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JP2002199692A - ステッピングモータ及び、ステッピングモータ装置とその駆動方法 - Google Patents

ステッピングモータ及び、ステッピングモータ装置とその駆動方法

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JP2002199692A
JP2002199692A JP2000398523A JP2000398523A JP2002199692A JP 2002199692 A JP2002199692 A JP 2002199692A JP 2000398523 A JP2000398523 A JP 2000398523A JP 2000398523 A JP2000398523 A JP 2000398523A JP 2002199692 A JP2002199692 A JP 2002199692A
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JP
Japan
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stepping motor
stator
permanent magnet
rotor
poles
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JP2000398523A
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Naotaka Akiwa
直孝 秋和
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Minebea Co Ltd
Original Assignee
Minebea Co Ltd
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Publication date
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Priority to US10/014,522 priority patent/US6700240B2/en
Priority to EP01811244A priority patent/EP1220429A3/en
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Priority to US10/459,477 priority patent/US6900612B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータ構造及び、ステッピングモ
ータ装置とその駆動方式を提供する。 【解決手段】回転軸１には回転多面鏡６と、その内側に
はその着磁状態が略正弦波状である複数極を有する永久
磁石５が、その一部に切り欠き部８を設けたロータヨー
ク４に接着されて回転可動に設けられている。永久磁石
５の内側には固定子巻線３を施した固定子磁極２が、か
しめによる変形を防止する円弧状の変形防止溝を有する
ベアリングホルダ１４にはめ込まれていて、固定子磁極
の極数をＦとした時に、永久磁石５の極数Ｍは、Ｍ＝４
Ｆ／３を満足し、前記永久磁石５は、円筒状な形状であ
って、固定子磁極歯の表面との間隔が一周に亘って均一
な寸法のエアギャップを有している。切り欠き部８に対
抗する面には、漏洩磁束検出器が設けられていて、回転
子の停止を検知するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、先行する自動車の
車間距離、方向、相対速度を計測するための回転多面鏡
を回転させるステッピングモータ構造及び、ステッピン
グモータモータ装置とその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリンター、高速ファックス、Ｐ
ＰＣ用複写機等事務用機械の回転部の駆動には、回転子
に永久磁石を使用したステッピングモータが高い効率性
から使用されている例が多い。また、近来、自動車を知
能化することにより交通事故を未然に防止する、予防安
全技術への関心が高まっている。係る、予防安全技術の
実現に当たり、その一つとして、走行環境認識があり、
レーザレーダと画像認識技術を用いた自動車の車間距離
制御技術がある。この技術における装置には、前記ステ
ッピングモータと回転多面鏡とを用いたレーザスキャナ
が必要である。
【０００３】前記ステッピングモータは、中程度の精度
を必要とする用途には２相ステッピングモータを中心
に、高精度の用途や低振動、低騒音が要求される用途に
はコストパフォーマンスに優れた３相ステッピングモー
タが使用される。回転ムラが少なく、位置決め精度が必
要なレーザープリンタやファクシミリ等の事務用機械の
ステッピングモータとしては、円筒状に多数の磁石を形
成させた円筒状永久磁石型回転子か、多数の極歯を形成
した２枚の磁性体板の間に永久磁石を挟持したハイブリ
ッド型回転子と、この回転子表面に対向させて極歯を形
成した固定子を備えた３相機が、高分解能で高トルクが
得られるために多く採用されている。
【０００４】前記永久磁石型回転子構造のステッピング
モータは、外部より入力される駆動パルスにより１ステ
ップ角ずつ精度よくステップ駆動され、モータの出力軸
はあたかも間欠駆動される如く回転していた。又、回転
子に使用される永久磁石は、駆動トルクを高めるため、
希土類磁石が使われる傾向が強くなってきた。係る永久
磁石は、円周方向に短冊状に交互に異極着磁され、マグ
ネット表面磁束密度はマグネットの円周方向に沿って計
測すると、略台形形状の分布を示す様になっていた。更
に固定子ヨークの磁極歯は、高トルクを得るために表面
形状が台形、又は三角形の形状が採用される例が多い。
【０００５】円筒状永久磁石型回転子又はハイブリッド
型回転子と、極歯を形成した固定子を備えた３相機は、
前述したように高分解能で高トルクが得られる。しかし
着磁された永久磁石の表面磁束密度の分布が円周方向に
沿って略台形形状をしているため、出力トルクを増加さ
せようとすると、ステップ状の駆動は得易くなる反面、
ロータを駆動又は停止しようとする際の振動が大きくな
るとともに、なめらかに駆動することが難しくなるとい
う欠点を生ずる様になった。即ち、励磁電流と界磁磁束
密度の積で生じるトルクに含まれる振動トルク成分によ
って騒音や振動が発生するので、回転子の永久磁石と固
定子との間のエアギャップに生じる界磁磁束密度に多く
の高調波が含まれる前記の構造は、騒音や振動が大きく
なる。
【０００６】係る問題点を解決し回転子の回転を滑らか
にして、モータを起動又は停止しようとする際の回転子
タのダンピングを低減する永久磁石型ステッピングモー
タとしては、特願平０５−２２１３８８号公報、及び特
願平０９−３２５１９７号公報に開示されるものがあ
る。
【０００７】特願平０５−２２１３８８号公報のもの
は、回転子の永久磁石をスキュー着磁し、着磁した永久
磁石の表面の磁束分布を円周方向に沿って略正弦波状と
すると共に、固定子ヨークの磁極歯の形状を矩形とし
た。
【０００８】又、特願平０９−３２５１９７号公報のも
のは、固定子極数Ｑと回転子のＳ極及びＮ極の対数Ｎと
の関係をＱ＝６ｋであって、Ｎ＝ｙｋ（６ｎ±１）で形
成される様に定めて、固定子磁極を２相−３相の励磁モ
ードで励磁するようにした。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記の各公報によるス
テッピングモータでは、以下のような問題があった。即
ち、特願平０５−２２１３８８号公報のものにおいて
は、回転子の着磁状態を略正弦波形状にして振動、雑音
を低減するようになっているが、永久磁石の外径形状
が、各磁極毎に僅かな凸凹の連続した断面形状から成っ
ており、更にスキュー着磁を施してあるために製造が難
しい。また、回転子と固定子との極数については適切な
極数の磁極（Ｎ極・Ｓ極）がスキュー着磁されていると
開示されているのみで、その数については触れられてい
ない。
【００１０】特願平０５−２２１３８８号公報のものに
おいては、固定子極数と回転子の対数との関係を定め
て、固定子磁極を２相−３相の励磁モードで励磁するよ
うにしてあるが、回転子の着磁状態には触れられていな
い。
【００１１】前記の各公報によるステッピングモータで
