JPH0311185B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0311185B2 JPH0311185B2 JP16984680A JP16984680A JPH0311185B2 JP H0311185 B2 JPH0311185 B2 JP H0311185B2 JP 16984680 A JP16984680 A JP 16984680A JP 16984680 A JP16984680 A JP 16984680A JP H0311185 B2 JPH0311185 B2 JP H0311185B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- teeth
- rotor
- stator
- step motor
- core
- 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
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 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
- H02K37/22—Damping units
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は静止時保時トルク（デテント・トル
ク）を発生するようにしたステツプモータに関す
る。
ク）を発生するようにしたステツプモータに関す
る。
ステツプモータは固定子と回転子のギヤツプ面
に歯を有し、この部分の磁気抵抗の差によりトル
クを発生させ、且つ、位置決めを行なう。
に歯を有し、この部分の磁気抵抗の差によりトル
クを発生させ、且つ、位置決めを行なう。
またステツプモータの種類を大別すると、固定
子歯数N1と回転子歯数N2が同数のもの、例えば
タンデム構造の相分離形のものと、両者の歯数の
異なるもの、即ち、バーニヤ形とに大別できる。
子歯数N1と回転子歯数N2が同数のもの、例えば
タンデム構造の相分離形のものと、両者の歯数の
異なるもの、即ち、バーニヤ形とに大別できる。
前者の歯数の等しいもの（N1＝N2）の場合に
は、巻線の直流励磁または永久磁石により大きな
デテント・トルクを発生させる事が原理的に可能
である。
は、巻線の直流励磁または永久磁石により大きな
デテント・トルクを発生させる事が原理的に可能
である。
しかし、後者のバーニヤ形（N1≠N2）の場合
には、固定子と回転子の歯数が異なり且つ、等配
配置のため、デテント・トルクは非常に小さい事
になる。すなわち、固定子歯と回転子歯とが少し
ずつ位置を異にし、完全に重なり合うことは極め
て少ないので、全体として∂φ／∂θ＝０（φ：磁束
量、θ：回転角度）となる。すなわち、回転角度
θの変化による磁束量φの変化、つまり蓄積磁気
エネルギーに変化が生じにくい。このため、電流
の流れない無励磁の状態ではモータ出力軸を保持
する力を持たないため軸は外力により自由に回転
させられ、機構部の位置決めが行なえない。
には、固定子と回転子の歯数が異なり且つ、等配
配置のため、デテント・トルクは非常に小さい事
になる。すなわち、固定子歯と回転子歯とが少し
ずつ位置を異にし、完全に重なり合うことは極め
て少ないので、全体として∂φ／∂θ＝０（φ：磁束
量、θ：回転角度）となる。すなわち、回転角度
θの変化による磁束量φの変化、つまり蓄積磁気
エネルギーに変化が生じにくい。このため、電流
の流れない無励磁の状態ではモータ出力軸を保持
する力を持たないため軸は外力により自由に回転
させられ、機構部の位置決めが行なえない。
これは原理的なものであり、定格トルクの10％
以上のデテント・トルクを発生させるためには別
途何らかの対策が必要である。したがつて、特に
重量物負荷の上下移動、位置決め等を行なうステ
ツプモータでは大きなデテントトルクが必要とな
るので、別途何らかの対策が必要である。
以上のデテント・トルクを発生させるためには別
途何らかの対策が必要である。したがつて、特に
重量物負荷の上下移動、位置決め等を行なうステ
