JP2017118705A - ステッピングモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各相の巻線抵抗値のバラツキによって生じる全相励磁の際のロータの停止位置ずれを抑制できるステッピングモータ装置を提供する。
【解決手段】Ａ相巻線Ｌ１の一端は直流電圧ＶＭが印加される電圧印加端２５に接続され、他端はスイッチ素子Ｑ１を介してグランドに接続される。抵抗素子部Ｒ１の一端は電圧印加端２５に接続され、他端はＡバー相巻線Ｌ２、スイッチ素子Ｑ２を介してグランドに接続される。Ｂ相巻線Ｌ３の一端は電圧印加端２５に接続され、他端はスイッチ素子Ｑ３を介してグランドに接続される。Ｂバー相巻線Ｌ４の一端は電圧印加端２５に接続され、スイッチ素子Ｑ４を介してグランドに接続される。モータを停止させる際には、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の全てをオンとして、回生ブレーキトルクを用いてロータを減速し、所定のタイミングで全ての相の巻線の励磁を解除する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステッピングモータ装置に関する。

従来、可変表示装置を有するスロットマシン、パチンコ機等の遊技機が知られる。この可変表示装置は、複数種の識別情報が周方向に配列されて表示されたリールと、当該リールを回転駆動するモータとを有する。

リールを駆動するモータとしては、ステッピングモータを使用することが一般的である。可変表示装置ではリールを停止させる必要があるが、リールの停止の際には、ステッピングモータに含まれるステータの全ての相の巻線を励磁させる全相励磁による回生ブレーキによってロータを滑らかに停止させる制御を行うことが主流である。

特開平７−１７７７９７号公報

リールの停止には、回生ブレーキトルク、リールの慣性、および回転速度といった要素が関係する。しかしながら、これらの要素のうち回生ブレーキトルクに影響を与える巻線抵抗値のバラツキは、量産においてはどうしても発生してしまう。

可変表示装置ではリールは複数（例えば３つ）備えられることが一般的である。すなわち、リールを駆動するステッピングモータも複数備えられる。複数のステッピングモータ間において、各相の巻線抵抗値のバラツキが生じる。

回生ブレーキトルクは、各相のホールディングトルクの総和である。ステッピングモータは、通電状態で停止しているときに外力が加わっても、ロータとステータの間に発生する吸引力によって停止位置を保とうとする性質がある。この外力に抵抗できるトルクをホールディングトルクと呼ぶ。

複数のステッピングモータ間における巻線抵抗値のバラツキの状態によっては、全相励磁のときのロータの回転位置に対する回生ブレーキトルクの位相がステッピングモータ間でずれる。この位相のずれによって、全相励磁後の全相励磁解除（全ての相の励磁を解除）におけるロータの回転停止位置にずれが生じる。すなわち、リールの回転停止位置にずれが生じてしまう。

ここで、特許文献１のステッピングモータは、第１〜第４相巻線と、スイッチ素子としての第１〜第４のトランジスタと、第１および第２の抵抗を備える構成としている。第１〜第４相巻線の一端は、それぞれ直流電源に接続され、他端は第１〜第４のトランジスタを通してグランドに接続される。そして、第１の抵抗は第１相巻線の下端と第２相巻線の下端との間、第２の抵抗は第３相巻線の下端と第４相巻線の下端との間にそれぞれ接続される。

このような構成のステッピングモータにおいて、例えば第１のトランジスタをオンとして第１相巻線を励磁してロータを停止させる際に、第２相巻線に第１の抵抗で制限された電流が流れる。ステータにおける１相巻線、および第２相巻線のそれぞれ巻かれた各極と、ロータの極との間に吸引力が生じる。これにより、ロータの極の中心線がステータの第１相巻線が巻かれた極の中心線よりも少しずれた位置となるようロータが停止する。従って、ロータの角度位置の制御不可能な範囲（不感帯）が小さくなり、ロータの停止位置のバラツキが小さくなるとされている。

しかしながら、特許文献１は、各相の巻線抵抗値のバラツキによって生じる全相励磁の際のロータの停止位置ずれを抑制することを課題とするものではない。

上記状況に鑑み、本発明は、各相の巻線抵抗値のバラツキによって生じる全相励磁の際のロータの停止位置ずれを抑制できるステッピングモータ装置を提供することを目的とする。

