JPH03164059A - ステツピングモータ - 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】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野コ 本発明はステッピングモータ特に微小のステップ角で動
作し、電子計算機等の記憶装置として使用する磁気デス
ク駆動装置の制御用に利用されるものである。

［従来技術］ 第２図は従来より実施されているステッピングモータの
構造を示す断面図（ａ），（ｂ）と、固定子と回転子の
極歯の関係を示す展開図（ｃ）である。

１は固定子ハウジング，２は固定子鉄芯，３は固定子巻
線，４，４は軸受，５は回転子軸，６，７は回転子磁極
，８は永久磁石である。

第２図に示したステッピングモータは円環状ヨークに８
個゛の磁極２−１〜２−８を等間隔に植設し、前記磁極
の先端に夫々の極歯を設けた固定子鉄芯２の前記磁極に
夫々巻線３−１〜３−８を巻装した固定子と、前記極歯
と空隙を介して対向し其の外周に複数の極歯を設けた回
転子磁極６，７を回転子軸５上に離間して設け前記回転
子磁極６，７の間に永久磁石８を挟持し前記回転子軸と
一体的に固着した回転子を前記固定子ノ）ウジングに設
けた軸受４，４により回転自在に支承した構或である。

第２図に示したステツピングモータは、固定子と回転子
の極歯の関係の展開図（ｃ）に示すように８個の固定子
磁極２−１〜２−８が等間隔に配設され，各磁極の先端
には極歯が夫々設けられ前記の８個の磁極には夫々巻線
３−１〜３−８が巻装され、巻線３−１と３−５．３−
２と３−６，３−３と３−７．３−４と３−８とを夫々
直列に接続して４個の相巻線を形成してある。

回転子磁極６，７には夫々極歯１ａ〜１０ａ，（Ｌｂ−
１０ｂ）が等間隔　ｏｒのピッチで配設され、極歯の巾
は略極歯の配設ピッチｏｒの１／２となるように設けら
れ，回転子磁極６，７は夫々の極歯が極歯の配設ビッチ
ｏｒの１／２のピッチだけずらせて配設されている。

（ｃ）の展開図においては固定子の巻線３−１と３−５
が通電され固定子の磁極２−１と２−５と対向する回転
子の極歯１と６とが夫々整列した状態を示している。此
の状態で他の固定子磁極と回転子の極歯との相対的な関
係は，回転子の極歯２は固定子磁極２−２の極歯と↓／
４θｒだけ重なっており、固定子磁極２−３は回転子の
極歯と重ならず、固定子磁極２−４は回転子の極歯５と
１／４θｒだけ重なっている。固定子磁極２−５〜２−
８についても同じ関係と成っている。

（ｃ）の展開図において回転子を右の方向に回転させる
には巻線３−｛と３−５の通電を止め、巻線３−２と３
−６に通電すると回転子の極歯２と７が通電した磁極に
吸引され１／４θｒ回転して固定子の極歯が回転子の極
歯が固定子の極歯と整列して停止する。上記のように固
定子磁極に対向している回転子の極歯が前記固定子磁極
と部分的に重なっている磁極を励磁することに回転子の
極歯が対向する固定子磁極とより多く重なる方向に回転
子を回転させる。又、通電する巻線を切り替える毎に回
転子が一定の角度１／４θｒだけ回転するので回転角度
と通電する巻線の切り替え回数とが比例するので、簡単
な制御装置で回転体の位置を制御できるからステッピン
グモータは制御用電動機として優れた特性を有している
。

［発明が解決しようとする問題点コ ステッピングモー夕が通電する巻線を切り替える毎に回
転する角度をステップ角と称し，ステツピングモータの
分解性能を示す重要な指数で、ステップ角ＯＳは固定子
の相数をＰ，回転子の極歯の数をＮｒとするとθｓ＝（
３６０／Ｐ）／Ｎｒと表わすことが出来る。第２図に例
示した構或のステッピングモータにおいては固定子の相
数Ｐが４で回転子の極歯の数Ｎｒが１０であるからステ
ップ角ＯＳは９度になる。実用に供される製品の実施例
においては回転子の極歯の数を５倍の５０個とし、固定
子磁極の先端に夫々５個の極歯を等間隔に設けてステッ
プ角θＳを１．８度に構成したものが有る。　ステップ
角θＳを細かくするには回転子の極歯の数を多くする手
段が有るが一定の外径寸法において極歯の数を多くする
と極歯の巾が狭くなり加工精度が低下するため回転子ス
テップ角の精度が低下するという問題がある。

