JPS63174549A - Hybrid motor - Google Patents

Hybrid motor

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JPS63174549A
JPS63174549A JP357587A JP357587A JPS63174549A JP S63174549 A JPS63174549 A JP S63174549A JP 357587 A JP357587 A JP 357587A JP 357587 A JP357587 A JP 357587A JP S63174549 A JPS63174549 A JP S63174549A
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JP
Japan
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motor
armature
phase
armatures
width
Prior art date
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Application number
JP357587A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isamu Takehara
勇 竹原
Tsutomu Osawa
勉 大沢
Shigeru Oki
茂 大木
Akihiro Yamamoto
山本 昭洋
Atsushi Osawa
大沢 敦
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.)
NIPPON FUEROO FURUIDEIKUSU KK
Original Assignee
NIPPON FUEROO FURUIDEIKUSU KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make an apparatus usable either as a continuously rotating motor or as a stepper motor by symmetrically arranging one-pole, one-coil armatures of the same width as that of a magnetic pole and of a narrower width. CONSTITUTION:In a three-phase eight-phase twelve-pole motor stator 1, narrow width armatures each occupying a 15 deg. central angle and wide width armatures each occupying a 45 deg. central angle are arranged in the order of narrow-wide- wide-narrow-narrow-wide from above in the left half of said stator and symmetrically to said order in the right half thereof. Then, the narrow-wide-wide-narrow armatures are dealt width as one group, and each group is made to correspond to one of phases A, B, C. In a rotor 5, a rotor yoke 6 is fitted with eight alternate N and S magnetic poles 7 each having an equal width. In each phase, a coil for two narrow width armatures and a wide width armature is wound with a reverse phase. Thus, this motor can be used both as a continuously rotating motor and as a stepper motor, if a conduction timing to each phase is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はモータに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a motor.

(従来技術) 例えば目的物をかなり遠い距離まで移動させた後、正確
な位置で停止させるような動作をさせるために、モータ
に連続回転およびステップ回転の両方の動作を行わせる
必要がある場合には、通常は次の2つの方法が用いられ
ている。
(Prior art) For example, when a motor needs to perform both continuous rotation and step rotation in order to move an object a considerable distance and then stop it at an accurate position. The following two methods are usually used.

即ち、(1)一つはステッピングモータを連続回転させ
るために、ドライバ回路からステッピングモータにパル
ス信号を連続的に送り続け、所望の角度だけ回転してか
ら停止するようにパルス数を制御したり、ロータリエン
コーダ等で回転角をドライバ回路にフィードバックする
方法、および(2)本来連続回転する構造のブラシレス
モーフ等を用い、これにやはりロークリエンコーダ等を
取りつけて所望の角度だけ回転してから停止するように
、ドライバ回路からの電流を回転駆動用とホールド用に
パターンを切り換えて、該ブラシレスモーフ等をステッ
ピングモータのように回転させるという2つの方法があ
る。
In other words, (1) one is to continuously send pulse signals from the driver circuit to the stepping motor in order to continuously rotate the stepping motor, and control the number of pulses so that it rotates by a desired angle and then stops. , a method of feeding back the rotation angle to the driver circuit using a rotary encoder, etc., and (2) using a brushless morph, etc., which originally has a structure that rotates continuously, and attaching a rotary encoder, etc. to this, and rotating the desired angle and then stopping. There are two methods of rotating the brushless morph or the like like a stepping motor by switching the pattern of the current from the driver circuit into one for rotational driving and one for holding.

(発明が解決しようとする問題点) 然るに、前記(1)にあっては、本来ステップ回転をす
るモータを連続して回転させるようにするため、ステッ
ピングモータが固有に性能として有する最大自起動周波
数あるいは最大応答周波数を限度としてそれ以上の回転
速度が得られず、本来連続回転する構造のモータに比し
てその動作速度が遅くなるばかりでなく、トルクリップ
ルも大きくなり、また前記(2)の方法では、複雑な制
御をするためのドライバ回路のコストが大きくなり、ま
たホールド状態をさせるためにその間常に電流を正逆に
交互に流すため、振動や熱がかなり発生するという欠点
があった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in (1) above, in order to continuously rotate a motor that originally rotates in steps, the maximum self-starting frequency that the stepping motor inherently has is Alternatively, the rotation speed beyond the maximum response frequency cannot be obtained, and the operating speed is not only slower than that of a motor that normally rotates continuously, but also the torque ripple becomes large. This method has disadvantages in that the cost of the driver circuit for complex control increases, and that current is constantly passed alternately in forward and reverse directions during the hold state, which generates considerable vibration and heat.

