JPH0370496A - 高速ステッピング電動機 - 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〕 自動機の部材の歩進移動の駆動源として利用される、サ
ーボ電動機の代りに使用することができる。

〔従来の技術〕

マグネット回転子を利用したステッピング電動機は技術
として周知であるが、出力トルクが小さく、又歩進速度
も小さい不都合がある。

出力トルクを大きくすると歩進速度が更に小さくなる欠
点がある。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 出力トルクを大きくすると、歩進速度が小さくなる問題
点がある。

第２の課題 脱調を防止して、所定のステップ動作を高速度で行なう
為に、ステッピング電気信号の周波数を漸増し、漸減し
て停止せしめる手段が知られているが、電気回路が錯雑
高価となり、その性能も良好でなく問題点が多い。

〔課題を解決するための手段〕

第１の手段 ｎ相（ｎ　”　Ｊ　＊　ｊ　ｅψ、・・・）全波のマグ
ネット回転子を有するステッピング電動機において、固
定電機子のｎ相の磁極に装着されたｎ相の電機子コイル
と、各相の電機子コイルを含む複数組のトランジスタに
よる通電制御回路と、該回路の各トランジスタに並置し
て逆接続されて、電機子コイルの通電が停止されたとき
に、その磁気エネルギを電源側に還流するダイオードと
、前記した通電制御回路に電圧を印加する直流電源と、
該直流電源任ミ五に順方向に接続されたｎ個の逆流防止
用のダイオードを介して、それぞれ複数組のトランジス
タによる通電制御回路に通電する電気回路と、所定の周
波数のｎ相全波のステッピング電気信号発生装置と、該
ステッピング電気信号により、それぞれ対応する第１．
第２．第３．・・・の相の電機子コ・イルを含む複数組
のトランジスタによる通電制御回路のトランジスタを付
勢導通せしめて、ステッピングトルクを発生せしめる装
置とより構成された手段である。

第２の手段 ｎ相（ｎ　”　Ｊ　、’Ｉ　ｅ　ｊ　＊・・・）片波の
マグネット回転子を有するステッピング電動機において
、固定電機子のｎ相の磁極に装着されたｎ相の電機子コ
イルと、各電機子コイルの両端に接続されたトランジス
タと、各トランジスタと対応する電機子コイルの直列接
続体に逆接続されたダイオードと、該トランジスタを介
して電機子コイルに電圧を印加する直流電源と、該直流
電源往工箱に順方向に接続されたｎ個の逆流防止用ダイ
オードを介して、それぞれｎ相の電機子コイルに通電す
る通電制御回路と、各逆流防止用ダイオードの出力側と
直流電源負極側との間に接続された所定の容量のｎ個の
コンデンサと、所定の周波数のステッピング電気信号発
生装置と、該ステッピング電気信号により、それぞれ対
応するｎ相の電機子コイルの両端に接続したトランジス
タを付勢導通せしめて、ステッピングトルクを発生する
電気回路とより構成された手段である。

第３の手段 第１若しくは第２の手段のステッピング電気信号発生装
置の所要のステップ数を記憶する記憶回路と、第１の計
数回路に前記したステップ数を置数し、第２の計数回路
に該ステップ数の１／２を置数する電気回路と、ステッ
ピング電動機の起動とともに、ステップ数により第１．
第２の計数回路の減算を開始し、又ＲＯＭに記憶された
デジタルメモリを読み出し、第２の計数回路の零カウン
トの出力信号によりＲＯＭのデジタルメモリの読み出し
を逆行する電気回路と、ＲＯＭの読み出し信号をアナロ
グ信号に転換し、該アナログ信号に比例する発振パルス
の周波数が得られる発振回路と、該発振回路の出力発振
パルスの周波数の入力によりｎ相全波若しくは片波のス
テッピング電気信号が出力されるパルス分配器と、足緊
革壬烹ミ魂ステッピング電動機の駆動開始指令電気信号
により、パルス分配器の出カスチッピング電気信号の該
電動機の通電制御回路に対する入力を開始し、第１の計
数回路の計数値が零カウントになったときに、発振回路
の発振パルスのパルス分配器に対する入力を断つ電気回
路とにより構成された手段となっている。

〔作用〕

１つのステップ動作のときに、１つの電機子コイルの通
電が断たれて、その蓄積磁気エネルギが放出され、次の
電機子コイルの通電が開始されると磁気エネルギの蓄積
が行なわれる。

