JP3071392B2 - ハイブリッド型ステップモータ - Google Patents
ハイブリッド型ステップモータInfo
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- JP3071392B2 JP3071392B2 JP8100303A JP10030396A JP3071392B2 JP 3071392 B2 JP3071392 B2 JP 3071392B2 JP 8100303 A JP8100303 A JP 8100303A JP 10030396 A JP10030396 A JP 10030396A JP 3071392 B2 JP3071392 B2 JP 3071392B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/20—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with rotating flux distributors, the armatures and magnets both being stationary
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータに関し、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で安価な構
成を得ると共に、２相、３相、５相等の任意の複数相の
駆動を行うようにするための新規な改良に関する。
テップモータに関し、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で安価な構
成を得ると共に、２相、３相、５相等の任意の複数相の
駆動を行うようにするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のハイブリ
ッド型ステップモータとしては、図１２で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。
ッド型ステップモータとしては、図１２で示されるよう
に、ケーシング４の両端に設けられた１対の軸受２，３
には回転軸１が回転自在に設けられている。このステー
タケース４の内面４ａには全体形状が輪状をなしステー
タコイル５を有するステータヨーク６が設けられ、この
ステータヨーク６の内面には複数のステータ歯７が円周
状に所定間隔で形成されている。前記各軸受２，３間に
はマグネット板８を介して互いに軸方向に並設した輪状
の第１、第２ロータヨーク９，１０が一体状に設けられ
ており、この各ロータヨーク９，１０の周面には複数の
ロータ歯９ａ，１０ａが形成されていると共に、各ロー
タヨーク９，１０は互いに異なる極性にて構成されてい
る。従って、ステータコイル５に図示しない駆動回路を
介して駆動パルスを供給することによりロータヨーク
９，１０のステップ回転を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド型
ステップモータは、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、前述のよう
なマグネット板を各ロータヨークで挟持した構成のハイ
ブリッド構造のステップモータの場合、ステータヨーク
の各歯に巻回されたステータコイルがケーシングの内側
に位置しているため、各歯に対するコイル巻が難しく、
また、コイル巻きの密度を向上させることが困難であっ
た。また、複数のモータを結合してトルクアップを得る
には通常軸方向に長くなり、コイル巻きがさらに困難と
なった。また、２相、３相、５相等、各相モータ毎にそ
れに適したステータコアを必要とした。
ステップモータは、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、前述のよう
なマグネット板を各ロータヨークで挟持した構成のハイ
ブリッド構造のステップモータの場合、ステータヨーク
の各歯に巻回されたステータコイルがケーシングの内側
に位置しているため、各歯に対するコイル巻が難しく、
また、コイル巻きの密度を向上させることが困難であっ
た。また、複数のモータを結合してトルクアップを得る
には通常軸方向に長くなり、コイル巻きがさらに困難と
なった。また、２相、３相、５相等、各相モータ毎にそ
れに適したステータコアを必要とした。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で２相、３
相、５相さらにｎ相モータができ、必要なら同一のステ
ータ、ロータヨークで済ませることができ、また強い励
磁をマグネットから得られる構造としトルクＵＰでき、
さらに必要ならば上記ｎ相モータを軸方向に効果的にＮ
個カスケード結合することができる安価なハイブリッド
型ステップモータを提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、コイルの巻回及び装着を容
易化し、コイル実装密度を向上させて高効率で２相、３
相、５相さらにｎ相モータができ、必要なら同一のステ
ータ、ロータヨークで済ませることができ、また強い励
磁をマグネットから得られる構造としトルクＵＰでき、
さらに必要ならば上記ｎ相モータを軸方向に効果的にＮ
個カスケード結合することができる安価なハイブリッド
型ステップモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるハイブリッ
ド型ステップモータは、固定軸に互いに離間して設けら
れた１対の軸受と、前記各軸受を介して回転自在に設け
られたロータケースと、前記ロータケースに設けられ複
数のロータ歯を有する輪状ロータヨークと、前記固定軸
にマグネット筒体を介して軸方向に並設されたｎ個のス
テータヨークからなるステータヨーク体と、前記各ステ
ータヨークの外周に形成された複数のステータ歯と、前
記各ステータヨークの軸方向における中央位置でかつ外
周位置に形成されたｎ個のコイル受溝と、前記各コイル
受溝に設けられたｎ個のコイルと、前記ステータヨーク
体の両端に補助マグネット筒体を介して前記固定軸に設
けられた１対の補助磁性筒体とを備え、前記各ステータ
ヨークは互いに異なる極性を構成すると共に、前記補助
マグネット筒体からの磁束が前記補助磁性筒体を通るよ