(問題点を解決するための手段及び作用)本発明は上記
従来のステッピングモータの欠点を連続回転モータで補
うために、入力信号の有無によって簡単にステップピン
グ回転もすれば連続回転もするバイブリフトモータを提
供することを目的とするものであって、固定子および回
転子のうちの、一方はほぼ均等な中心角を占める磁極で
構成し、他方については、全周360°を等分した一つ
の中心角の範囲内には、前記磁極とほぼ同一幅を占める
広幅電機子と、これよりも狭い幅を占める狭幅電機子と
をそれぞれ1個以上を配置すると共に、前記中心角内に
おいては、各種幅の電機子が正逆両回転方向に対し対称
に対を成して配置され、該1つの中心角内に在る電機子
には同一相の電流しか通電しないようにコイルを巻回し
て、信号電流または電流のパターンの切り換えによって
、連続回転モータとしてもステッピングモータとしても
使用できるように結線構成したハイブリット・モータを
提供するものである。
(Means and Effects for Solving the Problems) In order to compensate for the drawbacks of the conventional stepping motors mentioned above with a continuous rotation motor, the present invention provides a vibrator that can easily perform stepping rotation or continuous rotation depending on the presence or absence of an input signal. The purpose of this motor is to provide a motor, in which one of the stator and rotor is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles, and the other is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles, and the other is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles, and the other is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles. One or more wide armatures occupying approximately the same width as the magnetic poles and one or more narrow armatures occupying a width narrower than the magnetic poles are disposed within the range of the central angle, and within the central angle , armatures of various widths are arranged in pairs symmetrically with respect to both forward and reverse rotational directions, and coils are wound so that only current of the same phase is energized to the armatures located within one central angle. The present invention provides a hybrid motor which is wired so that it can be used as a continuous rotation motor or a stepping motor by switching the signal current or current pattern.

(実施例) 以下本発明を図面に示す実施例によって詳細に説明する
(Example) The present invention will be described in detail below using examples shown in the drawings.

第1図は本発明を実施せる3相8極12ポールのモータ
の正面概念図であって、固定子1には、1ボール1コイ
ル巻きのコイル2を巻回した電機子を多数取りつけるの
であるが、その各電機子の幅は、全周360°を実施例
の場合には3等分した図面上から左へ中心角120°の
範囲内には、先ず中心角15°を占める狭幅の電機子3
を、その次に中心角45°の幅を占める広幅電機子4を
、その次に広幅電機子4を、その次に狭幅電機子3とい
うように、広幅と狭幅の各々の電機子を正逆回転方向に
対称に対を成して配置し、且つ前記120゛の範囲内の
電機子にはA相の電流だけを通電するように、また、隣
接するそれぞれのコイルの巻回方向が逆になるように巻
回して構成するのである。以下それぞれの中心角120
°の範囲も同様にB相の電流およびC相の電流だけを通
電するように結線構成する。
FIG. 1 is a conceptual front view of a 3-phase 8-pole 12-pole motor in which the present invention can be implemented, and a stator 1 is equipped with a large number of armatures each having a coil 2 wound thereon with one coil per ball. However, the width of each armature is, in the case of the embodiment, divided into three equal parts of the entire circumference of 360°, and within a range of a center angle of 120° from the top of the drawing to the left, there is a narrow width that occupies a center angle of 15°. Armature 3
, then a wide armature 4 that occupies a width with a central angle of 45°, then a wide armature 4, then a narrow armature 3, and so on for each of the wide and narrow armatures. They are arranged in pairs symmetrically in the forward and reverse rotation directions, and the winding direction of each adjacent coil is adjusted so that only the A-phase current is applied to the armature within the 120° range. It is constructed by winding it in the opposite direction. Each of the following central angles is 120
Similarly, in the range of .degree., the wiring is configured so that only the B-phase current and the C-phase current are passed.

ここで各電機子の幅とは回転軸から垂直方向に各電機子
の占める角度を言い、各電機子の占める角度は各電機子
の一方の側における隣接する電機子との間隙の中心から
他側の間隙の中心までを言うものとする。また二つの鉄
心であっても同じ方向に同じ相の電流を通電するコイル
を巻回したようなものは、一つの電機子と同様に作用す
るので、ここでは一つの電機子と看做す。
Here, the width of each armature refers to the angle that each armature occupies in the vertical direction from the axis of rotation, and the angle that each armature occupies is measured from the center of the gap between each armature and the adjacent armature on one side of each armature. This refers to the center of the side gap. In addition, even if there are two iron cores, if they are wound with coils that carry current of the same phase in the same direction, they will act in the same way as one armature, so they will be treated as one armature here.

