JP3162862B2

JP3162862B2 - ステッピングモータの相補シーケンス駆動方法

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Publication number: JP3162862B2
Application number: JP4581393A
Authority: JP
Inventors: 高史中出
Original assignee: 株式会社メレック
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JPH06237598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎ相ステッピングモー
タの環状結線又は放射状結線における多分割駆動の新規
な制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、基本的にパルス
の入力毎にステップ駆動されるものである。パルスモー
タには３相機〜８相機というように多種類の機種が目的
に応じて使用されているが、例えばその内の５相パルス
モータにあっては、励磁相の結線方式によってスタンダ
ード方式、ペンタゴン方式、スター方式が提案されてお
り、４相又は５相フルステップ駆動方式や４−５相ハー
フステップ駆動方式が従来から知られていた。

【０００３】ステッピングモータには、前述のように３
相〜８相機のものがあるが、ここでは５相ステッピング
モータを中心にして説明する。又、ステッピングモータ
は、従来より励磁相の結線方式によってスタンダード方
式、ペンタゴン方式、スター方式が提案されており、パ
ルス入力毎に４相励磁を順次切り替えることによるフル
ステップ駆動、５相励磁を順次切り替えることによるフ
ルステップ駆動、または、４相励磁と５相磁を順次切り
替えることによるハーフステップ駆動が行われている。

【０００４】ハーフステップ以上の多分割駆動によるマ
イクロステップについても従来より提案があり、各相電
流検出回路、パルス幅変調パターン発生回路、電圧指示
パターン発生回路、ＰＷＭパルス発生回路、電流指令回
路、出力段スイッチングデューティ補正回路等を、従来
回路に追加することで多分割を行われている。上記のよ
うに、従来方法では多分割駆動を行うためには、回路の
追加が必要となり、その分コストアップとなるほか、小
形化出来ないという欠点があった。

【０００５】又、従来の多分割駆動によるマイクロステ
ップ方式では、或る励磁パターンから次の励磁パターン
へ切り替える時に、或る励磁相の励磁電流をステップ毎
に出力デューティ制御によって漸増あるいは漸減させて
前記励磁相の出力ベクトルを制御するのであるが、前記
制御対象の励磁相に残存する電流を強制的に打ち消すも
のがないため、デューティ設定に対して期待値以上の電
流が流れ続けることになり、この残存電流によって多分
割駆動が難しいものになるという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は上述の
ような問題を取り除くためになされたもので、第１に、
従来回路に回路の追加をすることなく、多分割駆動を行
うことが出来るようにする事であり、第２に、制御対象
である励磁相の残存電流を強制的に打ち消すことによ
り、制御対象励磁相を流れる励磁電流を正確に制御出来
るようにする事をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するにあ
たって、本発明の第１項に記載の多分割駆動方式によれ
ば、Ｎ相励磁位置から電機角（180/N）°だけ離れた次
のＮ相励磁位置までの基本ステップ角の移動、即ちフル
ステップを段階的に行うため、ステップ毎に出力される
励磁パターンに注目し、従来一つのシーケンスで一つの
励磁パターンが出力され、その励磁パターンにより構成
される合成ベクトルでステップ角が制御されていたもの
を『Ｎ相ステッピングモータの各巻線(A)(B)(C)(D)(E)
を、その始端を順次に接続して環状に結線し、これらの
相(A)(B)(C)(D)(E)の接続点に各別にスイッチング手段
(Tr)を接続し、前記スイッチング手段(Tr)を正極(○)又
は負極(●)に接続するか、或いはそのいずれにも接続し
ないように構成されるステッピングモータの駆動方式に
おいて、電気角（180/N）°を移動する中間段階で、一
つの励磁シーケンス中に、連続し且つ繰り返して出力さ
れる３種類の連続励磁パターンが、一定の出力割合を保
つ１つの励磁パターンと、互いに１相の巻線が逆方向に
励磁され、ステップ毎にその出力割合が漸増並びに漸減
して行く２つの励磁パターンとで構成されており、前記
３つの連続する相励磁パターンによって現出される合成
ベクトルがステップ毎に少しづつ変化して電気角（180/
N）°間を多分割駆動する』ようにしたものである。こ
のように、出力される３種類の励磁パターンの内の２つ
の励磁パターンの出力割合をステップ毎に段階的に設定
しておけば、ステップ毎に合成ベクトルが少しづつ変化
して段階数に応じた基本ステップ角の分割が実現出来
る。

