JPH07236299A - Iron-core motor and method for driving and controlling iron-core motor - Google Patents

Iron-core motor and method for driving and controlling iron-core motor

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JPH07236299A
JPH07236299A JP6318694A JP31869494A JPH07236299A JP H07236299 A JPH07236299 A JP H07236299A JP 6318694 A JP6318694 A JP 6318694A JP 31869494 A JP31869494 A JP 31869494A JP H07236299 A JPH07236299 A JP H07236299A
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JP
Japan
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phase
switching element
coil
iron core
switching
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JP6318694A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuuichi Nanae
裕一 名苗
Kouichi Inagaki
衡一 稲垣
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the ripple of torque and to realize the high torque by delaying the kick-back voltage generated in an exciting winding and facilitating the flow of an intrinsic driving current through the exiting winding. CONSTITUTION:An iron core motor and a driving circuit 51 are provided. The driving circuit 51 forms the driving signal and controlling signals based on the phase information of the counter-electromotive voltages having the different phases generated in two-phase coils 21 and 22 by the changing of the energization of the two-phase coils 21 and 22 of the iron-core motor. The driving circuit 51 shorts the counter-electromotive voltage, which is generated in the coil 21 or 22 whose energization is turned OFF by the phase change of the energization through the two-phase coils 21 and 22, by delaying the OFF timing of a switching element, which is connected to the coil 21 or 22 whose energization is turned OFF, by a specified time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉄心モータ装置及びそ
の駆動制御方法に関し、特に、複数の励磁巻線への通電
の相切り換えにより回転子を回転させる鉄心モータを備
えた鉄心モータ装置及びその制御駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an iron core motor device and a drive control method thereof, and more particularly, to an iron core motor device having an iron core motor for rotating a rotor by phase switching of energization to a plurality of exciting windings and its core. The present invention relates to a control driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステッピングモータは、駆動信号にパル
ス信号を用い、1個のパルス信号毎に一定の角度ずつ回
転子を回転駆動する。従って、ステッピングモータは、
単位時間当たりに供給する駆動パルスの数を制御すると
によって回転速度を制御することができる。
2. Description of the Related Art A stepping motor uses a pulse signal as a drive signal and rotationally drives a rotor at a constant angle for each pulse signal. Therefore, the stepping motor is
The rotation speed can be controlled by controlling the number of drive pulses supplied per unit time.

【0003】ステッピングモータとして、円筒状をなす
永久磁石からなる回転子の外周に、複数の励磁用のコイ
ルからなる固定子を配置して構成したものが知られてい
る。このステッピングモータを構成する回転子は、周回
り方向に一定の回転角毎に着磁の方向を変えた複数の着
磁部が設けられている。一方、固定子は、回転子の各着
磁部に対向して歯が設けられ、これら歯に例えば2相の
コイルを構成する励磁コイルが巻回されている。そし
て、各励磁コイルへの通電の相切り換えを行うことによ
って、回転子の回転が行われる。
As a stepping motor, there is known a stepping motor in which a stator composed of a plurality of exciting coils is arranged on the outer circumference of a rotor composed of a cylindrical permanent magnet. The rotor that constitutes this stepping motor is provided with a plurality of magnetizing portions that change the magnetizing direction at fixed rotation angles in the circumferential direction. On the other hand, the stator is provided with teeth facing each magnetized portion of the rotor, and an excitation coil that constitutes, for example, a two-phase coil is wound around these teeth. The rotor is rotated by switching the phase of energization to each exciting coil.

【0004】ところで、ステッピングモータの駆動方法
として、各相を構成するコイルの一方にのみ電流を流し
て駆動するユニポーラ駆動方法と、各相を構成するコイ
ルに交互に方向を切り換えて電流を流すことによって駆
動するバイポーラ駆動方法が知られている。
By the way, as a method of driving the stepping motor, a unipolar driving method in which a current is supplied to only one of the coils forming each phase to drive the stepping motor, and a current is supplied to the coils forming each phase by alternately switching directions. There is known a bipolar driving method of driving by.

【0005】ここで、2相のステッピングモータをバイ
ポーラ駆動させるための従来の駆動回路を図1を用いて
説明する。この図1に示す駆動回路1は、2相のコイル
にパルス状の駆動電流(以下、駆動パルスという。)を
流して回転子を回転させる駆動部2と、駆動部2の駆動
タイミングを制御する駆動制御部3とを備えている。こ
の駆動制御部3は、各相のコイルの両端にそれぞれ発生
する逆起電圧を検出する逆起電圧検出部4と、逆起電圧
検出部4からの信号に基づいて駆動部2を制御するタイ
ミング信号を出力する駆動ロジック部5とから構成され
る。そして、駆動回路1は、コイルに発生する逆起電
圧、すなわち電気角θに対する各相のコイルの磁束密度
φの変化dφ/dθに基づいて、回転子と各コイルとの
相対的な位置情報を求め、この位置情報に基づいた駆動
パルスを生成してステッピングモータを駆動するように
なっている。
A conventional drive circuit for bipolarly driving a two-phase stepping motor will be described with reference to FIG. The drive circuit 1 shown in FIG. 1 controls the drive timing of the drive section 2 and the drive section 2 that rotates a rotor by supplying a pulsed drive current (hereinafter referred to as drive pulse) to a two-phase coil. And a drive control unit 3. The drive control unit 3 detects a counter electromotive voltage generated at both ends of each phase coil, and a timing for controlling the drive unit 2 based on a signal from the counter electromotive voltage detection unit 4. And a drive logic unit 5 that outputs a signal. Then, the drive circuit 1 obtains the relative position information between the rotor and each coil based on the counter electromotive voltage generated in the coil, that is, the change dφ / dθ of the magnetic flux density φ of the coil of each phase with respect to the electrical angle θ. The stepping motor is driven by generating the drive pulse based on the obtained position information.

【0006】具体的には、回転子が回転すると、回転子
の着磁部からのコイルCA ,CB を通る磁束が変化し、
各コイルCA 及びCB の磁束密度の変化dφA /dθ及
びdφB /dθは、図2中の(a)及び(b)に示すよ
うに、π/2の位相差を有する関係となる。
Specifically, when the rotor rotates, the magnetic flux from the magnetized portion of the rotor passing through the coils C A and C B changes,
The changes in the magnetic flux density of the coils C A and C B , dφ A / dθ and dφ B / dθ, have a phase difference of π / 2 as shown in (a) and (b) of FIG. .

【0007】そして、コイルに発生する逆起電圧は、磁
束密度の変化に比例する。すなわち、図2中の(c)に
示すように、A相のコイルCA には、図2の(c)中の
Aで示すような逆起電圧が発生し、B相のコイルCB
には、図2の(c)中のVBで示すような逆起電圧が発
生する。また、回転子を逆方向に回転すると、図2中の
(c)に示すように、A相のコイルCA には、図2の
(c)中のVA ’で示すような逆起電圧が発生し、B相
のコイルCB には、図2の(c)中のVB ’で示すよう
な逆起電圧が発生する。そこで、逆起電圧検出回路4で
は、逆起電圧のゼロクロス位置P1 、P2 、P3 、・・
・を、例えば差動増幅回路を用いて検出することによっ
て、位置情報の検出が行われる。そして、この位置情報
に基づいてコイルCA 及びCB への通電が行われる。
The counter electromotive voltage generated in the coil is proportional to the change in magnetic flux density. That is, as shown in (c) of FIG. 2, a counter electromotive voltage as indicated by V A in (c) of FIG. 2 is generated in the A-phase coil C A , and the B-phase coil C B is generated.
, A counter electromotive voltage as indicated by V B in FIG. Further, when rotating the rotor in the opposite direction, as shown in (c) in FIG. 2, the coil C A of the A-phase back electromotive voltage as shown by V A 'in the FIG. 2 (c) And a counter electromotive voltage as indicated by V B 'in FIG. 2C is generated in the B-phase coil C B. Therefore, in the counter electromotive voltage detection circuit 4, the zero-cross positions P 1 , P 2 , P 3 , ...
Is detected by using, for example, a differential amplifier circuit, the position information is detected. Then, the coils C A and C B are energized based on the position information.

【0008】具体的に、例えばA相のコイルCA への通
電を行うための印加電圧V0 は、通常、図2の(d)に
示すように、ゼロクロス位置P1 (電気角π/2)を中
心にπ/4ずつ相前後したものとなっている。したがっ
て、駆動ロジック部5は、逆起電圧検出回路4で検出さ
れた位置情報に基づいて、π/4で立ち上がり、3π/
4で立ち下がるタイミング信号を生成して、駆動部2に
供給し、駆動部2は、このタイミング信号に同期した駆
動電圧V0 をコイルCA に印加する。この印加電圧V0
に応じてA相のコイルCA に流れる電流IA は、図2の
(e)に示す如き波形となる。また、B相のコイルCB
への通電も、A相のコイルCA への通電と同様に行われ
る。この場合、コイルCB への通電角は、コイルCA
の通電角に対してπ/2遅れたものである。
Specifically, for example, the applied voltage V 0 for energizing the A-phase coil C A is usually a zero-cross position P 1 (electrical angle π / 2, as shown in FIG. 2D). ) Is centered around each π / 4. Therefore, the drive logic unit 5 rises at π / 4 based on the position information detected by the counter electromotive voltage detection circuit 4, and 3π /
The timing signal falling at 4 is generated and supplied to the drive unit 2, and the drive unit 2 applies the drive voltage V 0 synchronized with this timing signal to the coil C A. This applied voltage V 0
Accordingly, the current I A flowing through the A-phase coil C A has a waveform as shown in FIG. Also, the B-phase coil C B
The energization is also performed in the same manner as the energization of the A-phase coil C A. In this case, the energization angle to the coil C B is delayed by π / 2 with respect to the energization angle to the coil C A.

