JPH05328793A - ４相ステッピングモータ並びに４相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法 - Google Patents
４相ステッピングモータ並びに４相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法Info
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- JPH05328793A JPH05328793A JP4148474A JP14847492A JPH05328793A JP H05328793 A JPH05328793 A JP H05328793A JP 4148474 A JP4148474 A JP 4148474A JP 14847492 A JP14847492 A JP 14847492A JP H05328793 A JPH05328793 A JP H05328793A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/14—Arrangements for controlling speed or speed and torque
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １つの電源を用い、16段階を１巡として変化
する電流で各相コイルを励磁して４相ステッピングモー
タ100 を駆動できるようにし、駆動装置とこの駆動装置
を組み込んだ４相ステッピングモータのコストを低くす
る。 【構成】 Ａ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよ
び逆Ｂ相コイルのそれぞれの第２端子を相互に電気的に
接続し、また、それぞれの第１端子をトランジスタQ1〜
Q8を介して１つの電源16のプラス端子161 とマイナス端
子162 とに接続し、これらトランジスタQ1〜Q8開閉を制
御して、各相コイルに16段階で一巡する電流を通電する
と、各相コイル11〜14が、順次、第１端子から第２端子
に通電され若しくは第２端子から第１端子に通電され、
或いは、このような通電が遮断される結果、回転子に発
生する合成トルクベクトルの方向が変えられる。そし
て、固定子、回転子、電源16およびトランジスタQ1〜Q8
は一体的に組み立てられている。
する電流で各相コイルを励磁して４相ステッピングモー
タ100 を駆動できるようにし、駆動装置とこの駆動装置
を組み込んだ４相ステッピングモータのコストを低くす
る。 【構成】 Ａ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよ
び逆Ｂ相コイルのそれぞれの第２端子を相互に電気的に
接続し、また、それぞれの第１端子をトランジスタQ1〜
Q8を介して１つの電源16のプラス端子161 とマイナス端
子162 とに接続し、これらトランジスタQ1〜Q8開閉を制
御して、各相コイルに16段階で一巡する電流を通電する
と、各相コイル11〜14が、順次、第１端子から第２端子
に通電され若しくは第２端子から第１端子に通電され、
或いは、このような通電が遮断される結果、回転子に発
生する合成トルクベクトルの方向が変えられる。そし
て、固定子、回転子、電源16およびトランジスタQ1〜Q8
は一体的に組み立てられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、16段階にて電気角が一
巡する電流が通電される４相ステッピングモータ、並び
に、この４相ステッピングモータの駆動装置および駆動
方法に関する。
巡する電流が通電される４相ステッピングモータ、並び
に、この４相ステッピングモータの駆動装置および駆動
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、図９および図10を参照して従来の
技術を説明する。従来の４相ステッピングモータ900
は、回転子に互いに反対方向にトルクを発生するＡ相コ
イル91と逆Ａ相コイル92、および、回転子に互いに反対
方向のトルクを発生するＢ相コイル93と逆Ｂ相コイル94
の４組の励磁コイルを備えている。そして、固定子に
は、Ａ相コイル91と逆Ａ相コイル92とが巻回された極
と、Ｂ相コイル93と逆Ｂ相コイル94とが巻回された極と
が交互に配置されている。
技術を説明する。従来の４相ステッピングモータ900
は、回転子に互いに反対方向にトルクを発生するＡ相コ
イル91と逆Ａ相コイル92、および、回転子に互いに反対
方向のトルクを発生するＢ相コイル93と逆Ｂ相コイル94
の４組の励磁コイルを備えている。そして、固定子に
は、Ａ相コイル91と逆Ａ相コイル92とが巻回された極
と、Ｂ相コイル93と逆Ｂ相コイル94とが巻回された極と
が交互に配置されている。
【０００３】Ａ相コイル91と逆Ａ相コイル92の一方の端
子は、スイッチングを行うトランジスタQ91 〜Q94 を介
することによって、電源95のプラス端子とマイナス端子
の双方に接続されると共に、Ｂ相コイル93と逆Ｂ相コイ
ル94の一方の端子は、トランジスタQ95 〜Q98 を介する
ことによって電源96のプラス端子とマイナス端子の双方
に接続されている。そして、Ａ相コイル91の他方の端子
は、逆Ａ相コイル92の他方の端子に接続されており、ま
た、Ｂ相コイル93の他方の端子は、逆Ｂ相コイル94の他
方の端子に接続されている。各相コイル91〜94のインピ
ーダンスを等しく、各相コイル91〜94のそれぞれに同じ
大きさの電流を通電したときには回転子49には同じ大き
さのトルクが発生する。
子は、スイッチングを行うトランジスタQ91 〜Q94 を介
することによって、電源95のプラス端子とマイナス端子
の双方に接続されると共に、Ｂ相コイル93と逆Ｂ相コイ
ル94の一方の端子は、トランジスタQ95 〜Q98 を介する
ことによって電源96のプラス端子とマイナス端子の双方
に接続されている。そして、Ａ相コイル91の他方の端子
は、逆Ａ相コイル92の他方の端子に接続されており、ま
た、Ｂ相コイル93の他方の端子は、逆Ｂ相コイル94の他
方の端子に接続されている。各相コイル91〜94のインピ
ーダンスを等しく、各相コイル91〜94のそれぞれに同じ
大きさの電流を通電したときには回転子49には同じ大き
さのトルクが発生する。
【０００４】トランジスタQ91 〜Q98 を導通させ、ま
た、導通を遮断することによって、各相コイル91〜94に
図10に示すような16段階を１巡として変化する電流911
、921、931 、941 を通電すると、４相ステッピングモ