は更に、回転軸の急峻な負荷変動が生じ、脱調により回
転が停止した場合にはそのまま停止状態を維持する。こ
のために、固定子巻線には逆起電力が発生せずに巻線の
抵抗値が小さい場合には過大な電流が流入する。過大な
電流の流入によって、巻線が加熱し、巻線を固定してい
る接着剤などの温度が上昇して絶縁不良を生ずるなど、
不具合を生ずる場合がある。
【００１２】本発明は係る問題を解決して振動の少ない
ステッピングモータと、回転軸の急峻な負荷変動が生
じ、脱調により回転が停止した場合にも再起動してステ
ッピングモータの損傷を防止するステッピングモータ装
置とその駆動方法を提供することを目的としてなされた
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために請求項１記載のステッピングモータは、回転
軸に固定された複数の極を有する永久磁石型回転子と、
複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ結線で卷回さ
れた固定子磁極歯を有する固定子磁極とを有する固定子
を具備し、前記永久磁石型回転子は、円周方向に交互に
異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数をＦとした
時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４Ｆ／３を満
足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記固定子が回
転可動に配置される円筒状な形状であって、前記固定子
の固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均一な寸法の
エアギャップを介して対向して配置され、その表面磁束
分布は、円周方向に沿って略正弦波形状であることを特
徴とする。
【００１４】請求項２記載のステッピングモータにおい
て、回転子は、固定子の外側に固定子磁極歯表面との間
に一周に亘って均一な寸法のエアギャップを介して対向
して配置されると共に、筺体の所定箇所に回転軸を固定
する円筒状のベアリングホルダーを介して対向して設け
られた１対の軸受によって回転自在に設けられた回転軸
に固定され、前記回転軸を固定する円筒状のベアリング
ホルダーは、前記ステッピングモータを取り付けるベー
スにかしめて立設して設けられていることを特徴とす
る。
【００１５】請求項３記載のステッピングモータにおい
て、ベアリングホルダーは、かしめによる変形を防止す
る円弧状の変形防止溝を具備することを特徴とする。
【００１６】請求項４記載のステッピングモータにおい
て、ベアリングホルダーの円弧状の変形防止溝は、前記
ステッピングモータを取り付けるベースと接する側の端
の円周に沿って設けられていることを特徴とする。
【００１７】請求項５記載のステッピングモータにおい
て、永久磁石回転子は、回転軸に固定して設けられたロ
ーターヨークに固定子磁極と対向して設けられ、前記ロ
ータヨークには回転子の磁気を漏洩させるための切り欠
き部を設け、前記切り欠き部に対向する位置に、回転子
から漏洩する漏洩磁束を検出する、漏洩磁束検出器を設
けたことを特徴とする。
【００１８】請求項６記載のステッピングモータは、回
転軸に固定して設けられたローターヨークに固定子磁極
と対向して円筒状に設けられた円筒状の永久磁石の円筒
端面に磁極変化を検出する漏洩磁束検出器を設けたこと
を特徴とする。
【００１９】請求項７記載のステッピングモータは、ス
テッピングモータを取り付けるベースに立設して設けら
れた円筒状のベアリングホルダーを介して回転可動に設
けられた回転軸に固定され、該回転軸と共に回転自在に
回転する回転多面鏡を、前記ステッピングモータの永久
磁石回転子の磁極と前記回転多面鏡の各鏡面とを対応さ
せて前記ローターヨークの外周に設けたことを特徴とす
る。
【００２０】請求項８記載のステッピングモータ装置
は、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁石型回
転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ結線
で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極とを有す
る固定子と、前記回転軸に固定され、永久磁石回転子の
磁極と各鏡面とを対応させて配置した回転軸と共に回転
自在に回転する回転多面鏡を前記ローターヨークの外周
に設け、前記永久磁石型回転子は、円周方向に交互に異
なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数をＦとした時
に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４Ｆ／３を満足
し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記固定子が回転
可動に配置される円筒状な形状であって、前記固定子の
固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均一な寸法のエ
アギャップを介して対向して配置され、その表面磁束分
布は、円周方向に沿って略正弦波形状であるステッピン
グモータと、前記ステッピングモータの前記永久磁石型
回転子の円筒の端面に設けられた磁極変化を検出する漏
洩磁束検出器と、前記ステッピングモータの複数の磁極
に卷回されたスター又はデルタ結線による３個の励磁用
給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号を印加してス
テッピングモータの回転制御を行う駆動手段と、前記漏
洩磁束検出器からの信号によって前記回転多面鏡の位置
を検出する手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】請求項９記載のステッピングモータ装置
は、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁石型回
転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ結線
で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極とを有す
る固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、円周方向
に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数を
Ｆとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４Ｆ
／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記固
定子が回転可動に配置される円筒状な形状であって、前
記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均一
な寸法のエアギャップを介して対向して配置され、その
表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形状である
ステッピングモータと、前記ステッピングモータの複数
の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による３個の
励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号を印加
すると共に、前記ロータヨークに設けられた切り欠き部
から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器からの信号
によってステッピングモータの回転制御を行う駆動手段
と、前記回転制御の処理を所定回数繰り返し、正常な回
転に達しない場合に警報を報知する手段とを具備するこ
とを特徴とする。
【００２２】請求項１０記載のステッピングモータの駆
動方法は、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁
石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデル
タ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極と
