JPH0640736B2 - 多極ステッピングモータ - Google Patents
多極ステッピングモータInfo
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- JPH0640736B2 JPH0640736B2 JP1218432A JP21843289A JPH0640736B2 JP H0640736 B2 JPH0640736 B2 JP H0640736B2 JP 1218432 A JP1218432 A JP 1218432A JP 21843289 A JP21843289 A JP 21843289A JP H0640736 B2 JPH0640736 B2 JP H0640736B2
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- pole
- magnetic
- pole piece
- motor
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- 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
-
- 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
- H02K37/125—Magnet axially facing armature
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C13/00—Driving mechanisms for clocks by master-clocks
- G04C13/08—Slave-clocks actuated intermittently
- G04C13/10—Slave-clocks actuated intermittently by electromechanical step advancing mechanisms
- G04C13/11—Slave-clocks actuated intermittently by electromechanical step advancing mechanisms with rotating armature
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
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- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時計用の電動機、さらに限定的に言うと、回
転中心軸の周囲に分布したこの軸に対して平行な方向に
磁化されたＮ対の磁極を備えた永久磁化された回転子、
ならびにコアの上に取り付けられた巻線及び上記軸に対
し垂直な同一平面内で互に向かい合って延びている２つ
の主磁極片を含む磁気固定子回路を有する（尚、これら
の磁極片の各々はコアの一端に接続されており、上記軸
を中心に分布した磁極歯の備わった凹形の開口部を有
し、前記回転子は磁極片の平面に平行な平面内に延びて
いる）タイプの多極ステッピングモータに関する。
転中心軸の周囲に分布したこの軸に対して平行な方向に
磁化されたＮ対の磁極を備えた永久磁化された回転子、
ならびにコアの上に取り付けられた巻線及び上記軸に対
し垂直な同一平面内で互に向かい合って延びている２つ
の主磁極片を含む磁気固定子回路を有する（尚、これら
の磁極片の各々はコアの一端に接続されており、上記軸
を中心に分布した磁極歯の備わった凹形の開口部を有
し、前記回転子は磁極片の平面に平行な平面内に延びて
いる）タイプの多極ステッピングモータに関する。
これまで長い間、製造費用が安くしかもコンパクトであ
りながら比較的多数の磁極対をもつことのできる多極ス
テッピングモータを設計しようという試みが為されてき
た。
りながら比較的多数の磁極対をもつことのできる多極ス
テッピングモータを設計しようという試みが為されてき
た。
多極ステッピングモータは、特にスイス特許第５９９７
０７号、米国特許第４７１３５６５号及びフランス特許
第２４０６９０７号に開示されている。これらの特許の
うち最初に挙げたスイス特許においては、それぞれ第１
図から第２図、第５図から第６図に２つの実施例が記
述、図示されている。第１図及び第２図に示されている
実施例において、ディスク形の回転子は、磁極片（1a及
び5,5a）により形成される空隙内に置かれている。さら
にこれら３つの要素のアセンブリは、円筒コイル６上及
び環状部分２上に置かれている。このような配置は、高
さ面で極めて空間が無駄であり、組立てが複雑である。
第５図及び第６図に示されている実施例においては、磁
極片（51a 及び55a ）の重なり合いがある。
