JPH0429596A - ５相ステッピングモータの駆動制御方法 - 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５相ステツピングモータの駆動制御方法の改良
に関する。

［従来の技術］ 従来の５相ステツピングモータの駆動制御方法としては
、いわゆるバイポーラペンタゴン駆動方法といわれるも
のがあり、この方法は第１０図に示すように、１０個の
トランジスタＴ、−Ｔ、、で各ペンタゴン結線の各相の
接続点１〜５を土掻または一極の電位にして各相に電流
を流すように接続されている。

図中、２１〜Ｚ５は各相巻線を示す。

この構成において、米国特許第３８６６１０４号のもの
（従来例の１）は第１２図の表３に示すように。

各ステップで○印がされた該当のトランジスタをオンさ
せることにより各ステップとも４相動磁状態を作り出す
ものである。

このとき、５相の内４相が励磁されるが残った１相はコ
イルの両端同電位で電気的に短絡状態になり、したがっ
て回転子が永久磁石のものでは逆起電流により回転子の
ダンピングが改善される駆動方法である。

すなわち２表３のステップ１で巻線Ｚ、が、ステップ３
で巻線Ｚ２が、ステップ４で巻線Ｚｓが。

ステップ５で巻線Ｚ４がというように順次短絡状態を作
りなから４相励磁でフルステップ駆動される。

しかし、より滑らかな回転やステップ角を１７２にする
目的等でハーフステップの４相−５相励磁が必要になる
が、従来例のものではこの解決がなされてなかった。

また、米国特許４６６３５７７号に記載の方法（従来例
の２）ではペンタゴン駆動の４相−５相励磁駆動を第１
０図の結線状態で第１３図の表４のシーケンスによって
制御し各トランジスタをオンさせる方法が提案されてい
る。

表４において、ステップ１，３，５，７゜の奇数ステッ
プ時が４相励磁、またステップ２゜４．６，８．　　・
・・の偶数ステップ時が５相励磁である。

この場合、たとえば１表４のステップ１の励磁電流方向
は第１１図（イ）に示すように４相励磁となり、一方、
ステップ２の励磁電流方向は同図（ロ）に示すように５
相励磁となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来例の１および２に示すものは、第１１図および第１
２図から判るように４相動磁状態では２組分の直列が２
組、また、５相動磁状態では２組分の直列がＩＪＩＩ、
　３組分の直列が１組となる。

このため、コイルのインダクタンスが増加し電流の立ち
上がりが悪く、特に高パルス駆動（高速駆動）を行う場
合に、トルクが低下するという問題点があった。

本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにした５相ステツピングモータの駆動制御方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は５相ステツピングモータの５個の相巻線の始端
および終端を順次的に接続し、環状結線（ペンタゴン結
線）とし、これら相数個の接続点に各別にスイッチング
手段を接続し得るように構成すると共に、このスイッチ
ング手段により、前記各巻線を駆動電源の正極または負
極に接続するか、あるいはそのいずれの極にも接続しな
いように構成されるステッピングモータの駆動回路にお
いて、５相励磁駆動する場合、各動磁ステツプにおける
電流の流入点および流出点を選定し、電流の流れる相巻
線が、各励磁状態とも２相宛直列された１組と、他の３
個の各相巻線となるよう制御するようにした５相ステツ
ピングモータの駆動制御方法に関する。

この場合、上記駆動方法において、４相−５相のハーフ
ステップ駆動する場合、駆動源の正極と負極に接続され
る接続点の合計が入力パルスを受ける毎に４および５を
交互にに繰り返す値となるように制御するようにした５
相ステツピングモダの駆動制御方法とすることができる
。

また、上記４相−５相励磁駆動において、２相宛直列接
続された１Ｍの接続点の電源極性を４相励磁から５相励
磁に切り替えるとき、励磁切替の入力パルス間隔時間よ
りも短いある時間だけ４相励磁時の短絡相に５相動磁状
態で２相宛直列接続された１組の電流方向と同方向電流
を流した後。

この２相宛の直列結線の接続点を電源から切り離して５
相動磁状態となるように制御する５相ステツピングモー
タの駆動制御方法とすることもてきる。

［実施例］ 以下第１図〜第９図に示す各実施例により本発明を具体
的に説明する。

（イ）第１の実施例 先ず、第１図〜第４図により本発明の第１の実施例を説
明する。

本実施例のものでは各相コイルが直列接続となることを
極力無くしたハーフステップ駆動であり。

第１０図の結線において第１図の表１に示すシーケンス
制御を行うものである。

表１のスイッチングによる各相電流シーケンスは第２図
に示すようになり４−５相励磁となっていることが判る
。

表１のスイッチングによりステップ１〜２０の電流方向
をペンタゴン結線で表示すると夫々、第３Ａ図および第
３Ｂ図の■〜［株］になる。

本発明の特徴は５相励磁のときに現れる。

すなわち、４−５相励磁の４相時では従来技術の上に立
っているが、５組時は、たとえば第３Ａ図、第３Ｂ図の
■、■、■等偶数番目の図で示すように５相の５個のコ
イルの内、２個が直列で残りの３個が単独励磁となるよ
うにしである。