ータ900 の回転子が回転する。前記のように各相コイル
91〜94のインピーダンスは等しいので、各相コイル91〜
94に与えるべき電圧は、各相コイル91〜94に通電される
電流の大きさに比例するから、各段階において電源95が
Ａ相コイル91と逆Ａ相コイル92に供給すべき電圧951
と、電源96がＢ相コイル93と逆Ｂ相コイル94に供給すべ
き電圧961 は図10に示すように変化する。
た、導通を遮断することによって、各相コイル91〜94に
図10に示すような16段階を１巡として変化する電流911
、921、931 、941 を通電すると、４相ステッピングモ
ータ900 の回転子が回転する。前記のように各相コイル
91〜94のインピーダンスは等しいので、各相コイル91〜
94に与えるべき電圧は、各相コイル91〜94に通電される
電流の大きさに比例するから、各段階において電源95が
Ａ相コイル91と逆Ａ相コイル92に供給すべき電圧951
と、電源96がＢ相コイル93と逆Ｂ相コイル94に供給すべ
き電圧961 は図10に示すように変化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図10の電源95と電源96
の電圧波形から分かるように、偶数段階では、電源95と
96とが供給すべき電圧951 と電圧961 は等しい。しか
し、奇数段階では、電圧951 と電圧961 とは異なった大
きであることが要求される。なお、段階０と段階８で
は、トランジスタQ95 〜Q98 が導通していない状態であ
るから、電圧951 と電圧961 との違いは問題とする必要
はなく、また、段階４と段階12でも、トランジスタQ91
〜Q94 が導通していない状態であるから、電圧951 と電
圧961 の違いは問題ではない。
の電圧波形から分かるように、偶数段階では、電源95と
96とが供給すべき電圧951 と電圧961 は等しい。しか
し、奇数段階では、電圧951 と電圧961 とは異なった大
きであることが要求される。なお、段階０と段階８で
は、トランジスタQ95 〜Q98 が導通していない状態であ
るから、電圧951 と電圧961 との違いは問題とする必要
はなく、また、段階４と段階12でも、トランジスタQ91
〜Q94 が導通していない状態であるから、電圧951 と電
圧961 の違いは問題ではない。
【０００６】このように、電圧951 と電圧961 は、奇数
段階において異なった大きさであることが要求されるか
ら、電源95と電源96とは、別個にしなければならない。
即ち、従来の16段階を１巡として変化する電流を各相コ
イルに通電する４相ステッピングモータ、およびその駆
動装置や駆動方法においては、各相コイル91〜94を励磁
するために、２組の電源を必要としたので、駆動装置が
複雑、高価になると共に、このような駆動装置を一体的
に組み込んだ４相ステッピングモータのコストも高くな
っていた。このようなコスト高を避けるために単一電源
とするには、４相ステッピングモータ900 の各相への通
電を行うときに、図10に示す奇数段階を割愛し、１巡８
段階で変化する電流を通電するようにせざるをえない
が、そうすると、４相ステッピングモータ900 の回転角
度の微細な制御が困難になる。
段階において異なった大きさであることが要求されるか
ら、電源95と電源96とは、別個にしなければならない。
即ち、従来の16段階を１巡として変化する電流を各相コ
イルに通電する４相ステッピングモータ、およびその駆
動装置や駆動方法においては、各相コイル91〜94を励磁
するために、２組の電源を必要としたので、駆動装置が
複雑、高価になると共に、このような駆動装置を一体的
に組み込んだ４相ステッピングモータのコストも高くな
っていた。このようなコスト高を避けるために単一電源
とするには、４相ステッピングモータ900 の各相への通
電を行うときに、図10に示す奇数段階を割愛し、１巡８
段階で変化する電流を通電するようにせざるをえない
が、そうすると、４相ステッピングモータ900 の回転角
度の微細な制御が困難になる。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、１組の電源を用い、16段階を１巡として変化
する電流によって各相コイルを励磁することができる４
相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法を提供
すると共に、このような駆動装置を一体的に組み込むこ
とによって廉価である４相ステッピングモータを提供す
ることをも目的としている。
であって、１組の電源を用い、16段階を１巡として変化
する電流によって各相コイルを励磁することができる４
相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法を提供
すると共に、このような駆動装置を一体的に組み込むこ
とによって廉価である４相ステッピングモータを提供す
ることをも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の４相ステッピングモータは、それぞれが一端に
設けられた第１端子および他端に設けられた第２端子を
有するＡ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよび逆
Ｂ相コイルと、Ａ相コイルと逆Ａ相コイルが巻回された
第１極と、Ｂ相コイルと逆Ｂ相コイルが巻回された第２
極とが交互に配設されている固定子と、前記相コイルに
通電することによってトルクが発生する回転子とを具備
した４相ステッピングモータにおいて、前記全ての相コ
イルに直流電流を供給する１つの電源と、前記各相コイ
ルの第１端子と前記電源の出力端子との接続の開閉を行
う半導体開閉素子群とを具備し、前記全ての相コイルの
第２端子が相互に電気的に接続されていると共に、Ａ相
コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回
転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第１端
子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生する
トルクの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コイル
と逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、また、Ｂ
相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに
回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイルの第１
端子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生す
るトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ相コイ
ルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されており、前記半
導体開閉素子群のそれぞれの素子の開閉を16段階を１巡
として行うことによって前記各相コイルが、順次、第１
端子から第２端子に通電され若しくは第２端子から第１
端子に通電され、或いは、このような通電が遮断される
ことによって前記回転子に発生する合成トルクベクトル
の方向が変えられ、且つ、前記固定子、回転子、電源お
よび半導体開閉素子群が一体的に組み立てられている。
本発明の４相ステッピングモータは、それぞれが一端に
設けられた第１端子および他端に設けられた第２端子を
有するＡ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよび逆
Ｂ相コイルと、Ａ相コイルと逆Ａ相コイルが巻回された
第１極と、Ｂ相コイルと逆Ｂ相コイルが巻回された第２
極とが交互に配設されている固定子と、前記相コイルに
通電することによってトルクが発生する回転子とを具備
した４相ステッピングモータにおいて、前記全ての相コ
イルに直流電流を供給する１つの電源と、前記各相コイ
ルの第１端子と前記電源の出力端子との接続の開閉を行
う半導体開閉素子群とを具備し、前記全ての相コイルの
第２端子が相互に電気的に接続されていると共に、Ａ相
コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回
転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第１端
子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生する
トルクの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コイル
と逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、また、Ｂ
相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに
回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイルの第１
端子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生す
るトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ相コイ
ルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されており、前記半
導体開閉素子群のそれぞれの素子の開閉を16段階を１巡
として行うことによって前記各相コイルが、順次、第１
端子から第２端子に通電され若しくは第２端子から第１
端子に通電され、或いは、このような通電が遮断される
ことによって前記回転子に発生する合成トルクベクトル
の方向が変えられ、且つ、前記固定子、回転子、電源お
よび半導体開閉素子群が一体的に組み立てられている。
【０００９】本発明の４相ステッピングモータの駆動装
置は、それぞれが一端に設けられた第１端子および他端
に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆Ａ相コイ
ル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、Ａ相コイルと逆
Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相コイルと逆Ｂ相
コイルが巻回された第２極とが交互に配設されている固
定子と、前記相コイルに通電することによってトルクが
発生する回転子とを具備し、前記全ての相コイルの第２
端子が相互に電気的に接続されていると共に、Ａ相コイ
ルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回転子
に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第１端子か
ら第２端子に電流を流したときに回転子に発生するトル
クの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コイルと逆
Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、また、Ｂ相コ
イルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回転
子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイルの第１端子
から第２端子に電流を流したときに回転子に発生するト
ルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ相コイルと
逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されている４相ステッピ
ングモータの駆動装置であって、前記全ての相コイルに
直流電流を供給する１つの電源と、Ａ相コイルの第１端
子と前記電源のプラス端子との接続を開閉する第１半導
体開閉素子と、Ａ相コイルの第１端子と前記電源のマイ
ナス端子との接続を開閉する第２半導体開閉素子と、逆
Ａ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続を開閉
する第３半導体開閉素子と、逆Ａ相コイルの第１端子と
前記マイナス端子との接続を開閉する第４半導体開閉素
子と、Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続
を開閉する第５半導体開閉素子と、Ｂ相コイルの第１端
子と前記マイナス端子との接続を開閉する第６半導体開
閉素子と、逆Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子と
の接続を開閉する第７半導体開閉素子と、逆Ｂ相コイル
の第１端子と前記マイナス端子との接続を開閉する第８
半導体開閉素子とを備え、前記半導体開閉素子の開閉を