【０００８】ここで、請求項１の第１発明の駆動方法に
は３つの方法があり、その第１実施例は図３に示すよう
に『連続した３つの（N-1）相の励磁パターンの内の
前２つの（N-1）相の励磁パターンを５０％づつの出力
割合で交互に繰り返して出力する事によって或る１つの
基本ステップ位置を決定する合成ベクトルを現出し、
電気角で（180/N）°移動して次のステップ駆動位置に
移動するにあたって、前記３つの（N-1）相の励磁パタ
ーンの内、中央の励磁パターンの出力割合を５０％と一
定に保つと共に１つ前側の励磁パターンの割合をステッ
プ毎に５０％から０％に漸減させ、１つ後ろ側の励磁パ
ターンの出力割合をステップ毎に０％から５０％に漸増
させ、次の基本ステップ位置では、前記３つの連続す
る（N-1）相の励磁パターンの内、後ろ２つの連続パタ
ーンを５０％づつの出力割合で交互に繰り返して出力
し、これによって現出した合成ベクトルによって次の１
つの基本ステップ位置を規定する』ようにしたものであ
る。

【０００９】その第２実施例は、『Ｎ相励磁パターン
と（N-1）相励磁パターンとを５０％づつの出力割合で
交互に繰り返して出力する事によって或る１つの基本ス
テップ位置を決定する合成ベクトルを現出し、電気角
で（180/N）°移動して次のステップ駆動位置に移動す
るにあたって、前記（N-1）相励磁パターン割合を０％
とするとで共に前記（N-1）相励磁パターンの次の（N-
1）相励磁パターンの出力割合を５０％にして保持し、
同時に前記Ｎ相励磁パターンの出力割合をステップ毎に
５０％から０％に漸減させ且つ前記Ｎ相励磁パターンの
次のＮ相励磁パターンの出力割合をステップ毎に０％か
ら５０％に漸増させ、次の基本ステップ位置では、中
間段階で新たに出力された（N-1）相の励磁パターンと
Ｎ相励磁パターンとを５０％づつの出力割合で交互に繰
り返して出力し、これによって現出した合成ベクトルに
よって次の１つの基本ステップ位置を規定する』ように
したものである。

【００１０】第３実施例は、『Ｎ相励磁パターンを３
３％の出力割合で、（N-1）相励磁パターンを６７％の
出力割合で交互に繰り返して出力する事によって或る１
つの基本ステップ位置を決定する合成ベクトルを現出
し、電気角で（180/N）°移動して次のステップ駆動
位置に移動するにあたって、前記（N-1）相励磁パター
ン割合を０％とすると共に前記（N-1）相励磁パターン
の次の（N-1）相励磁パターンの出力割合を５０％にし
て保持し、同時に前記Ｎ相励磁パターンの出力割合をス
テップ毎に３３％から０％に漸減させ且つ前記Ｎ相励磁
パターンの次のＮ相励磁パターンの出力割合をステップ
毎に０％から３３％に漸増させ、次の基本ステップ位
置では、中間段階で新たに出力された（N-1）相の励磁
パターンを６７％の出力割合で、Ｎ相励磁パターンを３
３％の出力割合で交互に繰り返して出力し、これによっ
て現出した合成ベクトルによって次の１つの基本ステッ
プ位置を規定する』ようにしたものである。

【００１１】請求項２に記載された第２発明は、４−５
相励磁によるハーフステップ駆動の他分割駆動方法で、
『Ｎ相ステッピングモータの各巻線(A)(B)(C)(D)(E)
を、その始端を順次に接続して環状に結線し、これらの
相の接続点に各別にスイッチング手段(Tr)を接続し、前
記スイッチング手段(Tr)を正極(○)又は負極(●)に接続
するか、或いはそのいずれにも接続しないように構成さ
れるステッピングモータの駆動方式において、電気角
（90/N）°を移動する中間段階で、一つの励磁シーケン
ス中に、繰り返して出力される２種類の励磁パターン
が、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステップ毎
にその出力割合が漸増並びに漸減して行く２つの励磁パ
ターンで構成されており、前記２つの励磁パターンによ
って現出される合成ベクトルがステップ毎に少しづつ変
化して電気角（90/N）°間を多分割駆動するようにされ
ている』ことを特徴とする。これによりＮ相励磁パター
ンと(N-1)相励磁パターンの出力される割合を、ステッ
プ毎に段階的に設定しておけば、ステップ毎に合成ベク
トルが少しずつ変化して段階数に応じたハーフステップ
角の分割ができる。

