JPH1023733A - Stepping motor - Google Patents
Stepping motorInfo
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- JPH1023733A JPH1023733A JP19146396A JP19146396A JPH1023733A JP H1023733 A JPH1023733 A JP H1023733A JP 19146396 A JP19146396 A JP 19146396A JP 19146396 A JP19146396 A JP 19146396A JP H1023733 A JPH1023733 A JP H1023733A
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- pole
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の回転中の振動、及び騒音低減の特性改善に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in vibration and noise reduction characteristics of a stepping motor during rotation.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明に関するステッピングモータは、
いわゆる板金構造型多極PMステッピングモータと呼ば
れるもので、その構造は図1に示される。図1の符号1
はモータ取付のためのフランジ、21はA相、22はB
相の2組の固定子で、21及び22の両者は、互いにス
テップ角シフトとして組み合わされて固定子2を形成し
ている。212はA相固定子巻線、222はB相固定子
巻線である。211、221は、それぞれの相の固定子
極歯であり、1相について言えば同極性のn個の極歯が
交互に、合計2n個、均等ピッチで配置されている。符
号3は外周に均等ピッチで着磁された永久磁石の回転
子、4はシャフトである。2. Description of the Related Art A stepping motor according to the present invention comprises:
A so-called sheet metal structure type multi-pole PM stepping motor, the structure of which is shown in FIG. 1 of FIG.
Is a flange for mounting the motor, 21 is A phase, 22 is B
Of the two sets of stators in phase, both 21 and 22 are combined together as a step angle shift to form stator 2. 212 is an A-phase stator winding, and 222 is a B-phase stator winding. Numerals 211 and 221 denote stator pole teeth of each phase. For one phase, n pole teeth of the same polarity are alternately arranged at a uniform pitch of a total of 2n. Reference numeral 3 denotes a rotor of a permanent magnet magnetized on the outer periphery at a uniform pitch, and reference numeral 4 denotes a shaft.
【0003】この状態のA相、B相の極歯の関係を示す
ために、固定子内径360゜を直線的に展開したのが、
図2である。図2は最も一般的な7.5゜/ステップ、
つまり24極(n=12)ステッピングモータを例に描
かれてある。[0003] In order to show the relationship between the A-phase and B-phase pole teeth in this state, the stator inner diameter 360 ° was linearly developed.
FIG. FIG. 2 shows the most common 7.5 ° / step,
That is, a 24-pole (n = 12) stepping motor is illustrated as an example.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】昨今、ステッピングモ
ータは、FDD、HDD、プリンター、ファクシミリ、
複写機など電算機機器、事務機器などの応用分野が広ま
ると同時に、ステッピングモータ特有の騒音、振動が問
題になって来た。より低い振動・騒音のステッピングモ
ータの出現が強く期待されている所であり、本発明は、
その解決策を提供するものである。Recently, stepping motors include FDD, HDD, printer, facsimile,
At the same time as the application fields of computer equipment such as copiers and office equipment have become widespread, the noise and vibration inherent in stepping motors have become a problem. Where the emergence of a stepper motor with lower vibration and noise is strongly expected, the present invention
The solution is provided.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】進歩した最新の計測機器
を使って従来からの極歯均等配置型ステッピングモータ
のトルク波形、極歯間の磁束分布などを調査するに及ん
で、従来型の極歯の均等配置は、必ずしも賢明な方法で
はない、と結論に達した。In order to investigate the torque waveform, the magnetic flux distribution between the pole teeth, etc. of the conventional pole tooth uniform arrangement type stepping motor using the latest advanced measuring equipment, the conventional pole He concluded that even tooth distribution was not always a sensible approach.
