JPH1155927A - 多相永久磁石型ステッピングモータ - Google Patents

多相永久磁石型ステッピングモータ

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Publication number
JPH1155927A
JPH1155927A JP21893297A JP21893297A JPH1155927A JP H1155927 A JPH1155927 A JP H1155927A JP 21893297 A JP21893297 A JP 21893297A JP 21893297 A JP21893297 A JP 21893297A JP H1155927 A JPH1155927 A JP H1155927A
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JP
Japan
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rotor
stepping motor
stator
shifted
stator core
Prior art date
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Pending
Application number
JP21893297A
Other languages
English (en)
Inventor
Koki Isozaki
弘毅 磯崎
Yuichi Tsuda
裕一 津田
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.)
Nidec Advanced Motor Corp
Original Assignee
Japan Servo Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の多相永久磁石型ステッピングモータに
おいては、ステップ角及びトルクリプルが大きく、ま
た、駆動回路に使用するトランジスタを多く必要とし、
回路が複雑となる欠点があった。 【解決手段】 本発明の多相永久磁石型ステッピングモ
ータにおいては、外周面にN極とS極が交互に着磁され
た円筒状の永久磁石からなるロータと上記ロータの外周
面に対して、一定の空隙を介して対向配置された歯をも
つ軸方向に配置したn個(ここでnは3以上の整数)の
ステータコアと、上記ステータコア内に巻装されたステ
ータコア励磁コイルとを具備し、上記ロータの着磁ピッ
チ角度をPとした場合、ステータコアの位置を各々2P
/n角度ずらして配置したステータとロータの組合せ
(A)と、同様の組合せ(B)とにおいて(A)と
(B)とのステータコアの位置をP/nずらし、また、
(A)と(B)とのロータの着磁ピッチを互にP/2ず
らして構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多相永久磁石(P
M)型ステッピングモータ、特に、プリンター、PPC
用複写機等のOA機器用として好適な多相PM型ステッ
ピングモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11は従来の単相PM(永久磁石)型
ステッピングモータの断面図を示し、1はロータ、2は
ロータ軸、3はステータ、4はステータコイル、5は固
定子磁極、6a,6bはエンドブラケット、7a,7b
は軸受である。
【0003】図12は、従来の2相PM型ステッピング
モータの断面図を示し、3a,3bは2組のステータで
ある。
【0004】図13は図12に示す2組のモータを2組
軸方向に縦続接続した従来の2相PM型ステッピングモ
ータの断面図を示す。
【0005】図14は従来の3相PM型ステッピングモ
ータの断面図を示し、3a〜3cは夫々3組のステータ
である。
【0006】図15は従来の6相PM型ステッピングモ
ータのステータ部とロータの外周面上のN,S磁極との
関係位置説明図である。図16は図15に示すステッピ
ングモータのバイポーラ1相励磁における励磁シーケン
ス図である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図11に示す従来の単
相PM型ステッピングモータは、ステータ3が1個のみ
である為、モータの回転方向を定めるにはステータ3の
極歯とロータ1の磁極間の磁気パーミアンスや位相を回
転方向が定まるようにずらすか、または、機械的方法を
用いており高速回転や高トルクを必要とされる機器には
不向きであった。
【0008】また、図12に示す従来の2相PMステッ
ピングモータは、トルク及び高速性を大幅に改善できる
が、トルクリプルが大きい為振動が大きい。またステッ
プ角を小さくとる場合、多数の極歯を形成しなければな
らず、工作上問題がある。また、図13に示すように単
に縦続接続した場合トルクが増加はするが分解能を上げ
ることは困難であった。
【0009】また、微小ステップ角を得る為にはθ=3
60°×1/M・P(M:相数,P:着磁ピッチ)で表
され相数を多くとるか、多数の極歯をとるかしなければ
ならなかった。相数を多くした場合駆動回路に使用する
トランジスタの個数が多くなりPM型ステッピングモー
タでの相数は3相が限界であった。例えば4相ではトラ
ンジスタが16個、5相では20個、6相では24個が
必要とされ、回路が複雑になる問題があった。
