JPS5914975B2 - ステツプモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ステップモータの改良に関するものである
。

第１図に従来のステップモータの構造を示す。

図において、１は永久磁石からなる回転子、２は固定子
で、固定子鉄心２ａと、この鉄心２ａに巻装されたコイ
ル４とにより構成されている。

３は上記回転子１の回転方向を決めるための補極である
。

上記回転子１は固定子２の磁極が交互に逆極性となるよ
うにコイル４が励磁されるごとに１８０度ずつ矢印方向
ｌこ歩進回転する。

上記構造のステップモータを駆動するには第２図に示す
ような波高値Ｅ（Ｖ）、時間幅Ｔ（ｍｓｅｃ）のパルス
電圧が用いられるが、その場合の動作特性は第３図に示
すようになる。

図中斜線で示した範囲が正常に動作する範囲であり、そ
の他の部分は歩進しなかったり、過進したりして正常に
動作しない範囲を示している。

この種のステップモータは、第４図に示すように跳躍的
、かつ振動的な回転を行うため、特別な手段を講じない
かぎり第３図に示すように正常に歩進する範囲が極めて
少なく、安定性に乏しい。

また、回転方向は補極３の組み込み位置によって決定さ
れるため、外部から回転方向を変更することは困難であ
る。

この発明は上記のような従来の欠点を除去するためにな
されたもので、各々の鉄心にコイルを巻装した２組の固
定子をその磁気中心が回転子の回転方向に少しずれるよ
うに配置し、上記コイルの励磁を適宜制御することによ
り、回転方向の設定変更が簡単で、歩進動作が安定なス
テップモータを提供することを目的としている。

以下この発明の一実施例を図面について説明する。

第５図（こおいて、１は永久磁石からなる回転子、２１
は鉄心２１ａにコイル４１を巻装してなる第１の固定子
、２２は鉄心２２ａにコイル４２を巻装してなる第２の
固定子である。

各鉄心２１ａ。２２ａは夫々１８０°間隔で回転子１に
対向する磁極を有し、磁極の一部は重畳している。

゛上記第１、第２の固定子２Ｌ２２はそれぞれの磁気中
心線１１，１２が回転方向に僅かな角度（０度）ずれる
ように配置している。

固定子２１が単独に介在した場合の無励磁時の回転子１
のＮ−８軸は一定子２１の磁気中心線１１に一致し、固
定子２２が単独（こ存在した場合の無励磁時の回転子１
のＮ−８軸は固定子２２の磁気中心線１．に一致する。

即ち、固定子２１．２２が各々単独で存在した場合の無
励磁における回転子１の磁気安定点はその回転方向に少
しずれている。

従って、固定子２１゜２２が共に存在した場合の無励磁
時Ｑこおける回転子１のＮ−８軸は１１１’２の二等分
線上にあり、θ １１．１□とはいずれも７度だけ反対方向にずれる。

このため、どちらか一方のコイルを励磁した際に回転方
向が一義的に定まり、しかも回転方向は逆になる。

１は上記コイル４１，４２を選択するスイッチで、実線
で示す接続状態のときには入力端子５゜６間ζこ第１の
固定子２１のコイル４１が接続され、第２の固定子２２
のコイル４２は短絡される。

また、点線で示す接続状態のときには逆に入力端子５．
６間に第２の固定子２２のコイル４２が接続され、他の
コイル４１は短絡される。

即ち、スイッチＴが実線状態のときは第１の固定子２１
が駆動極、コイル４１が駆動コイルとなり、第２の固定
子２２は補極、コイル４２は制御コイルとなる。

また、スイッチ７が破線状態のときは第１の固定子が補
極、コイル４１が制動コイルとなり、第２の固定子２２
は駆動極、コイル４２は駆動コイルとなる。

なお、第１、第２の固定子２１，２２はそれぞれ回転子
１の回転方向に対して磁気中心がθ度ずれるように配置
されているので、無励磁時の回転子１は図示のように自
己の磁気中心が第１、第２の固定子２１．２２の磁気中
心に対して０７２度となる対向状態で静止している。