【００１２】請求項３に記載された第３発明は、放射状
結線による多分割駆動で、『Ｎ相ステッピングモータの
各巻線(A)(B)(C)(D)(E)を、その始端を１点で接続して
放射状に結線し、これらの相の端部に各別にスイッチン
グ手段(Tr)を接続し、前記スイッチング手段(Tr)を正極
(○)又は負極(●)に接続するか、或いはそのいずれにも
接続しないように構成されるステッピングモータの駆動
方式において、電気角（180/N）°を移動する中間段階
で、一つの励磁シーケンス中に、連続し且つ繰り返して
出力される３種類の連続パターンが、一定の出力割合を
保つ１つの励磁パターンと、互いに１相の巻線が逆方向
に励磁され、ステップ毎にその出力割合が漸増並びに漸
減して行く２つの励磁パターンとで構成されており、前
記３つの連続する相励磁パターンによって現出される合
成ベクトルがステップ毎に少しづつ変化して電気角（18
0/N）°間を多分割駆動するようにされている』ことを
特徴とする。このように、出力される３種類の励磁パタ
ーンの内の２つの励磁パターンの出力割合をステップ毎
に段階的に設定しておけば、ステップ毎に合成ベクトル
が少しづつ変化して段階数に応じた基本ステップ角の分
割が実現出来る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。実施例では５相パルスモータを代表例として説明す
るが、勿論これに限られるものではない。図１は、パル
スモータの巻き線(A)〜(E)をペンタゴン結線した例であ
る。結線方法の相違により励磁相の順序が変わる。励磁
相の順序は、各実施例の所で各々説明する。出力段トラ
ンジスタ(Tr₁)乃至(Tr₁₀)は、(Tr₁)(Tr₂)、(Tr₃)(T
r₄)、(Tr₅)(Tr₆)、(Tr₇)(Tr₈)、(Tr₉)(Tr₁₀)の５組に分
けられ、２個１組にて直列接続され、この５組が並列接
続されて駆動回路を構成している。巻き線(A)〜(E)の結
線部はこの直列接続された１組の出力段トランジスタ(T
r₁)(Tr₂)、(Tr₃)(Tr₄)、(Tr₅)(Tr₆)、(Tr₇)(Tr₈)、(T
r₉)(Tr₁₀)の接続部に接続されている。(R₁)はセンス抵
抗で、センス抵抗(R₁)を通過する励磁相(A)〜(E)を通る
電流の総和とその抵抗値とを掛けてセンス電圧を出力
し、このセンス電圧と図示しない基準電圧とを比較して
励磁相(A)〜(E)を通る電流の総和が常に２i₀となるよう
にするためのものである。(D₁)〜(D₁₀)は出力段トラン
ジスタ(Tr₁)〜(Tr₁₀)に並列接続されたダイオードであ
る。

【００１４】図３の励磁パターンシーケンス図は、第１
発明の第１実施例を示し、モータ・コイルの結線方法は
１つ跳びにＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅと言うようになっており、矢
印方向が励磁電流の順方向である。図中最下段に記載さ
れている一連の合成励磁パターン図によれば、合成励磁
パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》の５相励磁によって構成
される合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)(E)］の示す位置
（ステージ[I]）から合成励磁パターン《(B)(C)(D)(E)
(Aバー)》の５相励磁によって構成される合成ベクトル
［(B)(C)(D)(E)(Aバー)］の示す位置（ステージ[III]）
までのフルステップ移動の中間段階を多分割するには、
中間の通過位置である合成ベクトル［(B)(C)(D)(E)］が
示す位置（ステージ[II]）までは(A)相の励磁電流を段
階的に減少させ、合成ベクトル［(B)(C)(D)(E)］が示す
位置（ステージ[II]）以降の移動は(Aバー)相の励磁電
流を段階的に増加させればよいことがわかる。以下同様
である。