を有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、円
周方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の
極数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ
＝４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に
前記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状であっ
て、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘っ
て均一な寸法のエアギャップを介して対向して配置さ
れ、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形
状であるステッピングモータと、前記ステッピングモー
タの複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線によ
る３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信
号を印加すると共に、前記ローターヨークに設けられた
切り欠き部から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器
からの信号によって、ステッピングモータの回転制御を
行う駆動手段とを具備し、前記ステッピングモータの複
数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による３個
の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号を印
加して前記ステッピングモータを駆動し、前記漏洩磁束
検出器からの信号を検知すると共に、該漏洩磁束検出器
９の信号変化速度と前記ステッピングモータの駆動信号
信号とを比較し、該比較結果に一定値以上の差がある場
合には前記駆動信号の供給を停止し、所定時間後に再度
前記駆動信号を供給し、前記駆動信号の停止、供給の処
理を所定回数繰り返し、正常な回転に達しない場合に警
報を報知することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明におけるステッピ
ングモータの実施例の側断面図である。円柱状の回転軸
１は、ベアリング１２ａ、１２ｂを介して円筒状のベア
リングホルダ１４に回転可動に設けられている。前記ベ
アリングホルダ１４は、後述する方法でプレート１１に
立設されていて、ベアリングホルダ１４の外周にはスペ
ーサ１６が設けられている。ベアリングホルダ１４の内
側には、突起部１０１が設けられ、上部のベアリング１
２ａが落下しないようになっており、また、前記突起部
１０１と下部のベアリング１２ｂとの間にはスプリング
１３が圧縮して挿入されている。回転軸１の下部にはベ
アリング１２ｂが落下しないようにリング１０２が設け
られていて、前記スプリング１３が前記突起部１０１と
の間に圧縮挿入されたことにより生ずる反発力によって
ベアリング１２ｂを下方に抑え、回転軸１が上下しない
ようになっている。
【００２４】前記スペーサ１６には、後述する構造の、
例えば積層珪素鋼鈑などからなる固定子磁極２がベアリ
ングホルダ１４にはめ込まれていて、前記スペーサ１６
により下方に落ちないように支えられている。前記固定
子磁極２には後述する固定子巻線３が施されている。該
固定子巻線３は、ピン１５に接続されていて、プリント
基板１７上に設けたドライバ回路及び駆動回路（図示し
ていない）を介してコネクタ１０によって外部に引き出
され、図示していない制御用のマイクロコンピュータ
（ＭＰＵ）に接続される。前記ピン１５は、後述するよ
うに３相の固定子巻線３と、固定子巻線３の中性点との
合計４本を接続する。
【００２５】前記固定子磁極２に対向して前記回転軸１
に固定されて設けられたステンレスなどの非磁性体から
なるブッシュ１９に嵌合された磁性体からなるローター
ヨーク４が回転可動に設けられている。該ローターヨー
ク４が固定子磁極２に面する側には、例えば希土類磁石
などからなる永久磁石５が、固定子磁極２とローターヨ
ーク４との間に一周に亘って設けられ、固定子磁極２に
設けられている図示していない固定子磁極歯との間は均
一な寸法のエアギャップが設けられている。ローターヨ
ーク４と永久磁石５とは接着剤などで固定されている。
【００２６】固定子磁極の磁極歯は、円の円周上に沿っ
て図５において詳述するような構造で設けられているの
で、該固定子磁極歯との間が均一な寸法のエアギャップ
を有して設けられている永久磁石５の周囲形状も円とな
る。従って、永久磁石５は、内側に固定子を有する円筒
型の形状となる。なお、前記回転子と、固定子との位置
関係は逆であっても良い。即ち、回転子となる永久磁石
５が内側、固定子となる固定子磁極がその外側となる構
造であっても良い。
【００２７】前記永久磁石５は、円筒状の磁性体に円周
方向に交互に異なる極性で着磁を施し、その表面磁束分
布は、円周方向に沿って略正弦波形状になっている。係
る着磁は、前記円筒状の磁性体内部に、円筒状の磁性体
内部に沿うように設けられた、円弧状の、所定極数の着
磁極に巻線が施された電磁石を挿入し、直流電流を流し
て着磁する。
【００２８】前記ブッシュ１９の上部には、回転多面鏡
６が設けられていて、該回転多面鏡６は、回転多面鏡６
の上部に設けられた６個の金具７ａ、７ｂ（他は図示せ
ず）を回転軸１に設けられたリング１００にはめ込むこ
とにより固定されている。係る回転多面鏡６は、ブッシ
ュ１９との位置あわせの突起部１１０が設けられてい
て、ブッシュ１９に設けられた孔１１１に嵌合すること
により、回転多面鏡６とロータヨーク４との位置決めを
行う。
【００２９】位置決め溝２２は、永久磁石５に設けた図
示していない位置決め溝と位置合わせをして、永久磁石
５とロータヨーク４との位置決めを行うことにより、回
転多面鏡６とロータヨーク４と永久磁石５との位置決め
が行われる。
【００３０】永久磁石５から漏洩する磁束を検出するホ
ール素子からなる漏洩磁束検出器９ｂが、永久磁石５の
回転する下部に設けられていて、永久磁石５の回転に応
じて変化する磁極の強さを検出する。前記したように回
転多面鏡６と永久磁石５とは位置が決められているの
で、係る漏洩磁束検出器９ｂの出力を検知することによ
って、回転多面鏡６の位置を知ることができる。
【００３１】プリント基板１７は、ボルト１８ａ、ナッ
ト１８ｂによってプレート１１に固定されている。
【００３２】図２は、本発明のステッピングモータにお
ける図１の実施例における、上部から見たときの図であ
って、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）
のＢ部の拡大図である。図２（ａ）において、回転多面
鏡６は、６面の鏡を有しているが、これ以外の面数であ
っても良い。係る回転多面鏡６は、図１で述べた回転多
面鏡６の上部に設けられた６個の金具７ａ、７ｂ（他は
図示せず）等を回転軸１に設けられたリング１００と、
回転多面鏡６上部に設けられた６個の切り欠き部（図示
せず）に各々はめ込むことにより固定されている。
【００３３】プリント基板１７にはドライバ回路２１ｂ
が設けられていて、図示していないプリント配線により
前記固定子巻線３に後述する方法で接続されている。ま
た、前記ドライバ回路２１ｂは、図示していないプリン
ト配線により駆動回路２１ａに接続されていて、駆動回
路２１ａは図示していないプリント配線によりコネクタ
１０に接続されている。
【００３４】固定子巻線３を接続するピン１５は、１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄからなり、後述する固定子
巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、及び固定子巻線の中性点Ｎに各々
接続されている。係る各ピン１５は、プリント基板１７
に設けた図示していないプリント配線により前記ドライ
バ回路２１ｂに接続されている。なお、振動などにより
固定子巻線の中性点Ｎの接続部分が揺れ動き、断線、短
絡などの事故を発生しないように、ピン１５ｄには、固
定子巻線の中性点Ｎが接続されていて、係るピンは前記
ドライバ回路２１ｂには接続されていない。
【００３５】前記永久磁石５に対向する位置には、漏洩
磁束検出器９ａが後述するように設けられている。
