JP3982873B2 - ３相ステッピングモータ - Google Patents
３相ステッピングモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3982873B2 JP3982873B2 JP14898997A JP14898997A JP3982873B2 JP 3982873 B2 JP3982873 B2 JP 3982873B2 JP 14898997 A JP14898997 A JP 14898997A JP 14898997 A JP14898997 A JP 14898997A JP 3982873 B2 JP3982873 B2 JP 3982873B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- phase
- winding
- pole
- 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 - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に放射状に９個の固定子磁極を有する３相ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の３相ステッピングモータで、回転子磁極に、多極（複数極）着磁された円筒状の永久磁石を使用したモータとしては、例えば、図１１のモータ断面図に示すものが知られている。
図１１において、該３相ステッピングモータＭの固定子１は、放射状に等ピッチで配置された６個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６と、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６に、順にかつ各別に６個の巻線Ｗ１，Ｗ２，‥‥‥Ｗ６が巻装されている。回転子２は、回転軸３とともに、前記固定子１の軸心に回動自在に配設されており、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６と空隙を介して対向する該回転子２の外周面には、回動方向（周方向）に沿って極対数１６、すなわち、Ｎ極、Ｓ極が交互に３２極の回転子磁極５ａが、着磁、形成された円筒状の永久磁石５が配設されている。また、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６の前記回転子２と対向する面には固定子小歯４が配設されている。
【０００３】
そして、前記巻線Ｗ１と巻線Ｗ４とが同極性になるように結線されて第Ｉ相を構成し、巻線Ｗ２と巻線Ｗ５とが同様に結線されて第II相を構成し、巻線Ｗ３と巻線Ｗ６とが同様に結線されて第III 相を構成して、３相巻線を形成している。このため、前記ステッピングモータＭの基本ステップ角は、３６０°／（２×相数×極対数）であるから、相数３、極対数１６の場合の基本ステップ角は、３．７５°となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の３相ステッピングモータＭにおいては、以下のような問題点があった。
（１） 固定子磁極あたりの巻線の巻数が多くなるため、インダクタンスが大きくなる。
（２） コイルエンドが高くなるため、薄型化を考えた場合、不利になる。
【０００５】
（３） 固定子磁極あたりの固定子小歯の数が多いため、固定子磁極の幅やバックヨークの幅などを太くする必要があり、有効巻線スペースが狭くなり、高トルク化を考えた場合、不利になる。
（４） 固定子磁極数が６の場合、可能な回転子極数は１２ｎ±４（ただし、ｎは１以上の正の整数）であるため、極数５０（極対数２５）が構成できない。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、従来のものよりも、固定子磁極巻線のインダクタンスが低く、かつ高速性に優れるとともに、薄型化にも適する３相ステッピングモータを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、回転子磁極の極対数を２５に構成することが可能な３相ステッピングモータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の３相ステッピングモータの構成は、次のとおりである。
【０００９】
（１） 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３とが逆極性に、巻線Ｗ３と巻線Ｗ８とが同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４と巻線Ｗ６とが逆極性に、巻線Ｗ６と巻線Ｗ２とが同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７と巻線Ｗ９とが逆極性に、巻線Ｗ９と巻線Ｗ５とが同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする。
【００１０】
（２） 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６が同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９が同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３が同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする。
【００１１】
（３） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数１６の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１２】
（４） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数２０の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１３】
（５） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数２５の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ３個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１４】
（６） 前記（１）または（２）において、前記回転子磁極は、前記固定子磁極との対向面に軸方向に延びるとともに、等ピッチで配置された２Ｐ個の溝部を有する円筒状の永久磁石からなり、該永久磁石は、前記溝部と前記それぞれの回転子磁極の境界線とが一致するように位置合わせされ、該溝部を境にＮ極、Ｓ極が交互になるように複数極、着磁されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、以上のように構成されているので、固定子磁極あたりの巻数を少なくでき、その巻線のインダクタンスが小さくすることができる。このため、前記ステッピングモータの薄型化が期待できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
（第１実施例）
図１ないし図５は、本発明の第１実施例で、請求項１ないし請求項３に係る３相ステッピングモータＭ１の最適な実施例を示す。
図１は、前記ステッピングモータＭ１の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図、図２および図５はトルクベクトル図、図３および図４は、３相を構成する固定子磁極の巻線の結線図である。
【００１７】
