JPH0336997A - 多相ステッピングモータ - Google Patents

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、多相のステッピングモータに関する。

〔発明の概要〕

本発明は、多相のステッピングモータにおいて、定電流
電源と、該定電流電源に並列に設けた多相励磁コイルを
夫々駆動する複数の駆動回路と、該複数の駆動回路を多
相駆動するタイミング信号を発生するタイミング信号発
生回路と、上記定電流電源に並列に接続したフライホイ
ール用コンデンサとを有するように構成することにより
、多相ステッピングモータにおける構造の簡略化、コス
トの低廉化、消費電力の低減化並びに駆動回路にかかる
ターンオン電流の立上がり特性の改善を図るようにした
ものである。

〔従来の技術〕

従来の多相、例えば５相のステッピングモータは、第７
図に示すように、ロータ（１１）とステータ（１２）と
から戒り、ステータ（１２）には５相２極にコイルＬａ
＝Ｌｅが巻回される。そして、このステッピングモータ
を動作させるための回路は、第８図に示すように、定電
圧電源（１３）と、該定電圧電源（１３）に並列に接続
される５つの駆動回路（１４ａ）〜（１４ｅ）と、各駆
動回路（１４ａ）　〜（１４ｅ）に夫々直列に接続され
る定電流回路（１５ａ）〜（１５ｅ）と、クロックパル
ス（ｐ）と回転方向設定信号（ｃｗ／ｃＣｗ）に基いて
各駆動回路（１４ａ）〜（１４ｅ）に対し駆動信号（タ
イごング信号）（Ｓａ又はＳａ、Ｓｂ又はＳ丁Ｓｅ又は
Ｓｃ、Ｓｄ又は３丁、Ｓｅ又はＳｅ）を出力するタイミ
ング信号発生回路（１６）とから戒る。尚、（ＲＵＮ／
５ＴＯＰ　）は上記タイミング信号の発生又は停止を示
す選択信号である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の多相ステッピングモータは、各駆
動回路（１４ａ）〜（１４ｅ）毎に夫々定電流回路（１
５ａ）〜（１５ｅ）が直列に接続されているため、構造
が複雑になると共に、消費電力も増大化し、その結果製
造コストばかりでなく、使用コストもかかるという不都
合がある。この不都合は、相数が多くなる程顕著となる
。

また、コイルＬａ＝Ｌｅは誘導性負荷であり、しかもイ
ンダクタンスと逆起電力を含むため、例えば駆動回路（
１４ａ）への信号の供給をターンオフして次の駆動回路
例えば駆動回路（１４ｂ）に信号を供給する瞬間、駆動
回路（１４ａ）から逆電流が流れる。従って、定電圧電
源（１３）からの電流が該逆電流を打ち消して規定の電
流になるまでに時間を要し、第９図に示すように、立上
がりの遅い電流特性となってトルク低下等のモータ特性
の劣化を引起こすおそれがある。

本発明は、このような点に鑑み威されたもので、その目
的とするところは、構造の簡略化、コストの低廉化及び
消費電力の低減化が図れると共に、駆動回路にかかるタ
ーンオン電流の立上がり特性の改許をも図ることができ
る多相ステンピングモータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の多相ステンビングモータは、定電流電源（７）
と、定電流電源（７）に並列に設けた多相励磁コイルＬ
ａ＝Ｌｅを夫々駆動する複数の駆動回路（８ａ）〜（８
ｅ）・と、該複数の駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）を多相
駆動するタイミング信号（Ｓａ又はＳａ、Ｓｂ又は５ｂ
Ｓｃ又はＳｃ、Ｓｄ又は３丁、Ｓｅ又はＳｅ）を発生す
るタイミング信号発生回路（１０）と、定電流電源（７
）に並列に接続したフライホイール用コンデンサ（９）
とを有するように構成する。

〔作用〕

上述の本発明の構成によれば、各駆動回路（８ａ）〜（
８ｅ）毎に夫々定電流回路を設ける必要がなく、１つの
定電流電源（７）と１つのフライホイール用コンデンサ
゛（９）で済み、構造が非常に簡略化できると共に、電
力の損失も少ない。

