JPS6331454A - Motor - Google Patents

Motor

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JPS6331454A
JPS6331454A JP17260286A JP17260286A JPS6331454A JP S6331454 A JPS6331454 A JP S6331454A JP 17260286 A JP17260286 A JP 17260286A JP 17260286 A JP17260286 A JP 17260286A JP S6331454 A JPS6331454 A JP S6331454A
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JP
Japan
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stator
rotor
motor
torque
stators
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JP17260286A
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Inventor
Taku Goto
卓 後藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce variations in torque and speed of a motor by unequally setting the circumferential pitch of the poles of a rotor for a motor. CONSTITUTION:A rotor 3 having an output shaft 2 is rotatably supported in a cylindrical stator unit 1, and a flange 4 for attaching a motor is secured to one end of the unit 1. The unit 1 is formed by bonding two stators 5 disposed adjacently in the direction of the shaft 2, and the stators are composed of outer and inner stators 6 and 7 and coils 8. A plurality of outer and inner stator poles 9, 10 projecting axially are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner peripheries of the stators 6 and 7. Further, the rotor 3 is formed in a permanent magnet type, and a plurality of poles N, S are arranged in the circumferential direction. In this case, the stator poles 9 and 10 engaged with one another are formed at an equal interval (equal pitch) in the circumferential direction, and the poles of the rotor 3 are disposed at an unequal interval (unequal pitch) in the circumferential direction. Thus, the cogging torque of the whole motor can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は磁路を形成するステータボールを有するステー
タと永久磁石式のロータとを備えたモータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a motor equipped with a stator having stator balls forming a magnetic path and a permanent magnet rotor.

〔従来技術] この種のモータにはステッピングモータやrutnモー
タ等があり、ステッピングモータの場合、複数の励磁相
(励磁コイル)を有するステータの極歯(ステータボー
ル)とロータの磁極とを対峙させ、各励磁相に一定の順
序でパルスを入力することによりロータを所定方向に一
定角度づつ回転させるよう構成されている。
[Prior Art] This type of motor includes a stepping motor and a rutn motor. In the case of a stepping motor, the pole teeth (stator balls) of a stator having a plurality of excitation phases (excitation coils) are opposed to the magnetic poles of a rotor. , the rotor is configured to rotate in a predetermined direction by a predetermined angle by inputting pulses to each excitation phase in a predetermined order.

したがって、ロータの初期位置からの回転角度は入力パ
ルスの数に比例するものであり、この入力パルスによっ
てステッピングモータの回転位置が制御される。
Therefore, the rotation angle of the rotor from its initial position is proportional to the number of input pulses, and the rotational position of the stepping motor is controlled by these input pulses.

また、このステッピングモータは、コイルで励磁される
複数の極歯(ステータボール)を有するステータ内に複
数の磁極を有するロータを軸支して構成されるものであ
り、大別すると、ロータの周面に突極を設けるVR(可
変レラククンス)型、ロータに永久磁石を用いるPM(
永久磁石)型、およびVR型およびPM型を組合わせた
型式のハイブリッドPM型に分inすることができ、本
発明は特にPM型ステッピングモータに通用するのに女
工通である。
Furthermore, this stepping motor is constructed by supporting a rotor having multiple magnetic poles within a stator having multiple pole teeth (stator balls) excited by a coil. VR (variable relaxation) type with salient poles on the surface, PM (with permanent magnet in the rotor)
The motor can be divided into a permanent magnet type, a hybrid PM type which is a combination of the VR type and the PM type, and the present invention is especially applicable to PM type stepping motors.

前記PM型のステッピングモータは、円周方向に配置さ
れた複数のステータボール(ステータ極歯)を有しかつ
各ステータボールに磁束を発生させるよう巻回したコイ
ルを備えたステータと、外ステータの内周面に対向する
外周面に複数の磁極を有する永久磁石式のロータとで構
成される。
The PM type stepping motor has a stator having a plurality of stator balls (stator pole teeth) arranged in the circumferential direction and a coil wound around each stator ball to generate magnetic flux, and an outer stator. It is composed of a permanent magnet type rotor having a plurality of magnetic poles on the outer peripheral surface opposite to the inner peripheral surface.

