JPH03226259A

JPH03226259A - Ｐｍ形ステッピングモータおよびその駆動装置

Info

Publication number: JPH03226259A
Application number: JP2160990A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Soda; 操田　浩之
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、フラットなＳ−Ｔ特性が要求される機器に好
適なＰ　Ｍ形ステッピングモータおよびその駆動装置に
関するものである。

従来の技術近年のＯＡ業界においてＰ　Ｍ形ステッピングモータは
、安価でありかつオープンループで側面できるため幅広
く採用されている。

以下、従来のバイポーラ駆動されるＰＭ形ステッピング
モータについて、第３図および第４図を参照して説明す
る。

第３図において、１はロータシャフト、２はロータシャ
フト１に固定されたロータスペーサ、３はロータスペー
サ２に固定されて外周面に複数の磁極が着磁されたマグ
ネットロータ、４ａ、４ｂはステータコイル、５ａ＋　
５ｂはステータコイル４ａ、４ｂを巻いたボビン、５ａ
、５ｂはボビン５ａ、５ｂを固定した磁極歯、７はケー
シングとなるフレームである。

ステータコイル４ａ、４ｂは、それぞれＡ相駆動用、Ｂ
相駆動用であり、同一線径、同一巻数でボビン５ａ、５
ｂにユニファイラ巻されている。

第４図は、このステッピングモータのバイポーラ駆動の
ための回路を示している。一方のステータコイル４ａは
、その一端がスイッチング用のトランジスタ１１および
１２のコレクタ同士の接続点に接続され、その他端は別
のスイッチング用のトランジスタ１３および１４のコレ
クタ同士の接続点に接続されている。他方のステータコ
イル４ｂは、その一端がスフイツチング用のトランジス
タ１５および１６のコレクタ同士の接続点に接続され、
その他端は別のスイッチング用のトランジスタ１７およ
び１８のコレクタ同士の接続点に接続されている。各ト
ランジスタ１１，１３，１５゜１７のエミッタは電源Ｅ
のプラス側に、各トランジスタ１２．１４．１６．１８
のエミッタは電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されて
いる。

次に前記ステッピングモータの動作について説明する。

まず、トランジスタ１１，１４が導通してステータコイ
ル４ａに電流が流れてＡ相が励磁され、次いでトランジ
スタ１５．１８が導通してステータコイル４ｂに電流が
流れてＢ相が励磁され、次にトランジスタ１３．１２が
導通してステータコイル４ａに逆方向の電流か流れてＡ
相が逆極性に励磁され、さらにトランジスタ１７，１６
が導通してステータコイル４ｂに逆方向の電流が流れて
Ｂ相が逆極性に励磁される。このようにして、各ステー
タコイル４ａ、４ｂに流す電流の向きを順次切り替える
ことにより、マグネットローラ３が回転する。

このようなユニファイラ巻されてバイポーラ駆動される
ステッピングモータは、巻線の利用効率が良いため、特
に小形のモータによく利用されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、ユニファイラ巻されたステッピングモー
タを一定電圧のもとで駆動すると、低速領域から高速領
域まで一定のトルクすなわちフラットなＳ−Ｔ特性を得
ることが困難であった。

これは、ステッピングモータを定電圧で駆動した場合、
インダクタンスの作用およびマグネットロータの逆起電
力の作用等により高周波領域にゆくほと入力端子が減少
するからである。これを補うためには、巻線の抵抗とイ
ンダクタンスをかなり小さ（する必要があり、発熱等の
問題点を有していた。

また、別の対応策としてチョッパー駆動による定電流駆
動方式等があるが、チョッピングによる高周波電磁ノイ
ズの発生や鉄損が多いなどの問題点があった。

本発明は、前記問題点を解決するものであり、発熱やノ
イズの発生を最小限に抑えつつ、全域にわたってフラッ
トなＳ−Ｔ特性が得られる優れたステッピングモータを
提供すること目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、前記目的を達成するために、線径の異なる２
種類の電線をバイファイラ巻して抵抗値の高いコイルと
抵抗値の低いコイルからなるステータコイルを各相に備
え、これらのコイルをバイポーラ駆動で使用するもので
ある。すなわち、低速領域と高速領域とで駆動するコイ
ルを適宜選択して抵抗とインダクタンスの関係を適切に
するものである。

作用ステラピンク”モータのＳ−Ｔ特性は定電圧のもとての
駆動では、コイルの抵抗とインダクタンスで決まるので
、同し抵抗ではインダクタンスが大きい（線径が太く巻
回数が多い）はど低速領域で高トルクが得られ、逆にイ
ンダクタンスが小さい（線径か細く巻回数が少ない）は
ど高速領域でトルクが得やすくなる。

したがって、本発明は、低速の低周波領域では２種の巻
線よりなるコイルを直列に使用して駆動し、中速の中周
波領域ではバイファイラ巻されたコイルの抵抗値の高い
方のみを使用して駆動し、高速の高周波領域では同じく
抵抗値の低い方のみを使用して駆動することにより、低
速領域での発熱を抑えつつ、高速領域までフラットなＳ
−Ｔ特設を得ることができるものである。

