(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子は放射状に配設された１２個の磁極を有するとともに、回転子は等分に配設された複数の極歯を有し、該各磁極の回転子と対向する面には、それぞれ１個以上の固定子極歯が設けられており、電気角で１２０°ずつの位相差をもった前記磁極を順にＡ、Ｂ、Ｃとし、また前記各磁極Ａ、Ｂ、Ｃに対し電気角で１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれＡ′、Ｂ′、Ｃ′とするとき、一つおきに配置された６個の磁極は、ＡＢＣＡＢＣまたはＡＣ′ＢＡＣ′Ｂの順に配置されるとともに、前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極は、該６個の各磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されることを特徴とする３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項２】
固定子は放射状に配設された１２個の磁極を有するとともに、回転子は等分に配設された複数の極歯を有し、該各磁極の回転子と対向する面には、それぞれ１個以上の固定子極歯が設けられており、電気角で１２０°ずつの位相差をもった前記磁極を順にＡ、Ｂ、Ｃとし、また前記各磁極Ａ、Ｂ、Ｃに対し電気角で１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれＡ′、Ｂ′、Ｃ′とするとき、一つおきに配置された６個の磁極は、ＡＢＣＡ′Ｂ′Ｃ′またはＡＣ′ＢＡ′ＣＢ′の順に配置されるとともに前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極は、該６個の各磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されることを特徴とする３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項３】
回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±２個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／６のずれ角をもっていることを特徴とする請求項１に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項４】
回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±４個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／１２のずれ角をもっていることを特徴とする請求項１に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項５】
回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±１個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたは５τＲ  ／２４のずれ角をもっていることを特徴とする請求項２に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項６】
回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±５個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／２４のずれ角をもっていることを特徴とする請求項２に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項７】
前記回転子には５０個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で１．２°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、互いに３２．４°の機械角をもって配設されていることを特徴とする請求項３に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項８】
前記回転子には１００個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で０．３°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の磁気的中心線とは、互いに３０．６°の機械角をもって配設されていることを特徴とする請求項４に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項９】
前記回転子には２００個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で０．１５°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の磁気的中心線とは、互いに２９．７°の機械角をもって配設されていることを特徴とする請求項４に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項１０】