16段階を１巡として行うことによって前記各相コイル
が、順次、第１端子から第２端子に通電され若しくは第
２端子から第１端子に通電され、或いは、このような通
電が遮断されることによって前記回転子に発生する合成
トルクベクトルの方向が変えられるようにしてある。
置は、それぞれが一端に設けられた第１端子および他端
に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆Ａ相コイ
ル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、Ａ相コイルと逆
Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相コイルと逆Ｂ相
コイルが巻回された第２極とが交互に配設されている固
定子と、前記相コイルに通電することによってトルクが
発生する回転子とを具備し、前記全ての相コイルの第２
端子が相互に電気的に接続されていると共に、Ａ相コイ
ルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回転子
に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第１端子か
ら第２端子に電流を流したときに回転子に発生するトル
クの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コイルと逆
Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、また、Ｂ相コ
イルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回転
子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイルの第１端子
から第２端子に電流を流したときに回転子に発生するト
ルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ相コイルと
逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されている４相ステッピ
ングモータの駆動装置であって、前記全ての相コイルに
直流電流を供給する１つの電源と、Ａ相コイルの第１端
子と前記電源のプラス端子との接続を開閉する第１半導
体開閉素子と、Ａ相コイルの第１端子と前記電源のマイ
ナス端子との接続を開閉する第２半導体開閉素子と、逆
Ａ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続を開閉
する第３半導体開閉素子と、逆Ａ相コイルの第１端子と
前記マイナス端子との接続を開閉する第４半導体開閉素
子と、Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続
を開閉する第５半導体開閉素子と、Ｂ相コイルの第１端
子と前記マイナス端子との接続を開閉する第６半導体開
閉素子と、逆Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子と
の接続を開閉する第７半導体開閉素子と、逆Ｂ相コイル
の第１端子と前記マイナス端子との接続を開閉する第８
半導体開閉素子とを備え、前記半導体開閉素子の開閉を
16段階を１巡として行うことによって前記各相コイル
が、順次、第１端子から第２端子に通電され若しくは第
２端子から第１端子に通電され、或いは、このような通
電が遮断されることによって前記回転子に発生する合成
トルクベクトルの方向が変えられるようにしてある。
【００１０】また、本発明の４相ステッピングモータの
駆動方法は、それぞれが一端に設けられた第１端子およ
び他端に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆Ａ
相コイル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、Ａ相コイ
ルと逆Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相コイルと
逆Ｂ相コイルが巻回された第２極とが交互に配設されて
いる固定子と、前記全ての相コイルに供給される直流電
流を発生する１つの電源と、前記相コイルに通電するこ
とによってトルクが発生する回転子とを具備し、前記全
ての相コイルの第２端子が相互に電気的に接続されてい
ると共に、Ａ相コイルの第１端子から第２端子に電流を
流したときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相
コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回
転子に発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるよ
うにＡ相コイルと逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されて
おり、また、Ｂ相コイルの第１端子から第２端子に電流
を流したときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ
相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに
回転子発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるよ
うにＢ相コイルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されて
いる４相ステッピングモータの前記各相コイルに、第０
段階から第15段階に至る16段階を１巡（電気角360 度)
として変化する電流を通電する４相ステッピングモータ
の駆動方法であって、各相コイルの第１端子から第２端
子に流れ、その値が電源が発生する電流に等しい直流電
流をプラス定格電流とし、各相コイルの第１端子から第
２端子に流れ、その値が電源が発生する電流の１／２に
等しい直流電流をプラス１／２定格電流とし、各相コイ
ルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電源が発生
する電流に等しい直流電流をマイナス定格電流とし、各
相コイルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電源
が発生する電流の１／２に等しい直流電流をマイナス１
／２定格電流とし、プラス定格電流とマイナス定格電流
