JPH06245465A - 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents
多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法Info
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- JPH06245465A JPH06245465A JP5036056A JP3605693A JPH06245465A JP H06245465 A JPH06245465 A JP H06245465A JP 5036056 A JP5036056 A JP 5036056A JP 3605693 A JP3605693 A JP 3605693A JP H06245465 A JPH06245465 A JP H06245465A
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K37/02—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
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- 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
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Abstract
トルクの変動を可及的に小さくし、トルク・スティフネ
スを改善し、さらに回転時の共振振動を少なくする。 【構成】非対称型ステータ1の小歯の数の合計(NS)
は、NS=5×(n0 +n1){n0 は5つの固定磁極
各々の小歯の数、n1 は残りの5つの固定磁極の小歯の
数}で決まり、n1である小歯はn0である小歯の間に
配設され、かつ回転軸芯を中心としてn1である小歯の
反対側にはn0である小歯が配置され、ロータ5の歯数
(NR)と該ステータ1の小歯の数の合計(NS)の関
係は、NS≧0.8NR{NSは0.8NRよりも大き
いか、等しい}である。またNRとNSとの差は、NR
−NS=K(S0−S1)+10(S1−1+B){K
は2から5の間の整数、S0とS1は可能な限り小さい
整数であり両者が等しくとも良い。Bは1の分数で、1
0Bは整数}である。
Description
テッピングモータの駆動方法の改良に関するものであ
る。
高精度の位置決めに適したアクチュエータとして、四半
世紀以上も前からよく知られている。その応用範囲に
は、完全自動化生産ライン用をはじめとする各種の工作
機械、およびプリンタ、プロッタ、ファクシミリ、ディ
スクドライブ、などのコンピュータ周辺機器が含まれて
いる。
型ステッピングモータのステップ角をでき得るだけ小さ
くする試みがなされており、そのために相数を増加させ
て、現在4相あるいは5相のステッピングモータが多く
使用されている。
相あるいは5相ステッピングモータには、例えばトルク
スティフネスの不安定、停止位置の相違で静止トルクが
変化する、高精度のステップ角が得られないなどの多く
の欠点が存在する。そこで本発明は、上述のような従来
の欠点を解決しようとするものである。
的を達成するために、本発明は、回転軸方向に磁化され
た1個以上の永久磁石を備えたロータを具備する多相ハ
イブリッド型ステッピングモータにおいて、前記永久磁
石と、軟磁鋼製で外周に等間隔で複数個(NR個)の歯
を設け該永久磁石の両端に付設されたポールキャップと
を有し、これら永久磁石の両端に設けられた2つのポー
ルキャップにそれぞれ設けられた複数個の歯は互いに1
/2歯ピッチ(1/2Tp)だけずらされているロータ
と、該ロータの外周に配置され内側に向かって放射状に
10個の固定磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタッ
プを持たない捲線が付設された複数の非対称型ステータ
と、該非対称型ステータにそれぞれ配設され、ロータの
歯ピッチと同間隔で設けられた2つ以上の小歯とを有
し、非対称型ステータの小歯の数の合計(NS)は、N
S=5×(n0 +n1 ){n0 は5つの極歯各々の小歯
の数、n1 は残りの5つの極歯の小歯の数}で決まり、
小歯がn1 である非対称型ステータは小歯がn0 である
