JPH09285099A - ハイブリッド型ステップモータ - Google Patents
ハイブリッド型ステップモータInfo
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- JPH09285099A JPH09285099A JP8084084A JP8408496A JPH09285099A JP H09285099 A JPH09285099 A JP H09285099A JP 8084084 A JP8084084 A JP 8084084A JP 8408496 A JP8408496 A JP 8408496A JP H09285099 A JPH09285099 A JP H09285099A
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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
- 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
- H02K37/20—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 rotating flux distributors, the armatures and magnets both being stationary
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の構成では、ステータヨークの各歯に巻
回されたコイルがステータケースの内側に任意し、か
つ、各歯にコイル巻きを行うため、コイル巻は極めて困
難であった。 【解決手段】 本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータは、固定軸(1)に設けられたステータヨーク(9,10,1
1)の外周にコイル(22,23,24)を巻回、又は、ステータヨ
ーク(106,107,108)の内周にコイル(22,23,24)を設けて
いることにより、コイル(22,23,24)の形成が容易で従来
よりも大幅な実装密度の向上及びコストダウンができる
と共に、ステータヨーク体の両側に補助磁性板と補助マ
グネットが設けられ両端部で磁気回路を形成しており、
種々の相数のモータを得ることとトルクアップ化が計れ
る構成である。
回されたコイルがステータケースの内側に任意し、か
つ、各歯にコイル巻きを行うため、コイル巻は極めて困
難であった。 【解決手段】 本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータは、固定軸(1)に設けられたステータヨーク(9,10,1
1)の外周にコイル(22,23,24)を巻回、又は、ステータヨ
ーク(106,107,108)の内周にコイル(22,23,24)を設けて
いることにより、コイル(22,23,24)の形成が容易で従来
よりも大幅な実装密度の向上及びコストダウンができる
と共に、ステータヨーク体の両側に補助磁性板と補助マ
グネットが設けられ両端部で磁気回路を形成しており、
種々の相数のモータを得ることとトルクアップ化が計れ
る構成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータに関し、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で安価な構
成を得ると共に、２相、３相、５相等の任意の複数相の
駆動を行うようにするための新規な改良に関する。
テップモータに関し、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で安価な構
成を得ると共に、２相、３相、５相等の任意の複数相の
駆動を行うようにするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のハイブリ
ッド型ステップモータとしては、図１２で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。
ッド型ステップモータとしては、図１２で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド型
ステップモータは、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、前述のよう
なマグネット板を各ロータヨークで挟持した構成のハイ
ブリッド構造のステップモータの場合、ステータヨーク
の各歯に巻回されたステータコイルがケーシングの内側
に位置しているため、各歯に対するコイル巻が難しく、
また、コイル巻きの密度を向上させることが困難であっ
た。また、複数のモータを結合してトルクアップを得る
には通常軸方向に長くなり、コイル巻きがさらに困難と
なった。また、２相、３相、５相等、各相モータ毎にそ
れに適したステータコアを必要とした。
ステップモータは、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、前述のよう
なマグネット板を各ロータヨークで挟持した構成のハイ
ブリッド構造のステップモータの場合、ステータヨーク
の各歯に巻回されたステータコイルがケーシングの内側
に位置しているため、各歯に対するコイル巻が難しく、
また、コイル巻きの密度を向上させることが困難であっ
た。また、複数のモータを結合してトルクアップを得る
には通常軸方向に長くなり、コイル巻きがさらに困難と
なった。また、２相、３相、５相等、各相モータ毎にそ
れに適したステータコアを必要とした。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で２相、３
相、５相さらにｎ相モータができ、必要なら同一のステ
ータ、ロータヨークで済ませることができ、また強い励
磁をマグネットから得られる構造としトルクＵＰでき、
さらに必要ならば上記ｎ相モータを軸方向に効果的にＮ
個カスケード結合することができる安価なハイブリッド
型ステップモータを提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で２相、３
