JPH1023731A

JPH1023731A - ハイブリッド型ステップモータを用いた駆動車輪

Info

Publication number: JPH1023731A
Application number: JP17139296A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Sugiura; 恒雄杉浦; Katsuyuki Kawakami; 克之川上; Akihiro Kubota; 晃弘久保田
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-01-23

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。また、トルクが十分ではなく、そのため、
減速機等を用いなければ、車輪を回転させることが困難
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
ータを用いた駆動車輪は、固定軸(1)に設けられたステ
ータヨーク(9,10,11)の外周にコイル(22,23,24)を巻回
していることにより、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によるトルクアップ及
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自在に得
ることができると共に、減速機等を必要としないダイレ
クトドライブ型の駆動車輪を得ることができる構成であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータを用いた駆動車輪に関し、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、減速ギヤを用いるこ
となくダイレクトドライブを可能と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駆動車輪
に用いられていたハイブリッド型ステップモータとして
は、図２５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。また、モータによって車輪を直接駆動
する構成としては、図示していないが、モータと車輪と
の間に減速機を設けるか、又は、減速機を用いることな
く直接車輪を駆動する構成も採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド型
ステップモータ及び駆動車輪は、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、トルク／電流特性も十分では
なかった。また、トルクが十分でないために、減速機を
介在させざるを得ず、大型化でかつ電力消費が大となっ
ていた。また、減速機を用いない構成もあるが、トルク
が小さく、超小型車輌しか適用が困難であった。

【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安価とす
ると共に、減速ギヤを用いることなくダイレクトドライ
ブを可能とするハイブリッド型ステップモータを用いた
駆動車輪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を用いた駆動車輪は、固定軸にマグ
ネット板を介して軸方向にステータヨークを設けると共
に、この固定軸に設けた軸受に車輪を有するロータケー
スを回転自在に設け、このステータヨークの外周に励磁
用のコイルを巻装するため、コイルが巻きやすいと共
に、コイルの実装密度が向上し、従来よりも大幅なトル
クアップが達成できる。さらに、このトルクアップによ
り、車輪をダイレクトドライブすることができると共
に、任意の多相駆動による任意の駆動制御を可能とする
構成である。

【０００６】

【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を用いた駆動車輪の好適な
実施例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内蔵し
た駆動車輪を示すもので、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、全体形状がほぼ
輪状をなすロータケース４が回転自在に設けられてい
る。このロータケース４の内面には、輪状をなすと共に
複数のロータ歯７を有するロータヨーク６が設けられて
いる。このロータケース４の外面には車輪２００が設け
られている。なお、この車輪２００は、ロータケース４
と一体又は別体の何れでもよく、ロータケース４自体を
車輪とすることもできる。また、この車輪２００は、リ
ム２００Ａとタイヤ２００Ｂとから構成されている。

【０００７】前記固定軸１上にマグネット板８を介して
軸方向に並設した輪状の第１、第２ステータヨーク９，
１０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コイル受溝
２０ａ，２１ａが各々形成されている。前記各コイル受
溝２０ａ，２１ａにはボビン状に巻回された第１コイル
２２及び第２コイル２３が設けられている（なお、この
各コイル２２，２３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２３を挟持するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、
Ｓ２が形成され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２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が形成されている。
前記各極Ｎ１とＮ２は、図５の動作図にも示すように、
１／２ピッチ、Ｓ１とＳ２も１／２ピッチずれた状態で
各ステータ歯９ａ，１０ａが形成され、Ｎ極Ｎ１、Ｎ２
とＳ極Ｓ１、Ｓ２の各ステータ歯９ａと１０ａは１／４
ピッチずれる関係に形成されている。