０７号、米国特許第４７１３５６５号及びフランス特許
第２４０６９０７号に開示されている。これらの特許の
うち最初に挙げたスイス特許においては、それぞれ第１
図から第２図、第５図から第６図に２つの実施例が記
述、図示されている。第１図及び第２図に示されている
実施例において、ディスク形の回転子は、磁極片（1a及
び5,5a）により形成される空隙内に置かれている。さら
にこれら３つの要素のアセンブリは、円筒コイル６上及
び環状部分２上に置かれている。このような配置は、高
さ面で極めて空間が無駄であり、組立てが複雑である。
第５図及び第６図に示されている実施例においては、磁
極片（51a 及び55a ）の重なり合いがある。
米国特許第４７１３５６５号に置いては、磁石の平面の
両側で異なる平面内に同様に置かれた固定子磁極片をも
つモーターが記述されておるが、これは高さ方向の空間
の無駄を表わしている。さらに14a と14b と呼ばれてい
る内側固定子のアームは、実用上、回転子の磁極と同じ
幅必要としている。これらの内側固定子は各々１本のア
ームだけで固定子のリポートに接続されているため、連
結用アームのために用いることのできる残った幅の狭さ
から考えて、回転子の磁極の数が大きい場合は、製造上
の問題に加えて機械的安定性及び磁気的飽和の問題があ
る。
両側で異なる平面内に同様に置かれた固定子磁極片をも
つモーターが記述されておるが、これは高さ方向の空間
の無駄を表わしている。さらに14a と14b と呼ばれてい
る内側固定子のアームは、実用上、回転子の磁極と同じ
幅必要としている。これらの内側固定子は各々１本のア
ームだけで固定子のリポートに接続されているため、連
結用アームのために用いることのできる残った幅の狭さ
から考えて、回転子の磁極の数が大きい場合は、製造上
の問題に加えて機械的安定性及び磁気的飽和の問題があ
る。
フランス特許第２４０６９０７号に記載の多極ステッピ
ングモータも又、回転中心軸の周囲に分布し、この軸に
対して平行な方向に磁化されたＮ対の磁極の備わった永
久磁化された回転子ならびに１つのコア上に取り付けら
れた巻線を含む磁気固定子回路を含むタイプのものであ
る。さらに、これらのモーターは、前記軸に対し垂直な
同一平面内に互に向き合った２つの主磁極片を含んでい
る。これらの磁極片の各々はコアの片側に接続されてお
り、軸を中心として分布した磁極歯の備わった凹形のリ
ムを有し、回転子は、磁極片の平面に対して平行な平面
内に延びている。
ングモータも又、回転中心軸の周囲に分布し、この軸に
対して平行な方向に磁化されたＮ対の磁極の備わった永
久磁化された回転子ならびに１つのコア上に取り付けら
れた巻線を含む磁気固定子回路を含むタイプのものであ
る。さらに、これらのモーターは、前記軸に対し垂直な
同一平面内に互に向き合った２つの主磁極片を含んでい
る。これらの磁極片の各々はコアの片側に接続されてお
り、軸を中心として分布した磁極歯の備わった凹形のリ
ムを有し、回転子は、磁極片の平面に対して平行な平面
内に延びている。
しかしながら、この設計は、上述の欠点特に米国特許第
４７１３５６５号に開示されている設計のもつ欠点を除
去できていない。特に、回転子のシャフトの底部軸受の
保持の問題が解決されていない。
４７１３５６５号に開示されている設計のもつ欠点を除
去できていない。特に、回転子のシャフトの底部軸受の
保持の問題が解決されていない。
本発明の目的は、固定子に対する回転子のより精確な位
置づけをすることと、駆動パルスにより現われる磁束を
改良された形状とすることによりモータの正確かつ信頼
性の高い駆動を達成できるようにする改良型多極ステッ
ピングモータを提供することにある。
置づけをすることと、駆動パルスにより現われる磁束を
改良された形状とすることによりモータの正確かつ信頼
性の高い駆動を達成できるようにする改良型多極ステッ
ピングモータを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、出力について重大な譲歩を
全くせずに単純かつ薄型の構造で１回転あたり６０ステ
ップを行うようなモータを提供することにある。
全くせずに単純かつ薄型の構造で１回転あたり６０ステ
ップを行うようなモータを提供することにある。
この目的のため、本発明の多極ステッピングモータにお
いては、モータの回転中心軸の周囲に分布されこれに対
して平行な方向に磁化されたＮ対の磁極を有する永久磁
化された回転子11ならびに、コア3 の上に取付けられた
励磁コイル4 及び前記軸に対し垂直な平面内に互いに向
かい合った２つの主磁極片1,2 を含む磁気固定子回路を
有し、かかる磁極片の各々は、前記中心軸を中心に分布
した磁極歯5 の備わった凹形の開口部5′を有し、前記
回転子11が前記磁極片1,2 の形成する平面に平行な平面
内にある多極ステッピングモータにおいて、 前記主磁極片1,2 の間に配置され前記磁極歯5 と反対側