【0009】上述したように、各相のコイルCA 及びC
B への逆起電圧を検出することによって、位置情報を検
出することにより、駆動回路1は位置情報を検出するた
めのホール素子の如き位置センサを用いことなく、正確
にステッピングモータを駆動させることができる。
As described above, the coils C A and C of each phase are
By detecting the position information by detecting the back electromotive voltage to B , the drive circuit 1 can accurately drive the stepping motor without using a position sensor such as a Hall element for detecting the position information. You can

【0010】ここで、駆動部2の動作について説明す
る。
The operation of the drive section 2 will be described below.

【0011】図1に示した駆動部2の1つのコイルに対
する基本的な構成は、図3の(a)で表される。そし
て、トランジスタTr1とトランジスタTr4を同時に
オン状態にすると、励磁電流IA がトランジスタTr
1、コイルC、トランジスタTr4を通って流れる。こ
の励磁電流IA は、前述したA相のコイルCA に流れる
電流である。次に、トランジスタTr1とトランジスタ
Tr4をオフ状態とした後に、トランジスタTr2とト
ランジスタTr3を同時にオン状態にすると、励磁電流
A と逆方向の励磁電流がトランジスタTr3、コイル
C、トランジスタTr2を通って流れる。この動作を繰
り返すことにより、ステッピングモータのバイポーラ駆
動が行われる。
The basic structure for one coil of the drive unit 2 shown in FIG. 1 is shown in FIG. When the transistors Tr1 and Tr4 are turned on at the same time, the exciting current I A changes
1, through the coil C, the transistor Tr4. The exciting current I A is a current flowing through the A-phase coil C A described above. Next, after turning off the transistors Tr1 and Tr4 and then turning on the transistors Tr2 and Tr3 at the same time, an exciting current in a direction opposite to the exciting current I A flows through the transistor Tr3, the coil C, and the transistor Tr2. . By repeating this operation, bipolar driving of the stepping motor is performed.

【0012】ところで、上述のようにトランジスタTr
1とトランジスタTr4が同時にオフ状態となったとき
には、コイルCに逆起電圧(いわゆるキックバック電
圧)VK が発生する。このコイルCのインダクタンスに
起因した逆起電圧VK によりトランジスタが破壊されな
いように、図3の(a)に示すように、各トランジスタ
Tr1〜Tr4のコレクタとエミッタ間にそれぞれ還流
ダイオードD1 〜D4 が配設されている。そして、この
逆起電圧VK による還流電流i(t)が還流ダイオード
2 、コイルC、還流ダイオードD3 を介して流れる。
このときの還流電流i(t)の流れを示す等価回路は、
図3の(b)に示すように表される。すなわち、スイッ
チSW がオンで励磁電流IA が流れている状態におい
て、スイッチSW をオフ状態とすると、コイルCの逆起
電圧VK に起因した還流電流i(t)が流れる。この還
流電流i(t)は、ダイオードの順方向電圧降下を
f 、ダイオードのオン抵抗をr0 、コイルのインダク
タンスをL、その内部内部抵抗をRm とすると、
By the way, as described above, the transistor Tr
When 1 and the transistor Tr4 are turned off at the same time, a counter electromotive voltage (so-called kickback voltage) V K is generated in the coil C. In order to prevent the transistor from being destroyed by the counter electromotive voltage V K caused by the inductance of the coil C, as shown in FIG. 3A, the free wheeling diodes D 1 to D are respectively provided between the collectors and the emitters of the transistors Tr1 to Tr4. 4 are arranged. Then, the return current i (t) due to the counter electromotive voltage V K flows through the return diode D 2 , the coil C, and the return diode D 3 .
An equivalent circuit showing the flow of the return current i (t) at this time is
It is represented as shown in FIG. That is, in a state in which the switch S W is the excitation current I A on-flowing, when the switch S W off, flows reflux current i due to the counter electromotive voltage V K of the coil C (t) is. When the forward voltage drop of the diode is V f , the ON resistance of the diode is r 0 , the inductance of the coil is L, and the internal internal resistance thereof is R m , the return current i (t) is

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】で表される。It is represented by

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】2相のステッピングモ
ータを、コイルCA 及びCB に互いに位相がπ/2ずれ
た駆動パルスを供給してステップ駆動させたとき、図1
に示す駆動回路1において、A相のコイルCA 及びB相
のコイルCB にそれぞれ流れる電流ICA、ICBを同時に
表すと、図4の(a)に示すようになる。また、A相の
コイルCA の両端の電圧であるコイル電圧Vの波形は、
図4の(b)に示すようになる。そして、A相のコイル
A に逆起電圧VK が発生すると、図4の(a)の電流
波形に示すように、この逆起電圧VK により、トランジ
スタTr2及びTr3をオン状態にしたとき、A相のコ
イルCA に流れる電流が阻害される。すなわち、この逆
起電圧VK が低下しない限り、コイルCA に流れるべき
本来の励磁電流が流れないことになる。換言すると、従
来の鉄心モータ装置では、インダクタンスによる電流の
落込みをカバーすることができず、この逆起電圧が発生
した際にトルクリップルTrI が発生してしまう。この
結果、ステッピングモータは、トルクリップルTrI
より回転トルクを低下させてしまう。
When a two-phase stepping motor is driven stepwise by supplying drive pulses whose phases are shifted from each other by π / 2 to the coils C A and C B , the steps shown in FIG.
In the drive circuit 1 shown in FIG. 4, the currents I CA and I CB respectively flowing in the A-phase coil C A and the B-phase coil C B are simultaneously represented as shown in FIG. The waveform of the coil voltage V, which is the voltage across the A-phase coil C A , is
This is as shown in FIG. When the counter electromotive voltage V K is generated in the coil C A of the A-phase, as shown in the current waveform (a) in FIG. 4, this counter electromotive voltage V K, when the transistors Tr2 and Tr3 in the ON state , The current flowing through the A-phase coil C A is hindered. That is, unless the counter electromotive voltage V K drops, the original exciting current that should flow through the coil C A does not flow. In other words, the conventional iron core motor device cannot cover the current drop due to the inductance, and the torque ripple Tr I is generated when the counter electromotive voltage is generated. As a result, the stepping motor reduces the rotation torque due to the torque ripple Tr I.

【0016】そこで、本発明は、上述したような問題点
を解決し得る新規な鉄心モータ装置及びその駆動制御方
法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a novel iron core motor device and a drive control method thereof which can solve the above-mentioned problems.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に係る鉄芯モータ
装置は、鉄心モータと駆動制御回路とから構成されてい
る。鉄心モータは、鉄心に巻回された2相のコイルへの
通電の相切り換えに応じて電磁誘導により一定角度ずつ
回転子を回転駆動する。駆動制御回路は、2相のコイル
への通電の相切り換えによって、2相のコイルに発生す
る位相の異なる逆起電圧の位相情報に基づいて駆動制御
信号を生成する。駆動制御回路は、2相のコイルへの通
電の相切り換えによって、通電がオフされるコイルに発
生する逆起電圧を、通電がオフされるコイルに接続され
ているスイッチング素子のオフになるタイミングを所定
時間遅延させることによって短絡させる。
An iron core motor device according to the present invention comprises an iron core motor and a drive control circuit. The iron core motor rotationally drives the rotor at a constant angle by electromagnetic induction in response to phase switching of energization of two-phase coils wound around the iron core. The drive control circuit generates a drive control signal based on phase information of counter electromotive voltages having different phases generated in the two-phase coils by phase switching of energization of the two-phase coils. The drive control circuit controls the timing of turning off the switching element connected to the coil whose current is turned off by setting the counter electromotive voltage generated in the coil whose current is turned off by phase switching of the current supply to the two-phase coil. It is short-circuited by delaying for a predetermined time.

【0018】また、本発明に係る鉄芯モータ装置は、鉄
心モータと駆動制御回路とを備える。鉄心モータは、鉄
心に巻回された複数の励磁巻線への通電の相切り換えに
応じて電磁誘導により一定角度ずつ回転子を回転駆動す
る。駆動制御回路は、相切り換えにより通電がオフされ
る励磁巻線に発生するキックバック電圧を、この励磁巻
線に接続されるスイッチング素子がオフになるタイミン
グを遅らせることにより短絡させる。
The iron core motor device according to the present invention comprises an iron core motor and a drive control circuit. The iron core motor rotationally drives the rotor at a constant angle by electromagnetic induction in response to phase switching of energization to a plurality of excitation windings wound around the iron core. The drive control circuit short-circuits the kickback voltage generated in the excitation winding, which is turned off by the phase switching, by delaying the timing when the switching element connected to the excitation winding is turned off.