ツプモータでは大きなデテントトルクが必要とな
るので、別途何らかの対策が必要である。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
固定子と回転子の歯数の異なる（N1≠N2）バー
ニヤ形ステツプモータにおいて大きなデテント・
トルクを発生するようにしたステツプモータを提
供することを目的とするものである。
固定子と回転子の歯数の異なる（N1≠N2）バー
ニヤ形ステツプモータにおいて大きなデテント・
トルクを発生するようにしたステツプモータを提
供することを目的とするものである。
図は本発明の一実施例のバーニヤ形ステツプモ
ータの側断面図である。すなわち固定子鉄心１を
軸方向に分割して設け、その中間にドーナツ状の
直流励磁巻線２を設けている。さらに固定子鉄心
１の内周面には駆動用相巻線３を通常の回転機と
同様に巻回している。
ータの側断面図である。すなわち固定子鉄心１を
軸方向に分割して設け、その中間にドーナツ状の
直流励磁巻線２を設けている。さらに固定子鉄心
１の内周面には駆動用相巻線３を通常の回転機と
同様に巻回している。
また回転子としては、回転子鉄心４を固定子に
対応して軸方向に２分割して設け、その中間に永
久磁石５を配置しており、これらを非磁性体シヤ
フト６に取着している。
対応して軸方向に２分割して設け、その中間に永
久磁石５を配置しており、これらを非磁性体シヤ
フト６に取着している。
以上通常のスローシン形のステツプモータの概
略構成であるが、本発明の一例ではさらに軸方向
後部に第２の固定子鉄心１Ａと第２の回転子鉄心
７を設けている。この第２の固定子鉄心１Ａは固
定子鉄心１と同じ形状の鉄心であり、これを単に
回転子に対応させて延長したものである。また第
２の回転子鉄心７は回転子鉄心４とは歯数が異な
り、固定子鉄心と同数の歯数（N1＝N2）とする
事を特徴としている。そして第１、第２の回転子
４，７はシヤフト６に取着し、このシヤフト６を
左右の軸受８で回転支持し、また固定子鉄心１，
１Ａはフレーム９内に装着し、ステツプモータを
形成している。
略構成であるが、本発明の一例ではさらに軸方向
後部に第２の固定子鉄心１Ａと第２の回転子鉄心
７を設けている。この第２の固定子鉄心１Ａは固
定子鉄心１と同じ形状の鉄心であり、これを単に
回転子に対応させて延長したものである。また第
２の回転子鉄心７は回転子鉄心４とは歯数が異な
り、固定子鉄心と同数の歯数（N1＝N2）とする
事を特徴としている。そして第１、第２の回転子
４，７はシヤフト６に取着し、このシヤフト６を
左右の軸受８で回転支持し、また固定子鉄心１，
１Ａはフレーム９内に装着し、ステツプモータを
形成している。
次にこのような構成のステツプモータの作用に
ついて述べる。いま、パルス出力電源より固定子
コイル３にパルス電圧が印加されると、ステツプ
モータはパルス数に応じた回転角度量だけ回転子
が回転する。従つて、機構部を目標位置まで移動
させるには、その移動量に応じたパルス数を固定
子コイル３に与えることにより機構部の位置制御
が可能である。
ついて述べる。いま、パルス出力電源より固定子
コイル３にパルス電圧が印加されると、ステツプ
モータはパルス数に応じた回転角度量だけ回転子
が回転する。従つて、機構部を目標位置まで移動
させるには、その移動量に応じたパルス数を固定
子コイル３に与えることにより機構部の位置制御
が可能である。
ここで固定子側の直流励磁巻線２は発生トルク
の増大および特性調整の目的で設けられており、
単に直流励磁巻線２または永久磁石５のどちらか
一方のみにてもステツプモータの機能は発揮し得
る。
の増大および特性調整の目的で設けられており、
単に直流励磁巻線２または永久磁石５のどちらか
一方のみにてもステツプモータの機能は発揮し得
る。
ここで、本発明のデテント・トルク発生の原理
は固定子側直流励磁巻線２または回転子に装着さ
れた永久磁石５またはこれら両方の起磁力によ
り、ここに図中点線で示すような磁束１０を発生
する。その磁束の一部は本発明で追加した（N1
＝N2）の同数歯の固定子および回転子の鉄心部
１Ａ，７を通るためここで強力なデテント・トル