【００３６】図２（ｂ）において、位置決め溝２２は、
永久磁石５に設けた位置決め溝２３と位置合わせをし
て、永久磁石５とロータヨーク４との位置決めを行うこ
とにより、回転多面鏡６とロータヨーク４と永久磁石５
との位置決めが行われる。
【００３７】図３は、本発明におけるステッピングモー
タのローターヨーク４を説明する図で合って、図３
（ａ）はＰＲ方向の断面図、図３（ｂ）は上面図、図３
（ｃ）はＱＫ方向から見た切り欠き部８のある面から見
た図である。ローターヨーク４の内側には永久磁石５が
接着されており、前記ローターヨーク４の一部には、永
久磁石５の磁束の漏洩が容易なように、永久磁石５の回
転方向に対する一極分の長さを超えない例えば７０％程
度の長さの切り欠き部８が設けられている。該切り欠き
部８は、一個でなく複数個でも良く、また、前記漏洩磁
束検出器９ａの数も一個でなく複数個でも良い。
【００３８】切り欠き部８は、所定の磁極の最大磁束密
度となる個所に合わせて設けてある。係る位置決めは以
下のようにして行う。即ち、前記位置決め溝２２と、永
久磁石５に設けた位置決め溝２３とを一致させると、永
久磁石５の所定の極における前記最大磁束密度となる個
所と一致するように、前記位置決め溝２２と位置決め溝
２３と切り欠き部８との関係を定めてある。
【００３９】前記切り欠き部８に対向する位置には図２
に示した漏洩磁束検出器９ａが設けられている。係る漏
洩磁束検出器９ａは、永久磁石５から漏洩する漏洩磁束
を検出して、後述するように機能する。
【００４０】図４は、前記ベアリングホルダ１４の図で
あって、図４（ａ）は図４（ｂ）のＢ方向から見た底面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）においてベアリングホルダ
１４をＡ方向から見た時の一部断面図、図４（ｃ）は図
４（ｂ）のＢ部拡大図である。又、図４（ｄ）は、後述
する、かしめ部４４がある時に、かしめ部４４をかしめ
た時のかしめ部４４の変形を示す図、図４（ｅ）は、前
記かしめ部４４が無い時に、ベアリングホルダ１４の底
部をかしめた時のベアリングホルダ１４底部の変形を示
す図である。
【００４１】ベアリングホルダ１４は、図４（ａ）に示
すような円筒形である。円筒の内側には突起部１０１が
設けられ、突起部１０１によりベアリング１２ｂをスプ
リング１３の反発力で固定するようになっている。
【００４２】図４（ｂ）に示すように、上部には回転多
面鏡６の上部に設けられた６個の金具を固定するリング
１００が、下部にはプレート１１と嵌合するくびれ部分
４３とがベアリングホルダ１４の外周に一周に亘り設け
られている。又、ベアリングホルダ１４の底部には、か
しめ部４４と、かしめによる変形を防止する変形防止用
の円弧状の溝４２とが一周に亘り設けられている。
【００４３】前記ベアリングホルダ１４は、プレート１
１に設けられた図示していない取り付け穴に挿入されて
プレート１１に立設して以下のように嵌合されている。
即ち、プレート１１に設けられた図示していない取り付
け穴に挿入されたベアリングホルダ１４は、底部に設け
られた、かしめ部４４を図４（ｂ）の矢印Ｂの方向即
ち、ベアリングホルダ１４の円筒方向に圧力を加えてプ
レート１１に嵌合する。圧力を加えらたかしめ部４４
は、図４（ｄ）に示すように円筒の外側４４に変形す
る。
【００４４】外側に変形した部分４４は、プレート１１
と嵌合するくびれ部分４３と前記変形部分４４ｂとがプ
レート１１を挟み込み、ベアリングホルダ１４はプレー
ト１１に固定される。又、円筒の内側４５は、変形防止
用の円弧状の溝４２に吸収されて歪がベアリングホルダ
１４の内側４５に及ばない。前記変形防止用の円弧状の
溝４２がない場合には、ベアリングホルダ１４の円筒方
向にえられた圧力によってかしめ跡４２１が残り、ベア
リングホルダ１４の内側４５にも歪が生じて図４（ｅ）
のように変形する。係る歪、変形によってベアリングホ
ルダ１４の強度が低下すると共に、ベアリングホルダ１
４とプレート１１との嵌合力も低下する。
【００４５】図５は、前記永久磁石５と固定子磁極２と
の関係を説明する図であって、図５（ａ）は永久磁石５
と固定子磁極２との配置を示し、図５（ｂ）は永久磁石
５の着磁状態を示す図である。
【００４６】図５（ａ）において、永久磁石５の極数は
１２極（Ｎ極、Ｓ極の対数では６対）、固定子磁極２の
極数は９極として図示しているが、永久磁石５と固定子
磁極２との間に後述する関係を満足すればこれ以外であ
っても良い。
【００４７】固定子磁極２は、磁極歯２ａＵ、２ａＶ、
２ａＷと、磁極柱２ｂＵ、２ｂＶ、２ｂＷとからなり、
磁極柱２ｂＵ、２ｂＶ、２ｂＷには図示していない固定
子巻線が後述するように卷回されている。また、磁極歯
２ａＵ、２ａＶ、２ａＷの永久磁石５と対向する面は、
固定子磁極２の表面と永久磁石５との間隔が一周に亘っ
て均一な寸法のエアギャップが設けられている。
【００４８】回転子の永久磁石５の着磁状態は、図５
（ｂ）に示すように、その表面磁束分布は、円周方向に
沿って略正弦波形状になるように着磁されている。即
ち、永久磁石５の回転によって、Ｓ極からＮ極に変化す
ると図５（ｂ）のように略正弦波形状に変化する。
【００４９】図６は、本発明におけるステッピングモー
タ装置の実施例のブロック図である。ステッピングモー
タ６０の固定子巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、三相のドライバ
回路２１ｂの出力端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯとに各々接続さ
れている。三相のドライバ回路２１ｂの入力ＵＩＮ、Ｖ
ＩＮ、ＷＩＮには、駆動回路２１ａの出力端子Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３が、駆動回路２１ａの入力端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３にはステッピングモータ６０の回転制御を行う駆動手
段であるＭＰＵ（マイクロコンピュータ）６２の出力端
子ＣＵ、ＣＶ、ＣＷとが各々接続されている。又、ＭＰ
Ｕ６２の入力端子ＣＨ、ＣＱには、ホール素子からなる
前記漏洩磁束検出器９ａ、９ｂの出力が信号線６３、６
４を介して各々接続されている。なお、前記ドライバ回
路２１ｂ、駆動回路２１ａ、ＭＰＵ６２、漏洩磁束検出
器９の電源回路は省略してある。又、ＭＰＵ（マイクロ
コンピュータ）６２には図示していない所定のプログラ
ムが格納されていて、後述するようなステッピングモー
タ装置の処理を実行するものとする。
【００５０】駆動回路２１ａは、所定のパルス信号によ
って固定子巻線を励磁する各相の切り替えを行い、ＭＰ
Ｕ６２の出力端子ＣＵ、ＣＶ、ＣＷから駆動回路２１ａ
によって周知のステッピングモータの駆動方法である三
相１―２励磁方式の信号を発生するための信号が出力さ
れている。また、ステッピングモータ６０の固定子巻線
３Ｕ、３Ｖ、３Ｗとは図６においてはスター結線となっ
ているが、これ以外にデルタ結線など、他の接続方法で
あっても良い。
【００５１】前記固定子巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗとは、図
５に示した磁極柱２ｂＵ、２ｂＶ、２ｂＷに以下のよう
に各々卷回されている。即ち、固定子巻線３Ｕは磁極柱
２ｂＵに、固定子巻線３Ｖは磁極柱２ｂＶに、固定子巻
線３Ｗは磁極柱２ｂＷに同一巻数で、三相１―２励磁の
電流によって、同一方向の磁束、例えば、各固定子巻線
に流入する電流によって磁極歯２ａＵ、２ａＶ、２ａＷ
と永久磁石５とが対向する面に所定の磁極例えばＮ極を
発生するように、一様に卷回されている。
【００５２】図７は、前記ステッピングモータ６０を三
相１―２励磁方式により駆動した場合の駆動信号と電流
との関係を説明する図であって、図７（ａ）は各ステッ
プにおける励磁信号の関係を示す図、図７（ｂ）は各ス
テップにおける駆動信号信号、図７（ｃ）は各ステップ
において固定子巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗに流れる電流Ｉ
Ｕ、ＩＶ、ＩＷ電流の変化を各々示す図である。ここ
で、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、固定子巻線３Ｕ、３Ｖ、
３Ｗの端子Ｕ、Ｖ、Ｗから流れこむ電流を正、流れ出る
電流を負とし、図７（ｃ）において端子から流入する電
流を１単位電流として表示してある。