このため、該当のトランジスタがオンとなったときの電
流の立ち上りが単独コイルの効果により良好となり第３
Ａ図、第３Ｂ図の■、■・・・等奇数番号の図に示した
４相時の状態に近い電流の立ち上がりの特性となり高速
駆動時のトルクダウンが改善される。

このとき、たとえば第３Ａ図の■から■の状態へ励磁が
移るごとに４相励磁のフルステップに対しハーフステッ
プ駆動となるものであり、同図■。

■の電流方向で同図■、■に示す励磁（この場合はＮ極
）が生ずるように結線されているものとする。

この場合のハーフステップ時の固定子と回転子の各極歯
の関係を永久磁石型ステッピングモータで表示したもの
が第４図であり、第３Ａ図■〜■に関して夫々第４図■
〜■が対応している。

第４図により本発明のスイッチング方法にて確実にハー
フステップ駆動がしていることが認められる。

（ロ）第２の実施例 第５図に示す。

同図に示すように、５相励磁の状態に第１の実施例のも
のでは３個の単独の相コイルと１組の２相の直列コイル
より構成されているが、この２相の直゛列コイルの電流
の立ち上がりが単独コイルの立ち上がりに比較して悪い
という問題があった。

この電流立ち上がりを第２の実施例では改善するもので
ある。

すなわち、第３Ａ図のたとえば、■から■に移る瞬間に
ある時間だけ第５図の状態にしようとするものである。

すなわち、第３Ａ図■で第５図のように端子１の電位を
＝にした後第３Ａ図■に示すように端子２を電極から切
り離す。

このようにすると、第５図に矢印で示したように端子１
が−になったため１巻線Ｚ５に巻線Ｚ２゜Ｚ３Ｚ４の単
独巻線と同じ大きさで立ち上がり方も同じ電流が端子１
が−にある瞬間だけ流れる。

このとき９巻線Ｚ１には第３Ａ図■の電流が巻線Ｚ１の
インダクタンスのため逆起電力により点線矢印方向に流
れる。

このため、第３Ａ図■の端子５から端子２への電流と同
じ方向の電流を２摺電列でインダクタンスが増加するに
もかかわらず、単独コイルとほぼ同じ立ち上がりで迅速
に流すことができる。

（ハ）第３の実施例 以上の実施例は２招電列結線の中間点を−に瞬間にして
から電源から切り離して５相励磁とする例を示したが１
本実施例の場合は、２摺電列の中間点が十に瞬間してか
ら５相励磁とする例を示すものである。

即ち１本実施例の場合には、第３Ａ図の■から■へ移る
間に第６図の状態を瞬間的に作るようにしている。

このように４相励磁から５相励磁に移る間に５相励磁で
２摺電列となるコイルの中間接続点の電位を本発明の第
３Ａ図、第３Ｂ図で示した５相励磁時に２摺電列コイル
部に流れる電流と同方向電流となるような電位をある時
間だけ与えるものであり、この方法と第１の実施例の表
１と組合わせると第７図に示す表２のようになる。

表２で奇数番のステップの後に奇数番のダッシュ（１’
　、３°、５″　・・・等）で示したステップにおける
各トランジスタのスイッチングが第１の実施例を改善し
た本実施例の４−５相励磁駆動方法を示すものである。

第８図は、たとえば第３Ａ図の■の励磁になった瞬間の
回転子の移動角の減衰状態を示す瞬時特性（いわゆる回
転子の立ち上がりとダンピングの特性）である。

また、第９図（ａ）は第３Ａ図のたとえば■から直接■
に移ったとき、または、同図（ｂ）はその中間に第５図
の状態を作ったときの回転子の立ち上がりとダンピング
状態を示す移動角の時間特性図である。

このように第５図または第６図に示す第２．第３の各実
施例で示すような工夫を施すことにより電流立ち上がり
の波形は第９図（ａ）は同図（ｂ）に示すように第８図
に近い波形へと改善される。