【０００８】次に、動作について述べる。図３はマグネ
ット板８が形成する磁束の流れを示すと共に、図４は第
１コイル２２及び第２コイル２３が作る磁束を示し、こ
の磁束の流れの向きは各コイル２２，２３に流れる電流
の向きによる。図５はマグネット板８を介して設けられ
た第１、第２コイル２２，２３に対して図示しない駆動
回路からＡとＢで示す方向の電流を流すと、周知の磁気
作用により、ロータヨーク６は状態０から状態Iのよう
に回転し、続いて各コイル２２，２３に対して前記駆動
回路から前記Ａ、Ｂの方向とは逆向きのＡバーとＢバー
で示す方向の向きに電流を流すことにより、状態II及び
状態IIIで示すようにロータヨーク６が回転し、その後
は前述の状態０の位置となり、各ロータ歯７の１ピッチ
分だけステップ回転することができる。従って、ロータ
ヨーク６と共に、車輪２００を任意の速度で回転駆動す
ることができる。

【０００９】また、前述の図１の構成の他の形態として
図６で示す構成を挙げることができる。なお、図１と同
一部分には同一符号を用いる。図６において符号１で示
されるものは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、
全体形状がほぼ輪状をなすロータケース４が回転自在に
設けられている。このロータケース４の内面には、輪状
をなすと共に複数のロータ歯７を有する輪状ロータヨー
ク６が設けられている。このロータケース４の外面には
前記車輪２００が設けられている。

【００１０】前記固定軸１の外周に設けられたマグネッ
ト筒体８Ｅには、空隙１Ａを介して軸方向に並設した輪
状の第１、第２輪状ステータヨーク９，１０が設けら
れ、このマグネット筒体８Ｅの外周に嵌合した状態で一
体状に構成されている。前記各ステータヨーク９，１０
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コイル受溝２０ａ，２１ａが各々形成されている。前
記各コイル受溝２０ａ，２１ａにはボビン状に巻回され
た第１コイル２２及び第２コイル２３が巻線機による自
動巻線等により設けられている。前記第１輪状ステータ
ヨーク９の外周にはこの第１コイル２２を挟持するよう
に輪状の第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前記第
２輪状ステータヨーク１０の外周にはこの第２コイル２
３を挟持するように輪状の第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が
形成され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２は前記ロータ歯
７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２
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が形成されている。前記各極
Ｎ１とＮ２は、１／２ピッチ、Ｓ１とＳ２も１／２ピッ
チずれた状態で各ステータ歯９ａ，１０ａが形成され、
Ｎ極Ｎ１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２の各ステータ歯９ａと
１０ａは１／４ピッチずれる関係に形成されている。

【００１１】また、前述の図１の構成の他の形態として
図７から図１６で示す構成を挙げることができる。な
お、図１と同一部分には同一符号を用いる。図７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。このロータ
ケース４の外面には前記車輪２００が設けられている。

【００１２】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１２の
動作図にも示すように、１／２ピッチ（１π）、Ｓ１と
Ｓ２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
Ｎ１、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。

【００１３】次に、動作について述べる。図８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
に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９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１０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１１との関係を表している。次に、図１１は図１０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
１０３，１０４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。

【００１４】次に、図１２は前述の図１１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１０
１，１０２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１３は前述の図７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
チずれている。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１３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１４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、Ｖ１とＶ２、Ｗ１とＷ２、Ｘ１とＸ２、Ｙ
１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７から上記図１４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相迄従来よりも
トルクの大きいモータを内蔵した駆動車輪を実現するこ
とができる。図１５は図１３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１５のＭ１とＭ２は図１３のス
テータヨーク体１００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１３
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Ｍ２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
７の構成と同様に効果的に作用している。また、図１３
の２相に関して図１５を示したが、同様に図７、図１４
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、従来より大きな必要トルクを
得ることができる。

【００１５】また、前述の図１の構成の他の形態として
図１６から図２４で示す構成を挙げることができる。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１６はアウタロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを用いた駆動車輪を示すもので、符号１で
示されるものは固定軸であり、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。このロータケース４の外面には前記車輪２０
０が設けられている。

