JPH04222453A - ステツピングモータ及びキヤリツジ移送機構 - Google Patents
ステツピングモータ及びキヤリツジ移送機構Info
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- JPH04222453A JPH04222453A JP3092630A JP9263091A JPH04222453A JP H04222453 A JPH04222453 A JP H04222453A JP 3092630 A JP3092630 A JP 3092630A JP 9263091 A JP9263091 A JP 9263091A JP H04222453 A JPH04222453 A JP H04222453A
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- JP
- Japan
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- stator
- pole teeth
- torque
- phase
- stepping motor
- Prior art date
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 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 1
- 230000035699 permeability 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
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デイスク駆動装置など
に用いられて２相励磁運転されるステツピングモータ及
びキヤリツジ移送機構に関する。
に用いられて２相励磁運転されるステツピングモータ及
びキヤリツジ移送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、２相ステツピングモータの基本
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【０００３】図６において、ロータ１は、周方向にＮ極
とＳ極とが交互に着磁された円筒状のマグネツト２の中
心にシヤフト３を一体化してなるもので、このシヤフト
３の両端部は図示せぬ軸受を介して回動自在に支持され
ている。また、ロータ１を中空部に遊挿した第１のステ
ータ４および第２のステータ５は、共に環状に形成され
ていて、第１のステータ４の底面と第２のステータ５の
天面とが固着されている。第１のステータ４は、高透磁
率特性を有する上部コア６および下部コア７を組み合わ
せて両コア６，７間に環状の励磁コイル８を配したもの
であつて、上部コア６の内周部には下向きの櫛歯状に極
歯６ａが、また下部コア７の内周部には上向きの櫛歯状
に極歯（図示せず）がそれぞれ延設してあり、これら多
数の極歯が互いに噛み合つた状態でマグネツト２の外周
面（着磁面）と対向している。同様に、第２のステータ
５も、内周部に下向きの櫛歯状に極歯（図示せず）を延
設した上部コア９と、内周部に上向きの櫛歯状に極歯１
０ａを延設した下部コア１０とを組み合わせ、両コア９
，１０間に環状の励磁コイル１１を配した構成になつて
おり、後述する如く、第１のステータ４の極歯と第２の
ステータ５の極歯とを周方向にずらして配置することに
よつて、両ステータ４，５の極歯には通常、電気角で９
０度の位相差が付与されている。
とＳ極とが交互に着磁された円筒状のマグネツト２の中
心にシヤフト３を一体化してなるもので、このシヤフト
３の両端部は図示せぬ軸受を介して回動自在に支持され
ている。また、ロータ１を中空部に遊挿した第１のステ
ータ４および第２のステータ５は、共に環状に形成され
ていて、第１のステータ４の底面と第２のステータ５の
天面とが固着されている。第１のステータ４は、高透磁
率特性を有する上部コア６および下部コア７を組み合わ
せて両コア６，７間に環状の励磁コイル８を配したもの
であつて、上部コア６の内周部には下向きの櫛歯状に極
歯６ａが、また下部コア７の内周部には上向きの櫛歯状
に極歯（図示せず）がそれぞれ延設してあり、これら多
数の極歯が互いに噛み合つた状態でマグネツト２の外周
面（着磁面）と対向している。同様に、第２のステータ
５も、内周部に下向きの櫛歯状に極歯（図示せず）を延
設した上部コア９と、内周部に上向きの櫛歯状に極歯１
０ａを延設した下部コア１０とを組み合わせ、両コア９
，１０間に環状の励磁コイル１１を配した構成になつて
おり、後述する如く、第１のステータ４の極歯と第２の