相、５相さらにｎ相モータができ、必要なら同一のステ
ータ、ロータヨークで済ませることができ、また強い励
磁をマグネットから得られる構造としトルクＵＰでき、
さらに必要ならば上記ｎ相モータを軸方向に効果的にＮ
個カスケード結合することができる安価なハイブリッド
型ステップモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるハイブリッ
ド型ステップモータは、固定軸に互いに離間して設けら
れた１対の軸受と、前記各軸受を介して回転自在に設け
られたロータケースと、前記ロータケースに設けられ複
数のロータ歯を有する輪状ロータヨークと、前記固定軸
にマグネット板を介して軸方向に並設されたｎ個のステ
ータヨークからなるステータヨーク体と、前記各ステー
タヨークの外周に形成された複数のステータ歯と、前記
各ステータヨークの軸方向における中央位置でかつ外周
位置に形成されたｎ個のコイル受溝と、前記各コイル受
溝に設けられたｎ個のコイルと、前記ステータヨーク体
の両端に補助マグネット板を介して前記固定軸に設けら
れた１対の補助磁性板とを備え、前記各ステータヨーク
は互いに異なる極性を構成すると共に、前記補助マグネ
ット板からの磁束が前記補助磁性板を通るようにしたア
ウタロータ型の構成である。
ド型ステップモータは、固定軸に互いに離間して設けら
れた１対の軸受と、前記各軸受を介して回転自在に設け
られたロータケースと、前記ロータケースに設けられ複
数のロータ歯を有する輪状ロータヨークと、前記固定軸
にマグネット板を介して軸方向に並設されたｎ個のステ
ータヨークからなるステータヨーク体と、前記各ステー
タヨークの外周に形成された複数のステータ歯と、前記
各ステータヨークの軸方向における中央位置でかつ外周
位置に形成されたｎ個のコイル受溝と、前記各コイル受
溝に設けられたｎ個のコイルと、前記ステータヨーク体
の両端に補助マグネット板を介して前記固定軸に設けら
れた１対の補助磁性板とを備え、前記各ステータヨーク
は互いに異なる極性を構成すると共に、前記補助マグネ
ット板からの磁束が前記補助磁性板を通るようにしたア
ウタロータ型の構成である。
【０００６】さらに詳細には、前記ステータヨークは３
個よりなり、三相駆動されるようにした構成である。
個よりなり、三相駆動されるようにした構成である。
【０００７】さらに詳細には、前記ステータヨークは２
個よりなり、二相駆動されるようにした構成である。
個よりなり、二相駆動されるようにした構成である。
【０００８】本発明によるハイブリッド型ステップモー
タは、ケーシングの両端に設けられた１対の軸受と、前
記各軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記
ケーシングの内面の軸方向に輪状マグネット板を介して
並設されたｎ個の輪状ステータヨークからなるステータ
ヨーク体と、前記各輪状ステータヨークの内面に形成さ
れた複数のステータ歯と、前記ステータヨーク体の両端
に補助マグネット板を介して前記ケーシングに設けられ
た１対の補助磁性板と、前記各輪状ステータヨークの軸
方向における中央位置でかつ内周位置に形成されたｎ個
のコイル受溝と、前記各コイル受溝に設けられたｎ個の
コイルと、前記回転軸に設けられ前記各ステータヨーク
に対応して位置し前記回転軸に設けられたロータヨーク
と、前記ロータヨークの外周に設けられた複数のロータ
歯とを備え、前記補助マグネット板からの磁束が前記補
助磁性板を通るようにしたインナロータ型よりなる構成
である。
タは、ケーシングの両端に設けられた１対の軸受と、前
記各軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記
ケーシングの内面の軸方向に輪状マグネット板を介して
並設されたｎ個の輪状ステータヨークからなるステータ
ヨーク体と、前記各輪状ステータヨークの内面に形成さ
れた複数のステータ歯と、前記ステータヨーク体の両端
に補助マグネット板を介して前記ケーシングに設けられ
た１対の補助磁性板と、前記各輪状ステータヨークの軸
方向における中央位置でかつ内周位置に形成されたｎ個
のコイル受溝と、前記各コイル受溝に設けられたｎ個の
コイルと、前記回転軸に設けられ前記各ステータヨーク
に対応して位置し前記回転軸に設けられたロータヨーク
と、前記ロータヨークの外周に設けられた複数のロータ
歯とを備え、前記補助マグネット板からの磁束が前記補
助磁性板を通るようにしたインナロータ型よりなる構成
である。
【０００９】さらに詳細には、前記輪状ステータヨーク
は３個よりなり、三相駆動されるようにした構成であ
る。
は３個よりなり、三相駆動されるようにした構成であ
る。
【００１０】さらに詳細には、前記輪状ステータヨーク
は２個よりなり、二相駆動される構成である。
は２個よりなり、二相駆動される構成である。
【００１１】さらに詳細には、前記ステータヨーク体が
前記マグネット板を介して複数であるＮ個設けられてい
るアウタロータ型の構成である。
前記マグネット板を介して複数であるＮ個設けられてい
るアウタロータ型の構成である。
【００１２】さらに詳細には、前記ステータヨーク体が
前記マグネット板を介して複数であるＮ個設けられてい
るインナロータ型の構成である。
前記マグネット板を介して複数であるＮ個設けられてい
るインナロータ型の構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるハ
イブリッド型ステップモータの好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分に
は同一符号を用いて説明する。図１はアウタロータ構成
のハイブリッド型ステップモータを示すもので、符号１
で示されるものは非磁性材よりなる固定軸であり、この
固定軸１に互いに離間して設けられた１対の軸受２，３
には、前蓋４ａ、後蓋４ｂ及び筒状のロータヨーク６か
らなるロータケース４が回転自在に設けられている。こ
のロータケース４のロータヨーク６の内面には、複数の
ロータ歯７が設けられている。
イブリッド型ステップモータの好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分に
