JPH06245468A - 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
- Publication number
- JPH06245468A JPH06245468A JP5036059A JP3605993A JPH06245468A JP H06245468 A JPH06245468 A JP H06245468A JP 5036059 A JP5036059 A JP 5036059A JP 3605993 A JP3605993 A JP 3605993A JP H06245468 A JPH06245468 A JP H06245468A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- teeth
- stator
- rotor
- poles
- small teeth
- 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.)
- Pending
Links
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
- H02K37/02—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
- H02K37/04—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors situated within the stators
-
- 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
- H02K37/18—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 of homopolar type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、
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。
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、5相ハイブリッド型ス
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。
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。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド形ステッピングモータは、
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。
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。
【0003】使用上の便利さから、上述のハイブリッド
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。
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の4
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。
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
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個の固定子コイルは、P3,P8,P6,P
1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序でリ
ング状に接続され、P10とP3との間、P8とP6と
の間、P1とP9との間、P4とP2との間、P7とP
5との間に端子が設けられており、10個の巻線には各
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。
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個の固定子コイルは、P3,P8,P6,P
1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序でリ
ング状に接続され、P10とP3との間、P8とP6と
の間、P1とP9との間、P4とP2との間、P7とP
5との間に端子が設けられており、10個の巻線には各
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。
【0006】
【作用】上記のようなロータの歯構造と固定磁極の小歯
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・
モード時及びハーフ・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。
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・
モード時及びハーフ・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。
【0007】
【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
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。
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。
【0008】最初の実施例は、10の固定磁極を持ち、
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)。
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)。
【0009】また、ロータの歯数と固定子磁極の小歯数
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)。
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)。
【0010】この設計はまた、トルク平衡点の安定性を
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)。
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)。
【0011】固定子磁極数10個の非対称型固定子構造
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。
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。
【0012】いま、非常に重要なステップ角を持つモー
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。
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。
【0013】図4を参照すると、ロータ・キャップに働
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、ハーフ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。
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、ハーフ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。
【0014】次に図5及び図6を用いてステップ回転動
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、P3,P8,P6,
P1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序で
リング状に接続されている。そして、P10とP3との
間、P8とP6との間、P1とP9との間、P4とP2
との間、P7とP5との間に青、赤、橙、緑、黒の端子
が設けられている。図6は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。
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、P3,P8,P6,
P1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序で
リング状に接続されている。そして、P10とP3との
間、P8とP6との間、P1とP9との間、P4とP2
との間、P7とP5との間に青、赤、橙、緑、黒の端子
が設けられている。図6は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。
【0015】図5にはスイッチング回路が示されてはい
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い。
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い。
【0016】図7は同じくハーフ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。
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。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
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、ハーフ・ステップ・モード時に、S極とN極の
数が等しいため、回転時の異常振動が起こらないという
