JP3138627B2 - ハイブリッド型ステップモータの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ス
テップモータの駆動方法に関し、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
で安価な構成において、各１ピッチ回転内のトルク差を
防止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９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。

【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安価な構
成において、各１ピッチ回転内のトルク差を防止するよ
うにしたハイブリッド型ステップモータの駆動方法を提
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の駆動方法は、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、前記ロータケースの
内面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、前記固定軸の外周に設けられたマグネット筒体
と、前記マグネット筒体の外周に嵌合して設けられた１
対の第１、第２輪状ステータヨークからなる１対ステー
タと、前記各輪状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、前記各輪状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第１、第
２コイル受溝と、前記各コイル受溝に設けられた第１、
第２コイルとを備え、前記各輪状ステータヨークは互い
に異なる極性を有するようにしたハイブリッドステップ
モータ部がＮ個互いに間隔をあけて直列配置されている
ハイブリッド型ステップモータを用い、前記各ハイブリ
ッドステップモータ部における前記各１対ステータ間の
ピッチを互いにずらせると共に、各１対ステータ毎に同
時に形成させる磁路パターンを異ならせると共に各１対
ステータに対応する前記輪状ロータヨークは、互いに異
なるトルクである強トルクと弱トルクを組合せることに
より、前記輪状ロータヨークの３６０°の１回転内のト
ルク差を防止する方法である。

【０００６】さらに詳細には、前記ピッチは１／２ずれ
ている方法である。

【０００７】

【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駆動方法の好適な実施例
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。まず、本発
明による多連型のハイブリッド型ステップモータを説明
する前に、多連型を構成する前の単一型のハイブリッド
型ステップモータについて述べる。図１において符号１
で示されるものは磁性材よりなる固定軸であり、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、全体形状がほぼ輪状をなすロータケース４が回転自
在に設けられている。このロータケース４の内面には、
輪状をなすと共に複数のロータ歯７を有する輪状ロータ
ヨーク６が設けられている。

【０００８】前記固定軸１の外周に設けられたマグネッ
ト筒体８には、空隙１Ａを介して軸方向に並設した輪状
の第１、第２輪状ステータヨーク９，１０が設けられ、
このマグネット筒体８の外周に嵌合した状態で一体状に
構成されている。前記各ステータヨーク９，１０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コイ
ル受溝２０ａ，２１ａが各々形成されている。前記各コ
イル受溝２０ａ，２１ａには周知のボビン状に巻回され
たボビン巻きによる第１コイル２２及び第２コイル２３
が巻線機による自動巻線等により設けられている。前記
第１輪状ステータヨーク９の外周にはこの第１コイル２
２を挟持するように輪状の第１、第２Ｎ極Ｎ１、Ｎ２が
形成され、前記第２輪状ステータヨーク１０の外周には
この第２コイル２３を挟持するように輪状の第１、第２
Ｓ極Ｓ１、Ｓ２が形成され、各極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ
２は前記ロータ歯７に対応すると共に、この各極Ｎ１、
Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２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が形成され
ている。前記各極Ｎ１とＮ２は、図５の動作図にも示す
ように、１／２ピッチ、Ｓ１とＳ２も１／２ピッチずれ
た状態で各ステータ歯９ａ，１０ａが形成され、Ｎ極Ｎ
１、Ｎ２とＳ極Ｓ１、Ｓ２の各ステータ歯９ａと１０ａ
は１／４ピッチずれる関係に形成されている。従って、
前記第１、第２ステータヨーク９，１０により１個の１
対ステータ５０を構成し、図１の前記ロータケース４と
輪状ロータヨーク６と１個の一対ステータ５０とにより
１個のハイブリッドステップモータ部１００を構成して
いる。後述の図６の多連の場合にはこの１個の１対ステ
ータ５０をＮ個用いてＮ個のハイブリッドステップモー
タ部１００を直列状に連結して用いるものである。

【０００９】次に、前述の単一型の構成における動作に
ついて述べる。図３はマグネット筒体８が形成する磁束
の流れを示すと共に、図４は第１コイル２２及び第２コ
イル２３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に流れる電流の向きによる。図５はマ
グネット筒体８を介して設けられた第１、第２コイル２
２，２３に対して図示しない駆動回路からＡとＢで示す
方向の電流を流すと、周知の磁気作用により、ロータヨ
ーク６は状態０から状態１のように回転し、続いて各コ
イル２２，２３に対して前記駆動回路から前記Ａ、Ｂの
方向とは逆向きのＡバーとＢバーで示す方向の向きに電
流を流すことにより、状態II及び状態IIIで示すように
ロータヨーク６が回転し、その後は前述の状態０の位置
となり、各ロータ歯７の１ピッチ分だけステップ回転し
たことになる。従って、図５の状態０から状態IIIのよ
うに磁路パターンＲ、Ｓを変えることにより弱トルクと
強トルクが輪状ロータヨーク６に発生する。なお、前述
の各コイル２２，２３は周知のバイポーラ巻の場合につ
いて述べたが、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のピッチずれについて
は、相対的なものであり、何れか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。また、
以上はアウタロータ型を例として示したが、インナーロ
ータ型も同様に構成できる。