上述した磁気エネルギの放出と蓄積には、時間を必要と
する。出力トルクの大きい場合には、蓄積すべき磁気エ
ネルギが大きいので、ステッピングの時間が大きくなり
、高速ステッピングが不可能となる。

上述した不都合を除去する為に、印加電圧を高くして、
磁気エネルギの蓄積を急速とし、蓄積磁気エネルギを電
源に還流して消滅を急速として高速ステッピングを行な
っている周知の手段がある。

しかし、この手段には、２つの欠点がある。第１に印加
電圧が高い為に低電圧では使用できないことである。第
２にこの手段では高速ステッピングに限界があり、より
高速度のステッピング動作を達成することができない。

本発明の手段によると、上述した第１．第２の課題を解
決する作用がある。

挿入しておき、蓄積磁気エネルギが電源に還流すること
を防止すると、次に通電すべき電機子コイルに磁気エネ
ルギの消滅による高圧、大電流が突入し、急速な磁気エ
ネルギの蓄積が完了し、又前段の電機子コイルの磁気エ
ネルギの消滅も急速となる。

従って、高速なステップ動作を行なうことができる。

前段の電機子コイルの通電の停止と次段の電機子コイル
の通電開始の間に時間があるときには、磁気エネルギを
小容量（０，７〜０．３マイクロフアラツド）のコンデ
ンサに１時的に充電しておくことにより同じ目的が達成
できる。実測によると出力が３００ワット位で、−マイ
クロ秒位で磁気エネルギの移動を行なうことができる。

従って、第１の課題を解決する作用がある。

第グ図につき後述するように、ステップの数に対応した
ＲＯＭの各番地のデジタル信号量を読み出し、このデジ
タル信号をアナログ信号に転換し、このアナログ信号に
比例した周波数に対応したステッピング電気信号の周波
数により、脱調することなく、最短時間で加速し、Ｈの
ステップ数となったときにＲＯＭの読み出しを逆行して
、最短時間で減速する。従って、負荷移動の数値制御を
税調することなく最短時間で行なうことができるので第
２の課題を解決する作用がある。

〔実施例〕

第１図以降について本発明の詳細な説明する。

各図面の同一記号のものは同一部材なので、その重複し
た説明は省略する。

第１図は、本発明が適用される２相全波のステッピング
電動機の展開図の１例で、その回転子の・Ｎ、Ｂ磁極と
固定電機子の磁極と電機子コイルの構成を示す展開図で
ある。以降の角度表示はすべて電気角とする。

第１図において、記号ｌはマグネット回転子で、７１０
度の巾のＮ、Ｓ磁極／ａ、／ｂ、・・・が交互に同相の
磁極３ａ、３ｂ及びγθ度位相がずれた同相の磁極！ａ
　、　Ｊｂが設けられている。磁極Ｊａ。

４ｔａ、・・・には、磁極／ｆＬ、／ｂ、・・・と同じ
巾で、互いに同じ巾だけ離間した歯（突極）が、図示の
ように、各磁極に３個づつ突出して配設されている。マ
グネット回転子ｌは、内転型となり、図示しない回転軸
にまり回動自在に支持されている。

固定電機子グは、珪素鋼板を積層固化する周知の手段に
より作られている。

磁極３ａ、Ｊｂには、電機子コイル／Ａａ、／Ａｂが捲
着され、磁極！ａ　、　Ｊｂには、電機子コイル／７ａ
、／７ｂが捲着されている。

第１図の歯ｊａ、ｊｂ、ｊｃ及び歯＋ａ、Ｊｂ。

４ｃ、・・・は１つの磁極当り３個であるが、２個若し
くは３個以上としても実施できる。

／磁極当りの歯の数に比例して出力トルクが増大する。

又ステップ角度が小さく分解能が良好となる。

第１図の電機子コイル／６ａ、／ｘｂ（両コイルの直列
若しくは並列接続体を電機子コイルにと称する。）に通
電すると、歯と磁極は吸引反撥される。

同時に、電機子コイル／７ａ　、　／７１）　（両コイ
ルの同じ接続体を電機子コイルＬと呼称する。）に通電
する。従って、第１図図示の位置より、所定角だけ矢印
Ａ方向に駆動されて停止する。停止点は、磁極グａ、≠
ｂによる反トルクと磁極３ａ、３ｂによる正トルクがバ
ランスした点である。