に位置づけされて、これと噛み合う中間歯8 を含む中間
磁極片7 が含まれている。
いては、モータの回転中心軸の周囲に分布されこれに対
して平行な方向に磁化されたＮ対の磁極を有する永久磁
化された回転子11ならびに、コア3 の上に取付けられた
励磁コイル4 及び前記軸に対し垂直な平面内に互いに向
かい合った２つの主磁極片1,2 を含む磁気固定子回路を
有し、かかる磁極片の各々は、前記中心軸を中心に分布
した磁極歯5 の備わった凹形の開口部5′を有し、前記
回転子11が前記磁極片1,2 の形成する平面に平行な平面
内にある多極ステッピングモータにおいて、 前記主磁極片1,2 の間に配置され前記磁極歯5 と反対側
に位置づけされて、これと噛み合う中間歯8 を含む中間
磁極片7 が含まれている。
本発明の好ましい実施態様を、図面を参照しながら詳述
する。
する。
以下に記述されるステッピングモータは、励磁コイル4
をもつコア3 の端部に磁気的に接続された２つの主磁極
片（1 及び2 ）を有する単相多極ステッピングモータで
ある。第１図の概略図において、磁極片（1 及び2 ）は
完全に平坦で、コア3 と重ねることにより接続されてい
る。この接触は、半田付けでもその他の方法でも行うこ
とができる。他の変形した実施態様としては、コア3 と
主磁極片とをモノブロックの形で打抜き加工することに
よって、主磁極片の一方を成形することも可能である。
この場合、もう一方の主磁極片は、他の主磁極片と同一
平面に形成されるようにコア3 と接続しなければならな
い。主磁極片（1 及び2 ）及びコア3 の材料は、高い飽
和限界と低い残留磁気を有する強磁性金属である。
をもつコア3 の端部に磁気的に接続された２つの主磁極
片（1 及び2 ）を有する単相多極ステッピングモータで
ある。第１図の概略図において、磁極片（1 及び2 ）は
完全に平坦で、コア3 と重ねることにより接続されてい
る。この接触は、半田付けでもその他の方法でも行うこ
とができる。他の変形した実施態様としては、コア3 と
主磁極片とをモノブロックの形で打抜き加工することに
よって、主磁極片の一方を成形することも可能である。
この場合、もう一方の主磁極片は、他の主磁極片と同一
平面に形成されるようにコア3 と接続しなければならな
い。主磁極片（1 及び2 ）及びコア3 の材料は、高い飽
和限界と低い残留磁気を有する強磁性金属である。
電子装置（図示せず）は、２つの主磁極片（1 及び2 ）
の各々がＮ極とＳ極として交互に作用するよう励磁コイ
ル4 を通して極性の交替するパルスを周期的に送る。第
２図を見ればわかるように、２つの主磁極片（1 及び2
）は同一平面上にある。これら主磁極片は互に対向し
て配置され、各々、打抜きされた凸状の磁極歯5 と凹状
の開口部5′とを有している。第１図に示されているケ
ースにおいて、磁極歯5 は台形で、中間磁極片7 との間
にあるゾーン6 で分離され、その縁部は主磁極片の平面
に垂直な軸上に中心をおく１つの円の弧を形成してい
る。この中心軸は、モータの回転子の軸と一致する。
の各々がＮ極とＳ極として交互に作用するよう励磁コイ
ル4 を通して極性の交替するパルスを周期的に送る。第
２図を見ればわかるように、２つの主磁極片（1 及び2
）は同一平面上にある。これら主磁極片は互に対向し
て配置され、各々、打抜きされた凸状の磁極歯5 と凹状
の開口部5′とを有している。第１図に示されているケ
ースにおいて、磁極歯5 は台形で、中間磁極片7 との間
にあるゾーン6 で分離され、その縁部は主磁極片の平面
に垂直な軸上に中心をおく１つの円の弧を形成してい
る。この中心軸は、モータの回転子の軸と一致する。
図示されている実施態様において、２つの主磁極片（1
及び2 ）の各々の磁極歯5 は固定子の磁極ピッチαｓを
もつ７つの歯のグループを形作っている。主磁極片（1
及び2 ）の各々のグループの内側両端にある磁極歯5
は、第１図に示されているように、相対する磁極片の一
致する磁極歯5 の向き合って配置されており、これらの
一致する磁極歯5 の対の各々は、一定の幅のエアギャッ
プを磁極歯5 間に形成している。第１図をみると明らか
なように、主磁極片（1 及び2 ）の間には、中間磁極片
7 がある。この中間磁極片7 は、主磁極片（1 及び2 ）
と同じ厚みの平坦なプレートであり、かつ同様に高い飽
和限界をもつ低い残留磁気の強磁性材料でできている。
この中間磁極片7 は一般に、主磁極片（1 及び2 ）との
間に、ほぼ一定で狭い幅の２つの曲折模様のエアギャッ
プ（9 及び10）を構成する。そのために中間磁極片7
は、前記主磁極片(1,2) と同様に凸状の中間歯8 と凹状
の開口部8′とを有しており、磁極歯5 間に中間歯8 が
噛み合うように配置され、円形形状をしている。
及び2 ）の各々の磁極歯5 は固定子の磁極ピッチαｓを