効果を有する。
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、ハーフ・ステップ・モード時に、S極とN極の
数が等しいため、回転時の異常振動が起こらないという
効果を有する。
【図1】本発明の一実施例の横断面図
【図2】本発明の一実施例の縦断面図
【図3】本発明の一実施例のステータシステムの正面図
【図4】本発明のロータのベクトル図
【図5】本発明の結線図
【図6】フル・ステップ・モード時の各固定磁極の磁極
の変化を示す図表図
の変化を示す図表図
【図7】ハーフ・ステップ・モード時の各固定磁極の磁
極の変化を示す図表図
極の変化を示す図表図
1・・・・・ステータ S,S’・・固定子磁極 2・・・・・固定子コイル 3・・・・・小歯 4・・・・・回転軸 5・・・・・ロータ 6・・・・・歯 7・・・・・永久磁石 8・・・・・ロータキャップ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多相ハイブリッド型ス
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。
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。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド形ステッピングモータは、
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。
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。
【0003】使用上の便利さから、上述のハイブリッド
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。
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の4
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。
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
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個の固定子コイルは、P3,P8,P6,P
1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序でリ
ング状に接続され、P10とP3との間、P8とP6と
の間、P1とP9との間、P4とP2との間、P7とP
5との間に端子が設けられており、10個の巻線には各
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。
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個の固定子コイルは、P3,P8,P6,P
1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序でリ
ング状に接続され、P10とP3との間、P8とP6と
の間、P1とP9との間、P4とP2との間、P7とP
5との間に端子が設けられており、10個の巻線には各
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。
【0006】
【作用】上記のようなロータの歯構造と固定磁極の小歯
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・
モード時及びハーフ・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。
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・
モード時及びハーフ・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。
【0007】
【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
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。
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。
【0008】最初の実施例は、10の固定磁極を持ち、
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)。
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)。
【0009】また、ロータの歯数と固定子磁極の小歯数
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)。
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)。
【0010】この設計はまた、トルク平衡点の安定性を
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)。
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)。
【0011】固定子磁極数10個の非対称型固定子構造
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、基本的にはn個の歯を有する固定磁極が5
個あり、(n+1)個の歯を有する固定磁極が5個あ
り、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。
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、基本的にはn個の歯を有する固定磁極が5
個あり、(n+1)個の歯を有する固定磁極が5個あ
り、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。
【0012】いま、非常に重要なステップ角を持つモー
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。
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。
【0013】図4を参照すると、ロータ・キャップに働
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、ハーフ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。
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、ハーフ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。
【0014】次に図5及び図6を用いてステップ回転動
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、P3,P8,P6,
P1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序で
リング状に接続されている。そして、P10とP3との
間、P8とP6との間、P1とP9との間、P4とP2
との間、P7とP5との間に青、赤、橙、緑、黒の端子
が設けられている。図6は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。
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、P3,P8,P6,
P1,P9,P4,P2,P7,P5,P10の順序で
リング状に接続されている。そして、P10とP3との
間、P8とP6との間、P1とP9との間、P4とP2
との間、P7とP5との間に青、赤、橙、緑、黒の端子
が設けられている。図6は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。
【0015】図5にはスイッチング回路が示されてはい
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い。
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い。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
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、ハーフ・ステップ・モード時に、S極とN極の
数が等しいため、回転時の異常振動が起こらないという
効果を有する。
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、ハーフ・ステップ・モード時に、S極とN極の
数が等しいため、回転時の異常振動が起こらないという
効果を有する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図7
【補正方法】削除
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】削除
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
定子コイルは、P3,P8,P6,P1,P9,P4,
P2,P7,P5,P10の順序でリング状に接続さ
れ、P10とP3との間、P8とP6との間、P1とP
9との間、P4とP2との間、P7とP5との間に端子
が設けられており、10個の巻線には各ステップにおけ
