JPH08298766A - ステッピングモータとその駆動方法 - Google Patents
ステッピングモータとその駆動方法Info
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- JPH08298766A JPH08298766A JP9871995A JP9871995A JPH08298766A JP H08298766 A JPH08298766 A JP H08298766A JP 9871995 A JP9871995 A JP 9871995A JP 9871995 A JP9871995 A JP 9871995A JP H08298766 A JPH08298766 A JP H08298766A
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- stepping motor
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- degrees
- yoke
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い角度精度と大きなトルクとを両立させて
マイクロステップ駆動可能なステッピングモータの提
供。 【構成】 多数の永久磁石が外周の円周方向に沿ってＮ
極とＳ極とが交互になるように配置されたロータ８と、
励磁用のコイル３、６と、前記コイル３、６に励磁され
る磁気回路を構成すると共に前記ロータ８の外周に対向
しロータ軸に平行な多数の板状突起極歯１０ａを備えた
ステータヨーク２、４、５、７とを有するステッピング
モータにおいて、前記板状突起極歯１０ａは、基部側の
幅が広く先端側の幅が狭く両側辺１０ｂが内側凸の円弧
形状を有する。
マイクロステップ駆動可能なステッピングモータの提
供。 【構成】 多数の永久磁石が外周の円周方向に沿ってＮ
極とＳ極とが交互になるように配置されたロータ８と、
励磁用のコイル３、６と、前記コイル３、６に励磁され
る磁気回路を構成すると共に前記ロータ８の外周に対向
しロータ軸に平行な多数の板状突起極歯１０ａを備えた
ステータヨーク２、４、５、７とを有するステッピング
モータにおいて、前記板状突起極歯１０ａは、基部側の
幅が広く先端側の幅が狭く両側辺１０ｂが内側凸の円弧
形状を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータと
その駆動方法に関し、特に、マイクロステップ駆動され
るステッピングモータとその駆動方法に関するものであ
る。
その駆動方法に関し、特に、マイクロステップ駆動され
るステッピングモータとその駆動方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、機器の低騒音化、低振動化、微細
位置決め化のために、ステッピングモータの高分解能化
が求められ、高分解能が電気的に得られるマイクロステ
ップ駆動方法が多用化されている。
位置決め化のために、ステッピングモータの高分解能化
が求められ、高分解能が電気的に得られるマイクロステ
ップ駆動方法が多用化されている。
【０００３】ＰＭタイプのステッピングモータの従来例
を図９に基づいて説明する。
を図９に基づいて説明する。
【０００４】図９において、１はフレーム、２は第１外
ヨーク、３は第１コイルボビン、４は第１内ヨーク、５
は第２外ヨーク、６は第２コイルボビン、７は第２内ヨ
ーク、８は円筒状永久磁石の外周の円周方向にＮ極とＳ
極とが交互になるように多極着磁されたロータ、９はブ
ラケット、１０はロータ８の軸に平行でロータ８の側面
に対向するようにして前記各ヨークに設けられている梯
形の極歯である。
ヨーク、３は第１コイルボビン、４は第１内ヨーク、５
は第２外ヨーク、６は第２コイルボビン、７は第２内ヨ
ーク、８は円筒状永久磁石の外周の円周方向にＮ極とＳ
極とが交互になるように多極着磁されたロータ、９はブ
ラケット、１０はロータ８の軸に平行でロータ８の側面
に対向するようにして前記各ヨークに設けられている梯
形の極歯である。
【０００５】図９に示す従来例を駆動するには、先ず、
第１コイルボビン３にマイクロステップ制御で形成され
る正弦波を加え、第２コイルボビン６にマイクロステッ
プ制御で形成される余弦波（前記正弦波に対し９０°位
相がずれた正弦波）を加える。
第１コイルボビン３にマイクロステップ制御で形成され
る正弦波を加え、第２コイルボビン６にマイクロステッ
プ制御で形成される余弦波（前記正弦波に対し９０°位
相がずれた正弦波）を加える。
【０００６】第１外ヨーク２と第１内ヨーク４には前記
正弦波による第１磁力が発生し、第２外ヨーク５と第２
内ヨーク７には前記余弦波による第２磁力が発生する。
又、前記第１外ヨーク２の極歯１０、第２外ヨーク５の
極歯１０、第１内ヨーク４の極歯１０、第２内ヨーク７
の極歯１０は、順次電気角で９０°づつずれた関係位置
に配設されており、且つ、電気角９０度の位相差がある
前記正弦波と前記余弦波とで各ヨークが励磁されてい
る。そして、前記の正弦波と余弦波とが電気角９０度の
位相差でマイクロステップ制御されているので、ロータ
８の前記Ｎ極とＳ極とが、前記第１外ヨーク２及び第１
内ヨーク４の極歯１０と、前記第２外ヨーク５及び第２