は同一符号を用いて説明する。図１はアウタロータ構成
のハイブリッド型ステップモータを示すもので、符号１
で示されるものは非磁性材よりなる固定軸であり、この
固定軸１に互いに離間して設けられた１対の軸受２，３
には、前蓋４ａ、後蓋４ｂ及び筒状のロータヨーク６か
らなるロータケース４が回転自在に設けられている。こ
のロータケース４のロータヨーク６の内面には、複数の
ロータ歯７が設けられている。
【００１４】前記固定軸１上に各々マグネット板８を介
して軸方向に並設した輪状の第１、第２、第３ステータ
ヨーク９，１０，１１は、このマグネット板８を挟んだ
状態で一体状に構成されており、各ステータヨーク９，
１０，１１の軸方向における中央位置でかつ外周位置に
は第１、第２、第３コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ
が各々形成されている。前記各ステータヨーク９〜１１
によりステータヨーク体１００を構成し、このステータ
ヨーク体１００の両端には補助マグネット板１０１，１
０２を介して第１、第２補助磁性板１０３，１０４が固
定軸１上に固定されている。前記各コイル受溝２０ｕ，
２０ｖ，２０ｗにはボビン状に巻回されたＵ相の第１コ
イル２２及びＶ相の第２コイル２３及びＷ相の第３コイ
ル２４が設けられている（なお、この各コイル２２，２
３，２４は巻線機により自動巻線されている）。前記第
１ステータヨーク９の外周にはこの第１コイル２２を挟
持するように第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前
記第２ステータヨーク１０の外周にはこの第２コイル２
３を挟持するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が形成さ
れ、第３ステータヨーク１１の外周にはこの第３コイル
２４を挟持するように第３、第４Ｎ極Ｎ３、Ｎ４が形成
され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４は前記
ロータ歯７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ
１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４の外周には前記ロータ歯７のピッ
チと同一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０ａ，１１
ａが形成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、図７の動
作図にも示すように、１／２ピッチ（１π）、Ｓ１とＳ
２及びＮ３とＮ４も１／２ピッチ（１π）ずれた状態で
各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形成され、Ｎ極Ｎ
１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２及びＮ３、Ｎ４の各ステータ
歯９ａと１０ａ，１１ａは１／６ピッチ（π／３）（１
／２ｎピッチ、ｎ；相数）ずれる関係に形成されてい
る。なお、各補助磁性板１０３，１０４は磁束通路を形
成するのみのものである。
して軸方向に並設した輪状の第１、第２、第３ステータ
ヨーク９，１０，１１は、このマグネット板８を挟んだ
状態で一体状に構成されており、各ステータヨーク９，
１０，１１の軸方向における中央位置でかつ外周位置に
は第１、第２、第３コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ
が各々形成されている。前記各ステータヨーク９〜１１
によりステータヨーク体１００を構成し、このステータ
ヨーク体１００の両端には補助マグネット板１０１，１
０２を介して第１、第２補助磁性板１０３，１０４が固
定軸１上に固定されている。前記各コイル受溝２０ｕ，
２０ｖ，２０ｗにはボビン状に巻回されたＵ相の第１コ
イル２２及びＶ相の第２コイル２３及びＷ相の第３コイ
ル２４が設けられている（なお、この各コイル２２，２
３，２４は巻線機により自動巻線されている）。前記第
１ステータヨーク９の外周にはこの第１コイル２２を挟
持するように第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前
記第２ステータヨーク１０の外周にはこの第２コイル２
３を挟持するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が形成さ
れ、第３ステータヨーク１１の外周にはこの第３コイル
２４を挟持するように第３、第４Ｎ極Ｎ３、Ｎ４が形成
され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４は前記
ロータ歯７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ
１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４の外周には前記ロータ歯７のピッ
チと同一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０ａ，１１
ａが形成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、図７の動
作図にも示すように、１／２ピッチ（１π）、Ｓ１とＳ
２及びＮ３とＮ４も１／２ピッチ（１π）ずれた状態で
各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形成され、Ｎ極Ｎ
１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２及びＮ３、Ｎ４の各ステータ
歯９ａと１０ａ，１１ａは１／６ピッチ（π／３）（１
／２ｎピッチ、ｎ；相数）ずれる関係に形成されてい
る。なお、各補助磁性板１０３，１０４は磁束通路を形
成するのみのものである。
【００１５】次に、動作について述べる。図３はマグネ
ット板８及び補助マグネット板１０１，１０２が形成す
る磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０３，１０４
によって磁束の流れが等分される事を示す。もし、ここ
で補助マグネット板１０１，１０２及び補助磁性板１０
３，１０４が無い場合、２つのマグネット８が作る磁束
は中央のＶ相のステータヨーク１０に集まり、その両側
のＵ相、Ｗ相より強く（２倍）なり各相の均一性が失わ
れる。その結果モータとして成立たなくなることから補
助マグネット板、及び補助磁性板の機能は重要である。
又、これに依り磁束は強い方に均一性が保たれる。さら
にこの補助マグネット板により各相とも均一性が保たれ
る。図４はＵ，Ｖ，Ｗ相の各コイル２２，２３，２４が
作る磁束を示し、この磁束の流れの向きは各コイル２
２，２３，２４に流れる電流の向きによる。図５は各コ
イル２２，２３，２４に具体的に通電する状態を示して
おり、（Ａ）は駆動電流Ｉの強さを変えずにオンオフし
た場合のステップ駆動を示している。（Ｂ）は徐々に電
流Ｉの強さを変えて周知のマイクロステップ駆動又はサ
イン波駆動とした場合を示している。いずれも１サイク
ル分を６ケの状態に分けて（状態１から状態６）次の図
６との関係を表している。次に、図６は図５における
（Ａ）のステップ駆動又は（Ｂ）のマイクロステップ又
はサイン波駆動した場合の前述の各ステップ駆動状態１
〜状態６における電流とマグネット板８と補助マグネッ
ト板１０１，１０２が作る周知の磁束の合成状態を示
す。また、この場合も、本発明による各補助磁性板１０
３，１０４及び補助マグネット板１０１，１０２が全体
の磁束の合成分布に有効かつ規則的に働いていることを
示している。次に、図７は前述の図６に対応して各ステ
ータ歯９ａ，１０ａ，１１ａとロータ歯７との重なり具
合を示し、前述の各状態１から状態６において規則的に
その場所が移動していく変化状態を示しており、ロータ
歯７が順に回動していく様子を示している。この様に３
相モータはステータヨーク体１００の両側に設けた補助
磁性板１０３，１０４及び補助マグネット板１０１，１
０２によって初めてモータとしての機能が達成されるも
のである。次に、図８は前述の図１で示す構成を２相構
成に適用した場合を示す。ステータヨーク９，１０にお
けるＡ１とＡ２、及びＢ１とＢ２はそれぞれ１／２ピッ
チ歯ずれており、ステータヨーク９，１０であるＡ相と
Ｂ相は１／２ｎ，ｎ；２相すなわち１／４ピッチずれで
いる。２相の場合は必ずしも補助マグネット板１０１，
１０２及び補助磁性板１０３，１０４が無くてもモータ
としては成り立つ。しかし本発明の図８に示すようにこ
れらを用いた方がステータヨーク９及び１０が補助マグ
ネット１０１，１０２により、両側から均等に強く励磁
され、より強い出力トルクが得られると共に、トルク発
生ムラも抑えられる。図９は５相として適用した場合を
示し、同一のＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相の極Ｕ１とＵ２、Ｖ
１とＶ２、Ｗ１とＷ２、Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２は１／
２ピッチづつずれており各相間（ｎ＝５）１／２ｎ＝１
／１０ピッチずれている。このように図１から上記図９
迄の構成で示す通り奇数相、偶数相モータにかかわら
ず、２相、３相からｎ相迄実現することができる。図１
０は図８の２相構成モータを２ケ直列に接続しカスケー
ド結合（Ｍ１とＭ２）した状態を示している。すなわ
ち、図１０のＭ１とＭ２は図８のステータヨーク体１０
０を２個用いて各ステータヨーク体１００間にマグネッ
ト板８を設け、他の補助マグネット板１０１，１０２、
補助磁性板１０３，１０４は図８と同様に両端に設けて
いる。従って、このステータヨーク体１００を複数であ
るＮ個設けることにより任意の数のＮ個のステータヨー
ク体１００を有する形式のカスケード結合したアウタロ
ータ型及びインナロータ型のハイブリッドステップモー
タを得ることができる。この場合も単にＭ１部とＭ２部
を２ケ独立に同軸上に構成した場合とは異なりＭ１とＭ
２間のマグネット８及び補助マグネット１０１，１０２
と補助磁性板１０３，１０４が図１の構成と同様に効果
的に作用している。また、図８の２相に関して図１０を
示したが、同様に図１、図９、さらに以降説明する図１
１にも適用できる事は明白である。一般に、ｎ相モータ
部をＮ個カスケード結合し、より大きな必要トルクを得
ることができる。
ット板８及び補助マグネット板１０１，１０２が形成す
る磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０３，１０４
によって磁束の流れが等分される事を示す。もし、ここ
で補助マグネット板１０１，１０２及び補助磁性板１０
３，１０４が無い場合、２つのマグネット８が作る磁束
は中央のＶ相のステータヨーク１０に集まり、その両側
のＵ相、Ｗ相より強く（２倍）なり各相の均一性が失わ
れる。その結果モータとして成立たなくなることから補
助マグネット板、及び補助磁性板の機能は重要である。
又、これに依り磁束は強い方に均一性が保たれる。さら
にこの補助マグネット板により各相とも均一性が保たれ
る。図４はＵ，Ｖ，Ｗ相の各コイル２２，２３，２４が
作る磁束を示し、この磁束の流れの向きは各コイル２
２，２３，２４に流れる電流の向きによる。図５は各コ
イル２２，２３，２４に具体的に通電する状態を示して
おり、（Ａ）は駆動電流Ｉの強さを変えずにオンオフし
た場合のステップ駆動を示している。（Ｂ）は徐々に電
流Ｉの強さを変えて周知のマイクロステップ駆動又はサ
イン波駆動とした場合を示している。いずれも１サイク
ル分を６ケの状態に分けて（状態１から状態６）次の図
６との関係を表している。次に、図６は図５における
（Ａ）のステップ駆動又は（Ｂ）のマイクロステップ又
はサイン波駆動した場合の前述の各ステップ駆動状態１
〜状態６における電流とマグネット板８と補助マグネッ
ト板１０１，１０２が作る周知の磁束の合成状態を示
す。また、この場合も、本発明による各補助磁性板１０
３，１０４及び補助マグネット板１０１，１０２が全体
の磁束の合成分布に有効かつ規則的に働いていることを
示している。次に、図７は前述の図６に対応して各ステ