ステータ５の極歯とを周方向にずらして配置することに
よつて、両ステータ４，５の極歯には通常、電気角で９
０度の位相差が付与されている。
【０００４】上記の如くに構成されたステツピングモー
タは、励磁コイル８，１１にパルス電圧を供給して第１
および第２のステータ４，５の各コア６，７，９，１０
の極歯を励磁することにより、ロータ１をステツプ数に
応じた角度だけ回転させることができる。
タは、励磁コイル８，１１にパルス電圧を供給して第１
および第２のステータ４，５の各コア６，７，９，１０
の極歯を励磁することにより、ロータ１をステツプ数に
応じた角度だけ回転させることができる。
【０００５】図７は、従来のこの種ステツピングモータ
の極歯の展開図であつて、第１のステータ４の上部およ
び下部コア６，７の極歯６ａ，７ａが、全周を等分する
αなるピツチで噛み合い、同様に第２のステータ５の上
部および下部コア９，１０の極歯９ａ，１０ａもαなる
ピツチで噛み合つているが、第１のステータ４の極歯（
その位相をＡ相と称す）と第２のステータ５の極歯（そ
の位相をＢ相と称す）とが周方向にθ＝α／２だけずら
して配置してある。ここで、αは電気角で１８０度であ
るから、Ａ相とＢ相の位相差θは電気角で９０度となる
。
の極歯の展開図であつて、第１のステータ４の上部およ
び下部コア６，７の極歯６ａ，７ａが、全周を等分する
αなるピツチで噛み合い、同様に第２のステータ５の上
部および下部コア９，１０の極歯９ａ，１０ａもαなる
ピツチで噛み合つているが、第１のステータ４の極歯（
その位相をＡ相と称す）と第２のステータ５の極歯（そ
の位相をＢ相と称す）とが周方向にθ＝α／２だけずら
して配置してある。ここで、αは電気角で１８０度であ
るから、Ａ相とＢ相の位相差θは電気角で９０度となる
。
【０００６】このような２相ステツピングモータの励磁
パターンは図１２に示すとおりであり、また、その発生
トルクのベクトル図は図８に示し、その合成トルクＡ＋
ＢとＡ−Ｂは、回転角に応じてそれぞれ図９，図１０に
示す如くに変化する。
パターンは図１２に示すとおりであり、また、その発生
トルクのベクトル図は図８に示し、その合成トルクＡ＋
ＢとＡ−Ｂは、回転角に応じてそれぞれ図９，図１０に
示す如くに変化する。
【０００７】すなわち、上記ステツピングモータにあつ
ては、合成トルクＡ＋ＢとＡ−Ｂの絶対値の大きさが等
しく（図９，図１０参照）、ステツプ時の発生トルクは
図１１のようになる。
ては、合成トルクＡ＋ＢとＡ−Ｂの絶対値の大きさが等
しく（図９，図１０参照）、ステツプ時の発生トルクは
図１１のようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるステ
ツピングモータの２相励磁運転において、あるパルスレ
ートで１回に動作させるステツプ数が常に偶数であるよ
うな場合、起動時（奇数番目のステツプ）のトルクを大
きくすると、大負荷でも立上り速度が速くなり、短いス
テツプレートに追従でき、また整定時（偶数番目のステ
ツプ）のトルクを小さくするとオーバシユートが小さく
なりセトリング時間の短縮化が図れる。しかるに、上述
した従来品は、起動時のトルクと整定時のトルクとが同
じ大きさになつているので、つまりステツプ番号によつ
て発生トルクが変わらないので、起動時のトルクを大き
くしようとすると整定時のトルクも大きくなつてしまい
、逆に後者を小さくしようとすると前者も小さくなつて
しまうという不都合があつた。また、このようなステツ
ピングモータを使用したキヤリツジ移送装置では高速で
の送りができなかつた。したがつて、本発明の目的とす
るところは、大負荷での起動が行なえるとともに、セト
リング時間が短縮できるステツピングモータを提供する
ことにある。
ツピングモータの２相励磁運転において、あるパルスレ
ートで１回に動作させるステツプ数が常に偶数であるよ
うな場合、起動時（奇数番目のステツプ）のトルクを大
きくすると、大負荷でも立上り速度が速くなり、短いス
テツプレートに追従でき、また整定時（偶数番目のステ
ツプ）のトルクを小さくするとオーバシユートが小さく
なりセトリング時間の短縮化が図れる。しかるに、上述
した従来品は、起動時のトルクと整定時のトルクとが同
じ大きさになつているので、つまりステツプ番号によつ
て発生トルクが変わらないので、起動時のトルクを大き
くしようとすると整定時のトルクも大きくなつてしまい
、逆に後者を小さくしようとすると前者も小さくなつて
しまうという不都合があつた。また、このようなステツ
ピングモータを使用したキヤリツジ移送装置では高速で
の送りができなかつた。したがつて、本発明の目的とす
るところは、大負荷での起動が行なえるとともに、セト
リング時間が短縮できるステツピングモータを提供する
