JP3278770B2 - 多相ハイブリッド型ステッピングモータ - Google Patents
多相ハイブリッド型ステッピングモータInfo
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Classifications
-
- 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
- H02K37/12—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 stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—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 stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—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 stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多相ハイブリッド型ス
テッピングモータの改良に関する。
テッピングモータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッド形ステッピングモータは、
高精度の位置決めに適したアクチュエータとして、四半
世紀以上も前からよく知られている。その応用範囲に
は、完全自動化生産ライン用をはじめとする各種の工作
機械、およびプリンタ、プロッタ、ファクシミリ、ディ
スクドライブ、などのコンピュータ周辺機器が含まれて
いる。
高精度の位置決めに適したアクチュエータとして、四半
世紀以上も前からよく知られている。その応用範囲に
は、完全自動化生産ライン用をはじめとする各種の工作
機械、およびプリンタ、プロッタ、ファクシミリ、ディ
スクドライブ、などのコンピュータ周辺機器が含まれて
いる。
【０００３】４相ハイブリッド型ステッピングモータハ
イブリッド形ステッピングモータで最も普通のタイプ
は、いわゆる４相モータで、ステータに固定磁極が８つ
付いている。図９（ａ）、（ｂ）はこのような４相のハ
イブリッド形ステッピングモータの縦断面図であり、図
９（ａ）は図１０のＡ−Ａ’断面を示し、図９（ｂ）は
図１０のＢ−Ｂ’断面を示す。これらの固定磁極の各々
には、巻線１１と５つの小歯１２が付いている。図１０
に示すように小歯１２は、内部で回転する軸状永久磁石
１３の両端に取り付けられたロータ・キャップ１４（ホ
ールキャップ、最低２個ある）の歯１５と向かい合って
いる。ロータ・キャップ１４は各々５０の歯１５を持
ち、一方はＮ極、もう一方はＳ極となる。ロータ・キャ
ップ１４の歯１５のピッチは、３６０°／５０＝７．２
°となる。二つのロータ・キャップ１４は、回転方向に
０．５歯ピッチ、ずれている。ロータ・キャップ１４
は、通常、積層珪素鋼板または塊状電磁軟鋼でできてお
り、シャフト１６やそれぞれに取り付けられた永久磁石
１３とともに、ロータ・システムを形成する。
イブリッド形ステッピングモータで最も普通のタイプ
は、いわゆる４相モータで、ステータに固定磁極が８つ
付いている。図９（ａ）、（ｂ）はこのような４相のハ
イブリッド形ステッピングモータの縦断面図であり、図
９（ａ）は図１０のＡ−Ａ’断面を示し、図９（ｂ）は
図１０のＢ−Ｂ’断面を示す。これらの固定磁極の各々
には、巻線１１と５つの小歯１２が付いている。図１０
に示すように小歯１２は、内部で回転する軸状永久磁石
１３の両端に取り付けられたロータ・キャップ１４（ホ
ールキャップ、最低２個ある）の歯１５と向かい合って
いる。ロータ・キャップ１４は各々５０の歯１５を持
ち、一方はＮ極、もう一方はＳ極となる。ロータ・キャ
ップ１４の歯１５のピッチは、３６０°／５０＝７．２
°となる。二つのロータ・キャップ１４は、回転方向に
０．５歯ピッチ、ずれている。ロータ・キャップ１４
は、通常、積層珪素鋼板または塊状電磁軟鋼でできてお
り、シャフト１６やそれぞれに取り付けられた永久磁石
１３とともに、ロータ・システムを形成する。
【０００４】現在市販されているハイブリッド形ステッ
ピングモータには、複数のロータ・システムを持つもの
がある。通常、ステータの固定磁極１７に付いている小
歯１２のピッチは、ロータの歯ピッチ（Ｔｐ）に等し
い。図９の場合、隣接する各固定磁極は互いに４５°ず
つ離れている（ある固定磁極の中央の小歯の中心から隣
接する固定磁極の中央の小歯の中心までの角度が、４５
°である）。一つの固定磁極の中央位置にロータ・キャ
ップ１４の或る歯１５の中央を合わせ、隣る固定磁極の
中央位置と相対する歯１５の位置づれを１歯ピッチに対
する割合で表したものをシフト角と定義すれば、上記の
例で、いま、隣接する固定磁極間の物理的な角度は４５
°、１歯ピッチは７．２°である。ここでシフト角を計
算すると、 シフト角は４５°割る７．２°（歯ピッチ）マイナス相
隣る固定磁極間の歯ピッチの整数 （｛シフト角＝４５°／［７．２°（歯ピッチ）］−［歯ピッチの整数］｝ ＝６．２５−６＝０．２５） となり、上記例では０.２５が得られる。これは歯ピッチの４分の１に等しく、 電気角でいえば９０°である。それは、１歯ピッチが電
気角３６０°に相当するためである。
ピングモータには、複数のロータ・システムを持つもの
がある。通常、ステータの固定磁極１７に付いている小
歯１２のピッチは、ロータの歯ピッチ（Ｔｐ）に等し
い。図９の場合、隣接する各固定磁極は互いに４５°ず
つ離れている（ある固定磁極の中央の小歯の中心から隣
接する固定磁極の中央の小歯の中心までの角度が、４５
°である）。一つの固定磁極の中央位置にロータ・キャ
ップ１４の或る歯１５の中央を合わせ、隣る固定磁極の
中央位置と相対する歯１５の位置づれを１歯ピッチに対
する割合で表したものをシフト角と定義すれば、上記の
例で、いま、隣接する固定磁極間の物理的な角度は４５
°、１歯ピッチは７．２°である。ここでシフト角を計
算すると、 シフト角は４５°割る７．２°（歯ピッチ）マイナス相
隣る固定磁極間の歯ピッチの整数 （｛シフト角＝４５°／［７．２°（歯ピッチ）］−［歯ピッチの整数］｝ ＝６．２５−６＝０．２５） となり、上記例では０.２５が得られる。これは歯ピッチの４分の１に等しく、 電気角でいえば９０°である。それは、１歯ピッチが電
気角３６０°に相当するためである。
【０００５】このような固定子構造は、対称形固定子構
造と見なすことができる。それは、すべての固定磁極が
おなじ数の小歯を持ち、歯ピッチと等しく、隣接する各
固定磁極の一番外側の小歯どうしの間隔、すなわち巻線
スロット間隔も均一だからである。この場合巻線スロッ
ト間隔は、 ［２．２５Ｔｐ］−［１歯幅］＝１．２５である。
造と見なすことができる。それは、すべての固定磁極が
おなじ数の小歯を持ち、歯ピッチと等しく、隣接する各
固定磁極の一番外側の小歯どうしの間隔、すなわち巻線
スロット間隔も均一だからである。この場合巻線スロッ
ト間隔は、 ［２．２５Ｔｐ］−［１歯幅］＝１．２５である。
【０００６】理論的に言うと、この種のモータには４８
個のステータ小歯を付けることができる（１固定磁極に
６小歯）。ただし、［１．２５Ｔｐ］−［１歯幅］のス
ロット間隔への巻線挿入が可能で、必要なだけのフェー
ズ・インダクタンスを実現できることが条件になる。
個のステータ小歯を付けることができる（１固定磁極に
６小歯）。ただし、［１．２５Ｔｐ］−［１歯幅］のス
ロット間隔への巻線挿入が可能で、必要なだけのフェー
ズ・インダクタンスを実現できることが条件になる。
【０００７】この種のモータは、ロータの歯数とは無関
係に、対称型固定子構造を採用できる。ただし、以下の
条件が満たされなければならない。すなわち、 ［ロータの歯数／固定磁極数＝Ｋ＋１／４］（Ｋは整
数） 一例をあげると、５０／８＝６．２５の場合は、対称型
固定子型構造を採用できる。４８／８＝６の場合は、シ
フト角が無いため、採用できない。逆に言うと、ロータ
歯数ＮＲ＝８（Ｋ＋０．２５）であるモータは、対称型
固定子構造を採用できる。したがって、固定磁極数が８
でＮＲ＝１０；１８；２６；３４；４２；５０；および
５８の場合対称型固定子構造の採用が可能となる。
係に、対称型固定子構造を採用できる。ただし、以下の
条件が満たされなければならない。すなわち、 ［ロータの歯数／固定磁極数＝Ｋ＋１／４］（Ｋは整
数） 一例をあげると、５０／８＝６．２５の場合は、対称型
固定子型構造を採用できる。４８／８＝６の場合は、シ
フト角が無いため、採用できない。逆に言うと、ロータ
歯数ＮＲ＝８（Ｋ＋０．２５）であるモータは、対称型
固定子構造を採用できる。したがって、固定磁極数が８
でＮＲ＝１０；１８；２６；３４；４２；５０；および
５８の場合対称型固定子構造の採用が可能となる。
【０００８】この種のモータは、正弦的なディテント・
トルク（静止トルク）を生み出す。このトルクは歯ピッ
チの４分の１の周期を持ち、固定磁極への外部からの励
磁が無い時にも、ロータ位置を保つ。
トルク（静止トルク）を生み出す。このトルクは歯ピッ
チの４分の１の周期を持ち、固定磁極への外部からの励
磁が無い時にも、ロータ位置を保つ。
【０００９】電圧を加えられた固定磁極は、ロータ・シ
ステムとともに、ほとんど正弦的な静止トルクを生み出
す（図１１）。このトルクは、歯ピッチＴｐと等しい周
期を持つ。また、各固定磁極間の電気角は９０°であ
る。以上を考慮すると、図１２のようなトルク・ヴェク
タ・ダイヤグラムを書くことができる。簡単に見て取れ
ることだが、第１相は固定磁極１と５によって、第２相
は固定磁極２と６によって、第３相は固定磁極３と７に
よって、第４相は固定磁極４と８によって成り立ってい
る。トルクが最大になるのは８つの固定磁極すべてに電
圧が加えられた時であることもわかる。全ステップ角α
Ｆ＝電気角９０°、あるいはαＦ＝１／４Ｔｐが実現す
るのは、４つの相（すなわち、１；５；３；７）の分極
が同時に変化した時である。半ステップ角αＨ＝４５°
ないし１／８Ｔｐを達成するには、固定磁極の分極を変
える代わりにスイッチ・オフしなければならない。
ステムとともに、ほとんど正弦的な静止トルクを生み出
す（図１１）。このトルクは、歯ピッチＴｐと等しい周
期を持つ。また、各固定磁極間の電気角は９０°であ
る。以上を考慮すると、図１２のようなトルク・ヴェク
タ・ダイヤグラムを書くことができる。簡単に見て取れ
ることだが、第１相は固定磁極１と５によって、第２相
は固定磁極２と６によって、第３相は固定磁極３と７に
よって、第４相は固定磁極４と８によって成り立ってい
る。トルクが最大になるのは８つの固定磁極すべてに電
圧が加えられた時であることもわかる。全ステップ角α
Ｆ＝電気角９０°、あるいはαＦ＝１／４Ｔｐが実現す
るのは、４つの相（すなわち、１；５；３；７）の分極
が同時に変化した時である。半ステップ角αＨ＝４５°
ないし１／８Ｔｐを達成するには、固定磁極の分極を変
える代わりにスイッチ・オフしなければならない。
【００１０】この場合のトルクは、半ステップ・モード
で、√２からの１までの範囲で変化する。二つの固定磁
極の磁極の極性は常に１８０°離れている（たとえば、
１と３、あるいは２と４）。また最大トルクは、４つの
