DE3523806A1 - Verfahren zum antreiben eines 5-phasen-schrittmotors - Google Patents
Verfahren zum antreiben eines 5-phasen-schrittmotorsInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben
eines 5-Phasen-Schrittmotors.
Zum Antreiben von 5-Phasen-Schrittmotoren sind Stan
dardverfahren vorgeschlagen und angewendet, wie das Fünfeck
verfahren und das Sternverfahren. Jedoch ist bei Anwendung
des Fünfeckverfahrens und des Sternverfahrens ein Halbschritt
antrieb mit 4-5-Phasen-Erregung schwierig durchzuführen, und
daher werden diese Standardantriebsverfahren hauptsächlich
für den Halbschrittantrieb angewendet.
Fig. 1 ist ein Stromkreisdiagramm für ein bekanntes
Standardantriebsverfahren.
In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 1 bis 5
die Phasen A bis E bezeichnet, und jede Phase besteht aus
einer Spule, die um einen Statorpol des 5-Phasen-Schrittmo
tors gewickelt ist. Jede Phase wird durch Transistoren 6 a bis
6 d betätigt derart, daß sie mit Bezug auf die anderen Phasen
in Phase oder in Gegenphase ist. Mit dem Bezugszeichen 7 ist
eine Energiequelle bezeichnet, um jeder Phase Feldstrom zu
zuführen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, werden bei dem
Antriebsverfahren unter Verwendung einer solchen Schaltung
vier Transistoren für jede Phase verwendet und demgemäß sind
insgesamt zwanzig Transistoren erforderlich, um einen Aus
gangsschritt zusammenzusetzen, wodurch sich verschiedene
Nachteile ergeben, insbesondere vergrößerte Wärmeerzeugung
beim Ausgangsschritt, größere Größe des Schrittes und ein
komplizierter Steuerstromkreis zum Steuern des Schritts.
Weiterhin muß, wegen des Umstandes, daß alle Phasen
parallel erregt werden, die Energiequelle das vier- bis fünf
fache des Nennstroms (der Strom, der jeder Phase geliefert
werden kann) des Motors liefern entsprechend einer 4-5-Phasen-
Erregung. Demgemäß besteht bei dem bekannten Antriebsverfah
ren der Nachteil, daß eine Energiequelle großer Stromkapazität
erforderlich ist.
Es ist somit ein Zweck der vorliegenden Erfindung,
die bekannten Verfahren zu verbessern. Insbesondere ist es
ein Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum An
treiben eines 5-Phasen-Schrittmotors derart auszuführen, daß
4-5-Phasenerregung mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl
von Transistoren und unter Verwendung einer Energiequelle
ermöglicht ist, die eine relativ kleine Stromkapazität hat.
Im wesentlichen ist ein Verfahren zum Antreiben
eines 5-Phasen-Schrittmotors gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß ein Ende jeder der Spulen einer Gruppe
von Phasen A, C und E unter den Spulen der Phasen A, B, C, D
und E, die in dem 5-Phasen-Schrittmotor angeordnet sind, mit
einem Ende jeder der Spulen einer anderen Gruppe von Phasen
B und D verbunden wird, so daß die zuerst genannte Gruppe sich
zur letzteren Gruppe in Gegenphase befindet, wobei zwei oder
drei der fünf Phasen in zweckentsprechender Weise für paralle
le Erregung ausgewählt werden, und wobei die beiden anderen
zwei oder drei Phasen parallel erregt werden derart, daß sie
mit den zuerst genannten zwei oder drei parallel erregten
Phasen in Reihe geschaltet sind, wodurch der 5-Phasen-Schritt
motor angetrieben wird durch aufeinanderfolgendes Ändern der
Richtung eines resultierenden Vektors.
Da ein Verfahren zum Antreiben eines 5-Phasen-Schritt
motors gemäß der Erfindung angewendet wird zum Steuern über
die Erregung derart, daß alle Phasen abwechselnd in Reihe und
parallel miteinander geschaltet sind, kann die Anzahl der
Betätigungstransistoren im Ausgangsschritt auf Zehn verringert
werden. Daher ist gemäß der Erfindung die Anwendung von 4-5-
Phasen-Erregung bei einem 5-Phasen-Schrittmotor möglich gemacht
durch Transistoren, deren Anzahl nur halb so groß wie bei
den bekannten Verfahren oder Schaltungen ist.
