多相混合型步进电动机的驱动方法技术

一种多相混合型步进电动机的驱动方法，该电动机具有在旋转轴方向上磁化的１个以上的永久磁铁的转子，其特征在于： 所述转子具有所述永久磁铁，在软磁铁制的外周上等间隔地设有多个（ＮＲ）齿，在该永久磁铁的两端设有的２个磁极盖上分别设有多个齿，它们互相错开１／２齿节（１／２ＴＰ）； 多个非对称型定子，配置在所述转子的外周，具有向内的１０个放射状的固定磁极，这些磁极分别设有不具分接轴头的线圈；在该非对称型定子上分别设有与转子的齿节同间隔的２个以上的小齿；这些非对称型定子的小齿总数为ＮＳ，ＮＳ＝５×（ｎ０＋ｎ１）｛这里ｎ０是５个极齿各自的小齿数，ｎ１是其余５个极齿的小齿数｝，小齿数为ｎ１的非对称型定子配置在小齿数为ｎ０的非对称定子之间，且以旋转轴为中心，小齿数为ｎ０的非对称型定子配置在小齿数为ｎ１的非对称型定子的反对侧；转子的齿数（ＮＲ）与该定子的小齿的总数（ＮＳ）的关系为ＮＳ≥０. ８ＮＲ｛即ＮＳ比０. ８ＮＲ大或相等于０. ８ＮＲ｝，ＮＲ与ＮＳ的差为ＮＲ－ＮＳ＝Ｋ（Ｓ０－Ｓ１）＋１０（Ｓ１－１＋Ｂ），｛这里Ｋ为２至５间的整数，Ｓ０与Ｓ１是尽量小的整数，双者可相等，Ｂ为一个分数，１０Ｂ（Ｂ的１０倍）一定是整数｝，所述１０个定子线圈以Ｐ３、Ｐ８、Ｐ５、Ｐ１０、Ｐ７、Ｐ２、Ｐ９、Ｐ４、Ｐ１、Ｐ６的顺序连接成环状，且在Ｐ６与Ｐ３之间、Ｐ８与Ｐ５之间、Ｐ１０与Ｐ７之间、Ｐ２与Ｐ９之间、Ｐ４与Ｐ１之间设有端子，通过在各步进中对各磁极的磁化，使Ｎ极与Ｓ极的数目相同，在全部的步进中，任何相邻的磁极至少有１对以上同为Ｓ极。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及5相混合型步进电动机的驱动方法的改良。混合型步进电动机作为适用于决定高精度的位置的促动器，早在四分之一世纪之前已经是众所周知的了。其应用范围包括全自动化生产线用的各种工作机械、打印机、绘图机、传真机、盘驱动器等计算机的外围机器。为了使用上的方便，曾尝试把上述的混合型步进电动机的步进角尽可能做得小，因而增加其相数，现在多使用4相或5相的步进电动机。如上所述的现有的4相或5相步进电动机，其缺点是，转矩稳定性不安定、停止位置的不同而使得转矩变化、得不到高精度的步进角等。本专利技术目的是为了解决上述现有技术存在的缺点。为了达成上述本专利技术的目的，本专利技术的，其中，该电动机具有在旋转轴方向上磁化的1个以上的永久磁铁的转子，其特征在于所述转子具有所述永久磁铁，在软磁铁制的外周上等间隔地设有多个(NR个)齿，在该永久磁铁的两端设有的2个磁极盖上分别设有多个齿，它们互相错开1/2齿节(1/2TP);多个非对称型定子，配置在所述转子的外周，具有向内的10个放射状的固定磁极，这些磁极分别设有不具分接抽头的线圈;在该非对称型定子上分别设有与转子的齿节同间隔的2个以上的小齿;这些非对称型定子的小齿总数为NS，NS＝5×(n0+n1)｛这里n0是5个极齿各自的小齿数，n1是其余5个极齿的小齿数｝，小齿数为n1的非对称型定子配置在小齿数为n0的非对称定子之间，且以旋转轴为中心，小齿数为n0的非对称型定子配置在小齿数为n1的非对称型定子的反对侧;转子的齿数(NR)与该定子的小齿的总数(NS)的关系为NS≥0.8NR｛即NS比0.8NR大或相等于0.8NR｝，NR与NS的差为NR-NS＝K(S0-S1)+10(S1-1+B)，｛这里K为2至5间的整数，S0与S1是尽量小的整数，两者可相等，B为一个分数，10B(B的10倍)一定是整数｝，所述10个定子线圈以P3、P8、P5、P10、P7、P2、P9、P4、P1、P6的顺序连接成环状，且在P6与P3之间、P8与P5之间、P10与P7之间、P2与P9之间、P4与P1之间设有端子，通过在各步进中对各磁极的磁化，使N极与S极的数目相同，在全部的步进中，任何相邻的磁极至少有1对以上同为S极。附图说明图1是本专利技术的一实施例的横剖面图;图2是本专利技术的一实施例的纵剖面图;图3是本专利技术的一实施例的定子系统的正面图;图4是本专利技术的转子的向量图;图5是本专利技术的接线图;图6是表示全步进模式时的各固定磁极的磁极变化图;图7是表示半步进模式时的各固定磁极的磁极变化图。下面配合附图对本专利技术的一较佳实施例加以详细说明。图1及图2是表示本专利技术的步进电动机的剖面图。其中，图1是截面与旋转轴垂直的横剖面图。在该图中，1是定子，在该定子1的向内方向上设有10个定子磁极S、S′。又，在各定子磁极S、S′上卷绕着定子线圈2。在定子磁极S的先端设有小齿3。