JPH027280B2 - - Google Patents

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JPH027280B2
JPH027280B2 JP56071391A JP7139181A JPH027280B2 JP H027280 B2 JPH027280 B2 JP H027280B2 JP 56071391 A JP56071391 A JP 56071391A JP 7139181 A JP7139181 A JP 7139181A JP H027280 B2 JPH027280 B2 JP H027280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
stator
stepping motor
phase
transformer
Prior art date
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Application number
JP56071391A
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English (en)
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JPS57189554A (en
Inventor
Toshiro Higuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Advanced Motor Corp
Original Assignee
Japan Servo Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Servo Corp filed Critical Japan Servo Corp
Priority to JP7139181A priority Critical patent/JPS57189554A/ja
Publication of JPS57189554A publication Critical patent/JPS57189554A/ja
Publication of JPH027280B2 publication Critical patent/JPH027280B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/12Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は永久磁石を備えた回転子と、夫々90度
位相の異なる2相の電流を流す2組の固定子巻線
とを備えた固定子とより成る永久磁石形ステツピ
ングモータに関するものであつて、その目的はそ
の動作特性を改善し、簡単な構成で応答速度を高
めることができるようにするにある。
一般にステツピングモータは回転子と固定子磁
極に夫々極歯を有し固定子に複数固の巻線を備え
た構造であり、複数固の巻線に順次電流を流すこ
とによつて回転子が順次定められた角度だけ回転
する。このようなステツピングモータでは通電さ
れる巻線を切換える通電制御装置をパルス信号で
制御すると入力のパルス数とモータの回転角度が
比例し複数の巻線の通電順序を変えて正逆転の制
御が容易にできる等サーボモータとして優れた特
長がある。
特に入力パルス数と回転角が比例するのでシヤ
フトエンコーダやポテンシヨメータ等の位置の検
出装置を使用しないオープンループ制御方式の簡
単な装置でサーポ機構が構成できるのが大きな特
長である。ステツピングモータは上記の特徴とト
ランジスタやIC等の進歩と相俟つてNC機械や電
算機の周辺機器や情報通信機器等に多用されるよ
うになつている。
然し乍らステツピングモータの動作は基本的に
パルス入力毎に回転子が起動停止を繰返し振動的
であるのと、オープンループ制御では励磁する巻
線を指定するパルス信号は外部から一方的に加え
られ、回転子の現在位置とは無関係であるから大
きな負荷を駆動するとか急速に加速する等の場合
に回転子が充分に追従できず脱調する場合もあ
り、もし脱調すればオープンループ制御方式で入
力パルスと回転角が比例するというメリツトが失
なわれてしまう。
この脱調を防ぐには何等かの手段で回転子の現
在位置を検出し最適のタイミングで次の巻線に通
電できるクローズドループ制御方式にすれば良
く、かなりの高速度でも脱調することなく追従さ
せることができる。
然しながら従来から実施されているクローズド
ループ制御方式では回転子の位置を検出する為に
ステツピングモータにシヤフトエンコーダをり付
ける必要があつた。特に光学式のシヤフトエンコ
ーダを使用する場合はエンコーダ自体が高価であ
ることとその取付調整に多くの工数を必要とした
り取付誤差の問題がある等の欠陥があつた。
本発明のステツピングモータは上記のような欠
陥を除きシヤフトエンコーダを取り付けるとこな
く、回転子が回転することにより固定子巻線に誘
起する速度起電力から回転子の位置を検出し通電
すべき巻線を指定して最適時に通電制御できるよ
うにしたことを特徴とする。
以下図面によつて従来及び本発明の実施例を説
明する。
第1図〜第4図は従来から実施されている4相
の永久磁石形ステツピングモータの構造とその動
作及び駆動装置の概要を示す説明図である。
第1図及び第2図において10は固定子ヨー
ク、11は固定子磁極、12は固定子巻線、13
はエンドブラケツト、14はこのエンドブラケツ
ト13に設けた軸受、15は回転軸、16,17
は夫々軸方向に離問して配置した磁性材料製の回
転子ヨーク、18はこの回転子ヨーク16,17
間に介挿された永久磁石より成る回転子である。
固定子ヨーク10にはその内面に固定子磁11−1