固定磁極の極性が同時に変化したとき、ステップからス
テップへと大きくなる。そのため、第１相と第２相は接
続可能となる。第２相と第４相も同様である。その結
果、比較的シンプルないわゆるＨ型ブリッジ・ドライバ
の採用が可能になる。このドライバは、８個のトランジ
スタで全ステップと半ステップの両モードを実現する。
で、√２からの１までの範囲で変化する。二つの固定磁
極の磁極の極性は常に１８０°離れている（たとえば、
１と３、あるいは２と４）。また最大トルクは、４つの
固定磁極の極性が同時に変化したとき、ステップからス
テップへと大きくなる。そのため、第１相と第２相は接
続可能となる。第２相と第４相も同様である。その結
果、比較的シンプルないわゆるＨ型ブリッジ・ドライバ
の採用が可能になる。このドライバは、８個のトランジ
スタで全ステップと半ステップの両モードを実現する。
【００１１】どちらのモードにおいても、電圧を加えら
れた８つの固定磁極は図１９のように分極する。図１９
中のステップ１は全ステップ・ポジション、ステップ２
は半ステップ・ポジションである。
れた８つの固定磁極は図１９のように分極する。図１９
中のステップ１は全ステップ・ポジション、ステップ２
は半ステップ・ポジションである。
【００１２】図１９からわかるように、このモータのＳ
極とＮ極の数はつねに等しい。それが意味するのは、Ｎ
極のロータ・キャップに働く半径方向の力は、Ｓ極のロ
ータ・キャップに働くそれに等しくなる、ということで
ある。このことは、モータ使用期間中における軸受け部
分のダメージ回避に、また、機械的な不調の抑制やステ
ップ角交差の維持に、大きな意味を持つ。
極とＮ極の数はつねに等しい。それが意味するのは、Ｎ
極のロータ・キャップに働く半径方向の力は、Ｓ極のロ
ータ・キャップに働くそれに等しくなる、ということで
ある。このことは、モータ使用期間中における軸受け部
分のダメージ回避に、また、機械的な不調の抑制やステ
ップ角交差の維持に、大きな意味を持つ。
【００１３】図１９から分かるように、８つの固定磁極
すべてに電圧を加えたとき、隣り合った２つの固定磁極
がまずＮ極（Ｓ極）となり、次の２つの固定磁極がＳ極
（Ｎ極）となる。このことが、全ステップ・ポジション
における安定性を良好なものとする。それは、図１１が
示すように、ある１つの固定磁極と同相であるなら、デ
ィテントオフフェーズ（第４高調波、固定磁極の巻線に
電流を流さないときのディテント力）は８つの固定磁極
に電圧を加えた時の静止トルクのスティフネスを支持し
ないからである。（図１１はディテント・オフフェーズ
を示す）。
すべてに電圧を加えたとき、隣り合った２つの固定磁極
がまずＮ極（Ｓ極）となり、次の２つの固定磁極がＳ極
（Ｎ極）となる。このことが、全ステップ・ポジション
における安定性を良好なものとする。それは、図１１が
示すように、ある１つの固定磁極と同相であるなら、デ
ィテントオフフェーズ（第４高調波、固定磁極の巻線に
電流を流さないときのディテント力）は８つの固定磁極
に電圧を加えた時の静止トルクのスティフネスを支持し
ないからである。（図１１はディテント・オフフェーズ
を示す）。
【００１４】対称型ハイブリッド型ステッピング・モー
タに関する以上の説明は、以下の一般法則にまとめるこ
とができる。 １．ロータ歯数は以下のように決まる。 ＮＲ＝ｍｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋１／ｍ）］ ただし、 ｍ＝相の数 ｐ＝相ごとの固定磁極の数 Ｋ＝１以上の正の整数 ｎ＝固定磁極ごとの小歯の数 ２．固定磁極の小歯の最大数 ＮＳｍａｘ＝ＮＲ−ｐ および、 ＮＳ＝ｍｐｎ したがって、ＮＳはつねにＮＲより小さくなる。 ３．固定磁極の最小数は、相の数に等しくなる。これは
つまり、相ごとの固定磁極の最小数は１になる、という
ことである。 ｜ｍｐ｜ｍｉｎ＝ｍ ４．固定磁極の歯ピッチＴｐは、ロータの歯ピッチと等
しくなることがある。 ＴｐＳ＝ＴｐＲ ただし、ＴｐＲ＝３６０°／ＮＲ しかし、対称型固定子構造の場合、固定磁極の歯ピッチ
は以下のようにもなる。 Ｔｐｓ＝３６０°／ＮＲ−ｐ ５．基本的なディテント・トルクは、速度に伴うトルク
変動（コッギング）と同様、ロータの歯ピッチの高調波
の順番と連動する周期を持つ。 ６．１回転あたりのステップ数 全ステップ・モード：Ｎｒｅｖｆ＝ｍＮＲ 半ステップ・モード：Ｎｒｅｖｈ＝２ｍＮＲ したがって、ステップ角は以下のようになる。 αＦ＝３６０°／ｍＮＲ および、 αＨ＝１８０°／ｍＮＲ
タに関する以上の説明は、以下の一般法則にまとめるこ
とができる。 １．ロータ歯数は以下のように決まる。 ＮＲ＝ｍｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋１／ｍ）］ ただし、 ｍ＝相の数 ｐ＝相ごとの固定磁極の数 Ｋ＝１以上の正の整数 ｎ＝固定磁極ごとの小歯の数 ２．固定磁極の小歯の最大数 ＮＳｍａｘ＝ＮＲ−ｐ および、 ＮＳ＝ｍｐｎ したがって、ＮＳはつねにＮＲより小さくなる。 ３．固定磁極の最小数は、相の数に等しくなる。これは
つまり、相ごとの固定磁極の最小数は１になる、という
ことである。 ｜ｍｐ｜ｍｉｎ＝ｍ ４．固定磁極の歯ピッチＴｐは、ロータの歯ピッチと等
しくなることがある。 ＴｐＳ＝ＴｐＲ ただし、ＴｐＲ＝３６０°／ＮＲ しかし、対称型固定子構造の場合、固定磁極の歯ピッチ
は以下のようにもなる。 Ｔｐｓ＝３６０°／ＮＲ−ｐ ５．基本的なディテント・トルクは、速度に伴うトルク
変動（コッギング）と同様、ロータの歯ピッチの高調波
の順番と連動する周期を持つ。 ６．１回転あたりのステップ数 全ステップ・モード：Ｎｒｅｖｆ＝ｍＮＲ 半ステップ・モード：Ｎｒｅｖｈ＝２ｍＮＲ したがって、ステップ角は以下のようになる。 αＦ＝３６０°／ｍＮＲ および、 αＨ＝１８０°／ｍＮＲ
【００１５】４相以下の相数のハイブリッド型ステッピ
ングモータは次のような弱点を持っている。すなわち、 １．半ステップ・モード時の静止位置、または、ステッ
プからステップへのスイッチング中における動トルクの
大きな変動がある。この変動率は、１／√２である。 ２．比較的高いディテント・トルクをもつ。これがステ
ップ角の精度やマイクロ・ステッピングの動きに、悪影
響を与えることがある。 ３．マイクロ・ステッピング・モード時、正弦波電流の
変動が正弦波の頂点においては、非常に小さな変化を要
求する。モータが小型である場合、トルク変化が非常に
小さいため、ロータは動かないかもしれない。 ４．この種のモータは、ステップ周波数が１ＫＨＺ以下
の場合、トルク変動に伴い、比較的強い共振現像を生み
出す。この種のモータは、その領域内では一定の負荷な
いし追加のダンパーがないかぎりロータ回転しないとい
う、特定の速度領域を持つことがある。 ５．スタートおよびストップ・ステップ周波数が、比較
的低い。６．ロータの歯数に制限があるため、達成可能
なステップ角の大多数や回転数とのステップ数が、工業
製品での使用を考えた場合、あまり実用的なものとはな
らない。
ングモータは次のような弱点を持っている。すなわち、 １．半ステップ・モード時の静止位置、または、ステッ
プからステップへのスイッチング中における動トルクの
大きな変動がある。この変動率は、１／√２である。 ２．比較的高いディテント・トルクをもつ。これがステ
ップ角の精度やマイクロ・ステッピングの動きに、悪影
響を与えることがある。 ３．マイクロ・ステッピング・モード時、正弦波電流の
変動が正弦波の頂点においては、非常に小さな変化を要
求する。モータが小型である場合、トルク変化が非常に
小さいため、ロータは動かないかもしれない。 ４．この種のモータは、ステップ周波数が１ＫＨＺ以下
の場合、トルク変動に伴い、比較的強い共振現像を生み
出す。この種のモータは、その領域内では一定の負荷な
いし追加のダンパーがないかぎりロータ回転しないとい
う、特定の速度領域を持つことがある。 ５．スタートおよびストップ・ステップ周波数が、比較
的低い。６．ロータの歯数に制限があるため、達成可能
なステップ角の大多数や回転数とのステップ数が、工業
製品での使用を考えた場合、あまり実用的なものとはな
らない。
【００１６】 ５相ハイブリッド形ステッピング・モータ 上記の弱点のいくつかは、相の数を増やすことで解消で
きる。米国特許第３，８６６，１０４号及び第４，００
０，４５２号は、５相ハイブリッド形ステッピングモー
タについて説明している。上述の一般法則（計算式）
は、５相モータにもあてはまる。
きる。米国特許第３，８６６，１０４号及び第４，００
０，４５２号は、５相ハイブリッド形ステッピングモー
タについて説明している。上述の一般法則（計算式）
は、５相モータにもあてはまる。
【００１７】ただし、５相の場合、相の数を２で割って
も答は整数にならない。また、ＰＭモータにおいて電流
の方向を変化させると、極性は電気角で１８０°転換す
る（図１３）。そのため、このモータが許容する１回転
分のステップ数（ＮＲＥＶ）は通常の２倍になる。 したがって、Ｎｒｅｖｆ＝２ｍＮＲ および αＦ＝１８０°／ｍＮＲ、 Ｎｒｅｖｈ＝４ｍＮＲ および αＨ＝ ９０°／ｍＮＲ、 となる。
も答は整数にならない。また、ＰＭモータにおいて電流
の方向を変化させると、極性は電気角で１８０°転換す
る（図１３）。そのため、このモータが許容する１回転
分のステップ数（ＮＲＥＶ）は通常の２倍になる。 したがって、Ｎｒｅｖｆ＝２ｍＮＲ および αＦ＝１８０°／ｍＮＲ、 Ｎｒｅｖｈ＝４ｍＮＲ および αＨ＝ ９０°／ｍＮＲ、 となる。
【００１８】米国特許第３，８６６，１０４号が説明す
る５相モータは、隣接する固定磁極間のシフト角が３／
５Ｔｐのものである。従って、固定磁極２と４の間の電
気角は、７２°（１／５Ｔｐ）になる（図１４）。
る５相モータは、隣接する固定磁極間のシフト角が３／
５Ｔｐのものである。従って、固定磁極２と４の間の電
気角は、７２°（１／５Ｔｐ）になる（図１４）。
【００１９】この場合、トルク・ヴェクタ・ダイヤグラ
ムの図１５のようになり、固定磁極の分極状況は図２０
のようになる。このダイヤグラムと図２０は、ＯＮであ
る相が５つであっても４つであっても全ステップ駆動は
ともに可能であることを示している。半ステップ駆動
は、５相ＯＮと４相ＯＮを交互に繰り返すことにより、
達成される。
ムの図１５のようになり、固定磁極の分極状況は図２０
のようになる。このダイヤグラムと図２０は、ＯＮであ
る相が５つであっても４つであっても全ステップ駆動は
ともに可能であることを示している。半ステップ駆動
は、５相ＯＮと４相ＯＮを交互に繰り返すことにより、
達成される。
【００２０】半ステップ・モード時のトルク差異は、ち
ょうど５％である。コッギング・トルクもディテント・
トルクも第５高調波になる（図１６）。これば前述のモ
ータと比較した場合、大きな進歩である。
ょうど５％である。コッギング・トルクもディテント・
トルクも第５高調波になる（図１６）。これば前述のモ
ータと比較した場合、大きな進歩である。
【００２１】共振周波数の範囲も大幅に高くなり、「運
転不可」の速度領域はまったくなくなる。 ロータの歯数（対称型固定子構造）は、以下の計算式で求められる。 ＮＲ＝５ｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋３／５）］