回転子5は回転子コーク6に均等幅の磁極7を取りつけ
て構成する。均等幅の意味も前記と同様であって、実施
例ではそれぞれ45°の中心角を占めるほぼ均一幅の磁
極で構成する。この磁極の幅は前記広幅電機子の幅とほ
ぼ同じになるようにすることは既に述べた。
The rotor 5 is constructed by attaching magnetic poles 7 of equal width to a rotor cork 6. The meaning of uniform width is the same as above, and in this embodiment, the magnetic poles are composed of substantially uniform widths each occupying a central angle of 45°. It has already been mentioned that the width of this magnetic pole is approximately the same as the width of the wide armature.

各電機子のコイルには別々の相の電流を通電するように
結線し、例えば図面に各相の電線端子を示すように、図
示上から左へ前記1つの中心角である120°の範囲に
ある電機子には全て人相の電流を通電するコイルだけを
、隣接するコイルとは互いに逆方向に巻回する。すなわ
ち同一の時間域においてA相の電流を通電する前記4つ
の電機子は互いにそれぞれの各電機子が逆の極性の磁界
を生じることになる。
The coils of each armature are wired to conduct currents of different phases, and for example, as shown in the drawing, the wire terminals of each phase are arranged in a range of 120°, which is the one central angle, from the top of the diagram to the left. In a given armature, only the coils that carry the human phase current are wound in opposite directions to the adjacent coils. That is, each of the four armatures to which the A-phase current is applied in the same time period generates a magnetic field of opposite polarity.

広幅電機子と狭幅電機子との幅の比率および結線方法と
うば上記に限らず、後述の動作が得られるような間隔で
磁界が発生するように、設計者が自由に設計できる。
The ratio of the widths of the wide armature to the narrow armature and the wiring method are not limited to those described above, and the designer can freely design the magnetic field so that the magnetic field is generated at intervals that will provide the operation described below.

このように構成したモータに3和文番電流を通電して回
転させるのであるが、これらの位相の進行パターンおよ
び各相の電流のオン・オフのタイミングによって上記三
つのモードの動作を行わせることができるモータである
ので、そのモードについては、それぞれの項で説明する
The motor configured as described above is rotated by applying a 3-Japanese current, but it is possible to operate the motor in the above three modes depending on the progression pattern of these phases and the on/off timing of the current of each phase. Since it is a motor that can operate, its modes will be explained in each section.

以上が本発明の構成である。次にこのモータの動作原理
を説明する。
The above is the configuration of the present invention. Next, the operating principle of this motor will be explained.

第2図各図は第1図に示した本発明を実施せる3相8極
12ポールのモータを、バイポーラ120゜通電3相ブ
ラシレス連続回転モードで使用する場合について、図示
説明の便利のために、成る時間域におけるモータの全周
を直線状に展開して磁極の位置と、その時間域における
各電機子から生じる磁界の極性とを対比した説明図であ
る。図中角電機子にOFFとあるのは、その電機子のコ
イルの電流がオフになっていることを、またSB等の符
号は最初のSがその時間域に於けるその電機子から生じ
ている磁界の極性を、次のBがその電機子に通電してい
る電流の相をそれぞれ示すものとする。例えばSBとは
B相の電流を通電する電機子であって、その図の時間域
にはS極性の磁界を生じていることを示している。
Figure 2 Each figure shows the case where the 3-phase 8-pole 12-pole motor according to the present invention shown in Figure 1 is used in a bipolar 120° energized 3-phase brushless continuous rotation mode for convenience of illustration and explanation. FIG. 2 is an explanatory diagram comparing the position of the magnetic pole by linearly developing the entire circumference of the motor in a time range consisting of , and the polarity of the magnetic field generated from each armature in that time range. The word OFF on a square armature in the figure indicates that the current in the coil of that armature is off, and the symbols such as SB indicate that the first S originates from that armature in that time range. Let B indicate the phase of the current flowing through the armature. For example, SB is an armature through which B-phase current is passed, and the figure shows that an S-polarity magnetic field is generated in the time range of the figure.

即ち、第2図(1)の時間域においては、A相の通電し
ている電機子部(計4個の電機子)はいずれもオフとな
っており、B相の電流を通電している1番目の電機子は
N極の磁界を、2番目の電機子はS極の磁界を、3番目
の電機子はN極の磁界を、4番目の電機子にはS極の磁
界を生じており、その同じ時間域にはC相の電流を通電
している電機子には1番目がS、2番目がN、3番目が
S、 4番目がNの磁界を生じていることを示している
That is, in the time range shown in Fig. 2 (1), all of the armature parts (total of 4 armatures) that are energized in phase A are off, and the current in phase B is energized. The first armature produces a north pole magnetic field, the second armature produces a south pole magnetic field, the third armature produces a north pole magnetic field, and the fourth armature produces a south pole magnetic field. This shows that in the same time range, the armature carrying C-phase current generates a magnetic field of S in the first, N in the second, S in the third, and N in the fourth. There is.

