JPH0345196A - ステッピングモータの駆動方法 - 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〕 本発明はステッピングモータの駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

現在、産業用として使用されているステッピングモータ
は、４相または５相の励磁コイルを有するものが主流を
占めている。ステッピングモータの励磁コイルについて
は、相数が多いほど振動が少なく、安定した回転を示し
、そのために４相、５相のステッピングモータが多用さ
れているわけであるが、相数の増大は一方で駆動装置の
複雑化を招き、駆動装置の価格を上昇させる結果になっ
ている。

ステッピングモータの駆動装置としては、従来は、第６
図に示すように、ステッピングモータｌの個々の励磁コ
イルＩＡ−ＩＥを各４個のスイッチング素子２１〜２４
で励磁するものが多用されていた。この駆動装置はスタ
ンダードドライブ方式と呼ばれ、５相ステンビングモー
タを駆動する場合には、４−５相励磁によるハーフステ
ップ駆動等が可能であるが、２０個に及ぶスイッチング
素子を必要とする。スイッチング素子は駆動装置を構成
する部品のなかでも大きなコスト比率を占めており、相
数の４倍のスイッチング素子を必要とする上記駆動装置
は極めて高価なものになっていた。

そこで、最近になって、第７図に示すように、１０個の
スイッチング素子で５相ステツピングモータをスタンダ
ードドライブ方式と同様に高精度に駆動できる方法が特
開昭６０−２２６７９７号公報にて提案された。

〔発明が解決しようとする課題〕

この駆動方法によると、スイッチング素子は従来の駆動
装置と比べて半減する。しかし、それでも相数の２倍の
スイッチング素子が必要であり、更に、実際の駆動装置
では、ＰＷＭを利用した電圧可変電源を別に設けている
場合が多い、つまり、Ｎ相ステッピングモータに対して
は、電圧可変電源に含まれるスイッチング素子を含めて
（２Ｎ＋１）個のスイッチング素子が通常必要になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、従来よりも更に少数のスイッチング素子でステ
ッピングモータを高精度ＷＡｖＪすることができるステ
ッピングモータの駆動方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の駆動方法は、４相以上のＮ相ステッピングモー
タの各励磁コイルを３相以上、（Ｎ−１）相以下に結線
し、結線された３相以上、（Ｎ−１）相以下の励磁コイ
ルに該励磁コイルと同相の周期的に変化する交流電流を
供給することを特徴としている。

（実施例） 以↑に本発明を実施例について説明する。

第１図は本発明の駆動方法で５相ステツピングモータを
駆動する場合の回路例を示している。

５相ステツピングモータｌの５つの励磁コイルＩＡ（Ａ
相）〜１Ｂ（Ｃ相）は一端を相互に接続したスター結線
とされている。励磁コイルＩＡ〜ＩＢを励磁するために
６個のスイッチング素子２．２．ｓ、５，４．ｚおよび
電流検出器５，６並びに電源７が使用されている。スイ
ッチング素子２．２，３，５，４．４は３相のフルブリ
ッジ構成とされている。すなわち、直列に接続された一
組のスイッチング素子２．２は、一方が開放している間
、他方が閉止されるように作動する。他の２組のスイッ
チング素子３，３および４，４も同様に作動する。これ
ら３組のスイッチング素子は電源７に並列に接続されて
いる。

そして、Ａ相の励磁コイルＩＡの他端とＢ相の励磁コイ
ルＩＢの他端とは相互に接続され、電流検出器５を介し
てスイッチング素子２．２のノードに結線されている。

Ｃ相の励磁コイルｌＣの他端は電流検出器６を介してス
イッチング素子３゜３のノードに結線されている。Ｄ相
の励磁コイルＩＤの他端とＣ相の励磁コイルＩＥの他端
とは相互に接続されてスイッチング素子４，４のノード
に結線されている。

すなわち、スイッチング素子２，２，３．ｆｆ。

４．４は励磁コイルの切換えを行うだけでなく、ＰＷＭ
を使用した可変電圧ｉｌ源のスイッチング素子としても
使用されている。従って、可変電圧電源としてのスイッ
チング素子は必要としない。