〜11−8が等ピツチで放射状に突出して配設さ
れ、各固定子磁極には固定子巻線12−1〜12−8
が夫々巻装され、固定子磁極の先端で構成する内
周部には回転子ヨーク16と17の外周に等間隔
に設けた極歯が空隙を介して対向配置されてい
る。
回転子ヨーク16と17の極歯は第2図a,b
に示す様に互いに1/2ピツチ摩れた位置に配設さ
れている。
第3図は第1図、第2図に示したステツピング
モータの動作を説明する展開図であり第4図はこ
のステツピングモータを駆動するオープンループ
方式の駆動装置の概要を示す。
第3図aに示した固定子巻線12−1〜12−8は
第3図bに示すように例えば互に180゜隔てた位置
のもの2個づつが直列に接続された夫々の組、第
1相φ1〜第4相φ4が第4図に示すようにパルス
発生回路1、4相シーケンス回路2、4相駆動回
路3より成るオープンループ方式の駆動装置4に
より通電制御される。第3図aにより第1図、第
2図に示す従来のステツピングモータの動作を説
明すると、第3図aは第1相φ1が通電された状
態を示す。即ち第1相φ1に端子Aから端子Bに
向う方向AB→に通電すると磁極11−1と11−5に
N極が成生し回転子ヨーク17側の極歯S−1と
S−6及び回転子ヨーク16側の極歯N−3とN
−8が製列される。次に第2相φ2に通電し第1
相φ1の通電を止めると12−2と12−6が励磁さ
れ磁極11−2と11−6に極が成生し回転子ヨーク
17の極歯S−2とS−7が固定子磁極11−2と
11−6が夫々製列して回転子は極歯の幅の1/2だ
け右の方向へ歩進する。更に第3相φ3に通電し
第2相2の通電を止めれば磁極11−3と11−7が
回転子ヨークのS−3とS−8が夫々整例して更
に極歯の1/2幅だけ右の方向に歩進する。この様
に現在励磁している相の隣接相を励磁し現在の励
磁相の通電を止め常に1相のみが励磁される方式
を1相励磁方式と称しこの時の歩進角が基本のス
テツプ角となる。励磁相の切換順がφ2からφ1
なれば回転方向が逆となる。
次に第1相φ1を励磁し、同時に第2相φ2も励
磁し両相共に励磁した状態とすると回転子の極歯
は第1相φ1と第2相φ2と両相の吸引力を受け両
相の中間に位置に停止しこの位置は第1相φ1
励磁した位置から1/2ステツプの角度ののところ
にある。このように2相共に励磁する方式を2相
励磁と称し、1相励磁と2相励磁を交互に繰返す
方式を1、2相励磁方式と称し1/2ステツプ毎に
歩進させることができる。
第5図は各相の励磁状態と回転子の停止点(安
定点)との関係を示し、P1〜P4は1相励磁の安
定点、又P′1〜P′4は相励磁の安定点、又P′1〜P′4
は2相励磁の時の安定点である。第5図において
第1相φ1が励磁され回転子がP1の位置に停止し
ていることを検出しこの検出信号により第2相
φ2を励磁し、回転子がP2の位置に達したことを
検出して第3相φ3を励磁するというシステムと
すると回転子は連続的に回転し外部よりパルス信
号を入力しなくても自走させることができる。こ
のシステムでは回転子の検出位置はP1〜P4又は
P′1〜P′4であるからこの点の検出装置が必要とな
る。
本発明においては第3図bに示す固定子巻線
φ1とφ3を直列にして固定子巻線L1としφ2とφ4
直列に接続して固定子巻線L2とし、第6図に示
すようにこのステツピングモータの固定子巻線
L1,L2に重ねて発電巻線G1,G2を絶縁して設け、
ステツピングモータの外部に変成器T1T2を設け、
この変成器T1,T2の1次巻線l1と2次巻線l2との
相互電気定数は夫々ステツピングモータの対応す
る固定子巻線L1,L2と電巻線G1,G2との間の相
互電気定数と相等しく設定する。
又固定子巻線L1と変成器T1の1次巻線l1とを直
列に接続して駆動回路に接続し、変成器T1の2
次巻線l2と発電巻線G1とを逆極性となるように直
列に接続しこれより検出出力D1を取り出すよう
にし、同様に固定子巻線L2と発電巻線G2を夫々
変成器T2の1次及び2次巻線に夫々接続して発
電巻線G2より検出出力D2を取り出し、この各組
の検出出力D1,D2を第10図に示すようにゼロ
クロス検出器20,21に夫々加えて2相のパル
スOAとOBに変換し、2相−4相分離回路22に
加えて第11図に示すような4相パルス1
34を取り出し、この4相パルスを選択
して励磁相を指定する励磁選択回路23及び4相
のバイポーラー駆動回路24を介してステツピン
グモータ25に加えるようにする。
本発明ステツピングモータは上記のような構成
であるから第6図のステツピングモータの固定子
巻線L1とL2に夫々の電流I1とI2が流れ回転子が矢
印の方向に回転していると発電巻線G1には固定
子の電流I1に依る誘導電圧E1と回転子の回転に依
る超電力−KsinNθ・θとの和の電圧が誘導し一
方変成器T1の2次巻線l2には電流I1により誘導電
圧E1が発生し発電巻線G1と変成器T1の2次巻線
l2が逆極性に直列に接続してあるから検出出力D1
には固定子巻線の電流I1による誘導電圧E1は打ち
消されて回転子の回転による超電力−KsinNθ・
θのみが出力れる。ここでKは定数、Nは回転子
極歯の極対数、θは回転角である。
同様に発電巻線G2の側では固定子巻線L1に流
れる電流に対し電気的に90度の位相差を有する固
定子巻線電流I2が流れるため、検出出力D2として
はこれによる誘導電圧E2と回転子の回転による
超電力KcosNθ・θとの和が出力し、変成器T2
2次出力による電流2による誘導電圧E2が打ち
消されて検出出力はkcosNθ・θのみとなる。
第7図は検出出力D1とD2の電圧波形を固定子
磁極と回転子の安定点との関係で示し、検出出力
D1とD2の波形は夫々P1とP3及びP2とP4の点で零
線をよぎるので検出出力D1とD2の出力を第10
に示すように夫々ゼロクロス検出回路20,21