転不可」の速度領域はまったくなくなる。 ロータの歯数（対称型固定子構造）は、以下の計算式で求められる。 ＮＲ＝５ｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋３／５）］
【００２２】したがって、歯数が１６、２６、３６、４
６、５６、等々のロータが可能となる。ただし、この中
で商業的に重要な歯数は３６だけである。５０とか１０
０とかいった歯数は多くの用途において非常に有用であ
るが、対称型の設計では実現することがきない。しかし
ながら、米国特許第４，０９５，１６１号が説明するよ
うに、対称型５相固定子構造でシフト角３／５Ｔｐのも
のは、歯数の異なる４種類のロータとともに使うことが
できる。一例をあげると、図１４が示す固定子構造はＮ
Ｒ＝３６を前提に設計されたものだが、ＮＲが３２、３
８、４２であっても使用できる。
６、５６、等々のロータが可能となる。ただし、この中
で商業的に重要な歯数は３６だけである。５０とか１０
０とかいった歯数は多くの用途において非常に有用であ
るが、対称型の設計では実現することがきない。しかし
ながら、米国特許第４，０９５，１６１号が説明するよ
うに、対称型５相固定子構造でシフト角３／５Ｔｐのも
のは、歯数の異なる４種類のロータとともに使うことが
できる。一例をあげると、図１４が示す固定子構造はＮ
Ｒ＝３６を前提に設計されたものだが、ＮＲが３２、３
８、４２であっても使用できる。
【００２３】ＮＲ＝２０、３０、４０、５０、等々が可
能となるのは、米国特許第３，８６６，１０４号が説明
しているように、非対称型固定子構造を採用した場合の
みである。つまり、ステータの歯の最大数は小さくな
る。これが、ある固定磁極の歯数と一緒には使えないロ
ータの歯ピッチ（Ｔｐ）が常に４つあるためである。
能となるのは、米国特許第３，８６６，１０４号が説明
しているように、非対称型固定子構造を採用した場合の
みである。つまり、ステータの歯の最大数は小さくな
る。これが、ある固定磁極の歯数と一緒には使えないロ
ータの歯ピッチ（Ｔｐ）が常に４つあるためである。
【００２４】図１７は、この種のモータ用の固定子構造
の設計例である（ＮＲ＝５０）。またこの種の５相非対
称型モータに関する基本的な計算式は、次の如くであ
る。 ＮＲ＝５ｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋３／５）］＋４ ＮＲとＮＳの間で可能な差異は、最小５ｐである。従
い、１０固定磁極モータの場合、最小の差異１０にな
る。これが意味するモータは、１回転のステップ数が５
００、αＰ＝０．７２°、ＮＲは５０、ＮＳは４０とな
る。このようなモータの場合、最大トルクは低下し、こ
のことは欠点と見なされねばならない。また、以下のよ
うな欠点も生じることになる。 １．ディテント・トルクは小さいが、それにも関わら
ず、静止トルクの平衡点を変化させる可能性があり、そ
れがステップ角精度の低下につながる場合がある（図１
６参照）。 ２．半ステップ・モードで５つ又は３つの相がＯＮであ
る時、固定磁極のＮ極の数は固定磁極のＳ極の数と決し
て等しくはならない（図２０参照）。その結果、２つの
ロータ・キャップに働く半径方向の力にアンバランスが
生じ（図１８参照）、軸受にかかる力は大きくなる。こ
れが製造公差にも影響し、ステップ角の精度を低下させ
る、半ステップ・モードの場合、Ｎ極とＳ極の数は２ス
テップごとに変化するので、ロータ・キャップに働く半
径方向の力も２ステップごとに変化する。このことは、
より大きくなった４カ所（又は２カ所）の巻線スロット
間隔とあいまって、特定の周波数において、より大きな
振動の原因となる。 ３．半ステップ・モードにおいて、Ｎ極とＳ極の数の相
違と２ステップ時の磁化のばらつきは回転軸の両方向の
回転時におけるヒステリシスをひき起す。そしてこのよ
うな小歯と固定磁極間で引き合ったり離そうとするため
に生起される現象は、ロータ・キャップ上の、Ｎ極、Ｓ
極の数が減るに連れて、より大きくなる。 ４．隣接する固定磁極間のシフト角が３／５Ｔｐである
ような５相モータは、４相モータの項で説明したよう
に、隣接する２つの固定磁極がおなじ分極となることを
許さない。このことが、平衡点での安定性を低下させ
る。
の設計例である（ＮＲ＝５０）。またこの種の５相非対
称型モータに関する基本的な計算式は、次の如くであ
る。 ＮＲ＝５ｐ［（ｎ−１）＋（Ｋ＋３／５）］＋４ ＮＲとＮＳの間で可能な差異は、最小５ｐである。従
い、１０固定磁極モータの場合、最小の差異１０にな
る。これが意味するモータは、１回転のステップ数が５
００、αＰ＝０．７２°、ＮＲは５０、ＮＳは４０とな
る。このようなモータの場合、最大トルクは低下し、こ
のことは欠点と見なされねばならない。また、以下のよ
うな欠点も生じることになる。 １．ディテント・トルクは小さいが、それにも関わら
ず、静止トルクの平衡点を変化させる可能性があり、そ
れがステップ角精度の低下につながる場合がある（図１
６参照）。 ２．半ステップ・モードで５つ又は３つの相がＯＮであ
る時、固定磁極のＮ極の数は固定磁極のＳ極の数と決し
て等しくはならない（図２０参照）。その結果、２つの
ロータ・キャップに働く半径方向の力にアンバランスが
生じ（図１８参照）、軸受にかかる力は大きくなる。こ
れが製造公差にも影響し、ステップ角の精度を低下させ
る、半ステップ・モードの場合、Ｎ極とＳ極の数は２ス
テップごとに変化するので、ロータ・キャップに働く半
径方向の力も２ステップごとに変化する。このことは、
より大きくなった４カ所（又は２カ所）の巻線スロット
間隔とあいまって、特定の周波数において、より大きな
振動の原因となる。 ３．半ステップ・モードにおいて、Ｎ極とＳ極の数の相
違と２ステップ時の磁化のばらつきは回転軸の両方向の
回転時におけるヒステリシスをひき起す。そしてこのよ
うな小歯と固定磁極間で引き合ったり離そうとするため
に生起される現象は、ロータ・キャップ上の、Ｎ極、Ｓ
極の数が減るに連れて、より大きくなる。 ４．隣接する固定磁極間のシフト角が３／５Ｔｐである
ような５相モータは、４相モータの項で説明したよう
に、隣接する２つの固定磁極がおなじ分極となることを
許さない。このことが、平衡点での安定性を低下させ
る。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
４相あるいは５相ステッピングモータには多くの欠点が
存在する。そこで本発明は、上述のような従来の欠点を
解決するために成されたものであり、その目的は、ハイ
ブリッド型ステッピングモータにおいて、トルクの変動
を可及的に小さくし、トルク・スティフネスを改善し、
さらに回転時の共振振動を少なくすることができるハイ
ブリッド型ステッピングモータを提供することにある。
４相あるいは５相ステッピングモータには多くの欠点が
存在する。そこで本発明は、上述のような従来の欠点を
解決するために成されたものであり、その目的は、ハイ
ブリッド型ステッピングモータにおいて、トルクの変動
を可及的に小さくし、トルク・スティフネスを改善し、
さらに回転時の共振振動を少なくすることができるハイ
ブリッド型ステッピングモータを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するために、本発明は、回転軸方向に磁化され
た１個以上の永久磁石を備えたロータを具備する多相ハ
イブリッド型ステッピングモータにおいて、前記永久磁
石と、軟磁鋼製で外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小
歯を設け該永久磁石の両端に付設されたポールキャップ
とを有し、これら永久磁石の両端に設けられた２つのポ
ールキャップにそれぞれ設けられた複数個の小歯は互い
に１／２歯ピッチ（１／２Ｔｐ）だけずらされているロ
ータと、該ロータの外周に配置され内側に向かって放射
状に１０個の固定磁極を備えこれら固定磁極の各々には
タップを持たない捲線が付設された非対称型固定子構造
と、該非対称型固定子構造にそれぞれ配設され、ロータ
の歯ピッチと同間隔で設けられた２つ以上の小歯とを有
し、非対称型固定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、
ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小
歯の数、ｎ1 は残りの５つの極歯の小歯の数｝で決ま
り、小歯がｎ1 である固定磁極は小歯がｎ0 である固定
磁極の間に配設され、かつ回転軸芯を中心として小歯が
ｎ1 である固定磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定
磁極が配置され、ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固
定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧
０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８ＮＲよりも大きいか、等し
い｝であり、ＮＲとＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ
０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間
の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限り小さい整数であり両者
が等しくとも良い。Ｂは１つの分数であって、１０Ｂ
（Ｂの１０倍）はかならず整数となる｝であり、１０個
の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極とを印加電源を供給
する電源供給手段により作り出し、全ステップ角＝電気
角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステ
ップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０Ｎ
Ｒのステップ角をもつ事を特徴とする多相ハイブリッド
型ステッピングモータを提供する。
的を達成するために、本発明は、回転軸方向に磁化され
た１個以上の永久磁石を備えたロータを具備する多相ハ
イブリッド型ステッピングモータにおいて、前記永久磁
石と、軟磁鋼製で外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小
歯を設け該永久磁石の両端に付設されたポールキャップ
とを有し、これら永久磁石の両端に設けられた２つのポ
ールキャップにそれぞれ設けられた複数個の小歯は互い
に１／２歯ピッチ（１／２Ｔｐ）だけずらされているロ
ータと、該ロータの外周に配置され内側に向かって放射
状に１０個の固定磁極を備えこれら固定磁極の各々には
タップを持たない捲線が付設された非対称型固定子構造
と、該非対称型固定子構造にそれぞれ配設され、ロータ
の歯ピッチと同間隔で設けられた２つ以上の小歯とを有
し、非対称型固定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、
ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小