【００１６】図１６において、前記固定軸１の固定軸保
持体１Ａの固定軸ヨーク１Ｂ上には筒状をなす各マグネ
ット筒体８Ｅ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が設けられてお
り、このマグネット筒体８Ｅを径方向において挟んだ状
態で一体状に構成されており、各ステータヨーク９，１
０，１１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の両端には前記マグネット筒体８の両側に
設けた補助マグネット筒体１０１，１０２を介して第
１、第２補助磁性筒体１０３，１０４が固定軸１と一体
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２２，２３，２４
は巻線機により外周側から予め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２
２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２３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、Ｎ
２、Ｓ１、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，１０
ａ，１１ａが形成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、
図２１の動作図にも示すように、１／２ピッチ（１
π）、Ｓ１とＳ２及びＮ３とＮ４も１／２ピッチ（１
π）ずれた状態で各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが
形成され、Ｎ極Ｎ１、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。

【００１７】次に、動作について述べる。図１７はマグ
ネット筒体８Ｅ及び補助マグネット筒体１０１，１０２
が形成する磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０
３，１０４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筒体１０１，１０２及び補
助磁性筒体１０３，１０４が無い場合、２つのマグネッ
ト筒体８Ｅが作る磁束は中央のＶ相のステータヨーク１
０に集まり、その両側にＵ相、Ｗ相より強く（２倍）な
り各相の強さが不均一となり、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筒体１０１，１
０２及び補助磁性筒体１０３，１０４の機能は重要で、
これにより磁路が追加して形成されかつ各相における磁
束の均一性が得られる。図１８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２２，２３，２４に流れる電流の向き
による。図１９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２０との関係を表している。次
に、図２０は図１９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
グネット筒体８Ｅと補助マグネット筒体１０１，１０２
が作る周知の磁束の合成状態を示す。

【００１８】また、この場合も、本発明による各補助磁
性筒体１０３，１０４及び補助マグネット筒体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２１は前述の図２０
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筒体１０３，１０４及び補助マグ
ネット筒体１０１，１０２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２２は前述の
図１６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ピッチずれている。２相の場合は必ずしも
補助マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性筒体１
０３，１０４が無くてもモータとしては成り立つ。しか
し本発明の図２２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が補助マグネット筒体１０１，１
０２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。

【００１９】図２３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、Ｖ１とＶ
２、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１６から上記図２３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相から任意のｎ相迄実現することができる。図
２４は図２２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２４のＭ１とＭ２は図２２のステータヨーク体
１００を２個用いて各ステータヨーク体１００にマグネ
ット筒体８を設け、他の補助マグネット筒体１０１，１
０２、補助磁性筒体１０３，１０４は図２２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（図示せず）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Ｍ２間に磁路が構成され、補助マ
グネット筒体１０１，１０２と補助磁性筒体１０３，１
０４が図１６の構成と同様に効果的に作用している。ま
た、図２２の２相に関して図２４を示したが、同様に図
１６、図２３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。

【００２０】なお、前述の実施の形態において、ロータ
ヨーク又はステータヨークの一部又は全部を周知の積層
型ではなく、ムクの非積層構成とした場合は、軸方向の
磁気抵抗を小さくし、通電時のディテントトルクを小さ
くし、通電時のトルク／電流特性を向上させることがで
きる。また、各ロータ歯間又はステータ歯間の一部又は
全てに磁石を設けることにより、ロータとステータ間の
磁束の漏れをなくし、トルクアップを計ることができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータを用いた駆動車輪は、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６
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と共に、コイル密
度を向上させ、トルクアップにより車輪をダイレクト駆
動できる。さらに、モータの両端に磁束通路としての補
助マグネット筒体を設けているためマグネット筒体の両
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を
用いたダイレクトドライブ型の駆動車輪が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアウタロータ型の２相ハイブリッ
ド型ステップモータを用いた駆動車輪を示す断面図であ
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。

