JPH03212149A - ステッピングモータ - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明はステッピングモータのスティフネス（ｓｔｉｆ
ｆｎｅｓｓ）特性の改良に関する。

ｂ、　従来の技術 従来、ステッピングモータは構造上大別して、可変リラ
クタンス形、永久磁石形およびハイブリッド（複合）形
の３種類がある。

この種のステッピングモータの構造は、例えばハイブリ
ッド形として、第４図の断面図および第５図の概念図に
示すようなものがある。

同図において、２相ハイブリツド形ステツピングモータ
１は固定子２と回転子３とから構成される。固定子２の
固定子極２ａには複数の小歯２ｂを有すると共に、回転
子３の外周にも多数の小歯３ａが設けられている。しか
も該回転子３には、出力軸４の軸方向に磁化させた永久
磁石５を組み込み、その外側に前記多数の歯をそれぞれ
有する鉄心６゜７がある。鉄心６はＮ極、鉄心７はＳ極
に磁化され、お互いの歯は半ピツチ（電気的に１８０°
）ずれている。

固定子２には、ケース８、ブラケット９．１０およびモ
ータ巻線（図では２相、パイファーラ巻線）１１のほか
、前記回転子３を回動自在に軸承する軸受１２．１３が
、前記プラテン）９．１０に配設され、ねじ類により組
み立てられている。更に、回転子３の出力軸４は、一方
の軸受１３とブラケット１０を貫通して外部に突出し、
前記モータ１が発生する所定のステ、ブ角で機械的動力
を出力する。

今、第５図の固定子２と回転子３との相互関係を示す概
念図においては、前記固定子２には８（ｋ＝８）個の固
定子極２ａを設け、各固定子極２ａには５　（ｍ＋　＝
　ｍｚ　＝−−−−−＝　ｍｉ　＝　５　）個の小歯２
ｂを設けると共に、前記回転子３にはその円周上に５０
　（ｎ　＝５０）個の小歯３ａを等ピッチで設けたもの
である。この場合、前記固定子極２ａの小歯２ｂのピッ
チを前記回転子３の小歯３ａのピッチの３６０°／ｎ−
３６０°１５０＝７．２”にすると、ステッピングモー
タとしてのスティフ不ス特性が掻めて歪むため、通常、
前記固定子極２ａの小歯２ｂのピッチを３６０°／（ｎ
−２）＝３６０°／４８　＝　７．５°とし、その特性
を若干改善していた。

Ｃ９発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来のステッピングモータに
あっては、前記固定子極２ａの小歯２ｂのピッチを３６
０°／ｎとした場合のスティフネス特性の歪を、根本的
に考慮した方法でないため、固定子２、回転子３の小歯
形状によっては、前記特性の歪が補正されないという問
題点があった。

すなわち、第６図に示すように、第５図の概念図のステ
ッピングモータにおいて、固定子極２ａの小歯ピッチを
３６０°１５０−７．２°とした場合のスティフネス特
性図は、基本的に極めて歪んでおり、このため根本的な
解決になっていなかった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、歪のないスティフネス特性を備える
ステッピングモータを提供することにある。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、巻線が巻装
された固定子にに個の固定子極と、該固定子極と空隙を
介して配設された回転子の円周上に等ピッチでｎ個の小
歯極とを有するステッピングモータにおいて、 前記固定子極の１番（ｉ−１，２，−−−−−、ｋ）目
の固定子極の小歯極数をｍｌ　とするとき、該五番口の
固定子極の小歯極ピッチを（３６０°／ｎ）（１±１／
ｊ！ｍ＋）、ただしｌは２以上の整数、とすることを特
徴とする。

ｅ、　　作　　用 本発明は以上のように構成されているので、固定子極の
小歯極ピッチを、従来の３６０°／ｎとした場合のステ
ィフネス特性曲線をフーリエ級数に展開して解析し、そ
の主要な高調波成分を補正するように、前記固定子極の
小歯極ピッチを形成、改良する。

ｆ、　実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は２相のハイブリッド形ステッピングモータの固
定子と回転子の相互関係を示す概念図、第２図は該モー
タのスティフネス特性図であり、第５図と同一部材には
同一符号を付して、その説明を省略する。

第１図において、固定子２には８　（ｋ−８）個の固定
子極２１を設け、各固定子極２１には５（ｍ１＝　ｍ　
ｚ　−−−−−−−−ｍ　ｓ　＝　５　）個の小歯２２
を設けると共に、回転子３にはその円周上に５０　（ｎ
　＝５０）個の小歯２３を等ピッチで設ける。前記固定
子極２１の小歯２２のピッチは、前記式の（３６０／ｎ
）　（１＋１／　１　ｍ　＝）に対し、ｎ　−５０＋　
　ｍ　ｉ−５およびｆ＝４とし、該ピッチを（３６０１
５０）　（１＋１／４・５）−７，５６＠にしである。

