JPH11178308A - ２相ステッピングモータとその巻線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子磁極のそれぞれに巻回される巻線の占
積率の向上を図るとともに、コイルグループ間の短絡を
防止する。 【解決手段】 ８ａ（ａは１以上の整数）個の固定子磁
極Ｐ１‥‥に巻回され、電流方向が一方向の４つのコイ
ルグループをもつ２相ステッピングモータＭで、１のコ
イルグループの磁極数は２ａで、同極性に固定子内で結
線され、第１の相と第２の相の各２つのコイルグループ
の巻き始めＳ１，Ｓ２の磁極のなす角度は９０／ａ度、
第１の相のコイルグループの巻き始めの磁極のうちのひ
とつＰ１と、第２の相のコイルグループの巻き始めの磁
極のうちのひとつＰ３とのなす角度は、４５（４ａ−
１）／ａ度で、各相のそれぞれ２つのコイルグループは
巻き始め同士または巻き終わり同士Ｅ１，Ｅ２およびＥ
３，Ｅ４が、固定子外部で結線されて、コモン端子Ｃ
１，Ｃ２とされ、ユニポーラ駆動方式に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２相ステッピング
モータとその巻線方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】固定子磁極のそれぞれに巻回され、電流
の通電方向が一方向に決められた４つのコイルグループ
を有する２相ステッピングモータの従来の巻線方法とし
ては、１つの相に属する２つのコイルグループ、例えば
Ａ相と逆Ａ相、またはＢ相と逆Ｂ相の巻線を、ひとつの
巻線供給ノズルから２本の電線を同時に供給し、１個の
固定子磁極に重ねて巻回し、同時に該２つのコイルグル
ープの巻線を行うバイファイラ巻が知られている。

【０００３】図５は、固定子磁極数が８個（すなわち、
磁極数８ａにおいて、ａ＝１の場合）Ｐ１ないしＰ８
が、固定子１内に放射状に等ピッチで配設されている２
相ステッピングモータｍに、従来の巻線方法により巻線
された巻線Ｗ１ないしＷ８を含む固定子１の正面図を示
す。図６は、そのとき使用され、該固定子磁極Ｐ１ない
しＰ８のそれぞれに、巻線をするための巻線機２の巻線
ヘッド３を示す。この巻線ヘッド３には、電線を収納す
る円筒状の電線収納部４の外周面に、互いに１３５゜離
れた位置に配設された２個の巻線供給ノズルＮ１，Ｎ２
を有し、電線収納部４内の電線を使用して、一方の巻線
供給ノズルＮ１からは、第１、第２のコイルグループの
電線５を供給し、他方の巻線供給ノズルＮ２からは、第
３、第４のコイルグループの電線５を供給している。

【０００４】前記巻線ヘッド３による巻線方法は以下の
とおりである。すなわち、最初、２箇所の固定子磁極Ｐ
１とＰ４に正方向巻線を行った後、固定子コア１ａを９
０度（インデクッスにより）回動させて、２箇所の固定
子磁極Ｐ７とＰ２に逆方向巻線を行い、さらに該固定子
コア１ａを９０度回動させて、固定子磁極Ｐ５とＰ８に
正方向巻線を行い、さらに該固定子コア１ａを９０度回
動させて、固定子磁極Ｐ３とＰ６に逆方向巻線を行って
いる。

【０００５】そして、第１のコイルグループの巻き終わ
りＥ１と第２のコイルグループの巻き始めＳ２と結線し
て、第１のコモン端子Ｃ１とし、第１のコイルグループ
の巻き始めＳ１をＡ相端子、第２のコイルグループの巻
き終わりＥ２を逆Ａ相端子としている。同様に、第３の
コイルグループの巻き終わりＥ３と第４のコイルグルー
プの巻き始めＳ４と結線して、第２のコモン端子Ｃ２と
し、第３のコイルグループの巻き始めＳ３をＢ相端子、
第４のコイルグループの巻き終わりＥ４を逆Ｂ相端子と
している。