【0019】さらに、本発明は、鉄心に巻回された2相
のコイルへの通電の相切り換えに応じて電磁誘導により
一定角度ずつ回転子を回転駆動する鉄心モータの駆動制
御方法である。この駆動制御方法は、2相のコイルへの
通電の相切り換えによって、2相のコイルに発生する位
相の異なる逆起電圧の位相情報に基づいて駆動制御信号
を得、2相のコイルへの通電の相切り換えによって、通
電がオフされるコイルに発生する逆起電圧を、通電がオ
フされコイルに接続されているスイッチング素子のオフ
になるタイミングを所定時間遅延させることによって短
絡させる。
Further, the present invention is a drive control method of an iron core motor for rotating and driving a rotor at a constant angle by electromagnetic induction in response to phase switching of energization of a two-phase coil wound around an iron core. This drive control method obtains a drive control signal based on phase information of counter electromotive voltages of different phases generated in the two-phase coils by switching the phases of energization of the two-phase coils, and supplies current to the two-phase coils. By the phase switching, the counter electromotive voltage generated in the coil whose energization is turned off is short-circuited by delaying the timing when the energization is turned off and the switching element connected to the coil turned off for a predetermined time.

【0020】[0020]

【作用】本発明によれば、相切り換えにより通電がオフ
される励磁巻線に発生する逆起電圧をこの励磁巻線に接
続されるスイッチング素子がオフになるタイミングを遅
延させることによって、駆動電流を流れ易くしてトルク
リップルを小さくし、インダクタンスの大きなモータで
あっても高いトルクを有するようにすることができる。
According to the present invention, the back electromotive voltage generated in the exciting winding whose current is turned off by the phase switching is delayed by delaying the timing when the switching element connected to this exciting winding is turned off. Can be made to flow easily, the torque ripple can be reduced, and high torque can be obtained even in a motor having a large inductance.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明に係る鉄芯モータ装置の具体的
な実施例を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of an iron core motor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】まず、本発明に係る鉄心モータ装置を構成
する鉄心モータを説明する。この鉄心モータは、複数の
極歯ヨークを交互に噛み合わせるように嵌合して形成し
た固定子を備えるいわゆるクローポール型のステッピン
グモータに適用したものである。
First, an iron core motor constituting the iron core motor device according to the present invention will be described. This iron core motor is applied to a so-called claw pole type stepping motor having a stator formed by fitting a plurality of pole tooth yokes so as to alternately mesh with each other.

【0023】このステッピングモータは、マグネットを
回転子10に用いるものであって、図5に示すように、
回転軸11の外周囲に円筒状に形成したマグネット12
を嵌合配設した回転子10を備えている。この回転子1
0を構成するマグネット12は、周回り方向に交互に着
磁方向を逆にして複数の着磁部12aが設けられてい
る。この例にあっては、12個の着磁部12aが設けら
れている。また、円筒状のマグネット12の内周側に
は、回転軸11への取付け部材としてのスリーブ11a
が取付けられている。そして、マグネット12は、スリ
ーブ11aを回転軸11に密嵌させることによって、回
転軸11に一体的に取付けられる。
This stepping motor uses a magnet for the rotor 10, and as shown in FIG.
A magnet 12 formed in a cylindrical shape around the outer circumference of the rotating shaft 11.
Is provided with the rotor 10 fitted therein. This rotor 1
The magnet 12 forming 0 is provided with a plurality of magnetized portions 12a whose magnetizing directions are alternately reversed in the circumferential direction. In this example, 12 magnetized portions 12a are provided. Further, on the inner peripheral side of the cylindrical magnet 12, a sleeve 11a as a mounting member for the rotating shaft 11 is provided.
Is installed. The magnet 12 is integrally attached to the rotary shaft 11 by tightly fitting the sleeve 11a on the rotary shaft 11.

【0024】一方、固定子13は、図6に示すように、
第1及び第2の極歯ヨーク14,15を組み合わせて形
成した第1のヨーク16と、第1及び第2の極歯ヨーク
14,15を組み合わせて形成した第2のヨーク17と
を備えている。これら第1及び第2のヨーク16,17
には、マグネット12の各着磁部12aに対応する極歯
14a,15aが設けられる。
On the other hand, the stator 13 is, as shown in FIG.
A first yoke 16 formed by combining the first and second pole tooth yokes 14 and 15; and a second yoke 17 formed by combining the first and second pole tooth yokes 14 and 15. There is. These first and second yokes 16 and 17
Is provided with pole teeth 14a, 15a corresponding to each magnetized portion 12a of the magnet 12.

【0025】そして、第1の極歯ヨーク14は、図6に
示すように、リング状をなすフランジ部18を備え、こ
のフランジ部18の内周側から複数、具体的には6つの
極歯14aが等間隔で周回り方向に立ち上がり形成され
ている。これら極歯14aは、先端側に向かって先細り
状をなし、さらに内周側に向かって幅狭になるように形
成されている。各極歯14a間に形成される間隙は、第
2の極歯ヨーク15に形成された極歯15aが嵌合する
嵌合部となされる。
As shown in FIG. 6, the first pole tooth yoke 14 is provided with a ring-shaped flange portion 18. A plurality of, specifically six pole teeth are provided from the inner peripheral side of the flange portion 18. 14a are formed so as to rise in the circumferential direction at equal intervals. These pole teeth 14a are formed so as to taper toward the tip side and further narrow toward the inner peripheral side. The gap formed between the pole teeth 14a is a fitting portion into which the pole teeth 15a formed on the second pole tooth yoke 15 fit.

【0026】また、第2の極歯ヨーク15も、リング状
をなすフランジ部19を備え、このフランジ部19の内
周側から複数、具体的には6つの極歯15aが等間隔で
周回り方向に立ち上がり形成されている。これら極歯1
5aも、先端側に向かって先細り状をなし、さらに内周
側に向かって幅狭になるように形成されている。そし
て、各極歯15a間に形成される間隙は、第1の極歯ヨ
ーク14に形成された極歯14aが嵌合する嵌合部とな
される。この第2の極歯ヨーク15のフランジ部19に
は、後述するように、固定子13を構成する第1及び第
2のコイル21,22への給電を行うための給電線を構
成するフレキシブル配線基板23を支持する突片24が
一体に突設されている。
The second pole tooth yoke 15 is also provided with a ring-shaped flange portion 19, and a plurality of pole teeth 15a, specifically six pole teeth 15a, circulate at equal intervals from the inner peripheral side of the flange portion 19. Is formed to rise in the direction. These pole teeth 1
5a also has a taper shape toward the tip side and is formed so as to become narrower toward the inner peripheral side. The gap formed between the pole teeth 15a serves as a fitting portion into which the pole teeth 14a formed on the first pole tooth yoke 14 fit. In the flange portion 19 of the second pole tooth yoke 15, as will be described later, flexible wiring forming a power supply line for supplying power to the first and second coils 21 and 22 forming the stator 13. A projecting piece 24 that supports the substrate 23 is integrally projectingly provided.

【0027】そして、第1の極歯ヨーク14には、この
極歯ヨーク14の全体を覆うようにして合成樹脂がモー
ルド成形されることによって、円筒状に巻回された第1
又は第2のコイル21,22が嵌合配設されるボビン2
5が一体に形成されている。このボビン25には、全体
をもって筒状に突設された極歯14a部分に第1又は第
2のコイル21,22が嵌合される筒状をなすコイル嵌
合部26が構成され、フランジ部18部分に上支持板2
7又は下支持板28が構成されている。
Then, a synthetic resin is molded on the first pole tooth yoke 14 so as to cover the entire pole tooth yoke 14, so that the first pole tooth yoke 14 is wound into a cylindrical shape.
Alternatively, the bobbin 2 on which the second coils 21 and 22 are fitted and arranged.
5 are integrally formed. The bobbin 25 is provided with a tubular coil fitting portion 26 into which the first or second coil 21, 22 is fitted to the pole tooth 14a portion which is provided in a cylindrical shape as a whole, and the flange portion is formed. Upper support plate 2 on 18 parts
7 or the lower support plate 28 is configured.

【0028】極歯14a部分に構成されるコイル嵌合部
26の内周側部分は、極歯14aに対応する形状となさ
れ、各極歯14aの被覆部29間に第2の極歯ヨーク1
5の極歯15aが嵌合される極歯嵌合部30が形成され
ている。なお、被覆部29は、相対嵌合される第1の極
歯ヨーク14の極歯14aと第2の極歯ヨーク15の極
歯15aとの間の電気的な絶縁を図る。
An inner peripheral side portion of the coil fitting portion 26 formed in the pole teeth 14a has a shape corresponding to the pole teeth 14a, and the second pole tooth yoke 1 is provided between the covering portions 29 of the pole teeth 14a.
The pole tooth fitting portion 30 into which the pole tooth 15a of No. 5 is fitted is formed. The covering portion 29 serves to electrically insulate between the pole teeth 14a of the first pole tooth yoke 14 and the pole teeth 15a of the second pole tooth yoke 15 which are fitted to each other.

