JPH07108118B2 - ステッピングモータの微小角駆動回路 - Google Patents
ステッピングモータの微小角駆動回路Info
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- JPH07108118B2 JPH07108118B2 JP62025256A JP2525687A JPH07108118B2 JP H07108118 B2 JPH07108118 B2 JP H07108118B2 JP 62025256 A JP62025256 A JP 62025256A JP 2525687 A JP2525687 A JP 2525687A JP H07108118 B2 JPH07108118 B2 JP H07108118B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はステッピングモータの移動角を従来にも増して
微小に分割して駆動させる事により、その回転運動及び
停止精度を高めたステッピングモータの微小角駆動回路
の改良に関する。
微小に分割して駆動させる事により、その回転運動及び
停止精度を高めたステッピングモータの微小角駆動回路
の改良に関する。
(従来の技術) ステッピングモータはパルスモータあるいは階動電動機
とも称され、入力パルスに対応してステップ駆動される
ものであり、2相〜多相式のものなど各種のものが実用
に供されている。5相ステッピングモータを例にとって
みれば、従来の駆動方式として1パルスで0.72°又は0.
36°で駆動されているものであるが、移動角が粗であっ
て回転が円滑でないという欠点やドライブ周波数との間
に機械的な共振点があり、この周波数においては駆動出
来ないという現象が生ずるというような欠点があった。
そこで、これらステッピングモータに特有な欠点を克服
するためにモータコイル(A)(B)……の電流制御を
行い、合成トルクベクトルの方向を徐々に変化させる事
により、0.72°を10分割あるいは20分割して1パルスで
0.072°又は0.036°等で移動角でステップ駆動させる駆
動方式が望まれていた。この要望に対して、従来は、第
1図に示すように1つのモータコイル(A)(B)……
に対して4個の出力素子(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)
……をブリッジに組み、+Vの電圧をモータコイル
(A)(B)……に与える事により駆動電流をモータコ
イル(A)(B)……に流し、このモータコイル(A)
(B)……に流れた駆動電流を相電流検出用センス抵抗
(R1)……でモータコイル(A)(B)……毎に各々検
出し、モータコイル(A)(B)……毎に出力素子(T
r)を独立してスイッチング制御し、(→0→E)と
言うようにトルクベクトルを徐々に変化させて微小角駆
動を行う《即ち、5相パルスモータであれば、5つのモ
ータコイル(A)(B)(C)(D)(E)の駆動電流
を5つのモータコイル制御回路(M1)〜(M5)が各々電
流制御し、各々の出力素子(Tr1)〜(Tr20)を適宜ス
イッチング制御して、モータコイル電流をコントロール
する。》という方法を採っていた。(第2図) (発明が解決使用とする問題点) 処が、この方式では、 各相に4個の出力素子(Tr1)(Tr2)(Tr3)(T
r4)……をブリッジに組み、各相毎に駆動電流を検出し
てコントロールしているため、n相ステッピングモータ
ではモータコイル制御回路(M)がn個{換言すれば、
出力素子(Tr)が4n個(5相パルスモータでは20個)、
検出回路がn個(5相パルスモータでは5個)}必要と
なって回路全体が繁雑になり、コストアップの原因とな
るものであり、 +Vの電圧を各相毎に制御しているために最低でも
n個の出力素子(Tr)をスイッチング制御しており(換
言すれば、(n−1)個の出力素子(Tr)で定格電流の
スイッチング制御をなし、残りの1個の出力素子(Tr)
で微小角駆動電流のスイッチング制御をなす。)、その
結果n個の出力素子(Tr)の発熱による電力損失やスイ
ッチングノイズが発生すると言う欠点があり、 更に、+Vの電圧を各相毎にスイッチング制御して
いるためにモーターコイル(A)(B)……に流れる定
格電流と微小角駆動電流に電流リップルが生じ、その結
果、停止時に停止位置の安定性に欠けるという欠点もあ
る。
とも称され、入力パルスに対応してステップ駆動される
ものであり、2相〜多相式のものなど各種のものが実用
に供されている。5相ステッピングモータを例にとって
みれば、従来の駆動方式として1パルスで0.72°又は0.