うにしたアウタロータ型の構成である。
ド型ステップモータは、固定軸に互いに離間して設けら
れた１対の軸受と、前記各軸受を介して回転自在に設け
られたロータケースと、前記ロータケースに設けられ複
数のロータ歯を有する輪状ロータヨークと、前記固定軸
にマグネット筒体を介して軸方向に並設されたｎ個のス
テータヨークからなるステータヨーク体と、前記各ステ
ータヨークの外周に形成された複数のステータ歯と、前
記各ステータヨークの軸方向における中央位置でかつ外
周位置に形成されたｎ個のコイル受溝と、前記各コイル
受溝に設けられたｎ個のコイルと、前記ステータヨーク
体の両端に補助マグネット筒体を介して前記固定軸に設
けられた１対の補助磁性筒体とを備え、前記各ステータ
ヨークは互いに異なる極性を構成すると共に、前記補助
マグネット筒体からの磁束が前記補助磁性筒体を通るよ
うにしたアウタロータ型の構成である。
【０００６】さらに詳細には、前記ステータヨークは３
個よりなり、三相駆動されるようにした構成である。
個よりなり、三相駆動されるようにした構成である。
【０００７】さらに詳細には、前記ステータヨークは２
個よりなり、二相駆動されるようにした構成である。
個よりなり、二相駆動されるようにした構成である。
【０００８】本発明によるハイブリッド型ステップモー
タは、ケーシングの両端に設けられた１対の軸受と、前
記各軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記
ケーシングの内面の軸方向に輪状マグネット板を介して
並設されたｎ個の輪状ステータヨークからなるステータ
ヨーク体と、前記各輪状ステータヨークの内面に形成さ
れた複数のステータ歯と、前記ステータヨーク体の両端
に補助マグネット筒体を介して前記ケーシングに設けら
れた１対の補助磁性筒体と、前記各輪状ステータヨーク
の軸方向における中央位置でかつ内周位置に形成された
ｎ個のコイル受溝と、前記各コイル受溝に設けられたｎ
個のコイルと、前記回転軸に設けられ前記各ステータヨ
ークに対応して位置し前記回転軸に設けられたロータヨ
ークと、前記ロータヨークの外周に設けられた複数のロ
ータ歯とを備え、前記補助マグネット筒体からの磁束が
前記補助磁性筒体を通るようにしたインナロータ型より
なる構成である。
タは、ケーシングの両端に設けられた１対の軸受と、前
記各軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記
ケーシングの内面の軸方向に輪状マグネット板を介して
並設されたｎ個の輪状ステータヨークからなるステータ
ヨーク体と、前記各輪状ステータヨークの内面に形成さ
れた複数のステータ歯と、前記ステータヨーク体の両端
に補助マグネット筒体を介して前記ケーシングに設けら
れた１対の補助磁性筒体と、前記各輪状ステータヨーク
の軸方向における中央位置でかつ内周位置に形成された
ｎ個のコイル受溝と、前記各コイル受溝に設けられたｎ
個のコイルと、前記回転軸に設けられ前記各ステータヨ
ークに対応して位置し前記回転軸に設けられたロータヨ
ークと、前記ロータヨークの外周に設けられた複数のロ
ータ歯とを備え、前記補助マグネット筒体からの磁束が
前記補助磁性筒体を通るようにしたインナロータ型より
なる構成である。
【０００９】さらに詳細には、前記輪状ステータヨーク
は３個よりなり、三相駆動されるようにした構成であ
る。
は３個よりなり、三相駆動されるようにした構成であ
る。
【００１０】さらに詳細には、前記輪状ステータヨーク
は２個よりなり、二相駆動される構成である。
は２個よりなり、二相駆動される構成である。
【００１１】さらに詳細には、前記ステータヨーク体が
前記マグネット筒体を介して複数であるＮ個設けられて
いるアウタロータ型の構成である。
前記マグネット筒体を介して複数であるＮ個設けられて
いるアウタロータ型の構成である。
【００１２】さらに詳細には、前記ステータヨーク体が
前記マグネット筒体を介して複数であるＮ個設けられて
いるインナロータ型の構成である。
前記マグネット筒体を介して複数であるＮ個設けられて
いるインナロータ型の構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるハ
イブリッド型ステップモータの好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分に
は同一符号を用いて説明する。図１及び図２はアウタロ
ータ構成のハイブリッド型ステップモータを示すもの
で、符号１で示されるものは固定軸であり、この固定軸
１に互いに離間して設けられた１対の軸受２，３には、
前蓋４ａ、後蓋４ｂ及び筒状のロータヨーク６からなる
ロータケース４が回転自在に設けられている。このロー
タケース４のロータヨーク６の内面には、複数のロータ
歯７が設けられている。
イブリッド型ステップモータの好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分に
は同一符号を用いて説明する。図１及び図２はアウタロ
ータ構成のハイブリッド型ステップモータを示すもの
で、符号１で示されるものは固定軸であり、この固定軸
１に互いに離間して設けられた１対の軸受２，３には、
前蓋４ａ、後蓋４ｂ及び筒状のロータヨーク６からなる
ロータケース４が回転自在に設けられている。このロー
タケース４のロータヨーク６の内面には、複数のロータ
歯７が設けられている。
【００１４】前記固定軸１の固定軸保持体１Ａの外周の
固定軸ヨーク１Ｂ上には筒状をなす各マグネット筒体８
を介して軸方向に並設した輪状の第１、第２、第３ステ
ータヨーク９，１０，１１が設けられており、このマグ
ネット筒体８を径方向において挟んだ状態で一体状に構
成されており、各ステータヨーク９，１０，１１の軸方
向における中央位置でかつ外周位置には第１、第２、第
３コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗが各々形成されて
いる。前記各ステータヨーク９〜１１によりステータヨ
ーク体１００を構成し、このステータヨーク体１００の
両端には前記マグネット筒体８の両側に設けた補助マグ
ネット筒体１０１，１０２を介して第１、第２補助磁性
筒体１０３，１０４が固定軸１と一体に固定されてい