本発明の例示的なステッピングモータ装置は、
複数相の各巻線を有するステータと、
前記ステータと空隙を介して内側に配置されたロータと、
前記各巻線に流す電流のオンオフを切替え、前記各巻線に直列接続される各スイッチ素子と、
抵抗素子部を備え、
所定電圧が印加される電圧印加端とグランドの間において、前記各巻線のうち所定の巻線と前記所定の巻線に対応する前記スイッチ素子と前記抵抗素子部は順次、直列接続される構成としている。

また、本発明の他の例示的なステッピングモータ装置は、
複数相の各巻線を有するステータと、
前記ステータと空隙を介して内側に配置されたロータと、
前記各巻線に流す電流のオンオフを切替え、前記各巻線に直列接続される各スイッチ素子と、を備え、
前記各巻線のうち所定の巻線は、他の相の巻線に比べて巻き数が多い、または線径が小さい構成としている。

本発明の例示的なステッピングモータ装置によれば、各相の巻線抵抗値のバラツキによって生じる全相励磁の際のロータの停止位置ずれを抑制できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る回転装置の構成を示す概略斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る回転装置を有する遊技機の概略構成を示す図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るモータの本体部におけるステータおよびロータの構成を示す平面図である 図４は、本発明の第１実施形態に係るモータにおける駆動回路構成を示す回路図である。 図５は、１−２相励磁の励磁パターンを示す図である。 図６は、各リール駆動用の各モータにおける各相の巻線抵抗値の測定結果例を示す表である。 図７は、図６で示す巻線抵抗値を有する各モータにおける回転位置に対する回生ブレーキトルクの測定結果を示すグラフである。 図８は、抵抗素子部を追加していない所定のモータにおいて全相励磁および全相励磁解除を行った際のリールの回転位置の挙動例を示すグラフである。 図９は、抵抗素子部を追加した所定のモータにおいて全相励磁および全相励磁解除を行った際のリールの回転位置の挙動例を示すグラフである。 図１０は、従来のモータにおいて全相励磁および全相励磁解除を行った際のリールの回転位置の挙動例を示すグラフである。 図１１は、本発明の第２実施形態に係るモータにおける駆動回路構成を示す回路図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係るモータにおける駆動回路構成を示す回路図である。

＜１．第１実施形態＞
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書では、便宜上、回転装置が有するモータの回転軸の軸方向を上下方向として説明するが、これは本発明の回転装置の使用時における姿勢を限定する趣旨ではない。また、本明細書では、回転装置が有するモータの回転軸の方向を単に「軸方向」と呼び、回転装置が有するモータの回転軸を中心とする径方向および周方向を単に「径方向」および「周方向」と呼ぶことにする。また、本明細書において、形状を特定する文言(例えば矩形状等)は、当該文言において特定される形状とほぼ同形状を含む趣旨である。

＜１．１ 回路装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転装置１の構成を示す概略斜視図である。回転装置１は、モータ２を有する。本実施形態において、モータ２は、パルス状の電圧または電流に同期して動作するステッピングモータである。モータ２は、円柱形状の外形を含む本体部２０を有する。なお、モータ２の形状は一例であり、例えば、モータ２は角型形状の外形を含む本体部を有してもよい。本体部２０内には、ステータとロータ（図１では不図示）が配置される（詳細構成は後述）。モータ２は、本体部２０の上面から突出する回転軸２１を有する。回転軸２１は、本体部２０内に配置されるロータに連結される。

本体部２０の下部には、取付台２２が設けられる。回転装置１は、取付台２２を介して支持部材（不図示）に取付けられる。軸方向から視たときに、取付台２２は、矩形形状である。取付台２２の四隅には、第１のネジ孔２２ａがそれぞれ形成される。本体部２０の側面には、電気ケーブル（不図示）を接続する第１のコネクタ部２３が設けられる。第１のコネクタ部２３を介して、外部からモータ２に対して電力の供給およびパルス信号の入力が行われる。

回転装置１は、モータ２の本体部２０の上面から突出する回転軸２１に固定される回転部３を有する。回転部３は、例えば金属によって形成される。なお、回転部３の材料は、金属以外であってもよい。回転部３は、回転軸２１の回転と共に回転する。回転部３は、回転軸２１に取付けられる円板部３０を有する。円板部３０の中心には、回転軸２１の外径とほぼ同じ内径を有する貫通孔３０ａが形成される。貫通孔３０ａに回転軸２１が圧入されることによって、回転部３は回転軸２１に固定される。なお、円板部３０の上面には、複数の第２のネジ孔３０ｂが形成される。本実施形態では、円板部３０の上面に、第２のネジ孔３０ｂが３箇所形成される。第２のネジ孔３０ｂには、リール（不図示）が取付けられる。円板部３０の上面には、突起部３０ｃが形成される。突起部３０ｃにより、円板部３０に取付けられるリールの位置を位置決めすることができる。