ータ歯９ａ，１０ａ，１１ａとロータ歯７との重なり具
合を示し、前述の各状態１から状態６において規則的に
その場所が移動していく変化状態を示しており、ロータ
歯７が順に回動していく様子を示している。この様に３
相モータはステータヨーク体１００の両側に設けた補助
磁性板１０３，１０４及び補助マグネット板１０１，１
０２によって初めてモータとしての機能が達成されるも
のである。次に、図８は前述の図１で示す構成を２相構
成に適用した場合を示す。ステータヨーク９，１０にお
けるＡ１とＡ２、及びＢ１とＢ２はそれぞれ１／２ピッ
チ歯ずれており、ステータヨーク９，１０であるＡ相と
Ｂ相は１／２ｎ，ｎ；２相すなわち１／４ピッチずれで
いる。２相の場合は必ずしも補助マグネット板１０１，
１０２及び補助磁性板１０３，１０４が無くてもモータ
としては成り立つ。しかし本発明の図８に示すようにこ
れらを用いた方がステータヨーク９及び１０が補助マグ
ネット１０１，１０２により、両側から均等に強く励磁
され、より強い出力トルクが得られると共に、トルク発
生ムラも抑えられる。図９は５相として適用した場合を
示し、同一のＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相の極Ｕ１とＵ２、Ｖ
１とＶ２、Ｗ１とＷ２、Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２は１／
２ピッチづつずれており各相間（ｎ＝５）１／２ｎ＝１
／１０ピッチずれている。このように図１から上記図９
迄の構成で示す通り奇数相、偶数相モータにかかわら
ず、２相、３相からｎ相迄実現することができる。図１
０は図８の２相構成モータを２ケ直列に接続しカスケー
ド結合（Ｍ１とＭ２）した状態を示している。すなわ
ち、図１０のＭ１とＭ２は図８のステータヨーク体１０
０を２個用いて各ステータヨーク体１００間にマグネッ
ト板８を設け、他の補助マグネット板１０１，１０２、
補助磁性板１０３，１０４は図８と同様に両端に設けて
いる。従って、このステータヨーク体１００を複数であ
るＮ個設けることにより任意の数のＮ個のステータヨー
ク体１００を有する形式のカスケード結合したアウタロ
ータ型及びインナロータ型のハイブリッドステップモー
タを得ることができる。この場合も単にＭ１部とＭ２部
を２ケ独立に同軸上に構成した場合とは異なりＭ１とＭ
２間のマグネット８及び補助マグネット１０１，１０２
と補助磁性板１０３，１０４が図１の構成と同様に効果
的に作用している。また、図８の２相に関して図１０を
示したが、同様に図１、図９、さらに以降説明する図１
１にも適用できる事は明白である。一般に、ｎ相モータ
部をＮ個カスケード結合し、より大きな必要トルクを得
ることができる。
【００１６】また、図１１で示す構成は従来使用されて
いた図１２で示すインナロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを本発明の構成のように適用してインナロ
ータのハイブリッド型ステップモータを構成した場合の
例を示すもので、非磁性材からなるステータケース３０
０の内面にそれぞれ輪状マグネット板８を介して軸方向
に並置した輪状の第１、第２、第３輪状ステータヨーク
１０６，１０７，１０８が軸方向に互いに一体状に配設
されて３相のステータヨーク体１００に構成されてお
り、各ステータヨーク１０６，１０７，１０８は互いに
異なる極性となるように構成されている。さらに、この
ステータヨーク体１００の両側に補助マグネット１０
１，１０２及び補助磁性板１０３，１０４が設けられ、
両端部で磁気回路を形成している。前記各輪状ステータ
ヨーク１０６，１０７，１０８の各コイル受溝２０ｕ，
２０ｖ，２０ｗにはボビン状の第１、第２及び第３コイ
ル２２，２３，２４が各々設けられており、磁性材から
なる回転軸２００上には、前記３組の各ステータヨーク
１０６，１０７，１０８に対応するロータヨーク１０９
が設けられ、このロータヨーク１０９の外周には複数の
ロータ歯１０９ａが形成されている。従って、図１１の
構成は図１と逆のインナロータ型で構成されているもの
で、そのステップ駆動状態は前述の図３から図７で示す
動作と同じ原理でステップ回転が行われる。又、図８、
図１０に対応して２相インナロータ型、５相インナロー
タ型が図１１と同様の方法で形成され、さらに一般化さ
れｎ相インナロータ型モータとなる。また、前述の通り
図８が図１０のようにカスケード結合したように一般化
されたｎ相インナロータ型モータも図１０のようにカス
ケード結合される。なお、前述の各コイル２２，２３は
周知のバイポーラ巻の場合を前提として述べたが、周知
のユニポーラ巻とした場合も同様の作用を得ることがで
きる。また、前述は周知の１相励磁としたが、２相励磁
又は１−２相励磁により駆動できる。また、前述の各歯
７，９ａ，１０ａ，１１ａ，１０９ａのピッチずれにつ
いては、相対的なものであり、何れの側をずらせた場合
も前述と同じ動作を得ることができるものである。な
お、モータの形状も、偏平大径、薄物、極細等を任意に
得ることができる。
いた図１２で示すインナロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを本発明の構成のように適用してインナロ
ータのハイブリッド型ステップモータを構成した場合の
例を示すもので、非磁性材からなるステータケース３０
０の内面にそれぞれ輪状マグネット板８を介して軸方向
に並置した輪状の第１、第２、第３輪状ステータヨーク
１０６，１０７，１０８が軸方向に互いに一体状に配設
されて３相のステータヨーク体１００に構成されてお
り、各ステータヨーク１０６，１０７，１０８は互いに
異なる極性となるように構成されている。さらに、この
ステータヨーク体１００の両側に補助マグネット１０
１，１０２及び補助磁性板１０３，１０４が設けられ、
両端部で磁気回路を形成している。前記各輪状ステータ
ヨーク１０６，１０７，１０８の各コイル受溝２０ｕ，
２０ｖ，２０ｗにはボビン状の第１、第２及び第３コイ
ル２２，２３，２４が各々設けられており、磁性材から
なる回転軸２００上には、前記３組の各ステータヨーク
１０６，１０７，１０８に対応するロータヨーク１０９