内ヨーク７の極歯１０とから受ける力もマイクロステッ
プ制御される波形に比例し、一方が増加し他方が減少す
る変化を電気角９０度で反転しながら繰り返し、ロータ
８は前記マイクロステップ制御に合わせて微小回転と停
止とを繰り返して駆動される。
正弦波による第１磁力が発生し、第２外ヨーク５と第２
内ヨーク７には前記余弦波による第２磁力が発生する。
又、前記第１外ヨーク２の極歯１０、第２外ヨーク５の
極歯１０、第１内ヨーク４の極歯１０、第２内ヨーク７
の極歯１０は、順次電気角で９０°づつずれた関係位置
に配設されており、且つ、電気角９０度の位相差がある
前記正弦波と前記余弦波とで各ヨークが励磁されてい
る。そして、前記の正弦波と余弦波とが電気角９０度の
位相差でマイクロステップ制御されているので、ロータ
８の前記Ｎ極とＳ極とが、前記第１外ヨーク２及び第１
内ヨーク４の極歯１０と、前記第２外ヨーク５及び第２
内ヨーク７の極歯１０とから受ける力もマイクロステッ
プ制御される波形に比例し、一方が増加し他方が減少す
る変化を電気角９０度で反転しながら繰り返し、ロータ
８は前記マイクロステップ制御に合わせて微小回転と停
止とを繰り返して駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、ロータ８が左右反対方向に回転・停止する
場合には、前記極歯１０の幅が大きいと、方向による停
止位置の異なり方が大きくなるというヒステリシスの問
題点があり、又、前記のステータヨークの極歯１０とロ
ータ８のＮ極、Ｓ極との吸引・反発力が釣り合う位置も
極歯１０の幅が大きいと、それだけ誤差が大きくなり、
角度精度誤差が発生するという問題点がある。そして、
これらの問題点を解決するために、ヨークの極歯１０の
幅を狭くすると、磁気飽和によって磁束量が減少しトル
クが低下するという問題がおきる。
の構成では、ロータ８が左右反対方向に回転・停止する
場合には、前記極歯１０の幅が大きいと、方向による停
止位置の異なり方が大きくなるというヒステリシスの問
題点があり、又、前記のステータヨークの極歯１０とロ
ータ８のＮ極、Ｓ極との吸引・反発力が釣り合う位置も
極歯１０の幅が大きいと、それだけ誤差が大きくなり、
角度精度誤差が発生するという問題点がある。そして、
これらの問題点を解決するために、ヨークの極歯１０の
幅を狭くすると、磁気飽和によって磁束量が減少しトル
クが低下するという問題がおきる。
【０００８】又、例えば、フレーム１には、コイル線を
外部に引き出すために、切り欠き１ａを設けているの
で、前記第１ヨーク側の磁気回路と前記第２ヨーク側の
磁気回路との間で磁気抵抗が異なり、磁気抵抗が高い側
の前記第２ヨーク側の磁気回路の磁束は、前記第１ヨー
ク側の磁気回路の磁束より少なくなるので、前記第１ヨ
ーク側と前記第２ヨーク側の磁束バランスが崩れ、前記
マイクロステップ駆動の場合に、前記磁束バランスの崩
れがそのまま影響して、角度精度を著しく悪化させると
いう問題点がある。そして、この問題点は、前記フレー
ム１の切り欠き１ａによるだけではなく、加工誤差その
他により前記第１ヨーク側の磁気抵抗と前記第２ヨーク
側の磁気抵抗とに差が存在すれば発生する。
外部に引き出すために、切り欠き１ａを設けているの
で、前記第１ヨーク側の磁気回路と前記第２ヨーク側の
磁気回路との間で磁気抵抗が異なり、磁気抵抗が高い側
の前記第２ヨーク側の磁気回路の磁束は、前記第１ヨー
ク側の磁気回路の磁束より少なくなるので、前記第１ヨ
ーク側と前記第２ヨーク側の磁束バランスが崩れ、前記
マイクロステップ駆動の場合に、前記磁束バランスの崩
れがそのまま影響して、角度精度を著しく悪化させると
いう問題点がある。そして、この問題点は、前記フレー
ム１の切り欠き１ａによるだけではなく、加工誤差その
他により前記第１ヨーク側の磁気抵抗と前記第２ヨーク
側の磁気抵抗とに差が存在すれば発生する。
【０００９】さらに、前記第１ヨーク側と前記第２ヨー
ク側の相互インダクタンスにより互いの漏洩磁束が影響
しあい、磁気分布に歪みが発生し、この歪みがあると、
前記マイクロステップ駆動の場合に、前記歪みがそのま
ま影響して、角度精度を著しく悪化させるという問題点
がある。
ク側の相互インダクタンスにより互いの漏洩磁束が影響
しあい、磁気分布に歪みが発生し、この歪みがあると、
前記マイクロステップ駆動の場合に、前記歪みがそのま
ま影響して、角度精度を著しく悪化させるという問題点
がある。
【００１０】本発明は、上記の問題点を解決し、高い角
度精度と大きなトルクとを得るということとを両立しう
るマイクロステップ駆動可能なステッピングモータ及び
その駆動方法の提供を課題とする。
度精度と大きなトルクとを得るということとを両立しう
るマイクロステップ駆動可能なステッピングモータ及び
その駆動方法の提供を課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願第１発明のステッピ
ングモータは、上記の課題を解決するために、円筒状永
久磁石の外周の円周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に
なるように多極着磁されたロータと、励磁用のコイル
と、前記コイルによって励磁される磁気回路を構成する
と共に前記ロータの外周に対向しロータ軸に平行な多数