もつ７つの歯のグループを形作っている。主磁極片（1
及び2 ）の各々のグループの内側両端にある磁極歯5
は、第１図に示されているように、相対する磁極片の一
致する磁極歯5 の向き合って配置されており、これらの
一致する磁極歯5 の対の各々は、一定の幅のエアギャッ
プを磁極歯5 間に形成している。第１図をみると明らか
なように、主磁極片（1 及び2 ）の間には、中間磁極片
7 がある。この中間磁極片7 は、主磁極片（1 及び2 ）
と同じ厚みの平坦なプレートであり、かつ同様に高い飽
和限界をもつ低い残留磁気の強磁性材料でできている。
この中間磁極片7 は一般に、主磁極片（1 及び2 ）との
間に、ほぼ一定で狭い幅の２つの曲折模様のエアギャッ
プ（9 及び10）を構成する。そのために中間磁極片7
は、前記主磁極片(1,2) と同様に凸状の中間歯8 と凹状
の開口部8′とを有しており、磁極歯5 間に中間歯8 が
噛み合うように配置され、円形形状をしている。
パルスが励磁コイル4 に印加された時に、磁界はエアギ
ャップ（9 及び10）に隣接する空間に形成される。この
磁界により主磁極片（1 及び2 ）は、中心軸に平行な、
即ち磁気回路の平面（1,7,2,3 ）に対し垂直な磁界方向
で、回転子の周囲に沿って交互に分布したＮ極とＳ極に
よる多極磁化を呈する永久磁化された平坦なディスク又
はリングからなる回転子11と連動する。
ャップ（9 及び10）に隣接する空間に形成される。この
磁界により主磁極片（1 及び2 ）は、中心軸に平行な、
即ち磁気回路の平面（1,7,2,3 ）に対し垂直な磁界方向
で、回転子の周囲に沿って交互に分布したＮ極とＳ極に
よる多極磁化を呈する永久磁化された平坦なディスク又
はリングからなる回転子11と連動する。
第３図、第４図及び第５図は、概略的に示された回転子
11が主磁極片（1 及び2 ）といかに連動するかを示して
いる。第４図及び第５図をみると、回転子11において、
磁極12は、回転子面13の一方の面に形成されているとい
うことがわかる。従って、この回転子面13の縁部に沿っ
て、Ｎ極及びＳ極は、値αｒの磁極ピッチで交互に分布
させられている。図示されている実施態様において、回
転子11は、角ピッチαｒが2 π／16であるように３２の
磁極すなわち１６の磁極対によって磁化されている。磁
極12により空間内に生じた磁界の外観は、第５図に概略
的に示されている。
11が主磁極片（1 及び2 ）といかに連動するかを示して
いる。第４図及び第５図をみると、回転子11において、
磁極12は、回転子面13の一方の面に形成されているとい
うことがわかる。従って、この回転子面13の縁部に沿っ
て、Ｎ極及びＳ極は、値αｒの磁極ピッチで交互に分布
させられている。図示されている実施態様において、回
転子11は、角ピッチαｒが2 π／16であるように３２の
磁極すなわち１６の磁極対によって磁化されている。磁
極12により空間内に生じた磁界の外観は、第５図に概略
的に示されている。
第４図をみればわかるように回転子11の磁極対の角ピッ
チはαｒに等しいが、一方主磁極片（1 及び2 ）の各々
の磁極歯のピッチαｓは磁極ピッチαｒとはやや異な
る。実際、以下に示されているように、モータの作動を
妨害する可能性のある妨害トルクを、最も望ましいと思
われる程度にまで軽減するため一般には、0.8 ×αｒと
1.2 ×αｒの間の値に、これを選定する。
チはαｒに等しいが、一方主磁極片（1 及び2 ）の各々
の磁極歯のピッチαｓは磁極ピッチαｒとはやや異な
る。実際、以下に示されているように、モータの作動を
妨害する可能性のある妨害トルクを、最も望ましいと思
われる程度にまで軽減するため一般には、0.8 ×αｒと
1.2 ×αｒの間の値に、これを選定する。
原則として、この作動は以下のようなものである： 主磁極片2 をＮ極として主磁極片1 をＳ極として分極す
る長い持続時間のパルスを仮定する（第３図）。仮り
に、２つの相対する磁極Ｓａ及びＳｂの間の直径方向ラ
インにより構成されている磁気回転子軸が形成された場
合、回転子11（第４図）は、主磁極片（1 及び2 ）の磁
気回転子軸との関係において対称的に置かれているよう
な位置で停止することになる。このタイプのモータにつ
いては、ステッピング動作中に、パルスがない場合、回
転子11は自然に、この停止位置とは異なる方向を向くよ
うに、なっていなくてはならない。このため、例えば磁
極片（1,2 及び／又は7 ）の特定の場所に、回転子11が
第３図に示されているものとはやや異なる停止位置をと
るようにする非対称的な輪郭を有する開口部5′及び／
又は8′或はその他の形の断面形状をもつ複数のセグメ
ントが備えられる。次に続くパルスが印加された時点
で、回転子11がＮ極として磁極片2 がＳ極として分極さ
れた場合、回転子11は、それを１ステップつまり1/2 α
ｒ＝2 π／2 Ｎに等しい角度だけ回転させるような駆動