ところで、この種のモータの運転に際し、ある一定速度
(一定パルス周期入力)まで加速して一定パルス周期入
力で持続回転させる時には、各励磁相を正のトルク範囲
で順次!JIJ換えて加速し、−定パルス周期人力領域
では各励磁相の正負のトルクをバランスさせるように切
換えトルク積分値を零にして定速駆動状態を生じさせて
いる。
By the way, when operating this type of motor, when accelerating to a certain speed (constant pulse period input) and making it continue to rotate with constant pulse period input, each excitation phase must be sequentially controlled within the positive torque range! JIJ is switched to accelerate, and in the - constant pulse period manual power region, the switching torque integral value is set to zero so as to balance the positive and negative torques of each excitation phase to produce a constant speed drive state.

この定速駆動状態では、定速といはいってもパルス周期
ごとにトルクの正負変動による速度変動が生じている。
In this constant speed drive state, even though the speed is constant, speed fluctuations occur due to positive and negative fluctuations in torque at every pulse period.

一方、従来のこの種のモータにおいては、前記ステータ
ボールの円周ピンチおよび前記ロータのFa極の円周ピ
ンチはいずれも等ピッチにされ、その位置関係から回転
時の角度−トルク特性(θ−T特性)がほぼ正弦状の波
形の繰り返しであるため、トルク零点近傍でのトルク曲
線の傾斜が大きく正負のトルクによって生じる速度変動
が大きかった・ また、ロータの着磁磁極ピッチとステータボールの歯ピ
ッチとが全ての相において同一であるため、常に多くの
着磁磁極およびステータボールが互いに対向する位置関
係を占めることになり、残留トルク(コギングトルクま
たはディテントトルク)がきわめて大きくなる1頃向が
あった。
On the other hand, in a conventional motor of this kind, the circumferential pinch of the stator ball and the circumferential pinch of the Fa pole of the rotor are both set at equal pitches, and from their positional relationship, the angle-torque characteristic (θ- Since the T characteristic) is a repeating almost sinusoidal waveform, the slope of the torque curve near the torque zero point is large, and the speed fluctuation caused by positive and negative torques is large.In addition, the rotor's magnetized magnetic pole pitch and the teeth of the stator ball Since the pitch is the same for all phases, many magnetized magnetic poles and stator balls always occupy positions facing each other, and the residual torque (cogging torque or detent torque) is extremely large in the 1st direction. there were.

したがって、従来のモータにあっては、上記トルク零点
近傍での大きな速度変シJ並びに大ぎな残留トルクの存
在により、滑らかな回転が妨げられ、負荷の運動が不安
定になったり騒音が発生するなどの問題があった。
Therefore, in conventional motors, smooth rotation is hindered due to the large speed change near the torque zero point and the presence of large residual torque, resulting in unstable load motion and noise generation. There were other problems.

〔目的1 本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、モータの残留トルクを低減させるとともに定速回転時
のトルク変動や速度変動を低減させることにより安定的
に円滑に作動するモータを提供することである。
[Objective 1] The object of the present invention is to solve the problems of the prior art, reduce the residual torque of the motor, and reduce torque fluctuations and speed fluctuations during constant speed rotation, thereby operating stably and smoothly. The purpose is to provide motors.

〔目的達成のための手段] 本発明は、円周方向に配置された複数のステータボール
を有しかつ各ステータボールに磁束を発生させるよう巻
回されたコイルを備えたステータと、該ステータの内周
面に対向する外周面に複数の磁極を有する永久磁石式の
ロータとで構成されるモータにおいて、前記ロータの各
磁極の円周と・ノチを不等ピンチにすることにより、上
記目的を達成するものである。
[Means for Achieving the Object] The present invention provides a stator having a plurality of stator balls arranged in the circumferential direction and a coil wound around each stator ball to generate magnetic flux, and a stator of the stator. In a motor composed of a permanent magnet rotor having a plurality of magnetic poles on the outer circumferential surface facing the inner circumferential surface, the above purpose can be achieved by making the circumference and notch of each magnetic pole of the rotor unequal. It is something to be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

第1図は本発明を適用するのに好適なr’M型ステッピ
ングモータを示し、第2図は第1図中の外ステータを、
第3図は第1図中のロータをそれぞれ示す。
FIG. 1 shows an r'M type stepping motor suitable for applying the present invention, and FIG. 2 shows the outer stator in FIG.
FIG. 3 shows the rotors in FIG. 1, respectively.