【００１５】ステージ[I]〜[II]において、１つのシー
ケンス中に、基本的には励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》
と、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》並びに励磁パターン
《(C)(D)(E)(Aバー)》の３つの励磁パターンを順次出力
し、シーケンスの切り替えによってもたらされるステッ
プ毎に、前記３つの励磁パターン出力の割合を切り替え
ていくものである。即ち、ステージ[I]では、励磁パタ
ーン《(A)(B)(C)(D)》の出力を５０％、励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)》の出力を５０％、励磁パターン《(C)
(D)(E)(Aバー)》の出力を０％とする。ここで、ステー
ジ[I]の合成ベクトルは、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)
(E)》の５相励磁となり、合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)
(E)］を構成する。ここで、Ａ相は励磁パターン《(B)
(C)(D)(E)》で励磁電流が流れず、Ｅ相は励磁パターン
《(A)(B)(C)(D)》で励磁電流が流れないが、前記パター
ンは１ステップの間に高速で切り替えられているため、
コイル・インダクタンスによって当該コイルに起電力に
よる残留電流が流れており、あたかも５相励磁と同様の
合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)(E)］が得られる。

【００１６】ステージ[I]以降の中間段階では、中央の
励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》の出力割合は５０％のま
まであるが、これより１つ前の励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)》の出力割合は５０％から順次減少して行き、こ
れより１つ後の励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の出
力割合は０％から順次増加して行く。励磁パターン
《(A)(B)(C)(D)》の出力割合が２５％に減少し、励磁パ
ターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の出力割合が２５％に増加
し、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》の出力割合が５０％
の処で中間段階でステージ[I]から電気角で１８°移動
した移動した位置《ステージ[II]》となり、合成ベクト
ル[(B)(C)(D)(E)]を構成する。

【００１７】次にステージ[II]〜[III]に移るのである
が、この段階では、ベクトル［Aバー］が漸増する段階
である。即ち、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》は２５％
から引き続き減少し０％に至る。一方、励磁パターン
《(C)(D)(E)(Aバー)》は２５％から増加して５０％に至
る。そして、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》は５０％の
ままである。ステージ[III]では、励磁パターン《(A)
(B)(C)(D)》の出力割合は０％、励磁パターン《(B)(C)
(D)(E)》は５０％、励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》
の出力割合は５０％となる。これにより、合成励磁パタ
ーン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》が構成され、５相励磁が
なされる。以下、同様にして一つの励磁シーケンス中
に、連続し且つ繰り返して出力される３種類の連続パタ
ーンが、一定の出力割合（５０％）を保つ１つの励磁パ
ターンと、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステ
ップ毎にその出力割合が０％から５０％へ漸増並びに５
０％から０％へ漸減して行く２つの励磁パターンとで構
成されていて、前記３つの連続する励磁パターンによっ
て現出される合成ベクトルがステップ毎に少しづつ変化
して行く事により、フルステップ駆動を滑らかに行わせ
る事が出来るものである。請求項１における第１実施例
のモータ結線と励磁シーケンスを図４に示す。尚、図４
中、下向きの矢印と〇の中に−を記載した印は、５０％
から０％の範囲で励磁電流がステップ毎に漸減している
事を示し、下向きの矢印と〇の中に＋を記載した印は、
０％から５０％の範囲で励磁電流がステップ毎に漸増し
ている事を示す。又、明細書中では(A)相に流れる順方
向の励磁電流を(A)で示し、逆方向の励磁電流を(Aバー)
と表したが、図中では(A)の上にバーを記してこれに代
えている。前記事項は他の図でも同じである。又、図２
の合成ベクトル図によって、ステージ[I]から[II]への
合成ベクトルの移動を表す。

【００１８】ここで重要なことは、ステージ[I]から[II
I]間での中間段階において、第１の励磁パターン《(A)
(B)(C)(D)》、中間の励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》と
第３の励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》が所定の出力
割合で出力されるのであるが、第１の励磁パターン
《(A)(B)(C)(D)》と第３の励磁パターン《(C)(D)(E)(A
バー)》の(A)相における電流の向きが互いに逆向きとな
っている点である。即ち、第１の励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)》が出力されると(A)(B)(C)(D)相に励磁電流が矢
印の向きに流れる。続いて第２の励磁パターン《(B)(C)
(D)(E)》が出力されるが、(B)(C)(D)相の電流方向は同
一であり、励磁状態が続く。一方、(E)相は第２の励磁
パターンによって始めて励磁状態となるが、(A)相には
励磁電流が流されないようになる。しかしながら、前述
のようにコイル・インダクタンスにより、(A)相には残
留電流が減少しつつも流れる事になる。この状態で、パ
ターンが切り替わり、第３の励磁パターン《(C)(D)(E)
(Aバー)》が出力されると、(A)相には前記残留電流と逆
方向の励磁電流(Aバー)が流される事になり、前記残留
電流は急速に前記逆方向励磁電流(Aバー)によって打ち
消される事になる。ステージ[I]から[II]までは、第１
の励磁パターンの出力割合の減少するが、増加しつつあ
る第３励磁パターンの出力割合よりも大きいので、(A)
相に流れる電流は漸減し、その結果(A)相に発生する[A]
ベクトルはステップ毎に漸減して行く事になる。