前者のトルク曲線が、第６図のタイムチャートで曲線、
？？ａとして、又後者のトルク曲線が、曲線３９ｂとし
て示されている。

点曲３９ｃ部は反トルクで、上述したバランス点は、直
線ｑθの点となる。

直線りθの点は、トルク曲線の形状により変化するが、
直線ａＯの点より、マグネット回転子ｌが左右にずれた
ときに、復帰するトルクが大きくなるされるので、正ト
ルクが発生し、マグネット回転子はｑｏ度回転して、磁
極Ｊａ　、Ｊｂによる反トルクとバランスして停止する
。

上述したように、電機子コイル／Ａａ、／Ａｂと電機子
コイル／７ａ、／７’ｂに７０度位相差のある通電を往
復して行なうことにより、ｑｏ度毎のステッピングをす
るコ相全波ステッピング電動機となる。

次に第２図（ａ）につき電機子コイルに、Ｌの通電制御
の詳細を説明する。

第２図（ａ）において、端子／２ａ、／２ｂ、／２ｃ　
。

／ｕｄの入力は、ステッピング電気信号で、第３図に示
す周知の回路により得ることができる。

第３図において、ブロック回路／３は、所定の周期の電
気パルスを発振する発振器で、その出力電気パルスはパ
ルス分配器／４（に入力され、端子／ｊａ。

／、ｔｂ　、Ａｒｃ　、／！ｒｄより、２相全波のステ
ッピング電気信号が出力される。

端子／＆ａ　、／ｊｂ　、・・・の出力は、それぞれ第
２図（ａ）の端子／ｕａ　、／２ｂ、・・・に入力され
る。

端子／２ａ、／ｕ’ｂの入力は、第６図のタイムチャー
トの曲線８ａ、３！ｒｂ、−及び曲線３Ａａ、ＪＡｂ。

・・・となる。

端子／２ｃ、／２ｄの入力は、第を図の曲線Ｊ７ａ。

３７１）、・・・及び曲線３ｇａ、Ｊｇｂ、・・・とな
り、位相がｑｏ度おくれている。

端子／２ａに入力される曲線３Ｓａの電気信号により、
トランジスタ７ａ　、７ｂが導通するので、電機子コイ
ルＫが右方に通電され、所定時間後に端子／：ｌＱより
曲線Ｊ７ａの電気信号が入力されて、トランジスタ７ａ
、Ｉｂが導通して電機子コイルｂが通電する。従って、
第６図のトルク曲線３９ａ。

、？ｑｂについて前述したように、正反トルクがバラン
スした点で停止する。

次に曲線ＪＡａの電気信号が端子／２ｂより入力される
ので、トランジスタ７ｃ、７ｄが導通して電機子コイル
Ｋが左方に通電される。このとき同時に、端子／Ｕａの
入力が断たれるので、トランジスタ７ａ　、７ｂは不導
通に転化する。電機子コイルにの蓄積磁気エネルギは、
慣用されている手段によると、ダイオード／／Ｃ９／／
ｄを介して、電源に端子２ａ、２ｂにより還流されてい
る。従っ、て印加電圧を高くしないと磁気エネルギの消
滅時間を小さくすることができない。

電源を高電圧とすると、電機子コイルの通電電流が過大
となり焼損する不都合を生ずる。

急速なステッピング動作をすると、磁気エネルギの放電
電流により、反トルクが発生して、出力トルクを減少せ
しめる不都合がある。

又次に通電される電機子コイルＬの通電の立上りがおく
れるので、トルクが減少する不都合がある。

本発明装置では、第２図（ａ）のダイオード７ａ。

りｂを付加するのみで、上述した不都合を除去できる作
用効果がある。即ち、電機子コイルにのトランジスタ７
ａ、７ｂによる通電が断たれると、蓄積磁気エネルギの
放電は、ダイオードタａにより遮断されるので、このと
きに同時に導通しているトランジスタ７ｃ、７ｄを介し
て、電機子コイルＫに高電圧となって流入し、急速に磁
気エネルギを蓄積する。