トルクを受け、そのため磁極Ｓｂは主磁極片1 の１つの
磁極歯5 の上に対称的に置かれることになるということ
が理解できる。
る長い持続時間のパルスを仮定する（第３図）。仮り
に、２つの相対する磁極Ｓａ及びＳｂの間の直径方向ラ
インにより構成されている磁気回転子軸が形成された場
合、回転子11（第４図）は、主磁極片（1 及び2 ）の磁
気回転子軸との関係において対称的に置かれているよう
な位置で停止することになる。このタイプのモータにつ
いては、ステッピング動作中に、パルスがない場合、回
転子11は自然に、この停止位置とは異なる方向を向くよ
うに、なっていなくてはならない。このため、例えば磁
極片（1,2 及び／又は7 ）の特定の場所に、回転子11が
第３図に示されているものとはやや異なる停止位置をと
るようにする非対称的な輪郭を有する開口部5′及び／
又は8′或はその他の形の断面形状をもつ複数のセグメ
ントが備えられる。次に続くパルスが印加された時点
で、回転子11がＮ極として磁極片2 がＳ極として分極さ
れた場合、回転子11は、それを１ステップつまり1/2 α
ｒ＝2 π／2 Ｎに等しい角度だけ回転させるような駆動
トルクを受け、そのため磁極Ｓｂは主磁極片1 の１つの
磁極歯5 の上に対称的に置かれることになるということ
が理解できる。
固定子の歯の角ピッチαｓは回転子11の磁極対の角ピッ
チαｒとはやや異なる（ここではやや大きい）ため、第
４図にＳａ及びＳｂとして示されているものに隣接する
磁極は、それらがカバーする主磁極片（1 及び2 ）の磁
極歯5 （第３図）に対して対称的な位置にはない。以下
に示すように、ある種の妨害トルクを減衰させ或は除去
させる効果をもつのは、この配置の場合である。
チαｒとはやや異なる（ここではやや大きい）ため、第
４図にＳａ及びＳｂとして示されているものに隣接する
磁極は、それらがカバーする主磁極片（1 及び2 ）の磁
極歯5 （第３図）に対して対称的な位置にはない。以下
に示すように、ある種の妨害トルクを減衰させ或は除去
させる効果をもつのは、この配置の場合である。
これらの妨害トルクを制御できるようにする条件の決定
に関する説明に入る前に、ここで第６図、第７図及び第
８図を参照にしてモータの実際の応用例について記述す
る。主磁極片（1 及び2 ）は、ネジ（15及び16）を介し
て、プレート14の平面に平行な同一平面内にくるよう
に、ベースプレート14に固定されている。これらの磁極
片は、第１図及び第３図の場合と同じ形で配置され、プ
レート14に、励磁コイル4 が取り付けられたコア3 をネ
ジ16により固定している。中間磁極片7 は、プレート14
内の中央穴に取り付けられ回転子21のシャフト18のため
の軸受で、かつ、中間磁極片7 のための保持部分として
同時に作用している複数の部分からなるサボート17上に
固定されている。シャフト18を案内するもう１つの軸受
19は、ネジ15によりベースプレート14から離隔された矩
形のカバープレート20に固定されている。
に関する説明に入る前に、ここで第６図、第７図及び第
８図を参照にしてモータの実際の応用例について記述す
る。主磁極片（1 及び2 ）は、ネジ（15及び16）を介し
て、プレート14の平面に平行な同一平面内にくるよう
に、ベースプレート14に固定されている。これらの磁極
片は、第１図及び第３図の場合と同じ形で配置され、プ
レート14に、励磁コイル4 が取り付けられたコア3 をネ
ジ16により固定している。中間磁極片7 は、プレート14
内の中央穴に取り付けられ回転子21のシャフト18のため
の軸受で、かつ、中間磁極片7 のための保持部分として
同時に作用している複数の部分からなるサボート17上に
固定されている。シャフト18を案内するもう１つの軸受
19は、ネジ15によりベースプレート14から離隔された矩
形のカバープレート20に固定されている。
記述したモータの回転子アセンブリ21は、その輪郭が第
８図に示されている電機子22を含み、この中をシャフト
18が通過し、この中に回転子の磁化されたリング11が据
え付けられている。シャフト18は、プレート20より上に
突出し、回転子により駆動されるべき要素を支持する連
結部品を取付けることができる。大量生産では、回転子
アセンブリ21は、プラスチックマグネット例えばプラス
トフェライト（plastoferrite ）といった磁気材料の射
出成形で一体成形か又は部分成形により製造される。
８図に示されている電機子22を含み、この中をシャフト
18が通過し、この中に回転子の磁化されたリング11が据
え付けられている。シャフト18は、プレート20より上に
突出し、回転子により駆動されるべき要素を支持する連
結部品を取付けることができる。大量生産では、回転子
アセンブリ21は、プラスチックマグネット例えばプラス
トフェライト（plastoferrite ）といった磁気材料の射
