JP2647424B2 - Stepping motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転方向において複数の磁極を備えた回転
子と、回転子の回転方向において複数個のステータコイ
ルを等間隔で配列した固定子とを備えたステッピングモ
ータに関するものである。The present invention relates to a rotor having a plurality of magnetic poles in a rotating direction and a stator having a plurality of stator coils arranged at equal intervals in the rotating direction of the rotor. And a stepping motor having:

［従来の技術］ 従来例の一例としてバルブを負荷とした場合について
の問題を説明する。バルブの開閉をモータで制御する場
合には、直流モータが用いられているが、この場合、第
11図に示すように、負荷の制御状態を検出するための位
置検出器９と、モータの回転速度を減速する減速ギア８
とが必要となる。つまり、直流モータ７は回転速度が速
いから、バルブ６を制御するには減速の必要があり、ま
た、負荷であるバルブ６が目的の位置まで回転したとき
に直流モータ７の回転を停止できるように、位置検出器
９が設けられているのである。したがって、まず、構成
要素が多くなってコスト高をまねくという問題があり、
また減速ギア８の回転に伴なう騒音が発生する問題があ
る。さらに、直流モータ７であるから整流子の寿命の問
題、刷子と整流子との機械的接触部からのノイズの発
生、信頼性の問題等がある。直流モータ７に直接関係の
ある問題はステッピングモータを用いることで解決を図
ることができ、減速ギアを省き、また寿命、信頼性、ノ
イズの発生等の問題を解消することができる。[Prior Art] A problem when a valve is used as a load will be described as an example of a conventional example. When controlling the opening and closing of the valve with a motor, a DC motor is used.
As shown in FIG. 11, a position detector 9 for detecting the control state of the load and a reduction gear 8 for reducing the rotational speed of the motor.
Is required. That is, since the rotation speed of the DC motor 7 is high, it is necessary to decelerate to control the valve 6, and the rotation of the DC motor 7 can be stopped when the valve 6 as a load rotates to a target position. Is provided with a position detector 9. Therefore, first of all, there is a problem that the number of components increases and the cost increases.
Further, there is a problem that noise is generated due to the rotation of the reduction gear 8. Further, since the DC motor 7 is used, there are problems such as the life of the commutator, generation of noise from the mechanical contact between the brush and the commutator, and reliability problems. Problems directly related to the DC motor 7 can be solved by using a stepping motor, so that reduction gears can be omitted and problems such as life, reliability, and noise generation can be solved.

［問題が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のステッピングモータでは、単に
ステップ駆動を行なうのみであって、どのステップ位置
に停止しているがは、ステッピングモータ自身では管理
できなかったものであるから、結局は位置検出器が必要
になっていた。すなわち、一旦位置合わせをすれば、そ
の後は入力パルスの管理で位置管理を行なうことができ
るのであるが、電源を切るとどの位置で停止しているの
かがわからなくなり、また、脱調すると管理している位
置と実際の位置とにずれが生じるから、位置検出器がな
ければ実用にならなかったのである。[Problem to be Solved by the Problem] However, in the conventional stepping motor, only the step driving is performed, and the stepping motor is stopped at any step position, but cannot be managed by the stepping motor itself. Eventually, a position detector was needed. In other words, once the positioning has been performed, the position can be managed by managing the input pulses. However, when the power is turned off, it is difficult to know where the motor is stopped. The actual position is displaced from the actual position, so that it would not be practical without a position detector.

本発明は上述の問題を解決することを目的とし、位置
検出器を用いることなくステップ位置の管理を行なうこ
とができるようにし、しかも負荷の状態を選択する際に
所望の状態に対応する位置までの回転角度が比較的小さ
く応答性よく負荷を操作すことができるステッピングモ
ータを提供しようとすものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to enable step position management without using a position detector, and to select a load state to a position corresponding to a desired state. It is an object of the present invention to provide a stepping motor having a relatively small rotation angle and capable of operating a load with good responsiveness.

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、選択可能な状態
数が３であり操作部を回転させることにより等角度間隔
かつ２回回転対称に設定した６個の選択位置で各状態が
選択される負荷の選択操作に用いられるステッピングモ
ータであって、回転方向において交互に異なる極性とな
る４個の磁極を180゜ごとに２個ずつ備えた回転子と、
６個のステータコイルを回転子の回転方向において等角
度間隔で配列した固定子とを備え、回転子の一方の極性
の磁極は回転子の回転方向における幅が60゜よりも広く
かつ120゜よりも狭く形成された広幅極であって、他方
の極性の磁極が１個のステータコイルに対向するときに
広幅極が２個のステータコイルに跨がるように回転子の
磁極が配置され、180゜離れた位置のステータコイル同
士を直列接続または列並接続してコイル群を形成し、各
コイル群をスター結線またはデルタ結線することにより
３端子を設けたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has six selectable states, and has six rotationally symmetrically set equal angular intervals by rotating the operation unit. A stepping motor used for selecting a load in which each state is selected at a selected position, a rotor having two magnetic poles each having a different polarity in a rotating direction and having two magnetic poles every 180 °;
A stator in which six stator coils are arranged at equal angular intervals in the rotation direction of the rotor, and a magnetic pole of one polarity of the rotor has a width in the rotation direction of the rotor wider than 60 ° and larger than 120 °. The magnetic poles of the rotor are arranged such that when the magnetic poles of the other polarity face one stator coil, the wide poles straddle the two stator coils. (4) A coil group is formed by connecting stator coils at distant positions in series or in parallel with each other to form a coil group, and three terminals are provided by star-connecting or delta-connecting each coil group.