図１において、該３相ステッピングモータＭ１は、固定子１と、該固定子１の軸心に、回転軸３とともに、回動自在に配設さた回転子２とからなる。該固定子１は、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に、順にかつ各別に９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９が巻装されており、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の前記回転子２と対向する面に、それぞれ２個の固定子小歯４が配設されている。
【００１８】
回転子２は、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と空隙を介して対向する外周面に、回動方向（周方向）に沿って極対数１６（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋７の式で、ｎ＝１とした場合、Ｐ＝１６）の回転子磁極５ａで、Ｎ極、Ｓ極が交互に３２極の回転子磁極５ａが、回動方向または半径方向に着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００１９】
前記回転子２の互いに隣接する前記回転子磁極５ａ，５ａのＮ極−Ｎ極間、またはＳ極−Ｓ極間のなす角度（電気角で３６０゜）を回転子磁極ピッチτR とすると、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝２２．５゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×２２．５）より、（１６／９）τR 、すなわち（１＋７／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（７／９）τR 、（５／９）τR 、（３／９）τR 、（１／９）τR 、（８／９）τR 、（６／９）τR 、（４／９）τR 、（２／９）τR である。ここで、（０／９）τR は、ずれ角０゜を意味し、固定子小歯４と回転子２のＳ極とは丁度対向していることを意味し、（７／９）τR は回転子磁極ピッチτR の７／９、すなわち電気角で３６０゜×７／９＝２８０゜のずれ角をもって対向していることを意味している。
【００２０】
ここで、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を個別に励磁したとき発生するトルクをそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９とすると、前記のずれ角の関係から、図２に示すように、電気角で４０゜ずつ位相のずれたトルクベクトルとなる。
【００２１】
したがって、図３に示すように、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３とを互いに逆極性に、巻線Ｗ３と巻線Ｗ８とを互いにが同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４と巻線Ｗ６とを互いに逆極性に、巻線Ｗ６と巻線Ｗ２とを互いに同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７と巻線Ｗ９とを互いに逆極性に、巻線Ｗ９と巻線Ｗ５とを互いに同極性になるように結線して第III 相とすると、第Ｉ相（巻線Ｗ８，Ｗ１，Ｗ３）、第II相（巻線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）および第III 相（巻線Ｗ５，Ｗ７，Ｗ９）に、それぞれ正方向電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) は、図２に示すように、電気角で１２０゜ずつの位相をもつことになる。
【００２２】
また、前記とは逆方向に電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) は、前記合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) に対し、それぞれ電気角で１８０゜の位相差をもつベクトルとなる。このため、両者を交互に組み合わせることにより、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／１６、すなわち３．７５゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角３．７５゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２３】
また、前記各巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９の結線方法としては、図４に示すように、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６を同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９を同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３を同極性になるように結線して第III 相としてもよい。この場合のトルクベクトルの様子を図５に示す。この場合にも図２の場合と同様に、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができ、基本ステップ角３．７５゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２４】
（第２実施例）
図６ないし図８は、本発明の第２実施例で、請求項１、請求項２および請求項４に係る３相ステッピングモータＭ２の最適な実施例を示す。
図６は、前記ステッピングモータＭ２の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図で、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。ただし、回転子２の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と対向する外周面には、回転方向に沿って、極対数２０（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋２の式で、ｎ＝２とした場合、Ｐ＝２０）の回転子磁極５ａが、前記第１実施例と同様に、着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００２５】
この場合の回転子磁極ピッチτR は、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝１８゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×１８）より、（２０／９）τR 、すなわち（２＋２／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（２／９）τR 、（４／９）τR 、（６／９）τR 、（８／９）τR 、（１／９）τR 、（３／９）τR 、（５／９）τR 、（７／９）τR である。ここで、（０／９）τR は、ずれ角０゜を意味し、固定子小歯４と回転子２のＳ極とは丁度対向していることを意味し、（２／９）τR は、すなわち電気角で３６０゜×２／９＝８０゜のずれ角をもって対向していることを意味している。
【００２６】