第1図において、円筒状のステータユニット1の内部に
は出力軸2を有するロータ3が回転自在に軸支され、該
ステータユニット1の−、%j:jにはモータ取付は用
のフランジ4が固定されている。
In FIG. 1, a rotor 3 having an output shaft 2 is rotatably supported inside a cylindrical stator unit 1, and a flange 4 for mounting a motor is attached to -,%j:j of the stator unit 1. is fixed.

前記ステータユニット1は出力軸2方向にV1接配匿さ
れた2個のステータ5.5を接合した分割構造をしてい
る。各ステータ5.5は類似の構造を有しており、それ
ぞれ、外ステータ6、内ステータ7およびコイル8を組
付けて構成されている。
The stator unit 1 has a divided structure in which two stators 5.5 are joined together and arranged in a V1 manner in the direction of the output shaft 2. Each stator 5.5 has a similar structure and is constructed by assembling an outer stator 6, an inner stator 7 and a coil 8, respectively.

前記外ステータ6の内周部には、第2図に示すごとく、
円周方向の所定間隔位置で軸方向に突出する複数の外ス
テータボール9が形成されており、前記内ステータ7の
内周部には、前記各外ステータボール9に対し所定隙間
をもって凹凸対向するよう軸方向に突出する複数の内ス
テータボール10が形成されている。
As shown in FIG. 2, the inner circumferential portion of the outer stator 6 has:
A plurality of outer stator balls 9 are formed to protrude in the axial direction at predetermined intervals in the circumferential direction, and the inner circumferential portion of the inner stator 7 has projections and depressions facing each of the outer stator balls 9 with a predetermined gap. A plurality of inner stator balls 10 are formed that protrude in the axial direction.

前記コイル8は、複数の励磁相を形成するよう前記外、
内ステータボール9.10に巻回され、各ステータボー
ル9.10に所定の順次で磁束を発生させるよう装若さ
れている。
The coil 8 is arranged so as to form a plurality of excitation phases.
It is wound around the inner stator balls 9.10 and arranged to generate magnetic flux in each stator ball 9.10 in a predetermined sequence.

前記ロータ3は永久磁石式のロータであり、その外周面
すなわち前記ステータ5.5の内径と所定の隙間で対向
する外周面には、第3図に示すごとく、円周方向に複数
の磁極(N極、S極)N、Sが配列されている。
The rotor 3 is a permanent magnet type rotor, and its outer circumferential surface, that is, the outer circumferential surface facing the inner diameter of the stator 5.5 with a predetermined gap, has a plurality of magnetic poles ( N pole, S pole) N and S are arranged.

以上のように、一対のステータ5.5内に永久磁石のロ
ータ3を回転自在に軸支し、各ステータに巻回した複数
のコイル(励磁相)8を所定のタイミングで順次励磁す
ることにより、出力軸2を所望の方向に所望の速度で回
転させるよう構成されている。
As described above, by rotatably supporting the permanent magnet rotor 3 within a pair of stators 5.5 and sequentially exciting the plurality of coils (excitation phase) 8 wound around each stator at a predetermined timing. , the output shaft 2 is configured to rotate in a desired direction at a desired speed.

なお、各ステータ5.5は例えばt4板のプレス成形お
よび深絞り加工等で成形することができる。
In addition, each stator 5.5 can be formed, for example, by press forming or deep drawing of a T4 plate.

上EPM型ステノピングモーモー所望のパルスタイミン
グで次々と駆動するためには、例えば、以下に説明する
ような駆動制御が必要である。
In order to drive the EPM type stenoping mode one after another at a desired pulse timing, for example, drive control as described below is required.

第4図は4相ステツピングモータにおけるバイファイラ
巻線を施した励磁相を示し、第4図中、番号11.12
.13.14はそれぞれ第1相、第2相、第3相、第4
相の巻線コイルを示し、番号15.16.17.18は
それぞれの和の駆動用トランジスタを示す。
Figure 4 shows the excitation phase with bifilar winding in a 4-phase stepping motor, with numbers 11 and 12 in Figure 4.
.. 13.14 are the 1st phase, 2nd phase, 3rd phase, and 4th phase, respectively.
The phase winding coils are shown, and numbers 15, 16, 17, and 18 indicate the respective sum driving transistors.