回転部３は、円板部３０の外周縁に沿って設けられると共にスリット３１ａが形成される環状部３１を有する。すなわち、回転部３は、略円筒状の部材である。環状部３１は、円板部３０の径方向外側の端部から、軸方向下側に向かって延びる。環状部３１は、円板部３０と同一部材である。スリット３１ａは、環状部３１の一部が切り欠かれることによって形成される。平面視において、スリット３１ａの外形は矩形状である。

回転装置１は、モータ２の本体部２０に固定される取付具４を有する。取付具４は、本体部２０の上面に固定される。取付具４は、例えば金属によって形成される。回転装置１は、取付具４に着脱可能に取付けられるセンサ５を有する。センサ５は、回転部３のスリット３１ａの位置を検出する位置検出センサである。具体的には、センサ５は、透過型のフォトインタラプタである。

センサ５は、発光部５１と受光部５２とを有する。取付具４にセンサ５が取付けられた状態では、環状部３１は、発光部５１と受光部５２との間の径方向の間隙に位置する。モータ２が回転部３を周方向に回転させ、発光部５１と受光部５２との間にスリット３１ａが位置する場合に、受光部５２は発光部５１からの光を検出する。一方、モータ２が回転部３を周方向に回転させ、発光部５１と受光部５２との間にスリット３１ａが位置しない場合には、受光部５２は発光部５１からの光を検出しない。このために、スリット３１ａを基準として、回転部３の回転位置等を検出することができる。

センサ５は、内部に端子ピンを含む第２のコネクタ部５３を有する。第２のコネクタ部５３を介して、外部からセンサ５の有する回路基板（不図示）に電力の供給が行われ、制御信号等が外部に出力される。

図２は、上述した構成の回転装置１を有する遊技機１０の概略構成を示す図である。遊技機１０は、例えばスロットマシン、パチンコ機である。遊技機１０は、第１の回転装置１Ａ、第２の回転装置１Ｂ、および第３の回転装置１Ｃを有する。第１の回転装置１Ａ、第２の回転装置１Ｂ、および第３の回転装置１Ｃ共に、上述した回転装置１（図１）の構成を有する。

第１の回転装置１Ａは、モータ２Ａと回転部３Ａとを有する。回転部３Ａには、第１のリール６Ａが固定される。第１の回転装置１Ａは、モータ２Ａの取付台２２（図１）を介して遊技機１０の支持部材（不図示）に取付けられる。

第２の回転装置１Ｂは、モータ２Ｂと回転部３Ｂとを有する。回転部３Ｂには、第２のリール６Ｂが固定される。第２の回転装置１Ｂは、モータ２Ｂの取付台２２（図１）を介して遊技機１０の支持部材（不図示）に取付けられる。

第３の回転装置１Ｃは、モータ２Ｃと回転部３Ｃとを有する。回転部３Ｃには、第３のリール６Ｃが固定される。第３の回転装置１Ｃは、モータ２Ｃの取付台２２（図１）を介して遊技機１０の支持部材（不図示）に取付けられる。

第１のリール６Ａにおいては、周方向に複数配列される識別情報６１（絵柄）が表示される。第２のリール６Ｂにおいては、周方向に複数配列される識別情報６２が表示される。第３のリール６Ｃにおいては、周方向に複数配列される識別情報６３が表示される。本実施形態では、一例として識別情報６１〜６３をそれぞれ、１から２１までの整数としている。すなわち、第１のリール６Ａ、第２のリール６Ｂ、および第３のリール６Ｃのそれぞれにおいて、２１個の識別情報６１〜６３が周方向に配列される。

第１の回転装置１Ａ、第２の回転装置１Ｂ、および第３の回転装置１Ｃによって、第１のリール６Ａ、第２のリール６Ｂ、および第３のリール６Ｃをそれぞれ独立して回転させることができる。遊技機１０がスロットマシンの場合は、例えば、ユーザが賭けるチップを決定し、第１のリール６Ａ、第２のリール６Ｂ、および第３のリール６Ｃが回転中に各リールに対応する各ボタン（不図示）を押すと、各リールの回転が停止する。各リールの回転停止によって決定される識別情報６１〜６３の組合せに応じたチップがユーザに還元される。