が設けられ、このロータヨーク１０９の外周には複数の
ロータ歯１０９ａが形成されている。従って、図１１の
構成は図１と逆のインナロータ型で構成されているもの
で、そのステップ駆動状態は前述の図３から図７で示す
動作と同じ原理でステップ回転が行われる。又、図８、
図１０に対応して２相インナロータ型、５相インナロー
タ型が図１１と同様の方法で形成され、さらに一般化さ
れｎ相インナロータ型モータとなる。また、前述の通り
図８が図１０のようにカスケード結合したように一般化
されたｎ相インナロータ型モータも図１０のようにカス
ケード結合される。なお、前述の各コイル２２，２３は
周知のバイポーラ巻の場合を前提として述べたが、周知
のユニポーラ巻とした場合も同様の作用を得ることがで
きる。また、前述は周知の１相励磁としたが、２相励磁
又は１−２相励磁により駆動できる。また、前述の各歯
７，９ａ，１０ａ，１１ａ，１０９ａのピッチずれにつ
いては、相対的なものであり、何れの側をずらせた場合
も前述と同じ動作を得ることができるものである。な
お、モータの形状も、偏平大径、薄物、極細等を任意に
得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータは、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、図１で示す構成の
場合、ステータヨークの外周にコイルを設けることがで
きるため、巻線作業が極めて容易で、この種のハイブリ
ッド型のアウタロータ型ステップモータのコストを大幅
に引下げることができる。また、図１１の構成において
も、ボビン状に形成したコイルをステータヨークの内側
から挿入することができ、従来よりも組立コストを大幅
に下げることができる。さらに、モータの両端に磁束通
路としての補助マグネット板を設けているため各マグネ
ット板の両側に磁極を形成することができ、大きいトル
クを容易に得ることができ、必要に応じてｎ相のステッ
プモータが得られる。また、ステータヨーク間を、ｎ相
では１／２ｎピッチづつずらすのみで良く、２〜ｎ相迄
同一ステータ、ロータヨークで良い。また、Ｎ個のステ
ータヨーク体を有するアウタロータ型及びインナロータ
型のハイブリッドステップモータを得ることができる。
ータは、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、図１で示す構成の
場合、ステータヨークの外周にコイルを設けることがで
きるため、巻線作業が極めて容易で、この種のハイブリ
ッド型のアウタロータ型ステップモータのコストを大幅
に引下げることができる。また、図１１の構成において
も、ボビン状に形成したコイルをステータヨークの内側
から挿入することができ、従来よりも組立コストを大幅
に下げることができる。さらに、モータの両端に磁束通
路としての補助マグネット板を設けているため各マグネ
ット板の両側に磁極を形成することができ、大きいトル
クを容易に得ることができ、必要に応じてｎ相のステッ
プモータが得られる。また、ステータヨーク間を、ｎ相
では１／２ｎピッチづつずらすのみで良く、２〜ｎ相迄
同一ステータ、ロータヨークで良い。また、Ｎ個のステ
ータヨーク体を有するアウタロータ型及びインナロータ
型のハイブリッドステップモータを得ることができる。
【図１】本発明による３相ハイブリッド型ステップモー
タを示す断面図である。
タを示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’による横断面図である。
【図３】各マグネット板が作る磁束の流れを示す説明図
である。
である。
【図４】コイルが作る磁束の流れを示す説明図である。
【図５】ステップ駆動（Ａ）とマイクロステップ又はサ
イン波駆動（Ｂ）を示す説明図である。
イン波駆動（Ｂ）を示す説明図である。
【図６】マグネット板と各コイルに電流を流した場合の
合成磁束を各状態ごとに示す説明図である。
合成磁束を各状態ごとに示す説明図である。
【図７】図６に対応してステータ歯とロータ歯の重なり
位置の移動を示す構成図である。
位置の移動を示す構成図である。
【図８】図１の２相構成を示す構成図である。
【図９】図１の５相構成を示す構成図である。
【図１０】図８のステータヨーク体を２ケ結合した２相
モータを示す構成図である。
モータを示す構成図である。
【図１１】図１のインナロータ型を示す構成図である。
【図１２】従来の構成を示す断面図である。
１ 固定軸 ２，３ 軸受 ４ ロータケース ６，６Ａ 輪状ロータヨーク ７，７ａ ロータ歯 ８ マグネット板 ９，１０，１１ ステータヨーク ９ａ，１０ａ，１１ａ ステータ歯 ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ コイル受溝 ２２，２３，２４ コイル １００ ステータヨーク体 １０１，１０２ 補助マグネット板 １０３，１０４ 補助磁性板 ３００ ケーシング １０６，１０７，１０８ 輪状ステータヨーク １０９ ロータヨーク １０９ａ ロータ歯 ２００ 回転軸
Claims (8)
- 【請求項１】 固定軸(1)に互いに離間して設けられた
１対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在
に設けられたロータケース(4)と、前記ロータケース(4)
に設けられ複数のロータ歯(7)を有する輪状ロータヨー
ク(6)と、前記固定軸(1)にマグネット板(8)を介して軸
方向に並設されたｎ個のステータヨーク(9,10,11)から
なるステータヨーク体(100)と、前記各ステータヨーク
(9,10,11)の外周に形成された複数のステータ歯(9a,10
a,11a)と、前記各ステータヨーク(9,10,11)の軸方向に
おける中央位置でかつ外周位置に形成されたｎ個のコイ
ル受溝(20u,20v,20w)と、前記各コイル受溝(20u,20v,20
w)に設けられたｎ個のコイル(22,23,24)と、前記ステー
タヨーク体(100)の両端に補助マグネット板(101,102)を
介して前記固定軸(1)に設けられた１対の補助磁性板(10
3,104)と、を備え、前記各ステータヨーク(9,10,11)は
互いに異なる極性を構成すると共に、前記補助マグネッ