第２図の曲線４／ａ　、　＆／ｂ　、　ＩＩ／ｃ　、　
４ｔ／ｄは、電機子コイルにの往復通電曲線を示してい
る。

曲線ｐ／ａ（電機子コイルにの右方の電流）の降下部と
曲線ダ／ｂの立上り部（電機子コイルにの左方の電流）
の巾は点線！ＩＪａと＋ｘｂの間の巾となり。

著しく急速となる。３００ワツト出力の電動機でＸマイ
クロ秒位となる。

従って、ステッピングの周波数を大きくしても上述した
反トルク、減トルクを発生することなく、従って不都合
を生ずることなく、高速度のステッピングを行なうこと
ができるものである。

又電源端子ｊａ、２ｂの電圧は、逆起電力を越えて所要
の電機子電流を通電すればよいので低電圧のもので差支
えない。

第２図の曲線３７ａ　、　、３７ｂ、　”’　＋曲線３
ｇａ、、３ｇｂ。

・・・による電機子コイルＬの往復通電についても上述
した作用効果は全く同様である。ダイオード７ａの作用
もダイオードタａと同じ作用を行なっている。

コンデンサ１０ａ、１０ｂは電機子コイルの放出される
磁気エネルギを１時的に蓄積する為のもので、小容量の
ものでよい。

本実施例は、２相全波のステッピング電動機の実施例に
ついて説明したが、３相、グ相、・・・の全波の場合に
も適用できる。

次に電機子コイルに、Ｌをバイファラ巻きした場合につ
いて、第２図（ｂ）について説明する。

電機子コイルに、Ｌはそれぞれ２組となり、電機子コイ
ルに一／、に−２及び電機子コイルＬ−／　、Ｌ−、！
として表示されている。

第２図（ｂ）において、端子／、２ａより、第６図の曲
線３！；ａ、３！；ｂ、・・・の電気信号が入力されて
、トランジスタ７ａ、７ｂを導通するので、電機子コイ
ルに一／が通電される。これは、第２図（ａ）の電機子
コイルにの右方の通電に相当するものとなっている。

端子／コｂより、曲線ＪＡａ、ＪＡｂ、・・・の電気信
号が入力されると、トランジスタ７ｂ、７ｃが導通して
、電機子コイルに−２が通電される。これは、第２図（
ａ）の電機子コイルにの左方の通電に相当する。曲線、
？ｊａの電気信号により電機子コイルに−ｌが通電され
ているときに、その末端でトランジスタ７ａ、７ｂが不
導通に転化すると、同時に曲５３６ａの電気信号により
、トランジスタ７ｃ、７ｄが導通する。

従って、電機子コイルに一／に蓄積された磁気エネルギ
は、ダイオードタａにより、電源端子２ａに還流するこ
となく、電機子コイルに−２の磁気エネルギとして蓄積
される。

従って、高電圧大電流で急速に磁気エネルギの蓄積が行
なわれ、又同時に磁気エネルギの放電による放出も急速
となる。蓄積と放電の時間は、３００ワツト出力のもの
で、２０マイクロセコンド位となる。

電機子コイルに−／　、に−２の通電曲線は、それぞれ
第２図の曲線４（／ａ、！／ｃ、・・・及び曲線ｌＩ／
ｂ。

ｔＩ／（１，・・・となり、前実施例の電機子コイルに
の往復通電と同じ作用効果がある。

又端子／２ｃ、／２ｄより入力される第２図（ｂ）のト
ランジスタ♂ａ、ｆｂ、・・・の導通制御による電機子
コイルＬ−／　、Ｌ−２の通電制御も同様に行なわれて
、電機子コイルＬ（前実施例）の往復通電と同じ作用効
果がある。ダイオードタｂの作用効果も同じである。従
って、２相全波のステッピング電動機として駆動される
ものである。

各電機子コイルの通電の立上りと降下の巾は小さいので
、減トルクと反トルクの発生がなく、高速度のステッピ
ングを行なう特徴がある。

端子２ａ、２ｂの印加電圧は、逆起電力に打勝つもので
よいので低電圧ですむ特徴がある。

コンデンサ＃７ａ、／θｂは、必ずしも必要なものでは
ないが、各トランジスタの導通のタイミングにずれがあ
ったときに、１時的に磁気エネルギを蓄積して、トラン
ジスタの破損を防止する為のも回路を第２図（Ｃ）につ
いて説明する。