＜１．２ ステッピングモータの構成＞
本実施形態では、モータ２は、いわゆるハイブリッド型ステッピングモータで構成される。図３は、モータ２の本体部２０におけるステータ２０１およびロータ２０２の構成を示す平面図である。図３の紙面に垂直方向が軸方向である。

モータ２の本体部２０は、ステータ２０１とロータ２０２とを有する。ステータ２０１は、ステータコア２０１１を有する。ステータコア２０１１は、環状の磁性枠であるバックヨーク部２０１１Ａと、複数（本実施形態では８つ）の主極２０１１Ｂとを含む。

主極２０１１Ｂは、バックヨーク部２０１１Ａから放射状に且つ内方に向けて突出して形成される。主極２０１１Ｂの先端には、等ピッチで６個の小歯Ｔｈが設けられる。ステータ２０１の周方向において、順にＡ相、Ｂ相、Ａバー相、Ｂバー相の各主極２０１１Ｂが配列されて形成される。同じ相の主極２０１１Ｂ同士は、径方向においてロータ２０２を介して対向して配置される。ステータ２０１は、各相の主極２０１１Ｂに巻かれる巻線（不図示）を有する。径方向において対向する同じ相の巻線同士は結線される。

ロータ２０２は、ステータ２０１と空隙を介して内側に配置される。ロータ２０２は、軸方向に着磁される円筒形の磁石（不図示）と、第１のロータ磁極２０２１と、第２のロータ磁極２０２２とを有する。第１のロータ磁極２０２１と、第２のロータ磁極２０２２は、上記磁石を軸方向に両側から挟み込むように配置される。第１のロータ磁極２０２１の外周に等ピッチで複数設けられる小歯と、第２のロータ磁極２０２２の外周に等ピッチで設けられる小歯とは、軸方向に視たときに周方向に１／２ピッチずれるように配置される。上記磁石、第１のロータ磁極２０２１、および第２のロータ磁極２０２２に回転軸２１が挿通されて固定される。

図４は、モータ２における駆動回路構成を示す回路図である。Ａ相巻線Ｌ１の一端は直流電圧ＶＭが印加される電圧印加端２５に接続され、他端はトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ１を介してグランドに接続される。すなわち、電圧印加端２５とグランドとの間において、Ａ相巻線Ｌ１とスイッチ素子Ｑ１は順次、直列接続される。

抵抗素子部Ｒ１の一端は電圧印加端２５に接続され、他端はＡバー相巻線Ｌ２、トランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ２を介してグランドに接続される。すなわち、電圧印加端２５とグランドとの間において、所定の巻線であるＡバー相巻線Ｌ２とスイッチ素子Ｑ２と抵抗素子部Ｒ１は順次、直列接続される。抵抗素子部Ｒ１の抵抗値は固定値である。

Ｂ相巻線Ｌ３の一端は電圧印加端２５に接続され、他端はトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ３を介してグランドに接続される。すなわち、電圧印加端２５とグランドとの間において、Ｂ相巻線Ｌ３とスイッチ素子Ｑ３は順次、直列接続される。Ｂバー相巻線Ｌ４の一端は電圧印加端２５に接続され、他端はトランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ４を介してグランドに接続される。すなわち、電圧印加端２５とグランドとの間において、Ｂバー相巻線Ｌ４とスイッチ素子Ｑ４は順次、直列接続される。

Ａ相巻線Ｌ１とスイッチ素子Ｑ１との接続点は、ダイオードＤ１のアノードが接続される。Ａバー相巻線Ｌ２とスイッチ素子Ｑ２との接続点は、ダイオードＤ２のアノードが接続される。Ｂ相巻線Ｌ３とスイッチ素子Ｑ３との接続点は、ダイオードＤ３のアノードが接続される。Ｂバー相巻線Ｌ４とスイッチ素子Ｑ４との接続点は、ダイオードＤ４のアノードが接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ４の各カソードには、ツェナーダイオードＺＤのカソードが接続される。ツェナーダイオードＺＤのアノードには、電圧印加端２５が接続される。

スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオンオフさせることにより、各相の巻線Ｌ１〜Ｌ４に電流を流して励磁させたり、電流を遮断して励磁を解除することを切替える。１つの相の巻線には一方向の電流のみを流すので、モータ２はいわゆるユニポーラ方式に該当する。制御部２４は、外部より入力されるパルス信号Ｐに応じて、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフ制御を行い、所定の励磁パターンにて各相の巻線Ｌ１〜Ｌ４を励磁させる。