実施例以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。第１図は線径の異なる２種類の電線をバイ
ファイラ巻にしたステータコイルの１相分を示している
。第１図において、２１゜２２．２３は端子であり、端
子２１．２２にはバイファイラ巻された線径の太い第１
のコイル２４の両端が接続されている。端子２２．２３
にはバイファイラ巻された線径の細い第２のコイル２５
の両端が接続されている。したがって端子２２は共通端
子である。各コイル２４．２５はフランジ付きのボビン
２６に同し巻数だけ巻かれて、全体でステータコイル２
７を構成する。

二のようなステータコイル２７は、第３図に示すＡ相の
ステータコイル４ａに相当し、同様な構成のステータコ
イルが他方のＢ相のステータコイル４ｂに相当する。

第４図には、このようなステータコイル２７を備えたス
テッピングモータの駆動装置の一実施例が示されている
。第１のコイル２４は、その−刃端子２１がスイッチン
グ用のトランジスタ３１゜３２のコレクタ同士の接続点
に接続され、第２のコイル２５は、その一方の端子２３
がスイッチング用のトランジスタ３３，３４のコレクタ
同士の接続点に接続され、第１および第２のコイル２４
．２５の共通端子２２は、別のスイッチング用トランジ
スタ３５．３６のコレクタ同士の接続点に接続されてい
る。各トランジスタ３１，３５゜３３のエミッタは、電
源Ｅのプラス側に接続され、別の各トランジスタ３２，
３６．３４のエミッタは電源Ｅのマイナス側に接続され
ている。

このようにして、各コイル２４．２５は、複数のトラン
ジスタ３１〜３６とともにブリッジ回路を構成する。

なお、この回路はＡ相のステータコイル２７のための部
分であり、同様な構成のＢ相のステータコイルのための
同様な回路がこの回路に並列に接続されるものである。

次に前記実施例の動作について説明する。第２図におい
て、このステッピングモータを低速領域で駆動するとき
は、線径が太く抵抗値の小さい第１のコイル２４と線径
か細く抵抗値の大きい第２のコイル２５とを、トランジ
スタ３１，３２．３３．３４を導通させることにより共
に励磁して、全体的に大きな抵抗値で駆動して必要なト
ルクを得る。次に、ステッピングモータを高速で駆動す
るために、この状態のままで各トランジスタ３１、．３
２，３３．３４の駆動周波数を高くすると、各コイル２
４．２ＣＩのインダクタ〉スが大きくなるため、電流の
立ち上がりの遅れ等によりトルクが低下する。このため
、高速領域では、抵抗値が小さくインダクタンスの小さ
い第１のコイル２４のみをトランジスタ３１，３２．３
５，３６でバイポーラ駆動する。これにより、高速領域
でのトルクの低下を防止することができる。また中速領
域では、抵抗値が大きくインダクタンスの大きい第２の
コイル２５のみをトランジスタ３３゜３４．３５．３６
でバイポーラ駆動する。これにより、中速領域でのトル
クの低下を防ぐことができる。このようにして、低速領
域から中速、高速領域までの全域にわたってフラットな
Ｓ−Ｔ特性を得ることができる。Ｂ相も同様にして駆動
される。

発明の効果このように本発明のステッピングモータおよびその駆動
装置によれば、低速領域ではステータコイルを構成する
第１および第２のコイルの両方を使用するため、電流値
を上げずにトルクを維持することができ、中速、高速領
域では第１および第２のコイルのいずれか一方を使用す
るため、両コイルを使用した場合に比べてコイルの抵抗
とインダクタンスが小さくなるので時定数が小さくなり
、この結果、電流値が大きくなって立ち上がり遅れが小
さくなるのでトルクの低下を防ぐことができ、低速領域
から中速、高速領域の全域にわたってフラットなＳ−Ｔ
特性を持つＰＭ形ステッピングモータを実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＰＭ形ステッピングモータ
のステータコイルの一相分を示す斜視図、第２図は本発
明によるＰＭ形ステッピングモータを駆動するための駆
動装置の一実施例を示す回路図、第３図は従来のＰＭ形
ステッピングモータの構造を示す部分破断正面図、第４
図は従来のバイポーラ駆動装置の一例を示す回路図であ
る。１・・・ロータシャフト、２・・・ロータスペーサ、３
・・・マグネットロータ、４ａ、４ｂ・・ステータコイ
ル、５ａ、５ｂ・・・ボビン、５ａ、５ｂ・・・磁極歯
、７・・・フレーム、２１．２２．２３・・・端子、２
４・・・第１のコイル、２５・・・第２のコイル、２６
・・・ボビン、２７・・・ステータコイル、３１〜３１
・・・トランジスタ、Ｅ・・・電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）線径の異なる２種類の電線をバイファイラ巻した
第１および第２のコイルからなるステータコイルを各相
に備えたＰＭ形ステッピングモータ。
（２）線径の異なる２種類の電線をバイファイラ巻した
第１および第２のコイルからなるステータコイルを各相
に備えたＰＭ形ステッピングモータを駆動するために、
前記各相における第１および第２のコイルのそれぞれと
複数のトランジスタとでブリッジ回路を構成するととも
に、前記各トランジスタの通電を制御することにより前
記第１および第２のコイルを共にまたは一方を選択的に
励磁するＰＭ形ステッピングモータの駆動装置。