非対称型ステータの間に配設され、かつ回転軸芯を中心
として小歯がn1 である非対称型ステータの反対側には
小歯がn0 である非対称型ステータが配置され、ロータ
の歯数(NR)と該ステータの小歯の数の合計(NS)
の関係は、NS≧0.8NR{NSは0.8NRよりも
大きいか、等しい}であり、NRとNSとの差は、NR
−NS=K(S0−S1)+10(S1−1+B){K
は2から5の間の整数、S0とS1は可能な限り小さい
整数であり両者が等しくとも良い。Bは1の分数であっ
て、10B(Bの10倍)はかならず整数となる}であ
り、10個の固定子コイルがP1,P6,P5,P1
0,P9,P4,P3,P8,P7,P2の順序でリン
グ状に接続され、P1とP2の間、P5とP6の間、P
9とP10の間、P3とP4の間、P7とP8の間に端
子が設けられ各ステップにおける各磁極への磁化で、N
極とS極の数が同数であり、全てのステップにおいてい
ずれか隣接する磁極同志がS極である組が1対以上存在
することを特徴とする多相ハイブリッド型ステッピング
モータの駆動方法を提供するものである。
構造を有しているため、静止トルクも平衡していて、高
精度のステップ角が得られる。また、フル・ステップ・
モード時に、S極とN極の数が等しいために、回転時の
異常振動が起こらない。
に説明する。図1及び図2は本発明に係るステッピング
モータを示した断面図である。そのうち図1は、回転軸
に直交する面で切断した断面図である。同図において、
1はステータであり、そのステータ1には内方に向かっ
て10個の固定子磁極S,S’が設けられている。ま
た、各固定子磁極S、S’には固定子コイル2が巻回さ
れている。固定子磁極Sの先端には小歯3が設けられて
いる。これら小歯の総数を一般論的にNSと定義する。
4は回転軸で、その周囲にはロータ5が設けられてい
る。このロータ5は図2に示すように、中央に永久磁石
7を持ち、その両端にはロータ・キャップ8を持ち、そ
の外周面には多数の歯6が設けられており、その総数を
一般論的に、NRと定義する。なお、図1は図2のA−
A線に沿って破断して示した断面図である。また、各固
定子磁極に捲回されている10個の固定子コイルにはそ
れぞれP1からP10迄の番号を付す。
NR=50である5相モータに対して、トルク・スティ
フネス、ステップ角精度、効率の改善をもたらすもので
ある(隣接する固定磁極間のシフト・アングルは1/5
Tp)(Tpは小歯3のピッチである)。10の固定子
磁極の小歯数を全て4とする代わりに、2つ目ごとの固
定磁極に小歯を1つずつ加えている(非対象型固定子磁
極)。このような構成により、小歯が4つの固定磁極の
反対側には常に小歯が5つの固定磁極がくる(図3)。
の差は、5になる(4と5を掛けた数を50から引き、
余った数から5と5を掛けた数を引く)。
も改善する。それは、最低2つの隣接する固定磁極がN
極であり、他の2つの隣接する固定磁極がS極となるか
らである(図6参照)。
において、はっきりした改善を4つのエリアすべてで達
成するため、40、50、80、90ないし100とい
ったロータの歯数に対して、次に説明する実施例は、隣
接する固定磁極間のシフト角として3/10Tpないし
7/10Tpという数字を採用している。2つ目ごとの
固定磁極には、上記で説明したように、小歯1つを追加
している。
タを設計するためには、ロータ歯数とステータ小歯数の
差を5、ないし3とすればよい。
く半径方向の力は、3つの方向に分散している。その力
は、双方のロータ・キャップに対して等しく働いてい
る。このような3方向への力の分散が製造公差に与える
影響は、かなり低い。ステップ角精度は向上し、振動も
減少する。これは、間隔の大きなスロット部分が2カ所
しかないからである。図6は、20の連続するステップ
に関する各固定子磁極の分極状況を示している。このス
テップ動作は、フルステップでもって回転軸4が回転す
る。図6から明らかなように、このステップモータは、
どこのポジションすなわちステップであれ、おなじ数の
N極とS極をもっている。このことはヒステリシスの減
少につながる。
作を説明する。図5は本発明実施例の結線図である。こ
の発明の10個の固定子コイルは、P1,P6,P5,
P10,P9,P4,P3,P8,P7,P2の順序で
リング状に接続されている。そして、P1とP2の間、
P5とP6の間、P9とP10の間、P3とP4の間、