歯の数、ｎ1 は残りの５つの極歯の小歯の数｝で決ま
り、小歯がｎ1 である固定磁極は小歯がｎ0 である固定
磁極の間に配設され、かつ回転軸芯を中心として小歯が
ｎ1 である固定磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定
磁極が配置され、ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固
定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧
０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８ＮＲよりも大きいか、等し
い｝であり、ＮＲとＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ
０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間
の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限り小さい整数であり両者
が等しくとも良い。Ｂは１つの分数であって、１０Ｂ
（Ｂの１０倍）はかならず整数となる｝であり、１０個
の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極とを印加電源を供給
する電源供給手段により作り出し、全ステップ角＝電気
角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステ
ップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０Ｎ
Ｒのステップ角をもつ事を特徴とする多相ハイブリッド
型ステッピングモータを提供する。
【００２７】
【作用】上記のようなロータの歯構造と固定磁極の小歯
構造を有しているため、静止トルクも平衡していて、高
精度のステップ角が得られる。また、フル・ステップ・
モード時でも、ハーフ・ステップ・モード時でも、Ｓ極
とＮ極の数が等しいために、回転時の異常振動が起こら
ない。
構造を有しているため、静止トルクも平衡していて、高
精度のステップ角が得られる。また、フル・ステップ・
モード時でも、ハーフ・ステップ・モード時でも、Ｓ極
とＮ極の数が等しいために、回転時の異常振動が起こら
ない。
【００２８】
【実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図面を用い
て詳細に説明する。この発明は、非対称型固定子構造を
採用した１０固定磁極モータが持つ上記の４つの欠点の
うち、最低３つについて改善できるものである。さら
に、この発明は、４つの欠点すべてに関して固定子構造
の設計を改善することもできる。
て詳細に説明する。この発明は、非対称型固定子構造を
採用した１０固定磁極モータが持つ上記の４つの欠点の
うち、最低３つについて改善できるものである。さら
に、この発明は、４つの欠点すべてに関して固定子構造
の設計を改善することもできる。
【００２９】最初の実施の形態は、１０の固定磁極を持
ち、ＮＲ＝５０である５相モータに対して、トルク・ス
ティフネス、ステップ角精度、効率の改善をもたらすも
のである（隣接する固定磁極間のシフト角は１／５Ｔ
ｐ）。１０の固定磁極の小歯数を全て４とする代わり
に、２つ目ごとの固定磁極に小歯を１つずつ加えてい
る。このような構成により、小歯が４つの固定磁極の反
対側には常に小歯が５つの固定磁極がくる（図１）。
ち、ＮＲ＝５０である５相モータに対して、トルク・ス
ティフネス、ステップ角精度、効率の改善をもたらすも
のである（隣接する固定磁極間のシフト角は１／５Ｔ
ｐ）。１０の固定磁極の小歯数を全て４とする代わり
に、２つ目ごとの固定磁極に小歯を１つずつ加えてい
る。このような構成により、小歯が４つの固定磁極の反
対側には常に小歯が５つの固定磁極がくる（図１）。
【００３０】また、ロータの歯数と固定磁極の小歯数の
差は、５になる（４と５を掛けた数を５０から引き、余
った数から５と５を掛けた数を引く）。米国特許第３，
８６６，１０４号とその一般的計算式が説明する標準的
な設計の場合、この差は１０歯になる。したがって、固
定子の小歯数のロータ歯数に対する比率は、標準的な設
計においては０．８にとどまるのに対し、改良されたこ
の設計においては４５／５０＝０．９になる。
差は、５になる（４と５を掛けた数を５０から引き、余
った数から５と５を掛けた数を引く）。米国特許第３，
８６６，１０４号とその一般的計算式が説明する標準的
な設計の場合、この差は１０歯になる。したがって、固
定子の小歯数のロータ歯数に対する比率は、標準的な設
計においては０．８にとどまるのに対し、改良されたこ
の設計においては４５／５０＝０．９になる。
【００３１】この設計はまた、トルク平衡点の安定性を
も改善する。それは、最低２つの隣接する固定磁極がＮ
極であり、他の２つの隣接する固定磁極がＳ極となるか
らである（図７）。
も改善する。それは、最低２つの隣接する固定磁極がＮ
極であり、他の２つの隣接する固定磁極がＳ極となるか
らである（図７）。
【００３２】さらに、速度特性の向上という点でも改善
が期待できる。それは、この設計では、巻線スロット間
隔の大きな箇所が、標準的な設計の場合は２カ所ないし
４カ所であるのに対して、３カ所だからである。
が期待できる。それは、この設計では、巻線スロット間
隔の大きな箇所が、標準的な設計の場合は２カ所ないし
４カ所であるのに対して、３カ所だからである。
【００３３】この大きなスロットル間隔の三角形配置
は、以前説明した半径方向の力の方形（４方向）分散と
あいまって、振動を減少させる。
は、以前説明した半径方向の力の方形（４方向）分散と
あいまって、振動を減少させる。
【００３４】固定磁極数１０個の非対称型固定子構造に
おいて、はっきりした改善を４つのエリアすべてで達成
するため、４０、５０、８０、９０ないし１００といっ
たロータ歯数に対して、次に説明する実施の形態は、隣
接する固定磁極間のシフト角として３／１０Ｔｐないし
７／１０Ｔｐという数字を採用している。２つ目ごとの
固定磁極には、上記で説明したように、小歯１つを追加
している。
おいて、はっきりした改善を４つのエリアすべてで達成
するため、４０、５０、８０、９０ないし１００といっ
たロータ歯数に対して、次に説明する実施の形態は、隣
接する固定磁極間のシフト角として３／１０Ｔｐないし
７／１０Ｔｐという数字を採用している。２つ目ごとの
固定磁極には、上記で説明したように、小歯１つを追加
している。
【００３５】いま、非常に重要なステップ角を持つモー
タを設計するためには、ロータ歯数とステータ小歯数の
差を５、ないし３とすればよい。
タを設計するためには、ロータ歯数とステータ小歯数の
差を５、ないし３とすればよい。
【００３６】さらに、このようなモータが必要とする大
きな巻線スロット間隔は、２カ所だけである。この箇所
の間隔は、他の８つのスロットの間隔より１歯ピッチ多
くするだけでよい。また、重要なモータで、１０カ所の
スロット間隔が均一なものを設計することもできる。図
２と図３は、この２つの実施の形態の典型的な設計例を
示している。
きな巻線スロット間隔は、２カ所だけである。この箇所
の間隔は、他の８つのスロットの間隔より１歯ピッチ多
くするだけでよい。また、重要なモータで、１０カ所の
スロット間隔が均一なものを設計することもできる。図
２と図３は、この２つの実施の形態の典型的な設計例を
示している。
【００３７】図４を参照すると、ロータ・キャップに働
く半径方向の力は、３つの方向に分散している。その力
は、双方のロータ・キャップに対して等しく働いてい
る。このような３方向への力の分散が製造公差に与える
影響は、かなり低い。ステップ角精度は向上し、振動も
減少する。これは、間隔の大きなスロット部分が２カ所
しかないからである。図８は、５つの連続するステップ
に関する固定磁極の分極状況を示している。図８から明
らかなように、このモータは、どこのポジションであ
れ、おなじ数のＮ極とＳ極をもっている。このことはヒ
ステリシスの減少につながる。また、最低の２つの隣接
する固定磁極はＮであり、最低２つの他の隣接する極は
Ｓである。トルク面での改善は図５のヴェクタ・ダイヤ
グラムに示されている。なお、シフト角の選択は３／１
０Ｔｐ乃至７／１０Ｔｐであるため、１０個の固定磁極
をもつこのようなモータを、ｐ＝１の１０相モータとみ
なすこともできる。
く半径方向の力は、３つの方向に分散している。その力
は、双方のロータ・キャップに対して等しく働いてい
る。このような３方向への力の分散が製造公差に与える
影響は、かなり低い。ステップ角精度は向上し、振動も
減少する。これは、間隔の大きなスロット部分が２カ所
しかないからである。図８は、５つの連続するステップ
に関する固定磁極の分極状況を示している。図８から明
らかなように、このモータは、どこのポジションであ
れ、おなじ数のＮ極とＳ極をもっている。このことはヒ
ステリシスの減少につながる。また、最低の２つの隣接
する固定磁極はＮであり、最低２つの他の隣接する極は
Ｓである。トルク面での改善は図５のヴェクタ・ダイヤ
グラムに示されている。なお、シフト角の選択は３／１
０Ｔｐ乃至７／１０Ｔｐであるため、１０個の固定磁極
をもつこのようなモータを、ｐ＝１の１０相モータとみ
なすこともできる。
【００３８】本発明において、多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータが持つディテント・トルクは静止トルク
曲線の１０番目の調波が作用する。すなわち、図６が示
すように、電圧を加えられた固定磁極に発生した第１０
調波もロータを安定した点に吸引する作用をする。そし
て、電圧を加えられた固定磁極数が１０個の場合である
本発明は、従来例の固定磁極が８個のものよりも安定位
置にロータが止まる点が多くなり、トルク・スティフネ
スのバランスが改善される。また、この改善は、全ステ
ップモードだけでなく、半ステップ・モード時のステッ
プ精度をも改善する。これは、静止トルク曲線ゼロ・ポ
ジションにおいてディテント曲線とクロスし、ロータが
安定する位置に静止するからである。
ッピングモータが持つディテント・トルクは静止トルク
曲線の１０番目の調波が作用する。すなわち、図６が示
すように、電圧を加えられた固定磁極に発生した第１０
調波もロータを安定した点に吸引する作用をする。そし
て、電圧を加えられた固定磁極数が１０個の場合である
本発明は、従来例の固定磁極が８個のものよりも安定位
置にロータが止まる点が多くなり、トルク・スティフネ
スのバランスが改善される。また、この改善は、全ステ
ップモードだけでなく、半ステップ・モード時のステッ
プ精度をも改善する。これは、静止トルク曲線ゼロ・ポ
ジションにおいてディテント曲線とクロスし、ロータが
安定する位置に静止するからである。
【００３９】この発明のモータに関する基本的な計算式
を以下に示す。 ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（ＳＯ−Ｓｌ）＋１０（Ｓｌ−ｌ＋Ｂ）・・・（１） ただし、ＮＳ＝５（ｎｏ＋ｎｌ） ｎｏ＝５つの固定磁極における小歯の数 ｎｌ＝他の５つの固定磁極における小歯の数 Ｋ ＝２と５のあいだの何らかの整数 Ｓ０およびＳ１＝可能な限り小さい整数 Ｂ＝１０倍すれば整数になる１つの分数 本願発明の３つの実施例は、全てｎｏ＝５、ｎｌ＝４で