【0006】ステッピングモータの振動、騒音は、トル
ク/軸角度の波形(通常T−θ特性と呼ぶ)、或いは、
その原因となる空隙磁束分布の高調波が原因となってい
ることは以前から知られていた。従って極歯は均等ピッ
チで配置されるものと言う前提の元で、如何なる極歯形
状が最も高調波を低くできるか研究のみが進められ、極
歯の配置変更による相殺という考えには至ってなかっ
た。[0006] Vibration and noise of the stepping motor are represented by a torque / shaft angle waveform (usually called T-θ characteristic) or
It has been known for a long time that the harmonics of the air gap magnetic flux distribution are the cause. Therefore, based on the premise that the pole teeth are arranged at a uniform pitch, only research was conducted on what pole tooth shape could minimize the harmonics, and the idea of offsetting by changing the pole tooth arrangement was not reached. .
【0007】本発明は、極歯間で高調波成分を相殺する
ために、外周に磁極Nと磁極Sとが交互に且つ均等ピッ
チで着磁された円筒型の永久磁石を回転子とし、巻線を
備え、2n個の極歯を持つ2組のステータを、互いにス
テップ角度シフトとして組み立てられた、いわゆる板金
構造の2相多極ステッピングモータを対象として、固定
子極歯を固定子内径に均等な角度ピッチで配置すること
なく、1相毎の固定子の同極性の極間に対の関係を作
り、対の極歯同士に、(360゜/n)(p±1/8)
…(ただし、pは対を為す極歯間ピッチで、同極性の極
歯で数えたピッチ数の正整数)となる角度を持つ、極歯
不均等配置を採用した。According to the present invention, in order to cancel harmonic components between pole teeth, a cylindrical permanent magnet in which magnetic poles N and S are alternately and uniformly pitched on the outer periphery is used as a rotor, The stator pole teeth are made equal to the inner diameter of the stator for a so-called sheet-metal structure two-phase multi-pole stepping motor, which is composed of two sets of stators each having a wire and 2n pole teeth assembled with a step angle shift with respect to each other. A pair relationship is created between the poles of the same polarity of the stator for each phase without disposing them at an appropriate angular pitch, and (360 ° / n) (p ± 1/8)
.. (Where p is the pitch between the pole teeth forming a pair and a positive integer of the number of pitches counted by pole teeth of the same polarity), the pole teeth are arranged unequally.
【0008】[0008]
【作用】本発明が以上のように構成される最大の理由
は、図3に示されるT−θカーブの歪補正にあった。図
3を詳細に分析するとき、極歯間空隙磁束分布の4次高
調波の強い影響を受けて発生するトルクカーブ歪は殆ど
が4次高調波によるものと確認出来た(図4)。言い換
えれば4次高調波を除去できれば、T−θカーブを極め
て正しい正弦波に近づけることが出来ると言うことであ
る。The main reason why the present invention is constructed as described above is that the distortion of the T-.theta. Curve shown in FIG. 3 is corrected. When analyzing FIG. 3 in detail, it was confirmed that most of the torque curve distortion generated by the strong influence of the fourth harmonic of the air gap magnetic flux distribution between pole teeth was caused by the fourth harmonic (FIG. 4). In other words, if the fourth harmonic can be removed, the T-θ curve can be approximated to a very correct sine wave.
【0009】4次高調波トルクとは、このステッピング
モータで言う基本波トルクの1サイクルが360゜/n
であるのに対し、その1/4の細かいサイクルであるの
は言を待たない。従って1/4の更に半サイクル、1/
8サイクルのシフトで4次高調波は相殺できる。The fourth harmonic torque means that one cycle of the fundamental wave torque of this stepping motor is 360 ° / n.
On the other hand, it is not necessary to say that a quarter cycle is a fine cycle. Therefore, a further half cycle of 1/4, 1 /
The fourth harmonic can be canceled by shifting by eight cycles.
【0010】図2は、多極2相PMステッピングモータ
で最もポピュラーな24極(n=12)、7.5゜/ス
テップの極歯位置関係を示すもので、空隙を直線的に展
開した解説図である。1相当たり24個の極歯は全て均
等ピッチで配置された従来型を表している。 A1,A
2・・・An同士は同極性で、A1’,A2’,..A
n’は、上記に逆極性の同極性極歯である。FIG. 2 shows the most popular 24-pole (n = 12), 7.5 ° / step pole tooth positional relationship among the multi-pole two-phase PM stepping motors. FIG. All 24 pole teeth per phase represent the conventional type arranged at a uniform pitch. A1, A
2... An have the same polarity, and A1 ′, A2 ′,. . A
n ′ is the same polarity pole tooth of the opposite polarity as described above.