ことにある。
【０００９】また、本発明の他の目的とするところは、
高速での送りを可能にするキヤリツジ移送装置を提供す
ることにある。
高速での送りを可能にするキヤリツジ移送装置を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的は
、周方向に多極着磁された円筒状のマグネツトを有して
回動自在に支持されたロータと、このロータを中空部に
遊挿して上記マグネツトの外周面と対向する位置に互い
に噛み合う櫛歯状に多数の極歯を並設し、これら極歯の
外周側に励磁コイルを設けた環状の第１のステータと、
同じくロータを中空部に遊挿して上記第１のステータと
同様に構成され、かつ自らの天面を第１のステータの底
面に固着せしめた環状の第２のステータとを備え、周方
向にずらして配置し所定の位相差が付与された上記両ス
テータの極歯を励磁することにより上記ロータを回転さ
せるステツピングモータにおいて、上記第１および第２
のステータの極歯どうしの位相差を、電気角で１００な
いし１５０度に設定することによつて達成される。
、周方向に多極着磁された円筒状のマグネツトを有して
回動自在に支持されたロータと、このロータを中空部に
遊挿して上記マグネツトの外周面と対向する位置に互い
に噛み合う櫛歯状に多数の極歯を並設し、これら極歯の
外周側に励磁コイルを設けた環状の第１のステータと、
同じくロータを中空部に遊挿して上記第１のステータと
同様に構成され、かつ自らの天面を第１のステータの底
面に固着せしめた環状の第２のステータとを備え、周方
向にずらして配置し所定の位相差が付与された上記両ス
テータの極歯を励磁することにより上記ロータを回転さ
せるステツピングモータにおいて、上記第１および第２
のステータの極歯どうしの位相差を、電気角で１００な
いし１５０度に設定することによつて達成される。
【００１１】上記した本発明の他の目的は、請求項１に
記載のステツピングモータを使用し、キヤリツジを２ス
テツプ送りするようにしたことによつて達成される。
記載のステツピングモータを使用し、キヤリツジを２ス
テツプ送りするようにしたことによつて達成される。
【００１２】
【作用】上記第１の手段によれば、第１のステータの極
歯の発生トルクと第２のステータの極歯の発生トルクと
を合成したトルクの大きさが、ステツプ番号が奇数のと
きに大きく偶数のときに小さくなるので、１回に動作さ
せるステツプ数が常に偶数である場合、起動時のトルク
を大きくし整定時のトルクを小さくすることができる。
歯の発生トルクと第２のステータの極歯の発生トルクと
を合成したトルクの大きさが、ステツプ番号が奇数のと
きに大きく偶数のときに小さくなるので、１回に動作さ
せるステツプ数が常に偶数である場合、起動時のトルク
を大きくし整定時のトルクを小さくすることができる。
【００１３】このように、起動時のトルクを大きくする
と、大負荷でも立上り速度が速くなり、短いステツプレ
ートに追従でき、また、整定時のトルクを小さくすると
、オーバシユートが小さくなり、セトリング時間を短く
できる。
と、大負荷でも立上り速度が速くなり、短いステツプレ
ートに追従でき、また、整定時のトルクを小さくすると
、オーバシユートが小さくなり、セトリング時間を短く
できる。
【００１４】上記第２の手段によれば、第１の手段のス
テツピングモータを使用しているので、キヤリツジの高
速での送りができる。
テツピングモータを使用しているので、キヤリツジの高
速での送りができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図５に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１６】図１は本実施例に係る２相ステツピングモ
ータの極歯の展開図であつて、図６，図７と対応する部
分には同一符号が付してある。
ータの極歯の展開図であつて、図６，図７と対応する部
分には同一符号が付してある。
【００１７】図１に示すように、第１のステータ４の上
部コア６の極歯６ａおよび下部コア７の極歯７ａはαな
るピツチで互いに噛み合う櫛歯状に並設されていて、同
様に第２のステータ５の上部コア９の極歯９ａおよび下
部コア１０の極歯１０ａもαなるピツチで互いに噛み合
う櫛歯状に並設されているが、第１のステータ４の極歯
（その位相をＡ相と称す）と第２のステータ５の極歯（
その位相をＢ相と称す）とは周方向に電気角で１３５度
だけずらして配置してある。つまり、Ａ相とＢ相の位相
差θが、従来品では９０度であつたのに対し、本実施例
では１３５度に設定してある。
部コア６の極歯６ａおよび下部コア７の極歯７ａはαな
るピツチで互いに噛み合う櫛歯状に並設されていて、同