る。前記各コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗにはボビ
ン状に巻回されたＵ相の第１コイル２２及びＶ相の第２
コイル２３及びＷ相の第３コイル２４が設けられている
（なお、この各コイル２２，２３，２４は巻線機により
外周側から予め自動巻線されている）。前記第１ステー
タヨーク９の外周にはこの第１コイル２２を挟持するよ
うに第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前記第２ス
テータヨーク１０の外周にはこの第２コイル２３を挟持
するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が形成され、第３
ステータヨーク１１の外周にはこの第３コイル２４を挟
持するように第３、第４Ｎ極Ｎ３、Ｎ４が形成され、各
極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４は前記ロータ歯
７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ
２、Ｎ３、Ｎ４の外周には前記ロータ歯７のピッチと同
一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形
成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、図７の動作図に
も示すように、１／２ピッチ（１π）、Ｓ１とＳ２及び
Ｎ３とＮ４も１／２ピッチ（１π）ずれた状態で各ステ
ータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形成され、Ｎ極Ｎ１、Ｎ
２とＳ極Ｓ１、Ｓ２及びＮ３、Ｎ４の各ステータ歯９ａ
と１０ａ，１１ａは１／６ピッチ（π／３）（１／２ｎ
ピッチ、ｎ；相数）ずれる関係に形成されている。な
お、各補助磁性板１０３，１０４は磁束通路を形成する
のみのものである。
固定軸ヨーク１Ｂ上には筒状をなす各マグネット筒体８
を介して軸方向に並設した輪状の第１、第２、第３ステ
ータヨーク９，１０，１１が設けられており、このマグ
ネット筒体８を径方向において挟んだ状態で一体状に構
成されており、各ステータヨーク９，１０，１１の軸方
向における中央位置でかつ外周位置には第１、第２、第
３コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗが各々形成されて
いる。前記各ステータヨーク９〜１１によりステータヨ
ーク体１００を構成し、このステータヨーク体１００の
両端には前記マグネット筒体８の両側に設けた補助マグ
ネット筒体１０１，１０２を介して第１、第２補助磁性
筒体１０３，１０４が固定軸１と一体に固定されてい
る。前記各コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２０ｗにはボビ
ン状に巻回されたＵ相の第１コイル２２及びＶ相の第２
コイル２３及びＷ相の第３コイル２４が設けられている
（なお、この各コイル２２，２３，２４は巻線機により
外周側から予め自動巻線されている）。前記第１ステー
タヨーク９の外周にはこの第１コイル２２を挟持するよ
うに第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が形成され、前記第２ス
テータヨーク１０の外周にはこの第２コイル２３を挟持
するように第１、第２Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が形成され、第３
ステータヨーク１１の外周にはこの第３コイル２４を挟
持するように第３、第４Ｎ極Ｎ３、Ｎ４が形成され、各
極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ４は前記ロータ歯
７に対応すると共に、この各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ
２、Ｎ３、Ｎ４の外周には前記ロータ歯７のピッチと同
一ピッチの複数のステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形
成されている。前記各極Ｎ１とＮ２は、図７の動作図に
も示すように、１／２ピッチ（１π）、Ｓ１とＳ２及び
Ｎ３とＮ４も１／２ピッチ（１π）ずれた状態で各ステ
ータ歯９ａ，１０ａ，１１ａが形成され、Ｎ極Ｎ１、Ｎ
２とＳ極Ｓ１、Ｓ２及びＮ３、Ｎ４の各ステータ歯９ａ
と１０ａ，１１ａは１／６ピッチ（π／３）（１／２ｎ
ピッチ、ｎ；相数）ずれる関係に形成されている。な
お、各補助磁性板１０３，１０４は磁束通路を形成する
のみのものである。
【００１５】次に、動作について述べる。図３はマグネ
ット筒体８及び補助マグネット筒体１０１，１０２が形
成する磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０３，１
０４によって磁束の流れが等分される事を示す。もし、
ここで補助マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性
筒体１０３，１０４が無い場合、２つのマグネット筒体
８が作る磁束は中央のＶ相のステータヨーク１０に集ま
り、その両側のＵ相、Ｗ相より強く（２倍）なり各相の
強さが不均一となり、その結果、モータとして成立たな
くなることから補助マグネット筒体１０１，１０２及び
補助磁性筒体１０３，１０４の機能は重要で、これによ
り磁路が追加して形成されかつ各相における磁束の均一
性が得られる。図４はＵ，Ｖ，Ｗ相の各コイル２２，２
３，２４が作る磁束を示し、この磁束の流れの向きは各
コイル２２，２３，２４に流れる電流の向きによる。図
５は各コイル２２，２３，２４に具体的に通電する状態
を示しており、（Ａ）は駆動電流Ｉの強さを変えずにオ
ンオフした場合のステップ駆動を示している。（Ｂ）は
徐々に電流Ｉの強さを変えて周知のマイクロステップ駆
動又はサイン波駆動とした場合を示している。いずれも
１サイクル分を６ケの状態に分けて（状態１から状態
６）次の図６との関係を表している。次に、図６は図５
における（Ａ）のステップ駆動又は（Ｂ）のマイクロス
テップ又はサイン波駆動した場合の前述の各ステップ駆
動状態１〜状態６における電流とマグネット筒体８と補
助マグネット筒体１０１，１０２が作る周知の磁束の合