とを総称して定格電流とし、プラス１／２定格電流とマ
イナス１／２定格電流とを総称して１／２定格電流とし
たとき、第０、第４、第８、および第12の各段階におい
ては前記４つの相コイルの内の２つにそれぞれ定格電流
を通電励磁すると共に他の２つの相コイルについては励
磁のための通電を遮断し、第２、第６、第10、および第
14の各段階においては前記４つの相コイルの総てにそれ
ぞれ１／２定格電流を通電励磁し、各奇数段階において
は前記４つの相コイルの内の１つに定格電流を、他の２
つに１／２定格電流をそれぞれ通電励磁すると共に残る
１つの相コイルについては励磁のための通電を遮断す
る。
駆動方法は、それぞれが一端に設けられた第１端子およ
び他端に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆Ａ
相コイル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、Ａ相コイ
ルと逆Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相コイルと
逆Ｂ相コイルが巻回された第２極とが交互に配設されて
いる固定子と、前記全ての相コイルに供給される直流電
流を発生する１つの電源と、前記相コイルに通電するこ
とによってトルクが発生する回転子とを具備し、前記全
ての相コイルの第２端子が相互に電気的に接続されてい
ると共に、Ａ相コイルの第１端子から第２端子に電流を
流したときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相
コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに回
転子に発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるよ
うにＡ相コイルと逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されて
おり、また、Ｂ相コイルの第１端子から第２端子に電流
を流したときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ
相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したときに
回転子発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるよ
うにＢ相コイルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されて
いる４相ステッピングモータの前記各相コイルに、第０
段階から第15段階に至る16段階を１巡（電気角360 度)
として変化する電流を通電する４相ステッピングモータ
の駆動方法であって、各相コイルの第１端子から第２端
子に流れ、その値が電源が発生する電流に等しい直流電
流をプラス定格電流とし、各相コイルの第１端子から第
２端子に流れ、その値が電源が発生する電流の１／２に
等しい直流電流をプラス１／２定格電流とし、各相コイ
ルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電源が発生
する電流に等しい直流電流をマイナス定格電流とし、各
相コイルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電源
が発生する電流の１／２に等しい直流電流をマイナス１
／２定格電流とし、プラス定格電流とマイナス定格電流
とを総称して定格電流とし、プラス１／２定格電流とマ
イナス１／２定格電流とを総称して１／２定格電流とし
たとき、第０、第４、第８、および第12の各段階におい
ては前記４つの相コイルの内の２つにそれぞれ定格電流
を通電励磁すると共に他の２つの相コイルについては励
磁のための通電を遮断し、第２、第６、第10、および第
14の各段階においては前記４つの相コイルの総てにそれ
ぞれ１／２定格電流を通電励磁し、各奇数段階において
は前記４つの相コイルの内の１つに定格電流を、他の２
つに１／２定格電流をそれぞれ通電励磁すると共に残る
１つの相コイルについては励磁のための通電を遮断す
る。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図８は本実施例を説明するための図面であ
って、図１は本発明の一実施例の４相ステッピングモー
タの電気的構成を示す回路図、図２はこの回路図の一部
の詳細図、図３は４相ステッピングモータの断面説明
図、図４は４相ステッピングモータの一部破断斜視図、
図５は半導体開閉素子群のそれぞれの素子の開閉状態と
各相コイルのそれぞれに流れる電流の状態と電源の電圧
の状態とを示すタイミング図、図６〜８は回転子に発生
したトルクの状態を示す説明図である。
する。図１〜図８は本実施例を説明するための図面であ
って、図１は本発明の一実施例の４相ステッピングモー
タの電気的構成を示す回路図、図２はこの回路図の一部
の詳細図、図３は４相ステッピングモータの断面説明
図、図４は４相ステッピングモータの一部破断斜視図、
図５は半導体開閉素子群のそれぞれの素子の開閉状態と
各相コイルのそれぞれに流れる電流の状態と電源の電圧
の状態とを示すタイミング図、図６〜８は回転子に発生
したトルクの状態を示す説明図である。
【００１２】以下、まず、固定子に８個の極を有する４
相ステッピングモータを例にとって説明する。図３に示
すように、４相ステッピングモータ100 は、先端に図示
しない歯が形成されている８個の極31〜38を設けた固定
子30と、周面に図示しない歯が形成されている回転子39
とを備えている。極31には励磁コイル11a と12a が、極
33には励磁コイル11b と12b が、極35には励磁コイル11
c と12c が、極37には励磁コイル11d と12d が、それぞ
れ、巻回されている。また、極32には励磁コイル13a と
14a が、極34には励磁コイル13b と14b が、極36には励
磁コイル13c と14c が、極38には励磁コイル13d と14d
が、それぞれ、巻回されている。
相ステッピングモータを例にとって説明する。図３に示
すように、４相ステッピングモータ100 は、先端に図示
しない歯が形成されている８個の極31〜38を設けた固定
子30と、周面に図示しない歯が形成されている回転子39
とを備えている。極31には励磁コイル11a と12a が、極
33には励磁コイル11b と12b が、極35には励磁コイル11
c と12c が、極37には励磁コイル11d と12d が、それぞ
