JPH022382B2 - - Google Patents

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JPH022382B2
JPH022382B2 JP60050215A JP5021585A JPH022382B2 JP H022382 B2 JPH022382 B2 JP H022382B2 JP 60050215 A JP60050215 A JP 60050215A JP 5021585 A JP5021585 A JP 5021585A JP H022382 B2 JPH022382 B2 JP H022382B2
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JP
Japan
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rotor
magnetic field
current
magnetic
coil
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JP60050215A
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JPS6185055A (ja
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Riizaa Kuroodo
Zofuanii Roberudo
Deperii Jan
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Ebauchesfabrik ETA AG
Original Assignee
Ebauchesfabrik ETA AG
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Publication date
Application filed by Ebauchesfabrik ETA AG filed Critical Ebauchesfabrik ETA AG
Publication of JPS6185055A publication Critical patent/JPS6185055A/ja
Publication of JPH022382B2 publication Critical patent/JPH022382B2/ja
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    • G04C13/08—Slave-clocks actuated intermittently
    • G04C13/10—Slave-clocks actuated intermittently by electromechanical step advancing mechanisms
    • G04C13/11—Slave-clocks actuated intermittently by electromechanical step advancing mechanisms with rotating armature
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２方向に回転する電磁モータに関する
ものである。
上記の如きモータは既に公知であり、例えばフ
ランス特許第2209251号には２個のコイルが順次
励起されモータの回転子を180゜づつ反対方向に回
転させるモータが開示されている。各コイルはそ
れ自体でこの回転に必要なエネルギーを供給でき
るような大きさのもの、即ち各コイルは回転子を
一方向にのみ回転させる在来のモータのものと同
じでなければならない。
また米国特許第4112671号には矢張り単一のコ
イルを有して回転子が１方向に180゜づつ２方向に
漸進回転をするモータが記載されているが、回転
方向の制御は電子回路が行うものである。
本発明の目的は、構造の極めて簡単な２方向回
転電磁モータを提供することである。このモータ
は順次に励起されるのではなく同時に励起される
