JPH02269458A - 永久磁石形ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明はプリンタ、高速ＦＡＸ、ＰＰＣ用複写機等のＯ
Ａ機器用として好適な永久磁石形（ハイブリット形）ス
テッピングモータを提供することを目的とする。

［従来の技術］ 従来の永久磁石形ステッピングモータとしては。

２相形のものが主流を占めており、その構造は。

第６図に示すように構成されていた。

同図において、１は固定子ハウジング、２は固定子鉄心
で、これは磁極２−１〜２−８を構成している。

２−１０は各磁極の内周に形成された極歯である。

３は固定子巻線で、前記各磁極に３−１〜３−８で示す
ように巻かれている。

これら固定子鉄心２．固定子巻線３で固定子Ｓが構成さ
れている。

４．４′はエンドブラケット１５，５°は軸受である。

６は回転子軸、７．８はそれぞれ回転子磁極７−１０と
　８−１０はそれぞれ上記回転子磁［７，８の外周に形
成された極歯、９は永久磁石で、これら６〜９で回転子
Ｒが構成される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の２相の永久磁石形ステッピングモータ
では１次の問題点があった。

■リード線の本数は４本が限度であるのに、駆動回路に
使用するトランジスタは、最低８個は必要とする。

■トルクリップルが大きいため、振動が大きい。

■低コスト用として４極のモータがあるが、高精度用と
して最低８極のモータとする必要がある。

■微小角とするためには１回転子磁極に１００以上もの
多数の極歯を形成せねばならず、工作上の問題があった
。

このため、５相の永久磁石形ステッピングモータも登場
しているが、これは次の問題点があった。

■リード線は５本が限度であるのに、駆動回路に要する
トランジスタは、最低１０個必要である。

■磁極は、最低１０極必要であり、２相モータに比較し
、コスト高となる問題がある。

■微小角を得るため固定子は点対称となっており。

回転積みができず、コア抜き型誤差を吸収することが困
難である。

本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにした永久磁石形ステッピングモータを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、当該固定子の内周に、放射状に複数個の磁極
を形成し、各磁極の先端には複数個の極歯をそれぞれ等
ピッチで形成し、各磁極には各々１８０度ずれた磁極が
同極となるようにそれぞれ巻線を巻いて成る固定子と；
この固定子の内方に空隙を隔てて同心的に配置され、上
記固定子の極歯と等ピッチで相互に１７２ピッチずらし
た極歯ピッチとなる極歯を全周に形成した２個の回転子
磁極と、この回転子磁極によって挟持された軸方向に着
磁された永久磁石とより成る回転子とを備えた永久磁石
形ステッピングモータにおいて１次の構成を備えた永久
磁石形ステッピングモータに関するものである。

（イ）固定子の磁極を６極とし、これを等ピッチに設け
る。

（ロ）固定子の各磁極の先端には１回転子磁極の極歯と
同ピッチの極歯を形成すると共に。

各固定子磁極における中心線とこれに対向する回転子磁
極の極歯の内、最も近い極歯の中心線となす角（ずれ角
）をαとしたとき、０≦α＜　３６０’／　Ｚ　　とな
るようにする。

なお、Ｚは回転子磁極の極歯数である。

（ハ）隣接する固定子磁極と回転子磁極とのなす角θｒ
を　θｒ＝１２０°／Ｚ また１回転子磁極の極歯数をＺ＝６ｎ±４（但し、ｎは
正の整数）とする。

〈二〉３本または６本または７本あるいは９本のリード
線で動作させる。

さらに、６極の固定子磁極を左右対称となるように配置
し、α＝０となるように構成した永久磁石形ステッピン
グモータにしても良い。

［実施例］ 以下第１図〜第５図に示す２つの実施例について本発明
を具体的に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例であるステラピンクモー
タの固定子側の構造を示す縦断側面図である。

同図において、且は固定子で、これは６極の固定子磁極
１１−１〜１１−６と、これら磁極にそれぞれ各磁極は
各々１８０度ずれた磁極が同極となるよう巻かれた巻線
１２−１〜１２−６が設けられている。