また、フライホイール用コンデンサ（９）を駆動回路（
８ａ）〜（８ｅ）及び定電流電３Ｑ　（７）と共に並列
に接続するようにしたので、各駆動回路（８ａ）〜（８
ｅ）のターンオフ時に発生ずる各コイルＬａ＝Ｌｅの逆
起電力に伴なう逆電流を上記コンデンサ（９）が吸収（
充電）し、次の駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）のターンオ
ン時、充電した電流（電荷）を定電流電源（７）からの
定電流と共に駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）に供給するた
め、即ち駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）のターンオフ時に
発生する逆起電力に伴なう逆電流を次回の駆動回路のタ
ーンオン電流として利用できるため、上記逆起電力によ
るターンオン電流の立上がり特性の劣化（立上がり時間
の遅延化）を防止することができると共に、コイルＬａ
＝Ｌｅのインダクタンスによるターンオン電流の立上が
り特性の劣化をも逆電流の利用により改善することがで
きる。

〔実施例〕

以下、第１図〜第６図を参照しながら本発明の詳細な説
明する。

第１図は、本実施例に係る５相ステツピングモータを示
す構成図、第２図はその動作回路を示すブロック図であ
る。

第１図において、（１）はロータ、（２）はステータを
示す。ロータ（１）は断面円形状に形成され、外周に５
０個の歯（３）を等ピッチに有する。ステータ（２）は
、中心方向に突出する１０本の極歯（４ａ）〜（４ｅ）
　、　（４ａ）〜（４０を等ピッチに配して成り、各極
歯（４ａ）〜（４ｅ）。

（４ｉ）〜（４「）の端部には夫々４木の小歯（５）が
等間隔に形成されている。そして、ステータ（２）の互
いに対向する２つの極歯毎に夫々コイルＬａ＝Ｌｅが巻
回されて５相のバイポーラ励磁型ステッピングモータが
構成される。更に詳しくは、モノファイラ巻バイポーラ
励磁の５相ＶＲ型ステッピングモ−夕が構成される。コ
イルＬａ＝Ｌｅは、該コイルＬａ＝Ｌｅにｔ流が供給さ
れたとき、ヘテロポーラ磁界を形成すると共に、対向す
る極歯の各端部が共に同し極性（Ｎ又はＳ）になるよう
に、かつその巻き方向が隣接する極歯間で互いに逆にな
るように巻回される。

次に、本実施例に係る５相ステツピングモータを動作さ
せるための動作回路（６）を第２図に基いて説明する。

即ち、動作回路（６）は、定電流電源（７）と、該定電
流電１　（７）に並列に接続される５つの駆動回路（８
ａ）〜（８ｅ）及びフライホイール用コンデンサ（９）
と、クロックパルス（ｐ）及び回転方向設定信号（ｃｗ
／ｃｃｗ）に基いて各駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）に対
し駆動信号（タイミング信号）（Ｓａ又はＳ百、ｓｂ又
はｓｂ。

Ｓｃ又はＳｅ、Ｓｄ又は５丁、Ｓｅ又はＳで）を出力す
るタイミング信号発生回路（１０）とから成る。尚、タ
イミング信号発生回路（１０）に供給される信号（ＲＬ
ＩＮ／５ＴＯＰ）は、上記タイミング信号の発生又は停
止を示す選択信号である。

また、各駆動回路（８ａ）〜（８ｂ）は、第３図に代表
的に駆動回路（８χ）として示すように、４つのスイッ
チングトランジスタＴ　ｒ　、〜Ｔｒ４がモノファイラ
巻のコイルＬｘに対しブリッジ形式をとった所謂バイポ
ーラ励磁型の回路構成を有し、コイルＬｘに対しどちら
の方向にも通電できて、コイルＬｘの極性を交番できる
ようにしたものである。尚、ｄ１〜ｄ４はスパイク抑制
用のダイオードである。