また、上記回転子を磁極の中心間が回転子の回転方向
に90゜離れる形成し、回転子の磁極の幅を回転子の回転
方向において順に略55゜,80゜,65゜,85゜に設定するの
が望ましい。Further, the rotor is formed such that the centers of the magnetic poles are separated by 90 ° in the rotational direction of the rotor, and the width of the magnetic poles of the rotor is set to approximately 55 °, 80 °, 65 °, 85 ° in the rotational direction of the rotor in order. It is desirable to set.

［作用］ 上記構成によれば、回転方向において交互に異なる極
性となる４個の磁極を180゜ごとに２個ずつ備えた回転
子と、６個のステータコイルを回転子の回転方向におい
て等角度間隔で配列した固定子とを備え、回転子の極性
の磁極を回転子の回転方向における幅が60゜よりも広く
かつ120゜よりも狭く形成された広幅極としているの
で、周方向において隣接する３個のステータコイルのい
ずれか１個を広幅極と同極に励磁し残りの２個を広幅極
と異極に励磁することによって、回転子の１周に対して
等価となる位置が２回ずつ生じることになる。一方、負
荷は選択可能な状態数が３であり操作部を回転させるこ
とにより等角度間隔かつ２回回転対称に設定した６個の
選択位置で各状態が選択されるのであるから、ステータ
コイルの励磁の仕方によって負荷の３個の状態を一意に
決定することができる。つまり、仮に脱調したとしても
ステータコイルを励磁すれば回転子は２個の選択位置の
いずれかに停止し、かつその選択位置は負荷には等価な
状態であるから、負荷の状態を一意に決定することがで
きるのである。その結果、位置検出極器を用いることな
く負荷の状態を管理することができる。しかも、端子数
は負荷状態数の一致させてあるから、上記条件でステー
タコイルを励磁する際のパターンは負荷の状態数に一致
することになり、結果的に負荷の状態とステータコイル
の励磁パターンとが一対一に対応することになる。[Operation] According to the above configuration, a rotor having four magnetic poles, each having a different polarity in the rotation direction, two at every 180 °, and six stator coils are equiangular in the rotation direction of the rotor. Stators arranged at intervals, and the magnetic poles of the polarity of the rotor are wide poles formed so that the width in the rotation direction of the rotor is wider than 60 ° and narrower than 120 °, so that they are adjacent in the circumferential direction. By exciting one of the three stator coils to the same pole as the wide pole and exciting the remaining two to the wide pole and the opposite pole, the position equivalent to one rotation of the rotor is twice. Will occur one by one. On the other hand, the load has three selectable states, and each state is selected at six selected positions set at equal angular intervals and twice rotationally symmetric by rotating the operation unit. The three states of the load can be uniquely determined by the way of excitation. In other words, even if a step-out occurs, if the stator coil is excited, the rotor stops at one of the two selected positions, and the selected position is equivalent to the load. You can decide. As a result, the state of the load can be managed without using the position detection pole. In addition, since the number of terminals matches the number of load states, the pattern when exciting the stator coil under the above conditions matches the number of load states. As a result, the load state and the stator coil excitation pattern Correspond one to one.

また、回転子が１回転する間に等価な位置が等間隔で
２個存在するから、負荷の状態の変更の際の回転子の回
転角度は120゜よりも小さくすることができる。負荷の
状態の変更の際に要する回転子の回転角度は正常な動作
では、60゜以下になるから、負荷の状態変更に要する時
間が短くなる。その結果、負荷の状態を選択する際に所
望の状態に対応する位置までの回転角度が比較的小さく
応答性よく負荷操作することができるのである。Further, since there are two equivalent positions at equal intervals during one rotation of the rotor, the rotation angle of the rotor when the load condition is changed can be made smaller than 120 °. The rotation angle of the rotor required for changing the load state is 60 ° or less in a normal operation, so that the time required for changing the load state is reduced. As a result, when the load state is selected, the rotation angle to the position corresponding to the desired state is relatively small, and the load operation can be performed with good responsiveness.

［実施例１］ 第１図および第２図に示すように、円盤状に形成され
た回転子磁石11を備えた回転子１と、複数個のステータ
コイル21を有しステータコイル21を適宜励磁することに
より回転子１を回転させる固定子２とをハウジング３内
に納装して構成されている。Embodiment 1 As shown in FIGS. 1 and 2, a rotor 1 having a rotor magnet 11 formed in a disk shape and a plurality of stator coils 21 having a plurality of stator coils 21 are appropriately excited. Thus, the stator 2 for rotating the rotor 1 is housed in the housing 3.