36°で駆動されているものであるが、移動角が粗であっ
て回転が円滑でないという欠点やドライブ周波数との間
に機械的な共振点があり、この周波数においては駆動出
来ないという現象が生ずるというような欠点があった。
そこで、これらステッピングモータに特有な欠点を克服
するためにモータコイル(A)(B)……の電流制御を
行い、合成トルクベクトルの方向を徐々に変化させる事
により、0.72°を10分割あるいは20分割して1パルスで
0.072°又は0.036°等で移動角でステップ駆動させる駆
動方式が望まれていた。この要望に対して、従来は、第
1図に示すように1つのモータコイル(A)(B)……
に対して4個の出力素子(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)
……をブリッジに組み、+Vの電圧をモータコイル
(A)(B)……に与える事により駆動電流をモータコ
イル(A)(B)……に流し、このモータコイル(A)
(B)……に流れた駆動電流を相電流検出用センス抵抗
(R1)……でモータコイル(A)(B)……毎に各々検
出し、モータコイル(A)(B)……毎に出力素子(T
r)を独立してスイッチング制御し、(→0→E)と
言うようにトルクベクトルを徐々に変化させて微小角駆
動を行う《即ち、5相パルスモータであれば、5つのモ
ータコイル(A)(B)(C)(D)(E)の駆動電流
を5つのモータコイル制御回路(M1)〜(M5)が各々電
流制御し、各々の出力素子(Tr1)〜(Tr20)を適宜ス
イッチング制御して、モータコイル電流をコントロール
する。》という方法を採っていた。(第2図) (発明が解決使用とする問題点) 処が、この方式では、 各相に4個の出力素子(Tr1)(Tr2)(Tr3)(T
r4)……をブリッジに組み、各相毎に駆動電流を検出し
てコントロールしているため、n相ステッピングモータ
ではモータコイル制御回路(M)がn個{換言すれば、
出力素子(Tr)が4n個(5相パルスモータでは20個)、
検出回路がn個(5相パルスモータでは5個)}必要と
なって回路全体が繁雑になり、コストアップの原因とな
るものであり、 +Vの電圧を各相毎に制御しているために最低でも
n個の出力素子(Tr)をスイッチング制御しており(換
言すれば、(n−1)個の出力素子(Tr)で定格電流の
スイッチング制御をなし、残りの1個の出力素子(Tr)
で微小角駆動電流のスイッチング制御をなす。)、その
結果n個の出力素子(Tr)の発熱による電力損失やスイ
ッチングノイズが発生すると言う欠点があり、 更に、+Vの電圧を各相毎にスイッチング制御して
いるためにモーターコイル(A)(B)……に流れる定
格電流と微小角駆動電流に電流リップルが生じ、その結
果、停止時に停止位置の安定性に欠けるという欠点もあ
る。
本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてなされたも
ので、その目的とする処は、従来例に比べて簡素な回路
構成であるにも拘わらずモータコイルに流れる駆動電流
量を徐々に変化させて駆動ベクトルを合成した合成ベク
トルの方向を漸次変え、これにより微小角駆動を可能と
し、加えて出力素子の発熱による電力損失やスイッチン
グノイズの発生をほとんど無くす事が出来、更に、モー
タコイルに流れる定格電流と微小角駆動電流に電流リッ
プルの発生を無くす事が出来て回転の滑らかさの向上や
停止位置の安定性を高める事が出来たステッピングモー
タの微小角駆動回路を提供するにある。
ので、その目的とする処は、従来例に比べて簡素な回路
構成であるにも拘わらずモータコイルに流れる駆動電流
量を徐々に変化させて駆動ベクトルを合成した合成ベク
トルの方向を漸次変え、これにより微小角駆動を可能と
し、加えて出力素子の発熱による電力損失やスイッチン
グノイズの発生をほとんど無くす事が出来、更に、モー
タコイルに流れる定格電流と微小角駆動電流に電流リッ
プルの発生を無くす事が出来て回転の滑らかさの向上や
停止位置の安定性を高める事が出来たステッピングモー
タの微小角駆動回路を提供するにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するための特許請求の範囲第1項は、環
状結線(第3,9図)の場合で、 環状に接続され、……(n−1)→(n)→(n−
1)→(n)→……と言うように順次励磁される事によ
ってロータを微小角づつ回転させる2以上の(n)相の
モータコイル(A)……と、 環状に接続されたモータコイル(A)……の各接続
点を選択的に直流電流の正・負に接続する1組のスイッ
チング素子の直列接続体よりなる(n)個のモータコイ
ル制御回路(M1)……にて構成されるステッピングモー
タ制御回路(S)と、 ステッピングモータ制御回路(S)の出力端に直列
接続され、励磁されている各モータコイル(A)……に
流れる励磁電流の総和である総電流(2io)が一定とな
るようにコントロールするために前記総電流(2io)を
検出する総電流検出用センス抵抗(R6)と、 各モータコイル(A)……と各モータコイル制御回
路(M1)……との間にそれぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路(M1)……をオ
ン・オフ制御させることによって休止相に流れる電流量
(ix)を漸増させ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する1つの励磁相に接続されたモ
ータコイル制御回路(M1)をオン・オフ制御させること
によって該励磁相に流れる電流量(ix)を漸減させる時
に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流(ix)と、前記休止相
又は相電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁
相を励磁する励磁電流(i1)であって、前記漸増・減し
ている相電流(ix)と分流乃至合流する前記隣接励磁電
流(i1)との和{(i1)+(ix)}、{(i1)+(−i
x)}が所定の割合で漸増・減するようにコントロール
するために、前記電流の和{(i1)+(ix)}、
{(i1)+(−ix)}を検出する相電流検出用センス抵
抗(R1)……とで構成されているもので、 特許請求の範囲第2項は、放射状結線(第7図)の場合
であり、 放射状に接続され、……(n−1)→(n)→(n−
1)→(n)→……と言うように順次励磁される事によ