成状態を示す。また、この場合も、本発明による各補助
磁性筒体１０３，１０４及び補助マグネット筒体１０
１，１０２が全体の磁束の合成分布に有効かつ規則的に
働いていることを示している。次に、図７は前述の図６
に対応して各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａとロータ
歯７との重なり具合を示し、前述の各状態１から状態６
において規則的にその場所が移動していく変化状態を示
しており、ロータ歯７が順に回動していく様子を示して
いる。この様に３相モータはステータヨーク体１００の
両側に設けた補助磁性筒体１０３，１０４及び補助マグ
ネット筒体１０１，１０２によって初めてモータとして
の機能が達成されるものである。次に、図８は前述の図
１で示す構成を２相構成に適用した場合を示す。ステー
タヨーク９，１０におけるＡ１とＡ２、及びＢ１とＢ２
はそれぞれ１／２ピッチ歯ずれており、ステータヨーク
９，１０であるＡ相とＢ相は１／２ｎ，ｎ；２相すなわ
ち１／４ピッチずれでいる。２相の場合は必ずしも補助
マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性筒体１０
３，１０４が無くてもモータとしては成り立つ。しかし
本発明の図８に示すようにこれらを用いた方がステータ
ヨーク９及び１０が補助マグネット筒体１０１，１０２
により、両側から均等に強く励磁され、より強い出力ト
ルクが得られると共に、トルク発生ムラも抑えられる。
図９は５相として適用した場合を示し、同一のＵ，Ｖ，
Ｗ，Ｘ，Ｙ相の極Ｕ１とＵ２、Ｖ１とＶ２、Ｗ１とＷ
２、Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２は１／２ピッチづつずれて
おり各相間（ｎ＝５）１／２ｎ＝１／１０ピッチずれて
いる。このように図１から上記図９迄の構成で示す通り
奇数相、偶数相モータにかかわらず、２相、３相から任
意のｎ相迄実現することができる。図１０は図８の２相
構成モータを２ケ直列に接続しカスケード結合（Ｍ１と
Ｍ２）した状態を示している。すなわち、図１０のＭ１
とＭ２は図８のステータヨーク体１００を２個用いて各
ステータヨーク体１００にマグネット筒体８を設け、他
の補助マグネット筒体１０１，１０２、補助磁性筒体１
０３，１０４は図８と同様に両端に設けている。従っ
て、このステータヨーク体１００を複数であるＮ個設け
ることにより任意の数のＮ個のステータヨーク体１００
を有する形式のカスケード結合したアウタロータ型及び
インナロータ型（図示せず）のハイブリッドステップモ
ータを得ることができる。この場合も単にＭ１部とＭ２
部を２ケ独立に同軸上に構成した場合とは異なりＭ１と
Ｍ２間に磁路が構成され、補助マグネット筒体１０１，
１０２と補助磁性筒体１０３，１０４が図１の構成と同
様に効果的に作用している。また、図８の２相に関して
図１０を示したが、同様に図１、図９、さらに以降説明
する図１１にも適用できる事は明白である。一般に、ｎ
相モータ部をＮ個カスケード結合し、より大きな必要ト
ルクを得ることができる。
ット筒体８及び補助マグネット筒体１０１，１０２が形
成する磁束の流れを示すと共に各補助磁性板１０３，１
０４によって磁束の流れが等分される事を示す。もし、
ここで補助マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性
筒体１０３，１０４が無い場合、２つのマグネット筒体
８が作る磁束は中央のＶ相のステータヨーク１０に集ま
り、その両側のＵ相、Ｗ相より強く（２倍）なり各相の
強さが不均一となり、その結果、モータとして成立たな
くなることから補助マグネット筒体１０１，１０２及び
補助磁性筒体１０３，１０４の機能は重要で、これによ
り磁路が追加して形成されかつ各相における磁束の均一
性が得られる。図４はＵ，Ｖ，Ｗ相の各コイル２２，２
３，２４が作る磁束を示し、この磁束の流れの向きは各
コイル２２，２３，２４に流れる電流の向きによる。図
５は各コイル２２，２３，２４に具体的に通電する状態
を示しており、（Ａ）は駆動電流Ｉの強さを変えずにオ
ンオフした場合のステップ駆動を示している。（Ｂ）は
徐々に電流Ｉの強さを変えて周知のマイクロステップ駆
動又はサイン波駆動とした場合を示している。いずれも
１サイクル分を６ケの状態に分けて（状態１から状態
６）次の図６との関係を表している。次に、図６は図５
における（Ａ）のステップ駆動又は（Ｂ）のマイクロス
テップ又はサイン波駆動した場合の前述の各ステップ駆
動状態１〜状態６における電流とマグネット筒体８と補
助マグネット筒体１０１，１０２が作る周知の磁束の合
成状態を示す。また、この場合も、本発明による各補助
磁性筒体１０３，１０４及び補助マグネット筒体１０
１，１０２が全体の磁束の合成分布に有効かつ規則的に
働いていることを示している。次に、図７は前述の図６
に対応して各ステータ歯９ａ，１０ａ，１１ａとロータ
歯７との重なり具合を示し、前述の各状態１から状態６
において規則的にその場所が移動していく変化状態を示
しており、ロータ歯７が順に回動していく様子を示して
いる。この様に３相モータはステータヨーク体１００の
両側に設けた補助磁性筒体１０３，１０４及び補助マグ
ネット筒体１０１，１０２によって初めてモータとして
の機能が達成されるものである。次に、図８は前述の図
１で示す構成を２相構成に適用した場合を示す。ステー
タヨーク９，１０におけるＡ１とＡ２、及びＢ１とＢ２
はそれぞれ１／２ピッチ歯ずれており、ステータヨーク
９，１０であるＡ相とＢ相は１／２ｎ，ｎ；２相すなわ
ち１／４ピッチずれでいる。２相の場合は必ずしも補助
マグネット筒体１０１，１０２及び補助磁性筒体１０
３，１０４が無くてもモータとしては成り立つ。しかし
本発明の図８に示すようにこれらを用いた方がステータ
ヨーク９及び１０が補助マグネット筒体１０１，１０２
により、両側から均等に強く励磁され、より強い出力ト
ルクが得られると共に、トルク発生ムラも抑えられる。
図９は５相として適用した場合を示し、同一のＵ，Ｖ，
Ｗ，Ｘ，Ｙ相の極Ｕ１とＵ２、Ｖ１とＶ２、Ｗ１とＷ
２、Ｘ１とＸ２、Ｙ１とＹ２は１／２ピッチづつずれて
おり各相間（ｎ＝５）１／２ｎ＝１／１０ピッチずれて
いる。このように図１から上記図９迄の構成で示す通り
奇数相、偶数相モータにかかわらず、２相、３相から任