【0010】また磁極数はロータの外径で制約を受ける
為小型にする場合磁極を多くすることはできないという
問題があった。
【0011】本発明は上記の問題を解決したものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の6相永久磁石型
ステッピングモータは、外周面にN極とS極が交互に着
磁された円筒状の永久磁石からなるロータと、上記ロー
タの外周面に対して、一定の空隙を介して対向配置され
た歯をもつ軸方向に配置した3個のステータコアと、上
記ステータコア内に巻装されたステータコア励磁コイル
とを具備し、上記ロータの着磁ピッチ角度をPとした場
合、ステータコアの位置を各々2P/3角度円周方向に
ずらして配置したステータコアとロータの組合せ(A)
と、同様の組合せ(B)とにおいて(A)と(B)との
ステータコアの位置をP/3ずらし、また、(A)と
(B)とのロータの着磁ピッチ角度を互にP/2ずらし
て構成したことを特徴とする。
【0013】また、本発明の多相永久磁石型ステッピン
グモータは、外周面にN極とS極が交互に着磁された円
筒状の永久磁石からなるロータと、上記ロータの外周面
に対して、一定の空隙を介して対向配置された歯をもつ
軸方向に配置したn個(ここでnは3以上の整数)のス
テータコアと、上記ステータコア内に巻装されたステー
タコア励磁コイルとを具備し、上記ロータの着磁ピッチ
角度をPとした場合、ステータコアの位置を各々2P/
n角度円周方向にずらして配置したステータとロータの
組合せ(A)と、同様の組合せ(B)とにおいて(A)
と(B)とのステータコアの位置をP/nずらし、ま
た、(A)と(B)とのロータの着磁ピッチ角度を互に
P/2ずらして構成したことを特徴とする。
【0014】上述の如き構成において本発明の目的とす
るところは、高分解能で、トルクリプルが少なく、また
多相永久磁石型ステッピングモータでありながら駆動回
路に使用されるトランジスタの数を少なくし回路を単純
化かつ安価に供給するところにある。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を6相の場合について説明する。
【0016】本発明においては図1及び図2に示すよう
に、3個のステータ3a〜3cを互いに軸方向に配置し
たステータ群(A)と、同様に配置した3個のステータ
3d〜3fより成るステータ群(B)によりステータを
構成する。
【0017】この(A)群のステータ部3a〜3c及び
(B)群のステータ部3d〜3fとロータ1の外周面上
のN,S磁極との関係位置を図3に示すように定める。
すなわちステータ群(A)とステータ群(B)とは1/
6τsずらした構成とし、ステータ群(A)に対応する
ロータ磁極とステータ群(B)に対応するロータ磁極は
P/2ずらして構成する。
【0018】上記の構成より成る本発明の6相PM型ス
テッピングモータの動作を以下説明する。
【0019】図4はモノファイラ巻きとしたステータコ
イル4a〜4fとその12本の外部リード線を示し、図
5は本発明の6相PMステッピングモータの動作を単純
化して説明する為励磁信号(1)〜(12)でステータ
コイル4a〜4fを順次バイポーラ駆動した場合の説明
図である。
【0020】図6のステップ1は第1ステータ部3aの
一方の極歯が総てN、他方の極歯が総てSとなるように
ステータコイル4aのみに電流を流した場合であり、ロ
ータ1aの磁極Nは極歯Sに吸引され、磁極Sは極歯N
に吸引され、図6のように整列した状態になる。
【0021】次にステータ群(B)の3dの一方の極歯
がN、他方の極歯がSとなるようにステータコイル4d
に電流を流すとロータ1bの磁極N,Sはそれぞれ極歯
S,Nに吸引されて移動し、整列する(ステップ2)。
この時ロータの磁極は1/12τR 移動したことにな
る。
【0022】次にステータ群(A)の3bの一方の極歯
がS、他方の極歯がNとなるようにステータコイル4b
に電流を流すとロータ1aの磁極N,Sはそれぞれ極歯
S,Nに吸引されて1ステップ移動し整列する(ステッ
プ3)。
【0023】以下ステップ4〜ステップ12まで励磁シ
ーケンスに基づき電流を流すことによりロータは図6の
矢印方向に移動し、ステップ13でステップ1に戻る。
この時のステップ角θsはτR /12(=1/6P)と
なる。
【0024】図7〜図9は本発明の6相PM型ステッピ
ングモータの具体的な動作説明図である。
【0025】本発明においては図7に示すようにステー
タコイル4a〜4c,4d〜4fを各々スター結線とな
るように接続して外部リード線を6本ならしめ、この各
リード線を図9に示すように電源間に直列接続されたP
NPトランジスタとNPNトランジスタ間にそれぞれ接
続し、このステータコイル駆動回路に図8に示すような
励磁信号(1)〜(12)を加えて第1ステータ〜第6
ステータコイル4a〜4fをバイポーラ駆動せしめる。
【0026】この実施例においてもステップ角θsはτ
R /12(=1/6P)となる。
【0027】図10はロータの磁極数Pとロータの磁極
ピッチτR 、ステップ角θsとの関係を示す。
【0028】
【発明の効果】本発明の6相PM型ステッピングモータ
によれば下記のような効果が得られる。
【0029】従来の2相PM型ステッピングモータに
対し、6相PM型ステッピングモータは大幅に分解能を
上げることができる。例えば、2相PM型24極の場
合、ステップ角は7.5°であるが、6相PM型にする
ことにより同じ磁極数で2.5°のステップ角が得られ