第2図各図の下段に示したのは、各時間域における回転
子の磁極の位置および各磁極の極性であり、また各磁極
の極性に添えである数字は、説明の便利のために付した
各磁極の番号である。即ちSlとはSの磁極のうちの1
番目の磁極、S2と゛はSの磁極の2番目の磁極を呼称
するものとする。
The lower part of each figure in Figure 2 shows the position of the rotor's magnetic poles and the polarity of each magnetic pole in each time range, and the numbers attached to the polarities of each magnetic pole are added for convenience of explanation. This is the number of each magnetic pole. In other words, Sl is one of the magnetic poles of S.
The second magnetic pole, S2, shall refer to the second magnetic pole of the S magnetic pole.

以上の前提で各図面に従って本発明のモータの動作につ
いて説明すると、第2図(1)の時間域にはA相の電流
はオフになっているためA相の電機子からは磁界を生じ
ていない。B相とC相との電流は、この時間域において
は逆方向に流れており、そのためB相の一番目の電機子
とC相の一番目の電子とは逆極性の磁界を生じている。
Based on the above premise, the operation of the motor of the present invention will be explained according to each drawing. In the time range shown in Fig. 2 (1), the A-phase current is off, so the A-phase armature does not generate a magnetic field. do not have. The currents in the B-phase and C-phase flow in opposite directions in this time range, so that the first armature of the B-phase and the first electron of the C-phase generate magnetic fields of opposite polarity.

この時間域においては、第2図(11最下段に示すよう
に、各極性の磁極が対峙しているものとする。
In this time range, it is assumed that the magnetic poles of each polarity are facing each other, as shown in the bottom row of FIG. 2 (11).

この時間域における各電機子と各磁極との極性を第2図
(1)でみると、同図下段で82の磁極は電機子のNB
に吸引され、且つNBの電機子から反発力を受けており
、N3の磁極は電機子のSBに吸引されており、且つN
3の電機子かは反発されているというように、図面矢印
の記入のある各磁極は同矢印の方向に回転させられる力
が生じていることが理解できよう。(矢印の記入のない
各磁極は、その時間域では力を生じていない)第2図(
2)は第2図(1)の時間域から回転子が、従って磁極
が、15°回転した時間域における第2図(11同様の
図面である。
Looking at the polarity of each armature and each magnetic pole in this time range in Figure 2 (1), the magnetic pole 82 in the lower part of the figure is NB of the armature.
The magnetic pole of N3 is attracted to the SB of the armature, and receives a repulsive force from the armature of NB, and the magnetic pole of N3 is attracted to the SB of the armature, and
It can be understood that the armature number 3 is repelled, and that a force is generated that causes each magnetic pole marked with an arrow in the drawing to rotate in the direction of the arrow. (Each magnetic pole without an arrow does not produce force in that time range.) Figure 2 (
2) is a drawing similar to FIG. 2 (11) in a time range in which the rotor, and hence the magnetic poles, have rotated by 15 degrees from the time range of FIG. 2(1).

この時間域においては、後に述べる駆動回路によって電
源のオン・オフと位相の進行による転流が行われ、A相
の電流はオンとなり、C相の電流はオフとなるのである
が、この時間域における各磁極の受ける力について前記
同様に考察すると、N1はNAに反発され、且つSAに
吸引され、SlはSAに反発され、且つNAに吸引され
るというように、同図矢印記入のある磁極はいずれも同
図矢印の方向に回転する力を受けていることが前記同様
に説明できる。
In this time range, the drive circuit described later performs commutation by turning the power on and off and advancing the phase, so that the A-phase current is on and the C-phase current is off. Considering the force exerted by each magnetic pole in the same manner as above, N1 is repelled by NA and attracted to SA, Sl is repelled by SA and attracted to NA, and so on. It can be explained as above that both of them are subjected to a rotating force in the direction of the arrow in the figure.

第2図(3)の時間域においては、磁極が15°回転し
、B相の電流がオフになり、同時にC相の電流に位相の
進行による転流が生じて、同相の電機子の極性は第2図
(1)とは逆になっているのも前記説明の位相の進行お
よびオン・オフ切り換えによるものであるが、この時間
域においても、各電機子が同図矢印方向に回転すること
が判る。
In the time range shown in Figure 2 (3), the magnetic pole rotates 15 degrees, the B-phase current turns off, and at the same time commutation occurs in the C-phase current due to phase progression, changing the polarity of the armature of the same phase. The fact that is reversed from Fig. 2 (1) is due to the phase progression and on/off switching explained above, but even in this time range, each armature rotates in the direction of the arrow in the figure. I understand that.