２個のコイルを有しているため、回転方向が単一
のモータに於ける単一コイルの大きさと上記２個
のコイル全体の大きさは同じでよい訳である。
この目的はその回転子を、固定子に装備した２
個のコイルによつて発生される２つの磁場の作用
下に置くように配置することによつて達成され
る。これらの磁場方向は傾斜しており且つ回転子
の直径あるいは更に一般的には回転子の軸を通過
する直線に対して正確に対称である。
以下、本発明の実施例が示された図面に沿つて
詳説する。
第１図〜第４図に参考として示したモータは底
辺が2aの箇所で切断された等脚台形の一般形態
を呈する弱磁性材料でなる部材で作成した固定子
１を有している。この部材の両端部は夫々１ａ，
１ｂにて示される２個の磁極片を形成する一方、
スリツト２ａの反側の部分は磁極片１ｃを呈して
いる。これら３個の磁極片は、モータの回転子４
の中心３に関して120゜の間隔を以つて配置され、
2b及び2cにて示される２個のスリツトを形成す
る。回転子４は直径的に相反する磁極ＮとＳを持
つた永久磁石でなつている。磁極片１ａ，１ｂ及
び１ｃは本実施例の場合、120゜より僅かに小さな
角度で配置されている。然し乍ら各々の磁極片に
よつて占められる角度はモータに求められる特
性、その大きさあるいは選ばれた材料に従つて特
に異つたもののにすることができるが、何れにせ
よ２個の磁極片１ａと１ｂによつて占められる角
度は同一のものである。これらの磁極片１ａと１
ｂは回転子４と共に形成する磁極間隙が、最小限
ではスリツト２ａの幅、最大限ではスリツト２ｂ
及び２ｃの幅の範囲で変化できるような形状を有
している。磁極片１ｃは、これが回転子４と共に
形成する磁極間隙が最小限磁極片１ｃの中央１ｄ
の箇所の幅、最大限スリツト２ｂ及び２ｃの幅と
ほぼ同一な範囲で同様に変化できるような形状を
有している。固定子１は第１図に示すように磁極
片１ｃの中央１ｄ、回転子４の中心３及びスリツ
ト２ａの中央を夫々通る対称軸７を有している。
磁極片１ｃの独特な形状は回転子４の永久磁石
と共に位置決め保持トルクを引き起こすことに留
意されたい、即ち、このトルクは前記磁石自体の
磁場以外に全く磁場がなければ、磁石の磁極Ｎと
Ｓが前記対称軸７にある２つの平衡位置に回転子
４を導く訳である。
固定子１は２個のコイル５及び６を有してお
り、そのうちの１個は磁極片１ａと１ｃの間に配
置され、他方は磁極片１ｃと１ｂの間に配置され
前記磁極片１ｃは２個のコイルが共有するものと
なつている。コイル５と６に電流I5とI6が流れる
と回転子４は磁場R5とR6の作用下に置かれ、こ
れらの磁場方向は回転子の直径に関して対称であ
り且つ２つの方向が形成する角度は0゜〜180゜の間
である。これらの磁場方向は更に90゜が好ましい。
そして電流I5とI6の方向が磁場R5とR6の方向を決
定するのである。
次に考えられ得る４通りの機能を列挙してみ
る。
１ 第１図に示す如く電流I5とI6はコイル５の内
部で磁場が磁極片１ｃの部分から磁極片１ａの
方向（矢印11）に向けられ且つコイル６の内部
で磁場が磁極片１ｂの部分から磁極片１ｃの方
向（矢印12）に向けられるような方向（次の正
電流によつてもこの方向である）であり、これ
らの電流コイルの外部で磁極片１ａから磁極片
１ｃの方向に、また磁極片１ｃから磁極片１ｂ
の方向に夫々向けられる磁場R5及びR6を発生
する。これら磁場の方向は次にくる正電流によ
つても同様に発生される。合成磁場R5-6は前
記対称軸７と垂直な方向で回転子４を貫通し、
Ｎ極となる磁極片１ａからＳ極となる磁極片１
ｂの方向に向けられる。
２ 第２図に示す如く電流I5が前記と反対方向、
即ち負電流が加された場合、電流I6は正電流で
あり、これらの電流がコイルに発生させる磁場
は夫々矢印１５及び１６の方向に向けられる。
それ故コイル外部の磁場R5とR6は１ｃよ１ａ
と１ｃから１ｂに夫々向けられる。そこで合成
磁場R5-6は前記対称軸７と平行な方向で回転
子４を貫通し、Ｎ極となる磁極片１ｃからＳ極
となる磁極片１ａ及び１ｂの方向に向けられ
る。
３ 第３図に示す如く電流I5とI6が負電流であつ
て矢印９と10の方向に向けられた磁場R5とR6