【０００６】図７は、前記各コイルグループへの通電を
制御する電流制御回路との結線図で、各コイルグループ
への通電方向は、直流電源Ｖから一方向（ここでは、各
コモン端子Ｃ１，Ｃ２から各相端子への方向）に決めら
れており、ユニポーラ駆動方式と呼ばれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな前記従来の巻線方法にあっては、前記巻線ヘッド３
の１つの巻線供給ノズルＮ１およびＮ２から、それぞれ
２本の電線５，５を供給し、同時に１つの固定子磁極に
重ねて巻回しているので、該電線５，５にねじれが発生
するため、該巻線供給ノズルＮ１，Ｎ２を揺動しても整
列巻きができなかった。そして、巻回する２本の電線
５，５にねじれが発生すると、電線５，５間の空間が増
大し、巻線の占積率が低下するという問題点があった。

【０００８】同時に、前記２本の電線５，５は、両者
間、すなわち、コイルグループ間の接触面積が多くな
り、巻線時、ノズル側面で傷がつき易く、コイルグルー
プ間での短絡が発生するという問題点もあった。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、固定子磁極のそれぞれ
に巻回される巻線の占積率の向上を図るとともに、コイ
ルグループ間の短絡を防止する２相ステッピングモータ
を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、固定子磁極のそれぞ
れに巻回される巻線の占積率の向上を図るとともに、コ
イルグループ間の短絡を防止する２相ステッピングモー
タの巻線方法を提案することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、４つのコイル
グループの、それぞれの巻き始め、巻き終わりが容易に
目視判別でき、作業性の改善を図った２相ステッピング
モータの巻線方法を提案することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、次のとおりである。

【００１３】（１） 固定子磁極のそれぞれに巻回さ
れ、電流の通電方向が一方向に決められた４つのコイル
グループを有する２相ステッピングモータにおいて、固
定子に８ａ（ただし、ａは１以上の整数）個の前記固定
子磁極を有するとともに、１つのコイルグループに属す
る前記固定子磁極の数は２ａであって、同一の極性に励
磁されるように該固定子内で結線されて（外部的な結線
工程なしに）、連続的に巻線されており、第１の相およ
び第２の相に属するそれぞれ２つのコイルグループの巻
き始めの磁極のなす角度は９０／ａ度、または９０（２
ａ−１）／ａ度であるとともに、前記第１の相に属する
コイルグループの巻き始めの磁極のうちのひとつと、前
記第２の相に属するコイルグループの巻き始めの磁極の
うちのひとつとのなす角度は、４５（４ａ−１）／ａ度
であり、各相に属するそれぞれ２つのコイルグループは
巻き始め同士または巻き終わり同士が、前記固定子外部
で結線されて（外部的な結線工程により）、コモン端子
とされ、ユニポーラ駆動方式に構成されることを特徴と
する。

【００１４】（２） 固定子磁極のそれぞれに巻回さ
れ、電流の通電方向が一方向に決められた４つのコイル
グループを有する２相ステッピングモータの巻線に際
し、前記各固定子磁極に巻線を行う巻線機は、各固定子
磁極の周りを周回することにより、巻線を巻回する巻線
供給ノズルを４個有する巻線ヘッドを有し、前記４個の
巻線供給ノズルは、前記４箇所の巻き始めの固定子磁極
位置に対応した位置に配設されており、前記各巻線供給
ノズルは、最初の４箇所の前記固定子磁極への巻線を行
った後、固定子コアを１８０／ａ（ただし、ａは１以上
の整数）度ずつ一定方向へ回動させながら、それぞれ２
ａ個の磁極へ同一巻回方向に巻線を行うことを特徴とす
る。