前記回転子には２５個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で３°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、互いに３６°の機械角をもって配設されていることを特徴とする請求項５に記載の３相ハイブリッド型ステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に１２個の磁極を有する３相ハイブリッド型ステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固定子に１２個の磁極を有する３相ハイブリッド型ステッピングモータＭの固定子鉄心１０の形状としては、例えば図１１の固定子鉄心の断面図に示すものがよく知られている。
【０００３】
図１１において、Ａ，Ｂ，Ｃの各相は、それぞれ４つの磁極を持ち、例えばＡ相の磁極Ｐ１    、Ｐ４    、Ｐ７    、Ｐ１０には正方向に電流を流した場合は、各磁極Ｐ１    、Ｐ４    、Ｐ７    、Ｐ１０は順にＮＳＮＳの極性に励磁され、負方向に電流を流した場合には、順にＳＮＳＮの極性に励磁されるように巻線Ｗ１、Ｗ４、Ｗ７、Ｗ１０がそれぞれ巻装され、互いに結線されている。Ｂ相の磁極はＰ３、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１２であり、Ｃ相の磁極はＰ５、Ｐ８、Ｐ１１、Ｐ２であり、Ａ相と同様に巻線Ｗ３、Ｗ６、Ｗ９、Ｗ１２およびＷ５、Ｗ８、Ｗ１１、Ｗ２がそれぞれ巻装され、かつ結線されている。
【０００４】
図１２に、前記ステッピングモータＭの縦断面図を示す。該モータＭは、固定子１の内周面に、空隙を介して回転子６を回動自在に配設するとともに、該回転子６は、その軸方向に着磁された永久磁石５と、該永久磁石５の軸方向の両側に、外周面に形成された極歯４が１／２ピッチ互いにずらされて固着された２個の回転子鉄心２、２と、それらを貫通した軸７とにより構成されている。
【０００５】
３相ハイブリッド型ステッピングモータの通常の励磁方式としては、ステップ角が、基本ステップ角θＳ  である２−２相励磁方式または３−３相励磁方式と、ステップ角が基本ステップ角θＳ  の１／２のθＳ  ／２となる２−３相励磁方式とがある。該２−３相励磁方式の励磁状態は１２通りあり、その励磁状態の変化を順に示すと以下のようになる。
ＡＣ′、ＡＣ′Ｂ、Ｃ′Ｂ、Ｃ′ＢＡ′、ＢＡ′、ＢＡ′Ｃ、Ａ′Ｃ、Ａ′ＣＢ′、ＣＢ′、ＣＢ′Ａ、Ｂ′Ａ、Ｂ′ＡＣ′、
この１２通りの中で、前６通りと後６通りとは、それぞれ磁極の組み合わせは同じであるが電流の方向だけが異なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、前６通りの励磁状態のみを図１３に示す。図１３から、２−２相励磁の場合の励磁状態は、ＡＣ′、Ｃ′Ｂ、ＢＡ′、３−３相励磁の励磁状態は、ＡＣ′Ｂ、Ｃ′ＢＡ′、ＢＡ′Ｃであり、以下のような問題点があった。
すなわち２−２相励磁の場合には、隣合う磁極は同じ極性で、一つおきの磁極は逆の極性になっており、磁路は図示の破線ように比較的長くなっており、磁路が短い場合に比べ、トルクが低下する。また３−３相励磁の場合には、磁路は短くなるものの同じ極性の磁極が３つずつ隣合う形になっており、ヨーク部の磁束密度の増加をもたらしトルクの減少や鉄損の増加の要因となる。
【０００７】
また前記ヨーク部の磁気飽和を回避するためには、ヨーク部の磁路断面積を増やさなければならず、モータＭの外径を変えない場合には、固定子１の内径や回転子６の外径を小さくせざるを得ず、結果的にトルクは小さくなってしまうという問題点もあった。また励磁方式として、１−１相励磁方式も可能であるが、この場合には、励磁状態が図１４に示すようになり、磁路が破線に示すように、長くなりトルクが小さくなるという欠点があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解決し、ヨーク部の部分的な磁気飽和を回避するとともに、１−１相励磁方式の場合にも比較的短い磁路となり、従来のものよりも高トルクが発生される３相ハイブリッド型ステッピングモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の３相ハイブリッド型ステッピングモータの構成は、次のとおりである。
【００１０】
（１）  固定子は放射状に配設された１２個の磁極を有するとともに、回転子は等分に配設された複数の極歯を有し、該各磁極の回転子と対向する面には、それぞれ１個以上の固定子極歯が設けられており、電気角で１２０°ずつの位相差をもった前記磁極を順にＡ、Ｂ、Ｃとし、また前記各磁極Ａ、Ｂ、Ｃに対し電気角で１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれＡ′、Ｂ′、Ｃ′とするとき、一つおきに配置された６個の磁極は、ＡＢＣＡＢＣまたはＡＣ′ＢＡＣ′Ｂの順に配置されるとともに、前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極は、該６個の各磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されることを特徴とする。
【００１１】