【0011】ところで、本発明の根拠を図2で説明すれ
ば、極歯A1と対抗するA1’の組み合わせが、pピッ
チ隔てたAp、及びAp’の組み合わせに対して、(3
60゜/n)(p±1/8)の角度である時、両組み合
わせで発生するトルクカーブには1/8サイクルの位相
差を生じ、4次高調波は相殺される、と言うことであ
る。By the way, the basis of the present invention will be described with reference to FIG. 2. If the combination of A1 ′ opposing the pole tooth A1 is different from the combination of Ap and Ap ′ separated by p pitches by (3)
When the angle is 60 ° / n) (p ± 1 /), the torque curves generated by both combinations have a phase difference of 8 cycle, and the fourth harmonic is canceled out. is there.
【0012】図5は、4次高調波を持つ歪波形の基本正
弦波に対する4次高調波の関係を示すと共に、1/8サ
イクルの位相差を持つ極歯の対の発生4次高調波が互い
に打ち消す状況を示すものである。FIG. 5 shows the relationship between the fourth harmonic and the fundamental sine wave of the distorted waveform having the fourth harmonic, and the fourth harmonic generated by a pair of pole teeth having a phase difference of 1/8 cycle is shown in FIG. It shows the situation of canceling each other.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0014】図2は、前述の通り7.5゜/ステップの
24極2相PMステッピングモータの従来型である。極
歯が全て固定子内径に均等ピッチで配置されている。FIG. 2 shows a conventional 24-pole 2-phase PM stepping motor of 7.5 ° / step as described above. The pole teeth are all arranged at an equal pitch on the inner diameter of the stator.
【0015】これを本発明による低振動、低騒音に効果
的な極歯配列とした第1実施例が、図6である。図6に
おいて、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印は、
互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、本発
明の請求範囲で規定する、(360゜/n)(p±1/
8)ピッチ角度が適用されてある。FIG. 6 shows a first embodiment in which the arrangement of the pole teeth according to the present invention is effective for low vibration and low noise. In FIG. 6, the pole teeth ○ and ●, □ and △, △ and ▲
They are in a pairing relationship with each other, and between the pole teeth of the pair, (360 ° / n) (p ± 1 /
8) The pitch angle has been applied.
【0016】図7は、同じステッピングモータの極歯の
対を別の組み合わせで選んだ第2実施例である。第1実
施例と同様、極歯○印と●印、□印と■印、△印と▲印
とは互いに対を為す関係にあり、対相互の極歯間には、
(360゜/n)(p±1/8)ピッチ角度が適用され
てある。FIG. 7 shows a second embodiment in which pairs of pole teeth of the same stepping motor are selected in different combinations. As in the first embodiment, the pole teeth ○ and ●, □ and △, and △ and ▲ have a paired relationship with each other.
A (360 ° / n) (p ± 1 /) pitch angle is applied.
【0017】以上第1、第2実施例によって、4次高調
波を相殺されるめに設定する対の選び方を理解されたと
思うが、特異なケースとして他の実施例を説明する。Although it has been understood from the first and second embodiments how to select a pair for setting the fourth harmonic so as to be canceled out, another embodiment will be described as a unique case.
【0018】図8は、既述と同じ構造を持つ18゜/ス
テップ2相PMステッピングモータの従来型の極歯展開
図である。即ち、回転子10極に対して、固定子極歯は
全て均等に配置されてある。FIG. 8 is a developed view of a conventional pole tooth of an 18 ° / step two-phase PM stepping motor having the same structure as described above. That is, the stator pole teeth are all arranged uniformly with respect to the rotor 10 poles.