回転子１は、第２図に示すように、円筒状の回転軸12
に圧入されたブッシュ13により回転子磁石11を保持して
いる。回転子磁石11は、第３図に示すように、周方向に
交互に異極の磁極を有して４極に構成されており、一方
の磁極（Ｎ極）は中心角αが50〜60゜、他方の磁極（Ｓ
極）は中心角βが70〜80゜に設定されており狭幅の磁極
の中心が１つのステータコイル21に対応しているとき
に、広幅の磁極が２つのステータコイル21に跨がるよう
に配置され、１ステップが60゜となるように設定されて
いる。回転軸12内には、回転軸12の内径よりも若干外径
の小さい出力軸14が挿通されている。回転軸12の軸方向
の一端部には軸方向に沿ってスリット15が形成されてお
り、出力軸14の一端部に軸方向に直交して挿通された係
止ピン16の両端部を、このスリット15に係止することに
より、出力軸14の回転軸12に対する回り止めがなされて
いる。すなわち、出力軸14は回転軸12と共に回転する
が、回転軸12の軸方向とは直交する面内では、あそびを
持っている。この出力軸14の他端面には非円形に開口す
る係合穴17が穿設されており、この係合穴17を利用して
適宜負荷を結合できるようになっている。上述したよう
に、出力軸14は回転軸12に対してあそびを持っているか
ら、回転軸12と負荷の軸との間に多少のずれがあって
も、出力軸14の余裕によってこれが吸収できるようにな
っている。As shown in FIG. 2, the rotor 1 has a cylindrical rotating shaft 12.
The rotor magnet 11 is held by a bush 13 press-fitted into the rotor magnet 11. As shown in FIG. 3, the rotor magnet 11 has four magnetic poles having alternately different magnetic poles in the circumferential direction, and one magnetic pole (N pole) has a central angle α of 50 to 60.゜, the other magnetic pole (S
Pole) has a center angle β of 70 to 80 °, so that when the center of the narrow magnetic pole corresponds to one stator coil 21, the wide magnetic pole straddles the two stator coils 21. And one step is set to be 60 °. An output shaft 14 whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the rotary shaft 12 is inserted into the rotary shaft 12. A slit 15 is formed at one end in the axial direction of the rotating shaft 12 along the axial direction, and both ends of a locking pin 16 inserted perpendicularly to the one end of the output shaft 14 in the axial direction. The output shaft 14 is prevented from rotating with respect to the rotation shaft 12 by being locked to the slit 15. That is, the output shaft 14 rotates together with the rotary shaft 12, but has play in a plane orthogonal to the axial direction of the rotary shaft 12. A non-circular engaging hole 17 is formed in the other end surface of the output shaft 14, and a load can be appropriately coupled using the engaging hole 17. As described above, since the output shaft 14 has a play with respect to the rotary shaft 12, even if there is some deviation between the rotary shaft 12 and the load shaft, this can be absorbed by the margin of the output shaft 14. It has become.

ハウジング３は磁性体よりなるケース本体31と蓋板32
とにより形成されていて、ケース本体31は軸方向の一面
が開口した有底円筒状に形成されている。ケース本体31
の開口部内周緑には全周に亘って段部33が形成されてお
り、蓋板32の周部が係止されるようになっている。ま
た、ケース本体31の開口周緑の適所で直径方向の両端と
なる部位には、一対の切欠34が形成されており、蓋板32
の周部に突設された取付片35が、この切欠34に係合する
ようになっている。蓋板32の取付片35には取付孔36が開
口し、この取付孔36を利用して適宜取付部材に取着でき
るようになっている。さらに、切欠34と異なる部位でケ
ース本体31の周部には電線導出溝37が形成されており、
この電線導出溝37には側面に係止溝40を有したブッシン
グ38が装着され、ステータコイル21に接続される電線４
がブッシング38を通してハウジング３から引き出される
ようになっている。The housing 3 includes a case body 31 made of a magnetic material and a lid plate 32.
The case body 31 is formed in a cylindrical shape with a bottom and an open surface in the axial direction. Case body 31
A step portion 33 is formed all around the inner peripheral green of the opening, and the peripheral portion of the cover plate 32 is locked. In addition, a pair of cutouts 34 are formed at appropriate locations on the periphery of the opening of the case main body 31 at both ends in the diametrical direction, and a cover plate 32
A mounting piece 35 protruding from the periphery of the notch 34 is engaged with the notch 34. A mounting hole 36 is opened in the mounting piece 35 of the cover plate 32, and the mounting plate 36 can be appropriately attached to a mounting member using the mounting hole 36. Furthermore, an electric wire lead-out groove 37 is formed on the periphery of the case body 31 at a portion different from the notch 34,
A bushing 38 having a locking groove 40 on the side face is mounted in the wire lead-out groove 37, and a wire 4 connected to the stator coil 21 is provided.
Is drawn out of the housing 3 through the bushing 38.