あり、従って、ＮＳは４５となる。また、上記段落００
３５の記載によれば、非常に重要なステップ角を持つモ
ータを設計するためには、ロータ歯数とステータ小歯数
の差を５ないし３に設定している。これは経験値でもあ
る。よって、ロータの歯数ＮＲは、５０（実施例１，
２）または４８（実施例３）である。一方、上記式
（１）において、右辺の変数ＳＯ、Ｓｌ、Ｋ、Ｂに種々
の変数を代入する時、実施例１乃至３におけるロータ歯
数、ステータ歯数、の組み合わせは成立する。
を以下に示す。 ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（ＳＯ−Ｓｌ）＋１０（Ｓｌ−ｌ＋Ｂ）・・・（１） ただし、ＮＳ＝５（ｎｏ＋ｎｌ） ｎｏ＝５つの固定磁極における小歯の数 ｎｌ＝他の５つの固定磁極における小歯の数 Ｋ ＝２と５のあいだの何らかの整数 Ｓ０およびＳ１＝可能な限り小さい整数 Ｂ＝１０倍すれば整数になる１つの分数 本願発明の３つの実施例は、全てｎｏ＝５、ｎｌ＝４で
あり、従って、ＮＳは４５となる。また、上記段落００
３５の記載によれば、非常に重要なステップ角を持つモ
ータを設計するためには、ロータ歯数とステータ小歯数
の差を５ないし３に設定している。これは経験値でもあ
る。よって、ロータの歯数ＮＲは、５０（実施例１，
２）または４８（実施例３）である。一方、上記式
（１）において、右辺の変数ＳＯ、Ｓｌ、Ｋ、Ｂに種々
の変数を代入する時、実施例１乃至３におけるロータ歯
数、ステータ歯数、の組み合わせは成立する。
【００４０】本発明に係る多相ハイブリッド型ステッピ
ングモータは１０の相をもっており、それぞれに対向し
ている２つの相は、ロータが異なる次のステップ位置に
スイッチする時、互いに電磁的に結合してロータを回転
させる。このことは、８つの固定磁極を持つ４相モータ
に関連して、すでに説明した。したがって、原則とし
て、この種の１０相のモータに電圧を加える時は、米国
特許第３，８４２，３３２号が説明するように、ペンタ
ゴン・ドライブを介して行なう。あるいは、２極式のス
ター・ドライブを介して行なう。
ングモータは１０の相をもっており、それぞれに対向し
ている２つの相は、ロータが異なる次のステップ位置に
スイッチする時、互いに電磁的に結合してロータを回転
させる。このことは、８つの固定磁極を持つ４相モータ
に関連して、すでに説明した。したがって、原則とし
て、この種の１０相のモータに電圧を加える時は、米国
特許第３，８４２，３３２号が説明するように、ペンタ
ゴン・ドライブを介して行なう。あるいは、２極式のス
ター・ドライブを介して行なう。
【００４１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ロータの外周に配置され内側に向かって放射状に１０個
の固定磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持
たない捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対
称型固定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチ
と同間隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称
型固定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×
（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ
1 は残りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ
1 である固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配
設され、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固
定磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置さ
れ、ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小
歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛Ｎ
Ｓは０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲ
とＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０
（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ
１は可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良
い。Ｂは１つの分数であって、１０Ｂ（Ｂの１０倍）は
かならず整数となる｝であり、１０個の巻線には必要な
だけのＮ極とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段
により作り出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，
αＦ＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４
５°＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を
もつ事を特徴とする構成を有することにより、従来の８
極あるいは５極の固定磁極を有するものと比較して、固
定子構造の小歯数のロータ歯数に対する比率は、従来の
ものにおいては０．８にとどまるのに対し、改良された
この設計においては更にこの比率を向上させることがで
きるため、トルク・スティフネスも安定し、静止トルク
も平衡していて、高精度のステップ角が得られる。ま
た、フル・ステップ・モード時でも、ハーフ・ステップ
・モード時でも、Ｓ極とＮ極の数が等しく、ロータの周
囲に小歯が比較的均等に配置されているため、回転時の
異常振動が起こらないという効果を有する。
ロータの外周に配置され内側に向かって放射状に１０個
の固定磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持
たない捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対
称型固定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチ
と同間隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称
型固定子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×
（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ
1 は残りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ
1 である固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配
設され、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固
定磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置さ
れ、ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小
歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛Ｎ
Ｓは０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲ
とＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０
（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ
１は可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良
い。Ｂは１つの分数であって、１０Ｂ（Ｂの１０倍）は
かならず整数となる｝であり、１０個の巻線には必要な
だけのＮ極とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段
により作り出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，
αＦ＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４
５°＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を
もつ事を特徴とする構成を有することにより、従来の８
極あるいは５極の固定磁極を有するものと比較して、固
定子構造の小歯数のロータ歯数に対する比率は、従来の
ものにおいては０．８にとどまるのに対し、改良された
この設計においては更にこの比率を向上させることがで
きるため、トルク・スティフネスも安定し、静止トルク
も平衡していて、高精度のステップ角が得られる。ま
た、フル・ステップ・モード時でも、ハーフ・ステップ
・モード時でも、Ｓ極とＮ極の数が等しく、ロータの周
囲に小歯が比較的均等に配置されているため、回転時の
異常振動が起こらないという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の正面図
【図２】本発明の他の実施例の正面図
【図３】本発明のもう一つ他の実施例の正面図
【図４】本発明のロータのベクトル図
【図５】本発明のトルクベクトル図
【図６】本発明にかかるモータのトルク波形図
【図７】各固定磁極の磁極の変化を示す図表図
【図８】各固定磁極の磁極の変化を示すもう一つ他の例
の図表図
の図表図
【図９】従来例のモータの縦断面図
【図１０】従来のステッピングモータの横断面図
【図１１】従来例のトルク波形図
【図１２】従来例の静止トルクを示すベクトル図
【図１３】従来の５相モータのトルクーベクトル図
【図１４】従来の対称型５相ステップモータの正面図
【図１５】従来の５相モータのトルクーベクトル図
【図１６】従来のトルクトルク波形図
【図１７】従来の非対称型の固定磁極の正面図
【図１８】従来例のロータギャップに働くアンバランス
な力を示すベクトル図
な力を示すベクトル図
【図１９】従来例の各固定磁極の磁極の変化を示す図表
図
図
【図２０】従来例の各固定磁極の磁極の変化を示す図表
図
図
１１・・・巻線 １２・・・小歯 １３・・・永久磁石 １４・・・ロータ・キャップ １５・・・歯 １６・・・シャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田賢司 長野県北佐久郡御代田町大字御代田４. 106 番地73 ミネベア株式会社 軽井 沢製作所内 (56)参考文献 特開 昭49−129810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−88027（ＪＰ，Ａ)
Claims (19)
- 【請求項１】回転軸方向に磁化された１個以上の永久磁
石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で外
周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁石
の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永
久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそれ
ぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対称型固
定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間
隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定
子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0
＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残
りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 であ
る固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設さ
れ、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固定磁
極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、
ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の
数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは
０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮ
Ｓとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ
１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は
可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂ
は１つの分数であって、１０Ｂ（Ｂの１０倍）はかなら
ず整数となる｝であり、１０個の巻線には必要なだけの
Ｎ極とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段により
作り出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝
３６０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝
αＨ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角をもつ事
を特徴とする多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項２】回転軸方向に磁化された１個以上の永久磁
石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で外
周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁石
の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永
久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそれ
ぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対称型固
定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間
隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定
子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0
＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残
りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 であ
る固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設さ
れ、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固定磁
極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、
ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の
数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは
０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮ
Ｓとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ
１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は
可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂ
は０．３｝であり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極
とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段により作り
出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６
０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝α
Ｈ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シ
フト角（電気角）３６°が固定磁極の任意の位置の固定
磁極を１として、該固定磁極１とこれから数えて第８番
目の固定磁極間と、前記１とした固定磁極から数えて２
番目の固定磁極と、該１とした固定磁極から数えて第９
番目の固定磁極間と、前記１とした固定磁極から数えて
３番目の固定磁極と、該１とした固定磁極から数えて第
１０番目の固定磁極間で、非対称型固定子構造が達成さ
れることを特徴とする多相ハイブリッド型ステッピング
モータ。 - 【請求項３】向かい合った２つの固定磁極の捲線に電圧
が印加されてこれらが相反する磁極極性となることを特
徴とする請求項２記載の多相ハイブリッド型ステッピン
グモータ。 - 【請求項４】前記固定磁極の小歯数がロータの歯数（Ｎ
Ｒ）より１０個の歯数だけ少なくなるように前記定数
Ｋ、ＳＯ、Ｓ１を設定することを特徴とする請求項２記
載の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項５】回転軸方向に磁化された１個以上の永久磁
石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で外
周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁石
の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永
久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそれ
ぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該固定磁極に
それぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間隔で設けら
れた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定子構造の小
歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ1 ）
｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残りの５つ
の極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 である固定磁
極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設され、かつ回
転軸芯を中心として小歯がｎ1である固定磁極の反対側
には小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、ロータの歯
数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の数の合計
（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８Ｎ
Ｒよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮＳとの差
は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋
Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限
り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂは０．
７｝であり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極
とを印加電源を供給する電源供給手段により作り出し、
全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／
１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ
＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シフト角
（電気角）３６°が固定磁極の任意の位置の固定磁極を
１として、該固定磁極１とこれから数えて第４番目の固
定磁極間と、前記１とした固定磁極から数えて２番目の
固定磁極と、該１とした固定磁極から数えて第５番目の
固定磁極間で達成されることを特徴とする多相ハイブリ
ッド型ステッピングモータ。 - 【請求項６】向かい合った２つの非対称型固定子構造の
捲線に電圧が印加されてこれらが相反する磁極極性とな
ることを特徴とする請求項５記載の多相ハイブリッド型
ステッピングモータ。 - 【請求項７】前記非対称型固定子構造の小歯数がロータ
の歯数（ＮＲ）より１０個の歯数だけ少なくなるように
前記定数Ｋ、ＳＯ、Ｓ１を設定することを特徴とする請
求項５記載の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項８】回転軸方向に磁化された１個以上の永久磁
石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステッ
ピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で外
周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁石
の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永
久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそれ
ぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、固定磁極にそ
れぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間隔で設けられ
た２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定子構造の小歯
の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ
0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残りの５つの極
歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 である固定磁極は
小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設され、かつ回転軸
芯を中心として小歯がｎ1 である固定磁極の反対側には
小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、ロータの歯数
（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の数の合計（Ｎ
Ｓ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは０． ８ＮＲ
よりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮＳとの差
は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋
Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限
り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂは０．
２｝であり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極
とを印加電源を供給する電源供給手段により作り出し、
全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／
１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ
＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シフト角
（電気角）７２°が隣接する非対称型磁極間で達成され
ることを特徴とする多相ハイブリッド型ステッピングモ
ータ。 - 【請求項９】向かい合った２つの固定磁極の捲線に電圧
が印加されてこれらが相反する磁極極性となることを特
徴とする請求項８記載の多相ハイブリッド型ステッピン
グモータ。 - 【請求項１０】回転軸方向に磁化された１個以上の永久
磁石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で
外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁
石の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら
永久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそ
れぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対称型固
定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間
隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定
子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0
＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残
りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 であ
る固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設さ
れ、かつ、回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固定
磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置さ
れ、ロータの歯数（ＮＲ）と該ステータの小歯の数の合
計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８
ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮＳとの
差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１
＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は可能な
限り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂは０．
３｝であり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極
とを印加電源を供給する電源供給手段により作り出し、
全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／
１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ
＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シフト角
（電気角）３６°が固定磁極の任意の位置の固定磁極を
１として、該固定磁極１とこれから数えて第８番目の固
定磁極間と、前記１とした固定磁極から数えて２番目の
固定磁極と、該１とした固定磁極から数えて第９番目の
固定磁極間と、前記１とした固定磁極から数えて３番目
の固定磁極と、該１とした固定磁極から数えて第１０番
目の固定磁極間で達成され、前記非対称型固定子構造の
小歯数がロータの歯数（ＮＲ）より３個の歯数だけ少な
くなるように前記定数Ｋ、ＳＯ、Ｓ１を設定することを
特徴とする多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１１】１０個の固定磁極を持つ非対称型固定子
構造において２つ目毎に小歯の数が１つ多く、５つの固
定磁極の小歯の数はｎ０であり、隣接する固定磁極の小
歯の数はｎ１であることを特徴とする請求項１０記載の
多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１２】回転軸方向に磁化された１個以上の永久
磁石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で
外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁
石の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら
永久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそ
れぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、固定磁極にそ
れぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間隔で設けられ
た２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定子構造の小歯
の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ1 ）｛ｎ
0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残りの５つの極
歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 である固定磁極は
小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設され、かつ、回転
軸芯を中心として小歯がｎ1である固定磁極の反対側に
は小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、ロータの歯数
（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の数の合計（Ｎ
Ｓ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８ＮＲよ
りも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮＳとの差は、
ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋Ｂ）
｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限り小
さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂは０．３｝で
あり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極とＳ極とを印
加電源を供給する電源供給手段により作り出し、全ステ
ップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６０°／１０Ｎ
Ｒ及び半ステップ角＝電気角４５°＝αＨ，αＨ＝３６
０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シフト角（電気
角）３６°が固定磁極の任意の位置の固定磁極を１とし
て、該固定磁極１とこれから数えて第８番目の固定磁極
間と、前記１とした固定磁極から数えて２番目の固定磁