したがって、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を個別に励磁したとき発生するトルクをそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９とすると、図７に示すようになり、図２のトルクベクトルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９を、トルクベクトルＴ１の軸を対称軸として反転させた状態となる。
【００２７】
したがって、前記図３に示すように、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９をそれぞれ結線し、第Ｉ相（巻線Ｗ８，Ｗ１，Ｗ３）、第II相（巻線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）および第III 相（巻線Ｗ５，Ｗ７，Ｗ９）に、それぞれ正方向電流を流したときに発生する合成トルクベクトルをＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) とすると、各トルクベクトルは、図７に示すように、電気角で１２０゜ずつの位相をもつことになる。
【００２８】
また、前記とは逆方向に電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) は、前記合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) に対し、それぞれ電気角で１８０゜の位相差をもつベクトルとなる。このため、両者を交互に組み合わせることにより、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／２０、すなわち３゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角３゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２９】
また、前記第１実施例と同様に、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９の結線方法としては、図４に示すように、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６を同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９を同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３を同極性になるように結線して第III 相としてもよい。この場合のトルクベクトルの様子を図８に示す。この場合にも図５の場合と同様に、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができ、基本ステップ角３゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００３０】
（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例で、請求項１、請求項２および請求項５に係る３相ステッピングモータＭ３の最適な実施例を示す。
図９は、前記ステッピングモータＭ３の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図で、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図９において、前記固定子１に、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９の、回転子２と対向する面には、それぞれ３個の固定子小歯４が配設されている。回転子２の前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と対向する外周面には、回動方向に沿って、極対数２５（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋７の式で、ｎ＝２とした場合、Ｐ＝２５）の回転子磁極５ａが、前記第１実施例と同様に、着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００３２】
この場合の回転子磁極ピッチτR は、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝１４．４゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×１４．４）より、（２５／９）τR 、すなわち（２＋７／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（７／９）τR 、（５／９）τR 、（３／９）τR 、（１／９）τR 、（８／９）τR 、（６／９）τR 、（４／９）τR 、（２／９）τR であり、前記第１実施例の場合と同じになる。
【００３３】
したがって、前記第１実施例と同様に、図３に示すように、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９をそれぞれ結線した場合のトルクベクトルは、図２と同じになり、図４に示すように結線した場合のトルクベクトルは、図５と同じになり、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／２５、すなわち２．４゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角２．４゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００３４】
図１０は、請求項６に係る回転子磁極５ａの円筒状永久磁石５の回転軸３の垂直な面で切断した断面図である。通常、円筒状の永久磁石５を回動方向に多数極、着磁した場合の各磁極５ａの幅は、着磁器などの精度に依存しており、精度の高い着磁ができないという問題点があり、モータの位置決め精度の高精度化の要望があった。
【００３５】
図１０は、前記問題点を改善するためのひとつの方法を説明する図で、例えば、図１における円筒状永久磁石５の拡大断面図であり、前記回転子２の前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と対向する外周面に、回転軸３方向に延びる、極対数１６の回転子磁極５ａ，５ａが回動方向に着磁、形成されている。
【００３６】
そして、Ｎ極とＳ極との境界線部には、軸方向に延びるとともに、回動方向に等ピッチで配置された２Ｐ個（Ｐは極対数）の溝部６が形成されている。そして、該永久磁石５は、前記溝部６と前記それぞれの回転子磁極５ａの境界線とが一致するように位置合わせされ、該溝部６を境にＮ極、Ｓ極が交互になるように複数極が着磁、形成されている。
このようにすることにより、各磁極５ａ，５ａの幅は、円筒状永久磁石５の成形金型の精度により決定されることになり、高精度化が図られる。
【００３７】
なお、本発明の技術は前記実施例に限定されるものではなく、例えば、固定子磁極巻線の結線方法は、３個の巻線の直列結線ではなく並列結線でも、勿論可能である。また、図４の結線図において、例えば巻線Ｗ５とＷ６とを並列接続し、巻線Ｗ１を直列接続するということも可能である。
また、図３および図４においては、固定子磁極巻線の結線方法がポイントであるため、第Ｉ相巻線、第II相巻線および第III 相巻線を、それぞれ独立して示しているが、実際に使用する場合には、これらはスター結線、またはデルタ結線されることは当然である。また、固定子磁極に複数個配設された固定子小歯の配設ピッチτS は、説明図ではτS ＝τR としているが、バーニアピッチ（τS ≠τR ）とすることも勿論可能である。
【００３８】