本発明の駆動方法は５相ステツピングモータｌを上記の
ように３相に結線し、実質３相の電源で第６図、第７図
と同様に駆動するものである。

第２図は上記５相ステツピングモータｌの励磁コイルＩ
Ａ〜Ｉ已におけるトルクベクトルの方向を示している。

第６図、第７図の駆動装置では、第２図に破線で示すト
ルクベクトルａ　−ｅの合成ベクトルを回転させること
により５相ステツピングモータが駆動される。これに対
し、本発明の駆動方法では、５相ステツピングモータｌ
の５相の励磁コイルＩＡ〜ＩＢを３相に結線しているの
で、その３相の励磁コイルにて得られるトルクベクトル
α〜γの台底ベクトルにて５相ステツピングモータが駆
動される。

すなわち、トルクベクトルαは！ｌＪ磁コイルＩＡ、Ｉ
Ｂにて得られ、その大きさはスイッチング素子２，２の
開閉タイ≧ング制御により、励磁コイルＩＡ、ＩＢに供
給する電流値１１（ｉｔ電流検出器の出力値）を制御す
ることにより任意に調節される。トルクベクトルβは励
磁コイルＩＣにて得られ、その大きさはスイッチング素
子３．３の開閉タイミング制御により、励磁コイルＩＣ
に供給する電流値！２（電流検出器６の出力値）を制御
することにより任意に調節される。トルクベクトルＴに
ついては励磁コイルＩＤ、１２にて得られ、その大きさ
は、励磁コイルＩＤ、ＩＢに供給する電流値Ｉ３が１１
＋１２＋１３＝Ｏを満足するようにスイッチング素子４
．４の開閉タイミングを制御することにより決定される
。

第３図はスイッチング素子２．乏による電流値Ｉｆの制
御パターンを簡略化して示している。スイッチング素子
２の導通期間を長くして行くことにより電流値！ｌは増
大し、逆にスイッチング素子２の導通期間を短くして行
くことにより電流値Ｉｔは減少する。同様に、電流値１
２．１３も任意に制御される。そして、電流値１１．１
２．１３の制御により、第６図および第７図に示す駆動
装置と同様に回転トルクベクトルが形成でき、５相ステ
ツピングモータｌの優れた分解能を生かしたハーフステ
ップ駆動が可能になり、更にマイクロステップ駆動もで
きる。

なお、スイッチング素子２．２，３，３，４゜４の制御
は、電流検出器５．６の出力値をリードオンメモリ等で
デジタル制御することにより簡単に行うことができる。

本発明の駆動方法は第１図に示すスター結線された５相
ステツピングモータに対してだけでなく、第４図に示す
スタンダード結線および第５図に示すペンタゴン結線さ
れた５相ステツピングモータに対しても通用でき、更に
４相ステンピングモータ、６相以上のステッピングモー
タに対しても通用可能である。

本発明の駆動方法を４相ステツピングモータに適用する
場合には、４相ステツピングモータを３相に結線して、
実質３相の回路で駆動することになる。５相ステツピン
グモータに対しては３相駆動、４相駆動が可能であり、
６相以上のＮ相ステッピングモータに対しては３相以上
、（Ｎ−１）相以下で、そのステッピングモータを駆動
できる。

つまり、本発明の駆動方法は４相以上のＮ相ステッピン
グモータを実質３相もしくは最大でも実質（Ｎ−１）相
の回路で駆動して、素子数減少を図るものであり、例え
ば５相ステツピングモータを実質３相の回路で駆動する
場合には、可変電圧電源に内蔵されるスイッチング素子
を考慮してもスイッチング素子は６個であり、従来の第
７図に示す回路の１１個と比べても大巾な素子数減少が
達成される。

〔発明の効果〕

本発明の駆動方法は、従来より少ないスイッチング素子
で従来と同様の高精度駆動を可能にし、駆動装置のコス
ト低減に寄与する。また、スイッチング素子の減少に伴
ってステッピングモータと駆動装置との間の配線数も減
少し、コネクター端子等も含めて配線に要するコストを
大巾に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を説明するための回路図、第
２図はそのベクトル方向を示す模式図、第３図はそのス
イッチング素子の動作を示すタイミングチャート、第４
図および第５図は本発明の他の実施例に係る回路図、第
６図および第７図は従来の駆動方法を示す回路図である
。 図中、ｌニスチッピングモータ、ＩＡ−ｔｐ：励磁コイ
ル、２，２〜４．４ニスイツチング素子、５．６：電源
検出器、７：電源。 第 図 第 ３ 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、４相以上のＮ相ステッピングモータの各励磁コイル
   を３相以上、（Ｎ−１）相以下に結線し、結線された３
   相以上、（Ｎ−１）相以下の励磁コイルに該励磁コイル
   と同相の周期的に変化する交流電流を供給することを特
   徴とするステッピングモータの駆動方法。