【００５３】三相１―２励磁方式で駆動する場合には６
ステップで半サイクルが完了し、図７（ａ）のようにな
る。図７（ａ）に示したように、三相１―２励磁方式に
よりステッピングモータ６０を駆動する場合、ステッピ
ングモータ６０の各固定子巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗには、
ドライバ回路２１ｂから各ステップにおいて１又は２相
の駆動信号が交互に出力される。即ち、図７（ｂ）に示
すように、ステップ１においてはドライバ回路２１ｂの
出力端子ＵＯのみに駆動信号が出力され、ステップ２に
おいてはドライバ回路２１ｂの出力端子ＵＯ、ＶＯとに
駆動信号が出力され、ステップ３においてはドライバ回
路２１ｂの出力端子ＶＯのみに駆動信号が出力される。
【００５４】図７（ａ）に示したタイミングで図７
（ｂ）に示すような駆動信号を各固定子巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗに印加した時、各巻線に流れる電流ＩＵ、Ｉ
Ｖ、ＩＷは図７（ｃ）のようになる。即ち、各巻線のイ
ンピーダンスを等しく２Ｚとすると、各端子にどのよう
な駆動信号が印加されているときであっても各端子間の
合成インピーダンスは３Ｚとなる。
【００５５】例えば、ステップ１において、固定子巻線
３Ｕのみに駆動信号が印加され、他の巻線端子が接地さ
れている場合には、端子Ｕからインピーダンス２Ｚの巻
線に電流ＩＵが流れ、インピーダンス２Ｚの固定子巻線
３Ｖと３Ｗに各々１／２ずつ分流する。そして、ステッ
プ２において、固定子巻線３Ｕ、３Ｖとに駆動信号が印
加されると固定子巻線３Ｕから１／２、固定子巻線３Ｖ
から１／２の電流が流入し、固定子巻線３Ｗに合流して
ＩＷとなり、端子Ｗから流出する。以下同様にして各ス
テップにおける各巻線の電流は、図７（ｃ）のようにな
る。図７（ｃ）から明らかなように、各巻線に流れる電
流は各相毎の矩形状の電流とはならず、階段状の電流と
なり、略正弦波形状に着磁された永久磁石型回転子の磁
束分布と相互に作用し回転子は、滑らかに駆動される。
【００５６】図８は、図７に示した三相１―２励磁方式
の駆動信号で固定子巻線を励磁した時に、回転子がどの
ようにして回転するかを説明する図であって、図８
（ａ）から図８（ｆ）の各図は、図７における各ステッ
プに対応している。なお、図８においては回転子の磁極
は説明の簡略化のためにＮ極とＳ極のみの２極とし、図
示していない。
【００５７】図８（ａ）において、ステップ１におい
て、固定子巻線３Ｕのみに駆動信号が印加されると、端
子Ｕから電流ＩＵが流れ、係る電流によって磁極Ｎが固
定子巻線３Ｖと３Ｗとの間の方向となるように発生す
る。そしてＳ極は、固定子巻線３Ｕの方向となるように
発生する。同様にして固定子巻線３Ｗから流出する電流
ＩＷにより、固定子巻線３Ｕと３Ｖとの間の方向となる
ように磁極Ｓが発生する。同様にして固定子巻線３Ｖか
ら流出する電流ＩＶにより磁極Ｎが発生し、固定子巻線
３Ｕと３Ｗとの間の方向となるように磁極Ｓが発生す
る。係る各巻線によって作られるＳ極、Ｎ極の合成磁界
は、各々図示するようにＳＴ、ＮＴとなる。
【００５８】同様にして、ステップ２において、固定子
巻線３Ｕ、３Ｖとに駆動信号が印加されると固定子巻線
３Ｕから１／２、固定子巻線３Ｖから１／２の電流が流
入し、固定子巻線３Ｗに合流してＩＷとなり、端子Ｗか
ら流出する。係る電流によって、前記のようにＳ極、Ｎ
極の合成磁界は、各々図８（ｂ）に図示するよう右に６
０度回転してＳＴ、ＮＴとなる。以下同様にして合成磁
界ＳＴ、ＮＴは、右に６０度ずつ回転し、６ステップで
１回転し、回転子の磁極は、前記固定子巻線による回転
磁界に引かれて６ステップで１回転する。但し図８
（ｃ）から図８（ｆ）については、合成磁界ＮＴは図示
していない。
【００５９】図９は、前記した固定子巻線を励磁した時
の回転磁界と、回転子との関係を本発明の実施例につい
て図示したものであって、図９からは、前記した図
７（ａ）の各ステップに対応している。図９において、
固定子９０の磁極Ｕ、Ｖ、Ｗの数は各々３極ずつ、合計
９極、回転子９１の磁極数は１２極である。そして、図
示していない各巻線に図７（ａ）に示したタイミングで
図９からの如く駆動信号を印加する。係る場合には
１ステップ当たりの回転角は図８に比べて１／１２とな
り、回転子９１は、３ステップで１磁極分回転子、３６
ステップで滑らかに１回転する。
【００６０】（極数の決定）固定子磁極の極数Ｆとした
時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは以下のようにして決
定する。即ち、ステッピングモータを三相駆動する場合
に、固定子磁極の極数Ｆは３の倍数となる。回転子に
は、Ｓ及びＮの２極を有する複数極の回転磁石が設けら
れるので、回転子は極対数Ｍ／２の２の倍数となる。従
って、固定子磁極の極数Ｆが３の倍数であって、永久磁
石型回転子の極対数Ｍ／２の２の倍数となる固定子磁極
の極数Ｆとの組み合わせは各種存在する。本発明では、
正弦波着磁した永久磁石型回転子の回転が滑らかになる
ように、永久磁石型回転子の極数Ｍと固定子磁極の極数
Ｆとの関係を、Ｍ＝４Ｆ／３を満足するように決定す
る。
【００６１】本発明のステッピングモータ装置の動作に
ついて以下図６を用いて説明する。駆動回路２１ａは、
周知のステッピングモータの駆動方法である三相１―２
励磁方式の信号を発生し、出力端子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３か
ら図７（ａ）に図示したような一連の三相信号を連続し
て出力する。係る駆動信号は、ドライバ回路２１ｂの入
力ＵＩＮ、ＶＩＮ、ＷＩＮ端子に印加される。駆動回路
２１ａとドライバ回路２１ｂは、周知の市販されている
半導体集積回路などにより実現でき、入力に印加された
駆動信号は三相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷに変換される。
ＭＰＵ６２は、前記駆動回路２１ａが動作するための信
号を周知の方法で発生する。
【００６２】前記三相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、ステ
ッピングモータ６０の端子Ｕ、Ｖ、Ｗから固定子巻線３
Ｕ、３Ｖ、３Ｗに流入し、ステッピングモータ６０は所
定の速度で回転される。
【００６３】前記のように動作する本発明のステッピン
グモータ装置の駆動方法について以下に説明する。ロー
ターヨーク４の一部に設けられた切り欠き部８に対向す
る位置に設けられた漏洩磁束検出器９ａは、ローターヨ
ーク４に設けられた永久磁石５から漏洩する磁束を検出
する。ステッピングモータ６０が回転すると、前記漏洩
磁束検出器９ａの出力が接続されているＭＰＵ６２の入
力端子ＣＨにはローターヨーク４の回転に同期して検出
信号が得られる。係る検出信号は、永久磁石５のＮ極と
Ｓ極が交互に発生する漏洩磁束により正負に変化する。
従ってＭＰＵ６２は、入力端子ＣＨの信号を検出して、
検出信号が所定の速度で正負に変化していれば正常に回
転していると知ることができる。
【００６４】何らかの異常、例えば急激な負荷の増加な
どによりステッピングモータ６０が回転を停止すると、
前記漏洩磁束検出器９ａの出力は正負に変化せず、一定
値又は、変化速度が低下する。ＭＰＵ６２は、漏洩磁束
検出器９ａの出力変化速度と前記ステッピングモータを
駆動する駆動回路２１ａに出力する信号とを比較して、
一定値以上の差がある場合には前記駆動信号の供給を停
止する。そして所定時間後に再度前記駆動信号を供給す
る。ＭＰＵ６２は、係る駆動信号の供給を予め定められ
た回数繰り返し、ステッピングモータ６０が正常回転を
行わない場合には、図示していないランプや、ステッピ
ングモータ６０が装着されているシステムに対して異常
を報知する。
【００６５】漏洩磁束検出器９ｂは、ロータヨーク４の
下部から出る磁束を検出する。ロータヨーク４は、前記
したように回転多面鏡６との位置関係が定まっている。
従って、係るロータヨーク４の磁束変化を検知すること
で回転多面鏡６の相対的な位置を知ることができる。Ｍ
ＰＵ６２は、漏洩磁束検出器９ｂの出力を信号線６４を
介して入力し、回転多面鏡６の位置を知り、図示してい
ない、先行する自動車の車間距離、方向、相対速度を計
測するための装置に出力する。
【００６６】漏洩磁束検出器９ａの出力が変化する回転
多面鏡６の位置は固定されているので、漏洩磁束検出器