の板状突起極歯を備えたステータヨークとを有するステ
ッピングモータにおいて、前記板状突起極歯は、基部側
の幅が広く先端側の幅が狭く両側辺が内側凸の円弧形状
を有することを特徴とする。
ングモータは、上記の課題を解決するために、円筒状永
久磁石の外周の円周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に
なるように多極着磁されたロータと、励磁用のコイル
と、前記コイルによって励磁される磁気回路を構成する
と共に前記ロータの外周に対向しロータ軸に平行な多数
の板状突起極歯を備えたステータヨークとを有するステ
ッピングモータにおいて、前記板状突起極歯は、基部側
の幅が広く先端側の幅が狭く両側辺が内側凸の円弧形状
を有することを特徴とする。
【００１２】又、本願第１発明のステッピングモータ
は、上記の課題を解決するために、板状突起極歯の両側
辺の円弧形状の半径は、極歯の基部から先端までの高さ
の２．５〜４倍であることが好適である。
は、上記の課題を解決するために、板状突起極歯の両側
辺の円弧形状の半径は、極歯の基部から先端までの高さ
の２．５〜４倍であることが好適である。
【００１３】本願第２発明のステッピングモータは、上
記の課題を解決するために、円筒状永久磁石の外周の円
周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互になるように多極着
磁されたロータと、励磁用のコイルと、前記コイルによ
って励磁される磁気回路を構成すると共に前記ロータの
外周に対向しロータ軸に平行な多数の板状突起極歯を備
えたステータヨークとを有するステッピングモータにお
いて、前記板状突起極歯のロータ軸に垂直に切った断面
が、直線形状又はロータ側に凸の円弧形状であることを
特徴とする。
記の課題を解決するために、円筒状永久磁石の外周の円
周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互になるように多極着
磁されたロータと、励磁用のコイルと、前記コイルによ
って励磁される磁気回路を構成すると共に前記ロータの
外周に対向しロータ軸に平行な多数の板状突起極歯を備
えたステータヨークとを有するステッピングモータにお
いて、前記板状突起極歯のロータ軸に垂直に切った断面
が、直線形状又はロータ側に凸の円弧形状であることを
特徴とする。
【００１４】本願第３発明のステッピングモータの駆動
方法は、上記の課題を解決するために、相互に電気角９
０度の位相差で励磁される１対のステータヨークを有
し、両ステータヨーク間の漏洩磁束が互いに影響しあう
ステッピングモータにおいて、前記ステータヨークを励
磁する電圧又は電流の位相差を、電気角９０度からずら
せてマイクロステップ駆動することを特徴とする。
方法は、上記の課題を解決するために、相互に電気角９
０度の位相差で励磁される１対のステータヨークを有
し、両ステータヨーク間の漏洩磁束が互いに影響しあう
ステッピングモータにおいて、前記ステータヨークを励
磁する電圧又は電流の位相差を、電気角９０度からずら
せてマイクロステップ駆動することを特徴とする。
【００１５】又、本願第３発明のステッピングモータの
駆動方法は、上記の課題を解決するために、電圧又は電
流の位相差を電気角６０度〜８８度とすることが好適で
ある。
駆動方法は、上記の課題を解決するために、電圧又は電
流の位相差を電気角６０度〜８８度とすることが好適で
ある。
【００１６】本願第４発明のステッピングモータの駆動
方法は、上記の課題を解決するために、相互に電気角９
０度の位相差で励磁される１対のステータヨークを有
し、両ステータヨーク間に磁気抵抗の差があるステッピ
ングモータにおいて、前記ステータヨークを励磁する電
圧又は電流の波形を、前記ステータヨークの前記磁気抵
抗が小さい側には鋸波近似波形、他方には正弦波近似波
形としてマイクロステップ駆動することを特徴とする。
方法は、上記の課題を解決するために、相互に電気角９
０度の位相差で励磁される１対のステータヨークを有
し、両ステータヨーク間に磁気抵抗の差があるステッピ
ングモータにおいて、前記ステータヨークを励磁する電
圧又は電流の波形を、前記ステータヨークの前記磁気抵
抗が小さい側には鋸波近似波形、他方には正弦波近似波
形としてマイクロステップ駆動することを特徴とする。
【００１７】本願第５発明のステッピングモータの駆動
方法は、相互に電気角９０度の位相差で励磁されるステ
ータヨークを有し、両ステータヨーク間に磁気抵抗の差
があるステッピングモータにおいて、前記ステータヨー
クを励磁する電圧又は電流の最大値を、前記ステータヨ
ークの前記磁気抵抗が小さい側には低く、他方には高く
してマイクロステップ駆動することを特徴とする。
方法は、相互に電気角９０度の位相差で励磁されるステ
ータヨークを有し、両ステータヨーク間に磁気抵抗の差
があるステッピングモータにおいて、前記ステータヨー
クを励磁する電圧又は電流の最大値を、前記ステータヨ
ークの前記磁気抵抗が小さい側には低く、他方には高く
してマイクロステップ駆動することを特徴とする。
【００１８】又、本願第５発明のステッピングモータの
駆動方法は、上記の課題を解決するために、ステータヨ
ークを励磁する電圧又は電流の最大値の比は、１．１３
