JPS6169364A - ステツプモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は移動子の移動位置を検出する検出体を内蔵し
たステップモータに関する。

〔従来技術とその問題点〕

ステップモータを開ループ制御で駆動する鳴合、モータ
の回転運動を指令する入カバルスの周波数は外部から一
方的に与えられるものでｂす、大きな負荷変動等が生じ
た時トルク不足から回転が停止してしまう。いわゆる脱
調がおこらない安全な範囲の入力パルス周波数で駆動し
なければならない。この脱調を完全に回避するには、ス
テップモータ移動子の位置を検出し、次に励磁すべき相
を適当なタイミングで励磁することが必要であり、近年
、ステップモータ移動子の位置を検出する位置検出体の
需要が増してきた。

ステップモータ移動子の移動位置を検出するのは、光学
式あるいは電気−磁気式のエンコーダ等をステップモー
タ移動子軸に付加することが一般的であるが、この方法
ではステップモータ本体の外部にエンコーダ等の位置検
出体が設けられるため、小型化が難しく、コストも大と
なる。また、ステップモータ内部に設けられた位置検出
体としては、固定子あるいは移動子と移動子軸方向並列
に励磁されなり突極を設け、それにより移動子の移動位
置を検出する例がらるが、これはステップモータの容積
が増し、でし覇い小型化という観点では問題がおる。

〔発明の目的〕

この発明は上述した従来例の欠点にかんがみ、必要な分
解能を有する移動子移動位置検出体を内蔵することによ
り、小型化、低コスト化をはかるととができる移動子移
動位置検出？）付ステップモータを提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

この発明は複数の移動子突極を等ピッチτｒで配した移
動子と、これに対向する複数のステータ突極を有する固
定子からなるステップモータにおいて励磁されないコイ
ルを巻き付けた突極やホール素子等の移動子位置検出体
を各ステータ突極間に６．・　　　１″″′ず９設け６
？−と′よ′″″小型化を０かり・また、位置検出体の
数をｎ個とした時、それらのｉ番目（１≦１≦ｎ）の位
置検出体の中心が対向する移動子突極の中心と１−（Ａ
＋”　ｒｒ　（但しＡ＝ｎ Ｑ　ｏｒ　ｎ　）　　なる、ずれτｅをもつように配置
することによって、各位置検出体から生じられる信号の
位相をずらし、移動子突極ピッチτｒの１．、／２ｎの
分解能が得られるようにしたステップモータである。

〔発明の効果〕

この発明において、比較的高分解能な移動子位置検出体
を内蔵することにより、ステップモータの閉ループ制御
が容易になり、また、外部位置検出器を用いるのに比ベ
トータルコストが小になる。

また、各ステ〜り突極間に位置検出体を設置することに
よって移動子位置検出体内蔵のステップモータを小型化
することが可能になる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して説明する。

説明が複雑になるのを避けるため、移動子及び固定子の
突極数が少なく、かつ固定子側ステータ突極が先端に小
歯をもたない実施例について説明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す図であ
る。この実施例は、固定子１が８個のステータ突極１−
１〜１−８を有しておシ、各ステータ突極には、互いに
１８０°離れた１対のステータ突極が１つの相を形成す
るように、励磁コイル２−１〜２−８が巻きつけられて
いる４相のハイブリッド型ステップモータである。移動
子３は非磁性体の軸３−４　ＶＣ取り付けられた磁石３
−３と磁石３−３の両端に付加された移動子突極部３−
１．３−２からなる。

移動子突極部３−１および３−２の円周上には、凹部の
幅と同幅の１８個の移動子突極が等ピッチで存在し３−
１と３−２は移動子突極のピッチの％だけずれて磁石３
−３に固定されている。本実施例における移動子移動位
置検出体は歯幅が移動子突極３−５の歯幅と同じである
位置検出用突極４−１〜４−４に位置検出用コイル５−
１〜５−４を巻き付けることにより移動子突極３−５が
位置検出用突極４−１〜４−４を通過する際の逆起電力
を検出するものとし、本実施例ではこの位置検出用突極
４個を各ステータ突極１−１〜１−８の間に設けた。本
発明をよＱ理解しやすく説明するため本実施例を展開し
第３図に示す。計１８個の移動子突極３−５−１〜３−
５−１８　　は等ピッチτｒで並び、また計８個のステ
ータ突極１−１〜１−８も等ピッチτＳで配置している
。ここで同一の励磁相をなすステータ突極１−１　、１
−５は対向する移動子突極３−５−１．３−５−１０　
　と完全に重って対向しており、同様に同一の励磁相を
なすステータ突極１−２　、１−６、および１−３，１
．−７、および１−４．１−８はそれぞれにτｒ１％τ
ｒ２％τｒ　の角度差をもって移動子突極３−５に対向
している。それ故、各励磁相を順番に励磁すると移動子
は移動子突極３−５の阿ピッチずつ歩進し、１回転を８
０ステツプで完了する。