９ｂの出力と併せて処理することで回転多面鏡６の絶対
的な位置を知ることができる。
【００６７】
【発明の効果】請求項１記載のステッピングモータによ
れば、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁石型
回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ結
線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極とを有
する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、円周方
向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数
をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４
Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記
固定子が回転可動に配置される円筒状な形状であって、
前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均
一な寸法のエアギャップを介して対向して配置され、そ
の表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形状であ
ることにより、滑らかに回転するステッピングモータを
実現することができた。又、従来のステッピングモータ
においては、着磁後の磁束分布を矩形に近くするため
に、前記着磁された磁性体の上に、更に鉄などの磁性体
を設けて磁束が一様になるようにしてある。しかし、本
発明においては、前記の磁束を一様にするための鉄など
の磁性体を設けず、円周方向に沿って略正弦波形状に着
磁された磁束とすることで永久磁石型回転子の構造を簡
単にする事ができた。
【００６８】請求項２記載のステッピングモータによれ
ば、回転子は、固定子の外側に固定子磁極歯表面との間
に一周に亘って均一な寸法のエアギャップを介して対向
して配置されると共に、筺体の所定箇所に回転軸を固定
する円筒状のベアリングホルダーを介して対向して設け
られた１対の軸受によって回転自在に設けられた回転軸
に固定され、前記回転軸を固定する円筒状のベアリング
ホルダーは、前記ステッピングモータを取り付けるベー
スにかしめて立設して設けられていることにより、簡単
な構造でステッピングモータをベースに取り付けること
ができた。
【００６９】請求項３記載のステッピングモータによれ
ば、ベアリングホルダーは、かしめによる変形を防止す
る円弧状の変形防止溝を具備することにより、ステッピ
ングモータをベースに取付た後のモータがベースから取
れてしまうような取付不良を防止できた。
【００７０】請求項４記載のステッピングモータによれ
ば、ベアリングホルダーの円弧状の変形防止溝は、前記
ステッピングモータを取り付けるベースと接する側の端
の円周に沿って設けられていることにより、ステッピン
グモータをベースに取付た後のモータの各方向からの外
力によりモータがベースから取れてしまうような取付不
良を防止できた。
【００７１】請求項５記載のステッピングモータによれ
ば、永久磁石回転子は、回転軸に固定して設けられたロ
ーターヨークに固定子磁極と対向して設けられ、前記ロ
ータヨークには回転子の磁気を漏洩させるための切り欠
き部を設け、前記切り欠き部に対向する位置に、回転子
から漏洩する漏洩磁束を検出する、漏洩磁束検出器を設
けたことにより、急峻な負荷変動によるステッピングモ
ータの停止を検知できるようになった。
【００７２】請求項６記載のステッピングモータによれ
ば、回転軸に固定して設けられたローターヨークに固定
子磁極と対向して円筒状に設けられた円筒状の永久磁石
の円筒端面に、磁極変化を検出する漏洩磁束検出器を設
けたことにより、永久磁石の磁極位置を検知できるよう
になった。
【００７３】請求項７記載のステッピングモータによれ
ば、ステッピングモータを取り付けるベースに立設して
設けられた円筒状のベアリングホルダーを介して回転可
動に設けられた回転軸に固定され、該回転軸と共に回転
自在に回転する回転多面鏡を、前記ステッピングモータ
の永久磁石回転子の磁極と前記回転多面鏡の各鏡面とを
対応させて前記ローターヨークの外周に設けたことによ
り、先行する自動車の車間距離、方向、相対速度を計測
する装置を安価に実現できた。
【００７４】請求項８記載のステッピングモータ装置に
よれば、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁石
型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ
結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極とを
有する固定子と、前記回転軸に固定され、永久磁石回転
子の磁極と各鏡面とを対応させて配置した回転軸と共に
回転自在に回転する回転多面鏡を前記ローターヨークの
外周に設け、前記永久磁石型回転子は、円周方向に交互
に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数をＦとし
た時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４Ｆ／３を
満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記固定子が
回転可動に配置される円筒状な形状であって、前記固定
子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均一な寸法
のエアギャップを介して対向して配置され、その表面磁
束分布は、円周方向に沿って略正弦波形状であるステッ
ピングモータと、前記ステッピングモータの前記永久磁
石型回転子の円筒の端面に設けられた磁極変化を検出す
る漏洩磁束検出器と、前記ステッピングモータの複数の
磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による３個の励
磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号を印加し
てステッピングモータの回転制御を行う駆動手段と、前
記漏洩磁束検出器からの信号によって前記回転多面鏡の
位置を検出する手段とを具備することにより、先行する
自動車の車間距離、方向、相対速度を計測する装置を安
価に実現できた。
【００７５】請求項９記載のステッピングモータ装置に
よれば、回転軸に固定された複数の極を有する永久磁石
型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデルタ
結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極とを
有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、円周
方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極
数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝
４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前
記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状であっ
て、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘っ
て均一な寸法のエアギャップを介して対向して配置さ
れ、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形
状であるステッピングモータと、前記ステッピングモー
タの複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線によ
る３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信
号を印加すると共に、前記ロータヨークに設けられた切
り欠き部から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器か
らの信号によってステッピングモータの回転制御を行う