ト板(101,102)からの磁束が前記補助磁性板(103,104)を
通るようにしたアウタロータ型よりなることを特徴とす
るハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項２】 前記ステータヨーク(9,10,11)は３個よ
りなり、三相駆動されるように構成したことを特徴とす
る請求項１記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項３】 前記ステータヨーク(9,10)は２個よりな
り、二相駆動されるように構成したことを特徴とする請
求項１記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項４】 ケーシング(300)の両端に設けられた１
対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在に
設けられた回転軸(200)と、前記ケーシング(104)の内面
の軸方向に輪状マグネット板(8)を介して並設されたｎ
個の輪状ステータヨーク(106,107,108)からなるステー
タヨーク体(100)と、前記各輪状ステータヨーク(106,10
7,108)の内面に形成された複数のステータ歯(106a,107
a,108a)と、前記ステータヨーク体(100)の両端に補助マ
グネット板(101,102)を介して前記ケーシング(300)に設
けられた１対の補助磁性板(103,104)と、前記各輪状ス
テータヨーク(106,107,108)の軸方向における中央位置
でかつ内周位置に形成されたｎ個のコイル受溝(20u,20
v,20w)と、前記各コイル受溝(20u,20v,20w)に設けられ
たｎ個のコイル(22,23,24)と、前記回転軸(200)に設け
られ前記各ステータヨーク(106,107,108)に対応して位
置し前記回転軸(200)に設けられたロータヨーク(109)
と、前記ロータヨーク(109)の外周に設けられた複数の
ロータ歯(109a)とを備え、前記補助マグネット板(101,1
02)からの磁束が前記補助磁性板(103,104)を通るように
したインナロータ型よりなることを特徴とするハイブリ
ッド型ステップモータ。 - 【請求項５】 前記輪状ステータヨーク(106,107,108)
は３個よりなり、三相駆動されるように構成したことを
特徴とする請求項４記載のハイブリッド型ステップモー
タ。 - 【請求項６】 前記輪状ステータヨーク(106,107)は２
個よりなり、二相駆動されるように構成したことを特徴
とする請求項４記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項７】 前記ステータヨーク体(100)が前記マグ
ネット板(8)を介して複数であるＮ個設けられているこ
とを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のアウ
タロータ型のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項８】 前記ステータヨーク体(100)が前記マグ
ネット板(8)を介して複数であるＮ個設けられているこ
とを特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載のイン
ナロータ型のハイブリッド型ステップモータ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8084084A JPH09285099A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | ハイブリッド型ステップモータ |
| US08/680,813 US5719452A (en) | 1996-04-05 | 1996-07-16 | Hybrid-type stepping motor |
| DE69633606T DE69633606T2 (de) | 1996-04-05 | 1996-07-30 | Schrittmotor des hybriden Typs |
| EP96305597A EP0800258B1 (en) | 1996-04-05 | 1996-07-30 | Hybrid-type stepping motor |
| TW085116079A TW358258B (en) | 1996-04-05 | 1996-12-26 | Hybrid-type stepping motor |
| CN97102138A CN1107370C (zh) | 1996-04-05 | 1997-01-23 | 复合步进电机 |
| KR1019970002593A KR100245483B1 (ko) | 1996-04-05 | 1997-01-29 | 하이브리드형 스텝 모터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8084084A JPH09285099A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | ハイブリッド型ステップモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285099A true JPH09285099A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13820636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8084084A Pending JPH09285099A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | ハイブリッド型ステップモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5719452A (ja) |
| JP (1) | JPH09285099A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009540788A (ja) * | 2006-06-16 | 2009-11-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | リングコイルモータ |