P7とP8の間に青、赤、橙、緑、黒の端子が設けられ
ている。図6はフルステップモードにおいて各ステップ
における各極の磁化状態を示すダイヤグラムである。な
お図5においてドットをもってコイルの巻方向を示す。
ないが、各端子青、赤、橙、緑、黒には、常態では中立
位置を保ち一方位置でプラスの電源に接続し他方の位置
でマイナスの電源に接続する両方向スイッチが接続さ
れ、未図示の制御装置からの指令によりこれ等のスイッ
チは3モードの内の1つに選択的に接続される。そして
各ステップ毎に、各磁極に図6に示すような極性を発生
するような電流を流すことになる。この様に各ステップ
におけるスイッチング動作により、図6に示すように各
ステップで、両極の磁極の数が等しく、更に隣接する磁
極の内少なくとも1組がS極同士となる。
て各ステップにおける各極の磁化状態を示すダイヤグラ
ムである。
前記に示すような構成を具備しているが故に、トルク・
スティフネスも安定し、静止トルクも平衡していて、高
精度のステップ角が得られる。また、フル・ステップ・
モード時、ハーフ・ステップ・モード時に、S極とN極
の数が等しく、そして全てのステップにおいていずれか
隣接する磁極同志がS極である組が1対以上存在するい
ため、回転時の異常振動が起こらないという効果を有す
る。
の変化を示す図表図
極の変化を示す図表図
テッピングモータの駆動方法の改良に関するものであ
る。
において、はっきりした改善を4つのエリアすべてで達
成するため、n個の歯を有する5極とn+1個の歯を有
する5極からなるものであり、そして、全部の小歯の数
は、40、50、80、90ないし100といったロー
タの歯数に対して、次に説明する実施例は、隣接する固
定磁極間のシフト角として3/10Tpないし7/10
Tpという数字を採用している。2つ目ごとの固定磁極
には、上記で説明したように、小歯1つを追加してい
る。
Claims (1)
- 【請求項1】回転軸方向に磁化された1個以上の永久磁
石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で外
周に等間隔で複数個(NR個)の歯を設け該永久磁石の
両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永久
磁石の両端に設けられた2つのポールキャップにそれぞ
れ設けられた複数個の歯は互いに1/2歯ピッチ(1/
2Tp)だけずらされているロータと、該ロータの外周
に配置され内側に向かって放射状に10個の固定磁極を
備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない捲線が
付設された複数の非対称型ステータと、該非対称型ステ
ータにそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間隔で
設けられた2つ以上の小歯とを有し、非対称型ステータ
の小歯の数の合計(NS)は、NS=5×(n0 +n1
){n0 は5つの極歯各々の小歯の数、n1 は残りの
5つの極歯の小歯の数}で決まり、小歯がn1 である非
対称型ステータは小歯がn0 である非対称型ステータの
間に配設され、かつ回転軸芯を中心として小歯がn1 で
ある非対称型ステータの反対側には小歯がn0 である非
対称型ステータが配置され、ロータの歯数(NR)と該
ステータの小歯の数の合計(NS)の関係は、NS≧
0.8NR{NSは0.8NRよりも大きいか、等し
い}であり、NRとNSとの差は、NR−NS=K(S
0−S1)+10(S1−1+B){Kは2から5の間
の整数、S0とS1は可能な限り小さい整数であり両者
が等しくとも良い。Bは1の分数であって、10B(B
の10倍)はかならず整数となる}であり、10個の固
定子コイルがP1,P6,P5,P10,P9,P4,
P3,P8,P7,P2の順序でリング状に接続され、
P1とP2の間、P5とP6の間、P9とP10の間、
P3とP4の間、P7とP8の間に端子が設けられ各ス
テップにおける各磁極への磁化で、N極とS極の数が同
数であり、全てのステップにおいていずれか隣接する磁
極同志がS極である組が1対以上存在することを特徴と
する多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方
法。
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