を介してパルスに変換すると第8図に示すパルス
OAとOBとが出力し、P1〜P4の位置を検出できる。
上記のように本発明による回転子の位置検出は
従来技術の如く光学的シヤフトエンコーダを使用
せず固定子巻線に巻装した発電巻線と、この発電
巻線に誘導する固定子巻線電流により誘導する誘
導電圧を消去する変換器とにより得た2相の交流
出力を2個のゼロクロス検出器で2相のパルスに
変換するとう極めて簡単な構成によつて達成でき
る大きな利点がある。
第9図は本発明による位置検出の他の実施例を
示し、この実施例ににおいては固定子巻線をバイ
フアイラ巻とした等しい2個のステツピングモー
タM1とM2を設け、一方のステツピングモータ
M1の固定子巻線L1AとL2を励磁用の巻線とし、
各巻線のバイフアイラの対になる巻線G1とG2
発電巻線とし、他のステツピングモータM2の軸
を固定しその固定子巻線を夫々変成器T1とT2
して使用し巻線電流による誘導電圧を消去するよ
うにする。
この実施例においては2個のステツピングモー
タは互にその電気定数が良く一致しているので誘
導電圧の消去が完全にできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
1図は従来のステツピングモータの断面図、第
2図a,bは夫々第1図のA−A線及びB−B線
断面図、第3図aはの動作説明用展開図、第3図
bはその固定子巻線の接続状態説明図、第4図は
その駆動装置の回路図、第5図は各相の巻線の励
磁状態と回転子の停止点との関係を示す説明図、
第6図は本発明ステツピングモータの説明図、第
7図は検出出力電圧と固定子磁極と回転子の安定
点との関係を示す線図、第8図は検出出力電圧よ
り得たパルス電圧の説明図、第9図は本発明の他
の実施例説明図、第10図は本発明ステツピング
モータの駆動装置の説明図、第11図はこの駆動
装置における励磁選択回路に加えられるパルス線
図である。 1……パルス発生回路、2……4相シーケンス
回路、3……4相駆動回路、10……固定子ヨー
ク、11……固定子磁極、12……固定子巻線、
13……エンドブラケツト、14……軸受、15
……回転子軸、16,17……回転子ヨーク、1
8……回転子、20,21……ゼロクロス検出回
路、22……2相−4相分離回路、23……励磁
選択回路、24……バイポーラー駆動回路、25
……ステツピングモータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 永久磁石を備えた回転子と、夫々90度位相の
    異なる2相の電流を流す2組の固定子巻線を備え
    た固定子と、前記固定子巻線に対する通電を切り
    換える通電制御装置とより成る永久磁石形ステツ
    ピングモータにおいて、前記固定子巻線に重ねて
    これと絶縁して夫々90度位相の異なる2相の電流
    を発生する発電巻線を巻装し、このステツピング
    モータの外部に前記固定子巻線と発電巻線との相
    互電気定数と等しい電気定数を備えた1次及び2
    次巻線を有する変成器を各組毎に設け、前記各組
    において固定子巻線と変成器の1次巻線とを直列
    に接続して、駆動回路に接続し、且つ発電巻線と
    変成器の2次巻線とを逆極性となるように直列に
    接続し、この各組の発電巻線と変成器の2次巻線
    との直列回路の両端よりの検出出力を夫々ゼロク
    ロス検出回路を介してパルス変換したもので前記
    通電制御装置を制御するようにしたことを特徴と
    するステツピングモータ。 2 前記変成器を前記ステツピングモータと等し
    い構成でその出力軸が固定されたステツピングモ
    ータで構成したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のステツピングモータ。
JP7139181A 1981-05-14 1981-05-14 Stepping motor Granted JPS57189554A (en)

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JP7139181A JPS57189554A (en) 1981-05-14 1981-05-14 Stepping motor

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JP7139181A JPS57189554A (en) 1981-05-14 1981-05-14 Stepping motor

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Publication Number Publication Date
JPS57189554A JPS57189554A (en) 1982-11-20
JPH027280B2 true JPH027280B2 (ja) 1990-02-16

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ID=13459164

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JP7139181A Granted JPS57189554A (en) 1981-05-14 1981-05-14 Stepping motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620378U (ja) * 1992-05-01 1994-03-15 武 腰塚 クレ−ン用フック

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