極と、該１とした固定磁極から数えて第９番目の固定磁
極間と、前記１とした固定磁極から数えて３番目の固定
磁極と、該１とした固定磁極から数えて第１０番目の固
定磁極間で達成され、前記非対称型固定子構造の小歯数
がロータの歯数（ＮＲ）より５個の歯数だけ少なくなる
ように前記定数Ｋ、ＳＯ、Ｓ１を設定することを特徴と
する多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１３】１０個の固定磁極を持つ非対称型固定子
構造において２つ目毎に小歯の数が１つ多く、５つの該
固定磁極の小歯の数はｎ０であり、隣接する固定磁極の
小歯の数はｎ１であることを特徴とする請求項１２記載
の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１４】回転軸方向に磁化された１個以上の永久
磁石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で
外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁
石の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら
永久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそ
れぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対称型固
定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間
隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定
子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0
＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残
りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、歯がｎ1 である
固定磁極は小歯がｎ0 である非対称型ステータの間に配
設され、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固
定磁極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置さ
れ、ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小
歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛Ｎ
Ｓは０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲ
とＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０
（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ
１は可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良
い。Ｂは０．３｝であり、１０個の巻線には必要なだけ
のＮ極とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段によ
り作り出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ
＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°
＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持
ち、シフト角（電気角）３６°が固定磁極の任意の位置
の固定磁極を１として、該固定磁極１とこれから数えて
第８番目の固定磁極間と、前記１とした固定磁極から数
えて２番目の固定磁極と、該１とした固定磁極から数え
て第９番目の固定磁極間と、前記１とした固定磁極から
数えて３番目の固定磁極と、該１とした固定磁極から数
えて第１０番目の固定磁極間で達成され、前記非対称型
固定子構造の小歯数がロータの歯数（ＮＲ）より１５個
の歯数だけ少なくなるように前記定数Ｋ、ＳＯ、Ｓ１を
設定することを特徴とする多相ハイブリッド型ステッピ
ングモータ。 - 【請求項１５】１０個の固定磁極を持つ非対称型固定子
構造において２つ目毎に小歯の数が１つ多く、５つの該
固定磁極の小歯の数はｎ０であり、隣接する該固定磁極
の小歯の数はｎ１であることを特徴とする請求項１４記
載の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１６】回転軸方向に磁化された１個以上の永久
磁石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で
外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の歯を設け該永久磁石
の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら永
久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそれ
ぞれ設けられた複数個の歯は互いに１／２歯ピッチ（１
／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータの外
周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定磁極
を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない捲線
が付設された複数の非対称型ステータと、該非対称型ス
テータにそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間隔
で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型ステー
タの小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0 ＋ｎ
1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残りの
５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 である非
対称型ステータは小歯がｎ0 である非対称型ステータの
間に配設され、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 で
ある非対称型ステータの反対側には小歯がｎ0 である非
対称型ステータが配置され、ロータの歯数（ＮＲ）と該
ステータの小歯の数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧
０．８ＮＲ｛ＮＳは０．８ＮＲよりも大きいか、等し
い｝であり、ＮＲとＮＳとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ
０−Ｓ１）＋１０（Ｓ１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間
の整数、Ｓ０とＳ１は可能な限り小さい整数であり両者
が等しくとも良い。Ｂは０．７｝であり、１０個の巻線
には必要なだけのＮ極とＳ極とを印加電源を供給する電
源供給手段により作り出し、全ステップ角＝電気角９０
°＝αＦ，αＦ＝３６０°／１０ＮＲ及び半ステップ角
＝電気角４５°＝αＨ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのス
テップ角を持ち、シフト角（電気角）３６°が固定磁極
の任意の位置の固定磁極を１として、該固定磁極１とこ
れから数えて第４番目の固定磁極間と、前記１とした固
定磁極から数えて２番目の固定磁極と、該１とした固定
磁極から数えて第５番目の固定磁極間で達成され、前記
非対称型固定子構造の小歯数がロータの歯数（ＮＲ）よ
り７個の歯数だけ少なくなるように前記定数Ｋ、ＳＯ、
Ｓ１を設定することを特徴とする多相ハイブリッド型ス
テッピングモータ。 - 【請求項１７】１０個の固定磁極を持つ非対称型固定子
構造において２つ目毎に小歯の数が１つ多く、５つの該
固定磁極の小歯の数はｎ０であり、隣接する該固定磁極
の小歯の数はｎ１であることを特徴とする請求項１６記
載の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。 - 【請求項１８】回転軸方向に磁化された１個以上の永久
磁石を備えたロータを具備する多相ハイブリッド型ステ
ッピングモータにおいて、前記永久磁石と、軟磁鋼製で
外周に等間隔で複数個（ＮＲ個）の小歯を設け該永久磁
石の両端に付設されたポールキャップとを有し、これら
永久磁石の両端に設けられた２つのポールキャップにそ
れぞれ設けられた複数個の小歯は互いに１／２歯ピッチ
（１／２Ｔｐ）だけずらされているロータと、該ロータ
の外周に配置され内側に向かって放射状に１０個の固定
磁極を備えこれら固定磁極の各々にはタップを持たない
捲線が付設された非対称型固定子構造と、該非対称型固
定子構造にそれぞれ配設され、ロータの歯ピッチと同間
隔で設けられた２つ以上の小歯とを有し、非対称型固定
子構造の小歯の数の合計（ＮＳ）は、ＮＳ＝５×（ｎ0
＋ｎ1 ）｛ｎ0 は５つの極歯各々の小歯の数、ｎ1 は残
りの５つの極歯の小歯の数｝で決まり、小歯がｎ1 であ
る固定磁極は小歯がｎ0 である固定磁極の間に配設さ
れ、かつ回転軸芯を中心として小歯がｎ1 である固定磁
極の反対側には小歯がｎ0 である固定磁極が配置され、
ロータの歯数（ＮＲ）と該非対称型固定子構造の小歯の
数の合計（ＮＳ）の関係は、ＮＳ≧０．８ＮＲ｛ＮＳは
０．８ＮＲよりも大きいか、等しい｝であり、ＮＲとＮ
Ｓとの差は、ＮＲ−ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０−Ｓ１）＋１０（Ｓ
１−１＋Ｂ）｛Ｋは２から５の間の整数、Ｓ０とＳ１は
可能な限り小さい整数であり両者が等しくとも良い。Ｂ
は０．２｝であり、１０個の巻線には必要なだけのＮ極
とＳ極とを印加電源を供給する電源供給手段により作り
出し、全ステップ角＝電気角９０°＝αＦ，αＦ＝３６
０°／１０ＮＲ及び半ステップ角＝電気角４５°＝α
Ｈ，αＨ＝３６０°／２０ＮＲのステップ角を持ち、シ
フト角（電気角）７２゜が隣接する非対称型磁極間で達
成され、前記ステータの小歯数がロータの歯数（ＮＲ）
より５個の歯数だけ少なくなるように前記定数Ｋ、Ｓ
Ｏ、Ｓ１を設定することを特徴とする多相ハイブリッド
型ステッピングモータ。 - 【請求項１９】１０個の固定磁極を持つ非対称型固定子
構造において２つ目毎に小歯の数が１つ多く、５つの該
固定磁極の小歯の数はｎ０であり、隣接する該固定磁極
の小歯の数はｎ１であることを特徴とする請求項１８記
載の多相ハイブリッド型ステッピングモータ。
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