【0029】そして、第1及び第2の極歯ヨーク14及
び15は、極歯14a及び15aを対向させ、互いの極
歯14a及び15aを噛み合わせように、すなわち、互
いの極歯14a、15aに他方の極歯14a、15aが
位置するようにして相対嵌合することによって第1及び
第2のヨーク16及び17を形成する。このように第1
及び第2の極歯ヨーク14及び15を相対嵌合すること
によって、周回り方向にマグネット12の各着磁部12
aに第1の極歯ヨーク14の極歯14aと第2の極歯ヨ
ーク15の極歯15aが交互に対向させる第1及び第2
のヨーク16及び17が構成される。
The first and second pole tooth yokes 14 and 15 are arranged so that the pole teeth 14a and 15a are opposed to each other and the pole teeth 14a and 15a are meshed with each other, that is, the pole teeth 14a and 15a. The first and second yokes 16 and 17 are formed by relatively fitting the other pole teeth 14a and 15a so that they are positioned. Like this first
And the second pole tooth yokes 14 and 15 are fitted to each other, whereby the magnetized portions 12 of the magnet 12 are circumferentially arranged.
The first and second pole teeth 14a of the first pole tooth yoke 14 and the pole teeth 15a of the second pole tooth yoke 15 are alternately opposed to a.
The yokes 16 and 17 are constructed.

【0030】また、第1及び第2のヨーク16及び17
は、図5に示すように、第2の極歯ヨーク15のフラン
ジ部19を互いに突き合わせるようにして重ね合わせら
れる。
In addition, the first and second yokes 16 and 17
As shown in FIG. 5, the flange portions 19 of the second pole tooth yoke 15 are superposed so as to abut each other.

【0031】そして、ボビン25に嵌合配設される第1
及び第2のコイル21,22は、給電線を構成するフレ
キシブル配線基板23上に取付けられることによって、
互いの電気的な接続が図られる。このフレキシブル配線
基板23は、図6に示すように、配線パターン23aが
延在された接続扞31の両端にリング状をなすコイル取
付け部32,33を形成している。そして、第1及び第
2のコイル21,22は、図6に示すように、配線パタ
ーン23aへの電気的な接続が図られて各コイル取付け
部32,33上に取付けられる。なお、第1及び第2の
コイル21,22の各コイル取付け部32,33への取
付けは、各コイル21,22と配線パターン23aとの
間を電気的な接続を図る導電性の接着剤、さらには他の
接着剤を用いて行われる。
Then, the first member fitted and arranged on the bobbin 25
And the second coils 21 and 22 are mounted on the flexible wiring board 23 forming the power supply line,
Electrical connection with each other is achieved. As shown in FIG. 6, the flexible wiring board 23 has ring-shaped coil attachment portions 32 and 33 formed at both ends of a connection bar 31 on which a wiring pattern 23a extends. Then, as shown in FIG. 6, the first and second coils 21 and 22 are mounted on the coil mounting portions 32 and 33 so that the first and second coils 21 and 22 are electrically connected to the wiring pattern 23a. The first and second coils 21 and 22 are attached to the coil attachment portions 32 and 33 by a conductive adhesive that electrically connects between the coils 21 and 22 and the wiring pattern 23a. Furthermore, it is performed using another adhesive.

【0032】フレキシブル配線基板23上に取付けられ
た第1及び第2のコイル21,22は、図5に示すよう
に、各コイル取付け部32,33側をそれぞれ第2の極
歯ヨーク15,15のフランジ部19,19上に重ね合
わせるようにして、極歯15a,15aの外周囲に嵌合
される。このとき、フレキシブル配線基板23の接続扞
31は、各コイル取付け部32,33を対向させるよう
に折り返され、図5に示すように、互いに突き合わせら
れた第2の極歯ヨーク15,15に設けられた突片2
4,24の両面に亘って巻き付けられるように延在され
る。この突片24,24上に延在する接続扞31の一部
には、配線パターン23aの一部が外方に臨まされ、後
述す駆動回路に接続される給電線が接続される。
As shown in FIG. 5, the first and second coils 21 and 22 mounted on the flexible wiring board 23 have second pole tooth yokes 15 and 15 on the coil mounting portions 32 and 33 side, respectively. It is fitted on the outer circumference of the pole teeth 15a, 15a so as to be superposed on the flange portions 19, 19. At this time, the connection bar 31 of the flexible wiring board 23 is folded back so that the coil mounting portions 32 and 33 face each other, and is provided on the second pole tooth yokes 15 and 15 which are butted against each other as shown in FIG. Projecting piece 2
It extends so that it may be wound around both sides of 4,24. A part of the wiring pattern 23a is exposed to a part of the connecting bar 31 extending on the projecting pieces 24, 24, and a power supply line connected to a drive circuit described later is connected to the part.

【0033】なお、フレキシブル配線基板23のコイル
取付け部32,33は、各コイル21,22と第2の極
歯ヨーク15,15との間の確実な電気的な絶縁を図る
機能を有する。
The coil mounting portions 32, 33 of the flexible wiring board 23 have a function of ensuring reliable electrical insulation between the coils 21, 22 and the second pole tooth yokes 15, 15.

【0034】上述のように構成された回転子10及び固
定子13は、図5に示すように円筒状に形成されたモー
タケース35内に順次組み込まれてことによってステッ
ピングモータが組み立てられる。
The stepping motor is assembled by sequentially incorporating the rotor 10 and the stator 13 configured as described above into a motor case 35 formed in a cylindrical shape as shown in FIG.

【0035】以下においてステッピングモータを組み立
てる手順を説明する。
The procedure for assembling the stepping motor will be described below.

【0036】まず、モータケース34の底面側に固定子
13を構成する第2のヨーク17側の第1の極歯ヨーク
14を収納配設する。このとき、第1の極歯ヨーク14
は、フランジ部18の外周縁に切欠き形成された一対の
係合溝35,35を、モータケース34の内周面に高さ
方向に亘って突設された位置決め用の一対の突条部3
6,36に係合させて収納される。第1の極歯ヨーク1
4は、係合溝35,35を突条部36,36に係合させ
て収納されることから、モータケース34内に収納方向
が規制されて配置される。
First, the first pole tooth yoke 14 on the side of the second yoke 17 constituting the stator 13 is housed and arranged on the bottom side of the motor case 34. At this time, the first pole tooth yoke 14
Is a pair of ridges for positioning which are provided on the inner peripheral surface of the motor case 34 in the height direction with a pair of engagement grooves 35, 35 formed by cutting out in the outer peripheral edge of the flange portion 18. Three
It is stored by engaging with 6, 36. First pole tooth yoke 1
4 is accommodated by engaging the engagement grooves 35, 35 with the ridges 36, 36, and thus is accommodated in the motor case 34 with its accommodation direction restricted.

【0037】次いで、第1及び第2のヨーク16,17
を構成する互いに突き合わせられ、第1及び第2のコイ
ル21,22が嵌合配設された第2の極歯ヨーク15,
15をモータケース34内に収納する。このとき、第2
の極歯ヨーク15,15は、フランジ部19,19の外
周縁に切欠き形成された一対の係合溝37,37を突条
部36,36に係合させて収納されることにより、モー
タケース34内に収納方向が規制されて配置される。こ
のように第2の極歯ヨーク15,15のモータケース3
4に対する収納方向が規制されることから、第2のヨー
ク17側の第2の極歯ヨーク15は、モータケース34
内に配置されたとき、各極歯15aを第1の極歯ヨーク
14の極歯14a間に嵌合されて第1の極歯ヨーク14
と一体化されて第2のヨーク17を構成する。
Next, the first and second yokes 16 and 17
A second pole tooth yoke 15, which is abutted against each other and in which the first and second coils 21 and 22 are fitted and arranged,
15 is housed in the motor case 34. At this time, the second
The pole tooth yokes 15 and 15 of the motor are housed by engaging a pair of engagement grooves 37 and 37 formed in the outer peripheral edges of the flanges 19 and 19 with the protrusions 36 and 36 to be housed. The housing 34 is arranged in the case 34 in a restricted storage direction. In this way, the motor case 3 of the second pole tooth yoke 15, 15
Since the storage direction of the second pole tooth yoke 15 on the second yoke 17 side is restricted by the motor case 34,
When arranged inside, the pole teeth 15a are fitted between the pole teeth 14a of the first pole tooth yoke 14 and
The second yoke 17 is integrated with the second yoke 17.

【0038】第2の極歯ヨーク15,15がモータケー
ス34内に収納されたとき、第2の極歯ヨーク15,1
5に突設された突片24,24は、モータケース34の
周壁を切り欠いて形成した切欠き部38を介してモータ
ケース34の外方に突出される。従って、突片24,2
4上に延在されたフランジ配線基板23の接続扞31
も、モータケース34の外方に臨まされる。
When the second pole tooth yokes 15 and 15 are housed in the motor case 34, the second pole tooth yokes 15 and 1 are
The projecting pieces 24, 24 projecting from No. 5 are projected to the outside of the motor case 34 via a notch 38 formed by notching the peripheral wall of the motor case 34. Therefore, the protruding pieces 24, 2
4. Connection bar 31 of flange wiring board 23 extended above
Is also exposed to the outside of the motor case 34.