様に第２のステータ５の上部コア９の極歯９ａおよび下
部コア１０の極歯１０ａもαなるピツチで互いに噛み合
う櫛歯状に並設されているが、第１のステータ４の極歯
（その位相をＡ相と称す）と第２のステータ５の極歯（
その位相をＢ相と称す）とは周方向に電気角で１３５度
だけずらして配置してある。つまり、Ａ相とＢ相の位相
差θが、従来品では９０度であつたのに対し、本実施例
では１３５度に設定してある。
【００１８】このような２相ステツピングモータの励磁
パターンは前記図１２に示すとおりであつて、その合成
トルクＡ＋Ｂ，Ａ−Ｂは回転角に応じてそれぞれ図２，
図３に示す如くに変化する。これらの図に示すように、
合成トルクＡ＋ＢよりもＡ−Ｂの方が大きく、その結果
、ステツプ時の発生トルクは図４に示す如く、ステツプ
番号が奇数のときに大きく偶数のときに小さくなる。
パターンは前記図１２に示すとおりであつて、その合成
トルクＡ＋Ｂ，Ａ−Ｂは回転角に応じてそれぞれ図２，
図３に示す如くに変化する。これらの図に示すように、
合成トルクＡ＋ＢよりもＡ−Ｂの方が大きく、その結果
、ステツプ時の発生トルクは図４に示す如く、ステツプ
番号が奇数のときに大きく偶数のときに小さくなる。
【００１９】したがつて、１回に動作させるステツプ数
が常に偶数である場合、起動時（奇数番目のステツプ）
のトルクが大きくなり、大負荷でも立上り速度が速くな
つて、短いステツプレートに追従でき、また、整定時（
偶数番目のステツプ）のトルクが小さくなり、オーバシ
ユートが小さくなつて、セトリング時間を短くできる。
が常に偶数である場合、起動時（奇数番目のステツプ）
のトルクが大きくなり、大負荷でも立上り速度が速くな
つて、短いステツプレートに追従でき、また、整定時（
偶数番目のステツプ）のトルクが小さくなり、オーバシ
ユートが小さくなつて、セトリング時間を短くできる。
【００２０】図５はステツピングモータ励磁状態と発生
トルクのベクトルを示す説明図であり、この図５では位
相差を１１０°にした場合を示し、 ｜Ａ＋Ｂ｜，｜−Ａ−Ｂ｜＜｜Ａ−Ｂ｜，｜−Ａ＋Ｂ｜
であることがわかる。
トルクのベクトルを示す説明図であり、この図５では位
相差を１１０°にした場合を示し、 ｜Ａ＋Ｂ｜，｜−Ａ−Ｂ｜＜｜Ａ−Ｂ｜，｜−Ａ＋Ｂ｜
であることがわかる。
【００２１】このステツピングモータを例えばデイスク
駆動装置のキヤリツジ移送装置に使用した場合、１トラ
ツクあたり２ステツプで駆動し、静止ポイントでの励磁
が、トルクの小さい｜Ａ＋Ｂ｜，｜−Ａ−Ｂ｜となるよ
うに使用すればよい。
駆動装置のキヤリツジ移送装置に使用した場合、１トラ
ツクあたり２ステツプで駆動し、静止ポイントでの励磁
が、トルクの小さい｜Ａ＋Ｂ｜，｜−Ａ−Ｂ｜となるよ
うに使用すればよい。
【００２２】上述したステツピングモータをキヤリツジ
移送装置の駆動源として使用することにより、キヤリツ
ジの高速送りが可能となる。
移送装置の駆動源として使用することにより、キヤリツ
ジの高速送りが可能となる。
【００２３】本来ステツピングモータは角度精度を得る
ため、より正確に９０°位相差であることが求められて
いた。しかし、デイスク駆動装置の用途で一般的なよう
に、１トラツクあたり２ステツプで駆動し必要な角度精
度を２ステツプ毎にすれば、位相差を１１０°としても
ステツプ位置精度には影響しない。また、実験の結果で
は、位相差を大きくするにつれて追従性、整定性が向上
するが、負荷、電圧、ステツプレート等の条件によつて
脱調する領域が現れるようになり、１５０°程度で動作
不能となつた。そして位相差は、１１０°程度が好まし
い。
ため、より正確に９０°位相差であることが求められて
いた。しかし、デイスク駆動装置の用途で一般的なよう
に、１トラツクあたり２ステツプで駆動し必要な角度精
度を２ステツプ毎にすれば、位相差を１１０°としても
ステツプ位置精度には影響しない。また、実験の結果で
は、位相差を大きくするにつれて追従性、整定性が向上
するが、負荷、電圧、ステツプレート等の条件によつて
脱調する領域が現れるようになり、１５０°程度で動作
不能となつた。そして位相差は、１１０°程度が好まし
い。
【００２４】なお、上記実施例ではＡ相とＢ相の位相差
θが電気角で１１０度、又は１３５度に設定してあるが
、合成トルクが整定時＜起動時を満足するように位相差
を設定すればよい。例えば、この位相差は電気角で１０
０〜１５０度、または、３０〜８０度の範囲内に設定し
てあればほぼ同等の効果が期待できる。
θが電気角で１１０度、又は１３５度に設定してあるが
、合成トルクが整定時＜起動時を満足するように位相差
を設定すればよい。例えば、この位相差は電気角で１０
０〜１５０度、または、３０〜８０度の範囲内に設定し