第２図（Ｃ）において、端子／２ａ、／２ｂ、／２ｃ　
、／２ｄ、／２ｅより入力されるステッピング電動機の
入力信号は、周知の発振器１３とパルス分配器ｌμとに
より得られ、端子／２ｅｈ、／コｂ、・・・の出力信号
は、曲線９Ａａ　、　１Ｉ７ａ　、　Ｒａ　、　＆ｑａ
　、　！；Ｏａは、それぞれ７２度位相がおくれでいる
。各曲線の巾は１１０度で、同じ角度だけ離間している
。

電機子コイルＰ、Ｑ、Ｒ，Ｓ、Ｔの装着される磁極は７
０個となり、２個づつ対称の位置と々す、この２個は同
時に通電される。従って磁極と電機子コイルは７０個と
なり、円周面においてそれぞれ機械角で３Ａ度離間して
配設されている。

端子／Ｊａ　、／、２ｂ　、／２０より、ステッピング
電気が通電される。マグネット回転子は駆動され、所定
位置で停止する。

次に、端子／２ａの入力信号が消滅すると、端子／２ｄ
の入力信号があるので、所定角だけ回転して停止する。

次に、端子／２ｂの入力信号が消滅すると、端子／２ｅ
の入力信号があるので所定角だけ回転し２て停止する。

次に、端子／２ｃの入力信号が消滅すると、端子／：２
ａの入力信号があるので、所定角だけ回転する。

上述したサイクルが連続され、歩進角度は３６度となる
。各電機子コイルの通電の順序は、電機子コイルＰ　！
　Ｑ−＋Ｐ　＊　Ｑｌｌ　Ｒ＋ＱＩ　Ｒ−＋Ｑ、　Ｒ，
Ｓ→ＲＩＳ−）Ｒ，Ｓ、Ｔ−）Ｓ、Ｔ−）Ｓ、Ｔ、Ｐ→
Ｔ、Ｐ−）Ｔ、Ｐ、Ｑ→とサイクリックに繰返される。

第２図（Ｃ）の電機子コイルＰは、前実施例と同様に、
トランジスタ７ａ、７ｂの導通制御により通電される。

ダイオード／／ａ、／／ｂは、電機子コイルＰの通電が
停止されたときに、その蓄積磁気エネルギを放電する為
のものである。

ブロック回路Ｓ−／　、Ｔ−／は、電機子コイルＢ、Ｔ
を電機子コイルＰと同様に通電制御を行なう電気回路で
ある。

端子／２ａの出力信号となる曲線ｔＩＡａの電気信号が
消滅すると、その磁気エネルギは、ダイオードタａがあ
る為に、電源に還流しないで、コンデンサ１０ａに蓄積
され、その容量を電機子コイルＰのインダクタンスに対
応した小容量のものとすることにより、高電圧で充電さ
れる。従って、電機子コイルＰの通電の降下は急速とな
る。

所定時間後に、曲線＋６ｂの電気信号により、電機子コ
イルＰの通電が再び開始されるが、コンデンサ１０ａの
高電圧により通電電流は急速に立上る。

他の電機子コイルＱ、、Ｒ，Ｓ、Ｔ及びダイオードタｂ
、りｃ、７ｄ、９’ｅ及びコンデンサ１０ｂ。

／θｃ＋／θｄ、／θｅの作用効果も全く同様である。

従って高速度のステッピングを行なうことができる作用
効果がある。又電源電圧は低電圧のものでよい利点があ
る。本実施例は、！相片波のステッピング電動機につい
て説明したが、！相より相数の大きいものにも適用する
ことができ、同じ作用効果がある。

ダイオード／／ａ、／／ｂ、・・・は、対応する電機子
コイルの通電が断たれたときの磁気エネルギの放電を行
なう為のものである。

本実施例では、電機子コイルの磁気エネルギは、１時的
にコンデンサ１０ａ、／θｂ、・・・、に蓄積されるの
で、急速に放電電流が降下し、次に同じ電機子コイルの
通電時の磁気エネルギの蓄積に対してコンデンサの高電
圧が利用されて急速な通電の立上りを行なっている。

従って、コンデンサ１０　ａ　、　１０　ｂ　ｒ・・・
は必要な部によると、ステッピング電動機の大きい出力
トルクを保持し７て、し２かも高いステップ周波数に応
答するものが得られ、電源電圧を高くする必要がないの
で、有効な技術手段を得ることができる特徴がある。