意のｎ相迄実現することができる。図１０は図８の２相
構成モータを２ケ直列に接続しカスケード結合（Ｍ１と
Ｍ２）した状態を示している。すなわち、図１０のＭ１
とＭ２は図８のステータヨーク体１００を２個用いて各
ステータヨーク体１００にマグネット筒体８を設け、他
の補助マグネット筒体１０１，１０２、補助磁性筒体１
０３，１０４は図８と同様に両端に設けている。従っ
て、このステータヨーク体１００を複数であるＮ個設け
ることにより任意の数のＮ個のステータヨーク体１００
を有する形式のカスケード結合したアウタロータ型及び
インナロータ型（図示せず）のハイブリッドステップモ
ータを得ることができる。この場合も単にＭ１部とＭ２
部を２ケ独立に同軸上に構成した場合とは異なりＭ１と
Ｍ２間に磁路が構成され、補助マグネット筒体１０１，
１０２と補助磁性筒体１０３，１０４が図１の構成と同
様に効果的に作用している。また、図８の２相に関して
図１０を示したが、同様に図１、図９、さらに以降説明
する図１１にも適用できる事は明白である。一般に、ｎ
相モータ部をＮ個カスケード結合し、より大きな必要ト
ルクを得ることができる。
【００１６】また、図１１で示す構成は従来使用されて
いた図１２で示すインナロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを本発明の構成のように適用してインナロ
ータ型のハイブリッド型ステップモータを構成した場合
の例を示すもので、ステータケース３００の内面にそれ
ぞれ輪状マグネット筒体８を介して軸方向に並置した輪
状の第１、第２、第３輪状ステータヨーク１０６，１０
７，１０８が軸方向に互いに一体状に配設されて３相の
ステータヨーク体１００に構成されており、各ステータ
ヨーク１０６，１０７，１０８は互いに異なる極性とな
るように構成されている。さらに、このステータヨーク
体１００の両側に補助マグネット筒体１０１，１０２及
び補助磁性筒体１０３，１０４が設けられ、両端部で磁
気回路を形成している。前記各輪状ステータヨーク１０
６，１０７，１０８の各コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２
０ｗにはボビン状の第１、第２及び第３コイル２２，２
３，２４が各々設けられており、磁性材からなる回転軸
２００上には、前記３組の各ステータヨーク１０６，１
０７，１０８に対応する長手形状のロータヨーク１０９
が設けられ、このロータヨーク１０９の外周には複数の
ロータ歯１０９ａが形成されている。従って、図１１の
構成は図１と逆のインナロータ型で構成されているもの
で、そのステップ駆動状態は前述の図３から図７で示す
動作と同じ原理でステップ回転が行われる。又、図８、
図１０に対応して２相インナロータ型、５相インナロー
タ型が図１１と同様の方法で形成され、さらに一般化さ
れｎ相インナロータ型モータとなる。また、前述の通り
図８の構成が図１０のようにカスケード結合したように
一般化されたｎ相インナロータ型モータも図１０のよう
にカスケード結合される。なお、前述の各コイル２２，
２３は周知のバイポーラ巻の場合を前提として述べた
が、周知のユニポーラ巻とした場合も同様の作用を得る
ことができる。また、前述は周知の１相励磁としたが、
２相励磁又は１−２相励磁により駆動できる。また、前
述の各歯７，９ａ，１０ａ，１１ａ，１０９ａのピッチ
ずれについては、相対的なものであり、何れの側をずら
せた場合も前述と同じ動作を得ることができるものであ
る。なお、モータの形状も、偏平大径、薄物、極細等を
任意に得ることができる。また、前述の各マグネット筒
体８は各相毎に個別に設けた場合を示したが、各相分を
一体の筒に構成し着磁した場合も同じ作用を得ることが
できる。
いた図１２で示すインナロータ構成のハイブリッド型ス
テップモータを本発明の構成のように適用してインナロ
ータ型のハイブリッド型ステップモータを構成した場合
の例を示すもので、ステータケース３００の内面にそれ
ぞれ輪状マグネット筒体８を介して軸方向に並置した輪
状の第１、第２、第３輪状ステータヨーク１０６，１０
７，１０８が軸方向に互いに一体状に配設されて３相の
ステータヨーク体１００に構成されており、各ステータ
ヨーク１０６，１０７，１０８は互いに異なる極性とな
るように構成されている。さらに、このステータヨーク
体１００の両側に補助マグネット筒体１０１，１０２及
び補助磁性筒体１０３，１０４が設けられ、両端部で磁
気回路を形成している。前記各輪状ステータヨーク１０
６，１０７，１０８の各コイル受溝２０ｕ，２０ｖ，２
０ｗにはボビン状の第１、第２及び第３コイル２２，２
３，２４が各々設けられており、磁性材からなる回転軸
２００上には、前記３組の各ステータヨーク１０６，１
０７，１０８に対応する長手形状のロータヨーク１０９
が設けられ、このロータヨーク１０９の外周には複数の
ロータ歯１０９ａが形成されている。従って、図１１の
構成は図１と逆のインナロータ型で構成されているもの
で、そのステップ駆動状態は前述の図３から図７で示す
動作と同じ原理でステップ回転が行われる。又、図８、
図１０に対応して２相インナロータ型、５相インナロー
タ型が図１１と同様の方法で形成され、さらに一般化さ
れｎ相インナロータ型モータとなる。また、前述の通り
図８の構成が図１０のようにカスケード結合したように
一般化されたｎ相インナロータ型モータも図１０のよう
にカスケード結合される。なお、前述の各コイル２２，
２３は周知のバイポーラ巻の場合を前提として述べた
が、周知のユニポーラ巻とした場合も同様の作用を得る
ことができる。また、前述は周知の１相励磁としたが、
２相励磁又は１−２相励磁により駆動できる。また、前
述の各歯７，９ａ，１０ａ，１１ａ，１０９ａのピッチ
ずれについては、相対的なものであり、何れの側をずら
せた場合も前述と同じ動作を得ることができるものであ
る。なお、モータの形状も、偏平大径、薄物、極細等を
任意に得ることができる。また、前述の各マグネット筒
体８は各相毎に個別に設けた場合を示したが、各相分を
一体の筒に構成し着磁した場合も同じ作用を得ることが
できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によるハイブリッド型ステップモ
ータは、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、図１で示す構成の
