JPH03178547A - 可変角度ステッパモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は永久磁石ステッパモータ、および特にロータを
可変角度回転位置に制御移動させるステッパモータに関
するものである。

（従来の技術） ステッパモータは、多くの異なる用途を有する多面的な
装置である。例えば、ステッパモータは、時計、メータ
ー、調時装置およびレコーダなどの用途において電流パ
ルスにより動作する同期モータとして作用することがで
きる。このようなモータには随意にパルスを供給してプ
リンタヘッドおよびプリンタのペーパーフィーダのよう
な素子の所定増分の移動を行わせることができる。ステ
ッパモータは更に、可変速度でパルスを供給し、例えば
可変流量で動作すべきポンプなどの装置を駆動すること
ができる。

典型的な永久磁石ステッパモータは１個または２個の位
相装置であり、環状ステーク内の中心軸線の周りに回転
自在に配置したロータを有する。

ロータはこのロータの周囲に永久磁化領域を有し、この
磁化領域は多数のＮ−３磁極対を順次に形成する。ステ
ータは各位相のための第１フイールドカツプおよび第２
フイールドカツプを有し、それぞれロータの磁極の数に
対応する複数個の磁極片を包囲する絶縁ワイヤの巻線を
有する。

各位相のために、第１フイールドカツプの磁極は第２フ
イールドカツプの磁極から角度的にずれ、電流が巻線を
通過するときロータに回転力を発生する。巻線を流れる
電流パルスのタイミングおよび極性を制御することによ
って、ロータは個別の回転移動にわたり制御段進するこ
とができる。典型的なステッパモータ構造、動作および
駆動回路の詳細は、アメリカ合衆国コネチカット州　チ
エシャー　ピーオー　ボックス５９０ウエスト　ジョン
ソン　アベニュー６０４のエアパックス（Ａｉｒｐａｘ
）コーポレーションにより発行されたエアパックスステ
ップ　モータ　ハンドブック（ＡＩＲＰＡＸ　Ｓｔｅｐ
ｐｅｒＭｏｔｏｒ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ）という出版物に
記載されている。

このハンドブックの記載を本明細書中に盛り込む。

（発明が解決しようとする課題） 従来の単相ステッパモータの限界の１つとしては、ロー
タをステップさせる回転位置を変化させることができな
い点である。ロータの回転方向および回転速度の双方は
電気的に制御可能であるが、ロータを位置決めすべき離
散回転位置はステータの磁極片の位置によって固定であ
る。若干の用途ではロータが回転してとるべき位置間の
角度距離を回転速度並びに回転方向とともに電気的に制
御するのが望ましいことがある。この能力によればユー
ザーは回転角度を電気的に調整し、要求にマツチさせ、
角度を随意に変化させることができる。

このような用途としては、レーザ走査装置のスキャナミ
ラーを動作させるモータおよびストリップチャートレコ
ーダを動作させるモータがある。

従って本発明の目的は、ステータ巻線を流れる所定電流
によりロータを選択可能位置に回転させることができる
ステッパモータを得るにある。

更に、本発明の他の目的は、ステータ巻線電流の大きさ
を変化させることにより少なくとも１個の選択可能位置
を変化させることができるステッパモータを得るにある
。

更に、本発明の他の目的は、選択可能な離散ロータ位置
の角度がステータ電流の関数であるステッパモータを得
るにある。

更に、本発明の他の目的は、ステータ電流がないときロ
ータを自動的にホームポジションに復帰させることがで
きるステッパモータを得るにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を遠戚するため、本発明可変角度ステッパモ
ータは、ステータと、永久磁石ロータとバイアス磁石手
段とを具える。ステータは中心軸線を有するオリフィス
を形威し、オリフィスの周縁領域の互いに異なるセクタ
に隣接して配置した透磁性材料の第１磁極片および第２
磁極片とを有する。導電巻線をステータに配置し、第１
磁極片および第２磁極片に磁気的Ｎ極および磁気的Ｓ極
を誘導する。

永久磁石ロータは軸線の周りに回転自在に取付、磁極片
の近傍でステータオリフィス内に配置した第１部分と、
ステータオリフィスから突出する第２部分とを有する。

ロータは第１セクタにＮ極、第２セクタにＳ極を生ずる
ようロータを磁化する。

各磁極は半径方向に指向する磁界ラインを有するものと
する。

バイアス磁石手段はロータの第２部分に隣接して軸線の
周りに配置し、第１セクタにＮ極、第２セクタにＳ極を
生ずるようこのバイアス磁石手段を磁化する。これら磁
極は軸線方向に指向する磁界ラインを有するものとする
。本発明によれば可変角度ステッパモータは更にばね磁
石手段を有する。このばね磁石手段はロータとともに回
転するよう軸線の周りに回転自在にロータに取付け、第
１セクタにＮ極、第２セクタにＳ極を生ずるよう、この
ばね磁石手段を磁化する。各磁極は軸線方向に指向する
磁界ラインを有するものとする。