また、前記回転子磁極は、円筒状永久磁石の多極着磁ではなく、棒状永久磁石を２Ｐ個、その長手方向を軸方向にしながら、円筒状に形成、配設したものを、多極着磁することも、勿論可能である。また、固定子が内側で回転子が外側に配置することも勿論可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の３相ステッピングモータによれば、固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有し、かつ前記各巻線を、所定の３相を構成するように結線するので、固定子磁極あたりの巻線の巻数を少なくすることができ、インダクタンスを小さくすることができる。また、固定子磁極あたりの巻線の巻数を少なくなることにより、コイルエンドも低くなり、モータの薄型化に有利となり、該モータの高速性がよくなる。
【００４０】
さらに、特定の極対数（１６）の場合において、固定子磁極あたりの小歯数を、従来のものに対して、少なくすることができ、磁極幅を狭くすることができる。同様に、バックヨークの幅も狭めることができる。
また、極対数２５の３相ステッピングモータを構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３相ステッピングモータの第１実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図２】図１の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図３の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図３】３相を構成する磁極巻線の結線図である。
【図４】３相を構成する磁極巻線の他の結線図である。
【図５】図１の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図４の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図６】本発明の３相ステッピングモータの第２実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図７】図６の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図３の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図８】図６の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図４の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図９】本発明の３相ステッピングモータの第３実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図１０】本発明の３相ステッピングモータの各実施例に使用される回転子磁極の、回転軸の垂直な面で切断した拡大断面図である。
【図１１】従来の３相ステッピングモータの固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 固定子
２ 回転子
３ 回転軸
４ 固定子極歯
５ 永久磁石
５ａ 回転子磁極
６ 溝部
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ ３相ステッピングモータ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９ 固定子磁極
Ｔ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) トルクベクトル
Ｔ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) トルクベクトル
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９ 巻線
τR 回転子磁極ピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に放射状に９個の固定子磁極を有する３相ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の３相ステッピングモータで、回転子磁極に、多極（複数極）着磁された円筒状の永久磁石を使用したモータとしては、例えば、図１１のモータ断面図に示すものが知られている。
図１１において、該３相ステッピングモータＭの固定子１は、放射状に等ピッチで配置された６個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６と、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６に、順にかつ各別に６個の巻線Ｗ１，Ｗ２，‥‥‥Ｗ６が巻装されている。回転子２は、回転軸３とともに、前記固定子１の軸心に回動自在に配設されており、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６と空隙を介して対向する該回転子２の外周面には、回動方向（周方向）に沿って極対数１６、すなわち、Ｎ極、Ｓ極が交互に３２極の回転子磁極５ａが、着磁、形成された円筒状の永久磁石５が配設されている。また、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ６の前記回転子２と対向する面には固定子小歯４が配設されている。
【０００３】
そして、前記巻線Ｗ１と巻線Ｗ４とが同極性になるように結線されて第Ｉ相を構成し、巻線Ｗ２と巻線Ｗ５とが同様に結線されて第II相を構成し、巻線Ｗ３と巻線Ｗ６とが同様に結線されて第III 相を構成して、３相巻線を形成している。このため、前記ステッピングモータＭの基本ステップ角は、３６０°／（２×相数×極対数）であるから、相数３、極対数１６の場合の基本ステップ角は、３．７５°となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の３相ステッピングモータＭにおいては、以下のような問題点があった。
（１） 固定子磁極あたりの巻線の巻数が多くなるため、インダクタンスが大きくなる。
（２） コイルエンドが高くなるため、薄型化を考えた場合、不利になる。
【０００５】
（３） 固定子磁極あたりの固定子小歯の数が多いため、固定子磁極の幅やバックヨークの幅などを太くする必要があり、有効巻線スペースが狭くなり、高トルク化を考えた場合、不利になる。
（４） 固定子磁極数が６の場合、可能な回転子極数は１２ｎ±４（ただし、ｎは１以上の正の整数）であるため、極数５０（極対数２５）が構成できない。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、従来のものよりも、固定子磁極巻線のインダクタンスが低く、かつ高速性に優れるとともに、薄型化にも適する３相ステッピングモータを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、回転子磁極の極対数を２５に構成することが可能な３相ステッピングモータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の３相ステッピングモータの構成は、次のとおりである。
【０００９】
（１） 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３とが逆極性に、巻線Ｗ３と巻線Ｗ８とが同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４と巻線Ｗ６とが逆極性に、巻線Ｗ６と巻線Ｗ２とが同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７と巻線Ｗ９とが逆極性に、巻線Ｗ９と巻線Ｗ５とが同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする。