固定子２は、ハウジング３を利用して形成される。ケ
ース本体31にはケース本体31内を軸方向の２室に分離す
る非磁性体である仕切板39が配設されており、この仕切
板39とケース本体31の底板との間の空間内にステータコ
イル21が配設される。ステータコイル21は６個設けられ
ており、各ステータコイル21はそれぞれ筒状のコイルボ
ビン22に導線を巻回して形成されている。このステータ
コイル21は、ケース本体31内で周方向に等間隔（すなわ
ち、60゜間隔）に配列される。仕切板39には、各ステー
タコイル21のコイルボビン22に対応して透孔23が形成さ
れており、この透孔23を通してコイルボビン22には鉄芯
24が挿通される。鉄芯24は頭部に磁極片25を備え、この
磁極片25が仕切板39に係止される。また、鉄芯24は脚部
に固定軸26が突設されており、この固定軸26をケース本
体31の底板に形成された固定孔27に挿入してかしめるこ
とにより、鉄芯24をケース本体31に固定するとともに、
ステータコイル21と仕切板39とを同時にケース本体31内
に固定することができるのである。仕切板39は、プリン
ト基板により形成されており、ステータコイル21の端末
をそれぞれ接続するとともに電線４が接続されており、
ステータコイル21の端末を電線４を介して外部に引き出
せるようになっている。一方、蓋板32に鉄芯24の磁極片
25を対向する磁極片28を備えたリング状の磁極板29が密
着配置される。磁極片25,28の間にはギャップ５が形成
され、このギャップ５内に回転子１の周部が挿入され
る。ギャップ５の間隔は、回転子１の周部の表裏にそれ
ぞれ0.1〜0.3mmの間隙を残す程度に設定されている。The stator 2 is formed using a housing 3. The case body 31 is provided with a partition plate 39 which is a non-magnetic material that separates the inside of the case body 31 into two chambers in the axial direction, and is provided in a space between the partition plate 39 and the bottom plate of the case body 31. A stator coil 21 is provided. Six stator coils 21 are provided, and each stator coil 21 is formed by winding a conductive wire around a cylindrical coil bobbin 22. The stator coils 21 are arranged at regular intervals in the circumferential direction in the case body 31 (ie, at intervals of 60 °). The partition plate 39 is formed with a through hole 23 corresponding to the coil bobbin 22 of each stator coil 21, and the coil bobbin 22 is passed through the through hole 23 to the iron core.
24 is inserted. The iron core 24 has a pole piece 25 on the head, and the pole piece 25 is locked to the partition plate 39. The iron core 24 has a leg provided with a fixed shaft 26 projecting therefrom. The fixed shaft 26 is inserted into a fixing hole 27 formed in the bottom plate of the case main body 31 and caulked, so that the iron core 24 is brought into the case. While fixing to the main body 31,
The stator coil 21 and the partition plate 39 can be simultaneously fixed in the case main body 31. The partition plate 39 is formed by a printed circuit board, connects the terminals of the stator coil 21 to each other, and connects the electric wires 4 to each other.
The end of the stator coil 21 can be pulled out via the electric wire 4. On the other hand, the pole piece of the iron core 24 is
A ring-shaped magnetic pole plate 29 provided with a magnetic pole piece 28 facing 25 is closely arranged. A gap 5 is formed between the pole pieces 25 and 28, and the periphery of the rotor 1 is inserted into the gap 5. The gap 5 is set so as to leave a gap of 0.1 to 0.3 mm on each of the front and back sides of the rotor 1.