ってロータを微小角づつ回転させる2以上の(n)相の
モータコイル(A)……と、 放射状に接続されたモータコイル(A)……の放射
状端部を選択的に直流電流の正・負に接続する1組のス
イッチング素子の直列接続体よりなる(n)個のモータ
コイル制御回路(M1)にて構成されるステッピングモー
タ制御回路(S)と、 ステッピングモータ制御回路(S)の出力端に直列
接続され、励磁されている各モータコイル(A)……に
流れる励磁電流の総和である総電流(2io)が一定とな
るようにコントロールするために前記総電流(2io)を
検出する総電流検出用センス抵抗(R6)と、 各モータコイル(A)……と各モータコイル制御回
路(M1)……との間にそれぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路(M1)……をオ
ン・オフ制御させることによって休止相に流れる電流量
(ix)を漸増させ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する励磁相の1つに接続されたモ
ータコイル制御回路(M1)をオン・オフ制御させること
によって該励磁相に流れる電流量(−ix)を漸減させる
時に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流(ix)と、前記休止相
又は相電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁
相を励磁する励磁電流(i1)であって、前記漸増・減し
ている相電流(ix)と分流乃至合流する前記隣接励磁電
流(i1)との和{(i1)+(ix)}、{(i1)+(−i
x)}が所定の割合で漸増・減するようにコントロール
するために、前記電流量の和{(i1)+(ix)}、
{(i1)+(−ix)}を検出する相電流検出用センス抵
抗(R1)……とで構成されている。
状結線(第3,9図)の場合で、 環状に接続され、……(n−1)→(n)→(n−
1)→(n)→……と言うように順次励磁される事によ
ってロータを微小角づつ回転させる2以上の(n)相の
モータコイル(A)……と、 環状に接続されたモータコイル(A)……の各接続
点を選択的に直流電流の正・負に接続する1組のスイッ
チング素子の直列接続体よりなる(n)個のモータコイ
ル制御回路(M1)……にて構成されるステッピングモー
タ制御回路(S)と、 ステッピングモータ制御回路(S)の出力端に直列
接続され、励磁されている各モータコイル(A)……に
流れる励磁電流の総和である総電流(2io)が一定とな
るようにコントロールするために前記総電流(2io)を
検出する総電流検出用センス抵抗(R6)と、 各モータコイル(A)……と各モータコイル制御回
路(M1)……との間にそれぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路(M1)……をオ
ン・オフ制御させることによって休止相に流れる電流量
(ix)を漸増させ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する1つの励磁相に接続されたモ
ータコイル制御回路(M1)をオン・オフ制御させること
によって該励磁相に流れる電流量(ix)を漸減させる時
に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流(ix)と、前記休止相
又は相電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁
相を励磁する励磁電流(i1)であって、前記漸増・減し
ている相電流(ix)と分流乃至合流する前記隣接励磁電
流(i1)との和{(i1)+(ix)}、{(i1)+(−i
x)}が所定の割合で漸増・減するようにコントロール
するために、前記電流の和{(i1)+(ix)}、
{(i1)+(−ix)}を検出する相電流検出用センス抵
抗(R1)……とで構成されているもので、 特許請求の範囲第2項は、放射状結線(第7図)の場合
であり、 放射状に接続され、……(n−1)→(n)→(n−
1)→(n)→……と言うように順次励磁される事によ
ってロータを微小角づつ回転させる2以上の(n)相の
モータコイル(A)……と、 放射状に接続されたモータコイル(A)……の放射
状端部を選択的に直流電流の正・負に接続する1組のス
イッチング素子の直列接続体よりなる(n)個のモータ
コイル制御回路(M1)にて構成されるステッピングモー
タ制御回路(S)と、 ステッピングモータ制御回路(S)の出力端に直列
接続され、励磁されている各モータコイル(A)……に
流れる励磁電流の総和である総電流(2io)が一定とな
るようにコントロールするために前記総電流(2io)を
検出する総電流検出用センス抵抗(R6)と、 各モータコイル(A)……と各モータコイル制御回
路(M1)……との間にそれぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路(M1)……をオ
ン・オフ制御させることによって休止相に流れる電流量
(ix)を漸増させ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する励磁相の1つに接続されたモ
ータコイル制御回路(M1)をオン・オフ制御させること
によって該励磁相に流れる電流量(−ix)を漸減させる
時に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流(ix)と、前記休止相
又は相電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁
相を励磁する励磁電流(i1)であって、前記漸増・減し
ている相電流(ix)と分流乃至合流する前記隣接励磁電
流(i1)との和{(i1)+(ix)}、{(i1)+(−i
x)}が所定の割合で漸増・減するようにコントロール
するために、前記電流量の和{(i1)+(ix)}、
{(i1)+(−ix)}を検出する相電流検出用センス抵
抗(R1)……とで構成されている。
(作用) しかして、第1実施例回路の駆動方法にあっては第4図
……に示すように、第2実施例回路の駆動方法
にあっては第8図……に示すように、更に第3
実施例回路の駆動方法にあっては第10図……に
示すようにモータコイル(A)(B)……が順次励磁さ
れて行くのであるが、ある接続点が→→……と移
動して行くにつれて所定の組み合わせで順次(+)→