【0039】なお、第2のヨーク17側の第1の極歯ヨ
ーク14と第2の極歯ヨーク15,15は、互いに組み
合わせられ一体化された状態でモータケース34内に収
納するようにしてもよい。
The first pole tooth yoke 14 and the second pole tooth yokes 15, 15 on the side of the second yoke 17 are housed in the motor case 34 in an integrated and integrated state. Good.

【0040】次に、第2のヨーク17側の第1の極歯ヨ
ーク14と第2の極歯ヨーク15,15に挿通するよう
にして、回転子10をモータケース34内に組み込む。
このとき、回転子10を構成する回転軸11の一端部1
1bは、図7に示すように、第2のヨーク17を構成す
る第1の極歯ヨーク14のフランジ部18部分に形成さ
れる下支持板28の中心部に設けられた軸受を構成する
焼結メタル軸受39に支持される。
Next, the rotor 10 is incorporated into the motor case 34 so as to be inserted into the first pole tooth yoke 14 and the second pole tooth yokes 15, 15 on the side of the second yoke 17.
At this time, the one end portion 1 of the rotating shaft 11 that constitutes the rotor 10
As shown in FIG. 7, reference numeral 1b denotes a burner which constitutes a bearing provided at the center of a lower support plate 28 which is formed in the flange portion 18 of the first pole tooth yoke 14 which constitutes the second yoke 17. It is supported by the bonded metal bearing 39.

【0041】なお、回転子10は、第2のヨーク17側
の第1の極歯ヨーク14と第2の極歯ヨーク15,15
を収納する前にモータケース34内に収納するようにし
てもよい。
The rotor 10 includes a first pole tooth yoke 14 and second pole tooth yokes 15 and 15 on the second yoke 17 side.
May be housed in the motor case 34 before housing.

【0042】次に、第1のヨーク16側の第1の極歯ヨ
ーク14をモータケース34の開口端側に嵌合するよう
にしてこのモータケース34内に収納する。このとき、
第1の極歯ヨーク14のフランジ部18の外周縁に切欠
き形成された一対の係合溝40,40を突条部36,3
6に係合させて嵌合されることにより、モータケース3
4に対する収納方向が規制されて取付けられる。このよ
うに第1の極歯ヨーク14は、モータケース34に対す
る収納方向が規制されることから、モータケース34内
に配置されたとき、各極歯14aを第2の極歯ヨーク1
5の極歯15a間に嵌合させて第2の極歯ヨーク15と
一体化されて第1のヨーク16を構成する。
Next, the first pole tooth yoke 14 on the side of the first yoke 16 is housed in the motor case 34 so as to be fitted to the opening end side of the motor case 34. At this time,
The first pole tooth yoke 14 has a pair of engagement grooves 40, 40 formed in the outer peripheral edge of the flange portion 18 and formed with notches.
6 is engaged with and fitted to the motor case 3
The storage direction for 4 is restricted and attached. As described above, since the first pole tooth yoke 14 is restricted in the housing direction with respect to the motor case 34, when the first pole tooth yoke 14 is arranged in the motor case 34, each pole tooth 14a is attached to the second pole tooth yoke 1.
The first yoke 16 is formed by being fitted between the five pole teeth 15a and integrated with the second pole tooth yoke 15.

【0043】第1のヨーク16側の第1の極歯ヨーク1
4がモータケース34の開口端側に嵌合配設されると
き、回転子10を構成する回転軸11の他端部11c側
は、第1のヨーク16を構成する第1の極歯ヨーク14
のフランジ部18部分に形成される上支持板27の中心
部に穿設された貫通孔42を介してモータケース34の
外方に突出される。なお、回転軸11の他端部11c側
の中途部は、図7に示すように、貫通孔42内に設けら
れた軸受を構成する焼結メタル軸受43を介して回転自
在に支持される。
First pole tooth yoke 1 on the side of the first yoke 16
When 4 is fitted and disposed on the opening end side of the motor case 34, the first pole tooth yoke 14 forming the first yoke 16 is formed on the other end 11c side of the rotating shaft 11 forming the rotor 10.
Of the upper support plate 27 formed on the flange portion 18 of the motor casing 34 through a through hole 42 formed in the central portion of the upper support plate 27. As shown in FIG. 7, the intermediate portion of the rotary shaft 11 on the other end 11 c side is rotatably supported via a sintered metal bearing 43 that constitutes a bearing provided in the through hole 42.

【0044】そして、モータケース34の開口端側に嵌
合配設され第1のヨーク16側の第1の極歯ヨーク14
は、モータケース34の開口端側をかしめることによっ
てモータケース34に固定される。第1のヨーク16側
の第1の極歯ヨーク14がモータケース34に固定され
ることにより、固定子13がモータケース34内に位置
決めされて取付けられ、回転子10が一端部11b及び
他端側11cの中途部を焼結メタル軸受39,43に支
持されてモータケース34内に回転自在に取付けられる
ことによりステッピングモータが構成される。
The first pole tooth yoke 14 on the side of the first yoke 16 which is fitted and disposed on the opening end side of the motor case 34 is provided.
Is fixed to the motor case 34 by caulking the open end side of the motor case 34. By fixing the first pole tooth yoke 14 on the side of the first yoke 16 to the motor case 34, the stator 13 is positioned and mounted in the motor case 34, and the rotor 10 has one end 11b and the other end. A stepping motor is constructed by supporting the middle part of the side 11c by the sintered metal bearings 39 and 43 and rotatably mounting it in the motor case 34.

【0045】ここで、上述のように構成された本発明に
係るステッピングモータをバイポーラ駆動させるための
駆動回路を図8を用いて説明する。この図8に示す駆動
回路51は、第1及び第2(以下、2相という)のコイ
ル21,22にパルス状の駆動電流(以下、駆動パルス
という。)を流して回転子10を回転させる駆動部52
と、駆動部52の駆動タイミングを制御する駆動制御部
53とを備えている。この駆動制御部53は、各相のコ
イルの両端にそれぞれ発生する逆起電圧を検出する逆起
電圧検出部54と、逆起電圧検出部54からの信号に基
づいて駆動部52を制御するタイミング信号を出力する
駆動ロジック部55とから構成される。そして、駆動回
路51は、各コイル21,22に発生する逆起電圧、す
なわち電気角θに対する各相のコイルの磁束密度φの変
化dφ/dθに基づいて、回転子10と各コイル21,
22との相対的な位置情報を求め、この位置情報に基づ
いた駆動パルスを生成してステッピングモータを駆動す
るようになっている。すなわち、この駆動回路51は、
ステッピングモータをセンサレス駆動するようになって
いる。
A drive circuit for bipolarly driving the stepping motor according to the present invention constructed as described above will be described with reference to FIG. The drive circuit 51 shown in FIG. 8 causes a pulsed drive current (hereinafter, referred to as a drive pulse) to flow in the first and second (hereinafter, referred to as two-phase) coils 21 and 22 to rotate the rotor 10. Drive unit 52
And a drive control unit 53 that controls the drive timing of the drive unit 52. The drive control unit 53 detects a counter electromotive voltage generated at both ends of each phase coil, and a timing for controlling the drive unit 52 based on a signal from the counter electromotive voltage detection unit 54. And a driving logic unit 55 that outputs a signal. Then, the drive circuit 51, based on the counter electromotive voltage generated in each coil 21, 22, that is, the change dφ / dθ in the magnetic flux density φ of each phase coil with respect to the electrical angle θ, the rotor 10 and each coil 21,
The position information relative to the position 22 is obtained, a drive pulse is generated based on this position information, and the stepping motor is driven. That is, the drive circuit 51
The stepping motor is designed to be sensorless driven.

【0046】ここで、駆動部52の動作について説明す
る。
Here, the operation of the drive section 52 will be described.

【0047】図8に示した駆動部52の1つのコイルに
対する基本的な構成は、図9の(a)で表される。すな
わち、トランジスタTr11、Tr13のコレクタは、
電圧がVs の電源に接続されている。トランジスタTr
1のエミッタは、トランジスタTr12のコレクタに接
続されるとともに、コイルCの一端側にも接続されてい
る。また、トランジスタTr3のエミッタは、トランジ
スタTr14のコレクタと接続するととともに、コイル
Cの他端側に接続されている。トランジスタTr12、
Tr14のエミッタは接地されている。なお、これらの
トランジスタTr12、Tr14のエミッタは負極性の
電源に接続させるようにしてもよい。
The basic structure for one coil of the drive section 52 shown in FIG. 8 is shown in FIG. 9 (a). That is, the collectors of the transistors Tr11 and Tr13 are
It is connected to a power supply whose voltage is V s . Transistor Tr
The emitter of 1 is connected to the collector of the transistor Tr12 and also to one end of the coil C. The emitter of the transistor Tr3 is connected to the collector of the transistor Tr14 and is also connected to the other end of the coil C. Transistor Tr12,
The emitter of Tr14 is grounded. The emitters of these transistors Tr12 and Tr14 may be connected to a negative power source.