（２）  固定子は放射状に配設された１２個の磁極を有するとともに、回転子は等分に配設された複数の極歯を有し、該各磁極の回転子と対向する面には、それぞれ１個以上の固定子極歯が設けられており、電気角で１２０°ずつの位相差をもった前記磁極を順にＡ、Ｂ、Ｃとし、また前記各磁極Ａ、Ｂ、Ｃに対し電気角で１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれＡ′、Ｂ′、Ｃ′とするとき、一つおきに配置された６個の磁極は、ＡＢＣＡ′Ｂ′Ｃ′またはＡＣ′ＢＡ′ＣＢ′の順に配置されるとともに前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極は、該６個の各磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されることを特徴とする。
【００１２】
（３）  前記（１）において、回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±２個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／６のずれ角をもっていることを特徴とする。
【００１３】
（４）  前記（１）において、回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±４個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／１２のずれ角をもっていることを特徴とする。
【００１４】
（５）  前記（２）において、回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±１個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたは５τＲ  ／２４のずれ角をもっていることを特徴とする。
【００１５】
（６）  前記（２）において、回転子鉄心は、ａを１以上の整数とするとき、１２ａ±５個の回転子極歯を有し、前記固定子は、一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、前記回転子の極歯ピッチをτＲ  とするとき、互いに（２ａ±１）τＲ  ／２の機械角をもって配置されており、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線と一致しているかまたはτＲ  ／２４のずれ角をもっていることを特徴とする。
【００１６】
（７）  前記（３）において、前記回転子には５０個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で１．２°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、互いに３２．４°の機械角をもって配設されていることを特徴とする。
【００１７】
（８）  前記（４）において、前記回転子には１００個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で０．３°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の磁気的中心線とは、互いに３０．６°の機械角をもって配設されていることを特徴とする。
【００１８】
（９）  前記（４）において、前記回転子には２００個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で０．１５°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の磁気的中心線とは、互いに２９．７°の機械角をもって配設されていることを特徴とする。
【００１９】
（１０）  前記（５）において、前記回転子には２５個の極歯を有し、前記固定子の各磁極の該回転子と対向する面には、それぞれ複数個の固定子極歯が設けられており、かつ一つおきに配置された前記６個の磁極は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は前記各磁極の巻線部中心線に対し機械角で３°のずれをもっており、前記各６個の磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配設されている前記各隣接する磁極の各磁気的中心線とは、互いに３６°の機械角をもって配設されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、以上のように構成されているので、２−２相励磁や３−３相励磁の場合の磁路を短くすることができ、ヨーク部の部分的な飽和も回避できるため、ヨーク部の磁束密度も均一となり、高トルク化をはかることができる。また回転子を挟んで対向する互いに隣合った磁極で各相を構成しているため、１−１相励磁方式においても磁路を比較的短くできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
（第１実施例）
図１ないし図５は、本発明の第１実施例で、請求項１、請求項３および請求項５に係る３相ハイブリッド型ステッピングモータの好適な実施例を示す図で、図１は、前記ステッピングモータＭの固定子鉄心１０の断面図で、回転子鉄心２との相互関係を示し、図２は各相を構成する磁極巻線の結線図、図３は各相のトルクベクトル図、図４は２−２相励磁の場合の励磁状態図、図５は３−３相励磁の場合の励磁状態図である。
【００２２】
図１において、前記ステッピングモータＭの鉄心は、固定子鉄心１０と外周に５０個（前式１２ａ±２において、ａ＝４とし、符号を“＋”とした場合）の極歯４が形成された回転子鉄心２、２とから構成されている。前記固定子鉄心１０内に放射状に配設された１２個の固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥、Ｐ１１、Ｐ１２には、回転子鉄心２、２に対向する面に、それぞれ複数個の固定子極歯３が配設されている。