以下第2図(4)も全く同様に、第2図(3)から磁極
が 15°回転し、A相の電流がオフになり、B相に転
流が生じる等前記と全くどうようであり、そのときに図
示矢印方向に回転力が生じることも、最早説明の要はあ
るまい。
Figure 2 (4) below is completely similar to the above, with the magnetic pole rotating 15 degrees from Figure 2 (3), the A-phase current being turned off, and commutation occurring in the B-phase. , There is no need to explain that a rotational force is generated in the direction of the arrow in the figure at that time.

更に回転子が機械角で15°回転すると、同図(2)と
同様、但しA相の電機子の極性が同図(2)とは逆の状
態になり、各磁極の極性も、磁極が第2図(2)の状態
から機械角で45°回転したため、(電気角で180°
になるから)同図(2)とは逆になる。従ってやはりA
相およびB相の角電機子と各磁極との間に第2図矢印方
向に回転力が生じることが判る。
When the rotor further rotates by 15 degrees in mechanical angle, the polarity of the A-phase armature becomes opposite to that shown in (2) of the same figure, except that the polarity of each magnetic pole changes as shown in (2) of the same figure. Since it has rotated 45 degrees in mechanical angle from the state shown in Figure 2 (2), (180 degrees in electrical angle)
) This is the opposite of (2) in the same figure. Therefore, A
It can be seen that a rotational force is generated in the direction of the arrow in FIG. 2 between the phase and B phase square armatures and each magnetic pole.

このようにして本発明のモータは連続回転するのである
In this way, the motor of the present invention rotates continuously.

次に実施例のモータを上記のように連続回転させるため
の位置センサの信号と電源電流の位相進行パターンの一
例を第3図に示す。
Next, FIG. 3 shows an example of the phase progression pattern of the position sensor signal and power supply current for continuously rotating the motor of the embodiment as described above.

第3図(1)は位置センサから発生する信号電流の正・
負・断を右方向に時間ないしは回転角が進行するものと
して示したものである。第3図(2)は実施例のモータ
が第2図に示したように時計方向に回転するための、同
図(1)の信号に応じた位相進行パターンおよび電流の
正・負・断を示したものである。
Figure 3 (1) shows the positive signal current generated from the position sensor.
Negative/disconnection is shown as time or rotation angle progressing to the right. Figure 3 (2) shows the phase progression pattern and positive/negative/disconnection of the current according to the signal in Figure (1) in order for the motor of the example to rotate clockwise as shown in Figure 2. This is what is shown.

本図面と第2図とを比較対象してみれば、第3図(2)
のバタンの電源電流で第2図に示したように各電機子の
磁界の変化およびオン・オフが行われ、同図に説明した
ようにこのモータが時計方向に連続回転すること、およ
び同じ位置センサの信号を用いて第3図(3)のパター
ンで電源を通電すれば、第2図におけると反対方向にモ
ータが回転することが理解できよう。
If we compare this drawing with Figure 2, Figure 3 (2)
The power supply current of the button changes the magnetic field of each armature and turns it on and off as shown in Figure 2, and as explained in the figure, this motor continuously rotates clockwise and rotates at the same position. It will be understood that if the power is applied in the pattern shown in FIG. 3 (3) using the sensor signal, the motor will rotate in the opposite direction to that shown in FIG.

勿論前記ホール素子からの信号電流によって第3図(2
)のパターンの電流を通電したり同図(3)のパターン
の電源電流を通電したりできるように、通常の方法で駆
動回路を調整しておくものである。
Of course, the signal current from the Hall element causes the
The drive circuit is adjusted in a conventional manner so as to be able to pass the current in the pattern shown in FIG.

次に本発明のモータをステッピングモータとして使用す
る場合について、説明する。
Next, the case where the motor of the present invention is used as a stepping motor will be explained.

第4図(1)は第2図(1)と全く同じ電機子と磁極と
の位置関係を示している。
FIG. 4(1) shows the exact same positional relationship between the armature and the magnetic poles as FIG. 2(1).

但し、第4図(1)の時間域においては、A相の電流も
通電しており、そのかわりB相の電流とC相の電流とは
同一方向にながれているためにこの時間域においては、
各電機子は図示のような極性の磁界を生じている。
However, in the time range shown in Figure 4 (1), the A-phase current is also flowing, and the B-phase current and C-phase current are flowing in the same direction, so in this time range, ,
Each armature produces a magnetic field of polarity as shown.