本発明は回転子の極歯の数を多くしないでステップ角を
細かく出来るステツピングモータを得るのが目的である
。

（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明においては固定子には２４個の磁極を等間隔に配
設し、各磁極に巻装した巻線を一相にについて６個の巻
線をＮ，Ｓ交互の極生となるように接続して４相の巻線
を形成し、かつ回転子磁極の外周に設けた極歯の数Ｎｒ
を、 Ｎｒ＝２４ｎ＋３又はＮｒ＝２４ｎ＋２１となる関係に
配設して目的を達成する。

（但しｎは正の整数である） ［作　　用コ 本発明の構成によると２４個の固定子磁極を等間隔に配
設し、各磁極に巻装した巻線を一相について６個の巻線
をＮ，Ｓ交互の極性と成るように接続し４相を形成して
いるので、一相の巻線が６０度間隔に分布して設けてあ
るので回転子に作用する半径方向の吸引力が平衡してい
ることと、６０度の間に４相の巻線が巻装された磁極が
設けられ、一相分の磁極の配設ピッチが３６０／２４＝
１５度に対し回転子磁極の極歯の配設ピッチｏｒはｏｒ
＝３６０／Ｎｒとなり極歯数Ｎｒは、Ｎｒ＝　２　４　
ｎ　＋　３又はＮｒ＝２４ｎ＋２１となる関係に配設し
てあるから、或る相の巻線が励磁され其の相の磁極と対
向している回転子の極歯が整列しているときに，他の３
個の相の夫々の磁極と対向している回転子の極歯と固定
子磁極とのずれ角度は１／８０ｒのｌ〜３倍と或る関係
と或り、１／８θｒのステップ角を有するステッピング
モータ構或することができる。

［発明の実施例］ 第１図（ａ）は本発明になるステッピングモータの一実
施例の固定子と回転子の極歯の関係を示す断面図で、１
０が固定子鉄芯，１０−１〜１０−２４が磁極で等ピッ
チに配設され、各磁極には夫々巻線Ａ−４〜Ｄ−６の２
４個の巻線が巻装されており、２４個の巻線を６個を一
組として１相を形成する様に接続する。

即ち巻線のＡ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−４，Ａ−５，
Ａ−６の６個を直列に、かつ１個ごとに其の極性が逆と
成るように接続してＡ相を形成し，順次Ｂ−１，Ｂ−２
，Ｂ−３，Ｂ−４，Ｂ−５，Ｂ−６の６個を同様に接続
してＢ相を、Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３，Ｃ−４，Ｃ−５
，Ｃ−６の６個同様に接続してＣ相を、更にＤ−１，Ｄ
−２，Ｄ−３，Ｄ−４，Ｄ−５，Ｄ−６の６個を同様に
接続してＤ相を形成する。

回転子磁極１６の外周には極歯が等ピッチで配設され、
極歯の数Ｎｒは Ｎｒ＝　２　４　ｎ　＋　３又はＮｒ＝２４ｎ＋２１と
なるように配設されている。

（ａ）図はＮｒ＝　２　４　ｎ　＋　３の例についてｎ
＝１の条件でＮｒ＝２４＋３＝２７場合を示している。

即ち固定子には２４個の磁極が等ピッチで配設され、此
れに対し空隙を介して２７個の回転子の極歯が対向して
おり、この場合の固定子と回転子の関係を展開図（ｂ）
に示して説明する。

（ｂ）図は固定子巻線のＡ相に通電され，固定子の磁極
１０−１．１０−５．１０−９．１０−１３．１０−１
７．１０−２１が対向する回転子の極歯と整列している
状態を示している，このときにＢ相，Ｃ相、Ｄ相の巻線
が巻装されている磁極と回転子の極歯との関係は、Ｂ相
の巻線が巻かれている磁極１０−（２＋４ｍ）と回転子
の極歯とは、回転子の極歯のピッチをθｒとすると１／
８θｒだけずれて停止しているのが分かる。　同様にＣ
相の巻線が巻かれている磁極１　０　　（　３　＋　４
　ｍ　）と回転子の極歯との関係は２７８θｒずれてお
り、Ｄ相の巻線が巻かれている磁極１０　　（４＋４ｍ
）と回転子の極歯との関係は３／８θｒだけずれている
。