を発生させる場合、合成磁場R5-6は対称軸７
と垂直方向にＮ極となる磁極片１ｂからＳ極と
なる磁極片１ａに向けられる。
４ 最後に第４図が示す如く電流I5が正電流であ
つて電流I6は負電流の場合は磁場R5とR6は矢
印13と14の方向に向けられ、合成磁場R5-6は
対称軸７と平行で且つＮ極となる磁極片１ａと
１ｂからＳ極となる磁極片１ｃの方向に向けら
れる。
然してコイル５及び６に流れる電流の方向に
従つて４通りの方向を呈する磁場が回転子内部
に発生し得ることが理解される。これら２つの
電流方向を適当に変換することで磁場を１方向
あるいは他方向に回転させることができ、後述
する如く回転子を磁場の回転方向に駆動するこ
とができる。
先づ回転子４は第１図に示すような位置、即ち
磁極片１ｃの付近にそのＮ極がある。この回転子
４を矢印８の方向（後述する正の方向）に回転さ
せるためには、適当な電子制御回路によつて正電
流I5及びI6を２個のコイル５と６に同時に流せば
よい。すると合成磁場R5-6は回転子の磁石に作
用してそのＮ極は磁極片１ｂに近づく。然して発
生したトルクは回転子を正の方向に回転駆動させ
る訳だが、勿論この回転トルクは前述した保持ト
ルク及びモータが駆動すべき機械装置によつて及
ぼされる低抗トルクを上回わらねばならない。
回転子４が90゜回転しほぼ第２図に示される位
置にあるとき、制御回路は電流I6の方向を変える
ことなく電流I5をを負電流とする。それ故、磁場
R5-6は第２図が示す如く向けられ、これによつ
て上記と同じ方向のトルクを新たに発生させて回
転子は第３図に示される位置、即ちＳ極が磁極片
１ｃの近くに来るまで常に正の方向に回転し続け
る。然して回転子は180゜だけ第１段階の漸進回転
しそこで電流I5及びI6は切られる。
回転子４を第２段階として漸進回転させるため
には制御回路によつてコイル５と６に負電流を送
り込む。すると合成磁場R5-6は第３図に示さる
如き方向に向けられ、回転子４の磁石と共にこの
回転子を正の方向に新たに回転させるトルクを発
生する。
回転子がほぼ半段階だけ回転したとき、制御回
路が電流I5を逆にして正電流となし合成磁場R5-6
を第４図に示す如き方向にする。すると回転子４
は正の方向に回転し続け、180゜の第２段階漸進回
転を終了する。そこで制御回路は電流I5とI6を切
る訳だが、これら電流の遷移は第５図にａとして
示してある。
回転子を第１図に示された位置より反対方向、
即ち負の方向に回転させるためには制御回路がコ
イル５と６に負電流を送り込む。すると合成磁場
R5-6は第３図が示す方向を呈し回転子４は負の
方向に半段階の90゜だけ漸進回転する。ここの際、
回転子は第４図に示された位置を占め、制御電流
I6の方向を変えて正電流にする。すると合成磁場
R5-6は第２図が示す方向を呈すようにある。然
して回転子は第２段階の90゜の漸進回転を終了す
るまでの負の方向に回転し続け第３図の示す位置
に至る。そこで制御回路は２つの電流I5及びI6を
切る。
更に回転子を負の方向に新たに漸進回転させる
ためには制御回路がコイル５及び６に正電流を送
り込む。すると合成磁場R5-6は第１図が示す位
置を呈し回転子は負の方向に半段階回転する。そ
こで制御回路は電流I6の方向を逆にして負電流と
なし合成磁場R5-6は第４図の示す位置占める。
然して回転子はその漸進回転の１段階を終了しそ
の最初の位置に戻る訳である。その際、制御回路
は電流I5及びI6を切る。
第５図にｂとしてこれら電流の遷移を示してあ
る。
第６図は第５図に示された電流インパルスをモ
ータのコイル５と６に送り込め得る回路の参考例
を図示している。この参考例に於いて上記インパ
ルスは１秒間の周期であり7.8ｍｓの持続時間を
有している。
コイル５及び６は各々２個の補助MOSトラン
ジスターで構成される２個の逆流器I1とI2及びI3
とI4に夫々接続される。これら逆流器の入力が同
一の論理状態にある場合、コイル５と６には何な
る電流も流れない。逆流器I1とI3の入力が０の論
理状態にあり且つI2とI4の入力が１の論理状態に
ある場合、電流はコイル５と６を夫々矢印ｆにて
示される方向に流れる。
逆流器I1，I2とI3，I4の入力論理状態が異なる
