JPH05122994A - N相パルスモータの駆動回路とその駆動方法 - Google Patents

N相パルスモータの駆動回路とその駆動方法

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JPH05122994A
JPH05122994A JP31363091A JP31363091A JPH05122994A JP H05122994 A JPH05122994 A JP H05122994A JP 31363091 A JP31363091 A JP 31363091A JP 31363091 A JP31363091 A JP 31363091A JP H05122994 A JPH05122994 A JP H05122994A
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JP
Japan
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phase
switching means
phases
connection
pulse motor
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JP31363091A
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Jun Ando
純 安東
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MERETSUKU KK
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MERETSUKU KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、最小のスイ
ッチング手段を付加するだけでハーフステップを更に半
分にしたクォーターステップ駆動を行わせる事ができる
ようにしたN相パルスモータの駆動回路を提供するにあ
る。 【構成】 3相以上の奇数相のN相パル
スモータの各相巻線を、その始端及び終端を順次に接続
して環状に結線し、2個1組のスイッチング手段をN組
直列接続する共にN組のスイッチング手段の接続点を環
状結線の各相の接続点に接続し、且つ、環状結線の相隣
接しない接続点を1つのスイッチング手段にて互いに接
続した事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明方法は、N相パルスモータ
の環状結線におけるクォーターステップ駆動の新規な駆
動回路とその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】パルスモータはステッピングモータある
いは階動電動機とも称され、基本的にパルスの入力毎に
ステップ駆動されるものである。パルスモータには3相
機〜8相機というように多種類の機種が目的に応じて使
用されているが、その内の5相パルスモータの5相駆動
方式として従来より、励磁相の結線方式によってスタン
ダード方式、ペンタゴン方式、スター方式などが提案さ
れていた。
【0003】5相パルスモータを2個1組合計10個のス
イッチング手段で駆動するペンタゴン結線方式の回路構
成及びそのハーフステップ駆動のシーケンス自体は公知
のものである。(特開昭61-150655号=図6)
【0004】この従来例を略述すれば、5相パルスモー
タの各相巻線(A)〜(E)を、その始端及び終端を順次に接
続して環状のペンタゴン結線に形成し、これらの相数個
の接続点に各別にスイッチング手段(Tr1)〜(Tr10)を接
続し、かつ、該スイッチング手段(Tr1)〜(Tr10)により
前記各接続点を駆動電源の正極(+)又は負極(−)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
構成されるパルスモータの駆動方法であって、駆動時に
駆動電源の正極(+)と負極(−)に接続される接続点の合
計数が入力パルスを受ける毎に2又は3を交互に繰り返
すように制御すべく構成されたものであり、4相励磁の
場合は、一対のスイッチング手段が共にオフでハイ・イ
ンピーダンスとなっている接続点(・)が2箇所、5相励
磁の場合は3箇所とし、4相励磁時は2つの相の直列接
続が2組形成され、5相励磁時は2つの相の直列接続と
3つの相の直列接続が各1組形成され、それぞれに電圧
を印加することによってハーフステップ駆動を実施して
いるのである。
【0005】図6にて従来例の励磁相の変化を表す。
又、図6の右半分に示すシーケンス図に従って励磁相
(A)〜(E)の接続点に接続されている各スイッチング手段
をオン・オフする事により、従来例におけるハーフステ
ップ駆動がなされる。
【0006】上記従来例の励磁相の変化では、ハーフス
テップ駆動だけしか行うことが出来ず、スイッチング手
段のオン・オフだけで更に細かいステップ駆動を行わせ
る事ができないという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
最小のスイッチング手段を付加するだけでハーフステッ
プを更に半分にしたクォーターステップ駆動を行わせる
事ができるようにする事にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に本発明にかかるN相パルスモータの駆動回路は、