ばね磁石手段およびバイアス磁石手段のＮ−８磁極の磁
界強度および角度位置の双方は、ロータの回転位置に予
測可能に影響を与え、巻線を流れる電流の大きさに基づ
いて位置を形成するよう予め決定する。

本発明の好適な実施例においては、ステータ、ロータお
よびバイアス磁石により誘導される磁界の各々は単に１
個のＮ−３磁極対を有するものとし、バイアス磁石手段
はステータに対して対応の磁極が９０°だけ角度的に離
れる関係となるようステータに対して指向させる。

更に、本発明の好適な実施例においては、ステータ、ロ
ータ、ばね磁石手段、およびバイアス磁石手段により誘
導される磁界の各々が単に１個のＮ−８磁極対を有する
ものとし、バイアス磁石手段はステータに対して対応の
磁極が９０°だけ角度的に離れる関係となるようステー
タに対して指向させる。

更に、本発明の好適な実施例においては、ステータは、
それぞれオリフィスとほぼ同じ面積の中心開口を有し、
透磁性材料の第１カップ状部材と第２カップ状部材とを
有する。第１磁極片および第２磁極片は、オリフィスの
周縁領域の異なるセクタに隣接配置したカップ状部材の
円弧状部分により形成する。これらカップ状部材は、磁
極片を包囲する環状空間を形成し、また磁極片間の磁界
ギャップを形成する寸法にし、互いに嵌合する。

ステータ巻線を環状空間内に配置し、巻線に電流を第１
方向に流すとき第１磁極片および第２磁極片にそれぞれ
Ｎ極およびＳ極を誘導し、巻線に電流を第１方向とは逆
の第２方向に流すとき第１磁極片および第２磁極片にそ
れぞれ反対極性の磁極を誘導するようにする。

（実施例） 更に、図面つき本発明の好適な実施例を説明する。

第１．２および３ａ図はほぼ尺縮に従って描いたもので
、本発明による可変角度ステッパモータの好適な実施例
の組立体および構造を容易に理解できるであろう。

ステッパモータのすべての部品を中心軸線ＸＸに沿って
配列および心合せする。外側フィールドカップＩＯＡと
この外側フィールドカップ内に配置した内側フィールド
カップＩＯＢを合体してモータの一方の端部のステータ
ハウジングを形成する。

代案としてフィールドカップを衝合端縁で結合すること
ができるが、図面に示した構成組立ての方が簡単である
。フィールドカップはスタンプ加工かまたは他の方法で
透磁性材料例えば冷間転延（ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ）
スチールから形成し、それぞれ中心開口１２Ａ、　１２
Ｂおよび円弧状の磁極片１４Ａ、　　１４Ｂを設ける。

フィールドカップには、更に、互いに整列したノツチを
設ける（第１図には一方のノツチ１６Ａのみが見える）
。組立てたステータハウジングにおいて、これらノツチ
はステータ巻線のワイヤリード線のための開口を形成す
る。

第３ａ図に明示するように、磁極片１４Ａ、　１４Ｂの
各々は１８０　’より僅かに小さい円弧にわたり延在し
、図示の円形断面の互いに対向するセクタとなり、ギャ
ップ１５Ａ、　　１５Ｂによって分離する。これら磁極
片は外側フィールドカップおよび内側フィールドカップ
の周壁および側壁とともにほぼ閉じた環状空間を形成し
、この環状空間においてステータ巻線１８を配置する。

この巻線は、リード線２０Ａ。

２０Ｂを終端とし、電気絶縁材料例えばナイロン製のボ
ビン２２の周りに巻いた絶縁した電気的ワイヤ例えばマ
グネットワイヤのコイルを有する。これらリード線はノ
ツチ１６Ａ　　（図示）および１６Ｂ（図示せず）によ
り限定されたステータハウジング開口に貫通する。

ステッパモータのロータは、永久磁化材料例えばフェラ
イトまたはアルニコの細長環状部材２４を有するものと
し、この環状部材２４は非磁性材料例えばアルミニウム
のハブ２６にエポキシ２５により固着する。このハブ２
６は非磁性ステンレススチールシャフト２８に接着剤ま
たは圧嵌によって固着する。

永久磁化した環状部材２４は、上述した円形断面の互い
に直径方向に対向したセクタに配置した単独Ｎ極と単独
Ｓ極を有する。部材２４を通過する矢印で示すように、
磁界ラインは半径方向に磁極を通過する。