この位置関係において、前記同様に各磁極に生じる力関
係をみると、S2の磁極はSBの電機子に反発され、且
つNBの電機子に吸引されており、またSBの磁極はN
Cの電機子に吸引され、且つSCの電機子から反発力を
受けている等、同図矢印の記入のある磁極が全て同図矢
印方向に回転する力を受けており、(矢印記入のない電
機子は力を生じない)これによって右に回転しようとす
る力と左に回転しようとする力とが釣り合っていること
が図面から理解できよう。
In this positional relationship, looking at the force relationship generated between each magnetic pole in the same way as above, the magnetic pole of S2 is repelled by the armature of SB, and is attracted to the armature of NB, and the magnetic pole of SB is
All the magnetic poles marked with arrows in the figure are receiving a force to rotate in the direction of the arrow in the figure, such as being attracted by the armature of C and receiving a repulsive force from the armature of SC. (The armature does not produce any force) As you can see from the diagram, the force that tries to rotate the armature to the right balances the force that tries to rotate it to the left.

また、同図の状態から、外部からの何らかの力によって
回転子が多少左右に回転したとしても、例えば同図(1
)の磁極が同図(1)よりも僅かに左に回転したとすれ
ば、同図32の磁極とNBの電機子とは殆ど重なってし
まい、即ち電気角で180°ずれてしまった状態である
から、殆ど力を生じないのに対し、SBの磁極とNCの
電機子とをみると、両者は電気角で90°ずれた状態に
なるから最も′強く力を発生する位置関係になり、(そ
の他の同図矢印記入のある磁極と各電機子との関係につ
いても同じ)従って回転子が左右に少し回転してしまっ
た場合にも、回転子には元の位置に戻ろうとする回転力
が生じることも、図示から判断できる。
Furthermore, even if the rotor rotates to the left or right due to some external force from the state shown in the same figure, for example (1
) is slightly rotated to the left compared to (1) in the same figure, the magnetic pole in figure 32 and the armature of NB will almost overlap, that is, they will be 180 degrees apart in electrical angle. However, if we look at the magnetic poles of the SB and the armature of the NC, they are shifted by 90 degrees in electrical angle, so they are in a positional relationship that generates the strongest force. (The same applies to the relationship between the other magnetic poles marked with arrows in the same figure and each armature.) Therefore, even if the rotor rotates a little to the left or right, the rotor has a rotational force that tries to return to its original position. It can also be determined from the illustration that this occurs.

次に外部からの信号によって、前記3相電流の転流およ
びオン・オフをワンステップ進めてやれば、B相の電流
に転流が生じ、各電機子から生じる磁界の極性は第4図
(2)のようになる。この時間域において、第4図(1
)の位置にあった磁極は右に回転する力を受けて15°
回転し、同図(2)の位置で停止し、その位置でホール
ドされることも、最早図示だけで充分理解できよう。
Next, if the commutation and on/off of the three-phase currents are advanced one step by an external signal, commutation will occur in the B-phase current, and the polarity of the magnetic field generated from each armature will change as shown in Figure 4 ( 2). In this time range, Figure 4 (1
) The magnetic pole at the position receives a force that rotates it to the right, causing it to rotate by 15°.
The fact that it rotates, stops at the position shown in FIG. 2 (2), and is held at that position can be fully understood from the illustration alone.

次に第4図各図に示したような磁極のパターンを生じさ
せるための信号電流と駆動電流との関係を第5図に示す
。第3図同様に時間ないし回転角の進行を図面右方向に
とり、クロック信号のオン・オフを同図(1)に、とそ
れによって生じる駆動電流の位相の進行のパターンを同
図(2)、(3)に示した。
Next, FIG. 5 shows the relationship between the signal current and drive current for producing the magnetic pole patterns shown in FIG. 4. Similarly to Figure 3, the progression of time or rotation angle is taken to the right in the figure, the on/off of the clock signal is shown in Figure 3 (1), and the resulting pattern of the phase progression of the drive current is shown in Figure 3 (2). Shown in (3).

図中(1)に示す点線の位置が第4図(11の時間域を
しめす。この図面と第4図各図とを比較対照すれば、従
前の説明と同様の理由により、第5図(2)のパターン
の駆動電流を通電すれば第4図各図に示したように時計
方向にステッピング回転し、第5図(3)のパターンの
駆動電離をを通電すれば第4図と反対方向に回転子が回
転することが理解できよう。
The position of the dotted line shown in (1) in the figure indicates the time range of Figure 4 (11).If you compare and contrast this figure with each figure of Figure 4, it will be seen that for the same reason as the previous explanation, Figure 5 ( If the driving current of the pattern 2) is applied, the rotation will step clockwise as shown in each figure in Fig. 4, and if the driving ionization pattern of Fig. 5 (3) is applied, the rotation will be in the opposite direction to that shown in Fig. 4. You can understand that the rotor rotates as follows.