場合、ステータヨークの外周にコイルを設けることがで
きるため、巻線作業が極めて容易で、この種のハイブリ
ッド型のアウタロータ型ステップモータのコストを大幅
に引下げることができる。また、図１１の構成において
も、ボビン状に形成したコイルをステータヨークの内側
から挿入することができ、従来よりも組立コストを大幅
に下げることができる。さらに、モータの両端に磁束通
路としての補助マグネット筒体を設けているためマグネ
ット筒体の両側に磁極を形成することができ、大きいト
ルクを容易に得ることができ、必要に応じてｎ相のステ
ップモータが得られる。また、ステータヨーク間を、ｎ
相では１／２ｎピッチづつずらすのみで良く、２〜ｎ相
迄同一ステータ、ロータヨークで良い。また、Ｎ個のス
テータヨーク体を有するアウタロータ型及びインナロー
タ型のハイブリッドステップモータを得ることができ
る。
ータは、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、図１で示す構成の
場合、ステータヨークの外周にコイルを設けることがで
きるため、巻線作業が極めて容易で、この種のハイブリ
ッド型のアウタロータ型ステップモータのコストを大幅
に引下げることができる。また、図１１の構成において
も、ボビン状に形成したコイルをステータヨークの内側
から挿入することができ、従来よりも組立コストを大幅
に下げることができる。さらに、モータの両端に磁束通
路としての補助マグネット筒体を設けているためマグネ
ット筒体の両側に磁極を形成することができ、大きいト
ルクを容易に得ることができ、必要に応じてｎ相のステ
ップモータが得られる。また、ステータヨーク間を、ｎ
相では１／２ｎピッチづつずらすのみで良く、２〜ｎ相
迄同一ステータ、ロータヨークで良い。また、Ｎ個のス
テータヨーク体を有するアウタロータ型及びインナロー
タ型のハイブリッドステップモータを得ることができ
る。
【図１】本発明によるアウタロータ型の３相ハイブリッ
ド型ステップモータを示す断面図である。
ド型ステップモータを示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’による横断面図である。
【図３】各マグネット板が作る磁束の流れを示す説明図
である。
である。
【図４】コイルが作る磁束の流れを示す説明図である。
【図５】ステップ駆動（Ａ）とマイクロステップ又はサ
イン波駆動（Ｂ）を示す説明図である。
イン波駆動（Ｂ）を示す説明図である。
【図６】マグネット筒体と各コイルに電流を流した場合
の合成磁束を各状態ごとに示す説明図である。
の合成磁束を各状態ごとに示す説明図である。
【図７】図６に対応してステータ歯とロータ歯の重なり
位置の移動を示す構成図である。
位置の移動を示す構成図である。
【図８】図１の２相構成を示す構成図である。
【図９】図１の５相構成を示す構成図である。
【図１０】図８のステータヨーク体を２ケ結合した２相
モータを示す構成図である。
モータを示す構成図である。
【図１１】図１のインナロータ型を示す構成図である。
【図１２】従来の構成を示す断面図である。
１ 固定軸 ２，３ 軸受 ４ ロータケース ６ 輪状ロータヨーク ７ ロータ歯 ８ マグネット筒体 ９，１０，１１ ステータヨーク ９ａ，１０ａ，１１ａ ステータ歯 ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ コイル受溝 ２２，２３，２４ コイル １００ ステータヨーク体 １０１，１０２ 補助マグネット筒体 １０３，１０４ 補助磁性筒体 ３００ ケーシング １０６，１０７，１０８ 輪状ステータヨーク １０９ ロータヨーク １０９ａ ロータ歯 ２００ 回転軸
Claims (8)
- 【請求項１】 固定軸(1)に互いに離間して設けられた
１対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在
に設けられたロータケース(4)と、前記ロータケース(4)
に設けられ複数のロータ歯(7)を有する輪状ロータヨー
ク(6)と、前記固定軸(1)にマグネット筒体(8)を介して
軸方向に並設されたｎ個のステータヨーク(9,10,11)か
らなるステータヨーク体(100)と、前記各ステータヨー
ク(9,10,11)の外周に形成された複数のステータ歯(9a,1
0a,11a)と、前記各ステータヨーク(9,10,11)の軸方向に
おける中央位置でかつ外周位置に形成されたｎ個のコイ
ル受溝(20u,20v,20w)と、前記各コイル受溝(20u,20v,20
w)に設けられたｎ個のコイル(22,23,24)と、前記ステー
タヨーク体(100)の両端に補助マグネット筒体(101,102)
を介して前記固定軸(1)に設けられた１対の補助磁性筒
体(103,104)と、を備え、前記各ステータヨーク(9,10,1
1)は互いに異なる極性を交互に構成すると共に、前記補
助マグネット筒体(101,102)からの磁束が前記補助磁性
筒体(103,104)を通るようにしたアウタロータ型よりな
ることを特徴とするハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項２】 前記ステータヨーク(9,10,11)は３個よ
りなり、三相駆動されるように構成したことを特徴とす
る請求項１記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項３】 前記ステータヨーク(9,10)は２個よりな
り、二相駆動されるように構成したことを特徴とする請
求項１記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項４】 ケーシング(300)の両端に設けられた１
対の軸受(2,3)と、前記各軸受(2,3)を介して回転自在に
設けられた回転軸(200)と、前記ケーシング(300)の内面
の軸方向に輪状マグネット筒体(8)を介して並設された
ｎ個の輪状ステータヨーク(106,107,108)からなるステ
ータヨーク体(100)と、前記各輪状ステータヨーク(106,
107,108)の内面に形成された複数のステータ歯(106a,10
7a,108a)と、前記ステータヨーク体(100)の両端に補助
マグネット筒体(101,102)を介して前記ケーシング(300)