Die Erfindung verwendet weiterhin Erregung in Reihe
und sie ermöglicht es daher, daß der Energiequellenstrom
gegenüber dem Nennstrom lediglich um das Zwei- bis Zweiein
halbfache erhöht zu werden braucht. Demgemäß ermöglicht die
Erfindung die Verwendung einer Energiequelle, deren Strom
kapazität kleiner als diejenige der Energiequelle ist, die
bei den bekannten Verfahren verwendet werden muß.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung
beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Stromkreisdiagramm, anhand von welchem ein
Antriebsverfahren gemäß dem Stand der Technik er
läutert ist;
Fig. 2 ist ein Stromkreisdiagramm, welches die Ausführung
einer Antriebsvorrichtung zeigt unter Anwendung
einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der
Erfindung zum Antreiben eines 5-Phasen-Schrittmotors;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Ausführung eines
5-Phasen-Schrittmotors, bei welcher eine Ausführungs
form des Verfahrens gemäß der Erfindung angewendet
wird;
Fig. 4 ist ein Diagramm, welches Stromwellenformen und die
Richtungen von Erregungen zeigt, die allen Phasen
erteilt werden sollen;
Fig. 5a bis 5h sind Diagramme, welche die Drehmomentvektoren
zeigen, die in allen Phasen erzeugt sind,;
Fig. 6 ist ein Diagramm, in welchem die geometrischen Orte
dargestellt sind, die durch die resultierenden Dreh
momentvektoren hervorgerufen werden.
Fig. 2 ist ein Stromkreisdiagramm einer Ausführung
einer Antriebsvorrichtung, mit welcher eine Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Antreiben eines
5-Phasen-Schrittmotors gemäß der Erfindung verwendet wird.
In Fig. 2 und in Fig. 1 sind für gleiche Teile glei
che Bezugszeichen verwendet. Gemäß Fig. 2 ist ein Ende jeder
Spule einer Gruppe von Spulen 1, 3 und 5 von Phasen A, C und
E mit einem Ende jeder Spule einer Gruppe von Spulen 2 und 4
von Phasen B und D verbunden, so daß die beiden Gruppen zu
einander in Gegenphase sind.
Die Bezugszeichen 11 bis 20 stellen die Transistoren
dar, von denen jeder dazu dient, jede Phase zu erregen. Jeder
der Emitter der Tansistoren 11, 13, 15, 17 und 19 ist mit
jedem der Kollektoren der Transistoren 12, 14, 16, 18 bzw. 20
verbunden. Jedes Paar von Transistoren 11 und 12, 13 und 14,
15 und 16, 17 und 18 und 19 und 20 ist mit Bezug auf die
Energiequelle 7 in Reihe geschaltet. Das andere Ende jeder
der Spulen der Phasen A bis E ist an eine Verbindungsstelle
jedes der Transistorenpaare 11 und 12, 13 und 14, 15 und 16,
17 und 18 und 19 und 20 angeschlossen.
Nachstehend wird das Verfahren zum Antreiben mittels
der soweit beschriebenen Ausführungsform der Erfindung be
schrieben anhand der Betriebsweise der soweit beschriebenen
Vorrichtung.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Ausführung
eines 5-Phasen-Schrittmotors, bei welchem eine Ausführungs
form der Erfindung angewendet wird.
Der Rotor 21 ist mit fünfzig Zähnen versehen. Der
Stator 22 weist zehn Pole auf, und ein Satz von Zähnen an
einem Pol ist derart angeordnet, daß er von den Zähnen des
benachbarten Poles um eine Strecke versetzt oder verschoben
ist, die gleich ein Zehntel der Zahnteilung des Rotors 21
ist. Spulen sind auf die Pole derart gewickelt, daß zwei
gegenüberliegende Pole gleiche Polarität N oder S haben,
wodurch fünf Phasenpaare A bis E gebildet und miteinander
verbunden sind, die aus Spulen 1 bis 5 bestehen, wie es in
Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Diagramm, in welchem Stromwellen
formen und Erregungsrichtungen dargestellt sind, die allen
Phasen erteilt werden sollen. Die Erregungsrichtungen sind
derart angenommen, daß mit Bezug auf die Spulen 1, 3 und 5
der Phasen A, C bzw. E der Strom, der beispielsweise von A
nach fließt, als (+) Strom und der Strom, der von nach A
fliegt, als (-) Strom angegeben ist, wobei mit Bezug auf die
Spulen 2 und 4 der Phasen B und D, die sich zu den ersten
drei Phasen in Gegenphase befinden, der Strom, der beispiels
weise von nach B fließt, als (+) Strom und der Strom, der
von B nach fließt, als (-) Strom angegeben ist.