(ハイインピーダンス)→(−)又は逆に(−)→(ハ
イインピーダンス)→(+)と言うように変化してい
く。この間接続点の電圧変化を徐々に行わせる事によ
り、各モータコイル(A)……とロータの間で発生する
互いに方向の異なる駆動ベクトルの大きさを適宜漸増乃
至漸減させ、両駆動ベクトルを合成した合成ベクトルの
方向を漸次変え、ステッピングモータの微小角駆動を行
うものである。接続点の電圧制御は各相の接続点の相電
流検出用センス抵抗に流れる電流の検出によりコントロ
ールされる。一方、DV電圧(+)は、総電流検出用セン
ス抵抗に流れるの電流検出によってコントロールされ
る。
……に示すように、第2実施例回路の駆動方法
にあっては第8図……に示すように、更に第3
実施例回路の駆動方法にあっては第10図……に
示すようにモータコイル(A)(B)……が順次励磁さ
れて行くのであるが、ある接続点が→→……と移
動して行くにつれて所定の組み合わせで順次(+)→
(ハイインピーダンス)→(−)又は逆に(−)→(ハ
イインピーダンス)→(+)と言うように変化してい
く。この間接続点の電圧変化を徐々に行わせる事によ
り、各モータコイル(A)……とロータの間で発生する
互いに方向の異なる駆動ベクトルの大きさを適宜漸増乃
至漸減させ、両駆動ベクトルを合成した合成ベクトルの
方向を漸次変え、ステッピングモータの微小角駆動を行
うものである。接続点の電圧制御は各相の接続点の相電
流検出用センス抵抗に流れる電流の検出によりコントロ
ールされる。一方、DV電圧(+)は、総電流検出用セン
ス抵抗に流れるの電流検出によってコントロールされ
る。
ここでは、第4図〜までの励磁パターンを例に示し
たものであり、同じ手順で他の励磁パターンに順次移り
変わって行くものである。
たものであり、同じ手順で他の励磁パターンに順次移り
変わって行くものである。
(実施例) 以下、添付図面によって本発明の第1実施例回路を詳述
する。本実施例では、ペンタゴン結線方式とスター結線
方式の2種類の5相ステッピングモータを例に取って説
明するが、勿論、これに限られるものでなく、2相〜多
相ステッピングモータに適用出来る事は言うまでもな
い。図中、各相は、矢印の向きの電流にて正ベクトルを
励磁するものとする。
する。本実施例では、ペンタゴン結線方式とスター結線
方式の2種類の5相ステッピングモータを例に取って説
明するが、勿論、これに限られるものでなく、2相〜多
相ステッピングモータに適用出来る事は言うまでもな
い。図中、各相は、矢印の向きの電流にて正ベクトルを
励磁するものとする。
第3図は本発明回路の第1実施例で、直流電源(図示せ
ず。)の出力をチョッパ制御する半導体チョッパ(1)
と、半導体チョッパ(1)をパルス幅変調スイッチング
作用によって制御する定格電流検出回路(図示せず)
と、フライホイルダイオード(2)、半導体チョッパ
(1)の出力側に直列に挿入されたリアクトル(3)
と、平滑コンデンサ(4)、ステッピングモータ制御回
路(S)などから構成されている。直流電源(図示せ
ず。)は一般には交流電源を全波整流して得た直流電源
が用いられる。次ぎに、ステッピングモータ制御回路
(S)に付いて説明する。まず、2個の出力素子(T
r1)(Tr2)〜(Tr9)(Tr10)を隣接させて直列接続し
て1組のモータコイル制御回路(M)を構成し、ステッ
ピングモータの相数に等しい組み(5相ステッピングモ
ータであれば、5組)のモータコイル制御回路(M1)〜
(M5)を並列接続してステッピングモータ制御回路
(S)を構成する。更に、この出力素子(Tr1)(Tr2)
〜(Tr9)(Tr10)の接続点とペンタゴン結線方式のモ
ータコイル(A)〜(E)の接続点との間に相電流検出
用センス抵抗(R1)〜(R5)を直列接続する。又、ステ
ッピングモータ制御回路(S)の出力側に接続された総
電流検出用センス抵抗(R6)は、モータコイル(A)〜
(E)に流れた総電流を検出するためのもので、この総
電流を一定にコントロールするために、駆動電圧(DV)
が制御される。
ず。)の出力をチョッパ制御する半導体チョッパ(1)
と、半導体チョッパ(1)をパルス幅変調スイッチング
作用によって制御する定格電流検出回路(図示せず)
と、フライホイルダイオード(2)、半導体チョッパ
(1)の出力側に直列に挿入されたリアクトル(3)
と、平滑コンデンサ(4)、ステッピングモータ制御回
路(S)などから構成されている。直流電源(図示せ
ず。)は一般には交流電源を全波整流して得た直流電源
が用いられる。次ぎに、ステッピングモータ制御回路
(S)に付いて説明する。まず、2個の出力素子(T
r1)(Tr2)〜(Tr9)(Tr10)を隣接させて直列接続し
て1組のモータコイル制御回路(M)を構成し、ステッ
ピングモータの相数に等しい組み(5相ステッピングモ
ータであれば、5組)のモータコイル制御回路(M1)〜
(M5)を並列接続してステッピングモータ制御回路
(S)を構成する。更に、この出力素子(Tr1)(Tr2)
〜(Tr9)(Tr10)の接続点とペンタゴン結線方式のモ
ータコイル(A)〜(E)の接続点との間に相電流検出
用センス抵抗(R1)〜(R5)を直列接続する。又、ステ
ッピングモータ制御回路(S)の出力側に接続された総
電流検出用センス抵抗(R6)は、モータコイル(A)〜
(E)に流れた総電流を検出するためのもので、この総
電流を一定にコントロールするために、駆動電圧(DV)
が制御される。
又、第7図は第1図のモータコイル(A)……がペンタ
ゴン結線からスター結線に置き代わっただけで、その他
は全く同じである。
ゴン結線からスター結線に置き代わっただけで、その他
は全く同じである。
本実施例では5相ステッピングモータを例として採用し
ているので、A〜E相まで5個のモータコイル制御回路
(M1)〜(M5)が設けられている。ここで、図の結線方
式はペンタゴン結線と呼ばれる結線方式であるが、各モ
ータコイル(A)〜(E)の接続点を(+)、(−)に
する事により、ステッピングモータモータのモータ駆動
がなされる事になる。勿論、ステッピングモータの相数
が5相でない場合には、ステッピングモータの相数に対
応せるモータコイル制御回路(M)が設けられる事にな
る。モータコイル制御回路(M1)……に挿入された相電
流検出用センス抵抗(R1)……は、微小角駆動のために
各相毎に設けられ、モータコイル制御回路(M)から各
モータコイル(A)〜(E)に流し込む(又は引っ張り
込む)相電流を検出するためのもので、この相電流をコ