3相以上の奇数相のN相パルスモータの各相巻線を、そ
の始端及び終端を順次に接続して環状に結線し、 2
個1組のスイッチング手段をN組直列接続する共にN組
のスイッチング手段の接続点を環状結線の各相の接続点
に接続し、 且つ、環状結線の相隣接しない接続点を
1つのスイッチング手段にて互いに接続した事を特徴と
する。
【0009】前記発明にかかる駆動回路を下記のように
制御することにより、クォーターステップ駆動を行える
ものである。即ち、 前記駆動回路を使用して環状結
線の接続点を正極又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N相パルス
モータの駆動方法において、 該スイッチング手段に
より相切り替えパルス信号が入力する度毎に正極又は負
極に接続される接続点の数が3、2、2、2、3…とい
う順序で繰り返されることによりクォーターステップを
行う事を特徴とする。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。図1はパルスモータの巻き線(A)〜(E)をペンタゴン
結線した例である。スイッチング手段(S1)乃至(S10)
は、(S1)(S2)、(S3)(S4)、(S5)(S6)、(S7)(S8)、(S9)(S
10)の5組に分けられ、2個1組にて直列接続され、こ
の5組が並列接続されて駆動回路を構成している。巻き
線(A)〜(E)の結線部はこの直列接続された1組のスイッ
チング手段(S1)(S2)、(S3)(S4)、(S5)(S6)、(S7)(S8)、
(S9)(S10)のそれぞれの接続部に接続されている。更
に、ペンタゴン結線の各相の接続点は、互い隣接しない
接続点同士がクォーターステップ用のスイッチング手段
であるスイッチング手段(S11)(S12)(S13)(S14)(S15)に
て接続されている。
【0011】(R1)はセンス抵抗で、センス抵抗(R1)を通
過する励磁相(A)〜(E)を通る電流の総和とその抵抗値と
を掛けてセンス電圧を出力し、このセンス電圧と図示し
ない基準電圧とを比較して励磁相(A)〜(E)を通る電流の
総和が常に2i0となるようにするためのものである。
【0012】而して、図2,3のシーケンスに従ってペ
ンタゴン方式による4−5相励磁によるクォーターステ
ップ駆動を行うのである。図2(a)は図3のステップ0
に相当し、スイッチング手段(S1)(S6)(S8)がオンで他は
オフである。この場合A,D相の接続点が正極に、E相
の両端の接続点が負極に接続されており、A,C相とD,
B相が励磁されて4相励磁状態となる。
【0013】相切り替えパルス信号が入力されると、
C,E相の接続点のスイッチング手段(S6)がオフになる
と同時にスイッチング手段(S11)がオンになり、図2(b)
の状態に切替わり、5相総てが励磁され、ロータが電気
角で約8.5°回転する。図3のステップ1では、スイッ
チング手段(S11)がオンになっているのが特徴的であ
り、これにより、図2(a)と(c)との中間位置であるクォ
ーターステップ位置にロータが保たれる事になる。
【0014】続いて、相切り替えパルス信号が入力され
ると、図2(c)の状態に切替わるのであるが、図3のス
テップ2では、スイッチング手段(S1)(S8)がオンであ
り、5相総てが励磁され、ロータが更に電気角で約9.5
°回転する。この位置が従来のハーフステップ位置であ
る。
【0015】更に、相切り替えパルス信号が入力される
と、図2(d)の状態に切替わるのであるが、図3のステ
ップ3では、スイッチング手段(S1)(S8)(S14)がオンで
あり、5相総てが励磁され、ロータが更に電気角で約9.
5°回転するのであるが、図2(b)と同様クォーターステ
ップ位置にロータが保たれる事になる。
【0016】続いて、相切り替えパルス信号が入力され
ると、図2(e)の状態に切替わるのであるが、図3のス
テップ4では、スイッチング手段(S1)(S3)(S8)がオンで
ありA相の両端の接続点が正極に接続されており、B,
E相の接続点が負極に接続されている。励磁ベクトル図
を図4に示す。以下、図3のシーケンス図に従ってスイ
ッチング手段であるスイッチング手段をオン・オフして
クォーターステップ駆動を行わせる。
【0017】ここで、図5に従ってクォーターステップ
駆動の駆動原理について説明する。図5において、スイ
ッチング手段(S11)がオンとなっているのが、図2(b)の
状態であり、スイッチング手段(S11)(S14)がオフとなっ
ているのが、図2(c)の状態であり、スイッチング手段
(S14)がオンとなっているのが図2(d)の状態である。本
発明回路は、定電流回路であるから励磁相を通ってセン
ス抵抗(R1)に流れ込む励磁電流は常に2io( 尚、ioは励
磁相の定格電流値である。)となるように駆動電圧(+)
が制御されている。従って、図2(a)(b)(c)(d)(e)…に
おける各相の電流は下記第1表のようになる。
【0018】次に、各シーケンス図におけるベクトル成
分を計算する。図4において、C相方向をY軸、その垂
直方向をX軸とすると各相のベクトル成分は、下記の通
りである。 A=(−sin72°,cos72°) B=(−sin36°,cos36°) C=( 0 , 1 ) D=( sin36°,cos36°) E=( sin72°,cos72°)
【0019】図2(a)のベクトル成分は、以下の通りで