【００１０】次に、図６で示す構成は、図１で示す単体
のハイブリッド型ステップモータを２個（ここでは２個
であるが任意のＮ個とすることができる）直列に接続
し、前記１対ステータ５０を２個用い、各１対ステータ
５０間は空隙となっているが、固定軸１に空隙の代わり
に非磁性板（図示せず）を設けることもできる。図７は
図６の他の形態を示すもので、輪状ロータヨーク６を２
分して、各輪状ロータヨーク６が各１対ステータ５０に
各々対応している。

【００１１】次に、動作について述べる。図８は図６で
示す多連型のハイブリッドステップモータのステップ動
作を示すものであるが、図５に示すように単一の１対ス
テータ５０のみを用いた場合には磁束が外側を流れる時
は発生トルクが弱く、内側を流れる時は発生トルクが強
くなるため、図５と同じ電流の与え方では各ステップご
とにトルク差が生じ、３６０°の１回転内でトルク差に
よるゴギングが発生することになる。そのため、図８で
示すように新状態０では図５の状態０とIIを組合わせ、
状態１では図５の状態IとIIIを組合わせ、状態２では図
５の状態IIと０の組合わせ、状態３では図５の状態III
とIの組合わせを用いることにより、各ステップ回転毎
に各一対ステータ５０、５０において互いに異なる前記
磁路パターンＲ、Ｓが形成されて互いに異なるトルクの
強トルクと弱トルクの組合わせで３６０°の１回転内に
おけるトルク差が発生せず、スムーズな回転が得られる
ように構成されている。

【００１２】

【発明の効果】本発明によるアウタロータ型ステップモ
ータ駆動方法は、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及び
６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、複数の
ハイブリッドステップモータ部を直列に接続し、３６０
°の１回転内のトルクを強弱組合わせて駆動しているた
め、トルク差のない回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用する１個の一対ステータを有する
アウタロータ型ステップモータを示す断面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】図１のマグネット板が１個の一対ステータに対
して作る磁束の流れを示す説明図である。

【図４】図１のコイルが１個の一対ステータに対して作
る磁束の流れを示す説明図である。

【図５】図１のマグネット板と各コイルに電流を流した
場合の合成磁束とロータヨークのステップ回転を示す説
明図である。

【図６】図１の１個の一対ステータを有するステップモ
ータを２個用いて多連型とした構成の半断面図である。

【図７】図６の要部の他の形態を示す断面図である。

【図８】図６の多連型のステップモータの回転状態を示
す説明図である。

【図９】従来のハイブリッド型ステップモータを示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 固定軸 １Ａ 空隙 ２，３ 軸受 ４ ロータケース ６，６Ａ 輪状ロータヨーク ７，７ａ ロータ歯 ８ マグネット筒体 ９，１０ 輪状ステータヨーク ９ａ，１０ａ ステータ歯 ２０ａ，２１ａ コイル受溝 ２２，２３ コイル ５０ １対ステータ １００ ハイブリッドステップモータ部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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)
   の内面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)の外周に設けられたマグ
   ネツト筒体(8)と、前記マグネツト筒体(8)の外周に嵌合
   して設けられた１対の第１、第２輪状ステータヨーク
   (9,10)からなる１対ステータ(50)と、前記各輪状ステー
   タヨーク(9,10)の外周に形成された複数のステータ歯(9
   a,10a)と、前記各輪状ステータヨーク(9,10)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第１、第２
   コイル受溝(20a,21a)と、前記各コイル受溝(20a,21a)に
   設けられた第１、第２コイル(22,23)とを備え、前記各
   輪状ステータヨーク(9,10)は互いに異なる極性を有する
   ようにしたハイブリッドステップモータ部(100)がＮ個
   互いに間隔をあけて直列配置されているハイブリッド型
   ステップモータを用い、前記ハイブリッドステップモー
   タ部(100)における前記各１対ステータ(50)間のピッチ
   を互いにずらせると共に、各１対ステータ(50)毎に同時
   に形成させる磁路パターン(R,S)を異ならせると共に各
   １対ステータ(50)に対応する前記輪状ロータヨーク(6)
   は、互いに異なるトルクである強トルクと弱トルクを組
   合せることにより、前記輪状ロータヨーク(6)の３６０
   °の１回転内のトルク差を防止することを特徴とするハ
   イブリッド型ステップモータの駆動方法。
2. 【請求項２】 前記ピッチは１／２ずれていることを特
   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
   の駆動方法。