【００１５】（３） 固定子磁極のそれぞれに巻回さ
れ、電流の通電方向が一方向に決められた４つのコイル
グループを有する２相ステッピングモータの巻線に際
し、前記各固定子磁極に巻線を行う巻線機は、各固定子
磁極の周りを周回することにより、巻線を巻回する巻線
供給ノズルを２個有する巻線ヘッドを有し、前記２個の
巻線供給ノズルは、前記４箇所の巻き始めの固定子磁極
位置のうちの２箇所に対応した位置に配設されており、
前記２個の巻線供給ノズルのなす角度は、互いに９０／
ａ（ただし、ａは１以上の整数）度、または９０（２ａ
−１）／ａ、または４５（４ａ−１）／ａ度であり、前
記各巻線供給ノズルは、最初の２箇所の前記固定子磁極
への巻線を行った後、固定子コアを１８０／ａ度ずつ一
定方向へ回動させながら、それぞれ２ａ個の磁極へ同一
巻回方向で巻線を行った後、固定子コアを前記２個の巻
線供給ノズルのなす角度と固定子磁極数によって決まる
所定角度回動させて、前記単位巻線工程を全体で２ａ
回、行うことを特徴とする。

【００１６】本発明の方法は、前記のように構成されて
おり、巻線機の巻線ヘッドの各電線供給ノズルからは、
それぞれ１本の電線が供給されるので、電線のねじれは
発生せず、そのため、巻線における電線の占積率の低下
も発生しない。また、４つのコイルグループは、それぞ
れ個別の固定子磁極に巻回され、同一の固定子磁極に複
数個のコイルグループが巻回されないため、コイルグル
ープ間の短絡の可能性を低くすることができる。さら、
各コイルグループの巻き始めと巻き終わりは、それぞれ
別の場所から取り出されるため、容易に目視判別が可能
となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１ないし
図３は、本発明の２相ステッピングモータとその巻線方
法の一実施の形態を示し、図１は、本発明の巻線方法に
より巻線された後の、巻線Ｗ１１ないしＷ１８を含む固
定子の正面図、図２は、そのとき使用された巻線機の巻
線ヘッドの巻線供給ノズルの配置を示す図、図３は、各
コイルグループの結線図である。

【００１８】図１において、例えば２相８極（全極数が
８）ステッピングモータＭの固定子１０は、通常、ケー
スを伴わない外鉄形で、内周面に沿い、内側に向かって
放射状に等ピッチで配設された８個の磁極Ｐ１ないしＰ
８のそれぞれに、卷線Ｗ１１ないしＷ１８が巻回され、
かつ該磁極Ｐ１ないしＰ８の先端に内周方向に沿って、
複数個の固定子小歯が配設されている。また、該固定子
１０には、図示しない回転子が、該固定子の軸心と同心
に、軸受によって回動自在に支持されるとともに、その
外周面に外周方向に沿って複数個の移動子小歯が等ピッ
チで配設されている。

【００１９】前記巻線Ｗ１１，Ｗ１３，Ｗ１５，Ｗ１７
は、第１の相に属する４個の巻線であって、巻線１１と
Ｗ１５とが同極性に前記固定子１０内で結線されて、第
１のコイルグループを構成し、巻線Ｗ１３とＷ１７とが
同極性に該固定子１０内で結線されて、第２のコイルグ
ループを構成している。同様に、前記巻線Ｗ１２，Ｗ１
４，Ｗ１６，Ｗ１８は、第２の相に属する４個の巻線で
あって、巻線Ｗ１２とＷ１６とが同極性に該固定子１０
内で結線されて、第３のコイルグループを構成し、巻線
Ｗ１４とＷ１８とが同極性に該固定子１０内で結線され
て、第４のコイルグループを構成している。

【００２０】Ｓ１ないしＳ４は、前記４つのコイルグル
ープの巻き始めであり、Ｅ１ないしＥ４は、前記４つの
コイルグループの巻き終わりである。巻き始めＳ１とＳ
２に対応した固定子磁極Ｐ１とＰ３のなす角度、および
巻き始めＳ３とＳ４に対応した固定子磁極Ｐ６とＰ８の
なす角度は、それぞれ９０度（すなわち、９０／ａにお
いて、ａ＝１とした場合）である。そして、前記第１の
相に属するコイルグループの巻き始めの磁極のうちのひ
とつである磁極Ｐ１と、前記第２の相に属するコイルグ
ループの巻き始めの磁極のうちのひとつである磁極Ｐ６
とのなす角度は、１３５度（すなわち、４５（４ａ−
１）／ａにおいて、ａ＝１とした場合）となっている。

