(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、ロータ側の小歯ピッチを一定にし、かつ、ステータ側の小歯ピッチの少なくとも１個を１ポールの中で不等ピッチとしたことを特徴とするハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項２】
前記ロータ側の小歯とステータ側の小歯の少なくとも１個が一致し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ピングモータ。
【請求項３】
ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、ロータ・ステータの小歯幅を同じにし、かつ、ロータ側の小歯ピッチを一定にするとともに、ステータ側の小歯ピッチの少なくとも１個を１ポールの中で不等ピッチとしたことを特徴とする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、ハイブリッド型ステッピングモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータにおけるステータポール小歯は、基本ステップ角度と相数の関係で決定され、等ピッチで分配されているのが一般的である。そして、モータのトルクを増加させるためには、１ポール当たりの小歯はできる限り多く配置することが望ましい。
【０００３】
しかし、隣接するステータポールとの間隙寸法（通称スロットオープンと言われており、以下スロットオープンと言う）が狭くなり、ポールに施す捲線作業はスロットオープンが狭くなるほど困難さが増すので、捲線作業に適合した常識的なスロットオープン幅が求められる。従って、ステータポールの周方向の幅寸法内に施すことのできる小歯数は、従来通りの常識的な数となる。
【０００４】
そこで、基本ステップ各と相数で決まるピッチより狭いピッチを設定し、小歯数を多くする提案が行われている。これは、特許第２５０１６６０号に開示されているものであり、その一例を図１１に示す。図１１において、４相ハイブリッドステップモータで、１ステップが１．８°、ポール数が８個のステータにおいて、ステータ１の小歯ピッチは６．９°、オープンスロット７．３°、２はロータにして、ロータ２の小歯ピッチは７．２°、スタータ・ロータの小歯幅は３．２°に設定してある。
【０００５】
その結果、図１１のステータ１とロータ２の第１の小歯１ａ，２ａとのピッチ差は０．１５°となり、第２の小歯１ｂ，２ｂとのピッチ差は０．４５°および第３の小歯１ｃ，２ｃとのピッチ差は０．７５°となる。なお、図１１に示すステータ１の小歯とロータ２の小歯はオープンスロット３を挟んで３個のみ示している。
【０００６】
モータはステータ１の小歯とロータ２の小歯とが重なった時にトルクは最低となり、また、ステータ１の小歯の立ち下がり（立ち上がり）とロータ２の立ち上がり（立ち下がり）のエッジが重なった時にトルクは最大となるものである。
【０００７】
そして、ステータ１の小歯１ａとロータ２の小歯２ａとの間で生じるトルク（破線と２点鎖線。なお、横軸方向は回転角度、縦軸方向はトルクを示している。）は図１２となる。すなわち、破線と２点鎖線は０．１５°ずれているので、それぞれは１°ずれるとトルクは１０となり、２°ずれると２０となり、さらに、３．２°ずれて３２となり、この２つのトルク特性を回転角度に対するトルクを加算すると、０°の部分でトルクは０となり、１°の部分でトルクは２０となり、さらに、３．１°の部分で最大の６０．５から２８．５に急激に低下し、３．４°の部分では３２に上昇して０まで低下する。
【０００８】
以下、同様にしてステータ１の小歯１ｂとロータ２の小歯２ａとの間で生じるトルクは図１３となり、また、ステータ１の小歯１ｃとロータ２の小歯２ｃとの間で生じるトルクは図１４となる。そして、前記した従来例にあってはステータ１の小歯数が６個であることから、前記３つのトルクの和を２倍することによって、図１５の最大トルクが得られる。
【０００９】
すなわち、総合トルクである最大トルクは１４５．５であるが、この最大トルクは不飽和状態時のトルクであり、実際に近い特性の７５％飽和を想定すると、前記した図１１〜図１４におけるトルクはそれぞれ図１６〜図１８のようになり、最大トルクは図１９に示すように１３１．５となる。
【００１０】
一方、前記特許第２５０１６６０号において述べている従来例であるステータポール小歯数が５個のモータにあっては、ロータ・ステータ小歯ピッチ差が０であり、かつ、ステータ小歯ピッチが７．２°である。この場合のオープンスロットは１３°となる（図２０を参照）。
【００１１】
この従来例における各ステータ１の小歯とロータ２の小歯との間で生じるトルクは図２１のようになり、５個のステータ１の小歯とロータ２の小歯とによる不飽和最大トルクは図２２のように１６０となる。そして、７５％飽和トルク時における各ステータ１の小歯とロータ２の小歯との間で生じるトルクは図２３のようになり、最大７５％飽和トルクは図２４に示すように１２０となる。
【００１２】
このように、前記した特許第２５０１６６０号の最大トルクと、５個のステータポール小歯を有する従来のモータの最大トルクと比較しても、特許第２５０１６６０号の明細書中において述べているステータポール小歯数を６個に増加して最大トルクの増加を図ったという目的は達成されていない（表１を参照）。
【００１３】
【表１】
0003715053.tif 000002
【００１４】
なお、ロータの径、ロータとステータの歯幅を調整することにより図示のような角度トルク特性が得られるものであり、また、ステータポールにおけるコイルのアンベアターンを変えることによっても角度トルク特性は大幅に変化するものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、トルクの増加が達成されておらず、特に、高速回転時の動トルク（表１における復元トルク範囲が大きい程、回転磁界に対してロータの遅れが大きくなる。このことは、高速回転が可能になるということである。）が低下している。
【００１６】
これは、トルク増加をロータ直径の拡大で補っても動トルク低下を補うことができないということである。このように、狭いピッチとして歯数を増加してもトルクが増加せず、高速回転時の動トルクの低下は、従来の技術的常識通り等ピッチに分配したことに起因する。