ントロールする事により微小角駆動が行なわれるもので
ある。この相電流検出用センス抵抗(R1)〜(R5)並び
に前述の総電流検出用センス抵抗(R6)は1オーム程度
の低い抵抗値としてある。
ているので、A〜E相まで5個のモータコイル制御回路
(M1)〜(M5)が設けられている。ここで、図の結線方
式はペンタゴン結線と呼ばれる結線方式であるが、各モ
ータコイル(A)〜(E)の接続点を(+)、(−)に
する事により、ステッピングモータモータのモータ駆動
がなされる事になる。勿論、ステッピングモータの相数
が5相でない場合には、ステッピングモータの相数に対
応せるモータコイル制御回路(M)が設けられる事にな
る。モータコイル制御回路(M1)……に挿入された相電
流検出用センス抵抗(R1)……は、微小角駆動のために
各相毎に設けられ、モータコイル制御回路(M)から各
モータコイル(A)〜(E)に流し込む(又は引っ張り
込む)相電流を検出するためのもので、この相電流をコ
ントロールする事により微小角駆動が行なわれるもので
ある。この相電流検出用センス抵抗(R1)〜(R5)並び
に前述の総電流検出用センス抵抗(R6)は1オーム程度
の低い抵抗値としてある。
以上の構成において、定電流電源の+V電圧をパルス幅
変調スイッチング制御して得たDV電圧(+)をパルスモ
ータのモータコイル(A)〜(E)に与え、駆動電流を
流すことによりモータ駆動がなされるのである。即ち、
本回路では、ペンタゴン結線における4−5相励磁シー
ケンスを徐々に変化させる事により、ロータのA〜Eの
各相に生起したベクトルを合成した合成ベクトルの方向
を徐々に変化させて微小角駆動を行うものである。
変調スイッチング制御して得たDV電圧(+)をパルスモ
ータのモータコイル(A)〜(E)に与え、駆動電流を
流すことによりモータ駆動がなされるのである。即ち、
本回路では、ペンタゴン結線における4−5相励磁シー
ケンスを徐々に変化させる事により、ロータのA〜Eの
各相に生起したベクトルを合成した合成ベクトルの方向
を徐々に変化させて微小角駆動を行うものである。
a−1) まず、第1実施例回路の駆動方法に付いて説
明する。ペンタゴン結線における4−5相励磁シーケン
スは、第4図→→……の順にモータコイル(A)
……が励磁され、1ステップ=0.36°でモータ駆動され
て行くものである。
明する。ペンタゴン結線における4−5相励磁シーケン
スは、第4図→→……の順にモータコイル(A)
……が励磁され、1ステップ=0.36°でモータ駆動され
て行くものである。
ここで、第4図の場合は、出力素子(Tr1)(Tr3)
(Tr8)がオンになり、他の出力素子(Tr)はオフとな
って相電流検出用センス抵抗(R4)に(2io)の電流が
流れ、その結果E相の両端の接続点が(+)電位とな
り、E相以外の相において(+)接続点から(−)接続
点に向かって駆動電流が流れ、4相励磁となる。
(Tr8)がオンになり、他の出力素子(Tr)はオフとな
って相電流検出用センス抵抗(R4)に(2io)の電流が
流れ、その結果E相の両端の接続点が(+)電位とな
り、E相以外の相において(+)接続点から(−)接続
点に向かって駆動電流が流れ、4相励磁となる。
続いて、出力素子(Tr1)がスイッチング制御されてオ
ンからオフに徐々に切替わり、最後にオフとなって
(+)接続点から(−)接続点に向かって駆動電流が流
れ、第4図の5相励磁状態になる。
ンからオフに徐々に切替わり、最後にオフとなって
(+)接続点から(−)接続点に向かって駆動電流が流
れ、第4図の5相励磁状態になる。
次ぎに、オフ状態にある出力素子(Tr10)がスイッチン
グ制御にて徐々にオン状態に切替わり、(−)電位とな
って(+)接続点から駆動電流が流れ込み、A相に駆動
電流が流れない第4図の4相励磁の状態になる。
グ制御にて徐々にオン状態に切替わり、(−)電位とな
って(+)接続点から駆動電流が流れ込み、A相に駆動
電流が流れない第4図の4相励磁の状態になる。
続いて、オン状態にある出力素子(Tr8)がスイッチン
グ制御にて徐々にオフ状態に切替わり、(−)接続点に
向かって(+)接続点から駆動電流が流れ込み、第4図
の5相励磁の状態になる。
グ制御にて徐々にオフ状態に切替わり、(−)接続点に
向かって(+)接続点から駆動電流が流れ込み、第4図
の5相励磁の状態になる。
以下、出力素子(Tr)を励磁シーケンスに合わせ順次オ
ン・オフさせ、微小角駆動を行う。
ン・オフさせ、微小角駆動を行う。
この事を更に分かりやすくするために、モータコイル
(A)……を抵抗に置き換えた等価回路を用いて説明す
る。ここで、モータコイル(A)〜(E)の直流抵抗値
をそれぞれ(R0)とする。
(A)……を抵抗に置き換えた等価回路を用いて説明す
る。ここで、モータコイル(A)〜(E)の直流抵抗値
をそれぞれ(R0)とする。
a−2) 第5図に示す等価回路図において、出力素子
(Tr1)がオンしている状態が第4図であり、出力素
子(Tr1)(Tr2)共オフとなっている状態が第4図で
ある。ここで、総電流検出用センス抵抗(R6)に(2i
o)の電流が常に流れるように(+DV)電圧が制御され
ている。(駆動電圧制御) 出力素子(Tr1)がオンの状態の時E相は両端が同電圧
のため駆動電流が流れない。(第4図の状態)そし
て、出力素子(Tr1)をスイッチング制御により徐々に
オフして行く事によりE相には(ix)電流が流れ、出力
素子(Tr1)が完全にオフとなった時、第4図の状態
となる。この時、(i1),(i2),(ix)の関係は、 2R0・i1=R0・ix+2R0・i2 ……(1) 故に、2i1=ix+2i2 ……(2) 又、2i0=i1+i2 ……(3) であるから、(3)を(2)に代入して i1=(1/4)ix+i0 ……(4) を得る。
(Tr1)がオンしている状態が第4図であり、出力素
子(Tr1)(Tr2)共オフとなっている状態が第4図で
ある。ここで、総電流検出用センス抵抗(R6)に(2i
o)の電流が常に流れるように(+DV)電圧が制御され
ている。(駆動電圧制御) 出力素子(Tr1)がオンの状態の時E相は両端が同電圧
のため駆動電流が流れない。(第4図の状態)そし
て、出力素子(Tr1)をスイッチング制御により徐々に
オフして行く事によりE相には(ix)電流が流れ、出力
素子(Tr1)が完全にオフとなった時、第4図の状態
となる。この時、(i1),(i2),(ix)の関係は、 2R0・i1=R0・ix+2R0・i2 ……(1) 故に、2i1=ix+2i2 ……(2) 又、2i0=i1+i2 ……(3) であるから、(3)を(2)に代入して i1=(1/4)ix+i0 ……(4) を得る。