【００２１】図２において、巻線機２の巻線ヘッド３に
おけるＮ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２は、第１ないし
第４のコイルグループに対応する巻線供給ノズルであ
り、該巻線供給ノズルＮ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２
は、前記４箇所の巻き始めの固定子磁極Ｐ１，Ｐ３，Ｐ
６，Ｐ８に対応する位置に配置されており、該ノズルＮ
１１とＮ１２、およびＮ２１とＮ２２は、互いに９０度
（すなわち、９０／ａ（または９０（２ａ−１）／ａ）
において、ａ＝１とした場合）に配置されており、該ノ
ズルＮ１１とＮ２１とは、互いに１３５度（すなわち、
４５（ａ−１）／ａで、ａ＝１の場合）に配置されてい
る。

【００２２】したがって、始めに磁極Ｐ１，Ｐ３，Ｐ
６，Ｐ８に巻線するように、前記Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２
１，Ｎ２２を合わせて正方向に巻線した後、固定子コア
１０ａを１８０度（すなわち、１８０／ａにおいて、ａ
＝１とした場合）回動させて、磁極Ｐ５，Ｐ７，Ｐ２，
Ｐ４に正方向に巻線することにより、すべての磁極への
巻線が終了する。その結果が、図１に示す状態である。
これは、同一コイルグループに属する２つの巻線、例え
ば巻線Ｗ１１とＷ１５は、前述のように巻線Ｗ１１を巻
回した後、固定子コア１０ａを回動させて巻線Ｗ１５を
回巻しており、外部的な結線工程なしに、すなわち該固
定子１０内で結線して連続して巻線されている。他の巻
線についても同様である。

【００２３】図３は、各コイルグループの結線図であ
り、それぞれ１つの相に属するコイルグループの巻き終
わり同士、すなわち、Ｅ１とＥ２、Ｅ３とＥ４を接続し
てコモン端子Ｃ１とＣ２とし、残りの４箇所の巻き始め
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４をそれぞれ、Ａ相端子、逆Ａ相
端子、Ｂ相端子、逆Ｂ相端子とすることにより、ユニポ
ーラ駆動方式に対応した２相ステッピングモータを構成
することができる。

【００２４】次いで、図４において、巻線機２の巻線ヘ
ッド１３におけるＮ１３，Ｎ１４は、第１ないし第２の
コイルグループに対応する２個のみの巻線供給ノズルで
あり、該巻線供給ノズルＮ１３，Ｎ１４は、前記２箇所
の巻き始めの固定子磁極Ｐ１，Ｐ３に対応する位置に配
置されており、該ノズルＮ１３とＮ１４は、互いに９０
度（すなわち、９０／ａ（または９０（２ａ−１）／
ａ）において、ａ＝１とした場合）に配置されている。
または１３５度（４５（４ａ−１）／ａにおいて、ａ＝
１とした場合）に配置されている。

【００２５】したがって、該ノズルＮ１３とＮ１４とが
互いに９０度をなす位置に配置されている場合を例にと
ると、始めに磁極Ｐ１，Ｐ３に巻線するように、前記巻
線供給ノズルＮ１３，Ｎ１４を合わせて正方向に巻線し
た後、固定子コア１０ａを１８０度（すなわち、１８０
／ａにおいて、ａ＝１とした場合）回動させて、磁極Ｐ
５，Ｐ７に正方向に巻線する。次に、１磁極ピッチ角だ
け固定子コア１０ａを回動させて、磁極Ｐ６，Ｐ８に巻
線するように、前記巻線供給ノズルＮ１３，Ｎ１４を合
わせて正方向に巻線した後、固定子コア１０ａを１８０
度（すなわち、１８０／ａにおいて、ａ＝１とした場
合）回動させて、磁極Ｐ２，Ｐ４に正方向に巻線するこ
とにより、すべての磁極への巻線が終了する。