駆動手段と、前記回転制御の処理を所定回数繰り返し、
正常な回転に達しない場合に警報を報知する手段とを具
備することにより、急峻な負荷変動によるステッピング
モータの停止を検知できモータの損傷を防止できるよう
になった。
【００７６】請求項１０記載のステッピングモータの駆
動方法によれば、回転軸に固定された複数の極を有する
永久磁石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又
はデルタ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子
磁極とを有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子
は、円周方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子
磁極の極数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍ
は、Ｍ＝４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、
内部に前記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状
であって、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周
に亘って均一な寸法のエアギャップを介して対向して配
置され、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦
波形状であるステッピングモータと、前記ステッピング
モータの複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線
による３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆
動信号を印加すると共に、前記ローターヨークに設けら
れた切り欠き部から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検
出器からの信号によって、ステッピングモータの回転制
御を行う駆動手段とを具備し、前記ステッピングモータ
の複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による
３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号
を印加して前記ステッピングモータを駆動し、前記漏洩
磁束検出器からの信号を検知すると共に、該漏洩磁束検
出器９の信号変化速度と前記ステッピングモータの駆動
信号信号とを比較し、該比較結果に一定値以上の差があ
る場合には前記駆動信号の供給を停止し、所定時間後に
再度前記駆動信号を供給し、前記駆動信号の停止、供給
の処理を所定回数繰り返し、正常な回転に達しない場合
に警報を報知することにより、自動車の車間距離、方
向、相対速度を計測するため装置の信頼性を高めること
ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるステッピングモータの実施例の
側断面図である。
【図２】本発明のステッピングモータにおける図１の実
施例における、上部から見たときの図であって、図２
（ａ）は上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部の拡
大図である。
【図３】本発明におけるステッピングモータのローター
ヨーク４を説明する図で合って、図３（ａ）はＰＲ方向
の断面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）はＱＫ方向
から見た切り欠き部８のある面から見た図である。
【図４】ベアリングホルダの図であって、図４（ａ）は
図４（ｂ）のＢ方向から見た底面図、図４（ｂ）は図４
（ａ）においてＡ方向から見た時の一部断面図、図４
（ｃ）は図４（ｂ）のＢ部拡大図、図４（ｄ）はかしめ
部がある時のかしめ部の変形を示す図、図４（ｅ）はか
しめ部が無い時のかしめ部の変形を示す図である。
【図５】永久磁石と固定子磁極との関係を説明する図で
あって、図５（ａ）は永久磁石と固定子磁極との配置を
示し、図５（ｂ）は永久磁石の着磁状態を示す図であ
る。
【図６】本発明におけるステッピングモータ装置の実施
例のブロック図である。
【図７】ステッピングモータを三相１―２励磁方式によ
り駆動した場合の駆動信号と電流との関係を説明する図
であって、図７（ａ）は各ステップにおける励磁信号の
関係を示す図、図７（ｂ）は各ステップにおける駆動信
号信号、図７（ｃ）は各ステップにおいて固定子巻線に
流れる電流の変化図である。
【図８】図７に示した駆動信号で励磁した時に、回転子
がどのようにして回転するかを説明する図であって、図
８（ａ）から図８（ｆ）の各図は、図７における各ステ
ップに対応している図である。
【図９】本発明におけるステッピングモータの固定子巻
線を励磁した時の回転磁界と、回転子との関係を図示し
たものであって、図９からは、前記した図７（ａ）
の各ステップに対応している図である。
【符号の説明】
１ 回転軸 ２ 固定子磁極 ３ 固定子巻線 ４ ローターヨーク ５ 永久磁石 ９ 漏洩磁束検出器 １４ ベアリングホルダ ２１ａ 駆動回路 ２１ｂ ドライバ回路 ６０ ステッピングモータ ６２ マイクロコンピュータ ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ 固定子巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H580 AA05 AA06 AA07 BB06 CA02 CA12 CB04 FA14 FC01 HH09 HH39 JJ09 5H605 BB05 BB14 BB19 CC03 CC04 CC10 DD03 EA02 EA16 EA19 EB10 EB37 EB38 GG03 GG04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転軸に固定された複数の極を有する永久
    磁石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデ
    ルタ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極
    とを有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、
    円周方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極
    の極数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、
    Ｍ＝４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部
    に前記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状であ
    って、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘
    って均一な寸法のエアギャップを介して対向して配置さ
    れ、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形
    状であることを特徴とするステッピングモータ。
  2. 【請求項２】前記ステッピングモータにおいて、回転子
    は、固定子の外側に固定子磁極歯表面との間に一周に亘
    って均一な寸法のエアギャップを介して対向して配置さ
    れると共に、筺体の所定箇所に回転軸を固定する円筒状
    のベアリングホルダーを介して対向して設けられた１対
    の軸受によって回転自在に設けられた回転軸に固定さ
    れ、前記回転軸を固定する円筒状のベアリングホルダー
    は、前記ステッピングモータを取り付けるベースにかし
    めて立設して設けられていることを特徴とする請求項１
    に記載のステッピングモータ。
  3. 【請求項３】前記ステッピングモータにおいて、ベアリ
    ングホルダーは、かしめによる変形を防止する円弧状の
    変形防止溝を具備することを特徴とする請求項１又は２
    に記載のステッピングモータ。
  4. 【請求項４】前記ステッピングモータにおいて、ベアリ