【００２３】
そして、一つおきに配設された６個の磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１は等ピッチ（機械角６０°）で配設されるとともに、前記磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１の磁気的中心線、すなわち前記磁極に配設された複数の固定子極歯３の中心線が、前記磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１の巻線部中心線に対し、機械角で１．２°（前式τＲ  ／６）ずれをもつよう配設されている。したがって、一つおきに配設されている磁気的中心線も等ピッチ（機械角６０°）で配設されている。
【００２４】
また前記６個の磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１の磁気的中心線と前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０、Ｐ１２の磁気的中心線とはそれぞれ互いに３２．４°（前式（２ａ±１）τＲ  ／２において、ａ＝４とし、符号を“＋”とした場合）の機械角をもって配設されている。
【００２５】
図１の状態における前記各固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥Ｐ１１、Ｐ１２の内周面に設けられたそれぞれの固定子極歯３と回転子鉄心２の外周に設けられた回転子極歯４とのずれ角は、回転子極歯４の歯ピッチτＲ  （電気角３６０°）を単位とすれば、それぞれ（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  である。
【００２６】
ここで、（０／６）τＲ  は、ずれ角０°を意味し、（３／６）τＲ  は歯ピッチτＲ  の１／２、すなわち電気角で１８０°のずれ角を意味している。また、（２／６）τＲ  は歯ピッチτＲ  の１／３、すなわち電気角で１２０°のずれ角を意味している。ここで、ずれ角０°の磁極を“Ａ”とし、１２０°ずつの位相差をもった磁極をそれぞれ“Ｂ”、“Ｃ”とし、前記“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”に対し、それぞれ１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれ“Ａ′”、“Ｂ′”、“Ｃ′”とすると、図１の磁極のずれ角は前記の順に配置されているため、一つおきに配置された６個の磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１は右方向にＡＢＣＡＢＣの順に配置されており、また前記磁極の右隣に隣接する磁極Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０、Ｐ１２はＡ′Ｂ′Ｃ′Ａ′Ｂ′Ｃ′であり、それぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されている。
【００２７】
従って、図２に示すように、固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ７、Ｐ８に巻装された巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ７、Ｗ８を極性が交互になるように結線してＡ相とし、固定子磁極Ｐ３、Ｐ４、Ｐ９、Ｐ１０に巻装された巻線Ｗ３、Ｗ４、Ｗ９、Ｗ１０を極性が交互になるように結線してＢ相とし、固定子磁極Ｐ５、Ｐ６、Ｐ１１、Ｐ１２に巻装された巻線Ｗ５、Ｗ６、Ｗ１１、Ｗ１２を極性が交互になるように結線してＣ相とすると、各相巻線に同図で上から下に向かって電流を流したときに発生するトルクベクトルＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、前記ずれ角の関係から図３に示すように、電気角で１２０°の位相角をもつことになる。
【００２８】
また、前記各相巻線に前記とは逆向きに電流を流したときに発生するトルクベクトルは−ＴＡ、−ＴＢ、−ＴＣとなり、両者を交互に組み合わせることにより、電気角で６０°ずつ一定方向に回転するトルクベクトルＴＡ、−ＴＣ、ＴＢ、−ＴＡ、ＴＣ、−ＴＢを発生することができる。このとき回転子６は電気角で６０°（機械角で６０°／５０、すなわち１．２°）ずつ回転することとなり、基本ステップ角１．２°の３相ハイブリッド型ステッピングモータが構成できる。
【００２９】
図４は２−２相励磁の場合の励磁状態ＡＣ′、Ｃ′Ｂ、ＢＡ′を示し、図５は３−３相励磁の場合の励磁状態ＡＣ′Ｂ、Ｃ′ＢＡ′、ＢＡ′Ｃを示す。
図４においては、４個の連続した固定子磁極と、該磁極からそれぞれ機械角で１８０°離れた磁極が励磁されており、前記連続した４個の磁極の励磁状態は両端の２つが同じ極性で内側の２つが前記両端の極性とは逆の極性に励磁されており、また前記１８０°離れた極性は互いに同じ極性に励磁されている。この関係は図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）とも同じであり、励磁状態は常に同じといえる。さらに同図に破線で示すように短い磁路を形成していることが分かる。