ここ（内）は磁極番号を示しｍは１〜５の整数である． 従って図示のステッピングモータを動作させるにはＡ相
の通電を止め回転子の極歯が１／８θｒずれているＢ相
に通電すると回転子が１７８θｒだけ右に回転し，固定
子の磁極１０−２と回転子の極歯が整列して停止するこ
とが明がであり・図示のステッピングモータは１／８θ
ｒのステップ角で動作するものである。

ｆ３ｒは３６０／２７”＝；１３，３３３−−−　　（
度）となり、ステップ角は１／８θｒであるから１．６
６６・・・　（度）となる。

上記の固定子磁極と回転子の極歯の関係を別な観点より
考察すると，固定子の磁極は２４個が等ピッチで配設さ
れ、此れに対向して２７個の回転子の極歯が配設されて
いる。

従って固定子磁極のｌピッチの間に対向する回転子の極
歯のピッチは２７／２４＝１．１２５となり、このこと
は固定子磁極の配設ピッチが回転子の極歯の其れに対し
１．１　２　５倍であることを示しており、１．１２５
−１＝０．１２５は回転子の極歯と固定子磁極とのずれ
角の基準を表し、回転子の極歯のピッチθｒの１７８を
示している。

更にＮｒ＝２４ｎ＋２１の例でｎ＝１の場合を検討する
と、Ｎｒ　＝　２　４　＋　２　１　＝４　５となり、
回転子の極歯と固定子磁極との比は、 ４５／２４＝１．８７５となり，これは回転子の極歯が
２個までは含まれないことを示しているから２−１．８
７５＝０．１２５となって、この場合も回転子の極歯と
固定子磁極とのずれ角の基準を表し、回転子の極歯のピ
ッチＯｒの１／８を示し・でいる。

第工表に回転子の極歯の数Ｎｒと回転子のステップ角θ
Ｓとの関係をを示す。

゛第１表 （但し角度の数値は小数点以下第３位まで表示）第１図
は第１表の回転子の極歯の数が２７個の場合の実施例で
、従来技術の場合は回転子の極歯の数が５０個の場合で
もステップ角ＯＳが１．８度であるのに対し本発明の実
施例においては回転子の極歯の数が２７個の場合でもス
テップ角は１．６６７度であり、更に従来技術において
は極歯の数を１００としてもステップ角は０．９度とな
るのに対し、本発明においては回転子の極歯の数を９９
個とするとステップ角は０．４　５　５度となり、同じ
回転子の極歯の数において約１／２のステップ角とする
ことが出来る。

［発明の効果］ 本発明になるステッピングモータは上記のような構戊で
あるから，回転子の極歯の数が少なくてもステップ角を
小さく出来る効果と、１相分の磁極６個をを全周に等間
隔に分布して配設し、同時に励磁することにより固定子
磁極と回転子磁極の極歯との半径方向の吸引力が平衡し
易くなり回転子の振動を減少させ騒音が少ないステッピ
ングモータを容易に構或できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第ｔ図は本発明になるステッピングモータの固定子磁極
と回転子磁極の極歯の配置を示す断面図（ａ）と、展開
図（ｂ）、第２図は従来技術によるステッピングモータ
の構造を示す断面図（ａ），（ｂ）−と固定子磁極と回
転子磁極の極歯の関係を示す展開図である。 符号の説明 １．．．固定子ハウジング，２・・・固定子鉄芯，３・
・・固定子巻線，４，４・・・軸受，５・・・回転子軸
，６，７・・・回転子磁極，８・・・永久磁石、２−１
〜２−８，１０−１〜１０−２４・・・固定子の磁極，
Ａ−１〜Ａ−６，Ｂ−１〜Ｂ−６，　Ｃ−１−Ｃ−６，
Ｄ−１〜Ｄ６・・・固定子巻，ｌａ〜２７ｂ・・・回転
子磁極の極歯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円環状ヨークに夫々巻線を巻装した複数の磁極を等間隔
   に植設し該磁極の先端に夫々の極歯を設けた固定子と、
   該固定子の極歯と空隙を介して対向しその外周に複数の
   極歯を設けた複数の回転子磁極の間に永久磁石を挟持し
   た回転子を有するステッピングモータにおいて、前記複
   数の固定子磁極の数を２４個とし各磁極に巻装した巻線
   を一相について６個の巻線をＮ、Ｓ交互の極性と成るよ
   うに接続して４相の巻線を形成し、かつ前記回転子磁極
   の外周に設けた極歯の数Ｎｒを、 Ｎｒ＝２４ｎ＋３又はＮｒ＝２４ｎ＋２１ となる関係に配設したことを特徴とするステッピングモ
   ータ。 （但しｎは正の整数である。）