この場合、固定子−１０は所要枚数の固定子鉄心をその
極歯ピッチが重なるよう同一方向に積層して構成するの
が通例である。

なお１回転子は、従来のものと同様、外周に極歯を備え
た磁極の間にＮ、Ｓに着磁した永久磁石を挟着しており
、２個の磁極の極歯のピッチは１／２ずらしである。

ところで１本発明のステッピングモータは、その基本原
理からいえば次の条件を満足するように回転子磁極の極
歯数Ｚはかの構成を定めているものである。即ち。

（イ）固定子の磁極を６極とし、これを等ピッチに設け
る。

（ロ）固定子の各磁極の先端には２回転子磁極の極歯と
同ピッチの極歯を形成すると共に。

各固定子磁極における中心線とこれに対向する回転子磁
極の極歯のうち最も近い極歯の中心線となす角（ずれ角
）をαとしたとき、０≦α＜　３８０”／　Ｚ　　・・
・・　（１）となるようにする、（第２図（ロ）参照）
（ハ）隣接する固定子磁極と回転子磁極とのなす角θｒ
を　θｒ＝１２０°／Ｚ　　・　・　・　（２）また１
回転子磁極の極歯数を Ｚ−６ｎ±４・・・・・・・（３） （但し、ｎは正の整数）とする。

（ニ）３本または６本または７本あるいは９本のリード
線で動作させる。

これに対し、６極の固定子磁極を左右対称となるように
配置し、α＝０となるように構成した永久磁石形ステッ
ピングモータが、第１図に示した第１の実施例であり、
固定子磁極１１−１．１１−２と回転子磁極１３との関
係を展開図として第２図（イ）に示しである。

これに対し、前述の一般式（１）で表せるようなずれ角
αを有するように構成した固定子磁極１１１’、１１−
２°と回転子磁極１３との関係を展開図で示したのが、
第２図（ロ）である。

このように構成した場合の回転子極歯数をＺ。

隣接する回転子磁極の極歯間ピッチ角θｒとするとき、
ステップ角θ８は３相のモータであるためθ１＝θｒ／
６となる。

これら、Ｚ、θ２．θｒはＺのパラメータであるｎの値
によって第３図に示す図表のように設定される。

［作用］ 本発明のステッピングモータにおいて、第５図（ロ）に
示すように３本の外部リード線を介してＹ接続された固
定子巻線１２−１〜１２−６に対して第４図（イ）に示
すような励磁シーケンスを与え、第４図（ロ）のように
■〜■で示すように電力を順次シフトして供給した場合
、各巻線１２−１〜１２−６は第５図（イ）に示すよう
に磁極の移動が行われ。

本発明のステッピングモータは前記した条件式で決まる
ステップ角θ８でステップ駆動される９なお、１１−１
〜１１−６は各巻線１２−１〜１２−６が巻かれる固定
子磁極を示す。

また、以下の説明は簡単のなめ、ずれ角α＝０となる本
発明の第１の実施例の場合で説明するが。

第２の実施例のようにずれ角αが生ずる場合でもその動
作は変わらない。

同様にして、第５図（ハ）に示すように巻線方法として
モノファイラ（ユニファイラ）巻きを採用し、６本のリ
ード線にしバイポーラ駆動した場合および同図（ニ）に
示すように巻線方法としてバイファイラ巻きにし、９本
のリード線でユニポーラ駆動する場合（センタータップ
をすべて共通にした場合には７本のリード線でも良い）
でも前記した条件式で決まるステップ角θ１でステップ
駆動される。

従って１本発明の永久磁石形ステッピングモータは巻線
方法を変えることにより、３本のリード線による駆動の
ほかに、６本のリード線によるバイポーラ駆動、９本の
リード線（前記場合には７本のリード線）によるユニポ
ーラ駆動の大別３種類の駆動方式が可能である。

第３図の図表から、たとえば、ｎを　１６とした場合１
回転子磁極の極歯数を１００としても、０．６度のステ
ップ角となり、２相モータでは極歯数を１５０にしない
と、０．６度のステップ角とならない点を考慮すると９
本発明のステッピングモータは微小角を得易いモータで
あることが分かる。