クを得ることができる。すなわち、固定子鉄心と
回転子鉄心との空〓面に歯を設けると空〓部円周
上の各位置で磁気抵抗値が異なる。
は固定子側直流励磁巻線２または回転子に装着さ
れた永久磁石５またはこれら両方の起磁力によ
り、ここに図中点線で示すような磁束１０を発生
する。その磁束の一部は本発明で追加した（N1
＝N2）の同数歯の固定子および回転子の鉄心部
１Ａ，７を通るためここで強力なデテント・トル
クを得ることができる。すなわち、固定子鉄心と
回転子鉄心との空〓面に歯を設けると空〓部円周
上の各位置で磁気抵抗値が異なる。
従つて、回転子の回転位置（角度）により磁気
抵抗が変化し、磁気エネルギが変化することにな
る。この磁気エネルギの変化が仮想仕事の原理に
より、トルクを発生する。
抵抗が変化し、磁気エネルギが変化することにな
る。この磁気エネルギの変化が仮想仕事の原理に
より、トルクを発生する。
ここで、磁気抵抗の逆数であるパーミアンスを
Ｐ（θ）（θ：回転角度）で表すと、１歯当りのデ
テント・トルクtd（θ）は、 td（θ）＝∂W（θ）／∂θ ＝∂P（θ）／∂θ・Fn 2 Fnは起磁力であり、ハイブリツトスラツピン
グモータでは永久磁石による空〓起磁力である。
Ｐ（θ）（θ：回転角度）で表すと、１歯当りのデ
テント・トルクtd（θ）は、 td（θ）＝∂W（θ）／∂θ ＝∂P（θ）／∂θ・Fn 2 Fnは起磁力であり、ハイブリツトスラツピン
グモータでは永久磁石による空〓起磁力である。
ところで、固定子の歯数をN1、回転子の歯数
をN2とし、N1≠N2（固定子の歯と回転子の歯の
空間的位置関係がある位相差で順次ずれている状
態）のときの全デテント・トルクは Td（θ）＝Fn 2・∂／∂θ｛Ｐ（θ）＋Ｐ（θ
＋α）＋Ｐ（θ＋2α）＋……φ（θ＋（N2−１）α）
｝ 但し、αは｜N2−N1｜／N2・2πで表される位
相差である。
をN2とし、N1≠N2（固定子の歯と回転子の歯の
空間的位置関係がある位相差で順次ずれている状
態）のときの全デテント・トルクは Td（θ）＝Fn 2・∂／∂θ｛Ｐ（θ）＋Ｐ（θ
＋α）＋Ｐ（θ＋2α）＋……φ（θ＋（N2−１）α）
｝ 但し、αは｜N2−N1｜／N2・2πで表される位
相差である。
ここで、｛ ｝内をまとめると、
｛N2・P0＋P1sin［θ＋（N2−１）／２・α］
・（sinN2α／２）／sinα／２ 但し、Ｐ（θ）＝P0＋P1sinθ 上記式でsinN2α／２の項に α＝｜N2−N1｜／N2・2πを代入すると sinN2α／２＝sin｛π（｜N2−N1｜）｝＝０となり ｛ ｝＝N2・P0 P0は回転角θに対して一定であるので、 Td（θ）＝Fn 2・∂／∂θ・｛ ｝＝０ で、デテント・トルクは零となる。
・（sinN2α／２）／sinα／２ 但し、Ｐ（θ）＝P0＋P1sinθ 上記式でsinN2α／２の項に α＝｜N2−N1｜／N2・2πを代入すると sinN2α／２＝sin｛π（｜N2−N1｜）｝＝０となり ｛ ｝＝N2・P0 P0は回転角θに対して一定であるので、 Td（θ）＝Fn 2・∂／∂θ・｛ ｝＝０ で、デテント・トルクは零となる。
実際はパーミアンスの高調波成分により、小さ
なデテント・トルクが生じる。
なデテント・トルクが生じる。
一方、固定子の歯数N1と、回転子の歯数N2と
が、N1＝N2の時は全デテント・トルクは td（θ）＝∂／∂θ｛Ｐ（θ）＋Ｐ（θ）＋…
…Ｐ（θ）｝Pn 2＝N2・∂／∂θ・Pn 2 となり、歯数であるN2倍の高トルクが発生する。
が、N1＝N2の時は全デテント・トルクは td（θ）＝∂／∂θ｛Ｐ（θ）＋Ｐ（θ）＋…
…Ｐ（θ）｝Pn 2＝N2・∂／∂θ・Pn 2 となり、歯数であるN2倍の高トルクが発生する。
従つて、本実施例のように第２の固定子鉄心１
Ａと第２の回転子鉄心７の歯数をN1＝N2にする
ことにより、固定子コイル３が無励磁状態になつ
てもステツプモータには保持トルクを有するの
で、機構部の位置決め、停止時に外部より力が作
用しても停止位置が変わるようなことがなくな
り、位置制御性能が向上することになる。
Ａと第２の回転子鉄心７の歯数をN1＝N2にする
ことにより、固定子コイル３が無励磁状態になつ