ある。 1・A+1・B+1・C+1・D+0・E ={(−sin72°)+(−sin36°)+0+(sin36°)+(sin72°)・0, ( cos72°)+( cos36°)+1+(cos36°)+(cos72°)・0} ={ −sin72°,cos72°+2cos36°+1} ={−0.951 , 2.927} 以上からベクトルの方向は、アークtan(−0.951/2.927)
であり、−18°の方向を向くことになる。ベクトルの大
きさは、平方根{(−0.951)2+(2.927)2}=3.08である。
【0020】図2(b)の場合、ベクトル成分は、以下の
通りである。 A+(4/3)・B+(3/2)・C+1・D+(3/2)・E ={−(1/3)sin72°−(1/3)sin36°,(5/3)cos72°+(7/3)cos36°+(2/3) ={−0.513 , 3.069} 以上からベクトルの方向は、アークtan(−0.513/3.069)
であり、−9.5°の方向(C相方向から−9.5°だけB相
側に傾いた方向)を向くことになる。ベクトルの大きさ
は、平方根{(−0.513)2+(3.069)2}=3.11である。
【0021】図2(c)の場合、ベクトル成分は、以下の
通りである。 (4/5)・A+(6/5)・B+(4/5)・C+(6/5)・D+(4/5)・E ={ 0 ,(8/5)cos72°+(12/5)cos36°+(4/5) ={ 0 , 3.236} 以上からベクトルの方向は、アークtan(0/3.236)であ
り、C相方向を向くことになる。ベクトルの大きさは、
3.236である。
【0022】図2(d)の場合、ベクトル成分は、以下の
通りである。 (2/3)・A+1・B+(2/3)・C+(4/3)・D+1・E ={(1/3)sin72°+(1/3)sin36°,(5/3)cos72°+(7/3)cos36°+(2/3) ={ 0.513 , 3.069} 以上からベクトルの方向は、アークtan(0.513/3.069)で
あり、9.5°の方向(C相方向から9.5°だけD相側に傾
いた方向)を向くことになる。ベクトルの大きさは、平
方根{(−0.513)2+(3.069)2}=3.11である。
【0023】同様に図2(e)の場合、合成ベクトルの方
向はC相とD相との中間方向(即ち、C相からD相に+1
8°傾いた方向)で、大きさは3.08である。
【0024】以上の合成ベクトルの方向と大きさをまと
めたものが第2表である。 第2表 シーケンス 図2(a) (b) (c) (d) (e) … 大 き さ 3.08 3.11 3.236 3.11 3.08 … 方 向 −18° −9.5° 0° 9.5° 18° … 1ステップ角 8.5° 9.5° 9.5° 8.5° …
【0025】上記第2表から、トルク変動は5%以下に
抑える事が出来、ステップ角変動も6%以下に抑えるこ
とができ、15個のスイッチング手段であるスイッチング
手段を使用する事により、十分実用に耐えるクォーター
ステップ駆動を行うことが出来た。
【0026】
【発明の効果】本発明は叙上のような構成であるから、
スイッチング手段を15個使用するだけで、従来にはな
いクォータステップ駆動を単なるスイッチングで実施す
る事ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクォータステップ駆動のための駆
動回路図
【図2】本発明に係るクォータステップ駆動の励磁パタ
ーン図
【図3】本発明に係るクォータステップ駆動の励磁シー
ケンス表を記載した図面
【図4】本発明に係るクォータステップ駆動におけるベ
クトル図
【図5】本発明に係るクォータステップ駆動の原理説明
【図6】従来のペンタゴン結線方式によるハーフステッ
プ駆動の回路構成とハーフステップ駆動のシーケンス図
【符号の説明】
A,B,C,D,E…励磁相 (S1)〜(S10)…スイッチング手段 (+)…正極 (−)…負極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3相以上の奇数相のN相パルスモ
    ータの各相巻線を、その始端及び終端を順次に接続して
    環状に結線し、2個1組のスイッチング手段をN組直列
    接続する共にN組のスイッチング手段の接続点を環状結
    線の各相の接続点に接続し、且つ、環状結線の相隣接し
    ない接続点を1つのスイッチング手段にて互いに接続し
    た事を特徴とするN相パルスモータの駆動回路。
  2. 【請求項2】 3相以上の奇数相のN相パルスモ
    ータの各相巻線を、その始端及び終端を順次に接続して
    環状に結線し、2個1組のスイッチング手段をN組直列
    接続する共にN組のスイッチング手段の接続点を環状結
    線の各相の接続点に接続し、且つ、環状結線の相隣接し
    ない接続点を1つのスイッチング手段にて互いに接続
    し、且つ、環状結線の接続点を正極又は負極に接続する
    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N相パルスモータの駆動方法において、該スイッ
    チング手段により相切り替えパルス信号が入力する度毎
    に正極又は負極に接続される接続点の数が3、2、2、
    2、3…という順序で繰り返されることによりクォータ
    ーステップを行う事を特徴とするN相パルスモータの駆
    動方法。
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