ステータコイル21は、第４図に示すように、スター結
線される。すなわち、第３図に示すように、互いに回転
中心を挟んで直径方向に配設された一対のステータコイ
ル21の各巻線n₁,n₁′、n₂,n₂′、n₃,n₃′同士は、第４
図（ｂ）に示すように直列接続、あるいは第４図（ａ）
に示すように並列接続されて３つのコイル群N₁,N₂,N₃を
形成するのであり、各コイル群N₁,N₂,N₃を構成する各巻
線n₁,n₁′、n₂,n₂′、n₃,n₃′が同極に励磁されるよう
にして３端子S,M,Hが引き出される。したがって、いず
れか１端子と他の２端子とが異極になるように通電する
と、１ステップ（60゜）の回転を行なうことができるの
である。ここで、右回りになるか左回りになるかは通電
方向により決定される。たとえば、第３図に示す状態で
あるとして、端子Ｓを正、端子H,Mを負にして通電し、
コイル群N₁がＳ極、コイル群N₂,N₃がＮ極に励磁された
とすると、回転子１は第３図中に矢印で示すように、左
回りに60゜回転しその位置で停止することになる。ま
た、端子Ｍを正、端子S,Hを負にして通電し、コイル群N
₂がＳ極、コイル群N₁,N₃がＮ極に励磁されたとすると、
回転子１は第３図中右回りに60゜回転しその位置で停止
することになるのである。このようにして、この構成で
は１周で６ステップの回転を行なうことになる。各ステ
ップ位置では、通電停止後も第５図に示すようにディテ
ントトルクにより位置保持がなされるのである。ところ
で、第３図の上のＮ極に注目し、この磁極が巻線n₁の位
置にあるときに、巻線n₃の位置に移動させようとしたと
考える。この場合、注目する磁極は意図に反して巻線
n₃′の位置に移動することになる。これは、巻線n₃,
n₃′が１つのコイル群N₃を形成して、まったく同等に扱
われているから、回転子１の磁極がより近いほうに移動
することが原因となっている。したがって、この構成の
場合には、負荷の状態数を端子S,M,Hと同じように３と
し、ステップ位置のうち径方向の一対のステップ位置で
はそれぞれ負荷が同じ状態に設定されるようにしなけれ
ばならない。そこで、上記実施例のステップモータによ
り操作される負荷としては、出力軸14に結合される操作
部の回転により各状態が選択されるものを用い、しかも
180゜間隔で等価な状態が得られるものを用いる。した
がって、負荷の状態を変更するときには第３図から明ら
かなように回転子１の回転角は60゜であって、負荷の状
態数を３としながらも負荷の状態を変更する際の回転子
１の回転角度が120゜よりも小さくなり、負荷の状態の
選択を高速に行なうことができる。The stator coils 21 are star-connected as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, each of the windings n ₁ , n ₁ ′, n ₂ , n ₂ ′, n ₃ , n _{3 of} a pair of stator coils 21 arranged in the diametric direction with the rotation center interposed therebetween. 'Is the fourth
FIG. 4 (a) is a series connection as shown in FIG.
Are connected in parallel to form three coil groups N ₁ , N ₂ , N ₃ , and the respective windings n ₁ , n ₁ ′, n ₃ constituting the coil groups N ₁ , N ₂ , N _{3 The} three terminals S, M, H are drawn out so that ₂ , n ₂ ′, n ₃ , n ₃ ′ are excited to the same polarity. Therefore, if one terminal and the other two terminals are energized so that they have different polarities, rotation by one step (60 °) can be performed. Here, whether to turn clockwise or counterclockwise is determined by the direction of energization. For example, assuming the state shown in FIG. 3, terminal S is positive, terminals H and M are negative, and current is applied.
When the coil group N ₁ is the S pole and the coil group N _2, N ₃ is magnetized to the N pole, as the rotor 1 is indicated by arrows in FIG. 3, stops at that position rotated 60 ° in the counterclockwise Will do. Terminal M is positive, terminals S and H are negative, and current is applied.
Assuming that ₂ is excited to the S pole and the coil groups N ₁ and N ₃ are excited to the N pole,
The rotor 1 rotates clockwise by 60 ° in FIG. 3 and stops at that position. Thus, in this configuration, six steps of rotation are performed in one round. At each step position, the position is maintained by the detent torque even after the energization is stopped, as shown in FIG. Meanwhile, paying attention to N pole on the Figure 3, consider the poles when in position of the winding n _1, and tried to move to the position of the winding n _3. In this case, the magnetic pole of interest is winding
It will move to the position of n ₃ ′. This is the winding n ₃ ,
Since n ₃ ′ forms one coil group N ₃ and is treated exactly the same, the cause is that the magnetic pole of the rotor 1 moves closer. Accordingly, in the case of this configuration, the number of states of the load is set to 3 similarly to the terminals S, M, and H, and the load is set to the same state at a pair of radial step positions among the step positions. There must be. Therefore, as the load operated by the stepping motor of the above embodiment, a load whose state is selected by the rotation of the operation unit coupled to the output shaft 14 is used.
The one that can obtain an equivalent state at 180 ° intervals is used. Therefore, when the load state is changed, as is apparent from FIG. 3, the rotation angle of the rotor 1 is 60 °, and the rotor 1 at the time of changing the load state while the number of load states is three. Is smaller than 120 °, and the state of the load can be selected at high speed.

また、各コイル群N₁〜N₃の１個を他の２個に対して異
極に励磁することによって、回転子１は180゜離れた位
置のうちのいずれかに停止するのであって、両位置は負
荷の状態においては等価な位置であるから、仮に脱調し
たとしてもコイル群N₁〜N₃の励磁によって負荷の状態を
一意に決定することができる。つまり、位置検出器を用
いることなく負荷の状態を選択することが可能になる。Furthermore, by exciting the opposite poles of one of the respective coil groups N ₁ to N ₃ to the other two, the rotor 1 is a of stopping any of the positions away 180 °, both positions are from the state of the load is the equivalent positions, it is possible to uniquely determine the state of the load by temporarily energizing the coil group N ₁ to N ₃ even when the step-out. That is, it is possible to select the state of the load without using the position detector.