第4図において、制御回路(図示せず)からの駆動指令
信号を各駆動用トランジスタ15.16.17.18の
ベースに所定のタイミングおよび所定の順次で印加する
ことにより、対応する巻線コイル11.12.13.1
4に駆動電圧VDが印加される。
In FIG. 4, by applying a drive command signal from a control circuit (not shown) to the base of each drive transistor 15, 16, 17, and 18 at a predetermined timing and in a predetermined sequence, the corresponding wire-wound coil is 11.12.13.1
Driving voltage VD is applied to 4.

第5図(Δ)および(B)は、2−2相励磁および1−
1相励磁の場合の前記該1相〜第4相の駆動指令信号の
タイムチャートを例示する。
Figure 5 (Δ) and (B) show 2-2 phase excitation and 1-
A time chart of the drive command signals of the first to fourth phases in the case of one-phase excitation is illustrated.

第6図は前記1−1相励磁および前記2−2和励磁によ
り発生する角度−トルク特性(θ−T特性)を例示する
FIG. 6 illustrates the angle-torque characteristic (θ-T characteristic) generated by the 1-1 phase excitation and the 2-2 sum excitation.

第6図において、符号I、■、■、■はそれぞれ第1相
、第2相、第3相、第4相の巻線コイルのみを励磁した
1−1相励磁のθ−T特性を示し、Iffは第1相の巻
線コイルおよび第2相の巻線コイルを同時に励磁した2
−2相励磁のθ−T特性を示す。
In Fig. 6, symbols I, ■, ■, and ■ indicate the θ-T characteristics of 1-1 phase excitation in which only the 1st, 2nd, 3rd, and 4th phase winding coils are excited, respectively. , If is 2 when the first phase winding coil and the second phase winding coil are simultaneously excited.
- Shows the θ-T characteristics of two-phase excitation.

2−2相励磁は1−1相励磁において2つの相づつ同時
に励磁する場合に相当し、したがって、111曲線は1
曲線と■曲線との和で表すことができる。
2-2 phase excitation corresponds to the case where two phases are simultaneously excited in 1-1 phase excitation, so the 111 curve is 1
It can be expressed as the sum of the curve and ■curve.

なお、第6図のグラフには、2−2相励磁についてはI
IIのθ−T特性のみが示されている。
In addition, in the graph of FIG. 6, for 2-2 phase excitation, I
Only the θ-T characteristics of II are shown.

第7図(A)および(B)は、第6図中の1−1相励磁
でモータを駆動しである一定速度(一定パルス周期入力
)まで加速し、次いでこの一定速度に維持して回転させ
る場合の作動状態を例示する図であり、第7図(A)は
時間経過に対するロータの速度特性を示し、第7図(B
)はその時のθ−T特性と相切換えタイミングを示す。
Figures 7 (A) and (B) show that the motor is driven by the 1-1 phase excitation in Figure 6, accelerates to a certain speed (constant pulse cycle input), and then maintains this constant speed and rotates. FIG. 7(A) shows the speed characteristics of the rotor over time, and FIG. 7(B)
) indicates the θ-T characteristic and phase switching timing at that time.

第7図(B)に示すごとく、切換時刻t=Q、tl、t
2で順次相I−相■−相■と切換えることにより正のト
ルクを加えて加速し、一定パルス周期入力領域では正負
のトルク(第7図(B)中の斜線部)が互いに相殺され
てバランスするよう制御しいわゆる定速駆動状態が維持
されている。
As shown in FIG. 7(B), switching time t=Q, tl, t
2, by sequentially switching from phase I to phase ■ to phase ■, positive torque is applied to accelerate, and in the constant pulse period input region, the positive and negative torques (hatched area in Fig. 7 (B)) cancel each other out. A so-called constant-speed drive state is maintained by controlling the motor to maintain balance.

このようなステンピングモータの駆動においては、第7
図<A)、(B)から明らかなごとく、定速とは称して
も実際には切換えタイミングt3、t4・−・・・・・
−・・・ごとに若干の速度変動dωが生じている。
In driving such a stamping motor, the seventh
As is clear from the figures <A) and (B), even though it is called constant speed, the actual switching timing is t3, t4...
-... A slight speed fluctuation dω occurs every time.