すなわち、第６図は、第５図のステッピングモータにお
いて、固定子極２ａの小歯２ｂのピッチを３６０°／ｎ
−３６０°１５０−７．２＠とじたものの回転角度θに
対する発生トルクＴの関係を示す、所謂スティフネス特
性図である。この特性曲線をフーリエ級数に展開して解
析すると、その関係式は次のように表現できる。

Ｔ　（ｋｇ−ｃｍ）−ｓｉｎ（５０Ｈθ）　　　０．１
　　・　５ｉｎ（４ｘｓｏ−θ）この場合、トルク値は
基本波成分を１として規格化した。

ここで、主要な歪成分は−０，１・５ｉｎ（４Ｘ５０・
θ）であり、第４次高調波である。固定子極２ａの小歯
２ｂ１枚の発生するスティフネス特性のトルクは、ｍｉ
−５のため１／ｍ！倍して、 Ｔ　＝０．２．５ｉｎ（５０・θ）　　　０．０２・５
ｉｎ（４Ｘ５０・θ）である。

このため、本実施例の第１図における固定子極２１の小
歯２２を、それぞれ３６０’　／ｎ　ｌ　ｍ　＋　ずら
せて、全体でｍゑ個合成すると、前記高調波成分は重ね
合わせにより消去され、第２図に示すよう、基本波成分
のみのスティフネス特性図が得られる。ここでｌは第６
図の特性図の主要高調波次敞の４である。

第３図は本発明の他の実施例を示す２相のハイブリッド
形ステンピングモータの固定子と固定子の相互関係を示
す概念図であり、固定子２には８　（ｋ−８）個の固定
子極３１を設け、各固定子極３１には６　（ｆｆ１ｌ−
ｍｔ　−−−−−−−−−ｆｎｓ　−６）個の小歯３２
を設けると共に、固定子３にはその円周上に５０　（ｎ
　＝５０）個の小歯３３を等ピッチで設ける。前記固定
子極３１の小歯３２のピッチは、前記式の（３６０％式
％ よびｆｆ１−４とし、該ピッチを（３６０１５０）　（
１−１／４・６）−６，９”にしたものである。

二の場合においても、該ステッピングモータのスティフ
ネス特性図は前記実施例の第２図と同様である。

前述の実施例は、２相のハイブリッドステッピングモー
タについて記したものであるが、２相以外の相で、かつ
他の形のステッピングモータにも適用できる。

なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではな（、同様な機能を果たす他の態様の手段
によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更、付加が可能である。

ｇ、　発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明のステッピングモ
ータによれば、固定子にに個の固定子極と、回転子の円
周上に等ピッチでｎ個の小由極とを有するステッピング
モータにおいて、前記固定子極のｉ番（ｉ　−１，２，
、ｋ）目の固定子極の小歯極数をｍｉとするとき、該１
番目の固定子極の小歯極ピッチを（３６０°／　ｎ　）
　・（１ｆ：Ｖｌ　ｍ　Ａ）ただしｌは２以上の整数、
としたので、該ステッピングモータのスティフネス特性
のなかの歪を発生する高調波成分を補正できる。このた
め該ステッピングモータは歪のないスティフネス特性を
備えることができ、かつ、マイクロステップ駆動に好適
なモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は２相のハイブリッド形ステンピングモータの固
定子と回転子の相互関係を示す概念図、第２図は該モー
タのスティフネス特性図、第３図は本発明の他の実施例
を示す２相のハイブリッド形ステッピングモータの固定
子と固定子の相互関係を示す概念図、第４図は従来のハ
イブリッド形ステンピングモータの構造断面図、第５図
は従来の同モータの固定子と回転子の相互関係を示す概
念図、第６図は従来の同モータのスティフネス特性図で
ある。 ２１、３１・・・固定子極、　　　２２．２３・・・小
歯、２３、３３・・・小歯（回転子）。 第 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 巻線が巻装された固定子にｋ個の固定子極と、該固定子
   極と空隙を介して配設された回転子の円周上に等ピッチ
   でｎ個の小歯極とを有するモータにおいて、 前記固定子極のｉ番（ｉ＝１、２、・・・・・、ｋ）目
   の固定子極の小歯極数をｍ＿ｉとするとき、該ｉ番目の
   固定子極の小歯極ピッチを（３６０°／ｎ）・（１±１
   ／ｌｍ＿ｉ）、ただしｌは２以上の整数、とすることを
   特徴とするステッピングモータ。