次に、この駆動回路（８Ｘ）の具体的動作を説明する。

まず、例えばＸ端子にタイミング信号Ｓｘが供給される
と、トランジスタＴｒ２及びＴｒｈのデー１−がＯＮＬ
、定電流電源（７）からの定電流（ターンオン電流）ｉ
は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ６のコレクタ、エ
ミッタ間を流れると共に、トランジスタＴｒ３のデー１
−をＯＮにする。また、定電流ｉはトランジスタＴｒ３
のゲートがＯＮされたことにより、接点Ｘを介して１−
ランジスタＴｒ３のコレクタ、１５７７間を流れてコイ
ルＬｘに供給される。コイルＬｘを経た電流ｉはトラン
ジスタＴｒ。

のゲートがＯＮされていることによりトランジスタＴｒ
ｚのコレクタ・エミッタ間を流れ（−）端子を介して定
電流電源（７）に回帰する。このようにＸ端子にタイミ
ング信号Ｓｘが供給されることによって、定電流ｉがト
ランジスタＴｒ、、　コイルＬｘ。

トランジスタＴｒｚの順に流れ、コイルＬｘは、図面上
、左方向（即ち、Ｘ接点→Ｘ接点）に通電（励磁）され
る。この左方向の通電により、コイルＬｘは、巻線内に
おいては左端から右端、巻線外においては、右端から左
端に向かう磁束が流れる。従って、巻線内に磁性物質（
本例では極歯）が介在している場合、該物質の左端はＳ
極、右端はＮ極に磁化される。反対に、Ｘ端子にタイミ
ング信号Ｓマが供給されると、今度は定電流ｉがトラン
ジスタＴ　ｒ　＋　＋　コイルＬｘ、）ランジスタＴｒ
。

の順に流れるため、コイルＬｘは図面上、右方向（即ち
、Ｘ接点→Ｘ接点）に通電（励磁）され、巻線内に存す
る磁性物質（本例では極歯）は、左端がＮ極、右端がＳ
極に磁化される。−例として、各駆動回路（８ａ〉〜（
８ｅ）に対し、夫々タイミング信号Ｓ　ａ　＋　Ｓ　ｂ
　＋　Ｓｃ　、５丁を供給した場合におけるステータ（
２）の各極歯（４ａ）　〜（４ｃ）　、　（４’ｌＴ）
　〜（４ｅ）の磁化状態を見ると、コイルＬａにａ接点
→〒接点方向の電流が流れるため、コイルＬａが順巻き
とされているｉ歯（４ａ）及びコイルＬａが逆巻きとさ
れている極歯（４″５）の各端部は共にＳ極となる。次
に、コイルＬｈにはｂ接点→ｂ接点方向に電流が流れる
ため、コイルＬｂが逆巻きとされている極歯（４ｂ）及
びコイルＬｂが順巻きとされている極歯（４いの各端部
は共にＮ極となる。同様にコイルＬｃに関する極歯（４
ｃ）及び（４力の各端部は共にＳ極どなる。

コイルＬｅにはｅ接点−・Ｃ接点方向に電流が流れるた
め、極歯（４ｅ）及び（４ｅ）の各端部は共にＮ極とな
る。尚、コイルＬａに関する極歯（４ｄ）及び（４丁）
については、駆動回路（８ｄ）にタイミング信号Ｓｄ又
は５丁が供給されていないため磁化されない。

ここで、例えば第３図において、Ｘ端子にタイミング信
号Ｓｘを供給してＸ接点リフ−接点方向に電流ｉを流す
場合を相φＸ＝１．φｙ＝０及びＸ接点４ａ’ｉ接点方
向に電流が流れない場合をφＸ−０、φＸ−０として定
義すると、コイルＬｘへの励磁を例えば第４図の表（４
相励１）又は第５図の表（５相励磁）に示す如く行なえ
ば、ロータ（１）は１ステツプ毎に０．７２°回転する
。尚、ロータ（１）に対し時計方向の回転（ｃｗ）を行
う場合は、上記表の項目Ｃ−で示すように０．１〜９の
ステップ順に励磁すればよい。逆に反時計方向（ｃｃｗ
）の回転を行なう場合は、０，９〜ｌのステップ順に励
磁すればよい。更に、１ステツプ毎に上記回転角度のＡ
の回転角度、即ち１ステツプ毎に０．３６°回転させた
い場合は第６図の表（４−５相励磁）に示す如く行なえ
ばよい。尚、クロックパルス（ρ）と上記ステップとの
関係は、クロックパルス（Ｐ）が例えば２０パルス人力
された段階でＩステップ更新するようになされている。

