Corp | Moteur pas-a-pas a double bobine dans un plan |
| TW476180B (en) * | 1999-09-30 | 2002-02-11 | Sanyo Electric Co | Permanent magnet stepping motor |
| JP2001157393A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-06-08 | Minebea Co Ltd | インナーロータ型モータのロータ構造 |
| JP3867286B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2007-01-10 | 日本電産サンキョー株式会社 | ステッピングモータ及びその製造方法 |
| US7245054B1 (en) | 2000-11-01 | 2007-07-17 | Emerson Electric Co. | Permanent magnet electric machine having reduced cogging torque |
| US6707209B2 (en) | 2000-12-04 | 2004-03-16 | Emerson Electric Co. | Reduced cogging torque permanent magnet electric machine with rotor having offset sections |
| US6597078B2 (en) | 2000-12-04 | 2003-07-22 | Emerson Electric Co. | Electric power steering system including a permanent magnet motor |
| JP4828043B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2011-11-30 | ミネベア株式会社 | Ｐｍ型ステッピングモータ |
| GB2378049B (en) * | 2001-07-24 | 2006-03-01 | Sunonwealth Electr Mach Ind Co | Pole plate structure for a motor stator |
| JP2003079126A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Canon Electronics Inc | モータ |
| JP3776400B2 (ja) | 2002-12-24 | 2006-05-17 | ミネベア株式会社 | モータ |
| JP4568049B2 (ja) * | 2003-07-23 | 2010-10-27 | 日本電産サンキョー株式会社 | モータ |
| US7633191B2 (en) * | 2005-04-04 | 2009-12-15 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Multiphase step motor |
| JP2006311708A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Valeo Thermal Systems Japan Corp | ステッピングモータ |
| JP2007124884A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | クローポール型回転電機 |
| US20080073996A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-03-27 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Motor stator |
| JP4887128B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2012-02-29 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機 |
| JP5034069B2 (ja) | 2006-12-22 | 2012-09-26 | ミネベア株式会社 | ステッピングモータ |
| US7539083B2 (en) * | 2007-06-25 | 2009-05-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Remote voice detection system |
| US20090001831A1 (en) * | 2007-06-26 | 2009-01-01 | Cho Chahee P | Axial Field Electric Motor and Method |
| CN101364754B (zh) * | 2007-08-08 | 2011-05-11 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 马达定子结构及其制造方法 |
| JP2009098389A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Minebea Co Ltd | リードスクリュー駆動機構のためのステッピングモータ |
| WO2010106750A1 (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | 日本電産サンキョー株式会社 | ステッピングモータ |
| JP6054840B2 (ja) * | 2013-10-18 | 2016-12-27 | アスモ株式会社 | ランデル型ロータ及びランデル型モータ |
| CN105697399B (zh) * | 2014-11-27 | 2018-08-28 | 英业达科技有限公司 | 风扇 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1197112A (fr) * | 1958-01-15 | 1959-11-27 | Expl S Clusiennes Et | Petit moteur électrique synchrone |
| CH521043A (fr) * | 1969-11-20 | 1972-03-31 | Sonceboz Sa | Moteur synchrone autodémarrant |
| FR2298222A1 (fr) * | 1975-01-20 | 1976-08-13 | Carpano & Pons | Moteur synchrone |
| US4131828A (en) * | 1976-12-14 | 1978-12-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Apparatus for rotatively driving a turn table |
| JPS5754636U (ja) * | 1980-09-16 | 1982-03-30 | ||
| US4656381A (en) * | 1984-04-25 | 1987-04-07 | Fumito Komatsu | Magnetic pole structure having aternate poles extending from a point of bases, for a rotary electric machine |
| US4642494A (en) * | 1985-10-02 | 1987-02-10 | The Superior Electric Company | Means to improve performance of electric motors |
| JPH04222453A (ja) * | 1990-06-27 | 1992-08-12 | Alps Electric Co Ltd | ステツピングモータ及びキヤリツジ移送機構 |
| DE69108645T2 (de) * | 1990-08-27 | 1995-10-26 | Canon Kk | Schrittmotor und Verfahren zum Betrieb eines solchen Motors. |
| EP0655823B1 (en) * | 1992-08-12 | 1999-01-27 | Seiko Epson Corporation | Method of driving a brushless dc motor |
| JP3169276B2 (ja) * | 1992-08-31 | 2001-05-21 | 日本サーボ株式会社 | ハイブリッド形ステッピングモータ |
| JP3013288B2 (ja) * | 1995-08-31 | 2000-02-28 | ミネベア株式会社 | ステッピングモータ |
| JP3052304B2 (ja) * | 1995-11-17 | 2000-06-12 | 日本精機株式会社 | ステッピングモータ |
-
1997
- 1997-02-03 JP JP02054297A patent/JP3458344B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-16 US US09/008,352 patent/US6031304A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10225089A (ja) | 1998-08-21 |
| US6031304A (en) | 2000-02-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3458344B2 (ja) | モータ構造 | |
| JP3460912B2 (ja) | モータ構造 | |
| JP3278770B2 (ja) | 多相ハイブリッド型ステッピングモータ | |
| US4983867A (en) | Hybrid-type stepping motor | |
| JP3140814B2 (ja) | 永久磁石式ステッピングモ−タ | |
| JPH0614514A (ja) | 永久磁石式ステッピングモ−タ | |
| JP3364562B2 (ja) | モータ構造 | |
| JP4828043B2 (ja) | Ｐｍ型ステッピングモータ | |
| JPH07336967A (ja) | 軸方向空隙形同期モータ | |
| JPH11136893A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| JP2002136094A (ja) | ステッピングモータ | |
| JP3496951B2 (ja) | ステッピングモータ又は同期電動機の永久磁石式回転子 | |
| JP2000152593A (ja) | ステッピングモータ | |
| JPH02246761A (ja) | リニアモータ | |
| US6552451B1 (en) | Stepping motor, printing device using it or paper feeding device, and printer | |
| JP3289687B2 (ja) | ステッピングモータ | |
| JPH0775321A (ja) | Ｐｍ型ステッピングモータ | |
| JPH027270B2 (ja) | ||
| JP3004580B2 (ja) | ステッピングモータ | |
| JPH0928072A (ja) | モータ構造 | |
| JP3749340B2 (ja) | Ｐｍ型ステッピングモータ | |
| JP3778216B2 (ja) | ハイブリッド型ステッピングモ−タ | |
| JP3045935B2 (ja) | 永久磁石型ステッピングモータ | |
| JP3045936B2 (ja) | Ｐｍ型ステッピングモータ | |
| JP2881323B2 (ja) | ステップモータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |