JPH10248232A - モータの構造 - Google Patents
モータの構造Info
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- JPH10248232A JPH10248232A JP6746597A JP6746597A JPH10248232A JP H10248232 A JPH10248232 A JP H10248232A JP 6746597 A JP6746597 A JP 6746597A JP 6746597 A JP6746597 A JP 6746597A JP H10248232 A JPH10248232 A JP H10248232A
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- pole
- motor
- rotor
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 短時間でしかも低価格で低振動・低騒音・高
回転精度で滑らかな動きをする制御性の良い、高品質の
モータを提供しようとすること。 【解決手段】 マグネットワイヤーを巻回して構成した
コイル８を有するステータステータアッセイ５の極歯１
３と微小間隔を隔てて回転自在に対向する、永久磁石か
らなる界磁用磁石４の磁極１１の一部に、発生する高調
波と逆相の補正極２０を設け、低振動・低騒音・高回転
精度で滑らかな動作の制御性の良いモータを、短時間で
しかも低コストで構成する。
回転精度で滑らかな動きをする制御性の良い、高品質の
モータを提供しようとすること。 【解決手段】 マグネットワイヤーを巻回して構成した
コイル８を有するステータステータアッセイ５の極歯１
３と微小間隔を隔てて回転自在に対向する、永久磁石か
らなる界磁用磁石４の磁極１１の一部に、発生する高調
波と逆相の補正極２０を設け、低振動・低騒音・高回転
精度で滑らかな動作の制御性の良いモータを、短時間で
しかも低コストで構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型の界磁
磁石を持つモータの回転を滑らかにして、低振動・低騒
音並びに回転精度の高精度化を計ったモータの構造に関
する。
磁石を持つモータの回転を滑らかにして、低振動・低騒
音並びに回転精度の高精度化を計ったモータの構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年各種ＯＡ機器の高精度化に伴いスピ
ンドルモータを始めとして各種モータの低振動・低騒音
並びに回転精度の高精度化が強く求められている。そこ
で、この対策として、電気的に対応する方法もあるが、
コスト的に高価になる割にはその効果が少ないことか
ら、コスト的に有利と見られる、機械的な構造の見直し
がなされるようになった。そのうちのひとつとして、特
開平８−２９８７６６号公報に開示されているものを挙
げることができる。この公開公報に開示されている技術
は、Ｎ極とＳ極とを交互に着磁した円筒状のロータと、
これと小さな間隙を介して対峙し、ロータ軸と平行方向
に複数個設けた固定磁極となる極歯の基部側の幅を先端
側の幅よりも大きくしたものである。そして、ロータ磁
極の境界部分が極歯の前面を通過する際、ロータ磁極と
極歯とが徐々に接近・離反するように構成して、低振動
・低騒音並びに回転精度の高精度化を計ったモータを得
ることができるというものである。この他、前記と同様
極歯の先端側と基部側の幅を異ならせたステッピングモ
ータの構造は、たとえば、特開平８−９８４９８号公
報、特開平８−２２３９０１号公報にも開示されてい
る。
ンドルモータを始めとして各種モータの低振動・低騒音
並びに回転精度の高精度化が強く求められている。そこ
で、この対策として、電気的に対応する方法もあるが、
コスト的に高価になる割にはその効果が少ないことか
ら、コスト的に有利と見られる、機械的な構造の見直し
がなされるようになった。そのうちのひとつとして、特
開平８−２９８７６６号公報に開示されているものを挙
げることができる。この公開公報に開示されている技術
は、Ｎ極とＳ極とを交互に着磁した円筒状のロータと、
これと小さな間隙を介して対峙し、ロータ軸と平行方向
に複数個設けた固定磁極となる極歯の基部側の幅を先端
側の幅よりも大きくしたものである。そして、ロータ磁
極の境界部分が極歯の前面を通過する際、ロータ磁極と
極歯とが徐々に接近・離反するように構成して、低振動
・低騒音並びに回転精度の高精度化を計ったモータを得
ることができるというものである。この他、前記と同様
極歯の先端側と基部側の幅を異ならせたステッピングモ
ータの構造は、たとえば、特開平８−９８４９８号公
報、特開平８−２２３９０１号公報にも開示されてい
る。
【０００３】この他、ステータの極歯形状を変えたり、
極歯の曲率を変えたり、極歯に溝を設けたりする技術も
試みられている。しかし、これらの方法では、その形状
を決めるには数回の試作が必要となることと、その都度
金型の変更を必要とする為に時間と多額の費用がかかる
結果となっていた。
極歯の曲率を変えたり、極歯に溝を設けたりする技術も
試みられている。しかし、これらの方法では、その形状
を決めるには数回の試作が必要となることと、その都度
金型の変更を必要とする為に時間と多額の費用がかかる
結果となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みなされたもので、短時間でしかも低価格で低振
動・低騒音・高回転精度で滑らかな動きをする制御性の
良い、高品質のモータを提供しようとするものである。
題に鑑みなされたもので、短時間でしかも低価格で低振
動・低騒音・高回転精度で滑らかな動きをする制御性の
良い、高品質のモータを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の本願発明の目的を
達成するための手段として、基本的にＮ極、Ｓ極が進行
方向に交互に着磁された永久磁石からなる界磁用の磁極
を有するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して対向
し、コイルに流れる電流によりロータの進行方向に隣接
して配置された少なくとも１相分のステータ極歯にＮ極
とＳ極を発生するステータとを具備するモータにおい
て、前記ロータとステータの相対的移動により生じる誘
導起電力に含まれる高調波を打ち消す補正極用磁石を前
記ロータの磁極に設けたことを特徴とするモータの構造
を有する。
達成するための手段として、基本的にＮ極、Ｓ極が進行
方向に交互に着磁された永久磁石からなる界磁用の磁極
を有するロータと、前記永久磁石と間隔を保持して対向
し、コイルに流れる電流によりロータの進行方向に隣接
して配置された少なくとも１相分のステータ極歯にＮ極
とＳ極を発生するステータとを具備するモータにおい
て、前記ロータとステータの相対的移動により生じる誘
導起電力に含まれる高調波を打ち消す補正極用磁石を前
記ロータの磁極に設けたことを特徴とするモータの構造
を有する。
【０００６】上記課題を解決するための手段を更に説明
すると、例えばＰＭ型ステッピングモータの動きは、コ
イルの通電によりステータの極歯がＮ極とＳ極に励磁さ
れ、これに対応してロータとなる多極着磁された界磁用
磁石の磁極が吸引あるいは反発を起こし軸を中心として
回転するもので、その出力は、磁極の全周積分されたも
のとなる。そのため従来構造のように、ステータの極歯
と界磁用磁石の磁極の関係が、周方向ですべてが一致し
ていると、磁気的結合が最良となり出力は最大値が得ら
れ易いが、動きは急峻なステップ状となり振動的になっ
てしまう。
すると、例えばＰＭ型ステッピングモータの動きは、コ
イルの通電によりステータの極歯がＮ極とＳ極に励磁さ
れ、これに対応してロータとなる多極着磁された界磁用
磁石の磁極が吸引あるいは反発を起こし軸を中心として
回転するもので、その出力は、磁極の全周積分されたも
のとなる。そのため従来構造のように、ステータの極歯
と界磁用磁石の磁極の関係が、周方向ですべてが一致し
ていると、磁気的結合が最良となり出力は最大値が得ら
れ易いが、動きは急峻なステップ状となり振動的になっ
てしまう。
【０００７】そこで、この動きを解析する為に、ロータ
を回すことによって発生する誘導起電力（Ｂ−ＥＭＦ）
波形をＦＦＴ（高速フーリエ交換）してみると、基本波
に対して高調波成分（第２次、３次、４次、５次等）が
比較的大きな割合で存在していることが判る。このこと
から、これらの高調波成分を抑えることが出来れば、誘
導起電力波形は基本波形が多く含まれた高調波成分の少
ない正弦波となり、滑らかな動きになることは、誰でも
容易に推測できる。しかし、これをどのように達成する
かが最大の問題であり、最も工夫を要する部分である。
本発明では、この高調波を打消す為に界磁磁石の磁極に
着目し、まず、基本となる主界磁磁極だけを持つロータ
を、対応するステータに入れてモータを組み、ロータを
回転させ、誘導起電力波形を測定し、それをＦＦＴし高
調波の次数と基本波に対する含有率を調べる。
を回すことによって発生する誘導起電力（Ｂ−ＥＭＦ）
波形をＦＦＴ（高速フーリエ交換）してみると、基本波
に対して高調波成分（第２次、３次、４次、５次等）が
比較的大きな割合で存在していることが判る。このこと
から、これらの高調波成分を抑えることが出来れば、誘
導起電力波形は基本波形が多く含まれた高調波成分の少
ない正弦波となり、滑らかな動きになることは、誰でも
容易に推測できる。しかし、これをどのように達成する
かが最大の問題であり、最も工夫を要する部分である。
本発明では、この高調波を打消す為に界磁磁石の磁極に
着目し、まず、基本となる主界磁磁極だけを持つロータ
を、対応するステータに入れてモータを組み、ロータを
回転させ、誘導起電力波形を測定し、それをＦＦＴし高
調波の次数と基本波に対する含有率を調べる。
【０００８】次に、誘導起電力波形に於いて波形を歪ま
せている高調波が界磁磁石の磁極間隔に比例して生じる
ことを利用して、該高調波の次数に相当する磁極間隔と
なる補正極を該高調波の含有率に合わせた極数だけ、該
高調波の位相と１８０°の位相差となるように、基本波
との位相を調整して、基本となる主界磁磁極の一部分に
施すようにしたものである。即ち、動きの悪い（回転精
度の低い）モータが有り、このモータの誘導起電力をＦ
ＦＴした結果、３次高調波だけが大きく出ていたとす
る。この場合の対処方法としては、補正極の磁極間隔Ｎ
を主界磁磁極間隔Ｐの１／３として、該３次高調波の位
相と逆相（１８０度位相）になるように着磁を行う。次
に、その結果をＦＦＴし補正極の効果を確認する。この
時補正極の効果が不足であれば必要な量だけ補正極を増
やすか、更に強く着磁出来る着磁条件に変えて、再度着
磁を行い効果が十分であることを確認する。
せている高調波が界磁磁石の磁極間隔に比例して生じる
ことを利用して、該高調波の次数に相当する磁極間隔と
なる補正極を該高調波の含有率に合わせた極数だけ、該
高調波の位相と１８０°の位相差となるように、基本波
との位相を調整して、基本となる主界磁磁極の一部分に
施すようにしたものである。即ち、動きの悪い（回転精
度の低い）モータが有り、このモータの誘導起電力をＦ
ＦＴした結果、３次高調波だけが大きく出ていたとす
る。この場合の対処方法としては、補正極の磁極間隔Ｎ
を主界磁磁極間隔Ｐの１／３として、該３次高調波の位
相と逆相（１８０度位相）になるように着磁を行う。次
に、その結果をＦＦＴし補正極の効果を確認する。この
時補正極の効果が不足であれば必要な量だけ補正極を増
やすか、更に強く着磁出来る着磁条件に変えて、再度着
磁を行い効果が十分であることを確認する。
【０００９】尚、補正極は界磁磁石にバランスよく配す
るのが重要なことは当然であり、改めて説明の必要の無
いものである。又、原理は上記説明と同じなので詳細説
明は割愛するが、この応用として磁極数は変えないで磁
極幅を適宜変えて調整する方法も有効である。このよう
にすることにより、先にも述べたが誘導起電力波形を歪
ませている高調波をキャンセルすることが出来る為、歪
みの少ない誘導起電力波形が得られ、結果として、ステ
ータ等の金型の修正を行うことなく短時間で、低振動・
低騒音・高回転精度で滑らかな動きの、制御性の良いモ
ータを構成することが出来る。
るのが重要なことは当然であり、改めて説明の必要の無
いものである。又、原理は上記説明と同じなので詳細説
明は割愛するが、この応用として磁極数は変えないで磁
極幅を適宜変えて調整する方法も有効である。このよう
にすることにより、先にも述べたが誘導起電力波形を歪
ませている高調波をキャンセルすることが出来る為、歪
みの少ない誘導起電力波形が得られ、結果として、ステ
ータ等の金型の修正を行うことなく短時間で、低振動・
低騒音・高回転精度で滑らかな動きの、制御性の良いモ
ータを構成することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
を用いて説明する。図１は本発明に係わるＰＭ型ステッ
ピングモータの構成図で、１と１５はステンレス鋼板を
打抜いて造られたフランジ、２は含油合金からなる軸
受、５はステータアッセイを示す。ステータアッセイ５
は、軟磁性材の鋼板を立体的にドーナツ状に折曲げ、そ
の内周に極歯１３を持つステータヨーク９と１０をもっ
て、マグネットワイヤーをボビン６に巻回して構成した
コイル８を挟持して構成される。１９はロータアッセイ
を示し、３は回転中心となるシャフト、４はステータヨ
ーク９と１０の極歯１３と対向して外周に複数の磁極１
１を持つ界磁用磁石、１７は界磁磁石４とシャフト３を
締結保持するスリーブを示す。
を用いて説明する。図１は本発明に係わるＰＭ型ステッ
ピングモータの構成図で、１と１５はステンレス鋼板を
打抜いて造られたフランジ、２は含油合金からなる軸
受、５はステータアッセイを示す。ステータアッセイ５
は、軟磁性材の鋼板を立体的にドーナツ状に折曲げ、そ
の内周に極歯１３を持つステータヨーク９と１０をもっ
て、マグネットワイヤーをボビン６に巻回して構成した
コイル８を挟持して構成される。１９はロータアッセイ
を示し、３は回転中心となるシャフト、４はステータヨ
ーク９と１０の極歯１３と対向して外周に複数の磁極１
１を持つ界磁用磁石、１７は界磁磁石４とシャフト３を
締結保持するスリーブを示す。
【００１１】図２はステータアッセイ５の構成を示す断
面図である。ステータアッセイ５を構成するステータヨ
ーク９は、背の低い円筒状の側壁を持った皿状の軟磁性
鉄板の中央に穴をあけ、その中央の穴の縁部から側壁と
同方向に複数個の極歯１３を突出させており、下面側が
開いた断面四角形のドーナツ型をしている。またステー
タヨーク１０は、中央に穴を設けた軟磁性鉄板からなる
円板の中央穴周縁から複数個の極歯１３を突出させた構
成を持つ。ステータヨーク９の極歯１３と側壁間に形成
された断面４角形の空間には、マグネットワイヤーをボ
ビン６に巻回したコイル８を納めた後、ステータヨーク
９の開口面にステータヨーク１０を嵌合させ、これらを
嵌合させたときこれらの極歯１３同士が等間隔で噛み合
うように構成する。このように構成された２個のステー
タアッセイ５を背中合わせに重ね、高分子材料を用いた
モールド成形等の手法により一体化構成する。なお図１
において、７はコイル８から引き出された端子である。
面図である。ステータアッセイ５を構成するステータヨ
ーク９は、背の低い円筒状の側壁を持った皿状の軟磁性
鉄板の中央に穴をあけ、その中央の穴の縁部から側壁と
同方向に複数個の極歯１３を突出させており、下面側が
開いた断面四角形のドーナツ型をしている。またステー
タヨーク１０は、中央に穴を設けた軟磁性鉄板からなる
円板の中央穴周縁から複数個の極歯１３を突出させた構
成を持つ。ステータヨーク９の極歯１３と側壁間に形成
された断面４角形の空間には、マグネットワイヤーをボ
ビン６に巻回したコイル８を納めた後、ステータヨーク
９の開口面にステータヨーク１０を嵌合させ、これらを
嵌合させたときこれらの極歯１３同士が等間隔で噛み合
うように構成する。このように構成された２個のステー
タアッセイ５を背中合わせに重ね、高分子材料を用いた
モールド成形等の手法により一体化構成する。なお図１
において、７はコイル８から引き出された端子である。
【００１２】図３は上記ステータアッセイ５を用いたＰ
Ｍ型ステッピングモータの縦断面図である。図３におい
て、ロータアッセイ１９は、回転中心となるシャフト３
を基準としてこれにスリーブ１７を圧入固定し、その外
周に接着剤を塗布し界磁用磁石４を同軸となるように挿
入し接着固定している。このように構成されたロータア
ッセイ１９は、界磁用磁石４の外周に所定の着磁を施し
て磁極１１を構成し、磁極１１がステータアッセイ５の
極歯１３と微小間隔を開けて対向するように、含油合金
からなる軸受２、１６をカメシ固定したフランジ１、１
５をシャフト３に挿入し、ステータアッセイ５の極歯１
３と同軸となるように位置決めされている。尚、フラン
ジ１、１５はプラズマ溶接等によりステータアッセイ５
に固定されている。
Ｍ型ステッピングモータの縦断面図である。図３におい
て、ロータアッセイ１９は、回転中心となるシャフト３
を基準としてこれにスリーブ１７を圧入固定し、その外
周に接着剤を塗布し界磁用磁石４を同軸となるように挿
入し接着固定している。このように構成されたロータア
ッセイ１９は、界磁用磁石４の外周に所定の着磁を施し
て磁極１１を構成し、磁極１１がステータアッセイ５の
極歯１３と微小間隔を開けて対向するように、含油合金
からなる軸受２、１６をカメシ固定したフランジ１、１
５をシャフト３に挿入し、ステータアッセイ５の極歯１
３と同軸となるように位置決めされている。尚、フラン
ジ１、１５はプラズマ溶接等によりステータアッセイ５
に固定されている。
【００１３】図４は、本発明のロータアッセイ１９の構
造を示す斜視図である。本発明のロータアッセイは、３
次高調波を抑制するための補正極２０を、界磁用磁石４
に主界磁の磁極１１の磁極間隔Ｐの１／３を補正極間隔
として、主界磁の磁極１１の２極分を界磁用磁石４のバ
ランスが損なわない様１８０度対向させて、該３次高調
波の位相と逆相（１８０度位相）となる位置に構成して
いる。図５は、本発明にかかるモータのロータアッセイ
１９を構成する界磁用磁石４の表面磁束密度波形（着磁
パターン）を示す波形図であり、図６は、本発明にかか
る２０ステップ（１０極着磁）構成のモータのロータを
３００ｒｐｍにて回転せしめた時にコイル８に発生する
誘導起電力波形を示す波形図である。通常２０ステップ
モータの界磁用磁石４の磁極１１は、Ｎ極，Ｓ極各５個
の１０個となり、そのピッチＰはステータアッセイ５の
極歯１３のピッチＰ（図２参照）と同一としている。
造を示す斜視図である。本発明のロータアッセイは、３
次高調波を抑制するための補正極２０を、界磁用磁石４
に主界磁の磁極１１の磁極間隔Ｐの１／３を補正極間隔
として、主界磁の磁極１１の２極分を界磁用磁石４のバ
ランスが損なわない様１８０度対向させて、該３次高調
波の位相と逆相（１８０度位相）となる位置に構成して
いる。図５は、本発明にかかるモータのロータアッセイ
１９を構成する界磁用磁石４の表面磁束密度波形（着磁
パターン）を示す波形図であり、図６は、本発明にかか
る２０ステップ（１０極着磁）構成のモータのロータを
３００ｒｐｍにて回転せしめた時にコイル８に発生する
誘導起電力波形を示す波形図である。通常２０ステップ
モータの界磁用磁石４の磁極１１は、Ｎ極，Ｓ極各５個
の１０個となり、そのピッチＰはステータアッセイ５の
極歯１３のピッチＰ（図２参照）と同一としている。
【００１４】図７は、従来例のロータアッセイを示す斜
視図である。なお、本発明と同一部分には同一符号を付
してある。図８は、図７に示す従来例のロータアッセイ
を構成する界磁用磁石の表面磁束密度波形（着磁パター
ン）を示す波形図であり、図９は、従来例の２０ステッ
プ（１０極着磁）構成のモータのロータを３００ｒｐｍ
にて回転せしめた時にコイルに発生する誘導起電力波形
を示す波形図である。図８及び図９から分かるように、
このモータ（ロータ）での誘導起電力波形は３次の高調
波が基本波（１次）に重畳し歪みを生じている。これに
対して本発明の実施形態のモータでは、図５から明らか
なように、この高調波（１次）に対する高調波の割合分
を補正極２０として界磁磁石に加える。この為、誘導起
電力として新たに逆相の３次高調波が所定量発生し、誘
導起電力波形は、前述の従来例の波形に新たに発生した
高調波が重畳し、これら高調波同士が互いに打ち消しあ
って歪みの少ない波形、即ち正弦波形に近づいている。
この為、モータとして動作させると、振動が少なく、回
転精度の高い、滑らかな回転動作を得ることが出来る。
視図である。なお、本発明と同一部分には同一符号を付
してある。図８は、図７に示す従来例のロータアッセイ
を構成する界磁用磁石の表面磁束密度波形（着磁パター
ン）を示す波形図であり、図９は、従来例の２０ステッ
プ（１０極着磁）構成のモータのロータを３００ｒｐｍ
にて回転せしめた時にコイルに発生する誘導起電力波形
を示す波形図である。図８及び図９から分かるように、
このモータ（ロータ）での誘導起電力波形は３次の高調
波が基本波（１次）に重畳し歪みを生じている。これに
対して本発明の実施形態のモータでは、図５から明らか
なように、この高調波（１次）に対する高調波の割合分
を補正極２０として界磁磁石に加える。この為、誘導起
電力として新たに逆相の３次高調波が所定量発生し、誘
導起電力波形は、前述の従来例の波形に新たに発生した
高調波が重畳し、これら高調波同士が互いに打ち消しあ
って歪みの少ない波形、即ち正弦波形に近づいている。
この為、モータとして動作させると、振動が少なく、回
転精度の高い、滑らかな回転動作を得ることが出来る。
【００１５】図１０は、図６，図９に示す誘導起電力波
形をＦＦＴ（高速フーリエ変換）したグラフ図であり、
その（ａ）は従来例のそれを、（ｂ）は本発明のそれを
示す。これらから明らかなように本発明の実施の形態で
は従来例と比較して高調波成分が少ないことが良く判
る。また、図１１は、本発明の実施の形態におけるステ
ップに対する変位量（角度）の関係を表わしたグラフ図
である。尚、同図では１部メモリを拡大して示してあ
る。図１１より明らかなように、従来例に比べ本発明の
実施の形態は、ステップに対する変位量の変動が少なく
直線性が優れており、滑らかな動きであることが分か
る。
形をＦＦＴ（高速フーリエ変換）したグラフ図であり、
その（ａ）は従来例のそれを、（ｂ）は本発明のそれを
示す。これらから明らかなように本発明の実施の形態で
は従来例と比較して高調波成分が少ないことが良く判
る。また、図１１は、本発明の実施の形態におけるステ
ップに対する変位量（角度）の関係を表わしたグラフ図
である。尚、同図では１部メモリを拡大して示してあ
る。図１１より明らかなように、従来例に比べ本発明の
実施の形態は、ステップに対する変位量の変動が少なく
直線性が優れており、滑らかな動きであることが分か
る。
【００１６】図１２は、あるモータを３００ｒｐｍの回
転数で回転させた際の振動のレベルを比較した比較図で
ある。この図から明らかなように、本発明は従来例と比
較して振動が少ないことが分かる。
転数で回転させた際の振動のレベルを比較した比較図で
ある。この図から明らかなように、本発明は従来例と比
較して振動が少ないことが分かる。
【００１７】図１３は、本発明の他の実施の形態を示す
斜視図である。この実施の形態では、高調波対策用の補
正極２１を界磁磁石の外周端面側に設けたものである。
なお、補正極２１は第２次高調波を減衰させるためのも
のである。図１４は更に他の実施の形態を示し、高調波
対策の補正極用磁石２３を界磁磁石４と切り離し別の所
に設けたものである。なお、補正極用磁石２４、２５は
第２次高調波と第３次高調波を減衰させるための複合型
の実施の形態である。
斜視図である。この実施の形態では、高調波対策用の補
正極２１を界磁磁石の外周端面側に設けたものである。
なお、補正極２１は第２次高調波を減衰させるためのも
のである。図１４は更に他の実施の形態を示し、高調波
対策の補正極用磁石２３を界磁磁石４と切り離し別の所
に設けたものである。なお、補正極用磁石２４、２５は
第２次高調波と第３次高調波を減衰させるための複合型
の実施の形態である。
【００１８】更に本発明のもう１つ他の実施の形態とし
て、基本となる主界磁用磁極の磁極幅を変えたものにつ
いて説明する。図１５に示すように、磁極幅を２ケ所、
従来品の磁極幅Ｗの１／３の幅に狭く又は、両サイドの
着磁幅を１／３づつ広げて従来例の４／３倍するかして
補正極２２を形成する。そして、図７，図８，図９に示
す従来例で発生している３次高調波と逆相（１８０度位
相）の位置に設ける。図１６にこの実施の形態のロータ
アッセイ１９を構成する界磁用磁石４の表面磁束密度波
形（着磁パターン）を示す波形図であり、図１７は、ロ
ータアッセイ１９を回転せしめた時、コイル８に発生す
る誘導起電力波形を示す波形図である。図１７から明ら
かなように、誘導起電力波形は正弦波に近づき、モータ
は振動が少なく、回転精度がよくなり、滑らかな動きと
なる。その結果をＦＦＴ（高速フーリエ変換）すると、
問題の第３次高調波は図１８の（ｂ）に示す通り、
（ａ）に示す従来例のモータの１／３以下となっている
ことが判る。
て、基本となる主界磁用磁極の磁極幅を変えたものにつ
いて説明する。図１５に示すように、磁極幅を２ケ所、
従来品の磁極幅Ｗの１／３の幅に狭く又は、両サイドの
着磁幅を１／３づつ広げて従来例の４／３倍するかして
補正極２２を形成する。そして、図７，図８，図９に示
す従来例で発生している３次高調波と逆相（１８０度位
相）の位置に設ける。図１６にこの実施の形態のロータ
アッセイ１９を構成する界磁用磁石４の表面磁束密度波
形（着磁パターン）を示す波形図であり、図１７は、ロ
ータアッセイ１９を回転せしめた時、コイル８に発生す
る誘導起電力波形を示す波形図である。図１７から明ら
かなように、誘導起電力波形は正弦波に近づき、モータ
は振動が少なく、回転精度がよくなり、滑らかな動きと
なる。その結果をＦＦＴ（高速フーリエ変換）すると、
問題の第３次高調波は図１８の（ｂ）に示す通り、
（ａ）に示す従来例のモータの１／３以下となっている
ことが判る。
【００１９】以上、本発明を上述のように詳細に説明し
たが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能
である。すなわち、上述のように、高調波対策用の補正
極は、補正極の磁束がコイルと鎖交する位置に配されれ
ば、必ずしも界磁磁石に組込まなくても所望の効果は得
られるし、又、補正極の数を必ずしも多くしなくても、
それに相当する補正極の磁極幅を採ることで、所望の効
果は得られる。また、当然ながら、本発明の骨子は、ス
テッピングモータ以外のモータにも十分適用できるもの
であり、また、特開平８−２２３９０１号公報に記載さ
れているようなリニア型ステッピングモータにも適用で
きる。そしてこれらはすべて本発明の範囲に含まれるこ
とは明白である。そしてこれらの変形や応用を本発明の
範囲から排除するものではない。
たが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能
である。すなわち、上述のように、高調波対策用の補正
極は、補正極の磁束がコイルと鎖交する位置に配されれ
ば、必ずしも界磁磁石に組込まなくても所望の効果は得
られるし、又、補正極の数を必ずしも多くしなくても、
それに相当する補正極の磁極幅を採ることで、所望の効
果は得られる。また、当然ながら、本発明の骨子は、ス
テッピングモータ以外のモータにも十分適用できるもの
であり、また、特開平８−２２３９０１号公報に記載さ
れているようなリニア型ステッピングモータにも適用で
きる。そしてこれらはすべて本発明の範囲に含まれるこ
とは明白である。そしてこれらの変形や応用を本発明の
範囲から排除するものではない。
【００２０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、その手順は基本的な構成をまず造りそれを回し
て誘導起電力波形を発生させ、更にこれをＦＦＴして基
本波に対する高調波の次数と夫々の比率を求め、その次
数と比率に合せて補正極の仕様を決め、即ち、補正極と
しての磁極間隔と磁極の数を決めるか、磁極幅と磁極の
数を決めて、界磁マグネットの着磁を行えばよく、低振
動・低騒音・高回転精度で滑らかな動作の制御性の良い
モータを、短時間でしかも低コストで構成することが出
来る。又、本発明は、既存品の改良にも適用出来、既存
品の特性改良をコストをかけずに短時間で簡単に行うこ
とが出来る。
よれば、その手順は基本的な構成をまず造りそれを回し
て誘導起電力波形を発生させ、更にこれをＦＦＴして基
本波に対する高調波の次数と夫々の比率を求め、その次
数と比率に合せて補正極の仕様を決め、即ち、補正極と
しての磁極間隔と磁極の数を決めるか、磁極幅と磁極の
数を決めて、界磁マグネットの着磁を行えばよく、低振
動・低騒音・高回転精度で滑らかな動作の制御性の良い
モータを、短時間でしかも低コストで構成することが出
来る。又、本発明は、既存品の改良にも適用出来、既存
品の特性改良をコストをかけずに短時間で簡単に行うこ
とが出来る。
【図１】図１は、本発明に係わるＰＭ型ステッピングモ
ータの構成図である。
ータの構成図である。
【図２】図２は、本発明に係わるステータアッセイの構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明に係わるステータアッセイを用
いたＰＭ型ステッピングモータの縦断面図である。
いたＰＭ型ステッピングモータの縦断面図である。
【図４】図４は、本発明のロータアッセイの構造を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図５は、本発明の界磁用磁石の表面磁束密度波
形を示す波形図である。
形を示す波形図である。
【図６】図６は、本発明のモータのコイルに発生する誘
導起電力波形を示す波形図である。
導起電力波形を示す波形図である。
【図７】図７は、従来例のロータアッセイを示す斜視図
である。
である。
【図８】図８は、図７に示す従来例のロータアッセイを
構成する界磁用磁石の表面磁束密度波形（着磁パター
ン）を示す波形図である。
構成する界磁用磁石の表面磁束密度波形（着磁パター
ン）を示す波形図である。
【図９】図９は、従来例のモータを回転せしめた時にコ
イルに発生する誘導起電力波形を示す波形図である。
イルに発生する誘導起電力波形を示す波形図である。
【図１０】図１０は、図６，図９に示す誘導起電力波形
を高速フーリエ変換した結果を示すグラフ図である。
を高速フーリエ変換した結果を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態におけるステ
ップに対する変位量（角度）の関係を表わしたグラフ図
である。
ップに対する変位量（角度）の関係を表わしたグラフ図
である。
【図１２】図１２は、ある周波数でモータを３００ｒｐ
ｍの回転数で回転させた際の振動のレベルを比較した比
較図である。
ｍの回転数で回転させた際の振動のレベルを比較した比
較図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態を示す斜
視図である。
視図である。
【図１４】図１４は、本発明のもう１つ他の実施形態の
斜視図である。
斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の更にもう１つ他の実施の
形態を示す斜視図である。。
形態を示す斜視図である。。
【図１６】図１６は、図１５に示すモータのコイルに発
生する表面磁束密度波形を示す波形図である。
生する表面磁束密度波形を示す波形図である。
【図１７】図１７は、図１５に示すモータのコイルに発
生する誘導起電力波形を示す波形図である。
生する誘導起電力波形を示す波形図である。
【図１８】図１８は、図１６，図１７に示す誘導起電力
波形を高速フーリエ変換した結果を示すグラフ図であ
る。
波形を高速フーリエ変換した結果を示すグラフ図であ
る。
１・・・・・フランジ ２・・・・・軸受 ３・・・・・シャフト ４・・・・・界磁用磁石 ５・・・・・ステータアッセイ ６・・・・・ボビン ７・・・・・端子 ８・・・・・コイル ９・・・・・ステータヨーク １０・・・・・ステータヨーク １１・・・・・磁極 １３・・・・・極歯 １５・・・・・フランジ １６・・・・・軸受 １７・・・・・スリーブ １９・・・・・ロータアッセイ ２０・・・・・補正極 ２１・・・・・補正極 ２２・・・・・補正極 ２３・・・・・補正極用磁石 ２４・・・・・補正極用磁石 ２５・・・・・補正極用磁石
Claims (10)
- 【請求項１】Ｎ極、Ｓ極が進行方向に交互に着磁された
永久磁石からなる界磁用の磁極を有するロータと、前記
永久磁石と間隔を保持して対向し、コイルに流れる電流
によりロータの進行方向に隣接して配置された少なくと
も１相分のステータ極歯にＮ極とＳ極を発生するステー
タとを具備するモータにおいて、 前記ロータとステータの相対的移動により生じる誘導起
電力に含まれる高調波を打ち消す補正極用磁石を前記ロ
ータの磁極に設けたことを特徴とするモータの構造。 - 【請求項２】前記モータは、ロータとステータとが相対
的に回転移動するモータであることを特徴とする請求項
１に記載のモータの構造。 - 【請求項３】前記モータは、リニア型モータであること
を特徴とする請求項１に記載のモータの構造。 - 【請求項４】前記モータはＰＭ型ステッピングモータで
あることを特徴とする請求項１に記載のモータの構造。 - 【請求項５】永久磁石からなる界磁用の磁極の一部にこ
れと一体に、補正極用磁石を形成してなる請求項１に記
載のモータの構造。 - 【請求項６】該補正極を、界磁磁石の回転によって発生
する誘導起電力に含まれる、高調波の位相と逆相となる
ように配したことを特徴とする請求項１に記載のモータ
の構造。 - 【請求項７】補正極間隔Ｎは、該主界磁の磁極の間隔を
Ｐとした時、Ｎ＝Ｐ／ｎ（ｎは２以上１０以下の整数で
該高調波の次数）とし、基本波に対する高調波の含有率
に準じて、補正極の磁束量並びに補正極の極数を調整す
ることを特徴とする請求項１に記載のモータの構造。 - 【請求項８】該補正極を、３次高調波成分のみの除去用
の補正極としたことを特徴とする請求項８に記載のモー
タの構造。 - 【請求項９】基本となる主界磁の磁極の磁極面積を、界
磁磁石の磁極面積の１／２以上としたことを特徴とする
請求項１に記載のモータの構造。 - 【請求項１０】補正極を持つ磁石を、界磁磁石とは別に
ステータコイルと補正極を持つ磁束が鎖交する位置に設
けたことを特徴とする第１項並びに第２項記載のロータ
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06746597A JP3749340B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ｐｍ型ステッピングモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06746597A JP3749340B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ｐｍ型ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10248232A true JPH10248232A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3749340B2 JP3749340B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=13345741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06746597A Expired - Fee Related JP3749340B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Ｐｍ型ステッピングモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3749340B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486576B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-11-26 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Permanent magnet type stepping motor |
| US7095149B2 (en) * | 2004-05-26 | 2006-08-22 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Magnetization pattern of rotor magnet for stepping motor |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP06746597A patent/JP3749340B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486576B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-11-26 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Permanent magnet type stepping motor |
| US7095149B2 (en) * | 2004-05-26 | 2006-08-22 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Magnetization pattern of rotor magnet for stepping motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3749340B2 (ja) | 2006-02-22 |
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Legal Events
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| A521 | Written amendment |
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|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050217 |
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
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