後に説明する理由で、環状部材２４の軸線方向の長さは
フィールドカップＩＯＡ、　　ＩＯＢにより形成される
ステータハウジングの長さよりも相当長くする。

第２図に示すように、環状部材の長さＬｌはフィールド
カップの円弧状磁極片１４Ａ、　　１４Ｂにより形成さ
れるステータハウジングのオリフィス内に含まれる。環
状部材の残りの部分の長さＬ２はステータハウジングの
外部に突出し、環状バイアス磁石３０により包囲され、
このバイアス磁石３０を取付キャップ３２の内面に接着
剤または圧嵌により固着する。

取付キャップ３２は外側フィールドカップＩＯＡの対応
する端縁に衝合しかつ内側フィールドカップ１０Ｂの周
囲を包囲する周端縁を有する。磁気シールドが必要か否
かに基づいて、取付キャップは磁性材料例えば冷間転延
（ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ）スチールから形成するか、
または非磁性材料例えばアルミニウムまたはプラスチッ
クから形成する。

バイアス磁石３０は永久磁化材料例えばフェライトまた
はアルニコにより形成し、環状部材２４の外径Ｄ２より
も相当大きい内径Ｄ１を有する（第３ａ図参照）。バイ
アス磁石は図示の断面の互いに直径方向に対向する単独
Ｎ極と単独Ｓ極を有し、それぞれギャップ１５Ａ、　１
５Ｂに隣接する。バイアス磁石を通過する矢印で示すよ
うに磁界ラインが磁極を半径方向に通過する。

ロータはステップモータにおいて焼結青銅軸受３４、３
６により回転自在に取付け、これら軸受にシャフト２８
の両端が貫入する。軸受３４は取付キャップ３２の中心
開口に取付け、軸受３６は堅固な材料のディスク状取付
プレート３８の中心開口に取付ける。

典型的には、取付プレートを冷間転延（ｃｏｌｄ　ｒｏ
ｌｌｅｄ）スチールにより形成し、外側フィールドカッ
プＩＯＡの端面にくい打ち、スポット溶接またはリベッ
トにより固着する。プラスチックスペーサ４０およびオ
リフィスワッシャ４２（好適には非磁性材料例えばプラ
スチックまたはステンレスステータＤ製の）をハブ２６
の両側でシャフト２８に配置し、環状部材２４をモータ
内での軸線方向位置決めを行い、環状部材の両端がモー
タの対向部分をこすらないようにする。

ステップモータの動作を第２，３および４図につき説明
する。第２図はモータの電磁部分の構造上の相互関係を
示す。第３ａ、３ｂ、３ｃ図は、それぞれ３つの異なる
電磁条件におけるロータの回転位置を物理的に示す。第
４ａ、４ｂ、４ｃ図にはこれら３つの条件に対応するス
テータ巻線の駆動回路の動作を線図的に示す。これら駆
動回路は４個のトランジスタＱ１．　Ｑ２．　Ｑ３．Ｑ
−を有し、これらトランジスタは巻線のリード線２０Ａ
、　２０Ｂに電気的に接続する。

第３ａおよび４ａ図に示した第１条件ではすべてのトラ
ンジスタのバイアスが０ＦＦ（非導通状態）であり、ス
テータ巻線１８には電流が流れない。従って、ステーク
フィールドカップＩＯＡ、　ＩＯＢには磁界は誘導され
ず、ロータの位置はロータの環状部材２４および環状バ
イアス磁石３０とにより発生される永久磁界によっての
み決定される。図示のように、ロータ部分のＮ極および
Ｓ極は、それぞれバイアス磁石の反対極性のＳ極および
Ｎ極に整列する。

第３ｂおよび４ｂ図に示す第２条件においては、トラン
ジスタＱ、、　Ｑ、のバイアスがＯＦＦとなり、トラン
ジスタＱ２．　Ｑ、はＯＮになり（飽和した完全導通状
態）、電流■１がステータ巻線１８を矢印で示す方向に
流れる。巻線を流れる電流■“はステータフィールドカ
ップにおいて磁極片１４Ａ、　１４ＢにそれぞれＮ極お
よびＳ極を有する磁界を誘導する。

誘導された磁極の吸引力によりロータを角度子αにおけ
る平衡位置に回転し、この位置はロータのＮ極はステー
タ磁極片１４Ｂとバイアス磁石３０の不変Ｓ極との間の
中間位置である。この角度は、単に電流ドの大きさを調
整することにより約００〜９０°の範囲の任意の所要の
値に調整することができる。図示の実施例においては、
可変抵抗Ｒの抵抗を調整することによって行うことがで
き、この可変抵抗はトランジスタ回路と一定電位源Ｖに
直列に接続する。