以上のようにして、ステッピングモータ自身で回転位
置の管理を行なうことができるから、第６図に示すよう
に、バルブのような負荷６をステッピングモータＡの出
力軸14に直結して負荷６を駆動することができるのであ
る。As described above, since the rotation position can be managed by the stepping motor itself, the load 6 such as a valve is directly connected to the output shaft 14 of the stepping motor A as shown in FIG. It can be driven.

［実施例２］ 本実施例は、第７図に示すように、ステータコイル21
をデルタ結線したものであって、スター結線の場合と同
様に径方向に配置された一対の巻線n₁,n₁′、n₂,n₂′、
n₃,n₃′をそれぞれ第７図（ａ）のように直列接続、ま
たは第７図（ｂ）のように並列接続してコイル群N₁,N₂,
N₃を形成し、コイル群N₁,N₂,N₃をデルタ結線するのであ
る。この場合、たとえば、端子Ｓを正、端子Ｍを負とし
てコイル群N₁をＳ極、コイル群N₂,N₃をＮ極に設定する
ことができ、この場合、第３図中左回りにステップ回転
することになる。結線以外の点では、実施例１と同様で
あるから説明を省略する。[Embodiment 2] In this embodiment, as shown in FIG.
And a pair of windings n ₁ , n ₁ ′, n ₂ , n ₂ ′ arranged in the radial direction as in the case of the star connection.
n ₃ and n ₃ ′ are connected in series as shown in FIG. 7 (a) or connected in parallel as shown in FIG. 7 (b) to form coil groups N ₁ , N ₂ ,
The N ₃ to form is a coil group N _1, N _2, N ₃ than for delta connection. In this case, for example, the terminal S positive, S-pole coil group N ₁ terminal M as the negative, the coil group N _2, N ₃ can be set to N pole, in this case, in FIG. 3 counterclockwise Step rotation will be performed. Except for the connection, the configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

［実施例３］ ところで、上記各実施例のような構成では、第10図に
破線で示すような駆動トルクが得られるのであって、一
方、バルブ等の負荷では、第10図に実線で示すような負
荷トルクになることがある。このような、条件での使用
を行なうと、負荷トルクが１ステップ内でほぼ一定であ
る場合に負荷トルクの大きさによっては、１ステップの
始動直後と停止直前の状態において、駆動トルクが負荷
トルクよりも下回ることがある（第10図中斜線部）。こ
のような場合、１ステップの回転が行なえず、回転子１
が停止してしまうのである。したがって、本実施例で
は、１ステップの始動直後と停止直前での駆動トルクを
大きくすることができる構成を開示する。[Embodiment 3] By the way, in the configuration as in each of the above embodiments, a driving torque as shown by a broken line in FIG. 10 is obtained, while a load such as a valve is shown by a solid line in FIG. Such load torque may occur. Under such conditions, when the load torque is substantially constant within one step, depending on the magnitude of the load torque, the driving torque is reduced immediately after the start and immediately before the stop in one step. May be lower than the threshold (shaded area in Fig. 10). In such a case, one-step rotation cannot be performed, and the rotor 1
Will stop. Therefore, the present embodiment discloses a configuration that can increase the driving torque immediately after the start and immediately before the stop of one step.

すなわち、回転子磁石11を、第８図に示すように構成
するのであって、４極構成の場合、各磁極の中心を90゜
間隔に配設し、周方向における各磁極の中心角を順に、
α₁,α₃,α₂,α_４とするとき、α_１＜α_２＜α_３＜α_４
となるようにする。ここで、上記目的を達成するための
最適条件を実験的に選択したところ、α₁,α₂,α₃,α_４
をそれぞれ略55゜,65゜,80゜,85゜に設定するとき、駆
動トルクの最大値が得られ、かつ第10図に示したような
負荷トルクを常時上回ることがきるような駆動トルクが
得られた。That is, the rotor magnet 11 is configured as shown in FIG. 8. In the case of a four-pole configuration, the centers of the magnetic poles are arranged at 90 ° intervals, and the central angles of the magnetic poles in the circumferential direction are sequentially set. ,
When α ₁ , α ₃ , α ₂ , α ₄ , α ₁ <α ₂ <α ₃ <α ₄
So that Here, when optimal conditions for achieving the above object were experimentally selected, α ₁ , α ₂ , α ₃ , α ₄
Are set to approximately 55 °, 65 °, 80 °, and 85 °, respectively, the maximum value of the drive torque is obtained, and the drive torque that can always exceed the load torque as shown in FIG. 10 is obtained. Obtained.