【図４】コイルが作る磁束の流れを示す説明図である。

【図５】マグネット板と各コイルに電流を流した場合の
合成磁束とロータヨークのステップ回転を示す説明図で
ある。

【図６】図１の他例を示す断面図である。

【図７】図１の他例を示す断面図である。

【図８】図７の各マグネット板が作る磁束の流れを示す
説明図である。

【図９】図７のコイルが作る磁束の流れを示す説明図で
ある。

【図１０】図７のステップモータの駆動を示す説明図で
ある。

【図１１】図７のステップモータのステップ駆動を示す
状態図である。

【図１２】図７のステップモータのステップ駆動を示す
状態図である。

【図１３】図７の２相型を示す半断面図である。

【図１４】図７の５相型を示す半断面図である。

【図１５】図１３の２相型を２個直列接続した半断面図
である。

【図１６】図１の他例を示す半断面図である。

【図１７】図１６の各マグネット板が作る磁束の流れを
示す説明図である。

【図１８】図１６のコイルが作る磁束の流れを示す説明
図である。

【図１９】図１６のステップモータの駆動を示す説明図
である。

【図２０】図１６のステップモータのステップ駆動を示
す状態図である。

【図２１】図１６のステップモータのステップ駆動を示
す状態図である。

【図２２】図１６の２相型を示す半断面図である。

【図２３】図１６の５相型を示す半断面図である。

【図２４】図２２の２相型を２個直列接続した半断面図
である。

【図２５】従来のステップモータを示す断面図である。

【符号の説明】

１固定軸１Ａ空隙２，３軸受４ロータケース６輪状ロータヨーク７，１０９ａロータ歯８マグネット板８Ｅマグネット筒体９，１０，１１，１０６，１０７，１０８，１０６Ａ
ステータヨーク９ａ，１０ａ，１１ａステータ歯２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ，２０ａ，２１ａ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１０９ロータヨーク２００車輪２００Ａリム２００Ｂタイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【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)
の内面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第１、第２ステータヨーク(9,1
0)と、前記各ステータヨーク(9,10)の外周に形成された
複数のステータ歯(9a,10a)と、前記各ステータヨーク
(9,10)の軸方向における中央位置でかつ外周位置に形成
された第１、第２コイル受溝(20a,21a)と、前記各コイ
ル受溝(20a,21a)に設けられた第１、第２コイル(22,23)
とを備え、前記各ステータヨーク(9,10)は互いに異なる
極性を構成すると共に、前記ロータケース(4)には車輪
(200)が設けられていることを特徴とするハイブリッド
型ステップモータを用いた駆動車輪。
【請求項２】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)
の内面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)の外周に設けられたマグ
ネット筒体(8E)と、前記マグネット筒体(8E)の外周に嵌
合して設けられた１対の第１、第２輪状ステータヨーク
(9,10)と、前記各輪状ステータヨーク(9,10)の外周に形
成された複数のステータ歯(9a,10a)と、前記各輪状ステ
ータヨーク(9,10)の軸方向における中央位置でかつ外周
位置に形成された第１、第２コイル受溝(20a,21a)と、
前記各コイル受溝(20a,21a)に設けられた第１、第２コ
イル(22,23)とを備え、前記各輪状ステータヨーク(9,1
0)は互いに異なる極性を構成すると共に、前記ロータケ
ース(4)には車輪(200)が設けられていることを特徴とす
るハイブリッド型ステップモータを用いた駆動車輪。
【請求項３】前記各輪状ステータヨーク(9,10)間には
空隙(1A)が形成されていることを特徴とする請求項２記
載のハイブリッド型ステップモータを用いた駆動車輪。
【請求項４】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と共に、前記ロ
ータケース(4)には車輪(200)が設けられていることを特
徴とするハイブリッド型ステップモータを用いた駆動車
輪。
【請求項５】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４記載のハイブリッド型ステップモータを用い
た駆動車輪。
【請求項６】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４記載のハイブリッド型ステップモータを用いた駆
動車輪。
【請求項７】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)にマグネット筒体(8E)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,1
0a,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)の両端の補助マグネット筒体(101,102)
を介して前記固定軸(1)に設けられた１対の補助磁性筒
体(103,104)と、を備え、前記各ステータヨーク(9,10,1
1)は互いに異なる極性を交互に構成すると共に、前記補
助マグネット筒体(101,102)からの磁束が前記補助磁性
筒体(103,104)を通るようにしたアウタロータ型よりな
ると共に、前記ロータケース(4)には車輪(200)が設けら
れていることを特徴とするハイブリッド型ステップモー
タを用いた駆動車輪。
【請求項８】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７記載のハイブリッド型ステップモータを用い
た駆動車輪。
【請求項９】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７記載のハイブリッド型ステップモータを用いた駆
動車輪。