〜１．５であることが好適である。
駆動方法は、上記の課題を解決するために、ステータヨ
ークを励磁する電圧又は電流の最大値の比は、１．１３
〜１．５であることが好適である。
【００１９】
【作用】本願第１発明のステッピングモータは、ステー
タヨークの板状突起極歯が、基部側の幅が広く先端側の
幅が狭く両側辺が内側凸の円弧形状を有する。この形状
であると、中央部分の幅を狭くしても、基部側の幅が従
来の梯形板状の極歯の場合と比較して広くなる。これら
のことが、極歯の幅を狭くして角度精度を向上させるこ
とと、極歯の基部側の幅を広くして磁気飽和を防ぎトル
クの低下をなくすることとの両立を可能にする。そし
て、両側辺の円弧形状の半径は、極歯の高さの２．５〜
４倍であることが好適であった。
タヨークの板状突起極歯が、基部側の幅が広く先端側の
幅が狭く両側辺が内側凸の円弧形状を有する。この形状
であると、中央部分の幅を狭くしても、基部側の幅が従
来の梯形板状の極歯の場合と比較して広くなる。これら
のことが、極歯の幅を狭くして角度精度を向上させるこ
とと、極歯の基部側の幅を広くして磁気飽和を防ぎトル
クの低下をなくすることとの両立を可能にする。そし
て、両側辺の円弧形状の半径は、極歯の高さの２．５〜
４倍であることが好適であった。
【００２０】本願第２発明のステッピングモータは、板
状突起極歯のロータ軸に垂直に切った断面が、直線形状
又はロータ側に凸の円弧形状である。この形状である
と、各極歯毎に、極歯の中心線からずれると、ロータと
極歯との間の距離が大きくなり、極歯表面での磁束密度
は中心線近傍で大きく、中心線からはずれるほど小さく
なる。従って、磁束の幅が狭くなり、角度精度が向上す
る。
状突起極歯のロータ軸に垂直に切った断面が、直線形状
又はロータ側に凸の円弧形状である。この形状である
と、各極歯毎に、極歯の中心線からずれると、ロータと
極歯との間の距離が大きくなり、極歯表面での磁束密度
は中心線近傍で大きく、中心線からはずれるほど小さく
なる。従って、磁束の幅が狭くなり、角度精度が向上す
る。
【００２１】本願第３発明のステッピングモータの駆動
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の位相差を電気角９０度からずらせてマイクロステップ
駆動する。従来例では、１対のステータヨークを励磁す
る電圧又は電流の位相差を電気角９０度に固定している
が、互いのステータヨークからの漏洩磁束が影響しあ
い、その結果、双方のステータヨークの極歯からロータ
に作用する磁力が位相差９０°に設定した際の理想的な
状態から外れ、角度精度が悪化する。
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の位相差を電気角９０度からずらせてマイクロステップ
駆動する。従来例では、１対のステータヨークを励磁す
る電圧又は電流の位相差を電気角９０度に固定している
が、互いのステータヨークからの漏洩磁束が影響しあ
い、その結果、双方のステータヨークの極歯からロータ
に作用する磁力が位相差９０°に設定した際の理想的な
状態から外れ、角度精度が悪化する。
【００２２】本願第３発明では、１対のステータヨーク
を励磁する電圧又は電流の位相差を双方の磁力バランス
を考慮して設定しているので、前記極歯に作用する双方
の磁力バランスを理想的な場合に近づけることができ、
角度精度が向上する。尚、電圧又は電流の位相差は電気
角６０度〜８８度とすることが好適であった。
を励磁する電圧又は電流の位相差を双方の磁力バランス
を考慮して設定しているので、前記極歯に作用する双方
の磁力バランスを理想的な場合に近づけることができ、
角度精度が向上する。尚、電圧又は電流の位相差は電気
角６０度〜８８度とすることが好適であった。
【００２３】本願第４発明のステッピングモータの駆動
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の波形を、前記ステータヨークの磁気抵抗が小さい側に
は鋸波近似波形、他方には正弦波近似波形としているの
で、磁気回路の磁気抵抗の差により発生する双方の磁力
の差を打消すことができ、角度精度が向上する。
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の波形を、前記ステータヨークの磁気抵抗が小さい側に
は鋸波近似波形、他方には正弦波近似波形としているの
で、磁気回路の磁気抵抗の差により発生する双方の磁力
の差を打消すことができ、角度精度が向上する。
【００２４】本願第５発明のステッピングモータの駆動
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の最大値を、前記ステータヨークの磁気抵抗が小さい側
には低く、他方には高くしているので、磁気回路の磁気
抵抗の差により発生する双方の磁力の差を打消すことが
でき、角度精度が向上する。そして、両ステータヨーク
を励磁する電圧又は電流の最大値の比は、１．１３〜
１．５であることが好適であった。
方法は、１対のステータヨークを励磁する電圧又は電流
の最大値を、前記ステータヨークの磁気抵抗が小さい側
には低く、他方には高くしているので、磁気回路の磁気
抵抗の差により発生する双方の磁力の差を打消すことが