ここで、出力素子(Tr1)がオンの時(即ち、の状
態)、ix=0であるので、(2)、(4)より i1=i2=i0 ……(5) が導かれる。
態)、ix=0であるので、(2)、(4)より i1=i2=i0 ……(5) が導かれる。
同様に(3)を(2)に代入して i2=(1/4)ix+i0 ……(6) を得る。
逆に、出力素子(Tr1)がオフの時(即ち、の状態)
の場合 i1=1.2i0 i2=ix=0.8i0 という関係になる。
の場合 i1=1.2i0 i2=ix=0.8i0 という関係になる。
ここで、(i0)は総電流検出用センス抵抗(R6)によっ
て規定される電流のため定数と考えて良いから(i1)
(i2)は(ix)の変化に対して直線的にに変化する。つ
まり、(ix)の電流コントロールを行う事によりモータ
のトルクベクトルは→の状態に直線的に変化し、微
小角駆動を行う事が出来るという事になる。そして、駆
動電流(ix)のコントロールは相電流検出用センス抵抗
(R2)に流れる電流(i1+ix)を検出する事により行
う。その変化の割合は、相電流検出用センス抵抗(R2)
により(i0=の状態)から(2i0=の状態)に向か
って徐々に変化するするのであるが、この間、 (ix)は(0→0.8i0)に徐々に増加し、 (i1)は(i0→1.2i0)に徐々に増加する。
て規定される電流のため定数と考えて良いから(i1)
(i2)は(ix)の変化に対して直線的にに変化する。つ
まり、(ix)の電流コントロールを行う事によりモータ
のトルクベクトルは→の状態に直線的に変化し、微
小角駆動を行う事が出来るという事になる。そして、駆
動電流(ix)のコントロールは相電流検出用センス抵抗
(R2)に流れる電流(i1+ix)を検出する事により行
う。その変化の割合は、相電流検出用センス抵抗(R2)
により(i0=の状態)から(2i0=の状態)に向か
って徐々に変化するするのであるが、この間、 (ix)は(0→0.8i0)に徐々に増加し、 (i1)は(i0→1.2i0)に徐々に増加する。
この電流コントロールは、出力素子(Tr1)をスイッチ
ング制御する事により行なわれる。
ング制御する事により行なわれる。
a−3) 同様に→→→……と移動を行うもので
あるが、これを第6図の等価回路図を用いて説明する。
あるが、これを第6図の等価回路図を用いて説明する。
さて、出力素子(Tr8)がオン、出力素子(Tr9)、(Tr
10)がオフの状態が第4図である。
10)がオフの状態が第4図である。
この時(ix=i2)である。
ここで、相電流検出用センス抵抗(R4)に流れる電流
(i1+ix)を(2i0→i0)に徐々に減らすように出力素
子(Tr10)をスイッチング制御して行き、出力素子(Tr
10)が完全にオンになった状態が第4図である。ここ
で、(ix=0)である。
(i1+ix)を(2i0→i0)に徐々に減らすように出力素
子(Tr10)をスイッチング制御して行き、出力素子(Tr
10)が完全にオンになった状態が第4図である。ここ
で、(ix=0)である。
a−4) 次ぎに相電流検出用センス抵抗(R5)に流れ
る電流{i2+(−ix)}を(i0→2i0)に徐々に増やす
ように出力素子(Tr8)をスイッチング制御して行き、
出力素子(Tr8)が完全にオフになった状態が第4図
である。
る電流{i2+(−ix)}を(i0→2i0)に徐々に増やす
ように出力素子(Tr8)をスイッチング制御して行き、
出力素子(Tr8)が完全にオフになった状態が第4図
である。
このように、次々と各状態でモータコイル制御回路から
モータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコントロー
ルする事により、微小角駆動がなされる。
モータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコントロー
ルする事により、微小角駆動がなされる。
b−1) 次ぎに第2実施例回路の駆動方法を説明す
る。
る。
ここで用いられるモータコイル(A)……の結線方式
は、スター結線と呼ばれるものである。前述の場合と同
様、図中、各相は矢印の向きの電流で正ベクトルを励磁
するものとする。相電流検出用センス抵抗(R1)〜
(R5)、並びに総電流検出用センス抵抗(R6)の働きは
第2発明と同じである。
は、スター結線と呼ばれるものである。前述の場合と同
様、図中、各相は矢印の向きの電流で正ベクトルを励磁
するものとする。相電流検出用センス抵抗(R1)〜
(R5)、並びに総電流検出用センス抵抗(R6)の働きは
第2発明と同じである。
b−2) ここで、→→→……と言う励磁パター
ンを徐々に行う事により、微小角駆動を行う事は同じで
あるが、この点は第1実施例回路の駆動方法と同じであ
るため略述する。
ンを徐々に行う事により、微小角駆動を行う事は同じで
あるが、この点は第1実施例回路の駆動方法と同じであ
るため略述する。
即ち、上記駆動回路(S)においては、→までの移
動は、相電流検出用センス抵抗(R1)での電流検出によ
り出力素子(Tr1)をスイッチング制御して行けば良
い。最後に出力素子(Tr1)が完全にオンになった時
の状態になる。
動は、相電流検出用センス抵抗(R1)での電流検出によ
り出力素子(Tr1)をスイッチング制御して行けば良
い。最後に出力素子(Tr1)が完全にオンになった時
の状態になる。
次ぎに、→は、相電流検出用センス抵抗(R5)での
電流検出により出力素子(Tr9)をスイッチング制御す
れば良く、出力素子(Tr9)が完全にオフとなった時が
の状態である。
電流検出により出力素子(Tr9)をスイッチング制御す
れば良く、出力素子(Tr9)が完全にオフとなった時が
の状態である。
以下、同様に各状態でモータコイル制御回路(M1)……
からモータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコント
ロールする事により微小角駆動を行える点は同じであ
る。
からモータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコント
ロールする事により微小角駆動を行える点は同じであ
る。
c−1) 最後に第3実施例回路の駆動方法に付いて説
明する。
明する。
この場合は、第1実施例回路の駆動方法の実施例とは互
いに結線する相の順番が違うだけである。図中、各相は
矢印の向きの電流で正ベクトルを励磁するものとする点