場合、電流はコイルをを矢印ｆ反対方向に流れ
る。
論理回路ｃは発振器Ａ及び分周器Ｂで形成され
る時間軸から夫々１Hzと128Hzの周波数信号を受
ける。論理回路はこれらの信号を回転子の回転方
向制御信号Ｓと共に用いて、コイル５と６に所望
の電流を流すに必要な論理状態を出力C1〜C4に
接続された逆流器I1〜I4に毎秒供給する。論理回
路Ｃは当業者には公知なものである故、更に詳述
しないが、これが受けた１Hzの信号がコイルを流
れる電流インパルスの周期を決定し、128Hzの信
号が持続時間を定めることに留意されたい。後者
の信号周期は実際に7.8ｍｓである。
第７ａ図にはモータ機能の全体が要約されてい
る。この表中に於いて正電流は＋で表わされ、負
電流は−にて表わされる。R1〜R5の欄には電流
I5とI6の各組合せで第１図〜第４図に示された如
く回転子中に発生される磁場の方向を表めしてあ
る。「モータ発振」と「コイル停止」の２欄に矢
印によつて回転子４の発進及び停止位置が示され
ている。これら矢印は回転子４の磁石によつてＳ
極からＮ極に向けられている。
本モータは前述したように回転子４が回転段階
を１段階とばしてしまつたり余計に行つてしまつ
ても常に所望の回転方向に回転するという大きな
メリツトがある。第７ｂ図の表は何かの理由で回
転子４がこの時点に於けるあるべき位置とは逆の
位置にきてしまつた場合を第１列に示している。
そこで制御回路が電流I5とI6を正の方向に送つた
場合、回転子４は負の方向に半段階だけ回転す
る。電流I5の方向が逆転すると回転子４は正の方
向に半段階回転して、サイクルのこの瞬間に於い
てあるべき位置の発進位置にくる。これより回転
子は所望の方向に回転する訳である。何れの場合
にせよ回転子はそれまでの回転方向に拘らず且つ
何らかの事故によつて発生して回転子の誤つた停
止位置に拘らず、再び所望の回転方向に回転する
ことは容易に理解されよう。
第１の半段階終了に逆転される前に、電流I5と
I6は或る一定時間だけ中断され回転子４の慣性が
前記半段階を完了させ且つ第２の半段階を助勢す
ることは明白である。同様に電流I5とI6も回転子
４が実質的にその回転段階を終了する前に中断さ
れる。即ち回転子の保持トルクと慣性によつて回
転子４はその回転段階を終了するのである。同様
にトルク５５と６６は回転段階の間に於いて回転
子の保持トルクを増大させるために且つ段階終了
時の平衡位置で回転子の振動を弱めるために制御
回路によつて短絡されることも可能である。この
手段を用いればエネルギーの節約になるが、モー
タの基本的構造と駆動すべき装置の大きさも考慮
して、このモータを組入れる際に上記手段を導入
するかを決定しなければならない。
更に上記２個のトルクは常に同時に電流供給さ
れ且つ回転子に印加されるトルクを共に発生する
磁場を形成するため、トルクの大きさは順次電流
供給される在来のトルクに比して大幅に縮小さ
れ、換言すれば同じ大きさのトルクでも回転子に
印加されるトルクは大幅に増大する。
第８図に示された実形例は１７，１８で示され
る２個の磁極片が電機子なしの２個の枠コイルに
て構成され、回転子１９はこの内側で軸２０を中
心に回転する点で第１の参考例とは異つている。
この軸２０は磁極片１７及び１８の中心線１７ａ
と１８ａの中間面２１に位置している。弱磁性体
でなる保持部材２２は、回転子１９のＮ極とＳ極
が前記中間面２１にくる平衡位置に保つように回
転子を保持する。
この実施例の主なる機能は第１の参考例に於け
るものと全く同一である。
第９図及び第１０図に示された第２の参考例で
はモータは保磁子が弱磁性体でなる２個の部材で
形成された固定子を有している。２３にて示され
る上記部材の一方はＥ型をしており３個の枝部は
夫々２３ａ，２３ｂ及び２３ｃにて示される。他
方の部材２４は角棒状であつて両端に夫々１個の
腕木２４ａ及び２４ｂと中央に１個の腕木２４ｃ
を呈している。回転子の電機子であるこれら２個
の部材２３と２４は図示される如き配置、即ち、
互いに向い合つて設置される。Ｅ型部材の枝部２
３ａ，２３ｂ，２３ｃは前記固定子の他の部材２
４の腕木２４ａ，２４ｂ，２４ｃに夫々当接され
る。これらの結合は２個のビス２５でなされる