【００２６】すなわち、最初の２箇所の前記固定子磁極
Ｐ１，Ｐ３への巻線を行った後、固定子コア１０ａを１
８０度一定方向へ回動させて、さらに２個の磁極Ｐ５，
Ｐ７へ同一巻回方向で巻線を行った後、固定子コア１０
ａを前記２個の巻線供給ノズルＮ１３，Ｎ１４のなす角
度と固定子磁極数によって決まる所定角度、この場合、
１磁極ピッチ角回動させて、前記同様な単位巻線工程
（固定子コア１０ａを１８０度一定方向へ回動を含み）
を全体で２回、行う。同時に、各巻線Ｗ１ないしＷ８
を、前述のとおり結線して、第１ないし第４のコイルグ
ループを形成すると、図１に示す状態になる。

【００２７】以上の説明については、前記各式におい
て、ａ＝１の場合を示したが、ａが２以上の整数の場合
についても、前述の実施の形態に準じて行うことができ
る。すなわち、ａ＝２においては、前記固定子磁極数が
１６、第１の相および第２の相に属するそれぞれ２つの
コイルグループの巻き始めの磁極のなす角度は、４５
度、または１３５度、第１の相に属するコイルグループ
の巻き始めの磁極のうちのひとつと、前記第２の相に属
するコイルグループの巻き始めの磁極のうちのひとつと
のなす角度は、１５７．５度である。そして、前記角度
に対応して配設された前記巻線供給ノズルＮ１１，Ｎ１
２，Ｎ２１，Ｎ２２を有する巻線機により、前記各固定
子磁極に巻線を行うときは、固定子コア１０ａを９０度
ずつ一定方向へ回動させながら、それぞれ４個の磁極へ
同一巻回方向に巻線を行い、全体で１６個の磁極へ巻線
を行う。

【００２８】また、前記巻線供給ノズルＮ１３，Ｎ１４
のみを有する巻線機ヘッド１３により、前記各固定子磁
極に巻線を行うときは、２個の巻線供給ノズルＮ１３，
Ｎ１４のなす角度は、互いに４５度、または１３５度、
または１５７．５度であり、前記各巻線供給ノズルＮ１
３，Ｎ１４は、最初の２箇所の前記固定子磁極への巻線
を行った後、固定子コアを９０度ずつ一定方向へ回動さ
せながら、さらに２個の磁極へ同一巻回方向で巻線を行
った後、固定子コア１０ａを前記２個の巻線供給ノズル
Ｎ１３，Ｎ１４のなす角度と固定子磁極数によって決ま
る所定角度、例えば１磁極ピッチ角回動させて、前記単
位巻線工程を全体で４回、行えばよい。

【００２９】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す
他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前
記構成の範囲内において種々の変更，付加が可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の２相ステッピングモータおよびその巻線方法によれ
ば、各固定子磁極にはそれぞれ４つのコイルグループの
うちのひとつのコイルグループに属する巻線が巻回され
るので、２つのコイルグループの電線が重なりねじれる
という現象は起きず、無駄な空間が生じないため、固定
子磁極巻線の占積率の向上を図ることができる。同時
に、コイルグループ間の短絡を防止することができる。

【００３１】また、以上の説明から分かるように、４つ
のコイルグループの、それぞれの巻き始め、巻き終わり
は別個の箇所から取り出されるため、目視判別が容易で
作業性の改善を図る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２相ステッピングモータとその巻線方
法の一実施の形態を示し、本発明の巻線方法により巻線
された後の、巻線を含む固定子の正面図である。