第３０および４Ｃ図に示す第３の条件においては、トラ
ンジスタＱ、、　Ｑ、のバイアスがＯＮとなり、トラン
ジスタＱ２．　Ｑ３のバイアスがＯＦＦになり、電流Ｉ
−がステータ巻線１８を矢印で示すように逆方向に滝れ
る。巻線を流れる電流ドはステータのフィールドカップ
においてステータの磁極片１４Ｂおよび１４Ａにそれぞ
れＮ極およびＳ極を有する磁界を誘導する。このとき、
誘導を生じた磁極の吸引力によりロータを角度−αの平
衡位置に回転させ、この位置はロータのＮ極はステータ
の磁極片１４Ａとバイアス磁石３０の不変のＳ極との間
の中間位置である。この角度は抵抗Ｒを調整することに
よって約０°〜−９０°の範囲の任意の所要の値に調整
することができる。この調整は、２つの電流の個別調整
を行う回路構成を使用しない限り角度＋αに影響を与え
る。

上述のステッパモータは本発明の一実施例を示したに過
ぎず、多くの変更例も可能である。例えば第４図に示し
た駆動回路を、ステータ巻線に異なる複数個の電流の大
きさを選択的に流す回路に代えることができる。所要の
角度位置に対応する電流の大きさを選択することによっ
て、回路はロータを特定位置に制御段進させることに使
用することができる。

他の実施例においては、ロータの環状部材２４の代わり
に第５図に示したバー磁石部材２４Ａを使用することが
できる。部材２４Ａは断面がほぼ矩形であるが、部材２
４の円形外面に対応する半径の２藺の直径方向に対向す
る湾曲面を有する。環状部材に比べると、バー磁石部材
は予め規定した磁極セクタにより精密に磁化することが
できる。しかし、環状部材に多数の磁極対を設けること
もできる。

この点に関して、ロータの環状部材２４およびバイアス
磁石３０のいずれか一方または双方に複数個の磁極対を
設けることができる。

第６，７および８ａ図はともにほぼ縮尺に従って描いた
ため可変角度ステッパモータの好適な他の実施例の組立
ておよび構造が容易に理解されるであろう。

ステッパモータの部材のすべては中心軸線Ｘ′−Ｘ′に
沿って配列し、心合せする。外側フィールドカップ１Ｉ
ＯＡおよびこの外側フィールドカップ内に配置した内側
フィールドカップｌｌ０Ｂとともにモータの一方の端部
のステータハウジングをなす。

代案としてフィールドカップを衝合端縁相互で結合する
ことができるが、図示の構成の方が組合せがより簡単で
ある。フィールドカップは透磁性材料例えば冷間転延（
ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ）スチールからスタンプ加工ま
たは他の方法で形成し、それぞれ対応する中心開口１１
２Ａ、　１１２Ｂと対応する磁極片１１４Ａ。

１１４Ｂとを設ける。フィールドカップには互いに整列
するノツチを設け、これらのノツチのうちの一方（１１
６Ａ）のみが第１図に見える。組合せたステータハウジ
ングにおいてこれらノツチはステータ巻線のワイヤリー
ド線用の開口を形成する。

第８ａ図に明示するように磁極片１１４Ａ、　１１４Ｂ
は１８０°よりも僅かに小さい円弧にわたり延在させ、
図示の円形断面の互いに対向するセクタとなり、ギャッ
プ１１５Ａ、　１１５Ｂにより分離する。これら磁極片
は外側のフィールドカップおよび内側フィールドカップ
の周壁および側壁とともにほぼ閉じた環状空間を形成し
、この環状空間にステータ巻線１１８を配置する。この
巻線は、電気絶縁材料例えばナイロンのボビン１２２の
周りに巻き、リード線１２０Ａ。

１２０Ｂを終端とする絶縁電気ワイヤ例えばマグネット
ワイヤのコイルを有する。これらリード線はノツチ１１
６Ａ（図示）１１６Ｂ（図示せず）により限定されるス
テータハウジング開口に貫通する。

ステッパモータのロータは、永久磁化材料例えばフェラ
イトまたはアルニコの細長環状部材１２４を有し、堅固
な材料例えばアルミニウムまたは冷間転延（ｃｏｌｄ　
ｒｏｌｌｅｄ）スチールのハブ１２６にエポキシ１２５
により固着する。パブ１１６　！ｉ非磁性ステンレスス
チール製のシャフト１２８に接着剤または圧嵌により固
着する。永久磁化した環状部材１２４は単独のＮ極と単
独のＳ極とを有し、これら磁極は上述の円形断面の直径
方向に互いに対向するセクタに位置する。部材１２４を
通過する矢印で示すように磁界は磁極から半径方向に他
方の磁極に向って通過する。

環状部材１２４の軸線方向の長さは、フィールドカップ
ｌｌ０Ａ、　　ｌｌ０Ｂにより形成されるステータハウ
ジングの軸線方向長さにほぼ等しくこの磁化した環状部
材はフィールドカップの円弧状磁極１１４Ａ。