次に第ψ図につき、更に高速な負荷の数値制御駆動手段
につき説明する。第１図において、記号７ｇはコンピュ
ータで、負荷の数値制御の為の数値が所要の種類だけ記
憶されている。

端子／ｆｆａより、Ｎパルスの負荷制御の為のパルス数
を指令する電気信号が入力されると、端子／ｑａよりＮ
個のパルスが出力され、計数回路２２ａに置数される。

又同時に端子／９ｂより−Ｎ個のパルスが出力され、計
数回路ｕｕｂに置数される。

端子ｎより、セット信号が入力されて、上述しまた置数
動作前に各計数回路は零リセットされている０端子２３
の電圧は、抵抗３θａ、３θｂで分割され、分割された
電圧は、トランジスタ２９ａのベース電圧となる。

従って、トランジスタ２９已に設定されたベース電流が
流れ、この電流に比例し、た電流で、コンデンサ２ｇが
充電される。トランジスタ２９ａ、２９ｂはともに活性
領域で作動されている。充電電圧が所定の値となると、
トリガダイオード３／が導通し７て放電される。従って
、パルス発振回路となり、発振周波数は、トランジスタ
、２ｑｂのベース電流に比例して増大する。

このパルス発振回路の出力は、アンド回路／μａを介し
てパルス分配器ｌμに入力され、その出力は、端子／ｊ
ａ　、／！；ｂ？・・・より出力される０端子／ｊａ　
、　／ｊｂ　、・・・の出力は、第３図につき前述した
同一記号の端子の出力と同じで、２相全波のステッピン
グ電気信号となる。従って、第２図（ａ）　、　（１）
）の電機子電流制御回路の端子／２　ａ　、　／２１）
　＋・・−の入力とすることにより、アンド回路／ｌｔ
ａの１個の出力パルス毎にｌステップの歩道が行なわれ
る。パルス分配器は、一般にＪＫ型のフリップフロップ
回路３個を含む回路が使用される。

ステッピング電動機の駆動を開始する為に、端子Ｈａ、
コＵａよりパルス電気信号を入力せしめる。

この電気信号により、フリップフロップ回路コ１１．ａ
（以降は１回路と呼称する。）のＣ端子及び１回路、２
１１ｂのＣ端子の出力がハイレベルとなる。

アンド回路１ａ６の上側の入力がハイレベルとなるので
、パルス発振回路の出力は、パルス分配器／Ｉｔに入力
されて、ステッピング電動機は起動する。

このときの発振パルスの周波数は自起動周波数となるよ
うに抵抗３θａ、３θｂの抵抗比が選択されている。又
アンド回路２りａの下側の入力がハイレベルとなるので
、アンド回路／μ乙の出力（発振パルス）は、計数回路
２−２０（端子Ｒの入力ですでに零リセットされている
。）のＣ端子に入力されてカウントアツプする。

ＲＯＭｎの各番地には、設定されたデジタル量が予めメ
モリされている。

計数回路、２２ｃのカウントアツプされる毎に各カウン
トに対応する番地のデジタルメモリが読み出されて、Ｄ
／ｐ、変換回路コロに入力され、デジタルメモリに対応
したアナログ信号が出力され、この出力が抵抗３θｂの
電圧降下を漸増するように構成されている。

従って、トランジスタｊ？ａのべ一ヌ電流も対応して増
大し、て、パルス発振回路の周波数も増大するので、ス
テッピング電動機は加速される。加速の度合は、脱調を
発生しない範囲で最大値となるように電気回路の各常数
、ＲＯＭ、２ｊのデジタルメモリが選択されている。

前述したように、本発明によるステッピング電動機は高
速度回転ができるが、し、かし限界がある。

発振回路の発振周波数が、上記した限界に近づくと、Ｒ
ＯＭｎのデジタルメモリは一定値となり、発振回路のパ
ルス発振周波数も一定値に保持される。従って、ステッ
ピング電動機の回転速度も対応した定速度とたる〇 アンド回路／μａの出力パルス数が３ＡＮパルスとなる
と、計数回路ｚｂのＣ端子の入力により減算されている
ので、計数回路ｚｂは零カウントとなり、Ｆ回路２１１
ｅｂのＲ端子が付勢されて反転し、Ｃ端子のハイレベル
の出力がアンド回路２７ｂの下側の入力となり、ハイレ
ベルとなり、アンド回路２７ｂの出力パルスが得られる
。アンド回路２７ａの出力は断たれる。従って、計数回
路ＺＣはＣ端子の入カハルスにより減算されるので、Ｒ
ＯＭｎの番地の読み出しは逆行し７、Ｄ／Ａ変換回路４
６の出力電圧は漸減するので、発振回路のパルス周波数
も漸減する。