【００１０】
（２） 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６が同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９が同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３が同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする。
【００１１】
（３） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数１６の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１２】
（４） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数２０の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１３】
（５） 前記（１）または（２）において、前記回転子は極対数２５の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ３個の固定子小歯を有することを特徴とする。
【００１４】
（６） 前記（１）または（２）において、前記回転子磁極は、前記固定子磁極との対向面に軸方向に延びるとともに、等ピッチで配置された２Ｐ個の溝部を有する円筒状の永久磁石からなり、該永久磁石は、前記溝部と前記それぞれの回転子磁極の境界線とが一致するように位置合わせされ、該溝部を境にＮ極、Ｓ極が交互になるように複数極、着磁されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、以上のように構成されているので、固定子磁極あたりの巻数を少なくでき、その巻線のインダクタンスが小さくすることができる。このため、前記ステッピングモータの薄型化が期待できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
（第１実施例）
図１ないし図５は、本発明の第１実施例で、請求項１ないし請求項３に係る３相ステッピングモータＭ１の最適な実施例を示す。
図１は、前記ステッピングモータＭ１の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図、図２および図５はトルクベクトル図、図３および図４は、３相を構成する固定子磁極の巻線の結線図である。
【００１７】
図１において、該３相ステッピングモータＭ１は、固定子１と、該固定子１の軸心に、回転軸３とともに、回動自在に配設さた回転子２とからなる。該固定子１は、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に、順にかつ各別に９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９が巻装されており、該固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の前記回転子２と対向する面に、それぞれ２個の固定子小歯４が配設されている。
【００１８】
回転子２は、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と空隙を介して対向する外周面に、回動方向（周方向）に沿って極対数１６（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋７の式で、ｎ＝１とした場合、Ｐ＝１６）の回転子磁極５ａで、Ｎ極、Ｓ極が交互に３２極の回転子磁極５ａが、回動方向または半径方向に着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００１９】
前記回転子２の互いに隣接する前記回転子磁極５ａ，５ａのＮ極−Ｎ極間、またはＳ極−Ｓ極間のなす角度（電気角で３６０゜）を回転子磁極ピッチτR とすると、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝２２．５゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×２２．５）より、（１６／９）τR 、すなわち（１＋７／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（７／９）τR 、（５／９）τR 、（３／９）τR 、（１／９）τR 、（８／９）τR 、（６／９）τR 、（４／９）τR 、（２／９）τR である。ここで、（０／９）τR は、ずれ角０゜を意味し、固定子小歯４と回転子２のＳ極とは丁度対向していることを意味し、（７／９）τR は回転子磁極ピッチτR の７／９、すなわち電気角で３６０゜×７／９＝２８０゜のずれ角をもって対向していることを意味している。
【００２０】
ここで、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を個別に励磁したとき発生するトルクをそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９とすると、前記のずれ角の関係から、図２に示すように、電気角で４０゜ずつ位相のずれたトルクベクトルとなる。
【００２１】
したがって、図３に示すように、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３とを互いに逆極性に、巻線Ｗ３と巻線Ｗ８とを互いにが同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４と巻線Ｗ６とを互いに逆極性に、巻線Ｗ６と巻線Ｗ２とを互いに同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７と巻線Ｗ９とを互いに逆極性に、巻線Ｗ９と巻線Ｗ５とを互いに同極性になるように結線して第III 相とすると、第Ｉ相（巻線Ｗ８，Ｗ１，Ｗ３）、第II相（巻線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）および第III 相（巻線Ｗ５，Ｗ７，Ｗ９）に、それぞれ正方向電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) は、図２に示すように、電気角で１２０゜ずつの位相をもつことになる。
【００２２】
また、前記とは逆方向に電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) は、前記合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) に対し、それぞれ電気角で１８０゜の位相差をもつベクトルとなる。このため、両者を交互に組み合わせることにより、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／１６、すなわち３．７５゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角３．７５゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２３】