【００１９】第１の励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》と第
３の励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の出力割合が２
５％と等しくなった所で、(A)相では互いに逆向きの励
磁電流が等量で入力されるので、コイル・インダクタン
スによって発生する残留電流が完全に打ち消され、(A)
相には励磁電流も残留電流も流れない状態になる。即
ち、(B)(C)(D)(E)相の４相に励磁状態になる。

【００２０】ステージ[II]以降では、逆に第１の励磁パ
ターン《(A)(B)(C)(D)》より第３の励磁パターン《(C)
(D)(E)(Aバー)》の出力割合が増加してくるので、(A)相
には逆向きの励磁電流(Aバー)が漸増し、これを受けて
(Aバー)ベクトルが漸増する。

【００２１】次に請求項１に示すフルステップ駆動方法
の第２実施例について説明する。この場合は、図５に示
すように、励磁パターンを下記の組み合わせにしたもの
であり、第１実施例の作用効果と同様な作用効果をもた
らす。又、結線方法は励磁相は順次連続しており、図６
矢印方向が励磁電流の順方向である。ステージ[I]〜[I
I]において、合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)(E)］にて決
定される位置から合成ベクトル［(B)(C)(D)(E)(Aバ
ー)］にて決定される位置までに出力する励磁パターン
は、下記の通りである。即ち、ステージ[I]では、励磁
パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》の出力割合を５０％、励
磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力割合を５０％として
交互に高速にて繰り返し出力する。この時、励磁パター
ン《(A)(B)(C)(D)》の出力時、(E)相は励磁されない
が、前述のコイル・インダクタンスの作用により残留電
流が流れており、５相励磁状態が保たれている。

【００２２】ステージ[I]から次のステップに移ると、
励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力割合は０％に切り
替えられ、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》が５０％の出
力割合で出力される。さらに、励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)(E)》の出力割合を５０％から２５％にステップ
毎に漸減され、同時に新たに励磁パターン《(B)(C)(D)
(E)(Aバー)》の出力割合が０％から２５％まで漸増され
る事になり、その結果、(A)相の励磁電流が漸減して行
く事になる。

【００２３】励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》の出力
割合が２５％に減少し、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(A
バー)》の出力割合が２５％に増加し、励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)》の出力割合が５０％の処でステージ[I
I]となる。(A)相では励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》
によって(A)相に流れる励磁電流(A)と、励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》によって(A)相に流れる逆方向
の励磁電流(Aバー)とが等量になり、前述のように(A)相
に流れる電流が０となって合成ベクトル［(B)(C)(D)
(E)］を構成する。

【００２４】次にステージ[II]〜[III]に移るのである
が、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》は引き続き減少
し、逆に励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》は増加
する。そして、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》は５０％
のままである。これにより、(A)相の逆方向の励磁電流
(Aバー)が漸増し、これに従ってベクトル(Aバー)が漸増
する。

【００２５】ステージ[III]では、励磁パターン《(A)
(B)(C)(D)(E)》の出力割合は０％、励磁パターン《(B)
(C)(D)(E)》は５０％を保ち、励磁パターン《(B)(C)(D)
(E)(Aバー)》の出力割合は５０％となる。これにより、
励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》が構成される。
以下、同様にして１つのシーケンス中に、３種類の励磁
パターンを順次割合を変えて出力し、合成ベクトルをス
テップ毎に変化させてフルステップ駆動を滑らかに行わ
せる。請求項１における第２実施例のモータ結線と励磁
シーケンスを図６に示す。

【００２６】次に請求項１に示すフルステップ駆動方法
の第３実施例について説明する。この場合は、図７に示
すように、励磁パターンを下記の組み合わせにしたもの
であり、第１実施例の作用効果と同様な作用効果をもた
らす。又、結線方法は励磁相は１つ跳びになっており、
図７矢印方向が励磁電流の順方向である。ステージ[I]
〜[II]において、合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)(E)］に
て決定される位置から合成ベクトル［(B)(C)(D)(E)(Aバ
ー)］にて決定される位置までに出力する励磁パターン
は、下記の通りである。即ち、ステージ[I]では、励磁
パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》の出力割合を３３％、励
磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力割合を６７％として
交互に高速にて繰り返し出力する。この時、励磁パター
ン《(A)(B)(C)(D)》の出力時、(E)相は励磁されない
が、前述のコイル・インダクタンスの作用により残留電
流が流れており、５相励磁状態が保たれている。