てもステツプモータには保持トルクを有するの
で、機構部の位置決め、停止時に外部より力が作
用しても停止位置が変わるようなことがなくな
り、位置制御性能が向上することになる。
以上述べたように本発明によれば回転子側に固
定子に対応する歯数の第２の回転子鉄心を設ける
ことにより、本来デテント・トルクを発生し得な
いバーニヤ構造のステツプモータにおいて強力な
デテント・トルクを得る事が可能となり、この結
果用途の拡大、制御性能の向上が期待できるステ
ツプモータを提供できる。
定子に対応する歯数の第２の回転子鉄心を設ける
ことにより、本来デテント・トルクを発生し得な
いバーニヤ構造のステツプモータにおいて強力な
デテント・トルクを得る事が可能となり、この結
果用途の拡大、制御性能の向上が期待できるステ
ツプモータを提供できる。
本発明は説明を簡単にするため、第２の回転子
を設けた例を示したが、勿論第２の固定子あるい
は第２の回転子を同一趣旨で設ける事ができる。
を設けた例を示したが、勿論第２の固定子あるい
は第２の回転子を同一趣旨で設ける事ができる。
図は本発明の一実施例の側面図である。
１，１Ａ…固定子鉄心、３…固定子コイル、
４，７…回転子鉄心、５…永久磁石、６…シヤフ
ト、８…軸受、９…フレーム。
４，７…回転子鉄心、５…永久磁石、６…シヤフ
ト、８…軸受、９…フレーム。
Claims (1)
- １ 固定子鉄心と回転子鉄心の歯数を異にするバ
ーニア形のステツプモータに於いて、回転子側に
前記固定子鉄心の一部に対応させて固定子鉄心の
歯数と同数の歯を有する第２の回転子鉄心を設け
た事を特徴とするステツプモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16984680A JPS5795174A (en) | 1980-12-02 | 1980-12-02 | Stepped motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16984680A JPS5795174A (en) | 1980-12-02 | 1980-12-02 | Stepped motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5795174A JPS5795174A (en) | 1982-06-12 |
| JPH0311185B2 true JPH0311185B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15894009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16984680A Granted JPS5795174A (en) | 1980-12-02 | 1980-12-02 | Stepped motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5795174A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2554988B1 (fr) * | 1983-11-16 | 1988-05-06 | Telemecanique Electrique | Moteur pas a pas du type hybride polyphase et son dispositif de commande |
| FR2563059B1 (fr) * | 1984-04-13 | 1988-04-15 | Cem Comp Electro Mec | Machine electrodynamique vernier |
-
1980
- 1980-12-02 JP JP16984680A patent/JPS5795174A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5795174A (en) | 1982-06-12 |
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