モータ２においては基本的には、（Ａ，Ｂ）→（Ｂ，Ａバー）→（Ａバー，Ｂバー）→（Ｂバー，Ａ）の順に、常に２つの巻線から成る組に電流を流して励磁させる２相励磁によってロータ２０２が回転駆動される。すなわち、４ステップを１周期として駆動される。ここで、リールを回転させるモータ２として望ましい１回転における基本ステップ数は、（リールにおける識別情報の個数）×（４ステップ）×（１以上の整数）で表される。本実施形態では、一例として識別情報の個数は２１個、１以上の整数は２として、モータ２の基本ステップ数は、２１×４×２＝１６８ステップとしている。

図２に示すように本実施形態では、リールをモータ２に直接固定して使用するため、モータ２の挙動が直接、リールの動作に影響を与える。そこで、リールを回転させる際には、２相励磁よりも細かいステップでの１−２相励磁によってモータ２を駆動する。図５は、１−２相励磁の励磁パターンを示す図である。１−２相励磁では、Ａ→（Ａ，Ｂ）→Ｂ→（Ｂ，Ａバー）→Ａバー→（Ａバー，Ｂバー）→Ｂバー→（Ｂバー，Ａ）の順に、１相励磁、２相励磁を交互に行う。この場合、１回転におけるステップ数は、２相励磁の場合の１６８ステップの２倍である３３６ステップとなる。

次に、モータ２において抵抗素子部Ｒ１を設ける意義について述べる。図６は、第１のリール６Ａを駆動用のモータ２Ａ、第２のリール６Ｂを駆動用のモータ２Ｂ、および第３のリール６Ｃを駆動用のモータ２Ｃの各モータにおける各相の巻線抵抗値の測定結果例を示す表である。なお、以下特に断らない限りは、モータ２Ａ〜２Ｃにおいて抵抗素子部Ｒ１は設けていない状態として説明する。

第１のリール６Ａを駆動用のモータ２Ａにおいては、Ａ相巻線Ｌ１、Ａバー相巻線Ｌ２、Ｂ相巻線Ｌ３、およびＢバー相巻線Ｌ４の巻線抵抗値の大小関係では、Ａ相巻線Ｌ１の巻線抵抗値が最も大きい（図６の「追加抵抗なし」の欄）。これに対し、第２のリール６Ｂを駆動用のモータ２Ｂ、および第３のリール６Ｃを駆動用のモータ２Ｃにおいては、共にＡバー相巻線Ｌ２の巻線抵抗値が最も大きくなっている。このように、各モータ間において巻線抵抗値のバラツキが生じる。

ここで、回転中のリールを停止させる際には、モータ２においては、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の全てをオンとして、Ａ相巻線Ｌ１、Ａバー相巻線Ｌ２、Ｂ相巻線Ｌ３、およびＢバー相巻線Ｌ４の全てを励磁させる全相励磁を行う。そして、全相励磁によって生じる回生ブレーキトルクを用いてロータ２０２（すなわちリール）を減速し、所定のタイミングで全ての相の巻線の励磁を解除する全相励磁解除を行ってリールを停止させる。

回生ブレーキトルクは、各相のホールディングトルクの総和である。図７は、図６で示す巻線抵抗値を有する各モータにおける回転位置に対する回生ブレーキトルクの測定結果を示すグラフである。図７の横軸は、ロータ２０２の回転位置を回転角度で示している。また、図７の測定開始位置は、Ａ相励磁にて各モータ間で合わせている。

図６に示したようにモータ２Ａ（第１のリール６Ａに対応）と、モータ２Ｂ（第２のリール６Ｂに対応）およびモータ２Ｃ（第３のリール６Ｃに対応）とで各相の巻線抵抗値の大小関係の傾向が異なるために、モータ２Ａにおける回生ブレーキトルク（図７の細破線）は、モータ２Ｂおよびモータ２Ｃにおける回生ブレーキトルク（図７の太破線、一点鎖線）に対して位相が約１８０°ずれている。

このような回生ブレーキトルクの位相ずれによって、全相励磁中の全相励磁解除によって各リールを停止させた際に、第２のリール６Ｂおよび第３のリール６Ｃは回転停止位置が一致したが、第１のリール６Ａは、第２のリール６Ｂおよび第３のリール６Ｃに対して回転停止位置がずれてしまう。