【００２７】ステージ[I]から次のステップに移ると、
励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力割合は０％に切り
替えられ、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》が５０％の出
力割合で出力される。さらに、励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)(E)》の出力割合を３３％から２５％にステップ
毎に漸減され、同時に新たに励磁パターン《(B)(C)(D)
(E)(Aバー)》の出力割合が０％から２５％まで漸増され
る事になり、その結果、(A)相の励磁電流が漸減して行
く事になる。

【００２８】励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》の出力
割合が２５％に減少し、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(A
バー)》の出力割合が２５％に増加し、励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)》の出力割合が５０％の処でステージ[I
I]となる。(A)相では励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》
によって(A)相に流れる励磁電流(A)と、励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》によって(A)相に流れる逆方向
の励磁電流(Aバー)とが等量になり、前述のように(A)相
に流れる電流が０となって合成ベクトル［(B)(C)(D)
(E)］を構成する。

【００２９】次にステージ[II]〜[III]に移るのである
が、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》は引き続き減少
し、逆に励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》は増加
する。そして、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》は５０％
のままである。これにより、(A)相の逆方向の励磁電流
(Aバー)が漸増し、これに従ってベクトル(Aバー)が漸増
する。

【００３０】ステージ[III]では、励磁パターン《(A)
(B)(C)(D)(E)》の出力割合は０％、励磁パターン《(B)
(C)(D)(E)》は５０％から６７％に切り替えられ、励磁
パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》の出力割合は３３％
まで増加する。これにより、励磁パターン［(B)(C)(D)
(E)(Aバー)］が構成される。以下、同様にして１つのシ
ーケンス中に、３種類の励磁パターンを順次割合を変え
て出力し、合成ベクトルをステップ毎に変化させてフル
ステップ駆動を滑らかに行わせる。請求項１における第
３実施例のモータ結線と励磁シーケンスを図７に示す。

【００３１】次に、ハーフステップ駆動に関する請求項
２の駆動方法について説明する。この場合は、図９及び
図１０に示すように、励磁パターンを下記の組み合わせ
にしたものである。結線方法は励磁相が１跳びになって
おり、図１０に示すペンタゴン結線図の印方向が励磁電
流の順方向である。又、図１０中、下向きの矢印と２重
〇の中に−を記載した印は、１００％から５０％の範囲
で励磁電流がステップ毎に漸減している事を示し、下向
きの矢印と２重〇の中に＋を記載した印は、５０％から
１００％の範囲で励磁電流がステップ毎に漸増している
事を示す。前記事項は他の図でも同じである。ステージ
[I]では、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》が１００％
にて出力され、合成ベクトル［(A)(B)(C)(D)(E)］にて
ステージ[I]の位置が決定される。ステージ[I]の次のス
テップに移ると、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)(E)》は
１００％から５０％に漸減して行き、同時に新たに出力
された励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》が０％から５
０％迄漸増する。これにより、(A)相の励磁電流が漸減
して行く。

【００３２】ステージ[II]では、励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)(E)》並びに励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》
のいずれもが０％出力となり、励磁パターン《(B)(C)
(D)(E)》の１００％出力に切り替わり、４相励磁とな
る。ステージ[II]の次のステップになると、励磁パター
ン《(B)(C)(D)(E)》は励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバ
ー)》並びに励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》に切り替わ
り、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)(Aバー)》は５０％か
ら１００％にと漸増し、これにつれて励磁パターン
《(A)(B)(C)(D)》は５０％から０％に漸減して行く。こ
れにより、(A)相には逆方向の励磁電流(Aバー)がステッ
プ毎に増加し、ステージ[III]では励磁パターン《(B)
(C)(D)(E)(Aバー)》が１００％出力となる。