れ、巻回されている。また、極32には励磁コイル13a と
14a が、極34には励磁コイル13b と14b が、極36には励
磁コイル13c と14c が、極38には励磁コイル13d と14d
が、それぞれ、巻回されている。
【００１３】図２および図３に示すように、励磁コイル
11a 〜11d は直列に接続されてＡ相コイル11を形成して
おり、励磁コイル12a 〜12d は直列に接続されて逆Ａ相
コイル12を形成している。また、励磁コイル13a 〜13d
は直列に接続されてＢ相コイル13を形成しており、励磁
コイル14a 〜14d は直列に接続されて逆Ｂ相コイル14を
形成している。そして、各相コイル11〜14は、互いに等
しいインピーダンスを持ち、これら各相コイル11〜14の
それぞれに同じ大きさの電流を通電したときには、同じ
大きさのトルクが回転子39に発生する。なお、各相コイ
ル11〜14に通電する電流の方向を反転させると、回転子
39に発生するトルクの方向も反転する。
11a 〜11d は直列に接続されてＡ相コイル11を形成して
おり、励磁コイル12a 〜12d は直列に接続されて逆Ａ相
コイル12を形成している。また、励磁コイル13a 〜13d
は直列に接続されてＢ相コイル13を形成しており、励磁
コイル14a 〜14d は直列に接続されて逆Ｂ相コイル14を
形成している。そして、各相コイル11〜14は、互いに等
しいインピーダンスを持ち、これら各相コイル11〜14の
それぞれに同じ大きさの電流を通電したときには、同じ
大きさのトルクが回転子39に発生する。なお、各相コイ
ル11〜14に通電する電流の方向を反転させると、回転子
39に発生するトルクの方向も反転する。
【００１４】図２に示すように、Ａ相コイル11には一端
に端子111 （第１端子) が他端に端子112 （第２端子)
が設けられており、逆Ａ相コイル12には一端に端子121
（第１端子) が他端に端子122 （第２端子) が設けられ
ている。また、Ｂ相コイル93には一端に端子131 （第１
端子) が他端に端子132 （第２端子) が設けられてお
り、逆Ｂ相コイル94には一端に端子141 （第１端子) が
他端に端子142 （第２端子) が設けられている。
に端子111 （第１端子) が他端に端子112 （第２端子)
が設けられており、逆Ａ相コイル12には一端に端子121
（第１端子) が他端に端子122 （第２端子) が設けられ
ている。また、Ｂ相コイル93には一端に端子131 （第１
端子) が他端に端子132 （第２端子) が設けられてお
り、逆Ｂ相コイル94には一端に端子141 （第１端子) が
他端に端子142 （第２端子) が設けられている。
【００１５】なお、Ａ相コイル11に端子111 から端子11
2 の方向に通電したときに回転子39に発生するトルクの
方向と、逆Ａ相コイル12に端子121 から端子122 の方向
に通電したときに回転子39に発生するトルクの方向と
は、互いに逆方向となるように、Ａ相コイル11と逆Ａ相
コイル12が極31、33、35、および37に巻回されている。
また、Ｂ相コイル13に端子131 から端子132 の方向に通
電したときに回転子39に発生するトルクの方向と、逆Ｂ
相コイル14に端子141 から端子142 の方向に通電したと
きに回転子39に発生するトルクの方向とは、互いに逆方
向となるように、Ｂ相コイル13と逆Ｂ相コイル14が極3
2、34、36、および38に巻回されている。
2 の方向に通電したときに回転子39に発生するトルクの
方向と、逆Ａ相コイル12に端子121 から端子122 の方向
に通電したときに回転子39に発生するトルクの方向と
は、互いに逆方向となるように、Ａ相コイル11と逆Ａ相
コイル12が極31、33、35、および37に巻回されている。
また、Ｂ相コイル13に端子131 から端子132 の方向に通
電したときに回転子39に発生するトルクの方向と、逆Ｂ
相コイル14に端子141 から端子142 の方向に通電したと
きに回転子39に発生するトルクの方向とは、互いに逆方
向となるように、Ｂ相コイル13と逆Ｂ相コイル14が極3
2、34、36、および38に巻回されている。
【００１６】本実施例の４相ステッピングモータ100 で
は、端子112 と端子122 が接続されており、端子132 と
端子134 が接続されている。そして、従来の４相ステッ
ピングモータ900 と異なっている点は、端子112 と端子
122 との接続点と、端子132と端子142 との接続点と
が、中性線としてのリードワイヤ101 によって接続され
ていることである。即ち、各相コイル11〜14の第２端子
が相互に電気的に接続されている。実際的には、図３に
示すように、端子122 と142 とがリードワイヤ101 によ
って接続されている。
は、端子112 と端子122 が接続されており、端子132 と
端子134 が接続されている。そして、従来の４相ステッ
ピングモータ900 と異なっている点は、端子112 と端子
122 との接続点と、端子132と端子142 との接続点と
が、中性線としてのリードワイヤ101 によって接続され
ていることである。即ち、各相コイル11〜14の第２端子
が相互に電気的に接続されている。実際的には、図３に
示すように、端子122 と142 とがリードワイヤ101 によ
って接続されている。
【００１７】図１および図２に示すように、端子111 は
トランジスタQ1およびQ2を介して電源16のそれぞれプラ
スおよびマイナス端子161 、162 に接続されており、端
子121 はトランジスタQ3およびQ4を介して電源16のそれ
ぞれプラスおよびマイナス端子161 、162 に接続されて
いる。また、端子131 はトランジスタQ5およびQ6を介し
て電源16のそれぞれプラスおよびマイナス端子161 、16
2 に接続されており、端子141 はトランジスタQ7および
Q8を介して電源16のそれぞれプラスおよびマイナス端子
161 、162 に接続されている。
トランジスタQ1およびQ2を介して電源16のそれぞれプラ
スおよびマイナス端子161 、162 に接続されており、端
子121 はトランジスタQ3およびQ4を介して電源16のそれ
ぞれプラスおよびマイナス端子161 、162 に接続されて
いる。また、端子131 はトランジスタQ5およびQ6を介し
て電源16のそれぞれプラスおよびマイナス端子161 、16
2 に接続されており、端子141 はトランジスタQ7および
Q8を介して電源16のそれぞれプラスおよびマイナス端子
161 、162 に接続されている。
【００１８】上記を詳しく説明すると、Ａ相コイル11の