また、図５においても、図４と同様に励磁状態は常に同じとなっており、短い磁路が形成されていることが分かる。
【００３０】
また、本実施例では一つおきに配置された６個の磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１１およびＰ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０、Ｐ１２は等ピッチで配設されるとともに、前記各磁極の磁気的中心線は該各磁極の巻線部中心線に対し機械角１．２°のずれをもたせている。この結果、固定子鉄板は直交軸Ｘ−Ｘ′、Ｙ−Ｙ′に対し線対称とすることができ、磁気回路の一層の均一化をはかることができる。また、また本鉄板の構成は６０°ごとの回し積み（１枚ごとに所定角度６０°回転しながら積層する）が行えるため、固定子鉄心１０として磁気的及び機械的均一性を達成することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図６および図７は、本発明の第２実施例で、請求項４および請求項８に係る３相ハイブリッド型ステッピングモータの好適な実施例を示す。図６は連続する３個の固定子磁極のみを直線的に示した図、図７は各相を構成する磁極巻線の結線図である。本実施例の固定子鉄板も、前記第１実施例と同様に６０°ごとに回転しながら積層ができるため、固定子磁極の３個分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の構成を示せば十分であるといえる。
【００３２】
図６において、ａ１、ａ２、ａ３は固定子鉄心１０の磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの巻線部中心線であり、ｃ１、ｃ２、ｃ３は該固定子磁極の磁気的中心線を示す。一つおきに配置された前記磁極Ｐ１、Ｐ３は、その巻線部中心線および磁気的中心線、すなわち、ａ１とａ３およびｃ１とｃ３とは等ピッチ（機械角で６０°）で配置されるとともに、前記磁極Ｐ１、Ｐ３の磁気的中心線ｃ１、ｃ３と巻線部中心線ａ１，ａ３とはそれぞれ機械角で０．３°のずれをもって配設されており、また磁極Ｐ１と隣接する磁極Ｐ２とは、その磁気的中心線ｃ１とｃ２とは、機械角３０．６°（前式（２ａ±１）τＲ  ／２において、ａ＝８、符号を“＋”とし、この場合の回転子極歯は１００個）の間隔をもって配置されている。
【００３３】
図６に図示されていないが、回転子鉄心２の外周には１００個（前式１２ａ±４において、ａ＝８、符号を“＋”とした場合）の極歯４が形成されている。
同図において、固定子磁極Ｐ１の極歯３と回転子鉄心２の極歯４とが対向しているとすると、各固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥Ｐ１１、Ｐ１２の内周面に設けられたそれぞれの固定子極歯３と前記回転子極歯４とのずれ角は、回転子極歯の歯ピッチτＲ  を単位とすれば、それぞれ（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  となる。
【００３４】
ここで、前記第１実施例と同様に、ずれ角０°の磁極を“Ａ”とし、１２０°ずれの位相差をもった磁極をそれぞれ“Ｂ”、“Ｃ”とし、前記“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”に対し、それぞれ１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれ“Ａ′”、“Ｂ′”、“Ｃ′”とすると、この場合には、一つおきに配置された６個の磁極は左方向にＡＢＣＡＢＣの順に配置されており、また前記磁極の右隣りに隣接する磁極はＡ′Ｂ′Ｃ′Ａ′Ｂ′Ｃ′であり、それぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されている。
【００３５】
従って、図７に示すように固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ７、  Ｐ８に巻装された巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ７、Ｗ８を極性が交互になるように結線してＡ相とし、固定子磁極Ｐ５、Ｐ６、Ｐ１１、Ｐ１２に巻装された巻線Ｗ５、Ｗ６、Ｗ１１、Ｗ１２を極性が交互になるように結線してＢ相とし、固定子磁極Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ３、Ｐ４に巻装された巻線Ｗ９、Ｗ１０、Ｗ３、Ｗ４を極性が交互になるように結線してＣ相とすることにより、基本ステップ角０．６°の３相ハイブリッド型ステッピングモータが構成できる。
【００３６】
（第３実施例）
図８は、本発明の第３実施例で、請求項４および請求項９に係る３相ハイブリッド型ステッピングモータの好適な実施例を示す。同図において、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図８において、一つおきに配置された磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、‥‥‥の巻線部中心線間すなわちａ１、ａ３、ａ５、‥‥の各間および磁気的中心線間すなわちｃ１、ｃ３、ｃ５、‥‥の各間は、等ピッチ（機械角で６０°）で配置されるともに、前記磁極の磁気的中心線、例えばｃ１と巻線部中心線ａ１とは機械角で０．１５°のずれをもって配設されている。また該磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、‥‥‥の磁気的中心線ｃ１、ｃ３、ｃ５、‥‥と隣接する磁極Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、‥‥‥の磁気的中心線ｃ２、ｃ４、ｃ６、‥‥との間はそれぞれ機械角２９．７°（前式（２ａ±１）τＲ  ／２において、ａ＝１７、符号を“−”とし、この場合の回転子極歯は２００個）の間隔をもって配置されている。