１１４Ｂにより規定されるステータハウジングのオリフ
ィス内に含まれる。更に、シャフトには接着剤または保
持手段により永久磁化材料例えばフェライトまたはアル
ニコのディスク状ばね磁石１３０Ａおよび透磁性材料例
えば冷間転延（ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ）スチールのデ
ィスク状磁気アイソレータ１３１を固着する。第６図に
ばね磁石１３０Ａに出入りする矢印で示すように、この
磁石は、直径方向に互いに対向するセクタによって軸線
方向に延びる磁界ラインを有するＮ極およびＳ極を有す
る。アイソレータ１３１は、ロータ磁石１２４およびば
ね磁石１３０Ａから発生する磁界ラインをインターセプ
トし、元の磁界ラインに帰還させ、これによりこれら磁
石の各々を他方の磁界から隔離する。

環状のバイアス磁石１３０Ｂを取付カップ１３２の内面
に接着剤または圧嵌により固着する。取付カップは外側
フィールドカップ１ｌＯＡの対応する端縁に衝合し、内
側フィールドカップｌｌＯＨの周囲部分を包囲する周端
縁を有する。

磁気シールドが必要であるか否かに基づいて、取付カッ
プは磁性材料例えば冷間転延（ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ
）スチールにより製造したり、非磁性材料例えばアルミ
ニウムまたはプラスチックにより製造する。

バイアス磁石１３０Ｂは永久磁化材料例えばフェライト
またはアルニコにより形成し、ばね磁石１３０Ａに直接
隣接配置する。バイアス磁石は、磁石の直径方向に互い
に対向するセクタに配置した単独Ｎ極および単独Ｓ極を
有し、第６図にＮ−８矢印で示した軸線方向に通過する
磁界ランイを有する。

Ｎ極およびＳ極においてバイアス磁石およびばね磁石を
通過する磁界は、第８ａ〜８０図にドツトおよびクロス
により示す。ドツトは図面紙面から脱出する磁界ライン
を表わし、クロスは紙面に進入する磁界ラインを示す。

これらドツトおよびクロスかられかるように、バイアス
磁石１３０ＢのＮ極およびＳ極は、ステータ磁極を分離
するギャップ１１５Ａ、　１１５Ｂから約９０″角度的
にずれる。

ロータは焼結青銅軸受１３４．１３６によりステップロ
ータに回転自在に取付け、シャフト１２８の両端をこれ
ら軸受１３４．１３６に貫入させる。軸受１３４は取付
カップ１３２の中心開口に取付け、軸受１３６は任意の
堅固な材料のディスク状取付プレート１３８の中心開口
に取付ける。典型的には取付プレートを冷間転延（ｃｏ
ｌｄ　ｒｏｌｌｅｄ）スチールにより形成し、外側フィ
ールドカップ１１０Ａの端面にくい打ち、スポット溶接
またはリベット打ちにより固着する。

好適には非磁性材料例えばプラスチックまたはステンレ
ススチールにより形成したプラスチックのスペーサ１４
０およびワッシャ１４２をハブ１２６の両側でシャフト
１２８に配置し、環状部材１２４をモータ内で軸線方向
位置決めを行い、環状部材の両端がモータの対向部分を
こすらないようにする。

ステッパモータの動作を第７．８および９図につき説明
する。第７図はモータの電磁石部分の構造的相互関係を
示す。第８ａ、８ｂ、８ｃ図は３個の異なる電磁条件に
おけるロータの回転位置を示す。これら図面に対応する
第９ａ、　　９ｂ、　　９ｃ図は、上述の３つの条件に
おけるステータ巻線駆動回路の動作を示す。この駆動回
路は巻線のリード線１２ＯＡ、　１２０Ｂに電気的に接
続した４個のトランジスタＱ、、　Ｑ、、　Ｑ３．　Ｑ
、を有する。

第８ａおよび９ａ図に示した第１の条件においては、す
べてのトランジスタのバイアスを０ＦＦ（非導通状態）
にし、ステータ巻線１１８には電流が流れない。従って
ステータフィールドカップｌｌ０Ａ。

１１０Ｂには磁界が誘導されず、ロータの位置はばね磁
石１３０Ａおよびバイアス磁石１３０Ｂにより永久的に
発生する磁界によってのみ決定される。図示のように、
ばね磁石は、このばね磁石より発生する磁界ラインが固
定バイアス磁石の磁界ラインに整列する位置に回転し、
ロータのＮ極およびＳ極がそれぞれギャップ１１５Ｂ、
　１１５Ａに整列する図示の位置に取付けたロータを回
転する。これらギャップは、バイアス磁石のステータ反
対極性のＳ極およびＮ極の磁極片１１４Ａ、　１１４Ｂ
を分離する。

第８ｂおよび９ｂ図に示した第２の条件においては、ト
ランジスタＱ＋、　Ｑ−のバイアスをオフにし、トラン
ジスタＱ、、　Ｑ、のバイアスをＯＮ（飽和完全導通状
態）にし、電流Ｉ＋がステータ巻線１１８を矢印の方向
に流れる。巻線を通過する電流！＋はステータのフィー
ルドカップにおいて磁極片１１４Ａ。