端子111 はトランジスタQ1のコレクタおよびトランジス
タQ2のコレクタに接続されており、逆Ａ相コイル12の端
子121 はトランジスタQ3のコレクタおよびトランジスタ
Q4のコレクタに接続されている。またＢ相コイル13の端
子131 は、トランジスタQ5のコレクタとトランジスタQ6
のコレクタとに導かれ、逆Ｂ相コイル14の端子141 はト
ランジスタQ7のコレクタとトランジスタQ8のコレクタと
に導かれている。
端子111 はトランジスタQ1のコレクタおよびトランジス
タQ2のコレクタに接続されており、逆Ａ相コイル12の端
子121 はトランジスタQ3のコレクタおよびトランジスタ
Q4のコレクタに接続されている。またＢ相コイル13の端
子131 は、トランジスタQ5のコレクタとトランジスタQ6
のコレクタとに導かれ、逆Ｂ相コイル14の端子141 はト
ランジスタQ7のコレクタとトランジスタQ8のコレクタと
に導かれている。
【００１９】トランジスタQ1、Q3、Q5、Q7の各エミッタ
は、定電源である電源16のプラスの出力端子161 に接続
され、トランジスタQ2、Q4、Q6、Q8の各エミッタは、駆
動電源16のマイナスの出力端子162 に導かれている。ま
た８つのトランジスタQ1〜Q8のベースは、それぞれが回
転制御部15に導入されている。そして回転制御部15に
は、タイミング信号入力端子17より入力され、動作のタ
イミングを示すタイミング信号171 と、方向入力端子18
より入力され、回転の方向を指示する方向信号181 とが
与えられている。
は、定電源である電源16のプラスの出力端子161 に接続
され、トランジスタQ2、Q4、Q6、Q8の各エミッタは、駆
動電源16のマイナスの出力端子162 に導かれている。ま
た８つのトランジスタQ1〜Q8のベースは、それぞれが回
転制御部15に導入されている。そして回転制御部15に
は、タイミング信号入力端子17より入力され、動作のタ
イミングを示すタイミング信号171 と、方向入力端子18
より入力され、回転の方向を指示する方向信号181 とが
与えられている。
【００２０】なお上記構成において、４組の相コイル11
〜14と電源16の出力端子161 との接続を開閉するトラン
ジスタQ1、Q3、Q5、Q7によって半導体開閉素子群10a が
構成され、また、相コイル11〜14と駆動電源16の出力端
子162 との接続を開閉するトランジスタQ2、Q4、Q6、Q8
によって半導体開閉素子群10b が構成されている。
〜14と電源16の出力端子161 との接続を開閉するトラン
ジスタQ1、Q3、Q5、Q7によって半導体開閉素子群10a が
構成され、また、相コイル11〜14と駆動電源16の出力端
子162 との接続を開閉するトランジスタQ2、Q4、Q6、Q8
によって半導体開閉素子群10b が構成されている。
【００２１】図４に示すように、４相ステッピングモー
タ100 の略円筒形状のモータカバー21内には、固定子30
と出力軸22が取り付けられた回転子（図４では図示しな
い)とが設けられている。モータカバー21の下部には、
４相ステッピングモータを固定するための取付足24が設
けられている。
タ100 の略円筒形状のモータカバー21内には、固定子30
と出力軸22が取り付けられた回転子（図４では図示しな
い)とが設けられている。モータカバー21の下部には、
４相ステッピングモータを固定するための取付足24が設
けられている。
【００２２】モータカバー21の側部には、収納ケース21
3 が形成されていて、この収納ケース213 の内部には、
回転制御部15、電源16、およびその付属回路が組み上げ
られた回路基板25が取り付けられている。また収納ケー
ス213 の側壁214 には２つの開口215 、216 が形成され
ていて、開口215 には、図１に示した電気回路を動作さ
せるための電源である商用電源を接続するための端子板
217 が顔を覗かせており、開口216 には、タイミング信
号入力端子17と方向入力端子18とを構成する端子板218
が顔を覗かせている。そしてモータカバー21の収納ケー
ス213 と反対側には、半導体開閉素子群10a 、10b を構
成する８つのトランジスタQ1〜Q8が固定されている冷却
フィン26が取り付けられている。
3 が形成されていて、この収納ケース213 の内部には、
回転制御部15、電源16、およびその付属回路が組み上げ
られた回路基板25が取り付けられている。また収納ケー
ス213 の側壁214 には２つの開口215 、216 が形成され
ていて、開口215 には、図１に示した電気回路を動作さ
せるための電源である商用電源を接続するための端子板
217 が顔を覗かせており、開口216 には、タイミング信
号入力端子17と方向入力端子18とを構成する端子板218
が顔を覗かせている。そしてモータカバー21の収納ケー
ス213 と反対側には、半導体開閉素子群10a 、10b を構
成する８つのトランジスタQ1〜Q8が固定されている冷却
フィン26が取り付けられている。
【００２３】図５は、８つのトランジスタQ1〜Q8のそれ
ぞれの導通状態と４組の相コイル11〜14のそれぞれに流
れる電流の状態を示すタイミング図であり、図６〜図８
は、発生したトルクの状態を示す説明図である (図５に
おける各相コイル11〜14の電流の表示は、第１端子から
第２端子に向かって電流が流れるときにはプラス、その
逆のときにはマイナスとして示されている) 。
ぞれの導通状態と４組の相コイル11〜14のそれぞれに流
れる電流の状態を示すタイミング図であり、図６〜図８
は、発生したトルクの状態を示す説明図である (図５に
おける各相コイル11〜14の電流の表示は、第１端子から
第２端子に向かって電流が流れるときにはプラス、その
逆のときにはマイナスとして示されている) 。
【００２４】図５を参照しつつ、４相ステッピングモー
タ100 の動作について以下に説明する。いま端子板217
に商用電源が接続され、端子板218 には、外部装置か
ら、回転の方向とそのタイミングを制御するための信号
が接続されているとする。そして動作開始となると、段
階０において回転制御部15は、トランジスタQ1とトラン
ジスタQ4とをオン状態に設定する (図５の501 、502 に
より示す) 。この状態において、電源16が発生して４相
ステッピングモータ100 に供給される電流値をＩで示す
と、Ａ相コイル11には電流値I （プラス定格電流) が流
れ、逆Ａ相コイル12には電流値-I（マイナス定格電流)
が流れる(503、504 により示す) 。またＢ相コイル13と
逆Ｂ相コイル14とに流れる電流値は０となる。そのため
Ａ相コイル11が発生するトルクは図６のベクトル601 に