また、図８は、モータ２Ａ（第１のリール６Ａに対応）において全相励磁および全相励磁解除を行った際の第１のリール６Ａの回転位置の挙動を示すグラフである。ただし、図８において、各相のグラフはＨｉｇｈレベルが励磁状態を、Ｌｏｗレベルが無励磁状態を示す。このように、全相励磁解除を行うタイミングｔ１以降、第１のリール６Ａの回転位置は揺動して不安定となった。これは、全相励磁解除時において、回生ブレーキトルクの安定点とモータ２Ａのディテントトルクの安定点とが一致していないからである。モータ２では、通電を行っていない状態でもロータ２０２の磁石の吸引力によって或る程度の保持トルクが生じる。この保持トルクをディテントトルクと呼ぶ。ディテントトルクの安定点は、１回転における基本ステップ数（先述の例では１６８）の箇所に存在する。

そこで、本実施形態では、モータ２Ｂおよびモータ２ＣでのＡバー相の巻線抵抗値が最も大きいという傾向と一致させるべく、モータ２ＡにおいてＡバー相巻線Ｌ２に対して直列に抵抗素子部Ｒ１を接続する。具体的には、図６に示すように、抵抗値４．７Ωの抵抗素子部Ｒ１を追加することで、Ａバー相巻線Ｌ２と抵抗素子部Ｒ１との合成抵抗の抵抗値（９６Ω）を他の相の巻線抵抗値よりも大きくしている（図６の「Ａバー相抵抗追加」の欄）。

このように抵抗素子部Ｒ１を追加したモータ２Ａにおいて生じる回生ブレーキトルクの測定結果を図７の実線に示す。抵抗素子部Ｒ１の追加によって、モータ２Ａの回生ブレーキトルクは、モータ２Ｂおよびモータ２Ｃの回生ブレーキトルクに対する位相ずれが抑制されている。このように位相ずれを抑制することで、全相励磁中の全相励磁解除によって各リールを停止させた際に、第１のリール６Ａは、第２のリール６Ｂおよび第３のリール６Ｃに対して回転停止位置を一致させることができる。

また、図９は、抵抗素子部Ｒ１を追加したモータ２Ａにおいて全相励磁および全相励磁解除を行った際の第１のリール６Ａの回転位置の挙動を示すグラフである。このように、全相励磁解除を行うタイミングｔ２以降、第１のリール６Ａの回転位置は揺動が抑えられている。これは、全相励磁解除時に回生ブレーキトルクの安定点とディテントトルクの安定点とが一致するからである。

なお、図１０は、本実施形態のモータ２よりもディテントトルクの大きい従来のモータにおいて全相励磁および全相励磁解除を行った際のリールの回転位置の挙動を示すグラフである。ディテントトルクが大きい場合、図１０に示すように、全相励磁中にリールの回転位置のオーバーシュートとアンダーシュートが大きくなる。しかしながら、全相励磁解除以降、リールの回転位置の揺動は抑えることができる。

これに対し、本実施形態のモータ２では、ディテントトルクが小さいので、図８に示すように全相励磁中におけるリールの回転位置のオーバーシュートとアンダーシュートを抑えることはできるが、全相励磁解除以降の回転位置の揺動が生じる。そこで、抵抗素子部Ｒ１を追加することで図９に示すように全相励磁解除以降の回転位置の揺動を抑制している。すなわち、抵抗素子部の追加は、ディテントトルクの比較的小さなモータにおいて特に有効である。

また、モータ２の内部に設けられる内部基板にスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ツェナーダイオードＺＤ、および制御部２４を実装する場合、抵抗素子部Ｒ１も当該内部基板に実装してもよい。または、当該内部基板の外部で抵抗素子部Ｒ１を巻線に直結してもよい。

または、モータ２に接続する電気ケーブルの配線中に抵抗素子部Ｒ１を設けてもよい。さらには、モータ２の外部に設けられる外部基板に抵抗素子部Ｒ１を実装してもよい。すなわち、本発明に係るステッピングモータ装置とは、モータ自体のみならず、モータと電気ケーブルのセット、またはモータと外部基板のセット等を含む概念である。

また、複数のリールに対応した複数の回転装置１の製造工程において、複数の各モータ２の各相の巻線抵抗値を作業者が測定することが可能な場合は、例えば図６のような巻線抵抗値のバラツキが予め分かるので、所定のリールに対応するモータのみ（例えばモータ６Ａのみ）に抵抗素子部Ｒ１を追加するといった対応が可能である。