【0048】そして、トランジスタTr11とトランジ
スタTr14を同時にオン状態にすると、励磁電流IA
がトランジスタTr11、コイルC、トランジスタTr
14を通って流れる。この励磁電流IA は、A相のコイ
ルCA に流れる電流である。次に、後述するように、ト
ランジスタTr14をオフ状態とし、それから所定時間
遅らせてトランジスタTr11をオフ状態とした後、ト
ランジスタTr12とトランジスタTr13を同時にオ
ン状態にすると、励磁電流IA と逆方向の励磁電流がト
ランジスタTr13、コイルC、トランジスタTr12
を通って流れる。この動作を繰り返すことにより、ステ
ッピングモータのバイポーラ駆動が行われる。
When the transistors Tr11 and Tr14 are turned on at the same time, the exciting current I A
Is transistor Tr11, coil C, transistor Tr
Flowing through 14. The exciting current I A is a current flowing through the A-phase coil C A. Then, as described below, the transistor Tr14 is turned off, then after the transistor Tr11 turned off is delayed a predetermined time, if at the same time turn on the transistor Tr12 and the transistor Tr 13, the excitation of the exciting current I A and reverse direction Current is transistor Tr13, coil C, transistor Tr12
Flowing through. By repeating this operation, bipolar driving of the stepping motor is performed.

【0049】ところで、図9(a)に示す回路は、トラ
ンジスタTr4をオフした直後は、図9(b)に示す等
価回路で表される。この等価回路における還流電流につ
いて定量的に計算してみる。
By the way, the circuit shown in FIG. 9A is represented by an equivalent circuit shown in FIG. 9B immediately after the transistor Tr4 is turned off. Let us quantitatively calculate the return current in this equivalent circuit.

【0050】ここで、図9(b)の等価回路に使われる
パラメータは、ダイオードの順方向電圧降下Vf 、トラ
ンジスタのオン抵抗及びダイオードのオン抵抗をまとめ
た抵抗r0 、コイルのインダクタンスL、その内部抵抗
m である。また、ダイオードの順方向電圧効果V
f は、例えば0.7Vとしている。
Here, the parameters used in the equivalent circuit of FIG. 9 (b) are the forward voltage drop V f of the diode, the resistance r 0 of the on resistance of the transistor and the on resistance of the diode, the inductance L of the coil, The internal resistance R m . Also, the forward voltage effect V of the diode
For example, f is 0.7V.

【0051】そして、スイッチSW をオフしたときに流
れる還流電流をi(t)は、
[0051] Then, the return current that flows when you turn off the switch S W i (t) is,

【0052】[0052]

【数2】 [Equation 2]

【0053】という微分方程式(2)で表される。電流
i(t)がゼロより大きい領域について初期値i(0)
=I0 とし、R=Rm +r0 とすると、式(2)は式
(3)となる。
It is represented by the differential equation (2). Initial value i (0) for a region where current i (t) is greater than zero
= I 0 and R = R m + r 0 , the equation (2) becomes the equation (3).

【0054】[0054]

【数3】 [Equation 3]

【0055】この式(3)をラプラス変換すると、 R・I(s)+Vf /s+L・{s・I(s)−i
(0)}=0 (R+Ls)I(s)=L・i(0)−Vf /s
When this equation (3) is Laplace transformed, R · I (s) + V f / s + L · {s · I (s) -i
(0)} = 0 (R + Ls) I (s) = L · i (0) −V f / s

【0056】[0056]

【数4】 [Equation 4]

【0057】となる。この式(4)の第2項をラプラス
逆変換できる形、すなわち部分分数の形に変形と、この
第2項の部分分数は、式(5)となる。
It becomes When the second term of this equation (4) is transformed into a form that can be Laplace-inversely transformed, that is, a form of partial fraction, the partial fraction of this second term becomes equation (5).

【0058】[0058]

【数5】 [Equation 5]

【0059】ここで、α,βは式(6)に示す関係を有
する。
Here, α and β have the relationship shown in equation (6).

【0060】 α(s+R/L)+sβ=Vf /L (6) この式(6)のα(s+R/L)+sβ=Vf /Lとい
う恒等式が成立するためには、 α=(Vf /L)・(L/R)=Vf /R (7) β=−α=−Vf /R (8) となる。
[0060] α (s + R / L) + sβ = V f / L (6) in order to identity is established that α (s + R / L) + sβ = V f / L of the equation (6), α = (V f / L) · (L / R) = V f / R (7) β = −α = −V f / R (8)

【0061】従って、式(4)は、Therefore, the equation (4) is

【0062】[0062]

【数6】 [Equation 6]

【0063】となる。この式(9)をラプラス逆変換す
ると、
It becomes When this equation (9) is Laplace inverse transformed,

【0064】[0064]

【数7】 [Equation 7]

【0065】となり、ここで、Rm 》r0 という関係を
用いて、
[Mathematical formula-see original document] Here, using the relation of R m >> r 0 ,

【0066】[0066]

【数8】 [Equation 8]

【0067】が得られる。Is obtained.

【0068】一方、図9(a)に示すトランジスタTr
11とトランジスタTr14を同時にオン状態としたと
きのコイルCに流れる立ち上がりの電流i(t)は、 i(t)=E/Rm ・{1−exp(−Rm t/L)} (12) である。
On the other hand, the transistor Tr shown in FIG.
The rising current i (t) flowing through the coil C when 11 and the transistor Tr14 are simultaneously turned on is as follows: i (t) = E / R m · {1-exp (−R m t / L)} (12 ) Is.

【0069】そして、実際のパラメータ値を、例えば、 電圧E=10V 実際にコイルが有する内部抵抗Rm =20Ω コイルのインダクタンス=15mH 着磁極数=12 定格回転数Nr =1200rpm=20rps ダイオードの順方向電圧降下Vf = 0.7V として、実際の還流電流i(t)と立ち上がり電流
(t)を求め、これらを時間をずらして合成して表す
と、コイルCに流れる電流の波形は、図10(a)中の
(○)でプロットしてある曲線で示されているように変
化する。ここで、2相90゜の通電パルス幅T0 は、定格
回転数Nr =1200rpm 時には、2.08msec(=(1/20)/(12
/2)/4 =00208sec)であり、時定数τはL/Rm から0.
75msecである。また、図1に示した従来の回路による式
(1)で表される還流電流i(t)の波形は、図10
(a)中の(×)でプロットしてあるような波形にな
る。すなわち、本実施の駆動回路51では、図中に斜線
で示した分だけ、コイルCに電流を多く流すことができ
る。
The actual parameter values are, for example, the voltage E = 10 V, the internal resistance of the coil actually R m = 20 Ω, the coil inductance = 15 mH, the number of magnetic poles attached = 12, the rated speed N r = 1200 rpm = 20 rps, in the order of the diode. When the actual return current i (t) and the rising current (t) are obtained with the directional voltage drop V f = 0.7 V, and these are combined and expressed by shifting the time, the waveform of the current flowing through the coil C is shown in FIG. It changes as shown by the curve plotted by (◯) in (a). Here, 2-phase 90 ° energizing pulse width T 0 is the rated speed N r = 1200 rpm Sometimes, 2.08msec (= (1/20) / (12
/ 2) / 4 = 00208 sec), and the time constant τ is from L / R m to 0.
It is 75 msec. Further, the waveform of the return current i (t) expressed by the equation (1) by the conventional circuit shown in FIG.
The waveform is as plotted by (x) in (a). That is, in the drive circuit 51 of the present embodiment, a large amount of current can be passed through the coil C by the amount shown by the diagonal lines in the figure.

【0070】また、例えば回転子10の定格回転数をN
r =600rpmにしたときの電流波形を、図10(b)に示
す。この場合も、本実施の駆動回路51では、図中に斜
線で示した分だけ、コイルCに電流を多く流すことがで
きる。なお、これらの図10(A)及び(b)には、も
う一方の相のコイルに流れる電流を破線で示している。
Further, for example, the rated speed of the rotor 10 is set to N
The current waveform when r = 600 rpm is shown in FIG. Also in this case, in the drive circuit 51 of the present embodiment, a large amount of current can be passed through the coil C by the amount shown by the diagonal lines in the figure. In addition, in FIGS. 10A and 10B, a current flowing through the coil of the other phase is indicated by a broken line.