第6図は実施例のモータに、ステップ回転および連続回
転の各モードの回転を混合して行わせるためのクロック
信号電流と、その時間域における位置センサ信号電流お
よび駆動電流の正・負・断を図面右方向に時間ないしは
回転角の進行に従って図示したものであって記載方法は
従前と同様である。
Figure 6 shows the clock signal current for causing the motor of the embodiment to mix the rotation modes of step rotation and continuous rotation, and the positive, negative, and disconnection of the position sensor signal current and drive current in the time range. is shown as time or rotation angle progresses toward the right in the drawing, and the method of description is the same as before.

既に繰り返し説明したのと同様に図面をたどれば、例え
ば第6図(2)のパターンの電源電流により、各磁極の
相互関係およびその時点における各磁極の位置関係を考
えれば、第6図の電源パターンの通電により、その関係
が第2図に示したと同様のモードの位置関係と同様にな
ったり1、第4図に示した位置関係と各磁極の極性と同
様になったりすることを繰り返し、結局このモータは連
続回転モードの高速回転をしたり、ステッピングモータ
・モードのステップ回転をしたりしながら、全体として
高速で回転させられ、且つ所望の回転角だけ回転して停
止させることができるのが判る。
If we follow the drawings in the same way as we have already explained repeatedly, for example, if we consider the mutual relationship of each magnetic pole and the positional relationship of each magnetic pole at that point due to the power supply current of the pattern shown in FIG. By energizing the power supply pattern, the relationship becomes similar to the positional relationship in the same mode as shown in Figure 2, and the positional relationship and the polarity of each magnetic pole are repeated as shown in Figures 1 and 4. After all, this motor can rotate at high speed in continuous rotation mode or step rotation in stepping motor mode, and can be rotated at a high speed as a whole, and can be stopped after rotating by a desired rotation angle. I can see that.

以上のように本発明のモータは駆動パルスおよび位置セ
ンサ信号電流によって、位相の進行および各相の電流の
オン・オフのタイミングをスイッチング装置によって選
択・指示すれば、前記第2図の連続回転モード、第4図
のステッピングモータモードおよび第6図で説明した混
合モード等、どのモードの動作も自由に行わせることが
できるのであって、同じ電源を用い、同じ駆動パルスお
よび同じ位置センサ信号電流を用いて、上記3つのモー
ドの変化を行うことができるものである。
As described above, the motor of the present invention can be operated in the continuous rotation mode shown in FIG. , the stepping motor mode shown in Figure 4 and the mixed mode explained in Figure 6, any mode of operation can be performed freely, using the same power supply, the same drive pulses, and the same position sensor signal current. It is possible to change the above three modes by using this.

もちろん電流バタンの切り換えには、位置センサとスイ
ッチング素子とを用いるものに限定される必要はなく、
整流子とブラシを用いて結線切り換え装置により電源パ
ターンを切り換える等の、どの方法を用いても本発明を
実施できることは言うまでもない。
Of course, switching the current button is not limited to using a position sensor and a switching element.
It goes without saying that the present invention can be carried out using any method, such as switching the power supply pattern by a connection switching device using a commutator and a brush.

(発明の効果) 本発明のモータは上記のように、電機子には1ボール1
コイル巻きの電機子で磁極の幅と同じ広幅のコイルとこ
れよりも狭幅の電機子とを組み合わせ、しかもこの組み
合わせを対称に配置したがら、正逆両方の回転ができて
而も駆動電源パターンの選択によって連続回転モータと
してもステッピングモータとしても動作させることがで
き、さらに混合モードの回転もさせることができ、さら
には減速機等が必要であった部分を低速回転成いは中速
回転によって1個のモータで兼用できるモータが得られ
たものである。
(Effects of the Invention) As described above, the motor of the present invention has one ball and one ball in the armature.
A coil-wound armature combines a wide coil with the same width as the magnetic poles and an armature with a narrower width, and because this combination is arranged symmetrically, it is possible to rotate in both forward and reverse directions, and the drive power pattern Depending on the selection, it can be operated as a continuous rotation motor or a stepping motor, and it can also be operated in a mixed mode.Furthermore, parts that require a reducer etc. can be operated by low-speed or medium-speed rotation. This results in a motor that can be used for both purposes.

またモータ自体が1ポール1コイル巻きのモーフ定数の
高いモータを使用できることになり、そのためモータが
小型軽薄でありながら1個のモータでステッピングモー
タと連続回転モータを兼ねるため、各種ロボット装置に
おける動力等には極めて都合の良いモータが得られる。
In addition, the motor itself can use a motor with a high morph constant, which has one pole and one coil winding.As a result, although the motor is small and lightweight, it can function as both a stepping motor and a continuous rotation motor, so it can be used as a power source for various robot devices. A very convenient motor can be obtained.