従って、ステッピング電動機は減速される。

上述した加速、減速は対称的となる。減速時の脱調も防
止するようにする必要がある。

アンド回路、１１ｔａの出力パルスは、計数回路Ｓ２ａ
のＣ端子にも入力されているので減算され、ステッピン
グ電動機のＮステップの終了とともに、計数回路２２ａ
は零カウントとなり、この出力がＦ回路！＜４ｂのＳ端
子に入力されるので反転して、アンド回路／４２１の上
側の入力がローレベルに転化して、パルス分配回路／ｌ
ｔの出力の変化が停止される。

従って、ステッピング電動機は停止し、負荷もＮステッ
プしてロックトルクにより停止して保持される。

第１図のグラフは、上述したアンド回路／μａの阻力で
あるパルス発振数（よこ軸）とパルス発振周波数（たて
軸）の関係を示すものである。

起動時には、自起動周波数Ｆ（直ｌｌｉ４、５、、？４
’で示す）で起動し、ステッピングの周波数の曲線３２
に示すように漸増し、脱調のない最大値で加速され、限
界速度で曲線３２は平行となり、最高回転速度で一定値
となる。

％Ｎステップすると、点線Ｂの点となり、点線、７．？
Ｃのように減速して停止する。

点線Ｂに関して、曲Ｉ！ｊ！３コの右側と左側（曲線３
３Ｃと平行部）は対称形となっている。

数値制御の為のステップ数Ｎが小さいと、曲線３２の立
上り部で３ＡＮのステップ数となるので、点線３．３ｔ
ｓ、のように降下して停止する。

又これよりステップ数の大きい場合には、点線３３ｂの
ように降下して停止する。

本発明によるステップ速度の制御によると、ステップ数
が変更されても常に最短時間で、負荷の数値制御が行な
われる特徴がある。

〔効果〕

第１の効果 出力トルクが大きく、回転速度の大きいステッピング電
動機を得ることができる。

第２の効果 ダイオードと小容量のコンデンサを電源側に付加するの
みで第１の効果が得られるので、制御回路が簡略化され
る。又印加直流電源電圧を低電圧化することができる。