【0071】つぎに、図8に示す駆動回路51におい
て、例えば、式(11)で求められるコイル21の還流
電流i(t)と式(12)で求められるコイル22の立
ち上がりの電流を加算して、実際の値を代入すると、加
算された電流iM (t)は、
Next, in the drive circuit 51 shown in FIG. 8, for example, the return current i (t) of the coil 21 obtained by the equation (11) and the rising current of the coil 22 obtained by the equation (12) are added. Then, by substituting the actual value, the added current i M (t) becomes

【0072】[0072]

【数9】 [Equation 9]

【0073】となる。そして、2つのコイル21,22
に流れる電流のオーバラップ分を考慮して表すと、オー
バラップ区間に対する電流波形iM (t)は、図11に
示すようになる。すなわち、コイル21の還流電流とコ
イル22の立ち上がりの電流を加えた電流iM (t)と
しては、ほぼ一定な電流波形が得られる。そして、この
ような還流電流を多く流すためには、図9に示した回路
におけるダイオードD13がオフ状態になるまでトランジ
スタTr11のオン状態を継続させておくとよい。すな
わち、トランジスタTr11をオン状態からオフ状態へ
の切り換えタイミングを、図12の模式的なタイミング
チャートが示すように、トランジスタTr14の切り換
えに比べて時間TD だけ遅らせればよい。
It becomes And the two coils 21, 22
Considering the overlap amount of the current flowing in, the current waveform i M (t) for the overlap section is as shown in FIG. 11. That is, a substantially constant current waveform is obtained as the current i M (t) obtained by adding the return current of the coil 21 and the rising current of the coil 22. Then, in order to flow a large amount of such a return current, the diode D 13 in the circuit shown in FIG. 9 may allowed to continue on state of the transistor Tr11 to turn off. That is, the timing of switching the transistor Tr11 from the ON state to the OFF state may be delayed by the time T D as compared with the switching of the transistor Tr14, as shown in the schematic timing chart of FIG.

【0074】しかしながら、ステッピングモータのセン
サレス駆動を行うためには、逆起電圧検出部54で逆起
電圧を検出しなければならない。この遅延時間TD が、
定格回転数Nr 、極数等のパラメータで決められる通電
のパルス幅T0 の半分以上あると、図10(a)から明
らかなように逆起電圧のゼロクロス位置の検出ができな
くなる。これにより、ステッピングモータの駆動回路5
1はセンサレス駆動ができなくなってしまう。センサレ
ス駆動も満足しながら還流電流を適正に流すことができ
る遅延時間TD は、逆起電圧検出する逆起電圧検出回路
54の動作のマージンTM も考慮して、 TD =T0 /2−TM (13) で与えられる。動作のマージンTM が近似的にゼロなら
ば、遅延時間TD は、通電のパルス幅T0 の半分程度に
なる。
However, in order to perform the sensorless driving of the stepping motor, the counter electromotive voltage detector 54 must detect the counter electromotive voltage. This delay time T D
If the pulse width T 0 of the energization determined by parameters such as the rated speed N r and the number of poles is more than half, it becomes impossible to detect the zero-cross position of the back electromotive voltage as is apparent from FIG. As a result, the stepping motor drive circuit 5
In No. 1, sensorless drive cannot be performed. Delay time T D which can flow return current properly while also sensorless driving satisfied, in consideration of a margin T M of the operation of the counter electromotive voltage detection circuit 54 to the counter electromotive voltage detection, T D = T 0/2 -T M (13). If the operation margin T M is approximately zero, the delay time T D is about half of the energizing pulse width T 0 .

【0075】具体的には、図8に示す駆動回路51にお
いて、駆動ロジック部55からトランジスタTR11、
TR13、TR15、TR17のゲートに供給する駆動
信号のオン状態からオフ状態への切り換えを、従来のト
ランジスタTR1とトランジスタTR4、トランジスタ
TR3とトランジスタTR2、トランジスタTR5とト
ランジスタTR8、トランジスタTR7とトランジスタ
TR6を同時にオン/オフ制御していた場合よりも、遅
延時間TD だけ遅らせることにより、キックバック電圧
による電流のパスが、例えばコイル21に流れる電流に
ついては、トランジスタTR11、コイル21、ダイオ
ードD13を通るパスとなる。したがって、この駆動回路
51では、従来の回路に比して、ダイオードの電圧降下
が1段分減ることになる。この1段分減ることによる電
流が還流電流として増えることになる。また、この構成
によって還流ダイオードの使用数量を半分に削減するこ
とができる。
Specifically, in the drive circuit 51 shown in FIG. 8, the drive logic section 55 to the transistor TR11,
The switching of the drive signal supplied to the gates of TR13, TR15, and TR17 from the on state to the off state is performed by the conventional transistor TR1 and transistor TR4, the transistor TR3 and transistor TR2, the transistor TR5 and transistor TR8, and the transistor TR7 and transistor TR6 at the same time. By delaying the delay time T D as compared with the case where the on / off control is performed, the current path due to the kickback voltage, for example, for the current flowing in the coil 21, passes through the transistor TR 11, the coil 21, and the diode D 13. Becomes Therefore, in this drive circuit 51, the voltage drop of the diode is reduced by one stage as compared with the conventional circuit. The current resulting from the reduction by one stage increases as the return current. Further, this configuration can reduce the number of used free wheeling diodes to half.

【0076】また、接地電圧に乗るノイズも低減するこ
とができるので、逆起電力の検出が安定に行え、モータ
の駆動動作を安定化することができる。
Further, since the noise on the ground voltage can be reduced, the back electromotive force can be detected stably and the driving operation of the motor can be stabilized.

【0077】このようにオーバラップ通電が行われる
と、図13(a)に示すように、ギャップ領域を小さく
することができる。これに応じて駆動回路51は、図1
3(b)に示すように、コイルの両端の電圧Vに発生す
るトルクリップルTRIを低減することができ、同一のス
テッピングモータであっても高いトルクが得られること
になる。
When the overlap energization is performed in this manner, the gap area can be reduced as shown in FIG. In response to this, the drive circuit 51 is
As shown in FIG. 3 (b), the torque ripple T RI generated in the voltage V across the coil can be reduced, and high torque can be obtained even with the same stepping motor.

【0078】以上のように、本実施の駆動回路51で
は、本来の駆動電流が流れ易くしてトルクリップルを従
来より小さくし、インダクタンスの大きいステッピング
モータであっても高いトルクの特性のモータにでき、ス
テッピングモータの特性を向上させることができる。ま
た、この構成では、還流ダイオードの使用数量を半分に
削減することができるので、製造コストの低減を図るこ
ともできる。
As described above, in the drive circuit 51 of the present embodiment, the original drive current easily flows to reduce the torque ripple as compared with the conventional one, and even a stepping motor having a large inductance can be a motor having a high torque characteristic. The characteristics of the stepping motor can be improved. Further, in this configuration, the number of free wheeling diodes used can be reduced to half, so that the manufacturing cost can be reduced.

【0079】さらに、接地電圧に乗るノイズも低減する
ことができるので、逆起電力の検出が安定に行え、モー
タの駆動動作を安定化することができる。
Further, since the noise on the ground voltage can be reduced, the back electromotive force can be detected stably and the driving operation of the motor can be stabilized.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明に係る鉄芯モータ装置では、相切
換えにより通電がオフされる励磁巻線に発生するキック
バック電圧をこの励磁巻線に接続されるスイッチング素
子がオフになるタイミングを遅らせることにより、本来
の駆動電流が流れ易くしてトルクリップルを従来より小
さくし、インダクタンスの大きいステッピングモータで
あっても高いトルクの特性のモータにでき、ステッピン
グモータの特性を向上させることができる。
In the iron core motor device according to the present invention, the kickback voltage generated in the exciting winding, which is turned off by the phase switching, delays the timing when the switching element connected to the exciting winding is turned off. As a result, the original drive current can easily flow, the torque ripple can be made smaller than in the conventional case, and even a stepping motor having a large inductance can be a motor having high torque characteristics, and the characteristics of the stepping motor can be improved.

【0081】また、2相モータ巻線を用いることによ
り、制御の簡便さを図ることができる。
Further, by using the two-phase motor winding, the control can be simplified.

【0082】この構成では、還流ダイオードの使用数量
を半分に削減することができるので、製造コストの低減
を図ることもでき、接地電圧に乗るノイズも低減するこ
とができるので、逆起電力の検出が安定に行え、モータ
の駆動動作を安定化することができる。
In this configuration, since the number of free wheeling diodes used can be reduced to half, the manufacturing cost can be reduced, and the noise on the ground voltage can be reduced. Can be stably performed, and the driving operation of the motor can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の鉄芯モータ装置における駆動回路の概略
的なブロック回路図である。
FIG. 1 is a schematic block circuit diagram of a drive circuit in a conventional iron core motor device.

【図2】上記鉄芯モータ装置の動作を説明するための各
種波形図である。
FIG. 2 is various waveform charts for explaining the operation of the iron core motor device.

【図3】上記駆動回路における一つの相側のコイルを駆
動する駆動部の構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a drive unit that drives a coil on one phase side in the drive circuit.

【図4】上記駆動回路からコイルに流れる電流と電圧の
波形を示すが波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing waveforms of a current and a voltage flowing from the drive circuit to the coil.

【図5】本発明に係る鉄芯モータの分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of an iron core motor according to the present invention.

【図6】鉄心モータの固定子を示す分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing a stator of the iron core motor.

【図7】鉄心モータの縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of an iron core motor.

【図8】本発明に係る鉄心モータ装置の駆動回路の概略
的なブロック回路図である。
FIG. 8 is a schematic block circuit diagram of a drive circuit of the iron core motor device according to the present invention.

【図9】上記駆動回路における一つの相側のコイルを駆
動する駆動部の構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a drive unit that drives a coil on one phase side in the drive circuit.