上述の如く本例によれば各駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）
毎に定電流回路を設ける必要がなく、１つの定電流電源
（７）と１つのフライホイール用コンデンサ（９）で済
むため、構造が非常に簡略化でき、電力の損失も少ない
。従って、製造コストひいてはこの装置を使用する場合
の使用コストを従来の装置と比して大幅に低廉化させる
ことができる。

また、例えば第３図に示す駆動回路（８ｘ）内のトラン
ジスタＴｒｚのターンオフ時、コイルＬにが特性上行す
る逆起電力に伴なう逆電流が例えばダイオード（ｄ、）
を介して定電流電ｉ　（７）側に流れるが、本例におい
ては、フライホイール用コンデンサ（９）を定電流電源
（７）及び５つの駆動回路（８ａ）〜（８ｅ）と共に並
列に接続するようにしたので、該フライホイール用コン
デンサ（９）が上記逆電流（電荷）を吸収（充電）し、
上記逆電流は定電流電源（７）に達することはない。従
って、定電流電源（７）からの定電流ｉの逆起電力に伴
なう逆電流を打ち消すという手間を省くことができるた
め、ターンオン電流の立上がり特性は従来の場合よりも
向上する。また、フライホイール用コンデンサ（９）内
に吸収された電流（電荷）は、定電流電源（７）からの
定電流ｉと共に駆動回路（８ａ）〜（８ｂ）に供給され
るようになり、即ち逆電流を次回のトランジスタのター
ンオン電流として利用できるため、コイルのインダクタ
ンスによるターンオン電流の立上がり特性の劣化を低減
化させることができる。

上記実施例では、本発明に係る多相ステッピングモータ
を５相のＶＲ型ステッピングモータに適用した例を示し
たが、その他多相のＰＭ型ステッピングモータにも適用
可能である。

（発明の効果〕 本発明に係る多相ステッピングモータは、定電流電源と
、該定電流電源に並列に設けた多相励磁コイルを夫々駆
動する複数の駆動回路と、該複数の駆動回路を多相駆動
するタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路
と、上記定電流電源に並列に接続したフライホイール用
コンデンサとを有するように構成したので、多相ステッ
ピングモータにおける構造の簡略化、コストの低廉化及
び消費電力の低減化が図れると共に、駆動回路にかかる
ターンオン電流の立上がり特性の改善をも図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る多相ステッピングモータを示す
構成図、第２図は本実施例に係る動作回路を示すブロッ
ク図、第３図は本実施例に係る駆動回路を示す回路図、
第４図、第５図及び第６図は夫々４相励磁、５相励磁及
び４−５相励磁のステップ手順を示す表、第７図は従来
例を示す構成図、第８図は従来例に係る動作回路を示す
ブロック図、第９図はターンオン電流の立上がり特性を
示す特性図である。 （１）はロータ、（２）はステータ、（４ａ）〜（４ｅ
）　、　（４Ｔ）〜（４０は極歯、（Ｌａ）　〜（Ｌｅ
）はコイル、（６）は動作回路、（７）は定電流電源、
（８ａ）〜（８ｅ）は駆動回路、（９）はフライホイー
ル用コンデンサ、（１ｏ）はタイ逅ング信号発生回路で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　定電流電源と、該定電流電源に並列に設けた多相励磁
   コイルを夫々駆動する複数の駆動回路と、該複数の駆動
   回路を多相駆動するタイミング信号を発生するタイミン
   グ信号発生回路と、上記定電流電源に並列に接続したフ
   ライホィール用コンデンサとを有することを特徴とする
   多相ステッピングモータ。