即ちロボット機械装置等にあっては、各関節部・手先作
業部等にそれぞれ別個のモータが必要となるが、従来の
ような重量の大きいモータを例えば手先部に使用すると
モータ自体が、他の部分例えば関節部の負荷となってし
まい機械の大型化が避けられなかったことを解決し、さ
らにはステッピングモータとしての動作と連続回転モー
タとしての動作を1個のモータで兼用できるから、例え
ば長い距離の移動をさせた後に極(正確な位置に目的物
を設置するような動作においては、連続高速回転、ステ
ッピング回転を自由に組み合わせて動作させることがで
きるから、作業能率が格段に高い動作をなし得るモータ
となる。
In other words, in robot machinery, etc., separate motors are required for each joint, hand working part, etc., but if a conventional heavy motor is used for the hand part, the motor itself will be damaged by other motors. This solves the problem of unavoidably increasing the size of the machine due to the load on parts such as joints, and furthermore, since one motor can function as both a stepping motor and a continuous rotation motor, for example, long After moving a distance, the pole (for operations such as setting an object at a precise position, continuous high-speed rotation and stepping rotation can be freely combined to perform operations with significantly higher work efficiency). It becomes a motor that can be used.

また前記のようにホールド時においてはモータが外部か
ら多少左右に回転する力を与えられても回転子の位置を
元に戻す力、即ちホールド力も優れていることも本発明
モータの特徴の一つに数えられよう。
Furthermore, as mentioned above, one of the features of the motor of the present invention is that during hold, even if the motor is given some external force to rotate from side to side, it has the ability to return the rotor to its original position, that is, the holding force is excellent. It can be counted as.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施せるモータの正面概念図である。 第2図は実施例のモータを連続回転モータとして動作さ
せる場合における回転子の回転角および各時間域毎にお
ける各相の電機子が発生する磁界の極性および磁極の位
置を対比した説明図であり、第3図各図は実施例のモー
タに第2図の動作を行わせるのに用いる信号電流および
駆動電源パターンを、第4図は実施例のモータをステッ
ピングモータとして動作させる場合における第2図同様
の説明図、第5図は実施例のモータをステッピングモー
タとして動作させる場合における第3図同様の説明図、
第6図は実施例のモータを混合モードとして動作させる
場合における第3図同様の図面である。
FIG. 1 is a conceptual front view of a motor in which the present invention can be implemented. FIG. 2 is an explanatory diagram comparing the rotation angle of the rotor and the polarity of the magnetic field generated by the armature of each phase and the position of the magnetic pole in each time range when the motor of the embodiment is operated as a continuous rotation motor. , Fig. 3 shows the signal current and drive power supply pattern used to make the motor of the embodiment perform the operation shown in Fig. 2, and Fig. 4 shows Fig. 2 when the motor of the embodiment operates as a stepping motor. A similar explanatory diagram, FIG. 5 is an explanatory diagram similar to FIG. 3 in the case where the motor of the embodiment is operated as a stepping motor,
FIG. 6 is a drawing similar to FIG. 3 in the case where the motor of the embodiment is operated in a mixed mode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 固定子および回転子のうちの、一方はほぼ均等な中心角
を占める磁極で構成し、他方については、全周360°
を等分した一つの中心角の範囲内には、前記磁極とほぼ
同一幅を占める広幅電機子と、これよりも狭い幅を占め
る狭幅電機子とをそれぞれ1個以上を配置すると共に、
前記中心角内においては、各種幅の電機子が正逆両回転
方向に対し対称に対を成して配置され、該1つの中心角
内に在る電機子には同一相の電流しか通電しないように
コイルを巻回して、信号電流または電流のパターンの切
り換えによって、連続回転モータとしてもステッピング
モータとしても使用できるように結線構成したハイブリ
ット・モータ。
One of the stator and rotor is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles, and the other is composed of magnetic poles occupying approximately equal central angles, and the other is composed of magnetic poles occupying a 360° entire circumference
One or more wide armatures occupying approximately the same width as the magnetic poles and one or more narrow armatures occupying a width narrower than the magnetic poles are disposed within one central angle that is equally divided, and
Within the central angle, armatures of various widths are arranged in pairs symmetrically with respect to both forward and reverse rotational directions, and only current of the same phase is energized to the armatures located within the one central angle. A hybrid motor is a hybrid motor with wires that are configured so that it can be used as either a continuous rotation motor or a stepping motor by winding a coil in this way and switching the signal current or current pattern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008289209A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Kofu Meidensha Electric Mfg Co Ltd Brushless dc motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008289209A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Kofu Meidensha Electric Mfg Co Ltd Brushless dc motor

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