このように回転子磁石11の磁極の幅を変化させること
により、駆動トルクを最大値に設定できるのは、第９図
に示すように、磁極の幅を変えと反発側と吸引側とでそ
れぞれ駆動トルクの位相が変化するからである。すなわ
ち、反発側と吸引側との磁極の幅を最適値に設定するこ
とにより、最大トルクとなる組み合わせが存在すること
になる。ここで、径方向に配置された各一対の磁極につ
いて互いに磁極の幅を変えると、トルク波形の位相がず
れて駆動トルクの脈動が少なくなり、その結果、第10図
に示した負荷トルクと同様の台形状の駆動トルク波形が
得られるのである。By changing the width of the magnetic pole of the rotor magnet 11 in this way, the drive torque can be set to the maximum value, as shown in FIG. 9, when the width of the magnetic pole is changed and the repulsion side and the attraction side respectively. This is because the phase of the driving torque changes. That is, by setting the width of the magnetic pole on the repulsion side and the attraction side to an optimum value, there is a combination having the maximum torque. Here, when the width of the magnetic poles is changed with respect to each pair of magnetic poles arranged in the radial direction, the phase of the torque waveform is shifted and the pulsation of the driving torque is reduced, and as a result, the same as the load torque shown in FIG. Thus, a trapezoidal driving torque waveform can be obtained.

［発明の効果］ 本発明は上述のように、回転方向において交互に異な
る極性となる４個の磁極を180゜ごとに２個ずつ備えた
回転子と、６個のステータコイルを回転子の回転方向に
おいて等角度間隔で配列した固定子とを備え、回転子の
一方の極性の磁極を回転子の回転方向における幅が60゜
よりも広くかつ120゜よりも狭く形成された広幅極とし
ているので、周方向において隣接する３個のステータコ
イルのいずれか１個を広幅極と同極に励磁し残りの２個
を広幅極と異極に励磁することによって、回転子の１周
に対して等価となる位置が２回ずつ生じることになる。
一方、負荷は選択可能な状態数が３であり操作部を回転
させることにより等角度間隔かつ２回回転対称に設定し
た６個の選択位置で各状態が選択されるのであるから、
ステータコイルの励磁の仕方によって負荷の３個の状態
を一意に決定することができる。つまり、仮に脱調した
としてもステータコイルを励磁すれば回転子は２個の選
択位置のいずれかに停止し、かつその選択位置は負荷に
は等価な状態であるから、負荷の状態を一意に決定する
ことができるのである。その結果、位置検出器を用いる
ことなく負荷の状態を管理することができるという利点
を有し、しかも、端子数は負荷の状態数に一致させてあ
るから、上記条件でステータコイルを励磁する際のパタ
ーンは負荷の状態数に一致することになり、結果的に負
荷の状態とステータコイルの励磁パターンとが一対一に
対応することになるのである。さらに、広幅極とは異な
る極性の磁極が１個のステータコイルに対向するときに
広幅極が２個のステータコイルに跨がるように回転子の
磁極が配置されているから、回転子の広幅極を複数個の
ステータコイルに対向させた状態で停止させるととも
に、回転子の他の磁極を残りのステータコイルに対向さ
せた状態で停止させることができるのであって、ステー
タコイルの非励磁時に回転子のすべての磁極をステータ
コイルに対向させることができて、回転子を停止位置に
保つ保持力が大きくなるという効果もある。[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a rotor having four magnetic poles, each having two different polarities alternately in the rotation direction, every two 180 °, and six stator coils. Stators arranged at equal angular intervals in the direction, and the magnetic pole of one polarity of the rotor is a wide pole formed so that the width in the rotation direction of the rotor is wider than 60 ° and narrower than 120 °. Equivalent to one rotation of the rotor by exciting one of the three stator coils adjacent in the circumferential direction to the same pole as the wide pole and exciting the other two to the opposite pole with the wide pole. Will occur twice.
On the other hand, the load has three selectable states, and each state is selected at six selected positions set at equal angular intervals and twice rotationally symmetric by rotating the operation unit.
The three states of the load can be uniquely determined by the way of exciting the stator coil. In other words, even if a step-out occurs, if the stator coil is excited, the rotor stops at one of the two selected positions, and the selected position is equivalent to the load. You can decide. As a result, there is an advantage that the state of the load can be managed without using the position detector.Moreover, since the number of terminals matches the number of states of the load, when the stator coil is excited under the above conditions, This pattern corresponds to the number of states of the load, and as a result, the state of the load and the excitation pattern of the stator coil correspond one to one. Further, since the magnetic poles of the rotor are arranged so that the wide poles straddle the two stator coils when a magnetic pole having a polarity different from the wide pole faces one stator coil, the wide width of the rotor is increased. The poles can be stopped in a state of facing a plurality of stator coils, and the other magnetic poles of the rotor can be stopped in a state of facing the remaining stator coils. All the magnetic poles of the rotor can be opposed to the stator coil, and there is also an effect that the holding force for keeping the rotor at the stop position is increased.