出成形で一体成形か又は部分成形により製造される。
ここで、望ましい性能の一関数としてある一定の構造上
のパラメータを自由に決定することができるようにする
前述の設計の特性の１つに立ち戻ることにする。
のパラメータを自由に決定することができるようにする
前述の設計の特性の１つに立ち戻ることにする。
第３図をみればわかるように、中間磁極片7 が存在する
ため、パルス印加の時点で空間内に発生する磁束は、曲
折模様のエアギャップ9 により厳密に導かれる。
ため、パルス印加の時点で空間内に発生する磁束は、曲
折模様のエアギャップ9 により厳密に導かれる。
第９図のグラフは、モータを設計するために考慮に入れ
られなくてはならない様々なトルクの曲線を示してい
る。トルクＭＩの曲線は固定子との関係における、その
角位置の関数としてのパルス印加の時点で回転子に対し
て及ぼされる力のモーメントを表している。これは周期
的曲線であり、その周期はαｓ＝2 π／Ｎに等しい。曲
線ＭＰはパルス間の期間中の回転子の位置づけを確実に
するブロッキングトルクを表わす。その周期はαｓ／2
又は2 π／2 Ｎに等しい。Ｍｐａｒで示された曲線は、
数多くの妨害トルクの１つを表わす。このトルクは、磁
極歯5 の形状及び、これらの歯のグループのピッチによ
り左右される。この曲線の形状は、磁極歯5 のピッチと
回転子の磁極のピッチの比率を与えるパラメータＫを注
意深く選ぶことにより変更することができる。これらの
妨害トルクは、位置決めトルクＭ１の高調波である。場
合に応じて、第２高調波又は第４高調波を除去するのも
有利である可能性がある。これらを除去するには、比率
Ｋの慎重な選択によってもたらされる。最後にラインＭ
ｒは、軸受による摩擦断面係数を示す。トルクＭｍは、
歯車系の摩擦トルク、時計針の不平衡トルクといった回
転子に作用する外部の機械的トルクの合計を表わす。
られなくてはならない様々なトルクの曲線を示してい
る。トルクＭＩの曲線は固定子との関係における、その
角位置の関数としてのパルス印加の時点で回転子に対し
て及ぼされる力のモーメントを表している。これは周期
的曲線であり、その周期はαｓ＝2 π／Ｎに等しい。曲
線ＭＰはパルス間の期間中の回転子の位置づけを確実に
するブロッキングトルクを表わす。その周期はαｓ／2
又は2 π／2 Ｎに等しい。Ｍｐａｒで示された曲線は、
数多くの妨害トルクの１つを表わす。このトルクは、磁
極歯5 の形状及び、これらの歯のグループのピッチによ
り左右される。この曲線の形状は、磁極歯5 のピッチと
回転子の磁極のピッチの比率を与えるパラメータＫを注
意深く選ぶことにより変更することができる。これらの
妨害トルクは、位置決めトルクＭ１の高調波である。場
合に応じて、第２高調波又は第４高調波を除去するのも
有利である可能性がある。これらを除去するには、比率
Ｋの慎重な選択によってもたらされる。最後にラインＭ
ｒは、軸受による摩擦断面係数を示す。トルクＭｍは、
歯車系の摩擦トルク、時計針の不平衡トルクといった回
転子に作用する外部の機械的トルクの合計を表わす。
ある種のプロトタイプにおいて、パラメータＫに対し、
選ばれた値の一つの関数としてのトルクＭ１及びＭｐａ
ｒの振幅の変動の曲線を第１０図として作成することが
可能である。第１０図の場合では、妨害モーメントＭｐ
ａｒは、ＭＰの第２高周波のモーメントであり、例え
ば、この妨害モーメントは係数Ｋとして1.04という値を
選択することにより除去することができるということが
わかる。この係数の選択は、Ｍ１の振幅におけるわずか
な減少をもたらすが、この減少は重大なものではない。
選ばれた値の一つの関数としてのトルクＭ１及びＭｐａ
ｒの振幅の変動の曲線を第１０図として作成することが
可能である。第１０図の場合では、妨害モーメントＭｐ
ａｒは、ＭＰの第２高周波のモーメントであり、例え
ば、この妨害モーメントは係数Ｋとして1.04という値を
選択することにより除去することができるということが
わかる。この係数の選択は、Ｍ１の振幅におけるわずか
な減少をもたらすが、この減少は重大なものではない。
従って、上述の方法は、特に一回転あたり６０ステップ
に、たやすく達するため、一回転あたりのステップ数を
多くして設計することが容易にでき、特に小さく高さの
低いモータを製造することを可能にするばかりではな
く、構造寸法の選択によっては消費電力が極めて低くな
りうるように設計することも可能である。このモータ
は、駆動シャフト18に直接取り付けることができ、そう
することにより必要な歯車列の数を著しく減少させるよ
うな時計の製造を可能にする。
に、たやすく達するため、一回転あたりのステップ数を
多くして設計することが容易にでき、特に小さく高さの
低いモータを製造することを可能にするばかりではな
く、構造寸法の選択によっては消費電力が極めて低くな