【００３８】
図８には示していないが、回転子鉄心２の外周には２００個（前式１２ａ±４において、ａ＝１７、符号を“−”とした場合）の極歯４が形成されている。
同図において、固定子磁極Ｐ１の極歯３と回転子鉄心の極歯４とが対向しているとすると、各固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥Ｐ１１、Ｐ１２の内周面に設けられた、それぞれの固定子極歯３と前記回転子極歯４とのずれ角は、回転子極歯４の歯ピッチτＲ  を単位とすれば、それぞれ（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  となる。
【００３９】
したがって、前図２に示すように固定子極歯Ｐ１、Ｐ２、Ｐ７、Ｐ８に巻装された巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ７、Ｗ８を極性が交互になるように結線してＡ相とし、固定子磁極Ｐ３、Ｐ４、Ｐ９、Ｐ１０に巻装された巻線Ｗ３、Ｗ４、Ｗ９、Ｗ１０を極性が交互になるように結線してＢ相とし、固定子磁極Ｐ５、Ｐ６、Ｐ１１、Ｐ１２に巻き装された巻線Ｗ５、Ｗ６、Ｗ１１、Ｗ１２を極性が交互になるように結線してＣ相とすることにより、基本ステップ角０．３°の３相ハイブリッド型ステッピングモータが構成できる。
【００４０】
（第４実施例）
図９および図１０は、本発明の第４実施例で、請求項２、請求項５および請求項１０に係る３相ハイブリッド型ステッピングモータの好適な実施例を示す。図９は連続する３個の固定子磁極のみを直線的に表示した図、図１０は各相を構成する磁極巻線の結線図である。図９において、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図９において、一つおきに配置された磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、‥‥‥の巻線部中心線間すなわちａ１、ａ３、ａ５、‥‥の各間および磁気的中心線間すなわちｃ１、ｃ３、ｃ５、‥‥の各間は、等ピッチ（機械角で６０°）で配置されるともに、前記磁極の磁気的中心線、例えばｃ１と巻線部中心線ａ１とは機械角で３°のずれをもって配設されている。また該磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、‥‥‥の磁気的中心線ｃ１、ｃ３、ｃ５、‥‥と隣接する磁極Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、‥‥‥の磁気的中心線ｃ２、ｃ４、ｃ６、‥‥との間はそれぞれ機械角３６°（前式（２ａ±１）τＲ  ／２において、ａ＝２、符号を“＋”とし、この場合の回転子極歯は２５個）の間隔をもって配置されている。
【００４２】
図９には示していないが、回転子鉄心２の外周には２５個（前式１２ａ±１において、ａ＝２、符号を“＋”とした場合）の極歯４が形成されている。
同図において、固定子磁極Ｐ１の極歯３と回転子鉄心の極歯４とが対向しているとすると、各固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥Ｐ１１、Ｐ１２の内周面に設けられた、それぞれの固定子極歯３と前記回転子極歯４とのずれ角は、回転子極歯４の歯ピッチτＲ  を単位とすれば、それぞれ（０／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  となる。
【００４３】
この場合には、一つおきに配置された６個の磁極Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、‥‥‥は左方向にＡＣ′ＢＡ′ＣＢ′の順に配置されており、また前記磁極の右隣に隣接する磁極Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、‥‥‥はＡ′ＣＢ′ＡＣ′Ｂであり、それぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されている。
【００４４】
したがって、図１０に示すように固定子磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ８、Ｐ７に巻装された巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ８、Ｗ７を極性が交互になるように結線してＡ相とし、固定子磁極Ｐ５、Ｐ６、Ｐ１２、Ｐ１１に巻装された巻線Ｗ５、Ｗ６、Ｗ１２、Ｗ１１を極性が交互になるように結線してＢ相とし、固定子磁極Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ４、Ｐ３に巻装された巻線Ｗ９、Ｗ１０、Ｗ４、Ｗ３を極性が交互になるように結線してＣ相とすることにより、基本ステップ角２．４°の３相ハイブリッド型ステッピングモータが構成できる。
【００４５】