が、その１個は枝部２３ａを貫通して腕木２４ａ
に締結し、他方は枝部２３ｂを貫通して腕木２４
ｂに締結する。
Ｅ型部材２３の中央枝部２３ｃの幹部には円形
開口２が形成され、３箇所の細い部分２３ｄ，２
３ｅ及び２３ｆが３個の磁極片を結合している訳
である。第１の磁極片は枝部２３Ｃで形成され、
残り２個の磁極片は細い部分２３ｄと２３ｅ，２
３ｅと２３ｆの間に夫々位置する部材２３自体の
一部によつて形成される。
モータの回転子はこのモータを装備する時計あ
るいは他の装置のフレームの２個の部材の２８と
２９の間で枢転する軸２７を有している。この軸
２７は第９図にて示される如く直径的に相反する
Ｎ極とＳ極を有した２極の永久磁石を支持してい
る。
前述し図示されたモータの固定子は角棒状部材
２４の２つの部分２４ｄに巻付けられた２個の同
軸コイル３１と３２を有している。その一方は部
材２４の腕木２４ａと２４ｃの間にあり、他方は
２４ｂと２４ｃの間にある。これらコイルによつ
て発生される磁場は第９図に於いて矢印R9とR10
にて略示されている。
これらの磁場R9とR10が回転子３０を通過する
際に、互いに斜行して切断線Ｘ−Ｘ線の平面上に
ある回転子の直径に関して対称となる。更にこれ
ら磁場の方向は交線に於いて90゜の角度をなして
いる。
コイル３１と３２を流れる電流の方向に従つて
２つの磁場R9とR10は第９図の矢印で示される如
く拡散し、その合成磁場は前記切断線Ｘ−Ｘの面
と同一となり第９図の上の方向に導かかる。同様
に磁場R9とR10は集中してその合成磁場は前記切
断線Ｘ−Ｘの面と一致するが、これは第９図の下
の方向に導かれる。更に上記磁場は反対方向にも
導かれるが、この場合には合成トルクは直径方向
のものであり且つ切断線Ｘ−Ｘに垂直な何れかの
方向のものである。
然してコイル３１と３２を流れる２つの電流の
方向を適宜変化させることによつて、合成磁場を
何れかの方向に回転せしめ、これが回転子を同一
方向に駆動させる。一般的にモータのこの参考例
に於ける機能は第１の参考例と同一である。
回転子３０の磁石は２極であり且つ固定子は３
個の磁極片からなつているため、回転子が前記細
い部分２３ｄと２３ｆの間に位置する磁極片と直
角をなして位置する回転子の平衡位置を決定し、
換言すれば前記回転子３０の磁石の磁束が最小の
レフレクタンス路をたどる訳である。
第９図及び第１０図のモータに於いては、固定
子の２個の部材２３と２４は互いに組合されるが
特に第１０図に示される如く異つた平紡面上に配
置される。この配置は３３及び３４にて示される
固定子の２個の部材が同一平面上に配される第１
１図〜第１３図の参考例とは異つている。Ｅ型部
材３３は３つの枝部３３ａ，３３ｂ，３３ｃを呈
している一方、角棒状の部材３４は３個の腕木３
４ａ，３４ｂ及び３４ｃを呈している。枝部３３
ａと３３ｂの先端は３５の箇所で半分の厚さに切
込まれており、腕木３４ａと３４ｂは36の箇所で
同様に半分の厚さに切り込まれている。これら切
り込み部分は互いに係合して第１１図に示す如く
固定ビス３７が貫通する。
固定子の２つの部材３３と３４の中央の枝部及
び腕木に関しては切り込みは行なわないが、腕木
３４ｃは半円状の凹部３８を呈し、部材３３の中
央枝部３３ｃが呈する対応形状の枝部３３ｄと嵌
合する（第１１図〜第１３図参照）。
この参考例に於けるコイルは図示しないが第９
図及び第１０図の参考例と同一のものであり、第
１の参考例について説明した方法で回転子３０を
駆動するために供される。
最後に第１４図には第９図及び第１０図のモー
タの固定子の他の参考例が示されるが、これによ
ればノツチ４１，４２，４３が部材２３（あるい
は３３）の細い部分２３ｄ〜２３ｆに形成され
る。ノツチ４２と４３は環状孔２６内に形成され
一方に於いて回転子の保持に、他方に於いては磁
極片を磁力的に分離するために役立つものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、第３図、第４図は本発明に従
つたモータの第１の参考例に於ける４通りの機能
を概略的に示す平面図、第５図は第１図〜第４図
に示されるモータのコイルに流れる電流インパル