てあればほぼ同等の効果が期待できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１のステータの極歯と第２のステータの極歯との位相
差を電気角で３０ないし８０度、または１００ないし１
５０度に設定してあるので、ステツプ時の発生トルクは
ステツプ番号が奇数のときに大きく偶数のときに小さく
なり、よつて１回に動作させるステツプ数が常に偶数で
ある場合、起動時のトルクを大きくすると大負荷でも立
上り速度が速く短いステツプレートに追従でき、整定時
のトルクを小さくするとオーバーシユートが小さくなり
セトリング時間の短縮化が図れるという優れた効果を奏
する。
第１のステータの極歯と第２のステータの極歯との位相
差を電気角で３０ないし８０度、または１００ないし１
５０度に設定してあるので、ステツプ時の発生トルクは
ステツプ番号が奇数のときに大きく偶数のときに小さく
なり、よつて１回に動作させるステツプ数が常に偶数で
ある場合、起動時のトルクを大きくすると大負荷でも立
上り速度が速く短いステツプレートに追従でき、整定時
のトルクを小さくするとオーバーシユートが小さくなり
セトリング時間の短縮化が図れるという優れた効果を奏
する。
【００２６】また、本発明によれば、短いステツプレー
トに追従でき、またセトリング時間が短いので、キヤリ
ツジの高速での送りが可能となる。
トに追従でき、またセトリング時間が短いので、キヤリ
ツジの高速での送りが可能となる。
【図１】本発明の実施例に係る２相ステツピングモータ
の極歯の展開図である。
の極歯の展開図である。
【図２】図１のＡ相とＢ相の合成トルクＡ＋Ｂを示す特
性図である。
性図である。
【図３】図１のＡ相とＢ相の合成トルクＡ−Ｂを示す特
性図である。
性図である。
【図４】図１のステツプ時の発生トルクを示す特性図で
ある。
ある。
【図５】位相差１１０°でのステツピングモータ励磁状
態と発生トルクのベクトルを示す説明図である。
態と発生トルクのベクトルを示す説明図である。
【図６】従来の２相ステツピングモータの基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図７】図６の２相ステツピングモータの極歯の展開図
である。
である。
【図８】位相差９０°でのステツピングモータ励磁状態
と発生トルクのベクトルを示す説明図である。
と発生トルクのベクトルを示す説明図である。
【図９】図７のＡ相とＢ相の合成トルクＡ＋Ｂを示す特
性図である。
性図である。
【図１０】図７のＡ相とＢ相の合成トルクＡ−Ｂを示す
特性図である。
特性図である。
【図１１】図７のステツプ時の発生トルクを示す特性図
である。
である。
【図１２】図７の２相ステツピングモータの励磁パター
ンの表を示す説明図である。
ンの表を示す説明図である。
１ ロータ
２ マグネツト
４ 第１のステータ
５ 第２のステータ
６，９ 上部コア
６ａ，９ａ 極歯
７，１０ 下部コア
７ａ，１０ａ 極歯
８，１１ 励磁コイル
θ 位相差
Claims (2)
- 【請求項１】 周方向に多極着磁された円筒状のマグ
ネツトを有して回動自在に支持されたロータと、このロ
ータを中空部に遊挿して上記マグネツトの外周面と対向
する位置に互いに噛み合う櫛歯状に多数の極歯を並設し
、これら極歯の外周側に励磁コイルを設けた環状の第１
のステータと、同じくロータを中空部に遊挿して上記第
１のステータと同様に構成され、かつ自らの天面を第１
のステータの底面に固着せしめた環状の第２のステータ
とを備え、周方向にずらして配置し所定の位相差が付与
された上記両ステータの極歯を励磁することにより上記
ロータを回転させるステツピングモータにおいて、上記
第１および第２のステータの極歯どうしの位相差を、電
気角で３０ないし８０度、または１００ないし１５０度
に設定したことを特徴とするステツピングモータ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のステツピングモータ
を使用し、キヤリツジを２ステツプ送りするようにした
ことを特徴とするキヤリツジ移送機構。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3092630A JPH04222453A (ja) | 1990-06-27 | 1991-04-01 | ステツピングモータ及びキヤリツジ移送機構 |
| US07/717,442 US5177384A (en) | 1990-06-27 | 1991-06-19 | Stepping motor and carriage transport |
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