ただし、巻線抵抗値の測定を行うことは量産工程において作業効率の低下を招くので、複数のモータ２の全てにおいて一律に同じ相に抵抗素子部Ｒ１を追加する作業を行うようにしてもよい。これにより、例えば図６の例であれば、第２のリール６Ｂに対応するモータ２Ｂ、および第３のリール６Ｃに対応するモータ２ＣにもＡバー相に抵抗素子部Ｒ１が追加されることとなるが、Ａバー相の抵抗値が最大になるという抵抗値の傾向はモータ２Ａ〜２Ｃで一致させることができる。すなわち、回生ブレーキトルクの位相のずれは抑制できる。

＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るモータ２における駆動回路構成を示す回路図である。図１１は、先述した図４に対応する。

第１実施形態では抵抗素子部Ｒ１の抵抗値は固定であったが、本実施形態では抵抗素子部ＶＲ１として、手動で抵抗値を調整可能な可変抵抗器を用いる。抵抗素子部ＶＲ１は、例えば回動するつまみにより抵抗値を調整可能である。

このような構成によれば、作業者が各相の巻線抵抗値を予め測定し、抵抗値のバラツキ状態を把握できる場合に、作業者が抵抗素子部ＶＲ１を手動で調整することにより、Ａバー相に適切な抵抗値を付与することが可能となる。すなわち、複数のモータ２ごとにＡバー相に適切な抵抗値を付与することができる。先述した図６におけるモータ２Ｂ、２Ｃのように抵抗素子部を追加する必要が無い場合、抵抗素子部ＶＲ１の抵抗値をほぼゼロに調整することも可能である。

＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係るモータ２における駆動回路構成を示す回路図である。図１２は、先述した図４に対応する。

第１実施形態では抵抗素子部Ｒ１の抵抗値は固定であったが、本実施形態では可変抵抗としての抵抗素子部ＶＲ２を用いる。抵抗素子部ＶＲ２は、直列に接続されたスイッチＳＷと抵抗素子Ｒ１１の組を複数並列接続して構成される。制御部２４によってスイッチＳＷをオンオフさせることで抵抗素子部ＶＲ２の抵抗値を調整可能である。すなわち、抵抗素子部ＶＲ２は複数の抵抗素子Ｒ１１を有しており、制御部２４は、複数の抵抗素子Ｒ１１の有効または無効の組合せを切替えることにより抵抗素子部ＶＲ２の抵抗値を可変とする。

また、制御部２４は、外部より入力される各相の巻線抵抗値に関する情報ＩＲを記憶可能である。情報ＩＲは、例えば回転装置１の製造工程において作業者によって入力される。制御部２４は、記憶された情報ＩＲに基づいてスイッチＳＷのオンオフを行い、抵抗素子部ＶＲ２の抵抗値を選択する。

このような構成によれば、各相の巻線抵抗値のバラツキ状態に応じて、Ａバー相の抵抗値を適切な値に調整できる。

なお、抵抗素子部ＶＲ２の構成は図１２に示すものに限らず、例えば巻線と電圧印加端２５との間をつなぐラインにスイッチのみを設けたものを抵抗素子部ＶＲ２に含めてもよい。これにより、当該スイッチをオンとすることで、抵抗素子部ＶＲ２の抵抗値をゼロに調整することも可能となる。

＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、例えば、第１実施形態での図４の構成において、抵抗素子部Ｒ１は設けずに、Ａバー相巻線Ｌ２を他のＡ相巻線Ｌ１、Ｂ相巻線Ｌ３、およびＢバー相巻線Ｌ４に比べて巻き数を多くする。

これにより、各相の巻線抵抗値にバラツキが生じたとしても、Ａバー相の巻線抵抗値を他の相の巻線抵抗値よりも大きくすることが可能となる。複数のリールに対応した複数の各モータにおいて同様に巻き数を設定すればよいので、作業者の作業効率が低下することもなく、各モータの巻線抵抗値の傾向を一致させることができる。

また、本実施形態では、例えば第１実施形態での図４の構成において、抵抗素子部Ｒ１は設けずに、Ａバー相巻線Ｌ２を他の相の巻線に比べて線径を小さくしてもよい。このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