次に動作について説明する。

まず、スイッチ７が実線状態のとき入力端子５，６間に
第２図に示すようなパルス電圧を印加すると、コイル４
１の励磁によって第１の固定子２１が駆動極となり、固
定子２１と回転子１の間に発生する衝撃的な電磁力によ
って回転子１は実線矢印方向に急激に回転を開始しよう
とする。

この回転子１の回転によって第２の固定子２２の鉄心２
２ａ内の磁束が変化し、その変化が妨げる方向の起電力
が短絡状態のコイル４２に誘起され、その起電力に比例
した短絡電流がコイル４２に流れる。

これにより、回転子１の回転速度に応じた制動力が発生
し、回転子１に作用する衝撃的な回転力が抑制されて、
回転子１は穏やかに回転を始める。

回転子１は初めの静止位置から１８０度の位置まで回転
し、その位置を中心に減衰振動を始める。

この場合にも上述同様に回転子１の回転速度に応じた制
動力が第２の固定子２２によって加えられるから振動が
速やかに減衰して回転子１は速やかに停止する。

一方、スイッチＴが破線状態のときは、入力端子５，６
間に第３図に示すようなパルス電圧を印加すると、コイ
ル４２の励磁によって第２の固定子２２が駆動極となり
、固定子２２と回転子１の間に発生する衝撃的な電磁力
によって回転子１は破線矢印方向に急激に回転を開始し
ようとする。

この場合、第１の固定子２１のコイル４１には回転子１
の回転によって生じる固定子２１の鉄心２１ａ内の磁束
変化を妨げる方向に起電力が誘起され、コイル４１に短
絡電気が流れる。

これにより、回転子１の回転速度に応じた制動力が発生
し、回転子１に作用する衝撃的な回転力が抑制されて回
転子１は穏やかに回転を始める。

回転子１が１８０度回転すると、その位置を中心に減衰
振動を始める。

この場合にも上述同様に回転速度に応じた制動力が固定
子２１によって加えられるから回転子１の振動は速やか
に減衰し、回転子１は速やかに停止する。

上記の動作特性を示すと第６図のようになり、従来（第
３図）に比較して正常な歩進動作の範囲が著しく拡大さ
れる。

以上のようにこの発明によれば、２個の固定子をその磁
気中心が回転子の回転方向にずれるように配設したこと
により外部のスイッチによって２個のコイルのいずれか
を選択するだけの簡単な操作で回転方向の変更が可能で
あるとともに、一方のコイルを駆動コイルとし、他方の
コイルを制動コイルとして用いるため、歩進動作が安定
し、振動の少ないステップモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のステップモータの構成図、第２図は駆動
パルス電圧の波形図、第３図は従来のステップモータの
動作特性図、第４図は同モータの停止時における振動減
衰と駆動電流の変化を示す図、第５図はこの発明による
ステップモータの一実施例を示す構成図、第６図は同ス
テップモータの動作特性図である。 １・・・・・・回転子、５，６・・・・・・入力端子、
５Ｔ・・・・・・スイッチ、２１，２２・・・・・・固
定子、４Ｌ４２・・・・・・コイル。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 永久磁石から成る回転子と、回転子と対向した磁極
   を有する各鉄心に夫々コイルを巻装して成る二組の固定
   子を備え、各固定子が単独で各々存在した場合の無励磁
   時における回転子の磁気的安定点が回転子の回転方向に
   少しずれるようにし、かつ前記一方のコイルの両端を正
   負交互に変化する電源に接続した際には前記他方のコイ
   ルの両端を短絡するとともに、前記他方のコイルの両端
   を前記電源に接続した際には前記一方のコイルの両端を
   短絡するよう結線したことを特徴とするステップモータ
   。