【００３３】次に請求項３に示すフルステップ駆動方法
について説明する。この場合は、図１２に示すように、
励磁パターンを組み合わせにしたもので、結線方法は５
つの励磁相(A)(B)(C)(D)(E)を一箇所で接続したスター
結線方法で、図１３の矢印方向が励磁電流の順方向であ
る。ステージ[I]では、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》
の出力割合を５０％、励磁パターン《(B)(C)(D)(E)》の
出力割合を５０％として交互に高速にて繰り返し出力す
る。この時、励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の出力
は０％である。励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力
時、(E)相は励磁されず、励磁パターン《(B)(C)(D)
(E)》の出力時、(A)相は励磁されないが、前述同様コイ
ル・インダクタンスの作用により残留電流が流れてお
り、５相励磁状態が保たれている。

【００３４】ステージ[I]から次のステップに移ると、
励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》の出力割合は５０％から
２５％へと漸減し、同時に励磁パターン《(C)(D)(E)(A
バー)》が０％から２５％へ漸増する。励磁パターン
《(B)(C)(D)(E)》の出力割合は５０％を保っている。こ
の場合も前述のペンタゴン結線と同様、励磁パターン
《(A)(B)(C)(D)》と励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》
とでは(A)相の励磁電流の方向が互いに逆向きであるの
で、励磁パターン《(A)(B)(C)(D)》のパターン切り替え
後にコイル・インダクタンス効果によって(A)相に発生
した残留電流を、励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の
逆向きの(A)相励磁電流(Aバー)が、その出力割合で内消
し、(A)相に流れる励磁電流を所定の割合でステップ毎
に減少させる事になる。

【００３５】ステージ[II]では、励磁パターン《(A)(B)
(C)(D)》と励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》の出力割
合は共に２５％となり、その結果(A)相では互いに逆向
きの励磁電流(A)(Aバー)とが打ち消しあって、励磁電流
が流れない。従って、ステージ[II]では、電流は(B)(C)
(D)(E)相の４相に流れ、ローターは合成ベクトル［(B)
(C)(D)(E)］で決定される位置に達する。

【００３６】次にステージ[II]〜[III]に移るのである
が、この場合も前述同様で、励磁パターン《(A)(B)(C)
(D)》の出力割合は引き続き減少し、逆に励磁パターン
《(C)(D)(E)(Aバー)》は増加する。そして、励磁パター
ン《(B)(C)(D)(E)》はやはり５０％のままである。これ
により、(A)相の逆方向の励磁電流(Aバー)が漸増し、こ
れに従ってベクトル(Aバー)が漸増する。

【００３７】ステージ[III]では、励磁パターン《(A)
(B)(C)(D)》の出力割合は０％、励磁パターン《(B)(C)
(D)(E)》は５０％、励磁パターン《(C)(D)(E)(Aバー)》
の出力割合は５０％に増加する。これにより、５相励磁
となり、合成ベクトル［(B)(C)(D)(E)(Aバー)］が構成
される。以下、同様にして１つのシーケンス中に、３種
類の励磁パターンの内、２つの励磁パターンの出力割合
を順次変えて出力し、合成ベクトルをステップ毎に変化
させてフルステップ駆動を滑らかに行わせる。請求項３
におけるモータ結線と励磁シーケンスを図１１並びに図
１３に示す。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように第１発明のＮ相ステッ
ピングモータの多分割駆動方法によれば、電気角（180/
N）°を移動する中間段階で、一つの励磁シーケンス中
に、連続し且つ繰り返して出力される３種類の連続パタ
ーンが、一定の出力割合を保つ１つの励磁パターンと、
互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステップ毎にそ
の出力割合が漸増並びに漸減して行く２つの励磁パター
ンとで構成されているので、出力割合の大きい方に発生
した残留電流を、出力割合の小さいほうの逆向き励磁電
流が打ち消す事になり、余剰残留電流が発生せず、ステ
ップ毎に所定の割合で制御対象となる相電流が減少乃至
増加して行く事になる。

【００３９】第２発明並びに第３発明も前述と同様の作
用・効果を発揮するもので、第２発明にあっては、電気
角（90/N）°を移動する中間段階で、一つの励磁シーケ
ンス中に、繰り返して出力される２種類の励磁パターン
が、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステップ毎
にその出力割合が漸増並びに漸減して行く２つの励磁パ
ターンで構成されており、第３発明では、電気角（180/
N）°を移動する中間段階で、一つの励磁シーケンス中
に、連続し且つ繰り返して出力される３種類の連続パタ
ーンが、一定の出力割合を保つ１つの励磁パターンと、
互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステップ毎にそ
の出力割合が漸増並びに漸減して行く２つの励磁パター
ンとで構成されているものであり、その結果、励磁パタ
ーンによって現出される合成ベクトルがステップ毎に少
しづつ変化して電気角（180/N）°間を正確に多分割駆
動する事が出来るものである。このように、Ｎ相ステッ
ピングモータを駆動するための基本的な励磁パターンの
シーケンス出力とデューティのみで多分割駆動を行うこ
とができるので、従来方法における多分解駆動のために
必要な回路が不要となり、基本ステップ角駆動用の回路
と同程度のコスト、形状で多分割駆動を実現できるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる励磁コイルのペンタゴン結線図