上記実施形態では、ディテントトルクの波形により無励磁状態におけるロータ安定点を把握すると共に、全相励磁状態のホールディングトルクの波形によりロータ安定点を把握し、両者が最も近くなる励磁相としてＡ相で停止させるようにしている。そこで、上記実施形態では、Ａ相励磁ポイントで停止させるため、Ａバー相の抵抗値を高くし、Ａ相に流れる電流値を大きくすることで、Ａ相成分のホールディングトルクを高くしている。しかしながら、モータ構造によりどの相で停止させるかの違いが発生するので、別の相の抵抗値を調整してもよい。また、上記実施形態のように１相だけでなく、２相励磁ポイントで停止させるようにするため、複数相の抵抗値を調整するようにしてもよい。

また、本発明は、上記実施形態のようなハイブリッド型ステッピングモータに限ることは無く、例えばＰＭ（パーマネント・マグネット）型ステッピングモータに適用してもよい。

本発明は、例えば遊技機に好適に利用することができる。

１、１Ａ〜１Ｃ・・・回転装置、２、２Ａ〜２Ｃ・・・モータ、２０・・・本体部、２０１・・・ステータ、２０１１・・・ステータコア、２０１１Ａ・・・バックヨーク部、２０１１Ｂ・・・主極、２０２・・・ロータ、２０２１・・・第１のロータ磁極、２０２２・・・第２のロータ磁極、２１・・・回転軸、２２・・・取付台、２２ａ・・・第１のネジ孔、２３・・・第１のコネクタ部、２４・・・制御部、３、３Ａ〜３Ｃ・・・回転部、３０・・・円板部、３０ａ・・・貫通孔、３０ｂ・・・第２のネジ孔、３０ｃ・・・突起部、３１・・・環状部、３１ａ・・・スリット、４・・・取付具、５・・・センサ、５１・・・発光部、５２・・・受光部、５３・・・第２のコネクタ部、６Ａ・・・第１のリール、６Ｂ・・・第２のリール、６Ｃ・・・第３のリール、１０・・・遊技機、６１〜６３・・・識別情報、Ｔｈ・・・小歯、ＶＭ・・・直流電圧、Ｌ１・・・Ａ相巻線、Ｌ２・・・Ａバー相巻線、Ｌ３・・・Ｂ相巻線、Ｌ４・・・Ｂバー相巻線、Ｄ１〜Ｄ４・・・ダイオード、ＺＤ・・・ツェナーダイオード、Ｑ１〜Ｑ４・・・スイッチ素子、Ｐ・・・パルス信号、Ｒ１、ＶＲ１、ＶＲ２・・・抵抗素子部、ＳＷ・・・スイッチ、Ｒ１１・・・抵抗素子、ＩＲ・・・情報

Claims (7)

1. 複数相の各巻線を有するステータと、
   前記ステータと空隙を介して内側に配置されたロータと、
   前記各巻線に流す電流のオンオフを切替え、前記各巻線に直列接続される各スイッチ素子と、
   抵抗素子部を備え、
   所定電圧が印加される電圧印加端とグランドの間において、前記各巻線のうち所定の巻線と前記所定の巻線に対応する前記スイッチ素子と前記抵抗素子部は順次、直列接続されることを特徴とするステッピングモータ装置。
2. 前記抵抗素子部は、可変抵抗であ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装置。
3. 前記抵抗素子部は、手動により抵抗値を可変であることを特徴とする請求項２に記載のステッピングモータ装置。
4. 制御部をさらに備え、
   前記抵抗素子部は、複数の抵抗素子を有しており、
   前記制御部は、前記複数の抵抗素子の有効または無効の組合せを切替えることにより前記抵抗素子部の抵抗値を可変とすることを特徴とする請求項２に記載のステッピングモータ装置。
5. 前記制御部は、外部より入力される前記巻線の抵抗値に関する情報を記憶可能であり、記憶された前記巻線の抵抗値に関する情報に基づいて前記抵抗素子部の抵抗値を選択することを特徴とする請求項４に記載のステッピングモータ装置。
6. 複数相の各巻線を有するステータと、
   前記ステータと空隙を介して内側に配置されたロータと、
   前記各巻線に流す電流のオンオフを切替え、前記各巻線に直列接続される各スイッチ素子と、を備え、
   前記各巻線のうち所定の巻線は、他の相の巻線に比べて巻き数が多い、または線径が小さいことを特徴とするステッピングモータ装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のステッピングモータ装置と、
   前記ロータに固定され、複数の識別情報が周方向に配列されて表示されたリールと、を備えることを特徴とする回転装置。

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