また、前記各巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９の結線方法としては、図４に示すように、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６を同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９を同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３を同極性になるように結線して第III 相としてもよい。この場合のトルクベクトルの様子を図５に示す。この場合にも図２の場合と同様に、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができ、基本ステップ角３．７５゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２４】
（第２実施例）
図６ないし図８は、本発明の第２実施例で、請求項１、請求項２および請求項４に係る３相ステッピングモータＭ２の最適な実施例を示す。
図６は、前記ステッピングモータＭ２の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図で、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。ただし、回転子２の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と対向する外周面には、回転方向に沿って、極対数２０（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋２の式で、ｎ＝２とした場合、Ｐ＝２０）の回転子磁極５ａが、前記第１実施例と同様に、着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００２５】
この場合の回転子磁極ピッチτR は、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝１８゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×１８）より、（２０／９）τR 、すなわち（２＋２／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（２／９）τR 、（４／９）τR 、（６／９）τR 、（８／９）τR 、（１／９）τR 、（３／９）τR 、（５／９）τR 、（７／９）τR である。ここで、（０／９）τR は、ずれ角０゜を意味し、固定子小歯４と回転子２のＳ極とは丁度対向していることを意味し、（２／９）τR は、すなわち電気角で３６０゜×２／９＝８０゜のずれ角をもって対向していることを意味している。
【００２６】
したがって、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を個別に励磁したとき発生するトルクをそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９とすると、図７に示すようになり、図２のトルクベクトルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，‥‥‥Ｔ８，Ｔ９を、トルクベクトルＴ１の軸を対称軸として反転させた状態となる。
【００２７】
したがって、前記図３に示すように、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９をそれぞれ結線し、第Ｉ相（巻線Ｗ８，Ｗ１，Ｗ３）、第II相（巻線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）および第III 相（巻線Ｗ５，Ｗ７，Ｗ９）に、それぞれ正方向電流を流したときに発生する合成トルクベクトルをＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) とすると、各トルクベクトルは、図７に示すように、電気角で１２０゜ずつの位相をもつことになる。
【００２８】
また、前記とは逆方向に電流を流したときに発生する合成トルクベクトルＴ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) は、前記合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) に対し、それぞれ電気角で１８０゜の位相差をもつベクトルとなる。このため、両者を交互に組み合わせることにより、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／２０、すなわち３゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角３゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００２９】
また、前記第１実施例と同様に、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９の結線方法としては、図４に示すように、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６を同極性になるように結線して第Ｉ相とし、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９を同極性になるように結線して第II相とし、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３を同極性になるように結線して第III 相としてもよい。この場合のトルクベクトルの様子を図８に示す。この場合にも図５の場合と同様に、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができ、基本ステップ角３゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００３０】
（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例で、請求項１、請求項２および請求項５に係る３相ステッピングモータＭ３の最適な実施例を示す。
図９は、前記ステッピングモータＭ３の固定子１および回転子２を、回転軸３の垂直な面で切断した断面図で、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図９において、前記固定子１に、内側に向かって放射状に等ピッチで配設された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９の、回転子２と対向する面には、それぞれ３個の固定子小歯４が配設されている。回転子２の前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と対向する外周面には、回動方向に沿って、極対数２５（すなわち、前記極対数Ｐ＝９ｎ＋７の式で、ｎ＝２とした場合、Ｐ＝２５）の回転子磁極５ａが、前記第１実施例と同様に、着磁、形成された円筒状の永久磁石５となって配設されている。
【００３２】
この場合の回転子磁極ピッチτR は、τR ＝３６０゜／Ｐより、τR ＝１４．４゜である。
したがって、互いに隣接する前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９に配設された固定子小歯４群の中心をのなす角度は、前記回転子磁極ピッチτR を単位とすると、３６０゜／（９×１４．４）より、（２５／９）τR 、すなわち（２＋７／９）τR であるから、前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９の内周面に設けられたそれぞれの前記固定子小歯４と回転子２のＳ極とのずれ角は、それぞれ（０／９）τR 、（７／９）τR 、（５／９）τR 、（３／９）τR 、（１／９）τR 、（８／９）τR 、（６／９）τR 、（４／９）τR 、（２／９）τR であり、前記第１実施例の場合と同じになる。