【0019】これに対し本発明による、対の極歯間ピッ
チ(360゜/n)(p±1/8)を適用した第3実施
例が、図9である。この場合、同極性極歯の数が奇数で
あるので、対の組めない極歯が1個発生する。図9にお
ける☆印極歯がそれである。5組のN・S極で発生する
4次高調波の内の4組分は全て相殺され、残りの1/5
のみが残存することになるので、その相殺効果は充分と
みなされる。On the other hand, FIG. 9 shows a third embodiment according to the present invention to which a pair of pole tooth pitches (360 ° / n) (p ± 1 /) is applied. In this case, since the number of pole teeth of the same polarity is odd, one pole tooth that cannot be paired is generated. This is indicated by the ☆ mark electrode tooth in FIG. All four sets of the fourth harmonic generated in the five sets of N and S poles are canceled out, and the remaining 1/5 is
Only the remaining will remain, so its offsetting effect is deemed sufficient.
【0020】次に、図10は本発明の第4実施例であ
り、本実施例は上述した第3実施例で残存している4次
高調波を更に削減しようとする目的で、対の組めない☆
印極歯を欠いた極歯構造としている。FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a pair of pairs is formed in order to further reduce the fourth harmonic remaining in the third embodiment. Not ☆
It has a pole tooth structure that lacks the pole teeth.
【0021】☆印極歯が欠けているため、☆印極歯があ
る第3実施例と比較して幾分トルク減となるのは致し方
のないことではあるが、4次高調波の更なる削減が可能
であり、ステップモータの機能を失わず、より一層高度
の低振動、低騒音特性を発揮することが出来る。The lack of the positive pole teeth makes it possible to reduce the torque somewhat as compared with the third embodiment having the positive pole teeth, but it is unavoidable that the fourth harmonic is further increased. It is possible to reduce the number of motors, and to exhibit a higher level of low vibration and low noise characteristics without losing the function of the step motor.
【0022】なお本発明では、回転子が外周に磁極Nと
磁極Sとを交互に且つ均等ピッチで着磁した円筒型の永
久磁石から構成されているが、NSの極数は極歯の数と
異なっていても同一であってもよい。In the present invention, the rotor is constituted by cylindrical permanent magnets on the outer periphery of which magnetic poles N and magnetic poles S are alternately magnetized at an equal pitch, but the number of poles of NS is the number of pole teeth. May be different or the same.
【0023】[0023]
【発明の効果】発生するトルクカーブ歪の殆どが極歯間
空隙磁束分布の4次高調波によるものであったが、本発
明によれば4次高調波を除去してT−θ特性カーブを極
めて正しい正弦波に近づけることが出来るように成り、
より低い振動・騒音のステッピングモータの提供が可能
となった。According to the present invention, most of the generated torque curve distortion is due to the fourth harmonic of the air gap magnetic flux distribution between the pole teeth. However, according to the present invention, the T-θ characteristic curve is eliminated by removing the fourth harmonic. It becomes possible to approach a very correct sine wave,
It has become possible to provide a stepping motor with lower vibration and noise.
【図1】2相多極型PMステッピングモータ、通常板金
構造PMステッピングモータの構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of a two-phase multi-pole PM stepping motor, usually a sheet metal structure PM stepping motor.
【図2】図1の構造で、最も一般的な7.5゜/ステッ
プ、24極PMステッピングモータ従来型の極歯位置、
角度関係を説明するために、磁気空隙360゜を直線的
に展開した図である。FIG. 2 shows the structure of FIG. 1 with the most common 7.5 ° / step, 24-pole PM stepping motor, conventional pole tooth position,
FIG. 7 is a diagram in which a magnetic gap 360 ° is linearly developed to explain an angular relationship.
【図3】同ステッピングモータの軸角度に対する発生ト
ルクのカーブであって、一般にT−θカーブと呼ばれる
ものの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a curve of a generated torque with respect to a shaft angle of the stepping motor, which is generally called a T-θ curve.
【図4】発生トルクカーブ(T−θカーブ)には、4次
高調波が含まれること、及び4次高調波を説明する図で
ある。FIG. 4 is a diagram illustrating that a generated torque curve (T-θ curve) includes a fourth harmonic, and explains the fourth harmonic.