に設けられた１対の補助磁性筒体(103,104)と、前記各
輪状ステータヨーク(106,107,108)の軸方向における中
央位置でかつ内周位置に形成されたｎ個のコイル受溝(2
0u,20v,20w)と、前記各コイル受溝(20u,20v,20w)に設け
られたｎ個のコイル(22,23,24)と、前記回転軸(200)に
設けられ前記各ステータヨーク(106,107,108)に対応し
て位置し前記回転軸(200)に設けられたロータヨーク(10
9)と、前記ロータヨーク(109)の外周に設けられた複数
のロータ歯(109a)とを備え、前記補助マグネット筒体(1
01,102)からの磁束が前記補助磁性筒体(103,104)を通る
ようにしたインナロータ型よりなることを特徴とするハ
イブリッド型ステップモータ。 - 【請求項５】 前記輪状ステータヨーク(106,107,108)
は３個よりなり、三相駆動されるように構成したことを
特徴とする請求項４記載のハイブリッド型ステップモー
タ。 - 【請求項６】 前記輪状ステータヨーク(106,107)は２
個よりなり、二相駆動されるように構成したことを特徴
とする請求項４記載のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項７】 前記ステータヨーク体(100)が前記マグ
ネット筒体(8)を介して複数であるＮ個設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のア
ウタロータ型のハイブリッド型ステップモータ。 - 【請求項８】 前記ステータヨーク体(100)が前記マグ
ネット筒体(8)を介して複数であるＮ個設けられている
ことを特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載のイ
ンナロータ型のハイブリッド型ステップモータ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8100303A JP3071392B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | ハイブリッド型ステップモータ |
| US08/680,844 US5723921A (en) | 1996-04-22 | 1996-07-16 | Hybrid-type stepping motor |
| DE69633606T DE69633606T2 (de) | 1996-04-05 | 1996-07-30 | Schrittmotor des hybriden Typs |
| EP96305597A EP0800258B1 (en) | 1996-04-05 | 1996-07-30 | Hybrid-type stepping motor |
| TW085116079A TW358258B (en) | 1996-04-05 | 1996-12-26 | Hybrid-type stepping motor |
| CN97102138A CN1107370C (zh) | 1996-04-05 | 1997-01-23 | 复合步进电机 |
| KR1019970002593A KR100245483B1 (ko) | 1996-04-05 | 1997-01-29 | 하이브리드형 스텝 모터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8100303A JP3071392B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | ハイブリッド型ステップモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289766A JPH09289766A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3071392B2 true JP3071392B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=14270409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8100303A Expired - Fee Related JP3071392B2 (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-22 | ハイブリッド型ステップモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5723921A (ja) |
| JP (1) | JP3071392B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8177224B2 (en) | 2009-12-15 | 2012-05-15 | Transact Technologies Incorporated | Methods and apparatus for shingle stacking of tickets in a ticket printer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1148859C (zh) * | 1995-11-16 | 2004-05-05 | 松下电器产业株式会社 | 电动机 |
| DE10147073A1 (de) * | 2001-09-25 | 2003-04-30 | Minebea Co Ltd | Elektromotor, insbesondere elektronisch kommutierter Gleichstrommotor |
| JP4102708B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2008-06-18 | オークマ株式会社 | 永久磁石を利用したモータ |
| US7339292B2 (en) * | 2003-09-22 | 2008-03-04 | Japan Servo Co., Ltd | Motor having shifted teeth of pressed powder construction |
| WO2005086323A1 (en) * | 2004-02-04 | 2005-09-15 | Otis Elevator Company | Dc excited field transverse flux motor |
| JP4423294B2 (ja) * | 2005-04-04 | 2010-03-03 | シナノケンシ株式会社 | 多相ステップモータ |
| JP4378327B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2009-12-02 | キヤノン株式会社 | 駆動装置 |
| DE102006027819A1 (de) * | 2006-06-16 | 2007-12-20 | Siemens Ag | Ringspulenmotor |
| US7868511B2 (en) * | 2007-05-09 | 2011-01-11 | Motor Excellence, Llc | Electrical devices using disk and non-disk shaped rotors |
| WO2010062764A2 (en) | 2008-11-03 | 2010-06-03 | Motor Excellence, Llc | Transverse and/or commutated flux system stator concepts |
| US20110109184A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-12 | Langreck Gerald K | Tandem rotor servo motor |
| CN102959832B (zh) * | 2010-03-15 | 2016-11-16 | 电扭矩机器股份有限公司 | 具有相偏移的横向和/或换向通量系统 |
| CN102986115A (zh) * | 2010-03-15 | 2013-03-20 | 电扭矩机器股份有限公司 | 用于电动自行车的横向和/或换向通量系统 |
| EP2548288A1 (en) * | 2010-03-15 | 2013-01-23 | Motor Excellence, LLC | Transverse and/or commutated flux systems configured to provide reduced flux leakage, hysteresis loss reduction, and phase matching |
| EP2641316B1 (en) | 2010-11-17 | 2019-02-13 | Motor Excellence, LLC | Transverse and/or commutated flux systems having segmented stator laminations |
| WO2012067896A2 (en) | 2010-11-17 | 2012-05-24 | Motor Excellence, Llc | Transverse and/or commutated flux systems having laminated and powdered metal portions |
| US8854171B2 (en) | 2010-11-17 | 2014-10-07 | Electric Torque Machines Inc. | Transverse and/or commutated flux system coil concepts |
| US9502952B2 (en) * | 2012-10-12 | 2016-11-22 | Persimmon Technologies, Corp. | Hybrid motor |
| KR20170028634A (ko) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 삼성전자주식회사 | 스테핑모터 |
| DE102018107613A1 (de) * | 2018-03-29 | 2019-10-02 | Thyssenkrupp Ag | Transversalfluss-Reluktanzmotor |
| JP7331356B2 (ja) * | 2018-12-14 | 2023-08-23 | Tdk株式会社 | 永久磁石および回転電機 |
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| JPS5484207A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pulse motor |
| NL7904817A (nl) * | 1979-06-20 | 1980-12-23 | Philips Nv | Stappenmotor. |
| DD224725A1 (de) * | 1983-07-29 | 1985-07-10 | Viehwerger Hermann | Schrittmotor |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP8100303A patent/JP3071392B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-16 US US08/680,844 patent/US5723921A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8177224B2 (en) | 2009-12-15 | 2012-05-15 | Transact Technologies Incorporated | Methods and apparatus for shingle stacking of tickets in a ticket printer |
Also Published As
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| JPH09289766A (ja) | 1997-11-04 |
| US5723921A (en) | 1998-03-03 |
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