然して、従来のPM型ステフピングモータにあっては、
第8図の展開模式図に示すごとく、ステータ5.5の各
ステータボール9.10は円周方向に等ピッチ間隔で配
置され、また、ロータ3の磁14N、Sも円周方向に等
ピッチ間隔たて配列されていたので、それらの位置関係
から、θ−T特性がほぼ正弦波状波形の繰返しであるた
め、トルク零点近傍のトルク変化率が大きく、正負のト
ルク変動により生じる速度変動も大きな値になっていた
However, in the conventional PM type stepping motor,
As shown in the developed schematic diagram of FIG. 8, the stator balls 9.10 of the stator 5.5 are arranged at equal pitches in the circumferential direction, and the magnets 14N and S of the rotor 3 are also arranged at equal pitches in the circumferential direction. Because they were arranged at intervals, the θ-T characteristic is a repeating almost sinusoidal waveform due to their positional relationship, so the rate of torque change near the torque zero point is large, and the speed fluctuation caused by positive and negative torque fluctuations is also large. It was a value.

ざらに、第8図のステータボール部およびロータ邪の展
開模式図から明らかなごとく、ステータボール9.10
の歯ピッチとロータ3の着tf!を磁+】ピッチとは全
ての相が同一であるために、常に多くの着磁磁+i =
よびステータボールが互いに対向する位置関係を占める
ことになり、残留トルク(コギング]・ルクまたはディ
テントトルク)がきわめて大きくなる傾向があった。
Roughly, as is clear from the schematic diagram of the stator ball section and rotor shaft in Figure 8, the stator ball 9.10
Teeth pitch and rotor 3 wear tf! Since all phases are the same, there are always many magnetized magnets +i =
As a result, the stator balls and stator balls are positioned opposite to each other, and residual torque (cogging torque or detent torque) tends to become extremely large.

なお、第1図および第8図に示すごとく一対のステータ
5.5を設け、各ステータの残留トルクの位相および振
巾を正負対称形に選定することにより、モータの残留ト
ルクを零にすることも考えられるが、実際には、以下に
説明する残留トルク発生のメカニズムから明らかなごと
く、単に一対のステータ5.5を設けるだけでは残留ト
ルクを低減させることは困難である。
In addition, by providing a pair of stators 5.5 as shown in FIGS. 1 and 8, and selecting the phase and amplitude of the residual torque of each stator to be symmetrical in positive and negative, the residual torque of the motor can be reduced to zero. However, in reality, as is clear from the mechanism of residual torque generation described below, it is difficult to reduce the residual torque simply by providing a pair of stators 5.5.

まず、第8図のようにロータ3の着磁ピンチおよびステ
ータ5.5の割り出し角度ともに等ピンチで配列した時
の各ステータ5.5における残留トルクは第9図中の曲
線A、Bのように表される。
First, when the magnetization pinch of the rotor 3 and the indexing angle of the stator 5.5 are arranged at the same pinch as shown in Fig. 8, the residual torque in each stator 5.5 is as shown by curves A and B in Fig. 9. is expressed in

ところで、モータ全体に出現する残留トルクは一方のス
テータ5から発生する残留トルクAと他方のステータ5
から発生する残留1−ルクBとの和であり、両方のステ
ータ5.5が全く均一に構成されていわば、残留トルク
Aと残留トルクBとは互いに打消されモータ全体に出現
する残留トルクは零になるはずである。
By the way, the residual torque that appears in the entire motor is the residual torque A generated from one stator 5 and the other stator 5.
If both stators 5.5 were configured completely uniformly, the residual torque A and the residual torque B would cancel each other out, and the residual torque appearing in the entire motor would be zero. It should be.

しかし、通常では、ロータ3の着磁誤差や加工精度など
何らかのアンバランスが発生することは避けられず、第
10図(A)および(B)のように各ステータ5.5の
残留トルクA、Bのアンバランスによりその和としての
残留トルクXおよびYが発生する。
However, normally, it is unavoidable that some kind of imbalance occurs such as magnetization error or machining accuracy of the rotor 3, and as shown in FIGS. 10(A) and (B), the residual torque A of each stator 5.5, Due to the unbalance of B, residual torques X and Y are generated as the sum thereof.

なお、第10図(Δ)は両方のステータ5.5の残留ト
ルクA、Bの位相が同じである場合を示し、第10図(
B)は残留トルクA、、Bの振巾および位相が異なる場
合を示す。
In addition, FIG. 10 (Δ) shows the case where the phases of the residual torques A and B of both stators 5.5 are the same, and FIG.
B) shows the case where the amplitudes and phases of the residual torques A, , B are different.

このように、従来のPM型ステッピングモータにあって
は、一対のステータ5.5を互いに対称に配置したとし
ても、残留トルクを低減することは事実上不可能であり
、モータ回転の不円滑あるいは負萄運転の不安定化や騒
音発生の原因になっていた。
As described above, in the conventional PM type stepping motor, even if the pair of stators 5.5 are arranged symmetrically, it is virtually impossible to reduce the residual torque, and the motor rotation may become unsmooth or This was causing unstable load-bearing operation and noise.

第11図は本発明によるPM型ステッピングモータのス
テータボール部およびロータ部の展開模式図である。
FIG. 11 is a schematic exploded view of a stator ball portion and a rotor portion of a PM type stepping motor according to the present invention.

第11図は複数の外ステータポール9および内ステータ
ポール10を互いに噛合い状態で対向させた構造を有す
るステータ5を軸方向に2個接合配列して第1図のよう
なステータユニット1を構成する場合を例示する。
FIG. 11 shows a stator unit 1 as shown in FIG. 1 constructed by arranging two stators 5 connected in the axial direction and having a structure in which a plurality of outer stator poles 9 and inner stator poles 10 are opposed to each other in a meshing state. Here is an example of a case where

ステータユニット1の内径内には、円周方向所定間隔で
複数の着磁磁極N、Sが交互に形成されたロータ3が回
転自在に軸支されている。
A rotor 3, in which a plurality of magnetized magnetic poles N and S are alternately formed at predetermined intervals in the circumferential direction, is rotatably supported within the inner diameter of the stator unit 1.

然して、本発明によれば、第11図に示すごとく、各ス
テータ5.5において互いに噴み合されるステータボー
ル9.10は円周方向等間隔(等ピッチ)で形成される
のに対し、ロータ3の複数の磁極N、Sは円周方向に不
等間隔(不等ピッチ)で配置されている。
According to the present invention, as shown in FIG. 11, the stator balls 9.10 that are jetted into each other in each stator 5.5 are formed at equal intervals (equal pitch) in the circumferential direction; The plurality of magnetic poles N and S of the rotor 3 are arranged at unequal intervals (unequal pitch) in the circumferential direction.

この着磁磁極N、Sの不等ピッチ配置としては、例えば
、各間隔が等測的に正弦波状に大小に変化するような配
置、あるいは各間隔が順次等比級数的または等着抜数的
に大小に変化するような配置などが採用される。
The unequal pitch arrangement of the magnetized magnetic poles N and S may be, for example, an arrangement in which each interval changes in size equimetrically in a sinusoidal manner, or an arrangement in which each interval is sequentially arranged in a geometric series or equidistant order. An arrangement that changes in size is adopted.

第12図はロータ3周面上のn番目の着磁磁極と(n−
,1)番目の着はC磁極との間の間隔niの変化特性を
例示する。
Figure 12 shows the n-th magnetized magnetic pole on the circumferential surface of the rotor 3 and (n-
, 1) exemplifies the change characteristics of the distance ni between the C magnetic pole and the C magnetic pole.

以上説明したように、ロータ3の複数の着磁磁極N、S
を円周方向に不等ピッチで配置することにより、同−相
内においても、互いに対向するロータ3の着磁磁極N、
Sとステータボール9.10との対の数を大幅に減少さ
せることができ、モータ全体の残留トルク(コギングト
ルク)も大幅に軽減させることができた。
As explained above, the plurality of magnetized magnetic poles N, S of the rotor 3
By arranging them at unequal pitches in the circumferential direction, even within the same phase, the magnetized magnetic poles N,
The number of pairs of S and stator ball 9.10 could be significantly reduced, and the residual torque (cogging torque) of the entire motor could also be significantly reduced.

例えば、第10図(八)および(B)に示すごとく一対
のステータ5.5のアンバランスやロータ3の着磁t1
差などにより残留トルクX、Yが発生する場合は、各種
の誤差を見込んで予めロータ3の、?7磁磁極の円周ピ
ッチ(位相)をズラしておくことにより、モータ全体の
残留トルクを零にしたり大幅に低減させるなど一層効果
的に低減させることができた。
For example, as shown in FIG. 10 (8) and (B), the imbalance between the pair of stators 5.5 and the magnetization t1 of the rotor
If residual torques X and Y occur due to differences, etc., the rotor 3's ? By shifting the circumferential pitch (phase) of the seven magnetic poles, it was possible to reduce the residual torque of the entire motor more effectively, such as by reducing it to zero or significantly reducing it.

すなわち、ステータ5.5やロータ3の寸法や組立て上
の誤差のパターンに合せてロータ3の着KI KI J
、’fi (N 、 S )のピンチ等を設定すること
により残留]・ルクを効果的に低減させることができる
In other words, the fitting of the rotor 3 is adjusted according to the dimensions of the stator 5.5 and rotor 3 and the pattern of errors in assembly.
, 'fi (N, S), etc., the residual ]-lux can be effectively reduced.

例えば、第10図(I3)のように両ステータ5.5の
久+5留トルクA、Bの振IIJおよび位相が異なる場
合には、予め第1O図(B)中の二点鎖線Zで示すよう
に予めロータ3の磁極のピッチを変化させておけば残留
トルクを効果的に大幅低減することができる。
For example, as shown in Fig. 10 (I3), if the amplitude IIJ and phase of the K + 5 torques A and B of both stators 5.5 are different, the two-dot chain line Z in Fig. 1O (B) should be used in advance. By changing the pitch of the magnetic poles of the rotor 3 in advance, the residual torque can be effectively and significantly reduced.

また、ロータ3の複数の若磁磁極N、Sを円滑方向に不
等ピッチで配置することにより、θ−T特性も、第13
図に示すごとく、トルク零の近傍での傾斜が小さくかつ
正負のトルク値が小さな痩せた波形の特性曲線になる。
Furthermore, by arranging the plurality of young magnetic poles N and S of the rotor 3 at uneven pitches in the smooth direction, the θ-T characteristic can also be improved by the 13th
As shown in the figure, the characteristic curve has a thin waveform with a small slope near zero torque and small positive and negative torque values.

このため、定速回転時すなわち一定パルス周期入力時に
生じるトルク変動や速度変動もきわめて小さな値に抑え
ることができた。
Therefore, torque fluctuations and speed fluctuations that occur during constant speed rotation, that is, when a constant pulse period is input, can be suppressed to extremely small values.

なお、以上の説明では本発明をステッピングモータに通
用する場合を例示したが、本発明は正弦波の2相電流に
よって駆動される周期モータ、あるいは、前述の回転型
モータを直線状に展開したりニアモータ等にも同様に適
用することができる。
In the above explanation, the present invention was applied to a stepping motor, but the present invention is also applicable to a periodic motor driven by a two-phase sinusoidal current, or to a linear motor developed from the above-mentioned rotary motor. It can be similarly applied to near motors and the like.

また、ステータボール9.10の山形形状は、第11図
に示すような直方形のみならず、第14図(A)に示す
ような台形、第14図(13)に示すような凸変曲翼形
、さらには第14図(C)のように厚さを変化させた形
状など、種々の形状を採用することができる。
The chevron shape of the stator balls 9 and 10 is not limited to a rectangular shape as shown in FIG. 11, but also a trapezoid as shown in FIG. 14 (A), a convex inflection as shown in FIG. 14 (13) Various shapes can be adopted, such as an airfoil shape or a shape with varying thickness as shown in FIG. 14(C).

〔効果〕〔effect〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、ロー
タの磁極の円周ピッチを不等ピンチにするというfii
 fl’!な構成により、定速回転時のモータの残留ト
ルク、トルク変動および速度変動を制御することができ
、安定したgA動が可能な回転式5−夕が得られる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the fii
fl'! With this configuration, it is possible to control the residual torque, torque fluctuations, and speed fluctuations of the motor during constant speed rotation, and to obtain a rotary motor capable of stable gA motion.