移動子移動位置検出用突極４−１〜４−４は各ステータ
突極１−１〜１−８の間に位置し、ステータ突極１−１
と１−２の間に位置する位置検出用突極４−１を１番目
とし、他はそれぞれステータ突極１−５と１−６の間に
らるものを２番目、１−７と１−８の間を３番目、１−
３と１−４の間を４番目とする。それら位置検出用突極
はその中心が、対向する移動子突極中心と（１）式を満
足するずれτ６を４−３は一一τｒ　、　４−４は−■
τｒの角度位置に位置している。これら位置検出用突極
はステップモータ製造の簡便さのためにはできるだけ各
ステータ突極の中心近傍に設けられるのが望ましい。

さて、移動子が回転すると移動子突極３−５が移動子移
動位置検出用突極４−１〜４−４を通過する際、移動位
置検出コイル５−１〜５−４の両端には移動子突極１ピ
ツチが通過する時間を周期とした電圧が生じ、位置検出
用コイル５と励磁用コイル２の相互インダクタンスが小
さい時や、ステップモータを定電流駆動した場合には、
はぼ正弦波状の電圧信号を得ることができる。また、各
移動子移動位？　　置検出用突極４−□〜４−４ｉｄ、
ヤゎイゎヵ向オ、移動子突極３−５と０　＋　１／８　
τｒ　＋　　ＶＦ３　τｒ　Ｔ　　１／８　τｒだけず
れて位置するため、移動子の回転中、位置検出用コイル
５−２〜５−４にはそれぞれ位置検出コイル訃１に生ず
る電圧波形と１／８．−２／８．−１／８周期ずれた電
圧が生ずる。これを図示したものが第４図（ａ）でおる
。この各々の検出信号がその平均値レベルと交差する毎
に位置信号を出する適当々電気回路を用いると第４図（
ｂ）のような信号を得ることができ、それらを合成する
ことによって第４図（ｃｌのような移動子突極１ピツチ
の１／８の位置信号を得ることができる。

第５図悼位置信号検出回路構成の１例である。

ここでは移動子位置検出コイル５−１〜５−４ニ生じた
電圧信号を適当な高域遮断フィルタ６−１〜６−４に通
し、増幅回路７−１〜７−４によって増幅する。

そして、その信号をゼロクロス検出回路８−１〜８−４
によってパルス状位置信号に変換し、オアゲート９を通
して各位置検出コイルからの位置信号を合成する。

本実施例では、移動子移動位置検出用突極は４個とした
が、これをｎ個とした時には、移動子突極ピッチの１／
２ｎ　　の位置信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

ｕ＜　１図は本発明による実施例の構造を説明するため
のステップモータの縦断正面図、第２図は第１図の縦断
側面図、第３図は本発明のステップモータの展開図、第
４図は検出電圧信号と位置信号の波形図、第５図は位置
信号検出回路の一実施例を示す構成図である。 １・・・固定子、２・・・励磁用コイル、３・・・移動
子４・・・移動子移動位置検出用突極 ５・・・移動子移動位置検出用コイル ６・・・高域遮断回路　、　７・・・増幅回路８・・・
ゼロクロス検出器、９・・・オアゲート代理人　弁理士
　則　近　憲　佑　（ほか１名）第　　４　図 第　　５　図 ！Ｖ−−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個の移動子突極を等ピッチτ＿ｒで円周上に設けた
   移動子とそれに対向して複数個のステータ突極を備えた
   固定子を有し、固定子が励磁コイルにて励磁されること
   により移動子が移動するステップモータにおいて、ｎ個
   の位置検出用突極が前記固定子の各ステータ突極間に各
   々１つ配置され、ｉ（１≦ｉ≦ｎ）番目の位置検出用突
   極中心と、対向する移動子突極中心のずれτ＿ｅが次式
   を満足することを特徴としたステップモータ。 〔τ＿ｅ＝［ｉ−（Ａ＋１）］／［２ｎτ＿ｒ］但しＡ
   ＝０またはｎ〕