でき、角度精度が向上する。そして、両ステータヨーク
を励磁する電圧又は電流の最大値の比は、１．１３〜
１．５であることが好適であった。
【００２５】
【実施例】本発明のＰＭ形ステッピングモータの第１実
施例を図１〜図３、図９に基づいて説明する。
施例を図１〜図３、図９に基づいて説明する。
【００２６】本実施例では、図９に示す各ヨーク２、
４、５、７の極歯１０を、図１、図２に示す基部側の幅
が広く先端側の幅が狭く両側辺１０ｂが内側凸の円弧形
状を有する極歯１０ａとしている。
４、５、７の極歯１０を、図１、図２に示す基部側の幅
が広く先端側の幅が狭く両側辺１０ｂが内側凸の円弧形
状を有する極歯１０ａとしている。
【００２７】本実施例の全体構造は、従来例と同様に、
図９に示すものと基本的に同一であり、その要部は図２
に示すように構成されている。
図９に示すものと基本的に同一であり、その要部は図２
に示すように構成されている。
【００２８】図２、図９において、１はフレーム、２は
第１外ヨーク、３は第１コイルボビン、４は前記第１外
ヨーク２に対し極歯位置が電気角で１８０度ずれた第１
内ヨーク、５は前記第１外ヨーク２に対し極歯位置が電
気角で９０度ずれた第２外ヨーク、６は第２コイルボビ
ン、７は前記第１内ヨーク４に対し極歯位置が電気角で
９０度ずれた第２内ヨーク、８は円筒状永久磁石の外周
の円周方向にＮ極とＳ極とが交互になるよう多極着磁さ
れたロータ、９はブラケット、１０ａはロータ８の軸に
平行してロータ８の側面に平行に対向して前記各ヨーク
に多数設けられている基部側の幅が広く先端側の幅が狭
く両側辺１０ｂが内側凸の円弧形状を有する極歯１０ａ
である。そして、この円弧形状の半径は極歯の高さの
２．５〜４倍であることが実験結果から望ましいが、本
実施例では３倍にしている。
第１外ヨーク、３は第１コイルボビン、４は前記第１外
ヨーク２に対し極歯位置が電気角で１８０度ずれた第１
内ヨーク、５は前記第１外ヨーク２に対し極歯位置が電
気角で９０度ずれた第２外ヨーク、６は第２コイルボビ
ン、７は前記第１内ヨーク４に対し極歯位置が電気角で
９０度ずれた第２内ヨーク、８は円筒状永久磁石の外周
の円周方向にＮ極とＳ極とが交互になるよう多極着磁さ
れたロータ、９はブラケット、１０ａはロータ８の軸に
平行してロータ８の側面に平行に対向して前記各ヨーク
に多数設けられている基部側の幅が広く先端側の幅が狭
く両側辺１０ｂが内側凸の円弧形状を有する極歯１０ａ
である。そして、この円弧形状の半径は極歯の高さの
２．５〜４倍であることが実験結果から望ましいが、本
実施例では３倍にしている。
【００２９】この円弧形状を設けることによって、中央
部分の幅を狭くしても、基部側の幅が従来の梯形板状の
極歯の場合と比較して広くなる。これらのことが、極歯
の幅を狭くして角度精度を向上させることと、極歯の基
部側の幅を広くして磁気飽和を防ぎトルクの低下をなく
することとの両立を可能にする。
部分の幅を狭くしても、基部側の幅が従来の梯形板状の
極歯の場合と比較して広くなる。これらのことが、極歯
の幅を狭くして角度精度を向上させることと、極歯の基
部側の幅を広くして磁気飽和を防ぎトルクの低下をなく
することとの両立を可能にする。
【００３０】前記の角度精度誤差の改善効果を表１に示
す。
す。
【００３１】
【表１】
【００３２】本実施例では各ヨーク２、４、５、７の極
歯１０ａの数を夫々２５にしている。従って、本実施例
のＰＭ形ステッピングモータでは、全極歯１０ａの数が
２５×４＝１００になり、極歯間角度は３６０度÷１０
０＝３．６度（電気角で９０度）になる。そして、使用
するマイクロステップ正弦波の電気角９０度（物理角
３．６度）に対応するステップ数（パルス数）を８０に
しているので、１ステップは３．６度÷８０＝０．０４
５度になる。表１は、従来例では、角度精度が０．０４
５度の６．２４倍であるが、本実施例では３．１８倍に
なることを示している。
歯１０ａの数を夫々２５にしている。従って、本実施例
のＰＭ形ステッピングモータでは、全極歯１０ａの数が
２５×４＝１００になり、極歯間角度は３６０度÷１０
０＝３．６度（電気角で９０度）になる。そして、使用
するマイクロステップ正弦波の電気角９０度（物理角
３．６度）に対応するステップ数（パルス数）を８０に
しているので、１ステップは３．６度÷８０＝０．０４
５度になる。表１は、従来例では、角度精度が０．０４
５度の６．２４倍であるが、本実施例では３．１８倍に
なることを示している。
【００３３】なお図２において、第１外ヨーク２の極歯
Ａ、第１内ヨーク４の極歯Ｂ、第２外ヨーク５の極歯
Ｃ、第２内ヨーク７の極歯Ｄの励磁状態は表２に示すよ
うな関係にある。
Ａ、第１内ヨーク４の極歯Ｂ、第２外ヨーク５の極歯
Ｃ、第２内ヨーク７の極歯Ｄの励磁状態は表２に示すよ
うな関係にある。
【００３４】そして表２においてＮ（Ｎ極）→Ｏ（中
性）は、磁束がＮ極の状態から中性の状態に８０ステッ
プによって漸次変化することを示しており、Ｏ→Ｓ、Ｓ
→Ｏ、Ｏ→Ｎも同様の意味を有している。
性）は、磁束がＮ極の状態から中性の状態に８０ステッ
プによって漸次変化することを示しており、Ｏ→Ｓ、Ｓ
→Ｏ、Ｏ→Ｎも同様の意味を有している。
【００３５】
【表２】
【００３６】図３は、本実施例と従来例とのトルクを比
較したもので、本実施例では周波数が高くなっても、ト
ルクの低下が少なく、角度精度とトルクとを両立できる
ことを示している。
較したもので、本実施例では周波数が高くなっても、ト
ルクの低下が少なく、角度精度とトルクとを両立できる
ことを示している。
【００３７】本発明のＰＭ形ステッピングモータの第２
実施例を図４、図５、図９に基づいて説明する。
実施例を図４、図５、図９に基づいて説明する。
【００３８】図４は、本実施例で使用する各ヨーク２、
４、５、７の平面図で、極歯１０ｃを上方から見た形状
を示している。極歯１０ｃは正面から見れば両側辺１０
ｄ、１０ｄが直線形状で従来例の梯形板状と同様のもの
であるが、図４の平面図に示すように、ロータ軸に垂直
に切った断面がロータ軸側に凸の円弧形状１０ｅになっ
ている。本実施例では前記円弧形状１０ｅの半径をロー
タ８の外径半径と同じにしたが、これに限らず内側凸で
あれば自由に設定できる。あるいは直線でも良い。
４、５、７の平面図で、極歯１０ｃを上方から見た形状
を示している。極歯１０ｃは正面から見れば両側辺１０
ｄ、１０ｄが直線形状で従来例の梯形板状と同様のもの
であるが、図４の平面図に示すように、ロータ軸に垂直
に切った断面がロータ軸側に凸の円弧形状１０ｅになっ
ている。本実施例では前記円弧形状１０ｅの半径をロー
タ８の外径半径と同じにしたが、これに限らず内側凸で
あれば自由に設定できる。あるいは直線でも良い。
【００３９】従来例のＰＭ形ステッピングモータでは、
図９において、ロータ８と極歯１０との間の距離が極歯
１０の全幅で等距離であるので、極歯１０の全面の各位
置の磁束密度が略同一になるのに対して、本実施例で
は、各極歯１０ｃ毎に、極歯１０ｃの中心線からずれた
位置では、ロータ８と極歯１０ｃとの間の距離が大きく
なり、極歯１０ｃ表面での磁束密度は中心線近傍で大き
く、中心線からはずれるほど小さくなり、磁束分布の広
がりが少なくなり、角度精度が向上する。
図９において、ロータ８と極歯１０との間の距離が極歯
１０の全幅で等距離であるので、極歯１０の全面の各位
置の磁束密度が略同一になるのに対して、本実施例で
は、各極歯１０ｃ毎に、極歯１０ｃの中心線からずれた
位置では、ロータ８と極歯１０ｃとの間の距離が大きく
なり、極歯１０ｃ表面での磁束密度は中心線近傍で大き
く、中心線からはずれるほど小さくなり、磁束分布の広
がりが少なくなり、角度精度が向上する。
【００４０】
【表３】
【００４１】表３に、本実施例と従来例との角度精度の
比較を示す。図４では作図の都合上、極歯１０ｃの数を
１２にしているが、実際の数は２５であって、第１実施
例と同様である。表３は、従来例では、角度精度が０．
０４５度の６．２４倍であるが、本実施例では４．５８
倍になることを示している。
比較を示す。図４では作図の都合上、極歯１０ｃの数を
１２にしているが、実際の数は２５であって、第１実施
例と同様である。表３は、従来例では、角度精度が０．
０４５度の６．２４倍であるが、本実施例では４．５８
倍になることを示している。
【００４２】図５は、本実施例と従来例とのトルクを比
較したもので、本実施例では周波数が高くなっても、ト
ルクの低下が少く、角度精度とトルクとを両立できるこ
とを示している。
較したもので、本実施例では周波数が高くなっても、ト
ルクの低下が少く、角度精度とトルクとを両立できるこ
とを示している。
【００４３】本発明のステッピングモータの駆動方法の
第３実施例を図６に基づいて説明する。
第３実施例を図６に基づいて説明する。
【００４４】本実施例では、図９に示す従来例のＰＭ形
ステッピングモータに、図６に示すように、位相差が８
３度の２つのマイクロステップ正弦波電圧を２つのコイ
ル３、６に加える定電圧駆動である。尚、実験による
と、位相差が６０度から８８度の範囲が望ましい。
ステッピングモータに、図６に示すように、位相差が８
３度の２つのマイクロステップ正弦波電圧を２つのコイ
ル３、６に加える定電圧駆動である。尚、実験による
と、位相差が６０度から８８度の範囲が望ましい。
【００４５】
【表４】
【００４６】表４に、本実施例と従来例との角度精度の
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表４は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では３．９６倍になることを示している。
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表４は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では３．９６倍になることを示している。
【００４７】本実施例では定電圧駆動であるが、定電流
駆動でも同様である。
駆動でも同様である。
【００４８】本発明のステッピングモータの駆動方法の
第４実施例を図７に基づいて説明する。
第４実施例を図７に基づいて説明する。
【００４９】本実施例では、図９に示す従来例のＰＭ形
ステッピングモータに、図７に示すように、磁気抵抗が
低い側のコイルにマイクロステップ鋸波電圧を加え、他
方にマイクロステップ正弦波電圧を加えている。両波形
の位相差は９０度である。
ステッピングモータに、図７に示すように、磁気抵抗が
低い側のコイルにマイクロステップ鋸波電圧を加え、他
方にマイクロステップ正弦波電圧を加えている。両波形
の位相差は９０度である。
【００５０】
【表５】
【００５１】表５に、本実施例と従来例との角度精度の
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表５は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では４．９８倍になることを示している。
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表５は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では４．９８倍になることを示している。
【００５２】本実施例では定電圧駆動であるが、定電流
駆動でも同様である。
駆動でも同様である。
【００５３】本発明のステッピングモータの駆動方法の
第５実施例を図８に基づいて説明する。
第５実施例を図８に基づいて説明する。
【００５４】本実施例では、図９に示す従来例のＰＭ形
ステッピングモータに、図８に示すように、磁気抵抗が
低い側のコイルに最大値５Ｖのマイクロステップ正弦波
電圧を加え、他方に最大値６Ｖのマイクロステップ正弦
波電圧を加えている。両波形の位相差は９０度である。
ステッピングモータに、図８に示すように、磁気抵抗が
低い側のコイルに最大値５Ｖのマイクロステップ正弦波
電圧を加え、他方に最大値６Ｖのマイクロステップ正弦
波電圧を加えている。両波形の位相差は９０度である。
【００５５】
【表６】
【００５６】表６に、本実施例と従来例との角度精度の
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表６は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では４．１６倍になることを示している。
比較を示す。本実施例では一つのヨークの極歯１０の数
は２５であって、第１実施例と同様である。表６は、従
来例では、角度精度が０．０４５度の６．２４倍である
が、本実施例では４．１６倍になることを示している。
【００５７】本実施例では定電圧駆動であるが、定電流
駆動でも同様である。
駆動でも同様である。
【００５８】本発明は上記実施例に限定されず、例えば
第１実施例と第２実施例との特徴部分を組み合わせたも
のとすることができる。又第１実施例、第２実施例ある
いは第１実施例と第２実施例とを組み合わせたものに、
第３実施例〜第５実施例のいずれかの特徴部分を組み合
わせること等も可能である。
第１実施例と第２実施例との特徴部分を組み合わせたも
のとすることができる。又第１実施例、第２実施例ある
いは第１実施例と第２実施例とを組み合わせたものに、
第３実施例〜第５実施例のいずれかの特徴部分を組み合
わせること等も可能である。
【００５９】
【発明の効果】本発明のステッピングモータは、角度精
度誤差の改善と、磁気飽和によるトルク低下を避けるこ
ととを両立できるという効果を奏する。 本発明のステ
ッピングモータの駆動方法は、角度精度が向上すると共
に高周波領域でのトルク低下を防ぐことができるという
効果を奏する。
度誤差の改善と、磁気飽和によるトルク低下を避けるこ
ととを両立できるという効果を奏する。 本発明のステ
ッピングモータの駆動方法は、角度精度が向上すると共
に高周波領域でのトルク低下を防ぐことができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステッピングモータの第１実施例の極
歯の正面図である。
歯の正面図である。
【図２】本発明のステッピングモータの第１実施例の一
部展開斜視図である。
部展開斜視図である。
【図３】本発明のステッピングモータの第１実施例のト
ルク特性と従来例のトルク特性との比較を示す図であ
る。
ルク特性と従来例のトルク特性との比較を示す図であ
る。
【図４】本発明のステッピングモータの第２実施例のス
テータヨークの平面図である。
テータヨークの平面図である。
【図５】本発明のステッピングモータの第２実施例のト
ルク特性と従来例のトルク特性との比較を示す図であ
る。
ルク特性と従来例のトルク特性との比較を示す図であ
る。
【図６】本発明のステッピングモータの駆動方法の第３
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
【図７】本発明のステッピングモータの駆動方法の第４
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
【図８】本発明のステッピングモータの駆動方法の第５
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
実施例で使用する電圧波形を示す図である。
【図９】ステッピングモータの一般的な構成を示す図で
ある。
ある。
１ フレーム １ａ 切り欠き ２ 第１外ヨーク ３ 第１コイルボビン ４ 第１内ヨーク ５ 第２外ヨーク ６ 第２コイルボビン ７ 第２内ヨーク ８ ロータ ９ ブラケット １０ 極歯 １０ａ 極歯 １０ｂ 側辺 １０ｃ 極歯 １０ｄ 側辺
Claims (8)
- 【請求項１】 円筒状永久磁石の外周の円周方向に沿っ
てＮ極とＳ極とが交互になるように多極着磁されたロー