第３の効果 税調を防止して、最高速度で負荷の数値制御を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第を図は、本発明装置のマグネット回転子と磁極、電機
子コイルの展開図、第２図は、同じくその通電制御回路
図、第３図は、ステッピング電気信号発生装置のブロッ
ク回路図、第≠図は、最短時間で負荷の数値制御をする
為のステッピング電気信号発生回路図、第１図は、第ψ
図示の回路のパルス数とパルス発振周波数のグラフ、第
６図は、ステッピング電気信号、出力トルク、励磁電流
の各曲線のタイムチャートをそれぞれ示す。 ／　Ｈ／　ａ　＋　／　ｂ　＋・・・マグネット回転子
とその磁極、　ＩＩ、ｊａ、Ｊｂ、≠ａ、！ｂ・・・固
定電機子と磁極、　ｔａ、！ｂ、ｊｃ　、”’＋乙ａ、
、ｇｂ。 Ａ　ｃ　、　−・−、歯（突極）　　／４ａ、／Ａｂ、
／？ａ、／７ｂ。 Ｋ、Ｌ、に−／、に−、Ｚ、Ｌ−／、Ｌ−，２・・・電
機子コイル、　２ａ、２ｂ、２３−・・直流電源圧負極
、７ａ、７ｂ、”’＋ｆａ、ｆｂ、２９ａ、、２？ｂ、
”’トランジスタ、　１３・・・発振器、　／４・・・
パルス分配器、　ｉｇ・・・コンピュータ、　２２ａ、
　＋２＋２ｂ　、　＋２＋２０−計数回路、　吠・・・
ＲＯＭ、　　２Ａ・・・Ｄ／Ａ変換回路、ｘａａ、ｘｔ
Ｉｂ・・・フリップフロップ回路、　３／・・・トリガ
ダイオード、　３ｑ・・・自起動周波数曲線、　３２゜
３３ａ＋　、３３’Ｆ：ｌ＋　”’パルス発振周波数曲
線、　３３ａ。 ３！；ｂ　、　　−・−、３Ａａ　　＋　　、７乙ｂ　
、−，３７ａ　、３りｂ　　、　　・　　、　　３ｇＡ
＋３ｇ’ｏ、−・−，１１１ｒａｒ’ｌｂｂ、・・−，
１Ｉ７ａ、１Ｉ７ｂ、−！ｒＯａ、３；θｂ、・・・ス
テッピング電気信号曲線、　３ｑａ　、　Ｊ？ｂ　、　
３９ｃ・・・）ルク曲線、　ｆ／ａ　、　！／ｂ　、　
’Ｉ／ｃ、ｌＩ／ｄ・・・電機子電流曲線。 革 ２ 図（Ｃ） 羨 回 茗 房 第４ 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｎ相（ｎ＝２、３、４、・・・）全波のマグネッ
   ト回転子を有するステッピング電動機において、固定電
   機子のｎ相の磁極に装着されたｎ相の電機子コイルと、
   各相の電機子コイルを含む複数組のトランジスタによる
   通電制御回路と、該回路の各トランジスタに並置して逆
   接続されて、電機子コイルの通電が停止されたときに、
   その磁気エネルギを電源側に還流するダイオードと、前
   記した通電制御回路に電圧を印加する直流電源と、該直
   流電源に順方向に接続された ｎ個の逆流防止用のダイオードを介して、それぞれ複数
   組のトランジスタによる通電制御回路に通電する電気回
   路と、所定の周波数のｎ相全波のステッピング電気信号
   発生装置と、該ステッピング電気信号により、それぞれ
   対応する第１、第２、第３、・・・の相の電機子コイル
   を含む複数組のトランジスタによる通電制御回路のトラ
   ンジスタを付勢導通せしめて、ステッピングトルクを発
   生せしめる装置とより構成されたことを特徴とする高速
   ステッピング電動機。
2. （２）ｎ相（ｎ＝３、４、５、・・・）片波のマグネッ
   ト回転子を有するステッピング電動機において、固定電
   機子のｎ相の磁極に装着されたｎ相の電機子コイルと、
   各電機子コイルの両端に接続されたトランジスタと、各
   トランジスタと対応する電機子コイルの直列接続体に逆
   接続されたダイオードと、該トランジスタを介して電機
   子コイルに電圧を印加する直流電源と、該直流電源に順
   方向に接続されたｎ個の逆流防止用 ダイオードを介して、それぞれｎ相の電機子コイルに通
   電する通電制御回路と、各逆流防止用ダイオードの出力
   側と直流電源負極側との間に接続された所定の容量のｎ
   個のコンデンサと、所定の周波数のステッピング電気信
   号発生装置と、該ステッピング電気信号により、それぞ
   れ対応するｎ相の電機子コイルの両端に接続したトラン
   ジスタを付勢導通せしめて、ステッピングトルクを発生
   する電気回路とより構成されたことを特徴とする高速ス
   テッピング電動機。
3. （３）第（１）項若しくは第（２）項のいづれかの特許
   請求の範囲において、所要のステップ数を記憶する記憶
   回路と、第１の計数回路に前記したステップ数を置数し
   、第２の計数回路に該ステップ数の１／２を置数する電
   気回路と、ステッピング電動機の起動とともに、ステッ
   プ数により第１、第２の計数回路の減算を開始し、又Ｒ
   ＯＭに記憶されたデジタルメモリを読み出し、第２の計
   数回路の零カウントの出力信号によりＲＯＭのデジタル
   メモリの読み出しを逆行する電気回路と、ＲＯＭの読み
   出し信号をアナログ信号に転換し、該アナログ信号に比
   例する発振パルスの周波数が得られる発振回路と、該発
   振回路の出力発振パルスの周波数の入力によりｎ相全波
   若しくは片波のステッピング電気信号が出力されるパル
   ス分配器と、ステッピング電動機の駆動開始指令電気信
   号により、パルス分配器の出力ステッピング電気信号の
   該電動機の通電制御回路に対する入力を開始し、第１の
   計数回路の計数値が零カウントになったときに、発振回
   路の発振パルスのパルス分配器に対する入力を断つ電気
   回路とにより構成されたステッピング電気信号発生装置
   を特徴とする高速ステッピング電動機。