【００３３】
したがって、前記第１実施例と同様に、図３に示すように、前記各固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９をそれぞれ結線した場合のトルクベクトルは、図２と同じになり、図４に示すように結線した場合のトルクベクトルは、図５と同じになり、電気角で６０゜ずつ一定方向に回転する合成トルクベクトルＴ(I) ，Ｔ′(III) ，Ｔ(II)，Ｔ′(I) ，Ｔ(III) ，Ｔ′(II)を発生することができる。このとき回転子２は、電気角で６０゜（機械角で６０゜／２５、すなわち２．４゜）ずつ回転することとなり、基本ステップ角２．４゜の３相ステッピングモータが構成できる。
【００３４】
図１０は、請求項６に係る回転子磁極５ａの円筒状永久磁石５の回転軸３の垂直な面で切断した断面図である。通常、円筒状の永久磁石５を回動方向に多数極、着磁した場合の各磁極５ａの幅は、着磁器などの精度に依存しており、精度の高い着磁ができないという問題点があり、モータの位置決め精度の高精度化の要望があった。
【００３５】
図１０は、前記問題点を改善するためのひとつの方法を説明する図で、例えば、図１における円筒状永久磁石５の拡大断面図であり、前記回転子２の前記固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ９と対向する外周面に、回転軸３方向に延びる、極対数１６の回転子磁極５ａ，５ａが回動方向に着磁、形成されている。
【００３６】
そして、Ｎ極とＳ極との境界線部には、軸方向に延びるとともに、回動方向に等ピッチで配置された２Ｐ個（Ｐは極対数）の溝部６が形成されている。そして、該永久磁石５は、前記溝部６と前記それぞれの回転子磁極５ａの境界線とが一致するように位置合わせされ、該溝部６を境にＮ極、Ｓ極が交互になるように複数極が着磁、形成されている。
このようにすることにより、各磁極５ａ，５ａの幅は、円筒状永久磁石５の成形金型の精度により決定されることになり、高精度化が図られる。
【００３７】
なお、本発明の技術は前記実施例に限定されるものではなく、例えば、固定子磁極巻線の結線方法は、３個の巻線の直列結線ではなく並列結線でも、勿論可能である。また、図４の結線図において、例えば巻線Ｗ５とＷ６とを並列接続し、巻線Ｗ１を直列接続するということも可能である。
また、図３および図４においては、固定子磁極巻線の結線方法がポイントであるため、第Ｉ相巻線、第II相巻線および第III 相巻線を、それぞれ独立して示しているが、実際に使用する場合には、これらはスター結線、またはデルタ結線されることは当然である。また、固定子磁極に複数個配設された固定子小歯の配設ピッチτS は、説明図ではτS ＝τR としているが、バーニアピッチ（τS ≠τR ）とすることも勿論可能である。
【００３８】
また、前記回転子磁極は、円筒状永久磁石の多極着磁ではなく、棒状永久磁石を２Ｐ個、その長手方向を軸方向にしながら、円筒状に形成、配設したものを、多極着磁することも、勿論可能である。また、固定子が内側で回転子が外側に配置することも勿論可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の３相ステッピングモータによれば、固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有し、かつ前記各巻線を、所定の３相を構成するように結線するので、固定子磁極あたりの巻線の巻数を少なくすることができ、インダクタンスを小さくすることができる。また、固定子磁極あたりの巻線の巻数を少なくなることにより、コイルエンドも低くなり、モータの薄型化に有利となり、該モータの高速性がよくなる。
【００４０】
さらに、特定の極対数（１６）の場合において、固定子磁極あたりの小歯数を、従来のものに対して、少なくすることができ、磁極幅を狭くすることができる。同様に、バックヨークの幅も狭めることができる。
また、極対数２５の３相ステッピングモータを構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３相ステッピングモータの第１実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図２】図１の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図３の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図３】３相を構成する磁極巻線の結線図である。
【図４】３相を構成する磁極巻線の他の結線図である。
【図５】図１の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図４の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図６】本発明の３相ステッピングモータの第２実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図７】図６の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図３の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図８】図６の各固定子磁極が発生するトルクベクトルと図４の結線による３相のトルクベクトル図である。
【図９】本発明の３相ステッピングモータの第３実施例を示し、その固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【図１０】本発明の３相ステッピングモータの各実施例に使用される回転子磁極の、回転軸の垂直な面で切断した拡大断面図である。
【図１１】従来の３相ステッピングモータの固定子と回転子との相互関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 固定子
２ 回転子
３ 回転軸
４ 固定子極歯
５ 永久磁石
５ａ 回転子磁極
６ 溝部
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ ３相ステッピングモータ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９ 固定子磁極
Ｔ(I) ，Ｔ(II)，Ｔ(III) トルクベクトル
Ｔ′(I) ，Ｔ′(II)，Ｔ′(III) トルクベクトル
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９ 巻線
τR 回転子磁極ピッチ
Claims (6)
- 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３とが逆極性に、巻線Ｗ３と巻線Ｗ８とが同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４と巻線Ｗ６とが逆極性に、巻線Ｗ６と巻線Ｗ２とが同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７と巻線Ｗ９とが逆極性に、巻線Ｗ９と巻線Ｗ５とが同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする３相ステッピングモータ。