［作用］ 本発明の５相ステツピングモータの駆動制御方法は、基
本的には当該５相ステツピングモータの５個の相巻線の
始端および終端を順次的に接続し。

環状結線（ペンタゴン結線）とし、これら相数個の接続
点に各別にスイッチング手段を接続し得るように構成す
ると共に、このスイッチング手段により、前記各巻線を
駆動電源の正極または負極に接続するか、あるいはその
いずれの極にも接続しないように構成されるステッピン
グモータの駆動回路において、５相励磁駆動する場合、
各動磁ステツプにおける電流の流入点および流出点を選
定し、電流の流れる相巻線が、各励磁状態とも２相宛直
列された１組と、他の３個の各相巻線となるように制御
する５相ステツピングモータの駆動方法であり、４相−
５相　のハーフステップ駆動する場合には、駆動源の正
極と負極に接続される接続点の合計が入力パルスを受け
る毎に４および５を交互にに繰り返す値となるように制
御している。

したがって、ペンタゴン駆動方法の長所を活かしながら
、高速入力パルス時のトルクダウンの少ない５相励磁駆
動およびハーフステップ駆動の４−５相励磁を可能とす
るものである。

［発明の効果］ 本発明は１以上に述べたように５相ステツピングモータ
の駆動制御を行う制御方法であるから。

次に述べるような優れた効果を有する。

■ペンタゴン駆動方法の長所であるリード線５本および
スイッチングトランジスタ１０個はそのまま活かしなが
ら、従来技術の欠点であった高速入力パルス時のトルク
ダウンの少ない５相励磁駆動およびハーフステップ駆動
の４−５相励磁が可能となった。

■４４相励磁と５相励磁時の定電圧駆動におけるトルク
変動は略５％であり、滑らかな低振動回転または微小角
としてのハーフステップ駆動の用途は拡大しており１本
発明により安価な４５相駆動が可能となった実利は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１の実施例を示すもので、
その内、第１図に示す表１は４−５相励磁を行う各トラ
ンジスタのステップ毎のスイッチング制御法を示す図表
、第２図は表１によって制御した場合の電流シーケンス
図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は夫々ペンタゴン図示による
４−５相励磁方法を示す図、第４図は駆動制御時の固定
子および磁極の関係を示す展開図である。 第５図および第６図は夫々第１の実施例を改良した第２
および第３の実施例を示すペンタゴン図示による４−５
相励磁方法を示す図、第７図に示す表２は第２および第
３の実施例の場合のペンタゴン励磁制御を行ったときの
各トランジスタの励磁電流を示す図、第８図および第９
図は夫々表２の駆動制御を行った場合の作用効果を説明
するための移動角の時間特性図である。 また、第１０図〜第１３図は従来例を示すもので、その
内、第１０図は５相ステツピングモータのペンタゴン結
線を示す接続図、第１１図（イ）および（ロ）は夫々ペ
ンタゴン図示による４相励磁法および５相励磁法を示す
図、第１２図に示す表３は４相励磁法を行った場合の各
トランジスタのステップ毎の励磁を示す図表、第１３図
に示す表４は４−５相励磁法を行う場合の各トランジス
タのステップ毎の励磁を示す図表である。 ２１〜Ｚ５：第１相〜第５相巻線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．５相ステツピングモータの５個の相巻線の始端およ
   び終端を順次的に接続し、環状結線（ペンタゴン結線）
   とし、これら相数個の接続点に各別にスイッチング手段
   を接続し得るように構成すると共に、このスイッチング
   手段により、前記各巻線を駆動電源の正極または負極に
   接続するか、あるいはそのいずれの極にも接続しないよ
   うに構成されるステツピングモータの駆動回路において
   、５相励磁駆動する場合、各動磁ステツプにおける電流
   の流入点および流出点を選定し、電流の流れる相巻線が
   、各励磁状態とも２相宛直列された１組と、他の３個の
   各相巻線となるよう制御するようにしたことを特徴とす
   る５相ステツピングモータの駆動制御方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、４相−５相のハーフ
   ステツプ駆動する場合、駆動源の正極と負極に接続され
   る接続点の合計が入力パルスを受ける毎に４および５を
   交互に繰り返す値となるように制御するようにした５相
   ステツピングモータの駆動制御方法。
3. ３．請求項２記載の４相−５相励磁駆動において、２相
   宛直列接続された１組の接続点の電源極性を４相励磁か
   ら５相励磁に切り替えるとき、励磁切替の入力パルス間
   隔時間よりも短いある時間だけ４相励磁時の短絡相に５
   相励磁状態で２相宛直列接続された１組の電流方向と同
   方向電流を流した後、この２相宛の直列結線の接続点を
   電源から切り離して５相動磁状態となるように制御する
   ５相ステツピングモータの駆動制御方法。