１１４ＢのＮ極およびＳ極を有する磁界を誘導する。

磁極により誘導される吸引力によりロータを反時計方向
に、Ｎ極およびＳ極がステータ磁極片に誘導される反対
極性のＳ極およびＮ極に整列する位置に回転する。しか
し、第８ａ図に示す位置からロータが回転するとき、取
付けたばね磁石の磁極によりバイアス磁石の吸引磁極か
ら離れるよう回転させるため、これら磁石の磁極を通過
する集中磁界ラインは整列しない。磁石１３０Ａはばね
のように作用し、取付けたロータを第８ａ図に示す磁極
磁界が整列する位置に時計方向に回転しようとする。ロ
ータ磁石である環状部材１２４とばね磁石１３０Ａによ
りロータシャフト１２８に加わる互いに逆向きの回転力
により、ロータは角度子α平衡位置に休止する。この角
度は、単に電流ドの大きさを調整することによって、約
０°〜＋９０°の範囲の任意の所要の値に調整すること
ができ、ステータ磁極片に誘導される磁界によってロー
タ磁石に加わる回転力を調整する。図示の実施例におい
ては、トランジスタ回路および一定電位源Ｖに直列に電
気的に接続した可変抵抗Ｒの抵抗を調整することによっ
て行なわれる。

第８Ｃおよび９０図に示した第３の条件においては、ト
ランジスタＱ、、　Ｑ、のバイアスをＯＮにし、トラン
ジスタＱ２　Ｑ３のバイアスをＯＦＦにし、電流Ｉ−が
ステータ巻線１１８に矢印で示す反対方向に流れる。巻
線を流れる電流Ｉ−によりステータのフィールドカップ
にステータ磁極１１４Ｂおよび１１４Ａにそれぞれ対応
するＮ極およびＳ極を有する磁界を誘導する。誘導され
た磁極の吸引力によりロータを時計方向にステータ磁極
片に誘導される反対極性の磁極に整列する位置に回転さ
せる。これに対して、取付けたばね磁石１３０Ａはロー
タを反時計方向に回転し、ばね磁石の磁界とバイアス磁
石の磁界とを整列させようとする。これら互いに逆向き
の回転力によりロータは角度−αにおける平衡位置に休
止する。この角度は、単に電流Ｉ−の大きさを調整する
こと、従って抵抗Ｒを調整することによって約Ｏ°〜−
９０°の範囲の任意の所要の値に調整することができる
。この調整は、２個の電流を個別に調整する回路構成を
使用しない限り、角度子αに影響を与える。

上述のステッパモータは本発明の好適例を示したに過ぎ
ず、種々の変更が可能である。例えば、第９図に示した
駆動回路は、複数個の互いに異なる大きさの電流をステ
ータ巻線に選択的に流す回路に代えることができる。所
要の角度位置に対応する電流の大きさを選択するこによ
り、ロータを所要位置に制御段進させるのに回路を利用
することができる。

他の実施例においては、ロータの環状部材１２４を第１
０図に示すようにバー磁石部材１２４Ａに代えることが
できる。部材１２４Ａはほぼ矩形断面形状であり、部材
１２４の円形外面に対応する半径を有する互いに直径方
向に対向する２個の湾曲面を有する形状にすることがで
きる。環状部材に比べてこのようなバー磁石部材は所定
の磁極セクタにより精密に磁化することができる。しか
し、多数の磁極対を環状部材に設けることができる。こ
の点に関して、ロータの環状部材１２４およびバイアス
磁石１３０Ｂのいずれか一方またはその双方に複数個の
磁極対を設けることができる。