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。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5036059A JPH06245468A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 |
PCT/JP1994/000141 WO1994018745A1 (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Method for driving stepping motor of multiphase hybrid type |
DE69411819T DE69411819T2 (de) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Schrittmotor der hybridischen mehrphasigen bauart und antriebssystem |
CN94190093A CN1103241A (zh) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | 多相混合型步进电动机的驱动方法 |
EP94905245A EP0634832B1 (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Stepping motor of multiphase hybrid type and drive arrangement |
US08/313,129 US6124651A (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Method for driving stepping motor of multiphase hybrid type |
KR1019940703443A KR950701155A (ko) | 1993-02-01 | 1994-09-30 | 다상 하이브리드형 스테핑 모터의 구동방법(method for driving stepping motor of multiphase hybrid type) |
KR2019997000004U KR200181027Y1 (en) | 1993-02-01 | 1999-02-23 | 5-phase hybrid type stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5036059A JPH06245468A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06245468A true JPH06245468A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12459153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5036059A Pending JPH06245468A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0634832B1 (ja) |
JP (1) | JPH06245468A (ja) |
KR (2) | KR950701155A (ja) |
CN (1) | CN1103241A (ja) |
DE (1) | DE69411819T2 (ja) |
WO (1) | WO1994018745A1 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2342994A1 (de) * | 1973-08-25 | 1975-03-20 | Gerhard Berger Fabrikation Ele | Fuenf-phasen-schrittmotor |
JPS5716564A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-28 | Oriental Motor Kk | 4-phase hybrid type stepping motor |
JPS60111382U (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | 株式会社 三ツ葉電機製作所 | ステツピングモ−タ |
JPH06106039B2 (ja) * | 1985-02-06 | 1994-12-21 | 株式会社メレック | 5相パルスモ−タのペンタゴン結線の4−5相駆動方式 |
JP3278770B2 (ja) * | 1992-07-31 | 2002-04-30 | ミネベア株式会社 | 多相ハイブリッド型ステッピングモータ |
-
1993
- 1993-02-01 JP JP5036059A patent/JPH06245468A/ja active Pending
-
1994
- 1994-02-01 CN CN94190093A patent/CN1103241A/zh active Pending
- 1994-02-01 WO PCT/JP1994/000141 patent/WO1994018745A1/ja active IP Right Grant
- 1994-02-01 EP EP94905245A patent/EP0634832B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 DE DE69411819T patent/DE69411819T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-30 KR KR1019940703443A patent/KR950701155A/ko not_active Application Discontinuation
-
1999
- 1999-02-23 KR KR2019997000004U patent/KR200181027Y1/ko active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69411819T2 (de) | 1998-12-03 |
KR200181027Y1 (en) | 2000-07-01 |
DE69411819D1 (de) | 1998-08-27 |
EP0634832B1 (en) | 1998-07-22 |
CN1103241A (zh) | 1995-05-31 |
EP0634832A1 (en) | 1995-01-18 |
KR950701155A (ko) | 1995-02-20 |
WO1994018745A1 (en) | 1994-08-18 |
EP0634832A4 (en) | 1995-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5128570A (en) | Permanent magnet type stepping motor | |
JP2652080B2 (ja) | ハイブリッド形ステッピングモータ | |
US5374865A (en) | Multi-phase hybrid stepper motor | |
US6605883B2 (en) | Multi-phase flat-type PM stepping motor and driving circuit thereof | |
US6762526B2 (en) | Multi-phase flat-type PM stepping motor and driving circuit thereof | |
JPH05111233A (ja) | 永久磁石式ステツピングモ−タ | |
JP3182196B2 (ja) | 3相ハイブリッド形ステッピングモータ | |
JP3388275B2 (ja) | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 | |
JPH06245467A (ja) | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 | |
JP3388274B2 (ja) | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 | |
US5747898A (en) | Method for driving stepping motor of multiphase hybrid type | |
JPH05161325A (ja) | コギングトルクを低減した同期電動機 | |
JPH06245468A (ja) | 多相ハイブリッド型ステッピングモータの駆動方法 | |
US5726510A (en) | Method for driving stepping motor of multiphase hybrid type | |
US6124651A (en) | Method for driving stepping motor of multiphase hybrid type | |
JP2000197336A (ja) | 5相永久磁石型モータ | |
JPH08275485A (ja) | ハイブリッド形ステッピングモータ | |
JPH0767312A (ja) | 3相クロ−ポ−ル式永久磁石型回転電機 | |
JPH02269458A (ja) | 永久磁石形ステッピングモータ | |
JPH11289737A (ja) | ハイブリッド型ステッピングモータ | |
JP3982873B2 (ja) | 3相ステッピングモータ | |
JP3138627B2 (ja) | ハイブリッド型ステップモータの駆動方法 | |
JPH07336989A (ja) | 3相クローポール式永久磁石型回転電機 | |
JP3466059B2 (ja) | ハイブリッド型3相ステップモータ | |
JPH1155927A (ja) | 多相永久磁石型ステッピングモータ |