【図２】巻線時に使用された巻線機の巻線ヘッドの巻線
供給ノズルの配置を示す正面図である。

【図３】図１における各コイルグループの結線図であ
る。

【図４】巻線時に使用された巻線機の巻線ヘッドの２個
の巻線供給ノズルの配置を示す正面図である。

【図５】従来の２相ステッピングモータの固定子に巻回
された各巻線の巻き始め、および巻き終わりの引き出し
線を示す図である。

【図６】従来の巻線機の巻線ヘッドを示す正面図であ
る。

【図７】前記従来の２相ステッピングモータのコイルグ
ループへの通電を制御する電流制御回路との結線図であ
る。

【符号の説明】

２ 巻線機 ５ 電線 １０ 固定子 １０ａ 固定子 １３ 巻線機ヘッド Ｍ ２相ステッピングモータ Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２ 巻線供給ノズル Ｐ１，Ｐ２，‥‥‥Ｐ８ 固定子磁極 Ｗ１１，Ｗ１２，‥‥‥Ｗ１８ 巻線 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 巻き始め Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 巻き終わり

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子磁極のそれぞれに巻回され、電流
   の通電方向が一方向に決められた４つのコイルグループ
   を有する２相ステッピングモータにおいて、固定子に８
   ａ（ただし、ａは１以上の整数）個の前記固定子磁極を
   有するとともに、１つのコイルグループに属する前記固
   定子磁極の数は２ａであって、同一の極性に励磁される
   ように該固定子内で結線されて（外部的な結線工程なし
   に）、連続的に巻線されており、第１の相および第２の
   相に属するそれぞれ２つのコイルグループの巻き始めの
   磁極のなす角度は９０／ａ度、または９０（２ａ−１）
   ／ａ度であるとともに、前記第１の相に属するコイルグ
   ループの巻き始めの磁極のうちのひとつと、前記第２の
   相に属するコイルグループの巻き始めの磁極のうちのひ
   とつとのなす角度は、４５（４ａ−１）／ａ度であり、
   各相に属するそれぞれ２つのコイルグループは巻き始め
   同士または巻き終わり同士が、前記固定子外部で結線さ
   れて（外部的な結線工程により）、コモン端子とされ、
   ユニポーラ駆動方式に構成されることを特徴とする２相
   ステッピングモータ。
2. 【請求項２】 固定子磁極のそれぞれに巻回され、電流
   の通電方向が一方向に決められた４つのコイルグループ
   を有する２相ステッピングモータの巻線に際し、 前記各固定子磁極に巻線を行う巻線機は、各固定子磁極
   の周りを周回することにより、巻線を巻回する巻線供給
   ノズルを４個有する巻線ヘッドを有し、前記４個の巻線
   供給ノズルは、前記４箇所の巻き始めの固定子磁極位置
   に対応した位置に配設されており、前記各巻線供給ノズ
   ルは、最初の４箇所の前記固定子磁極への巻線を行った
   後、固定子コアを１８０／ａ（ただし、ａは１以上の整
   数）度ずつ一定方向へ回動させながら、それぞれ２ａ個
   の磁極へ同一巻回方向に巻線を行うことを特徴とする２
   相ステッピングモータの巻線方法。
3. 【請求項３】 固定子磁極のそれぞれに巻回され、電流
   の通電方向が一方向に決められた４つのコイルグループ
   を有する２相ステッピングモータの巻線に際し、 前記各固定子磁極に巻線を行う巻線機は、各固定子磁極
   の周りを周回することにより、巻線を巻回する巻線供給
   ノズルを２個有する巻線ヘッドを有し、前記２個の巻線
   供給ノズルは、前記４箇所の巻き始めの固定子磁極位置
   のうちの２箇所に対応した位置に配設されており、前記
   ２個の巻線供給ノズルのなす角度は、互いに９０／ａ
   （ただし、ａは１以上の整数）度、または９０（２ａ−
   １）／ａ、または４５（４ａ−１）／ａ度であり、前記
   各巻線供給ノズルは、最初の２箇所の前記固定子磁極へ
   の巻線を行った後、固定子コアを１８０／ａ度ずつ一定
   方向へ回動させながら、それぞれ２ａ個の磁極へ同一巻
   回方向で巻線を行った後、固定子コアを前記２個の巻線
   供給ノズルのなす角度と固定子磁極数によって決まる所
   定角度回動させて、前記単位巻線工程を全体で２ａ回、
   行うことを特徴とする２相ステッピングモータの巻線方
   法。