りうるように設計することも可能である。このモータ
は、駆動シャフト18に直接取り付けることができ、そう
することにより必要な歯車列の数を著しく減少させるよ
うな時計の製造を可能にする。
第５図をみればわかるように、上述の実施例において、
磁化された回転子の磁極は、磁化されたリングの同一面
上に互いに連続している。しかしながら、軸に純粋に平
行な磁化を伴う回転子すなわち両方の面が磁化された回
転子を含む他の実施例も考えることができる。この場
合、面のうちの１つの磁極セクターはつねにもう一方の
面の磁極セクターに対し逆の極性を有している。さらに
もう１つの変形実施態様においては、パルス間で停止さ
せる目的をもつ回転子ブロッキング用手段を回転子又は
磁極片と反対のその前面に向い合って配置された強磁性
要素で形勢することもできる。上述の実施例に対する数
多くの変更が可能である。
磁化された回転子の磁極は、磁化されたリングの同一面
上に互いに連続している。しかしながら、軸に純粋に平
行な磁化を伴う回転子すなわち両方の面が磁化された回
転子を含む他の実施例も考えることができる。この場
合、面のうちの１つの磁極セクターはつねにもう一方の
面の磁極セクターに対し逆の極性を有している。さらに
もう１つの変形実施態様においては、パルス間で停止さ
せる目的をもつ回転子ブロッキング用手段を回転子又は
磁極片と反対のその前面に向い合って配置された強磁性
要素で形勢することもできる。上述の実施例に対する数
多くの変更が可能である。
第１図は、本発明の磁気回路の概略平面図である。 第２図は、第１図のII−II線で切り取った同図の回路の
概略的断面図である。 第３図、第４図及び第５図は、本発明のモータを説明す
る。その磁気回路と回転子の概略平面図及び立面図であ
る。 第６図、第７図及び第８図は、全体として上述された本
発明のモータのそれぞれの平面図及びVII−VII線及びVI
II−VIII線で切り取られた断面図である。第９図は、モ
ータの構造特性の最適化の研究を説明するグラフであ
る。 第１０図は、同様に特性の最適化の研究に関するもう１
つのグラフである。 1,2 ……磁極片、3 ……コア、4 ……励磁コイル、5 …
…磁極歯、5′……開口部、6 ……ゾーン、7 ……中間
磁極片、8 ……中間歯、8′……開口部、9,10……エア
ギャップ、11……回転子、12……磁極、13……回転子
面、14……プレート、15,16 ……ネジ、17……サポー
ト、18……シャフト、19……軸受、20……カバープレー
ト、21……回転子アセンブリ。
概略的断面図である。 第３図、第４図及び第５図は、本発明のモータを説明す
る。その磁気回路と回転子の概略平面図及び立面図であ
る。 第６図、第７図及び第８図は、全体として上述された本
発明のモータのそれぞれの平面図及びVII−VII線及びVI
II−VIII線で切り取られた断面図である。第９図は、モ
ータの構造特性の最適化の研究を説明するグラフであ
る。 第１０図は、同様に特性の最適化の研究に関するもう１
つのグラフである。 1,2 ……磁極片、3 ……コア、4 ……励磁コイル、5 …
…磁極歯、5′……開口部、6 ……ゾーン、7 ……中間
磁極片、8 ……中間歯、8′……開口部、9,10……エア
ギャップ、11……回転子、12……磁極、13……回転子
面、14……プレート、15,16 ……ネジ、17……サポー
ト、18……シャフト、19……軸受、20……カバープレー
ト、21……回転子アセンブリ。
Claims (9)
- 【請求項１】モータの回転中心軸(18)の周囲に分布され
これに対して平行な方向に磁化されたＮ対の磁極を有す
る永久磁化された回転子(11)ならびに、コア(3) の上に
取付けられた励磁コイル(4) 及び前記軸(18)に対し垂直
な平面内に互いに向かい合った２つの主磁極片(1,2) を
含む磁気固定子回路を有し、かかる磁極片(1,2) の各々
は、前記中心軸(18)を中心に分布した磁極歯(5) の備わ
った凹形の開口部(5′)を有し、前記回転子(11)が前記
磁極片(1,2) の形成する平面に平行な平面内にある多極
ステッピングモータにおいて、 前記主磁極片(1,2) の間に配置され前記磁極歯(5) と反
対側に位置づけされて、これと噛み合う中間歯(8) を含
む中間磁極片(7) が含まれていることを特徴とする多極
ステッピングモータ。 - 【請求項２】前記中間磁極片(7) 及び前記主磁極片(1,
2) の断面形状は相補的であり、ほぼ一定の幅の曲折模
様のエアギャップ(9,10)を設定していることを特徴とす
る請求項(1)に記載のモーター。 - 【請求項３】前記磁極歯(5) の角ピッチαｓが前記回転
子(11)の磁極の角ピッチαｒと異なることを特徴とする
請求項(2)に記載のモーター。 - 【請求項４】前記磁極歯(5) の角ピッチαｓはαｓ＝ｋ
・2 π／Ｎの式により決定されること（尚式中、ｋは0.