また、回転子が１回転する間に等価な位置が等間隔で
２個存在するから、負荷の状態の変更の際の回転子の回
転角度は120゜よりも小さくすることができる。負荷の
状態の変更の際に要する回転子の回転角度は正常な動作
では、60゜以下になるから、負荷の状態変更に要する時
間が短くなる。その結果、負荷の状態を選択する際に所
望の状態に対応する位置までの回転角度が比較的小さく
応答性よく負荷を操作することができるという利点があ
る。Further, since there are two equivalent positions at equal intervals during one rotation of the rotor, the rotation angle of the rotor when the load condition is changed can be made smaller than 120 °. The rotation angle of the rotor required for changing the load state is 60 ° or less in a normal operation, so that the time required for changing the load state is reduced. As a result, when selecting the state of the load, there is an advantage that the rotation angle to the position corresponding to the desired state is relatively small, and the load can be operated with high responsiveness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の実施例１を示す断面図、第２図は同上
の分解斜視図、第３図は同上の動作説明図、第４図
（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上におけるステータコイルの
結線例を示す配線図、第５図は同上の動作説明図、第６
図は同上の使用例を示す概略構成図、第７図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例２におけるステータコ
イルの結線例を示す配線図、第８図は本発明の実施例３
の回転子磁石の構成を示す概略構成図、第９図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ反発側と吸引側との駆動トルク波形を
示す動作説明図、第10図は同上に対応する問題点を示す
動作説明図、第11図は従来を示す概略構成図である。 １は回転子、２は固定子、21はステータコイル、S,M,H
は端子である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the same, FIG. 3 is an operation explanatory view of the same, and FIGS. FIG. 5 is an operation explanatory view of the above, and FIG.
The figure is a schematic configuration diagram showing an example of use of the above, FIG. 7 (a)
(B) is a wiring diagram showing a connection example of a stator coil according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 (a) is a schematic configuration diagram showing the configuration of the rotor magnet of FIG.
(B) is an operation explanatory diagram showing drive torque waveforms on the repulsion side and the suction side, respectively, FIG. 10 is an operation explanatory diagram showing the corresponding problem, and FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing the conventional art. 1 is a rotor, 2 is a stator, 21 is a stator coil, S, M, H
Is a terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 順一 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 島谷 賢一 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 廣本 英史 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 柿崎 忍 神奈川県厚木市恩名1370番地 厚木自動 車部品株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−155799（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−141126（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−117207（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−191370（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭38−7418（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭59−6579（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Onishi 1048 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Kenichi Shimatani 1048 Kazuma Kazuma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd. ( 72) Inventor Hidefumi Hiromoto 1048 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Shinobu Kakizaki 1370 Onna, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture Inside Atsugi Automotive Parts Co., Ltd. Sho-62-155799 (JP, A) Actual opening Sho-50-141126 (JP, U) Real opening Sho-62-117207 (JP, U) Real opening Sho-62-191370 (JP, U) Tokugoku Sho 38-7418 (JP , B1) Tokiko Sho 59-6579 (JP, B2)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】選択可能な状態数が３であり操作部を回転
させることにより等角度間隔かつ２回回転対称に設定し
た６個の選択位置で各状態が選択される負荷の選択操作
に用いられるステッピングモータであって、回転方向に
おいて交互に異なる極性となる４個の磁極を180゜ごと
に２個ずつ備えた回転子と、６個のステータコイルを回
転子の回転方向において等角度間隔で配列した固定子と
を備え、回転子の一方の極性の磁極は回転子の回転方向
における幅が60゜よりも広くかつ120゜よりも狭く形成
された広幅極であって、他方の極性の磁極が１個のステ
ータコイルに対向するときに広幅極が２個のステータコ
イルに跨がるように回転子の磁極が配置され、180゜離
れた位置のステータコイル同士を直列接続または並列接
続してコイル群を形成し、各コイル群をスター結線また
はデルタ結線することにより３端子を設けたことを特徴
とするステッピングモータ。1. The number of states that can be selected is three, and is used for a load selecting operation in which each state is selected at six selected positions set at equal angular intervals and twice rotationally symmetrically by rotating an operation unit. A rotor having four magnetic poles, each having a different polarity alternately in the rotation direction, two at every 180 °, and six stator coils at equal angular intervals in the rotation direction of the rotor. A magnetic pole of one polarity of the rotor is a wide pole formed so that the width in the rotation direction of the rotor is wider than 60 ° and narrower than 120 °, and the magnetic pole of the other polarity. The magnetic poles of the rotor are arranged so that the wide poles straddle the two stator coils when they face one stator coil, and the stator coils 180 ° apart are connected in series or in parallel. Form a coil group A stepping motor, characterized in that each coil group provided three terminals by star connection or delta connection. 【請求項２】上記回転子は磁極の中心間が回転子の回転
方向に90゜離れるように形成され、回転子の磁極の幅は
回転子の回転方向において順に略55゜,80゜,65゜,85゜
に設定されて成ることを特徴とする請求項１記載のステ
ッピングモータ。2. The rotor is formed such that the centers of magnetic poles are separated by 90 ° in the rotational direction of the rotor, and the width of the magnetic poles of the rotor is approximately 55 °, 80 °, 65 ° in the rotational direction of the rotor. 2. The stepping motor according to claim 1, wherein the stepping motor is set to {85}.