［発明の効果］ 本発明の永久磁石形ステッピングモータは、上記のよう
に、特定の条件を充足するように構成し。

次のような優れた効果を有するもので、プリンタ。

高速ＦＡＸ、ＲＰＣ複写機等の高精度を要する各種ＯＡ
機器用として有用である。

■従来の２相モータではリード線を４本、駆動回路のト
ランジスタは８個必要とし、又５相モタではリード線は
５本、上記トランジスタを１０個必要としたのに対し９
本発明のものでは３相により駆動できるため、その場合
はリード線３本、トランジスタも６個で済むため駆動回
路の構成が大巾に簡単化でき、安価とできる。

■従来のものは、磁極数も２相のものでは８極５相のも
のでは１０極とする必要があったが。

本発明のものでは６極で済み１この点でも構造が簡単と
なり、製作工程が簡略化、小型化できる。

■トルリフリップルは、従来の２相モータに比べ１／２
となり振動が改善できる。

■固定子磁極を左右対称に配置するようにし１回転積み
を行う際に、コア抜き型で生じる誤差を吸収できる構造
としたため９位置精度が大幅に増大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の２つの実施例を示すもので、
その内第１図はその第１の実施例となる固定子の平面図
、第２図（イ）及び（ロ）はそれぞれ本発明の第１及び
第２の実施例に当たる固定子磁極と回転子磁極の関係を
示す展開図、第３図は本発明の極歯数Ｚ、ステップ角０
８等の関係を示す図表、第４図（イ）は固定子巻線の励
磁のシケンスを示す波形図、第４図（ロ）は固定子巻線
に供給する３相励磁電力の切り換えを示す接続図、第５
図（イ）はそのように切り換える場合の各固定子巻線の
磁極の推移を示す図表、第５図（ロ）は３本のリード線
による場合の接続図、同図（ハ）は６本のリード線によ
る場合の接続図。 同図（ニ）は９本のリード線による場合の接続図である
。 又、第６図は従来例を示すもので、同図（イ）は縦断正
面図、同図（ロ）は（イ）におけるＡ−Ａ′断面図であ
る。 １１−１〜１１−６ １２−１〜１２−６ α 固定子 固定子磁極 固定子巻線 回転子磁極 ずれ角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、当該固定子の内周に、放射状に複数個の磁極を形成
   し、各磁極の先端には複数個の極歯をそれぞれ等ピッチ
   で形成し、各磁極には各々１８０度ずれた磁極が同極と
   なるようにそれぞれ巻線を巻いて成る固定子と；この固
   定子の内方に空隙を隔てて同心的に配置され、上記固定
   子の極歯と等ピッチで相互に１／２ピッチずらした極歯
   ピッチとなる極歯を全周に形成した２個の回転子磁極と
   、この回転子磁極によって挟持された軸方向に着磁され
   た永久磁石とより成る回転子とを備えた永久磁石形ステ
   ッピングモータにおいて、次の構成を備えたことを特徴
   とする永久磁石形ステッピングモータ。 （イ）固定子の磁極を６極とし、これを等ピッチに設け
   る。 （ロ）固定子の各磁極の先端には、回転子磁極の極歯と
   同ピッチの極歯を形成すると共に、 各固定子磁極における中心線とこれに対向する回転子磁
   極の極歯のうち最も近い極歯の中心線となす角（ずれ角
   ）をαとしたとき、０≦α＜３６０°／Ｚとなるように
   する。 なお、Ｚは回転子磁極の極歯数である。 （ハ）隣接する固定子磁極と回転子磁極とのなす角θ＿
   ｒをθ＿ｒ＝１２０°／Ｚ また、回転子磁極の極歯数をＺ＝６ｎ±４ （但し、ｎは正の整数）とする。 （ニ）３本または６本または７本あるいは９本のリード
   線で動作させる。 ２、６極の固定子磁極を左右対称となるように配置し、
   α＝０となるように構成した請求項１記載の永久磁石形
   ステッピングモータ。