１個またはそれ異常の機械的止め部を上述のモータに付
加し、角度移動を制限し、所定角度限界を越えるシャフ
トのオーバーシュートを阻止するのが望ましい場合があ
る。このような特徴を付加し、巻線が不適正に駆動され
た場合にもシャフトにより動かされる装置を保護するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中心軸線Ｘ−Ｘに沿うモータの部材の配列を
示す本発明によるステッパモータの第１の実施例の分解
斜視図、 第２図は、中心軸線Ｘ−Ｘを含む平面における第１図の
ステッパモータの断面図、 第３Ａ、３Ｂおよび３０図は、それぞれステータの異な
る導通状態でのロータ位置を示す第２図のｍ−ｍ線上の
断面図、 第４Ａ、４Ｂおよび４ｃ図は、それぞれ第３Ａ。 ３Ｂおよび３０図のロータ位置を生ずる異なるステータ
の導通状態を示す回路図、 第５図は第１図のステッパモータに使用することができ
る部材の変更例の斜視図、 第６図は、中心軸線ｘ’−ｘ’に沿うモータの部材の配
列を示す本発明によるステッパモータの第２の実施例の
斜視図、 第７図は、中心軸線ｘ’−ｘ’を含む平面における第６
図のステッパモータの断面図、第８Ａ、８Ｂおよび８０
図は、それぞれステー夕の異なる導通状態でのロータ位
置を示す第７図のｍ’−ｍ’棟線上断面図、 第９Ａ、９Ｂおよび９Ｃ図は、それぞれ第８Ａ。 ８Ｂおよび８０図のロータ位置を生ずる異なるステータ
の導通状態を示す回路図、 第ＬＯ図は、第６図のステッパモータに使用することが
できる部材の変更例の斜視図である。 １０Ａ、　　ｌｌ０Ａ・・・外側フィールドカップ１０
Ｂ、　　ｌｌ０Ｂ・・・内側フィールドカップ１２Ａ、
　　１２Ｂ、　１１２Ａ、　１１２Ｂ・・・中心開口１
４Ａ、　１４Ｂ、　１１４Ａ、　１１４Ｂ・・・磁極片
１５Ａ、　　１５Ｂ、　　１１５Ａ、　　１１５Ｂ・・
・ギャップ１６Ａ、　　１６Ｂ、　　１１６Ａ、　　１
１６Ｂ・・・ノツチ１８、１１８・・・ステータ巻線 ２ＯＡ、　　２０Ｂ、　　１２０Ａ、　　１２０Ｂ・・
・リード線２２・・・ボビン ２４、１２４．２４Ａ、　Ｊ２４Ａ・・・環状部材（０
−夕磁石）２６、１２６・・・バー磁石部材 ２８、１２８・・・シャフト ３０、１３０Ｂ・・・バイアス磁石 ３２、１３２・・・取付キャップ ３４、３６．１３４．１３６・・・軸受３８、１３８・
・・取付プレート ４０・・・スペーサ ４２・・・ワッシャ １３０Ａ・・・ばね磁石 １３１・・・磁気アイソレータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ、中心軸線を有するオリフィスを形成し、（１）
   前記オリフィスの周縁領域の互いに隣接する異なるセク
   タに配置した透磁性材 料の第１磁極片および第２磁極片、 （２）電流が導通したとき、前記第１磁極片および第２
   磁極片にそれぞれ磁気的Ｎ極 およびＳ極を誘導する配置にした導電巻 線 を有するステータと、 ｂ、軸線の周りに回転自在に取付け、磁極片の近傍でス
   テータオリフィス内に配置した 第１部分および前記ステータオリフィスか ら突出し、第１セクタにおける磁気的Ｎ極 および第２セクタにおける磁気的Ｓ極を有 する永久磁石ロータと、 ｃ、前記ロータの一部に隣接して前記軸線の周りに配置
   し、第１セクタにおいて磁気的 Ｎ極および第２セクタにおいて磁気的Ｓ極 を有し、所定の磁界強度並びに前記ロータ の回転位置を予測可能に影響を与えるＮ極 およびＳ極の所定角度位置を有し、前記巻 線を流れる電流の大きさに基づいてロータ 位置を形成するバイアス磁石手段と を具えることを特徴とする可変角度ステッ パモータ。 ２、−前記永久磁石ロータの各磁極は半径方向に指向す
   る磁界ラインを有し、 −前記バイアス磁石手段の各磁極は軸線 方向に指向する磁界ラインを有し、 −前記軸線の周りに回転自在に取付け、 第１セクタにおいて磁気的Ｎ極および磁 気的Ｓ極を有するばね磁石手段を設け、 各磁極は軸線方向に指向する磁界ライ ンを有し、前記バイアス磁石手段はばね 磁石手段の一方の側に隣接配置し、前記 ばね磁石手段は、所定の磁界強度並びに 前記ロータの回転位置を予測可能に影響 を与えるＮ極およびＳ極の所定角度位置 を有し、前記巻線を流れる電流の大きさ に基づいてロータ位置を形成するものと した請求項１記載の可変角度ステッパモ ータ。 ３、前記オリフィスは、ほぼ磁極片により包囲される領
   域に配置した請求項１または２記載の可変角度ステッパ
   モータ。 ４、前記ステータは単に２個の磁極片を有し、前記ロー
   タオリフィスバイアス磁石手段の各々は単に１個のみの