【図10】上記駆動回路がコイルに出力する電流の過渡
応答波形を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a transient response waveform of a current output to the coil by the drive circuit.

【図11】上記駆動回路から出力される電流のオーバラ
ップ区間に対する電流量を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a current amount with respect to an overlap section of a current output from the drive circuit.

【図12】上記駆動回路のトランジスタのオン/オフ状
態とコイルに流れる電流量を説明するタイミングチャー
トである。
FIG. 12 is a timing chart illustrating an on / off state of a transistor of the drive circuit and an amount of current flowing through a coil.

【図13】上記駆動回路からコイルに流れる電流と電圧
の波形を示すが波形図である。
FIG. 13 is a waveform diagram showing waveforms of current and voltage flowing from the drive circuit to the coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転子 11 回転軸 12 マグネット 13 固定子 16 第1のヨーク 17 第2のヨーク 21 第1のコイル 22 第2のコイル 35 モータケース 51 駆動回路 52 駆動部 53 駆動制御部 54 逆起電圧検出部 55 駆動ロジック部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 rotor 11 rotating shaft 12 magnet 13 stator 16 first yoke 17 second yoke 21 first coil 22 second coil 35 motor case 51 drive circuit 52 drive unit 53 drive control unit 54 back electromotive force detection unit 55 Drive logic section

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉄心に巻回された2相のコイルへの通電
の相切り換えに応じて電磁誘導により一定角度ずつ回転
子が回転駆動する鉄心モータと、 上記2相のコイルに発生する互いに位相の異なる逆起電
圧の位相情報に基づいて駆動制御信号を生成する駆動制
御手段とを備え、 上記駆動制御手段は、2相のコイルへの通電の相切り換
えによって、上記通電がオフされるコイルに発生する逆
起電圧を、上記通電がオフされるコイルに接続されてい
るスイッチング素子のオフになるタイミングを所定時間
遅延させることによって短絡させることを特徴とする鉄
心モータ装置。
1. An iron core motor in which a rotor is rotationally driven at a constant angle by electromagnetic induction in response to phase switching of energization of a coil of two phases wound around an iron core, and mutual phases generated in the coils of two phases. Drive control means for generating a drive control signal on the basis of phase information of different back electromotive voltages, the drive control means switching the energization to the coils of two phases to the coil to which the energization is turned off. An iron core motor device characterized in that the generated back electromotive force is short-circuited by delaying a timing of turning off a switching element connected to the coil whose power is turned off by a predetermined time.
【請求項2】 上記駆動制御手段による上記所定時間T
D は、上記2相のコイルにするパルス幅をTO 、逆起電
圧を検出するためのマージンをTM としたとき、 TD =TO /2−TM で与えられることを特徴とする請求項1記載の鉄心モー
タ装置。
2. The predetermined time T by the drive control means
D is given by T D = T O / 2-T M, where T O is the pulse width of the two-phase coil and T M is the margin for detecting the back electromotive voltage. The iron core motor device according to claim 1.
【請求項3】 上記駆動制御手段による上記所定時間
は、通電のパルス幅の略半分に相当する時間であること
を特徴とする請求項1記載の鉄心モータ装置。
3. The iron core motor device according to claim 1, wherein the predetermined time period by the drive control means is a time period corresponding to approximately half the pulse width of energization.
【請求項4】 上記駆動制御手段は、 上記2相のコイルの各励磁巻線へ駆動電流を供給する第
1の電源端子及び第2の電源端子と、 上記第1の電源端子と上記励磁巻線の一端との間に接続
された相切り換え用の第1のスイッチング素子と、 上記第2の電源端子と上記励磁巻線の一端との間に接続
された相切り換え用の第2のスイッチング素子と、 上記第1の電源端子と上記励磁巻線の他端との間に接続
された相切り換え用の第3のスイッチング素子と、 上記第2の電源端子と上記励磁巻線の他端との間に接続
された相切り換え用の第4のスイッチング素子と、 同時にオフ状態になる際に上記第1のスイッチング素子
のオフタイミングを上記第4のスイッチング素子より遅
らせ、上記第3のスイッチング素子のオフタイミングを
上記第2のスイッチング素子よりも遅らせて上記励磁巻
線に駆動電流を出力することを特徴とする請求項1記載
の鉄心モータ装置。
4. The drive control means includes a first power supply terminal and a second power supply terminal for supplying a drive current to each excitation winding of the two-phase coil, the first power supply terminal and the excitation winding. A first switching element for phase switching, which is connected to one end of the wire, and a second switching element for phase switching, which is connected between the second power supply terminal and one end of the excitation winding. A third switching element for phase switching, which is connected between the first power supply terminal and the other end of the excitation winding, and the second power supply terminal and the other end of the excitation winding. The fourth switching element for phase switching connected between the first switching element and the fourth switching element is turned off at the same time when the third switching element is turned off. Set the timing to the second 2. The iron core motor device according to claim 1, wherein a drive current is output to the excitation winding later than the switching element.
【請求項5】 鉄心に巻回された複数のコイルへの通電
の相切り換えに応じて電磁誘導により一定角度ずつ回転
子が回転駆動する鉄心モータと、 上記相切り換えにより通電がオフされる励磁巻線に発生
するキックバック電圧を、この励磁巻線に接続されるス
イッチング素子がオフになるタイミングを遅らせること
により短絡させる駆動制御手段とを備えてなる鉄心モー
タ装置。
5. An iron core motor in which a rotor is rotationally driven at a constant angle by electromagnetic induction in response to phase switching of energization to a plurality of coils wound around an iron core, and excitation winding whose energization is turned off by the phase switching. An iron core motor device comprising: a drive control unit that short-circuits a kickback voltage generated in a wire by delaying a timing at which a switching element connected to the excitation winding is turned off.
【請求項6】 上記励磁巻線として、2相モータ巻線を
用いることを特徴とする請求項5記載の鉄心モータ装
置。
6. The iron core motor device according to claim 5, wherein a two-phase motor winding is used as the exciting winding.
【請求項7】 上記駆動制御手段は、 上記励磁巻線へ駆動電流を供給する第1の電源端子及び
第2の電源端子と、 上記第1の電源端子と上記励磁巻線の一端との間に挿入
された相切り換え用の第1のスイッチング素子と、 上記第2の電源端子と上記励磁巻線の一端との間に挿入
された相切り換え用の第2のスイッチング素子と、 上記第1の電源端子と上記励磁巻線の他端との間に挿入
された相切り換え用の第3のスイッチング素子と、 上記第2の電源端子と上記励磁巻線の他端との間に挿入
された相切り換え用の第4のスイッチング素子と、 同時にオフ状態になる際に上記第1のスイッチング素子
のオフタイミングを上記第4のスイッチング素子より遅
らせ、上記第3のスイッチング素子のオフタイミングを
上記第2のスイッチング素子よりも遅らせて上記励磁巻
線に駆動電流を出力することを特徴とする請求項5記載
の鉄心モータ装置。
7. The drive control means is provided between a first power supply terminal and a second power supply terminal for supplying a drive current to the excitation winding, and between the first power supply terminal and one end of the excitation winding. A first switching element for phase switching inserted in the first switching element, a second switching element for phase switching inserted between the second power supply terminal and one end of the excitation winding, and the first switching element A third switching element for phase switching inserted between a power supply terminal and the other end of the excitation winding, and a phase inserted between the second power supply terminal and the other end of the excitation winding. The fourth switching element for switching and the off timing of the first switching element when they are turned off at the same time are delayed from those of the fourth switching element, and the off timing of the third switching element is changed to the second timing. It's a switching element 6. The iron core motor device according to claim 5, wherein a drive current is output to the excitation winding with a delay even further.
【請求項8】 鉄心に巻回された2相のコイルへの通電
の相切り換えに応じて電磁誘導により一定角度ずつ回転
子を回転駆動する鉄心モータの駆動制御方法であり、 上記2相のコイルへの通電に相切り換えによって、上記
2相のコイルに発生する位相の異なる逆起電圧の位相情
報に基づいて駆動制御信号を得、 上記2相のコイルへの通電の相切り換えによって、上記
通電がオフされるコイルに発生する逆起電圧を、上記通
電がオフされるコイルに接続されているスイッチング素
子のオフになるタイミングを所定時間遅らせることによ
いって短絡させることを特徴とする鉄心モータの駆動制
御方法。
8. A drive control method of an iron core motor, wherein a rotor is rotationally driven at a constant angle by electromagnetic induction according to phase switching of energization to a coil of two phases wound around an iron core. To the energization of the two-phase coil, the drive control signal is obtained based on the phase information of the counter electromotive voltages of different phases generated in the two-phase coils. A back electromotive voltage generated in a coil to be turned off is short-circuited by delaying a timing at which a switching element connected to the coil to be turned off is turned off for a predetermined time. Drive control method.
【請求項9】 上記遅延させる上記所定時間は、通電の
パルス幅の略半分に相当する時間であることを特徴とす
る請求項8記載の鉄心モータの駆動制御方法。
9. The iron core motor drive control method according to claim 8, wherein the predetermined time for delaying is a time corresponding to approximately half the pulse width of energization.
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