【図２】本発明にかかる多分割駆動の合成ベクトル図

【図３】本発明にかかる請求項１の第１実施例の励磁パ
ターンの組み合わせシーケンス図

【図４】本発明にかかる請求項１の第１実施例のＣＷ方
向励磁シーケンス表

【図５】本発明にかかる請求項１の第２実施例の励磁パ
ターンの組み合わせシーケンス図

【図６】本発明にかかる請求項１の第２実施例のＣＷ方
向励磁シーケンス表

【図７】本発明にかかる請求項１の第３実施例の励磁パ
ターンの組み合わせシーケンス図

【図８】本発明にかかる請求項１の第３実施例のＣＷ方
向励磁シーケンス表

【図９】本発明にかかる請求項２の励磁パターンの組み
合わせシーケンス図

【図１０】本発明にかかる請求項２のＣＷ方向励磁シー
ケンス表

【図１１】本発明にかかる励磁コイルのスター結線図

【図１２】本発明にかかる請求項３の励磁パターンの組
み合わせシーケンス図

【図１３】本発明にかかる請求項３のＣＷ方向励磁シー
ケンス表

【符号の説明】

(A)(B)(C)(D)(E)…ステッピングモータの各巻線 (Tr)…スイッチング手段 (○)…正極 (●)…負極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ相ステッピングモータの各巻線
を、その始端を順次に接続して環状に結線し、これらの
相の接続点に各別にスイッチング手段を接続し、前記ス
イッチング手段を正極又は負極に接続するか、或いはそ
のいずれにも接続しないように構成されるステッピング
モータの駆動方式において、電気角（180/N）°を移動する中間段階で、一つの励磁
シーケンス中に、連続し且つ繰り返して出力される３種
類の連続パターンが、一定の出力割合を保つ１つの励磁
パターンと、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ス
テップ毎にその出力割合が漸増並びに漸減して行く２つ
の励磁パターンとで構成されており、前記３つの連続す
る相励磁パターンによって現出される合成ベクトルがス
テップ毎に少しづつ変化して電気角（180/N）°間を多
分割駆動するようにされていることを特徴とするステッ
ピングモータの相補シーケンス駆動方法。
【請求項２】Ｎ相ステッピングモータの各巻線
を、その始端を順次に接続して環状に結線し、これらの
相の接続点に各別にスイッチング手段を接続し、前記ス
イッチング手段を正極又は負極に接続するか、或いはそ
のいずれにも接続しないように構成されるステッピング
モータの駆動方式において、電気角（90/N）°を移動する中間段階で、一つの励磁シ
ーケンス中に、繰り返して出力される２種類の励磁パタ
ーンが、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ステッ
プ毎にその出力割合が漸増並びに漸減して行く２つの励
磁パターンで構成されており、前記２つの励磁パターン
によって現出される合成ベクトルがステップ毎に少しづ
つ変化して電気角（90/N）°間を多分割駆動するように
されていることを特徴とするステッピングモータの相補
シーケンス駆動方法。
【請求項３】Ｎ相ステッピングモータの各巻線
を、その始端を１点で接続して放射状に結線し、これら
の相の端部に各別にスイッチング手段を接続し、前記ス
イッチング手段を正極又は負極に接続するか、或いはそ
のいずれにも接続しないように構成されるステッピング
モータの駆動方式において、電気角（180/N）°を移動する中間段階で、一つの励磁
シーケンス中に、連続し且つ繰り返して出力される３種
類の連続パターンが、一定の出力割合を保つ１つの励磁
パターンと、互いに１相の巻線が逆方向に励磁され、ス
テップ毎にその出力割合が漸増並びに漸減して行く２つ
の励磁パターンとで構成されており、前記３つの連続す
る相励磁パターンによって現出される合成ベクトルがス
テップ毎に少しづつ変化して電気角（180/N）°間を多
分割駆動するようにされていることを特徴とするステッ
ピングモータの相補シーケンス駆動方法。