   Ｎ−Ｓ磁極対を有するものとして構成した請求項１記載
   の可変角度ステッパモータ。 ５、前記ステータは単に２個の磁極片を有し、前記ロー
   タ、ばね磁石手段およびバイアス磁石手段の各々は単に
   １個のみのＮ−Ｓ磁極対を有するものとして構成した請
   求項２記載の可変角度ステッパモータ。 ６、前記バイアス磁石手段は、前記第１磁極片に誘導さ
   れるＮ磁極が前記バイアス磁石手段のＮ−Ｓ磁極から９
   ０゜だけ角度的に離れた位置をとるよう前記ステータに
   対して指向させた請求項１記載の可変角度ステッパモー
   タ。 ７、前記バイアス磁石手段は、前記磁極片に誘導される
   Ｎ−Ｓ磁極が前記バイアス磁石手段のＮ−Ｓ磁極から９
   ０゜だけ角度的に離れた位置をとるよう前記ステータに
   対して指向させた請求項５記載の可変角度ステッパモー
   タ。 ８、前記ばね磁石手段を前記ロータに固着し、磁界アイ
   ソレーション手段により両者を分離した請求項７記載の
   可変角度ステッパモータ。 ９、ａ、中心軸線を有するオリフィスを形成し、（１）
   それぞれ前記オリフィスとほぼ同じ面積の中心開口を有
   し、前記オリフィスの 周縁領域の互いに隣接する異なるセクタ に配置した第１磁極片および第２磁極片 を形成する円弧状部分を有し、前記磁極 片を包囲する環状空間を形成し、第１磁 極片と第２磁極片との間に磁界ギャップ を形成する寸法を有し、互いに嵌合する 透磁性材料の第１および第２の２個のカ ップ状部材 （２）電流が第１方向に導通したとき、第１磁極片およ
   び第２磁極片にそれぞれ磁気 的Ｎ極およびＳ極を誘導し、電流が第１ 方向とは逆の第２方向に導通したとき第 １磁極片および第２磁極片にそれぞれ磁 気的Ｓ極およびＮ極を誘導する配置にし た導電巻線 を有するステータと、 ｂ、軸線の周りに回転自在に取付け、磁極片の近傍でス
   テータオリフィスに突入する細 長永久磁化環状部材を有し、この環状部材 は第１セクタに磁気的Ｎ極を有し、第２セ クタに磁気的Ｓ極を有するものとしたロー タと、 ｃ、前記ロータの永久磁化環状部材の一部の周りに配置
   し、第１セクタに磁気的Ｎ極お よび第２セクタに磁気的Ｓ極を有し、所定 の磁界強度並びに前記ロータの回転位置を 予測可能に影響を与えるＮ極およびＳ極の 所定角度位置を有し、前記巻線を流れる電 流の大きさに基づいてロータ位置を形成す るバイアス磁石と を具えることを特徴とする可変角度ステッ パモータ。 １０、−前記中心軸線の周りに前記ロータとともに回転
   自在に取付け、第１セクタに磁 気的Ｎ極および第２セクタに磁気的Ｓ極 を有し、各磁極の磁界ラインは軸線方向 に指向するばね磁石と、 −前記ロータの磁界と前記ばね磁石の磁 界とを相互に隔離するよう前記ロータと 前記ばね磁石とを分離する磁気アイソレ ーション手段と、 を具え、 −前記環状のばね磁石の一方の側に隣接 して軸線の周りに前記バイアス磁石を配 置し、このバイアス磁石の各磁極は軸線 方向に指向する磁界ラインを有し、前記 ばね磁石は、所定の磁界強度並びに前記 ロータの回転位置を予測可能に影響を与 えＮ極およびＳ極の所定角度位置を有し、 前記巻線を流れる電流の大きさに基づい てロータ位置を形成する構成とした請求 項９記載の可変角度ステッパモータ。 １１、前記ステータは単に２個の磁極片を有し、前記ロ
   ータおよび環状のバイアス磁石の各々は単に１個のみの
   Ｎ−Ｓ磁極対を有するものとして構成した請求項９記載
   の可変角度ステッパモータ。 １２、前記環状のバイアス磁石は、前記第１磁極片にお
   いて誘導されるＮ磁極が前記環状のバイアス磁石の第１
   セクタのＮ磁極から９０゜だけ角度的に離れた位置とる
   よう前記ステータに対して指向させた請求項１１記載の
   可変角度ステッパモータ。 １３、前記ステータは単に２個の磁極片を有し、前記ロ
   ータ、前記環状のばね磁石、および前記環状のバイアス
   磁石の各々は単に１個のみのＮ−Ｓ磁極対を有するもの
   として構成した請求項１０記載の可変角度ステッパモー
   タ。 １４、前記環状のバイアス磁石は、前記磁極片に誘導さ
   れるＮ−Ｓ磁極が前記環状のバイアス磁石のＮ−Ｓ磁極
   から９０゜だけ角度的に離れた位置をとるよう前記ステ
   ータに対して指向させた請求項１３記載の可変角度ステ
   ッパモータ。 １５、前記第１および第２のカップ状部材のうちの一方
   のカップ状部材を他方のカップ状部材内に配置した請求
   項９または１０記載の可変角度ステッパモータ。