スのダイアグラム、第６図はコイルへの電流供給
回路を示すブロツク図、第７ａ図、第７ｂ図はモ
ータの機能を要約する表、第８図は本発明の要部
を示す斜視図、第９図は第２の実施例の平面図、
第１０図は第９図の鎖線Ｘ−Ｘに従つた断面図、
第１１図は第３の実施例を示す平面図、第１２
図、第１３図は第１０図の鎖線XII−XII、−
に夫々従つた垂直方向断面図、第１４図は第８
図及び第１０図の磁極片の他の参考例を示す要部
平面図である。 １……固定子、２ａ，２ｂ，２ｃ……スリツ
ト、３，２０……回転子の中心、４，１９，３０
……回転子、５，６，３１，３２……コイル、７
……対称軸、８……回転方向、９〜１６……磁場
方向、１７，１８……磁極片、２１……中間面、
２２……保持部材、２３，２４，３３，３４……
固定子部材、２５，３７……ビス、２６……円形
開口、２７……回転子の軸、２８，２９……フレ
ーム部材、３５，３６……切込み部分、３８……
凹部、４１〜４３……ノツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 軸の回りで回転するように取り付けられた永
    久磁石にて形成される回転子と、第１の磁場と第
    ２の磁場を夫々発生するべく電流インパルスに応
    答する第１および第２のコイルを有する固定子と
    からなるものにおいて、該コイルは該永久磁石で
    なる回転子を部分的に取り巻くループ形状を呈し
    ており、且つ各コイルの長手方向中央切断面が、
    該回転軸を通る二等分面上で交わるような相互関
    係で配置されることを特徴とする２方向に回転す
    るステツプモータ。 ２ 該２つの磁場の方向がなす角度は90゜である
    ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記
    載のステツプモータ。 ３ 該固定子は該回転軸を通る二等分面上に弱磁
    性体の保持部材を有しており、該コイルによつて
    磁場が発生されない場合、回転子を平衡位置に保
    つことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に
    記載のステツプモータ。
JP60050215A 1979-07-06 1985-03-13 ２方向に回転するステツプモ−タ Granted JPS6185055A (ja)

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CH6331/79-9 1979-07-06

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JPS6185055A JPS6185055A (ja) 1986-04-30
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JP9159980A Granted JPS5615163A (en) 1979-07-06 1980-07-04 Electromagnetic motor rotating bidirectionally
JP60050215A Granted JPS6185055A (ja) 1979-07-06 1985-03-13 ２方向に回転するステツプモ−タ

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JP9159980A Granted JPS5615163A (en) 1979-07-06 1980-07-04 Electromagnetic motor rotating bidirectionally

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JPS6185055A (ja) 1986-04-30
FR2461392B1 (fr) 1986-04-18
FR2461392A1 (fr) 1981-01-30
JPS5615163A (en) 1981-02-13
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