【図5】4次高調波は1/8サイクル位相シフトにより
相殺されること、その場合の基本波の合成トルクを説明
する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating that a fourth harmonic is canceled by a 8 cycle phase shift, and a combined torque of a fundamental wave in that case.
【図6】図2で挙げた最も一般的なステッピングモータ
に、本発明を適用した場合の第1実施例図である。FIG. 6 is a diagram of a first embodiment in which the present invention is applied to the most common stepping motor shown in FIG.
【図7】図2に挙げた最も一般的なステッピングモータ
に、本発明を適用した場合の第2実施例図である。FIG. 7 is a diagram of a second embodiment in which the present invention is applied to the most common stepping motor shown in FIG.
【図8】18゜/ステップ、板金構造10極型ステッピ
ングモータにおける従来型の極歯展開図である。FIG. 8 is a developed view of a conventional pole tooth in a 18-pole / step, sheet metal structure, 10-pole stepping motor.
【図9】図8の展開図に、本発明を適用した場合の第3
実施例図である。FIG. 9 shows a third example in which the present invention is applied to the developed view of FIG.
It is an Example figure.
【図10】本発明の第4実施例図である。FIG. 10 is a diagram of a fourth embodiment of the present invention.
1 フランジ 2 固定子 21 A相固定子 22 B相固定子 211 A相固定子極歯 212 A相固定子巻線 221 B相固定子極歯 222 B相固定子巻線 3 回転子 4 シャフト An 極歯 An’ 極歯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flange 2 Stator 21 A-phase stator 22 B-phase stator 211 A-phase stator pole teeth 212 A-phase stator winding 221 B-phase stator pole teeth 222 B-phase stator winding 3 Rotor 4 Shaft An pole Teeth An 'pole teeth
Claims (1)
等ピッチで着磁された円筒型の永久磁石を回転子とし、
巻線を備え、内径に2n個の極歯を持つ2組のステータ
を、互いにステップ角度シフトして組み立てられた、い
わゆる板金構造のPMステッピングモータにおいて、固
定子極歯を固定子内径に均等な角度ピッチで配置するこ
となく、1相の固定子の同極の極間に対の関係を作り、
対の極歯同士に、(360゜/n)(p±1/8)…
(ただし、pは対を為す極歯間ピッチで、1相の同極性
の極歯を数えるピッチ数で正整数)となる角度を持つ、
極歯不均等配置を特徴とする多極PMステッピングモー
タ。A cylindrical permanent magnet having magnetic poles N and magnetic poles S alternately and uniformly pitched on its outer periphery is used as a rotor,
In a PM stepping motor having a so-called sheet metal structure in which two sets of stators each having a winding and having 2n pole teeth on the inside diameter are assembled by being shifted by a step angle with respect to each other, the stator pole teeth are equal to the stator inside diameter. Without arranging at an angular pitch, create a paired relationship between poles of the same pole of the one-phase stator,
(360 ° / n) (p ± 1/8) ...
(However, p is a pitch between pole teeth forming a pair and has a positive integer which is a pitch number for counting pole teeth of the same polarity of one phase)
Multi-pole PM stepping motor characterized by non-uniform arrangement of pole teeth.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19146396A JPH1023733A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19146396A JPH1023733A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Stepping motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1023733A true JPH1023733A (en) | 1998-01-23 |
Family
ID=16275075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19146396A Pending JPH1023733A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1023733A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006064089A1 (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Kone Corporation | Reduction of harmonics in an electric motor |
CN102959832A (en) * | 2010-03-15 | 2013-03-06 | 电扭矩机器股份有限公司 | Transverse and/or commutated flux systems having phase offset |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP19146396A patent/JPH1023733A/en active Pending
Cited By (5)
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JP2013523073A (en) * | 2010-03-15 | 2013-06-13 | モーター エクセレンス, エルエルシー | Lateral and / or rectifying flux system with phase offset |
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