なお、本発明の技術は前記実施例に限定されるものではなく、例えば、電気角で１８０°の位相差をもって配設されている隣接する磁極を、本実施例とは逆の方向に隣接させることももちろん可能である。
【００４６】
その場合には、それぞれの固定子極歯３と回転子極歯４とのずれ角は前記第１実施例の場合、（０／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（３／６）τＲ  となる。
【００４７】
また、前記第２実施例の場合は、（０／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（３／６）τＲ  となる。
【００４８】
さらに、第３実施例の場合は、（０／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（３／６）τＲ  、（０／６）τＲ  、（５／６）τＲ  、（２／６）τＲ  、（１／６）τＲ  、（４／６）τＲ  、（３／６）τＲ  となる。
また、本実施の形態においては、固定子の内側に回転子がある構成を示したが、固定子の外側に回転子がある構成ももちろん可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の３相ハイブリッド型ステッピングモータによれば、固定子は放射状に配設された１２個の磁極を有するとともに、回転子は外周に等分に配設された複数の極歯を有し、該各磁極の回転子と対向する面には、それぞれ１個以上の固定子極歯が設けられており、電気角で１２０°ずつの位相差をもった前記磁極を順にＡ、Ｂ、Ｃとし、また前記各磁極Ａ、Ｂ、Ｃに対し電気角で１８０°の位相差をもった磁極をそれぞれＡ′、Ｂ′、Ｃ′とするとき、一つおきに配置された６個の磁極は、ＡＢＣＡＢＣ、ＡＣ′ＢＡＣ′Ｂ、ＡＢＣＡ′Ｂ′Ｃ′またはＡＣ′ＢＡ′ＣＢ′の順に配置されるとともに、前記６個の磁極にそれぞれ隣接する磁極は、該６個の各磁極に対しそれぞれ電気角で１８０°の位相差をもって配置されるので、磁路を短く構成でき高トルク化がはかれるとともに、ヨーク部の部分的な磁気飽和をなくして、ヨーク部の磁束密度も均一となり、ヨーク磁路を効率よく使うことができる。
【００５０】
そのため、運転時の鉄損を低減でき温度上昇を低くおさえることができる。また１−１相励磁においても互いに隣接する磁極で磁路を形成するため、磁路を短くでき高トルク化が図れる。また各相が磁気的に分離された構成となるため、相間の磁気結合が小さくでき相互インダクタンスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３相ハイブリッド型ステッピングモータの第１実施例を示し、その固定子鉄心の断面図である。
【図２】各相を構成する磁極巻線の結線図である。
【図３】各相のトルクベクトル図である。
【図４】２−２相励磁の場合の励磁状態図で、図４（ａ）はＡＣ′励磁状態図、図４（ｂ）はＣ′Ｂ励磁状態図、図４（ｃ）はＢＡ′励磁状態図ある。
【図５】３−３相励磁の場合の励磁状態図で、図５（ａ）はＡＣ′Ｂ励磁状態図、図５（ｂ）はＣ′ＢＡ′励磁状態図、図５（ｃ）はＢＡ′Ｃ励磁状態図である。
【図６】本発明の第２実施例を示し、３相ハイブリッド型ステッピングモータの固定子鉄心の一部断面で、連続する３個の固定子磁極のみを直線的に示した図である。
【図７】各相を構成する磁極巻線の結線図である。
【図８】本発明の第３実施例を示し、３相ハイブリッド型ステッピングモータの固定子鉄心の一部断面で、連続する３個の固定子磁極のみを直線的に示した図である。
【図９】本発明の第３実施例を示し、３相ハイブリッド型ステッピングモータの固定子鉄心の一部断面で、連続する３個の固定子磁極のみを直線的に示した図である。
【図１０】図９における各相を構成する磁極巻線の結線図である。
【図１１】従来の３相ハイブリッド型ステッピングモータの固定子鉄心の断面図である。
【図１２】従来の３相ステッピングモータの概略縦断面図である
【図１３】図１１におけるハイブリッド型ステッピングモータの２−３相励磁の場合の１２通りの中の、前６通りの励磁状態図で、図１３（ａ）はＡＣ′励磁状態図、図１３（ｂ）はＡＣ′Ｂ励磁状態図、図１３（ｃ）はＣ′Ｂ励磁状態図、図１３（ｄ）はＣ′ＢＡ′励磁状態図、図１３（ｅ）はＢＡ′励磁状態図、図１３（ｆ）はＢＡ′Ｃ励磁状態図である。
【図１４】図１１におけるハイブリッド型ステッピングモータの１−１相励磁の場合の励磁状態図である。
【符号の説明】
１  固定子
２    回転子鉄心
３  固定子極歯
４  回転子極歯
６  回転子
７  軸
１０    固定子鉄心
Ｍ  ハイブリッド型ステッピングモータ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、‥‥‥、Ｐ１１、Ｐ１２  固定子磁極
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、‥‥‥、Ｗ１１、Ｗ１２    巻線（磁極巻線）
【図１】
0003612401.tif 000002
【図２】
0003612401.tif 000003
【図３】
0003612401.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003612401.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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