は同じである。又、相電流並びに総電流検出用センス抵
抗(R1)〜(R6)の働きは前2者と同じである。
いに結線する相の順番が違うだけである。図中、各相は
矢印の向きの電流で正ベクトルを励磁するものとする点
は同じである。又、相電流並びに総電流検出用センス抵
抗(R1)〜(R6)の働きは前2者と同じである。
c−2) ここで、→→→……と言う励磁パター
ンを徐々に行う事によって微小角駆動を行う事も前2者
と同じであり、以下略述する。
ンを徐々に行う事によって微小角駆動を行う事も前2者
と同じであり、以下略述する。
上記駆動回路(S)においては→までの移動は、相
電流検出用センス抵抗(R1)での電流検出により、出力
素子(Tr9)をスイッチング制御していけば良く、出力
素子(Tr9)が完全にオフとなった時がの状態であ
る。
電流検出用センス抵抗(R1)での電流検出により、出力
素子(Tr9)をスイッチング制御していけば良く、出力
素子(Tr9)が完全にオフとなった時がの状態であ
る。
次ぎに、→は、相電流検出用センス抵抗(R4)での
電流検出により、出力素子(Tr10)をスイッチング制御
すれば良く、出力素子(Tr10)が完全にオンになった時
がの状態である。
電流検出により、出力素子(Tr10)をスイッチング制御
すれば良く、出力素子(Tr10)が完全にオンになった時
がの状態である。
以下、同様に各状態でモータコイル制御回路(M1)……
からモータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコント
ロールする事により微小角駆動を行える。
からモータコイル(A)〜(E)に流れる電流をコント
ロールする事により微小角駆動を行える。
(効果) 叙上のように本発明の第1〜3実施例回路の駆動方法
は、従来例と比べて モータコイルを励磁するための出力素子が1/2です
み、材料費は勿論、組立費用など労務費も削減出来、大
幅なコストダウンを行う事が出来ると言う利点があり、 又、検知回路が、定格電流制御用の総電流検出用セ
ンス抵抗の電圧変化を検知するためのものと、微小角制
御用のセンス抵抗の電圧変化を検知するものの2回路で
微小角駆動出来ると言う利点があり、 モータコイルに流れる定格電流は、総電流検出用セ
ンス抵抗による定格電流制御回路にて安定に制御された
DV電圧にて流される事になり、微小角駆動のための電圧
制御がなされた相のみにリップルがわずかに生ずるもの
であり、その結果、リップル発生量は、全相にわたって
リップルが発生する従来例の1/nになり、その結果ステ
ッピングモーターの振動が少なく、且つ、停止位置が安
定するという利点も有り、 スイッチング制御される素子が回路全体で半導体チ
ョッパと微小角駆動を行っている出力素子の計2個しか
ないためn個の出力素子を作動させねばならない従来回
路に比べて熱損失が少なく、又スイッチングノイズも少
ないという利点もある。
は、従来例と比べて モータコイルを励磁するための出力素子が1/2です
み、材料費は勿論、組立費用など労務費も削減出来、大
幅なコストダウンを行う事が出来ると言う利点があり、 又、検知回路が、定格電流制御用の総電流検出用セ
ンス抵抗の電圧変化を検知するためのものと、微小角制
御用のセンス抵抗の電圧変化を検知するものの2回路で
微小角駆動出来ると言う利点があり、 モータコイルに流れる定格電流は、総電流検出用セ
ンス抵抗による定格電流制御回路にて安定に制御された
DV電圧にて流される事になり、微小角駆動のための電圧
制御がなされた相のみにリップルがわずかに生ずるもの
であり、その結果、リップル発生量は、全相にわたって
リップルが発生する従来例の1/nになり、その結果ステ
ッピングモーターの振動が少なく、且つ、停止位置が安
定するという利点も有り、 スイッチング制御される素子が回路全体で半導体チ
ョッパと微小角駆動を行っている出力素子の計2個しか
ないためn個の出力素子を作動させねばならない従来回
路に比べて熱損失が少なく、又スイッチングノイズも少
ないという利点もある。
尚、ステッピングモータの2相式〜多相式まで応用は言
うまでもなく自在である。
うまでもなく自在である。
【図面の簡単な説明】 第1図……一部を省略した従来回路結線図、 第2図……従来回路の励磁パターンシーケンス図、 第3図……第1実施例回路の駆動方法の一実施例の駆動
回路結線図、 第4図〜……第1実施例回路の駆動方式の励磁
パターンの順序を示す図、 第5図……第1実施例回路の駆動方法の4相から5相に
励磁する時の等価回路図、 第6図……第1実施例回路の駆動方法の5相から4相に
励磁する時の等価回路図、 第7図……第2実施例回路の駆動方法の駆動回路結線
図、 第8図……〜……第2実施例回路の駆動方法の
励磁パターンの順序を示す図、 第9図……第3実施例回路の駆動方法の駆動回路結線
図、 第10図……〜……第3実施例回路の駆動方法の
励磁パターンの順序を示す図、 (M)……モータコイル制御回路、(S)……ステッピ
ングモータ制御回路、(A)〜(E)……モータコイ
ル、(R)……センス抵抗、(Tr)……出力素子、
(1)……半導体チョッパ、(2)……フライホイルダ
イオード、(3)……リアクトル、(4)……平滑コン
デンサ。
回路結線図、 第4図〜……第1実施例回路の駆動方式の励磁
パターンの順序を示す図、 第5図……第1実施例回路の駆動方法の4相から5相に
励磁する時の等価回路図、 第6図……第1実施例回路の駆動方法の5相から4相に
励磁する時の等価回路図、 第7図……第2実施例回路の駆動方法の駆動回路結線
図、 第8図……〜……第2実施例回路の駆動方法の
励磁パターンの順序を示す図、 第9図……第3実施例回路の駆動方法の駆動回路結線
図、 第10図……〜……第3実施例回路の駆動方法の
励磁パターンの順序を示す図、 (M)……モータコイル制御回路、(S)……ステッピ
ングモータ制御回路、(A)〜(E)……モータコイ
ル、(R)……センス抵抗、(Tr)……出力素子、
(1)……半導体チョッパ、(2)……フライホイルダ
イオード、(3)……リアクトル、(4)……平滑コン
デンサ。
Claims (2)
- 【請求項1】環状に接続され、…(n−1)→(n)→
(n−1)→(n)→…と言うように順次励磁される事
によってロータを微小角づつ回転させる2以上の(n)
相のモータコイルと、 環状に接続されたモータコイルの各接続点を選択的に直
流電流の正・負に接続する1組のスイッチング素子の直
列接続体よりなる(n)個のモータコイル制御回路にて