- 固定子は、放射状に等ピッチで配置された９個の固定子磁極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，‥‥‥Ｐ８，Ｐ９と、該固定子磁極に、順にかつ各別に巻装された９個の巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，‥‥‥Ｗ８，Ｗ９を有し、回転子は、前記固定子磁極と空隙を介して対向する面に、回動方向に沿って極対数Ｐ＝９ｎ＋７、またはＰ＝９ｎ＋２（ただし、ｎは１以上の整数）の回転子磁極が形成されており、前記固定子磁極の前記回転子と対向する面には１個以上の固定子小歯を有するとともに、巻線Ｗ１，Ｗ５，Ｗ６が同極性になるように結線されて第１相を構成し、巻線Ｗ４，Ｗ８，Ｗ９が同極性になるように結線されて第２相を構成し、巻線Ｗ７，Ｗ２，Ｗ３が同極性になるように結線されて第３相を構成することを特徴とする３相ステッピングモータ。
- 前記回転子は極対数１６の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３相ステッピングモータ。
- 前記回転子は極対数２０の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ２個の固定子小歯を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３相ステッピングモータ。
- 前記回転子は極対数２５の回転子磁極を有するとともに、前記固定子磁極はそれぞれ３個の固定子小歯を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３相ステッピングモータ。
- 前記回転子磁極は、前記固定子磁極との対向面に軸方向に延びるとともに、等ピッチで配置された２Ｐ個の溝部を有する円筒状の永久磁石からなり、該永久磁石は、前記溝部と前記それぞれの回転子磁極の境界線とが一致するように位置合わせされ、該溝部を境にＮ極、Ｓ極が交互になるように複数極、着磁されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３相ステッピングモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14898997A JP3982873B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | ３相ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14898997A JP3982873B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | ３相ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341565A JPH10341565A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3982873B2 true JP3982873B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=15465220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14898997A Expired - Fee Related JP3982873B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | ３相ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3982873B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6790887B1 (en) | 1999-02-08 | 2004-09-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Aromatic polycarbonate resin composition |
-
1997
- 1997-06-06 JP JP14898997A patent/JP3982873B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10341565A (ja) | 1998-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2652080B2 (ja) | ハイブリッド形ステッピングモータ | |
| US7408281B2 (en) | Stator and brushless motor | |
| US6670732B2 (en) | Magnet type stepping motor | |
| US20110278978A1 (en) | Consequent pole permanent magnet motor | |
| JPH11225466A (ja) | 多相アウター型ｐｍステッピングモータ | |
| US20080296992A1 (en) | Electrical Drive Machine | |
| JP2003134788A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JP2003134772A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| US6236133B1 (en) | Three-phase brushless motor | |
| JP2000166135A (ja) | ブラシレスモータ | |
| JP3982873B2 (ja) | ３相ステッピングモータ | |
| JP4172863B2 (ja) | ５相永久磁石型モータ | |
| JP2001298922A (ja) | バーニアモータ | |
| TW202203550A (zh) | 旋轉電機 | |
| JP3982875B2 (ja) | ３相ステッピングモータ | |
| JP2007306746A (ja) | 多相電動機 | |
| JP3840715B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機 | |
| US11888360B2 (en) | Brush motor | |
| JPH08308195A (ja) | 三相モータ | |
| JP4034389B2 (ja) | ３相ハイブリッド型ステッピングモータ | |
| JP3632721B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機 | |
| JPH07222419A (ja) | 回転電機 | |
| JP2001309584A (ja) | 回転電機のステータ構造 | |
| JP6481546B2 (ja) | モータ | |
| JP3882949B2 (ja) | 環状コイル式永久磁石型回転電機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040518 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070608 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070703 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130713 Year of fee payment: 6 |
|
| 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 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |