JPH0851754A - 2相pm型ステッピングモータ - Google Patents

2相pm型ステッピングモータ

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Publication number
JPH0851754A
JPH0851754A JP20438494A JP20438494A JPH0851754A JP H0851754 A JPH0851754 A JP H0851754A JP 20438494 A JP20438494 A JP 20438494A JP 20438494 A JP20438494 A JP 20438494A JP H0851754 A JPH0851754 A JP H0851754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
stepping motor
rotor
stator
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP20438494A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Mizutani
隆志 水谷
Hiroyuki Nakane
浩幸 中根
Hiroaki Nakaba
浩明 中場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP20438494A priority Critical patent/JPH0851754A/ja
Publication of JPH0851754A publication Critical patent/JPH0851754A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 停止位置精度を高めたステップモータを提供
する。 【構成】 A相に対してB相を角度Ф(度)円周方向に
ずらす。ディテントトルクによるロータ停止位置は位置
(xmm)である。A相を励磁すると、位置(xmm)にお
けるディテントトルクの影響により、位置(xmm)と位
置(x11)における吸引力がバランスする位置
(x′11)に停止する。A相とB相を交互に励磁して、
位置(x12)、位置(x13)及び位置(x14)で停止さ
せようとすると、実際には位置(x′12)、位置(x′
13)及び位置(x′14)で停止する。この各位置間の円
周方向の距離は略等しい。即ちステップ角X(度)が略
一定となって、停止位置精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、停止位置精度を高めた
2相PM型ステッピングモータ(以下単にステップモー
タという)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両用指示計器の駆動部(ムーブメン
ト)の小型化、薄型化及び高トルク化の要請がある。こ
の要請に応えるため、ムーブメントにステップモータを
用いた指示計器が特開平6−38492号に開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ステップモータのステータaは、図9に示すように順次
ステータコアbの極歯c,c′の中心間距離(L)の中
点の位置に、ステータコアdの極歯eの中心が位置し、
ステータコアdの極歯e,e′の中心間距離(L)の中
点の位置に、ステータコアbの極歯c′の中心が位置す
るように、ステータコアbとステータコアdとが積層さ
れている。この構成において、ディテントトルクによる
ロータ停止位置は、極歯cと極歯eの中心間距離(L)
の中点である位置(xm)である。ここでロータを位置
(x1)で停止させるべく、ステータコアbを励磁する
と、位置(xm)におけるディテントトルクの影響によ
り、位置(xm)と位置(x1)における吸引力がバラン
スする位置(x′1)にずれて停止する。以下、ステー
タコアbとdを交互に励磁して、位置(x2)、位置
(x3)及び位置(x4)で停止させようとすると、実際
には位置(x′2)、位置(x′3)及び位置(x′4
にずれてしまう。このように、ステップモータは停止す
る際の停止位置誤差が大きいため、指示計器のムーブメ
ントとしては不適切であり十分な指示精度が得られない
という問題点がある。本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、停止位置精度を高めたステップモ
ータを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1に記載の本発明のステップモータは、ロータ外
周に対向する内周面に、軸方向の上向きと下向きとに折
曲した対称形状の極歯を、等間隔で互い違いに入り組ま
せて形成したステータコアを2個積層してなるステータ
を備えたステップモータにおいて、 前記2個のステー
タコアの円周方向での位置のずれを、目標ステップ角度
X(度)、いずれか1相のみ励磁したときの影響で発生
する磁束量a、ディテントトルクの影響で発生する磁束
量bとしたとき、計算式[tan(Ф/2)=(b・s
in(X+Ф)/2)/(a+b・cos(X+Ф)/
2)]により求められる角度Ф(度)としたことを特徴
とする。
【0005】上記目的を達成するため請求項2に記載の
本発明は、上記請求項1記載のステップモータにおい
て、前記ステータの励磁を、1相励磁駆動としたことを
特徴とする。
【0006】上記目的を達成するため請求項3に記載の
本発明は、上記請求項1記載のステップモータにおい
て、前記ステータの励磁を、マイクロステップ駆動とし
たことを特徴とする。
【0007】上記目的を達成するため請求項4に記載の
本発明は、上記請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
のステップモータにおいて、前記ロータの出力軸により
指示計器の指針を駆動するとともに、前記目標ステップ
角Xを3度〜15度の範囲としたことを特徴とする。
【0008】上記目的を達成するため請求項5に記載の
本発明は、上記請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
のステップモータにおいて、前記ロータは、外周に永久
磁石を有し、軸方向には一様に、径方向には極性が交互
に交番するように着磁されていることを特徴とする。
【0009】上記目的を達成するため請求項6に記載の
本発明は、上記請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
のステップモータにおいて、前記ステータコアの極歯
は、折曲した先端部の両角部が面取りされていることを
特徴とする。
【0010】
【作用及び発明の効果】請求項1記載の本発明のステッ
プモータは、予め計算した角度Ф(度)だけ積層される
2個のステータコアの円周方向の位置をずらすことによ
り、ステータの励磁によりステップ駆動されるロータに
対して、ディテントトルクが該ロータの進み側に作用し
たり、戻し側に作用したりして目標ステップ角度からず
れるのを解消できる。従って、ロータは目標ステップ角
度進角して停止でき、停止位置精度が向上する。
【0011】請求項2記載の本発明のステップモータ
は、ステータの励磁を1相励磁駆動としたので、ステー
タの励磁回路を簡単化できる。
【0012】請求項3記載の本発明のステップモータ
は、ステータの励磁をマイクロステップ駆動としたの
で、ロータがスムーズに回転でき分解能も向上できる。
【0013】請求項4記載の本発明のステップモータ
は、ロータの出力軸により指示計器の指針を駆動すると
ともに、目標ステップ角Xを3度〜15度の範囲とした
ので、指示計器の駆動を良好に行うことができる。
【0014】請求項5記載の本発明のステップモータ
は、ロータは、外周に永久磁石を有し、軸方向には一様
に、径方向には極性が交互に交番するように着磁したの
で、容易に精度よく位置決めできる。
【0015】請求項6記載の本発明のステップモータ
は、ステータコアの極歯は折曲した先端部の両角部を面
取りしたので、製造が容易で磁束集中を防止できる。
【0016】
【実施例】本発明の1実施例を添付図面を参照して説明
する。図1は本実施例に係るステップモータの一例を示
す断面図である。樹脂製のケーシング1内に同一構成の
2個のステータコア2a,2aを積層してなるステータ
2が固着されている。ステータコア2aは、軟磁性材で
形成されたケース状の上下のヨーク3a,3b内に、コ
イルボビン4に巻装されたドーナッツ状のコイル5を収
容したものである。コイル5には、リード線6が接続さ
れている。ロータ11の外周は永久磁石からなり、軸方
向には一様に、径方向には極性が交互に交番するように
着極されてロータ11の磁極をなしている。ロータ11
の中心に固着された出力軸12の下端部は、ケーシング
1に配設した軸受13により回転自在に支承され、上端
部はケーシング1に形成された軸受14に支承されてケ
ーシング1外に突出している。
【0017】図2に示すように、ステータコア2aの上
ヨーク3aにはロータ11の外周に対向する内周に、軸
方向の下向きに折曲した極歯7aが等間隔で形成されて
いる。また、下ヨーク3bには、極歯7aと対称形状で
あって、軸方向の上向きに折曲した極歯7bが等間隔で
形成されている。極歯7aと7bは、等間隔で互い違い
に入り組んだ構造になっている。これらの極歯7a,7
bはステータ2の磁極を構成し、コイル5への通電方向
に従って、N極又はS極に励磁される。また、折曲形成
された極歯7a及び7bの先端部の両角部は、それぞれ
面取りされている。
【0018】図3は本実施例に係るステータ2の内周の
一部を示した説明図である。以下説明上、上のステータ
コア2aをA相と、下のステータコア2aをB相とい
う。また、A相に対応するB相の各部には10番台の符
号を付す。前記図9に示した従来の場合のように、A相
の極歯7aと7bとの中心間距離(L)の中点の位置
に、B相の極歯17aの中心を位置させるのとは異な
り、A相に対してB相を角度Ф(度)円周方向(図3矢
印方向)にずらしたものである。ディテントトルクによ
るロータ停止位置は、極歯7aと極歯17aの中心間距
離(L′)の中点である位置(xmm)である。
【0019】ここでロータを位置(x11)で停止させる
べく、A相を励磁すると、位置(xmm)におけるディテ
ントトルクの影響により、位置(xmm)と位置(x11
における吸引力がバランスする位置(x′11)にずれて
停止する。以下同様に、A相とB相を交互に励磁して、
位置(x12)、位置(x13)及び位置(x14)で停止さ
せようとすると、実際には位置(x′12)、位置(x′
13)及び位置(x′14)で停止する。ところが、位置
(x′11)と位置(x′12)間、位置(x′12)と位置
(x′13)間及び位置(x′13)と位置(x′14)間の
円周方向の距離は略等しい。即ちステップ角X(度)が
略一定となって、停止位置精度が向上する。
【0020】図4は上記を説明する磁束ベクトル図であ
る。まず、前記図9に示した従来例の場合では、図4
(a)に示すように、A相を励磁すると磁束ベクトル
(以下単にベクトルという)V1が生じ、このベクトル
1とディテントトルクによって生じるベクトルVDの合
成ベクトルV1Dに基づいてロータ11が停止し、次にB
相を励磁すると、ベクトルV2が生じ、このベクトルV2
とディテントトルクによって生じるベクトルVDの合成
ベクトルV2Dに基づいてロータ11が停止する。従っ
て、ロータ11の実際のステップ角は、目標ステップ角
度X(度)に対して(X−δ)(度)となり、誤差が生
じる。
【0021】これに対して上記実施例の場合は、前記図
3に示したようにA相に対してB相を角度Ф(度)円周
方向にずらして、従来例の場合よりも極歯7aと17a
(7bと17b)間の距離を広げている。従って、図4
(b)に示すように合成ベクトルV1Dに基づいてロータ
11が停止し、次に合成ベクトルV2Dに基づいてロータ
11が停止するまでのステップ角が、目標ステップ角度
X(度)と等しくなる。
【0022】図5は上記A相とB相間のずらし角度Ф
(度)を求める計算式を導き出すためのベクトル図であ
る。目標ステップ角度X(度)、A相のみ励磁したとき
の影響で発生する磁束量a、ディテントトルクの影響で
発生する磁束量bとしたとき、ベクトル図から計算式
【数1】tan(Ф/2)=(b・sin(X+Ф)/
2)/(a+b・cos(X+Ф)/2) が導き出される。
【0023】図6は、上記実施例に係るステップモータ
を目標振れ角(5度)の指示計器のムーブメントとして
用いた場合の、ずらし角度Ф(度)と指示誤差(度)と
の関係を示す特性図である。図6(a)に示すような具
体的数値において、上記計算式により求められるずらし
角度Фは(2.5度)である。図6(b)に示すように
ずらし角度を、2.5度を境にして小さくするに伴い、
指示誤差はマイナス側で増加し、大きくするに伴い指示
誤差はプラス側で増加する。
【0024】また、図7は1相励磁駆動におけるA相及
びB相の励磁状態と指示誤差(度)との関係を示す特性
図である。A層相とB相とをずらさない場合は、B相を
励磁したときは指示誤差がマイナス側に大きく(約−2
度)生じて、振れ角が目標振れ角よりも小さく、A相を
励磁したときは指示誤差は0となり、振れ角が目標振れ
角よりも大きくなっていることを表している。これに対
して、A層相とB相とをずらした場合は、指示誤差がB
相励磁の際に僅かにマイナス側に生じるのみであり、指
示計器のムーブメントとして十分な指示精度が得られ
る。
【0025】上記実施例では1相励磁駆動の場合につい
て説明したが、マイクロステップ駆動を行った場合にも
ロータ停止位置精度を向上することができる。すなわ
ち、図8(a)〜(c)に示すA相、B相のマイクロス
テップ駆動電流波形と指示誤差との関係を示す特性図に
おいて、〜においての励磁状態は1相励磁の場合と
同様であり、指示誤差は前記図7に示した1相励磁の特
性図と同様の挙動を示す。従って、A相、B相をずらさ
ない場合の指示誤差に対して、ずらした場合の指示誤差
は僅かとなり、マイクロステップ駆動においてもロータ
停止位置精度を向上させることができる。尚、図8
(c)中の各ポイントは、マイクロステップ駆動時のロ
ータの停止位置を示す。
【0026】上記実施例のA相及びB相の極歯7a,7
b及び17a,17bは、それぞれ同一形状であれば三
角形或いは台形形状に限定されるものではなく任意形状
でよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステップモータの断面図である。
【図2】ステータコアの一部切欠斜視図である。
【図3】ステータの内周の一部を示した説明図である。
【図4】磁束ベクトル図である。
【図5】ずらし角度を求める計算式を導き出すためのベ
クトル図である。
【図6】ずらし角度と指示誤差との関係を示す特性図で
ある。
【図7】ステータコアの励磁状態と指示誤差との関係を
示す特性図である。
【図8】マイクロステップ駆動における駆動電流波形及
び励磁状態と指示誤差との関係を示す特性図である。
【図9】従来例のステータの内周の一部を示した説明図
である。
【符号の説明】
2 ステータ 2a ステータコア 7a,7b、17a,17b 極歯 11 ロータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータ外周に対向する内周面に、軸方向
    の上向きと下向きとに折曲した対称形状の極歯を、等間
    隔で互い違いに入り組ませて形成したステータコアを2
    個積層してなるステータを備えた2相PM型ステッピン
    グモータにおいて、 前記2個のステータコアの円周方向での位置のずれを、
    目標ステップ角度X(度)、いずれか1相のみ励磁した
    ときの影響で発生する磁束量a、ディテントトルクの影
    響で発生する磁束量bとしたとき、計算式[tan(Ф
    /2)=(b・sin(X+Ф)/2)/(a+b・c
    os(X+Ф)/2)]により求められる角度Ф(度)
    としたことを特徴とする2相PM型ステッピングモー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記ステータの励磁を、1相励磁駆動と
    したことを特徴とする請求項1記載の2相PM型ステッ
    ピングモータ。
  3. 【請求項3】 前記ステータの励磁を、マイクロステッ
    プ駆動としたことを特徴とする請求項1記載の2相PM
    型ステッピングモータ。
  4. 【請求項4】 前記ロータの出力軸により指示計器の指
    針を駆動するとともに、前記目標ステップ角Xを3度〜
    15度の範囲としたことを特徴とする請求項1乃至請求
    項3のいずれかに記載の2相PM型ステッピングモー
    タ。
  5. 【請求項5】 前記ロータは、外周に永久磁石を有し、
    軸方向には一様に、径方向には極性が交互に交番するよ
    うに着磁されていることを特徴とする請求項1乃至請求
    項4のいずれかに記載の2相PM型ステッピングモー
    タ。
  6. 【請求項6】 前記ステータコアの極歯は、折曲した先
    端部の両角部が面取りされていることを特徴とする請求
    項1乃至請求項5のいずれかに記載の2相PM型ステッ
    ピングモータ。
JP20438494A 1994-08-05 1994-08-05 2相pm型ステッピングモータ Pending JPH0851754A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6060800A (en) * 1995-07-12 2000-05-09 Minebea Co., Ltd. Motor structure
EP1087502A2 (en) * 1999-09-22 2001-03-28 Seiko Epson Corporation Permanent magnet stepping motor
JP2006311708A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Valeo Thermal Systems Japan Corp ステッピングモータ

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