Die Bezugszeichen 0 bis 19 in Fig. 4 zeigen die Zu
stände (Schritte) aufeinanderfolgender Erregung von Phasen.
Beispielsweise sind beim Schritt Null die Transisto
ren 11, 14, 15, 18 und 19 leitend, während die übrigen Transi
storen nichtleitend sind. Von der Energiequelle 7 zugeführter
Strom wird an die Spulen 1, 3 und 5 der Phasen A, C bzw. E
geliefert, und zwar über die Transistoren 11, 15 bzw. 19, und
weiterhin wird Strom von der Quelle 7 an die Spulen 2 und 4
der Phasen B und geliefert. Daher ist die Gruppe von Spulen
1, 3 und 5 der Phasen A, C bzw. E parallel in (+) Richtung
erregt, während die andere Gruppe von Spulen 2 und 4 der Phasen
B und D parallel in (-) Richtung erregt ist, wobei beide Grup
pen in Reihe miteinander geschaltet sind. Unter der Annahme,
daß der Nennstrom des Motors I ist, kann die Energiequelle 7
den erwünschten Anforderungen entsprechen durch Liefern eines
Erregungsstromes von 2 I. Wie durch die Stromwellenformen
am Schritt Null in Fig. 4 dargestellt, wird ein Strom von
2 I/ 3 ((+) Richtung) an jede der Spulen 1, 3 und 5 der
Phasen A, C bzw. E geliefert, während ein Strom I ((-) Richtung)
an jede der Spulen 2 und 4 der Phasen B und D geliefert wird.
Die Fig. 5a bis 5h stellen Vektordiagramme des Dreh
momentes dar, welches in allen Phasen bei den oben genannten
Schritten erzeugt wird. In diesen Figuren zeigen die Vektoren
↑ und © das Drehmoment in jeder Phase bzw. das resultierende
Drehmoment an. Das Drehmoment in jeder Phase des 5-Phasen-
Schrittmotors ist dargestellt durch einen Vektor mit Rich
tungsänderung um einen elektrischen Winkel R e von 36°. Dieser
elektrische Winkel R e wird in einen mechanischen Winkel R m
wie folgt umgewandelt:
R m = Teilungswinkel der Zähne des Rotors/10
= 7,2/10 = 0,72°.
= 7,2/10 = 0,72°.
Fig. 5a ist ein Diagramm, das einen Vektor beim
Schritt 0 darstellt. Wenn jede Phase gemäß vorstehender Be
schreibung erregt wird, wird der Motor in den Zustand einer
5-Phasen-Erregung gebracht, und der resultierende Drehmoment
vektor erstreckt sich in der gleichen Richtung wie der Dreh
momentvektor der Phase C.
Nunmehr wird der nachfolgende Schritt 1 beschrieben.
Beim Schritt 1 wird der Transistor 11, der beim Schritt 0
leitend war, nichtleitend gemacht, und dadurch wird der Motor
in den Zustand einer 4-Phasen-Erregung gebracht. Die Wellen
formen gemäß Fig. 4 zeigen einen Strom I in den Spulen 3 und 5
der Phasen C und E in (+) Richtung und auch einen Strom I
in den Spulen 2 und 4 der Phasen B und D in (-) Richtung.
Zu diesem Zeitpunkt ist der resultierende Vektor so gerichtet,
wie es in Fig. 5b dargestellt ist, d.h. in einer Richtung in
die Mitte zwischen den Phasen C und D. Der Rotor dreht sich
daher in Uhrzeigerrichtung um einen Winkel von 0,32°, was
einem halben Schritt äquivalent ist.
Beim Schritt 2, wie er in Fig. 5c dargestellt ist,
befindet sich der Motor im Zustand einer 5-Phasen-Erregung.