る。
【0030】トルクリプルが従来の2相に対し約1/
4となり振動が改善される。
【0031】従来構造の6相PM型ステッピングモー
タに対し、磁極間隔を半分にすることができ、また極歯
を増やすことができるので従来構造に対し、大幅なトル
ク増大を図れる。
【0032】従来構造の6相PM型ステッピングモー
タではモノファイラ巻にした場合バイポーラドライブし
かできず、24個のトランジスタが必要となるが、本発
明の構造のものは、スターまたはデルタのダブル結線に
することによりリード本数が6本でトランジスタが12
個で済む為駆動回路の構成が大幅に簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の6相PM型ステッピングモータの断面
図である。
【図2】図1に示すステッピングモータの分解斜視図で
ある。
【図3】図1に示すステッピングモータのステータ部と
ロータの外周面上のN,S磁極との関係位置説明図であ
る。
【図4】図1に示すステッピングモータのモノファイラ
巻きとしたステータコイルとその外部リード線の説明図
である。
【図5】図1に示すステッピングモータのステータコイ
ルのバイポーラ励磁のシーケンス図である。
【図6】図1に示すステッピングモータの動作説明図で
ある。
【図7】図1に示すステッピングモータのスター結線と
したステータコイルとその外部リード線の説明図であ
る。
【図8】図7に示す結線のステータコイルのバイポーラ
励磁のシーケンス図である。
【図9】図1に示すステッピングモータの駆動回路図で
ある。
【図10】図1に示すステッピングモータのロータの磁
極数と磁極ピッチとステップ角の関係説明図である。
【図11】従来の単相PM型ステッピングモータの断面
図である。
【図12】従来の2相PM型ステッピングモータの断面
図である。
【図13】図12に示すステッピングモータを縦続接続
した従来の2相PM型ステッピングモータの断面図であ
る。
【図14】従来の3相PM型ステッピングモータの断面
図である。
【図15】従来の6相PM型ステッピングモータのステ
ータ部とロータの外周面上のN,S磁極との関係位置説
明図である。
【図16】図15に示すステッピングモータのバイポー
ラ1相励磁における励磁シーケンス図である。
【符号の説明】
1 ロータ 2 ロータ軸 3 ステータ 4 ステータコイル 5 固定子磁極 6aエンドブラケット 6bエンドブラケット 7a軸受 7b軸受

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面にN極とS極が交互に着磁された
    円筒状の永久磁石からなるロータと、上記ロータの外周
    面に対して、一定の空隙を介して対向配置された歯をも
    つ軸方向に配置した3個のステータコアと、上記ステー
    タコア内に巻装されたステータコア励磁コイルとを具備
    し、上記ロータの着磁ピッチ角度をPとした場合、ステ
    ータコアの位置を各々2P/3角度円周方向にずらして
    配置したステータコアとロータの組合せ(A)と、同様
    の組合せ(B)とにおいて(A)と(B)とのステータ
    コアの位置をP/3ずらし、また、(A)と(B)との
    ロータの着磁ピッチ角度を互にP/2ずらして構成した
    ことを特徴とする6相永久磁石型ステッピングモータ。
  2. 【請求項2】 外周面にN極とS極が交互に着磁された
    円筒状の永久磁石からなるロータと、上記ロータの外周
    面に対して、一定の空隙を介して対向配置された歯をも
    つ軸方向に配置したn個(ここでnは3以上の整数)の
    ステータコアと、上記ステータコア内に巻装されたステ
    ータコア励磁コイルとを具備し、上記ロータの着磁ピッ
    チ角度をPとした場合、ステータコアの位置を各々2P
    /n角度円周方向にずらして配置したステータとロータ
    の組合せ(A)と、同様の組合せ(B)とにおいて
    (A)と(B)とのステータコアの位置をP/nずら
    し、また、(A)と(B)とのロータの着磁ピッチ角度
    を互にP/2ずらして構成したことを特徴とする多相永
    久磁石型ステッピングモータ。
  3. 【請求項3】 上記ロータをハイブリッド構造にしたこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のステッピングモ
    ータ。
  4. 【請求項4】 夫々のステータコイルをスターまたはデ
    ルタのダブル結線とすることにより外部リード線数を減
    少せしめたことを特徴とする請求項1、2または3記載
    のステッピングモータ。
JP21893297A 1997-07-31 1997-07-31 多相永久磁石型ステッピングモータ Pending JPH1155927A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7633191B2 (en) 2005-04-04 2009-12-15 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha Multiphase step motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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