タと、励磁用のコイルと、前記コイルによって励磁され
る磁気回路を構成すると共に前記ロータの外周に対向し
ロータ軸に平行な多数の板状突起極歯を備えたステータ
ヨークとを有するステッピングモータにおいて、前記板
状突起極歯は、基部側の幅が広く先端側の幅が狭く両側
辺が内側凸の円弧形状を有することを特徴とするステッ
ピングモータ。 - 【請求項２】 板状突起極歯の両側辺の円弧形状の半径
は、極歯の基部から先端までの高さの２．５〜４倍であ
る請求項１に記載のステッピングモータ。 - 【請求項３】 円筒状永久磁石の外周の円周方向に沿っ
てＮ極とＳ極とが交互になるように多極着磁されたロー
タと、励磁用のコイルと、前記コイルによって励磁され
る磁気回路を構成すると共に前記ロータの外周に対向し
ロータ軸に平行な多数の板状突起極歯を備えたステータ
ヨークとを有するステッピングモータにおいて、前記板
状突起極歯のロータ軸に垂直に切った断面が、直線形状
又はロータ側に凸の円弧形状であることを特徴とするス
テッピングモータ。 - 【請求項４】 相互に電気角９０度の位相差で励磁され
る１対のステータヨークを有し、両ステータヨーク間の
漏洩磁束が互いに影響しあうステッピングモータにおい
て、前記ステータヨークを励磁する電圧又は電流の位相
差を電気角９０度からずらせてマイクロステップ駆動す
ることを特徴とするステッピングモータの駆動方法。 - 【請求項５】 電圧又は電流の位相差を電気角６０度〜
８８度とする請求項４に記載のステッピングモータの駆
動方法。 - 【請求項６】 相互に電気角９０度の位相差で励磁され
る１対のステータヨークを有し、両ステータヨーク間に
磁気抵抗の差があるステッピングモータにおいて、前記
ステータヨークを励磁する電圧又は電流の波形を、前記
ステータヨークの前記磁気抵抗が小さい側には鋸波近似
波形、他方には正弦波近似波形としてマイクロステップ
駆動することを特徴とするステッピングモータの駆動方
法。 - 【請求項７】 相互に電気角９０度の位相差で励磁され
るステータヨークを有し、両ステータヨーク間に磁気抵
抗の差があるステッピングモータにおいて、前記ステー
タヨークを励磁する電圧又は電流の最大値を、前記ステ
ータヨークの前記磁気抵抗が小さい側には低く、他方に
は高くしてマイクロステップ駆動することを特徴とする
ステッピングモータの駆動方法。 - 【請求項８】 ステータヨークを励磁する電圧又は電流
の最大値の比は、１．１３〜１．５である請求項７に記
載のステッピングモータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9871995A JP3366487B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9871995A JP3366487B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | ステッピングモータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002198301A Division JP3726075B2 (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | ステッピングモータの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298766A true JPH08298766A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3366487B2 JP3366487B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=14227336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9871995A Expired - Fee Related JP3366487B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3366487B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016158458A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 日本電産サンキョー株式会社 | ステッピングモータ |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP9871995A patent/JP3366487B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016158458A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 日本電産サンキョー株式会社 | ステッピングモータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3366487B2 (ja) | 2003-01-14 |
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