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

第1図は本発明を適用するのに好適なPM型ステフビン
グモータの一部破断斜視図、第2図は第1図中のスクー
タの部分斜視図、第3図は第1図中のロータの斜視図、
第4図は第1図のステッピングモータの励磁相を示す回
路図、第5図(A)および(13)はそれぞれ2−2相
励磁および1−1相励磁の駆動指令信号のタイミングチ
ャート、第6図は第5図(A)および(B)の各相励磁
によって得られる角度−トルク(θ−T)特性を例示す
るグラフ、第7図(A)および(B)は1−1相励磁に
おいて一定速度まで加速する場合のロータ速度およびト
ルクの値を例示するグラフ、第8図は従来のステッピン
グモータのステータボール部およびロータ磁極部の展開
模式図、第9図は一対のステータのボール割り出しピッ
チおよびロータの磁極ピッチとも等ピッチで配列したと
きの各ステータの残留トルクを例示するグラフ、第10
図(A)および(B)はそれぞれ一対のステータの残留
トルクのアンバランスにより生じるモータの残留トルク
を例示するグラフ、第11図は本発明によるモータのス
う一−クポール部およびロータ磁極部の展開模式図、第
12図は第11図のロータの磁極間のピッチ(間隔)変
化1j(性を例示するグラフ、第13図は第11図のモ
ータの角度−トルク(θ−T)特性を例示するグラフ、
第14図(A)〜(C)はそれぞれステータボールのi
′1)形彫状を例示する模式図である。 1−・−・・・・・−ステータユニット、2−・−−−
−−−・−出力刺I、3・・−・−・−・・−ロータ、
5.5・−・−−一一−ステータ、8−−−−・・・コ
イル、9.10−・−・−・・・・ステータボール、t
・−・・・・−・−時間、θ−・・−・・−・−・角度
、ω・−・−・・−・・・・ロータ回転速度、T・・・
・・・・・・・−トルク、X、 Y・・−・−・−・−
残留トルク。 第5図 (A) 茅4@    L−ニー 第6図 第13図 第14図 (G)
Fig. 1 is a partially cutaway perspective view of a PM type stepping motor suitable for applying the present invention, Fig. 2 is a partial perspective view of the scooter shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a partial perspective view of the rotor shown in Fig. 1. A perspective view of
FIG. 4 is a circuit diagram showing the excitation phases of the stepping motor in FIG. 1, and FIGS. Figure 6 is a graph illustrating the angle-torque (θ-T) characteristics obtained by each phase excitation in Figures 5 (A) and (B), and Figure 7 (A) and (B) are graphs for 1-1 phase excitation. Graph illustrating the rotor speed and torque values when accelerating to a constant speed at , Figure 8 is a schematic development of the stator ball part and rotor magnetic pole part of a conventional stepping motor, and Figure 9 shows the indexing of the balls of a pair of stators. Graph 10th illustrating the residual torque of each stator when the pitch and the magnetic pole pitch of the rotor are arranged at equal pitches.
Figures (A) and (B) are graphs each illustrating the residual torque of the motor caused by the unbalance of the residual torque of a pair of stators. 12 is a graph illustrating the pitch (spacing) change 1j (characteristic) between the magnetic poles of the rotor in FIG. 11, and FIG. 13 is a graph showing the angle-torque (θ-T) characteristics of the motor in FIG. An illustrative graph,
Figures 14 (A) to (C) show the i of the stator ball, respectively.
'1) It is a schematic diagram illustrating a carved shape. 1----- Stator unit, 2-----
−−・−Output pin I, 3・−・−・−・・−Rotor,
5.5--11-stator, 8--coil, 9.10--stator ball, t
・−・・−・−Time, θ−・−・・−・−・Angle, ω・−・−・・・Rotor rotation speed, T...
・・・・・・・・・-Torque, X, Y・・−・−・−・−
Residual torque. Figure 5 (A) Chi 4 @ L-knee Figure 6 Figure 13 Figure 14 (G)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)円周方向に配置された複数のステータボールを有
しかつ各ステータボールに磁束を発生させるよう巻回し
たコイルを備えたステータと、該ステータの内周面に対
向する外周面に複数の磁極を有する永久磁石式のロータ
とで構成されるモータにおいて、前記ロータの各磁極の
円周ピックを不等ピッチにすることを特徴とするモータ
(1) A stator having a plurality of stator balls arranged in the circumferential direction and equipped with a coil wound around each stator ball to generate magnetic flux, and a plurality of stator balls arranged on the outer circumferential surface opposite to the inner circumferential surface of the stator. 1. A motor comprising a permanent magnet rotor having magnetic poles, characterized in that circumferential picks of each magnetic pole of the rotor are arranged at unequal pitches.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610464A (en) * 1993-12-27 1997-03-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Direct current motor having a decreasing cogging torque

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610464A (en) * 1993-12-27 1997-03-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Direct current motor having a decreasing cogging torque

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