    ングホルダーの円弧状の変形防止溝は、前記ステッピン
    グモータを取り付けるベースと接する側の端の円周に沿
    って設けられていることを特徴とする請求項１から３の
    何れかに記載のステッピングモータ。
  5. 【請求項５】前記ステッピングモータにおいて、前記永
    久磁石回転子は、回転軸に固定して設けられたローター
    ヨークに固定子磁極と対向して設けられ、前記ロータヨ
    ークには回転子の磁気を漏洩させるための切り欠き部を
    設け、前記切り欠き部に対向する位置に、回転子から漏
    洩する漏洩磁束を検出する、漏洩磁束検出器を設けたこ
    とを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のステッ
    ピングモータ。
  6. 【請求項６】前記ステッピングモータは、回転軸に固定
    して設けられたローターヨークに固定子磁極と対向して
    円筒状に設けられた円筒状の永久磁石の円筒端面に磁極
    変化を検出する漏洩磁束検出器を設けたことを特徴とす
    る請求項１から５の何れかに記載のステッピングモー
    タ。
  7. 【請求項７】前記ステッピングモータは、ステッピング
    モータを取り付けるベースに立設して設けられた円筒状
    のベアリングホルダーを介して回転可動に設けられた回
    転軸に固定され、該回転軸と共に回転自在に回転する回
    転多面鏡を、前記ステッピングモータの永久磁石回転子
    の磁極と前記回転多面鏡の各鏡面とを対応させて前記ロ
    ーターヨークの外周に設けたことを特徴とする請求項１
    から６の何れかに記載のステッピングモータ。
  8. 【請求項８】回転軸に固定された複数の極を有する永久
    磁石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデ
    ルタ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極
    とを有する固定子と、前記回転軸に固定され、永久磁石
    回転子の磁極と各鏡面とを対応させて配置した回転軸と
    共に回転自在に回転する回転多面鏡を前記ローターヨー
    クの外周に設け、前記永久磁石型回転子は、円周方向に
    交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極の極数をＦ
    とした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、Ｍ＝４Ｆ／
    ３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部に前記固定
    子が回転可動に配置される円筒状な形状であって、前記
    固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘って均一な
    寸法のエアギャップを介して対向して配置され、その表
    面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形状であるス
    テッピングモータと、前記ステッピングモータの前記永
    久磁石型回転子の円筒の端面に設けられた磁極変化を検
    出する漏洩磁束検出器と、前記ステッピングモータの複
    数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による３個
    の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号を印
    加してステッピングモータの回転制御を行う駆動手段
    と、前記漏洩磁束検出器からの信号によって前記回転多
    面鏡の位置を検出する手段とを具備することを特徴とす
    るステッピングモータ装置。
  9. 【請求項９】回転軸に固定された複数の極を有する永久
    磁石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又はデ
    ルタ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁極
    とを有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子は、
    円周方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子磁極
    の極数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍは、
    Ｍ＝４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、内部
    に前記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状であ
    って、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周に亘
    って均一な寸法のエアギャップを介して対向して配置さ
    れ、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦波形
    状であるステッピングモータと、前記ステッピングモー
    タの複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線によ
    る３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信
    号を印加すると共に、前記ロータヨークに設けられた切
    り欠き部から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器か
    らの信号によってステッピングモータの回転制御を行う
    駆動手段と、前記回転制御の処理を所定回数繰り返し、
    正常な回転に達しない場合に警報を報知する手段とを具
    備することを特徴とするステッピングモータ装置。
  10. 【請求項１０】回転軸に固定された複数の極を有する永
    久磁石型回転子と、複数の磁極に励磁巻線をスター又は
    デルタ結線で卷回された固定子磁極歯を有する固定子磁
    極とを有する固定子を具備し、前記永久磁石型回転子
    は、円周方向に交互に異なる方向に着磁を施し、固定子
    磁極の極数をＦとした時に、永久磁石型回転子の極数Ｍ
    は、Ｍ＝４Ｆ／３を満足し、前記永久磁石型回転子は、
    内部に前記固定子が回転可動に配置される円筒状な形状
    であって、前記固定子の固定子磁極歯表面との間に一周
    に亘って均一な寸法のエアギャップを介して対向して配
    置され、その表面磁束分布は、円周方向に沿って略正弦
    波形状であるステッピングモータと、前記ステッピング
    モータの複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線
    による３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆
    動信号を印加すると共に、前記ローターヨークに設けら
    れた切り欠き部から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検
    出器からの信号によって、ステッピングモータの回転制
    御を行う駆動手段とを具備し、前記ステッピングモータ
    の複数の磁極に卷回されたスター又はデルタ結線による
    ３個の励磁用給電端子に三相１−２励磁方式の駆動信号
    を印加して前記ステッピングモータを駆動し、前記漏洩
    磁束検出器からの信号を検知すると共に、該漏洩磁束検
    出器９の信号変化速度と前記ステッピングモータの駆動
    信号信号とを比較し、該比較結果に一定値以上の差があ
    る場合には前記駆動信号の供給を停止し、所定時間後に
    再度前記駆動信号を供給し、前記駆動信号の停止、供給
    の処理を所定回数繰り返し、正常な回転に達しない場合
    に警報を報知することを特徴とするステッピングモータ
    の駆動方法。
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