【００１７】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、ステータポール上の小歯を不等ピッチで分配することにより、トルクを増大させると共に１ポール当たりの小歯を出来る限り多く配置し、高速回転時の動トルク特性を損なわないハイブリッド型ステッピングモータを提供せんとするにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のハイブリッド型ステッピングモータは、前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、ロータ側の小歯ピッチを一定にし、かつ、ステータ側の小歯ピッチの少なくとも１個を１ポールの中で不等ピッチとしたことを特徴とし、また、ハイブリッド型ステッピングモータにおいて、ロータ・ステータの小歯幅を同じにし、かつ、ロータ側の小歯ピッチを一定にすると共に、ステータ側の小歯ピッチの少なくとも１個を１ポールの中で不等ピッチとしたことを特徴とするものであり、さらに、前記ロータ側の小歯とステータ側の小歯の少なくとも１個が一致させることが望ましいものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド型ステッピングモータの第１の実施の形態を図１〜図５と共に説明する。
本発明における第１の実施の形態にあっては、表１に示すようにロータ２の小歯ピッチを７．２°、基本ステップ角を１．８°、ロータ・ステータ小歯幅３．２°とし、かつ、ステータポール小歯数を６個とした点では従来と同じである。
【００２０】
そして、オープンスロットを６．４°となし、６個のステータ小歯ピッチを６．９°−６．９°−７．８°−６．９°−６．９°としたことを特徴とする。このようにステータ小歯ピッチを不等幅とした半分の部分の展開図を図１に示す。なお、一対のステータ１の小歯１ａとロータ２の小歯２ａとはずれがなく一致して基準となっており、他の小歯１ｂ，２ｂ同士は０．３°ずれている。
【００２１】
このように構成することにより、０．３°ずれている小歯１ｂ，２ｂの部分における不飽和トルクは図２のようになり、最大不飽和トルクは図３のように１７５となる。また、７５％飽和トルクは図４のようになり、最大７５％飽和トルクは図５のように１４４となって、前記した従来例の何れよりもトルク値の増加が図れた。
【００２２】
また、本発明の第２の実施の形態にあっては、図６に示す如く６個のステータ小歯ピッチを６．９°−７．２°−７．２°−７．２°−６．９°とした点で前記した第１の実施の形態と相違するのみで、他の数値は同じである。従って、ステータ１の３つの小歯１ａとロータ２の３つの小歯２ａとはずれがなく一致している
【００２３】
このように構成することにより、前記した第１の実施の形態と同様な作図を行うことにより、不飽和トルクは図７となり、その最大不飽和トルクは図８に示す如く１７５となる。また、７５％飽和トルクは図９となり、その最大７５％飽和トルクは図１０に示す如く１４４となって、この実施の形態においても、従来例の場合よりも最大トルクは増加している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は前記したように、ロータ側の小歯ピッチを一定とし、ステータ側の小歯ピッチの少なくとも１個を１ポールの中で不等ピッチとしたので、１ポール当たりの小歯が多くできると共に最大トルクを増加でき、しかも、高速回転時の動トルク特性を損なうことがないといった効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すステータとロータの小歯対応位置の一部を示す展開図である。
【図２】同上の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図３】同上の最大不飽和トルクを示す特性図である。
【図４】同上の小歯間の飽和トルクを示す特性図である。
【図５】同上の最大７５％飽和トルクを示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示すステータとロータの小歯対応位置の一部を示す展開図である。
【図７】同上の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図８】同上の最大不飽和トルクを示す特性図である。
【図９】同上の小歯間の飽和トルクを示す特性図である。
【図１０】同上の最大７５％飽和トルクを示す特性図である。す展開図である。
【図１１】第１の従来例におけるステータとロータの小歯対応位置の一部を示す展開図である。
【図１２】同上の１つの小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図１３】他の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図１４】さらに他の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図１５】図１２〜図１４のトルクを総和した最大不飽和トルクを示す特性図である。
【図１６】同上の１つの小歯間の７５％飽和トルクを示す特性図である。
【図１７】他の小歯間の７５％飽和トルクを示す特性図である。
【図１８】さらに他の小歯間の不７５％飽和トルクを示す特性図である。
【図１９】図１２〜図１４のトルクを総和した最大７５％飽和トルクを示す特性図である。
【図２０】第２の従来例におけるステータとロータの小歯対応位置の一部を示す展開図である。
【図２１】同上の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図２２】最大不飽和トルクを示す特性図である。
【図２３】同上の小歯間の不飽和トルクを示す特性図である。
【図２４】最大７５％飽和トルクを示す特性図である。
【符号の説明】
１          ステータ
１ａ，１ｂ  小歯
２          ロータ
２ａ，２ｂ  小歯
【図１】
0003715053.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003715053.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003715053.tif 000009
【図８】
0003715053.tif 000010
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003715053.tif 000019
【図１８】
0003715053.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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