構成されるステッピングモータ制御回路と、 ステッピングモータ制御回路の出力端に直列接続され、
励磁されている各モータコイルに流れる励磁電流の総和
である総電流が一定となるようにコントロールするため
に前記総電流を検出する総電流検出用センス抵抗と、 各モータコイルと各モータコイル制御回路との間にそれ
ぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路をオン・オフ制
御させることによって休止相に流れる電流量を漸増さ
せ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する1つの励磁相に接続されたモ
ータコイル制御回路をオン・オフ制御させることによっ
て該励磁相に流れる電流量を漸減させる時に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流と、前記休止相又は相
電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁相を励
磁する励磁電流であって、前記漸増・減している相電流
と分流乃至合流する前記隣接励磁電流との和が所定の割
合で漸増・減するようにコントロールするために、前記
電流量の和を検出する相電流検出用センス抵抗とで構成
されている事を特徴とするステッピングモータの微小角
駆動回路。 - 【請求項2】放射状に接続され、…(n−1)→(n)
→(n−1)→(n)→…と言うように順次励磁される
事によってロータを微小角づつ回転させる2以上の
(n)相のモータコイルと、 放射状に接続されたモータコイルの放射状端部を選択的
に直流電流の正・負に接続する1組のスイッチング素子
の直列接続体よりなる(n)個のモータコイル制御回路
にて構成されるステッピングモータ制御回路と、 ステッピングモータ制御回路の出力端に直列接続され、
励磁されている各モータコイルに流れる励磁電流の総和
である総電流が一定となるようにコントロールするため
に前記総電流を検出する総電流検出用センス抵抗と、 各モータコイルと各モータコイル制御回路との間にそれ
ぞれ直列接続され、 励磁相数が(n−1)から(n)に変化する場合に、休
止相に接続されたモータコイル制御回路をオン・オフ制
御させることによって休止相に流れる電流量を漸増さ
せ、 逆に励磁相数が(n)から(n−1)に変化する場合
に、前記相電流が漸減する1つの励磁相に接続されたモ
ータコイル制御回路をオン・オフ制御させることによっ
て該励磁相に流れる電流量を漸減させる時に、 漸増又は漸減しつつ流れる相電流と、前記休止相又は相
電流が減少する前記1つの励磁相に隣接する励磁相を励
磁する励磁電流であって、前記漸増・減している相電流
と分流乃至合流する前記隣接励磁電流との和が所定の割
合で漸増・減するようにコントロールするために、前記
電流の和を検出する相電流検出用センス抵抗とで構成さ
れている事を特徴とするステッピングモータの駆動回
路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62025256A JPH07108118B2 (ja) | 1987-02-05 | 1987-02-05 | ステッピングモータの微小角駆動回路 |
US07/054,908 US4755732A (en) | 1986-10-16 | 1987-05-27 | Microangle drive system for stepping motor and microangle drive circuit therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62025256A JPH07108118B2 (ja) | 1987-02-05 | 1987-02-05 | ステッピングモータの微小角駆動回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63194598A JPS63194598A (ja) | 1988-08-11 |
JPH07108118B2 true JPH07108118B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=12160933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62025256A Expired - Lifetime JPH07108118B2 (ja) | 1986-10-16 | 1987-02-05 | ステッピングモータの微小角駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07108118B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02237499A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-20 | Meretsuku:Kk | ステッピングモータ微小角駆動方法とその回路 |
JPH0564494A (ja) * | 1991-12-26 | 1993-03-12 | Meretsuku:Kk | ステツピングモータ微小角駆動方法とその回路 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4401931A (en) * | 1980-12-08 | 1983-08-30 | International Business Machines Corporation | Apparatus actuated by a pair of stepper motors with shared drive |
JPS57160397A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-02 | Usac Electronics Ind Co Ltd | 5-phase pulse motor drive system |
-
1987
- 1987-02-05 JP JP62025256A patent/JPH07108118B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63194598A (ja) | 1988-08-11 |
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