8 と1.2 の間の係数であり、2 π／Ｎは、前記回転子(1
1)の前記磁極の角ピッチαｒに等しい）を特徴とする請
求項(3)に記載のモーター。 - 【請求項５】前記磁気固定子回路は、電流が励磁コイル
(4) 内を通過したとき駆動トルクが回転子(11)に作用す
るような角度的位置にこの回転子(11)をパルス間の周期
中維持することのできる少なくとも１つの非対称要素を
含んでいることを特徴とする請求項(1)に記載のモータ
ー。 - 【請求項６】前記非対称要素は、前記主磁極片(1,2) に
作られた一連の開口部(5′)からなることを特徴とする
請求項(5)に記載のモーター。 - 【請求項７】前記非対称要素は、前記主磁極片(1,2) 及
び前記中間磁極片(7) に作られた一連の開口部(5′,
8′)からなることを特徴とする請求項(5)に記載のモー
ター。 - 【請求項８】前記非対称要素は、前記中間磁極片(7) に
作られた一連の開口部(8′)からなることを特徴とする
請求項(5)に記載のモーター。 - 【請求項９】前記回転子(11)には、その主磁極片(1,2)
の方を向いたその前面中の１面上に分布した３０の磁極
対が含まれ、１回転あたり６０ステップを行なうことを
特徴とする請求項(1)に記載のモーター。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH3162/88-3 | 1988-08-25 | ||
| CH3162/88A CH673199B5 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | |
| CA002009418A CA2009418C (fr) | 1988-08-25 | 1990-02-06 | Moteur pas a pas multipolaire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297265A JPH0297265A (ja) | 1990-04-09 |
| JPH0640736B2 true JPH0640736B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=25673928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218432A Expired - Lifetime JPH0640736B2 (ja) | 1988-08-25 | 1989-08-24 | 多極ステッピングモータ |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5051633A (ja) |
| EP (1) | EP0356396B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0640736B2 (ja) |
| KR (1) | KR940006955B1 (ja) |
| CA (1) | CA2009418C (ja) |
| CH (1) | CH673199B5 (ja) |
| DE (1) | DE68913625T2 (ja) |
| ES (1) | ES2052063T3 (ja) |
| LT (1) | LT3558B (ja) |
| RU (1) | RU2008757C1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH680553GA3 (en) * | 1990-06-01 | 1992-09-30 | Multipole stepping motor for clock - includes disc rotor with number of pole pieces selected to give good starting when current is applied | |
| CH685527B5 (fr) * | 1993-02-12 | 1996-02-15 | Sonceboz Ebauches Fab | Moteur pas a pas multipolaire. |
| US5514960A (en) * | 1994-05-24 | 1996-05-07 | Taverner; Charles T. | Electromagnetic drive device having a plurality of sinusoidal coils |
| FR2734962B1 (fr) * | 1995-05-29 | 1997-08-01 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Moteur birotor multipolaire |
| FR2745129B1 (fr) * | 1996-02-15 | 1998-04-10 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Transducteur electromecanique a aimants permanents multipolaires |
| DE10133654A1 (de) * | 2001-07-11 | 2003-02-06 | Siemens Ag | Synchronmaschine |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1531314A (en) * | 1975-07-15 | 1978-11-08 | Seiko Instr & Electronics | Motor |
| CH599707A5 (ja) * | 1976-09-03 | 1978-05-31 | Portescap | |
| JPS5947947B2 (ja) * | 1977-03-30 | 1984-11-22 | 松下電工株式会社 | ステップモ−タの磁極歯板の製造方法 |
| JPS5849101B2 (ja) * | 1977-05-13 | 1983-11-01 | 松下電工株式会社 | ステツプモ−タ |
| DE2747644A1 (de) * | 1977-10-24 | 1979-05-03 | Quarz Zeit Ag | Einphasenschrittmotor, insbesondere fuer uhren |
| JPS5543953A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-28 | Rhythm Watch Co Ltd | Miniature motor for watch |
| GB2062367A (en) * | 1979-04-12 | 1981-05-20 | Portescap | Stepping polyphased motor for a clockwork mechanism |
| DE2950210C2 (de) * | 1979-12-13 | 1982-05-13 | Casio Computer Co., Ltd., Tokyo | Elektronischer Zeitmesser |
| SE437203B (sv) * | 1982-10-01 | 1985-02-11 | Electrolux Ab | Reluktansmotor |
| DE187740T1 (de) * | 1984-07-11 | 1986-11-06 | Michel Bienne Grosjean | Einphasiger motor mit einem magnetisierten laeufer. |
| US4792709A (en) * | 1987-03-18 | 1988-12-20 | The Superior Electric Company | Winding for operation of a three-phase stepping motor from a two-phase drive |
-
1988
- 1988-08-25 CH CH3162/88A patent/CH673199B5/fr unknown
-
1989
- 1989-08-09 US US07/390,989 patent/US5051633A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-18 DE DE68913625T patent/DE68913625T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-18 EP EP89810617A patent/EP0356396B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-18 ES ES89810617T patent/ES2052063T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-24 JP JP1218432A patent/JPH0640736B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-24 RU SU894614818A patent/RU2008757C1/ru active
- 1989-08-25 KR KR1019890012124A patent/KR940006955B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-02-06 CA CA002009418A patent/CA2009418C/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-29 LT LTIP1285A patent/LT3558B/lt not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0356396A1 (fr) | 1990-02-28 |
| RU2008757C1 (ru) | 1994-02-28 |
| CH673199GA3 (ja) | 1990-02-28 |
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| KR940006955B1 (ko) | 1994-07-30 |
| US5051633A (en) | 1991-09-24 |
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| JPH0297265A (ja) | 1990-04-09 |
| CA2009418C (fr) | 1993-08-17 |
| DE68913625T2 (de) | 1994-07-14 |
| KR900004081A (ko) | 1990-03-27 |
| ES2052063T3 (es) | 1994-07-01 |
| CH673199B5 (ja) | 1990-08-31 |
| LTIP1285A (en) | 1995-04-25 |
| LT3558B (en) | 1995-12-27 |
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