Die Wellenformen zeigen, daß ein Strom I in (+) Richtung
an den Spulen 3 und 5 der Phasen C und E und ein Strom 2 I/ 3
in (+) Richtung an den Spulen 1, 2 und 4 der Phasen A, B bzw.
D vorhanden ist. Der resultierende Drehmomentvektor erstreckt
sich in der gleichen Richtung wie der Drehmomentvektor in
der Phase D. Der Rotor dreht sich daher mit Bezug auf seine
Stellung beim Schritt 0 um 0,72°.
Danach ändert sich die Richtung des resultierenden
Drehmomentes aufeinanderfolgend gemäß den Fig. 5d bis 5h,
wobei Strom jeder Phase zugeführt wird, wie es bei den Schrit
ten 3 bis 19 dargestellt ist. Mit der Richtungsänderung des
resultierenden Drehmomentes dreht sich der Rotor 21 und nach
Beendigung einer Umdrehung des oben genannten Drehmomentvektors
dreht sich der Rotor um 7,2°.
Fig. 6 ist ein Diagramm, in welchem die geometrischen
Orte dargestellt sind, die von den resultierenden Drehmoment
vektoren beschrieben werden. Wie aus dieser Figur ersichtlich,
ist die Größe des resultierenden Drehmomentvektors zum Zeit
punkt der 5-Phasen-Erregung kleiner als diejenige zum Zeitpunkt
der 4-Phasen-Erregung. Jedoch ist ein Unterschied zwischen zwei
Vektoren in einem solchen Ausmaß, wie es dargestellt ist, bei
der praktischen Anwendung im wesentlichen ohne Bedeutung.
Der Unterschied zwischen den Drehmomentvektoren kann beseitigt
werden dadurch, daß die Stromlieferung zum Zeitpunkt der 5-
Phasen-Erregung größer gemacht wird als die Stromlieferung zum
Zeitpunkt der 4-Phasen-Erregung.
Claims (1)
- Verfahren zum Antreiben eines 5-Phasen-Schritt motors mit einer Reihe von Phasen A bis E, deren jeden eine Spule (1 bis 5) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende jeder der Spulen (1, 3, 5) einer Gruppe von Phasen A, C und E unter den Spulen (1 bis 5) der Phasen A bis E, die in dem 5-Phasen- Schrittmotor angeordnet sind, mit einem Ende jeder der Spulen (2, 4) der anderen Gruppe von Phasen B und D derart verbunden wird, daß die zuerst genannte Gruppe mit Bezug auf die zuletzt genannte Gruppe in Gegenphase ist, daß zwei oder drei der fünf Phasen in zweckentsprechender Weise für parallele Er regung ausgewählt werden und die anderen zwei oder drei Phasen parallel erregt werden derart, daß sie mit den zuerst genann ten zwei oder drei Phasen, die parallel erregt werden, in Reihe angeordnet sind, und daß der 5-Phasen-Schrittmotor durch auf einanderfolgendes Ändern der Richtung eines resultierenden Vektors angetrieben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853523806 DE3523806A1 (de) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Verfahren zum antreiben eines 5-phasen-schrittmotors |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19853523806 DE3523806A1 (de) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Verfahren zum antreiben eines 5-phasen-schrittmotors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3523806A1 true DE3523806A1 (de) | 1987-01-15 |
Family
ID=6274868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853523806 Ceased DE3523806A1 (de) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Verfahren zum antreiben eines 5-phasen-schrittmotors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3523806A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3906838A1 (de) * | 1989-03-03 | 1990-09-06 | Berger Gmbh & Co Gerhard | Verfahren zum ansteuern insbesondere eines 5-phasen-schrittmotors |
US5912208A (en) * | 1991-10-31 | 1999-06-15 | Kao Corporation | Agricultural chemical composition |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1918678C3 (de) * | 1968-04-12 | 1974-02-14 | Bowmar Instrument Corp., Fort Wayne, Ind. (V.St.A.) | Elektromagnetisches Anzeigegerät |
DE3533295A1 (de) * | 1984-09-19 | 1986-03-27 | Mycom K.K., Kyoto | 5-phasen schrittmotor |
-
1985
- 1985-07-03 DE DE19853523806 patent/DE3523806A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Druckschrift Nr.224 der Fa.Berger-Lahr GmbH 7630 Lahr, August 1982 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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8131 | Rejection |