这些小齿的总数一般地定义为NS。4是旋转轴，在它的周围设有转子5。该转子5如图2所示，在中央处具有永久磁铁7，而两端则具有转子盖8，外周面设有多数的齿6，其总数一般地定义为NR。再者，图1是沿图2的A-A线的剖面图。又，卷绕于各定子磁极上的10个定子线圈分别附上P1至P10的记号。最初的实施例是对于具有10个定子磁极，NR＝50的5相步进电动机的转矩稳定性、步进角的精度、效率加以改善的(邻接的定子磁极间的移位角为1/5Tp，这里Tp为小齿3的节距)。10个定子磁极的小齿数并不全都为4，而是在每隔1个定子磁极增加1个小齿，从成为非对称型定子磁极。藉着这样的构造，在具有4个小齿的定子磁极的对面都存在着具有5个小齿的定子磁极(图3)。转子的齿数与定子磁极的小齿数的差为5(即从50减去4×5之积，再减去5×5之积)。这种设计也改善了转矩平衡点的稳定性。这是因为至少2个相邻定子磁极为N极，而其他2个相邻的定子磁极为S极(参看图6)。在定子磁极数为10个的非对称型定子构造中，为了在四个方面达成显著的改善，在下说明的实施例，对于齿数为40、50、80、90或100的转子，邻接的定子磁极间的移位角采用3/10Tp或7/10Tp，每隔一个定子磁极，如上所述，其小齿数增加1。现在，为了设计具有非常重要的步进角的电动机，只要将转子齿数与定子小齿数的差设定为5或3就可以了。参照图4，作用于转子盖的半径方向的力分散于3个方向。这个力对于两方的转子盖相等地作用着。这样向3个方向分散的力对于制造公差的影响是很低的，同时可增加步进角精度，以及减少振动。这是因为间隔大的缝隙部分只2个。图6是表示20个连续步进的各定子磁极的极化状况图。这个步进动作以全步进使旋转轴4旋转。从图6可以了解这种步进电动机，不管在任何位置(即步进)，都具有相同数目的N极和S极，从而减少了磁滞现象。以下参照图5和图6对步进的旋转动作加以说明。图5是本专利技术实施例的接线图。本专利技术的10个定子线圈以P3、P8、P5、P10、P7、P2、P9、P4、P1、P6的顺序连接成环状。在P6与P3之间、P8与P5之间、P10与P7之间、P2与P9之间、P4与P1之间分别设有蓝、红、橙、绿、黑色的端子。图6是表示在全步进模式时各步进的各磁极的磁化状态图。再者，在图5中以点表示线圈的卷绕方向。图5中，虽然没有示出开关电路，但在各个蓝、红、橙、绿、黑端子上接有双向开关，使其在常态下保持中立，当在一方的位置则接于正电源时，在另一方的位置则接于负电源，根据来自图中未示出的控制装置的指令，从这三个开关模式中选择其中之一而进行连接。于是在每一步进中，通以电流使各磁极产生如图6所示的极性。这样，藉着在各步进的开关动作，如图6所示，在步进中两极的磁极数相等，进而使相邻的磁极中，至少有1对同是S极。图7是表示半步进模式下在各步进的各磁极磁化状态图。由于本专利技术具备上所述的构造，故可获得转矩稳定性的安定、静止转矩的平衡、高精度的步进角。还有，在全步进模式时及半步进模式时，使S极与N极的数目相等，进而由于在全部的步进中任何邻接的磁极至少有1对同是S极，所以在旋转时不会发生异常振动。权利要求1.一种，该电动机具有在旋转轴方向上磁化的1个以上的永久磁铁的转子，其特征在于所述转子具有所述永久磁铁，在软磁铁制的外周上等间隔地设有多个(NR)齿，在该永久磁铁的两端设有的2个磁极盖上分别设有多个齿，它们互相错开1/2齿节(1/2TP)；多个非对称型定子，配置在所述转子的外周，具有向内的10个放射状的固定磁极，这些磁极分别设有不具分接轴头的线圈；在该非对称型定子上分别设有与转子的齿节同间隔的2个以上的小齿；这些非对称型定子的小齿总数为NS，NS=5×(n0+n1){这里n0是5个极齿各自的小齿数，n1是其余5个极齿的小齿数}，小齿数为n1的非对称型定子配置在小齿数为n0的非对称定子之间，且以旋转轴为中心，小齿数为n0的非对称型定子配置在小齿数为n1的非对称型定子的反对侧；转子的齿数(NR)与该定子的小齿的总数(NS)的关系为NS≥0.8NR{即NS比0.8NR大或相等于0.8NR}，NR与NS的差为NR-NS=K(S0-S1)+10(S1-1+B)，{这里K为2至5间的整数，S0与S1是尽量小的整数，双者可相等，B为一个分数，10B(B的10倍)一定是整数}，所述10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村典之，吉田贤司，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：