| CN103078419A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-01 | 何嘉颖 | 一种新型永磁电机 |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
| US6153953A (en) * | 1997-08-05 | 2000-11-28 | Japan Servo Co., Ltd. | Multi-phase PM-type stepping motor |
| EP1052761A3 (en) * | 1999-05-06 | 2001-05-09 | Yukio Kinoshita | A rotary electric machine |
| JP4102708B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2008-06-18 | オークマ株式会社 | 永久磁石を利用したモータ |
| US7339292B2 (en) * | 2003-09-22 | 2008-03-04 | Japan Servo Co., Ltd | Motor having shifted teeth of pressed powder construction |
| US6977460B1 (en) * | 2004-08-26 | 2005-12-20 | General Electric Company | Spacer for axial spacing enclosure rings and shields in an electrical machine |
| CN1835339A (zh) * | 2005-03-18 | 2006-09-20 | 日立粉末冶金株式会社 | 三相爪极型电机 |
| JP4378327B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2009-12-02 | キヤノン株式会社 | 駆動装置 |
| JP5182320B2 (ja) * | 2010-05-11 | 2013-04-17 | 株式会社デンソー | モータ |
| US9502952B2 (en) * | 2012-10-12 | 2016-11-22 | Persimmon Technologies, Corp. | Hybrid motor |
| EP2787612A1 (en) * | 2013-04-02 | 2014-10-08 | Höganäs AB (publ) | Flux switching modulated pole machine |
| KR20170028634A (ko) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 삼성전자주식회사 | 스테핑모터 |
| JP7331356B2 (ja) * | 2018-12-14 | 2023-08-23 | Tdk株式会社 | 永久磁石および回転電機 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1440729A (en) * | 1921-03-30 | 1923-01-02 | Barr & Stroud Ltd | Electric step-by-step motor of the unwound-armature type |
| US3418506A (en) * | 1965-03-29 | 1968-12-24 | Louis W. Parker | Axial airgap motors and generators |
| US3509390A (en) * | 1967-05-29 | 1970-04-28 | Data Technology Inc | Variable reluctance disc,reciprocating,and rotary stepping motors and resolvers |
| US3806744A (en) * | 1972-12-14 | 1974-04-23 | Ibm | High frequency stepper motor |
| JPS5484207A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pulse motor |
| NL7904817A (nl) * | 1979-06-20 | 1980-12-23 | Philips Nv | Stappenmotor. |
| DD224725A1 (de) * | 1983-07-29 | 1985-07-10 | Viehwerger Hermann | Schrittmotor |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8084084A patent/JPH09285099A/ja active Pending
- 1996-07-16 US US08/680,813 patent/US5719452A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009540788A (ja) * | 2006-06-16 | 2009-11-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | リングコイルモータ |
| CN103078419A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-01 | 何嘉颖 | 一种新型永磁电机 |
Also Published As
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|---|---|
| US5719452A (en) | 1998-02-17 |
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