より示されるトルクとなり、逆Ａ相コイル12が発生する
トルクはベクトル602 により示されるトルクとなって、
その合成トルクは、ベクトル601 とベクトル602 とを加
算したベクトル603 によって示されるトルクとなる。
タ100 の動作について以下に説明する。いま端子板217
に商用電源が接続され、端子板218 には、外部装置か
ら、回転の方向とそのタイミングを制御するための信号
が接続されているとする。そして動作開始となると、段
階０において回転制御部15は、トランジスタQ1とトラン
ジスタQ4とをオン状態に設定する (図５の501 、502 に
より示す) 。この状態において、電源16が発生して４相
ステッピングモータ100 に供給される電流値をＩで示す
と、Ａ相コイル11には電流値I （プラス定格電流) が流
れ、逆Ａ相コイル12には電流値-I（マイナス定格電流)
が流れる(503、504 により示す) 。またＢ相コイル13と
逆Ｂ相コイル14とに流れる電流値は０となる。そのため
Ａ相コイル11が発生するトルクは図６のベクトル601 に
より示されるトルクとなり、逆Ａ相コイル12が発生する
トルクはベクトル602 により示されるトルクとなって、
その合成トルクは、ベクトル601 とベクトル602 とを加
算したベクトル603 によって示されるトルクとなる。
【００２５】なお、この４相ステッピングモータ100 は
以下にのべる式を満足するような構造を持っている。即
ち、各相コイル11〜14にそれぞれ電流ｉw を通電した状
態で、回転子39に外力（トルク) Ｔを加えて回転子39を
θ度（機械角) 変位させたときに次式が成り立つ。 Ｔ≒Ｋ×Σ｛ｉw ×ｓｉｎ（ｎ×θ−φw ) ｝ 但し、Ｋは比例定数、ｎは４相ステッピングモータ100
の構造によって定まる定数（各相コイル11〜14に共通)
、φw は各相コイル11〜14に固有の定数である。そし
て、前記トルクベクトルは、前記式の正弦関数を、振幅
（Ｋ×ｉw ) に対応する長さと、位相角（φw ) に対応
する偏角を持つベクトルにて表示したものである。ま
た、合成トルクベクトルは、前記式の総和（これも正弦
関数になる)について、同様の方法でベクトルにて表示
したものである。
以下にのべる式を満足するような構造を持っている。即
ち、各相コイル11〜14にそれぞれ電流ｉw を通電した状
態で、回転子39に外力（トルク) Ｔを加えて回転子39を
θ度（機械角) 変位させたときに次式が成り立つ。 Ｔ≒Ｋ×Σ｛ｉw ×ｓｉｎ（ｎ×θ−φw ) ｝ 但し、Ｋは比例定数、ｎは４相ステッピングモータ100
の構造によって定まる定数（各相コイル11〜14に共通)
、φw は各相コイル11〜14に固有の定数である。そし
て、前記トルクベクトルは、前記式の正弦関数を、振幅
（Ｋ×ｉw ) に対応する長さと、位相角（φw ) に対応
する偏角を持つベクトルにて表示したものである。ま
た、合成トルクベクトルは、前記式の総和（これも正弦
関数になる)について、同様の方法でベクトルにて表示
したものである。
【００２６】タイミング信号入力端子17にタイミング信
号171 としてパルスが１つ送出されると段階は０から１
へと進み、トランジスタQ1、Q4はオン状態に維持された
まま、さらにトランジスタQ8がオン状態となるように設
定される(505により示す) 。この状態においては、Ａ相
コイル11には電流値I が流れ(506により示す) 、逆Ａ相
コイル12と逆Ｂ相コイル14とのそれぞれには電流値-I/2
（マイナス１／２定格電流) が流れることから(507、50
8 により示す) 、逆Ａ相コイル12が発生するトルクは、
ベクトル602 に対し、同方向であり、その長さが1/2 の
ベクトル604 により示されるトルクとなる。また逆Ｂ相
コイル14が発生するトルクは、その長さがベクトル604
と同一であり、方向が時計方向に90度回転したベクトル
605 によって示されるトルクとなる。またＡ相コイル11
が発生するトルクはベクトル601と同一のベクトル606
により示されるトルクとなるので、その合成トルクは、
ベクトル607 によって示されるトルクとなる。
号171 としてパルスが１つ送出されると段階は０から１
へと進み、トランジスタQ1、Q4はオン状態に維持された
まま、さらにトランジスタQ8がオン状態となるように設
定される(505により示す) 。この状態においては、Ａ相
コイル11には電流値I が流れ(506により示す) 、逆Ａ相
コイル12と逆Ｂ相コイル14とのそれぞれには電流値-I/2
（マイナス１／２定格電流) が流れることから(507、50
8 により示す) 、逆Ａ相コイル12が発生するトルクは、
ベクトル602 に対し、同方向であり、その長さが1/2 の
ベクトル604 により示されるトルクとなる。また逆Ｂ相
コイル14が発生するトルクは、その長さがベクトル604
と同一であり、方向が時計方向に90度回転したベクトル
605 によって示されるトルクとなる。またＡ相コイル11
が発生するトルクはベクトル601と同一のベクトル606
により示されるトルクとなるので、その合成トルクは、
ベクトル607 によって示されるトルクとなる。
【００２７】このベクトル607 のベクトル603 に対する
電気角は、その値をθで示すと、 θ＝ arctan (-(-I/2)/(I-(-I/2))) ＝ arctan (1/3) ≒ 18.4 ° となる。この電気角18.4°は、１回転の360 °を16分割
した電気角22.5°より4.1 °少ない角度となっている
が、この差異は、近似によって生じ得る偏差（打ち切り
誤差) の範囲内であるので、無視できる値となってい
る。
電気角は、その値をθで示すと、 θ＝ arctan (-(-I/2)/(I-(-I/2))) ＝ arctan (1/3) ≒ 18.4 ° となる。この電気角18.4°は、１回転の360 °を16分割
した電気角22.5°より4.1 °少ない角度となっている
が、この差異は、近似によって生じ得る偏差（打ち切り
誤差) の範囲内であるので、無視できる値となってい
る。
【００２８】そしてタイミング信号入力端子17に再びパ
ルスが送出されて段階２となったときには、さらにトラ
ンジスタQ5がオン状態となるので(509により示す) 、Ａ
相コイル11とＢ相コイル13との各々には電流値I/2 （プ
ラス１／２定格電流) が流れ(510、511 により示す) 、
逆Ａ相コイル12と逆Ｂ相コイル14とには電流値-I/2が流
れる(512、513 により示す) 。そのため、Ａ相コイル11
と逆Ａ相コイル12とは共に同方向のベクトル608 、609
(その長さは共にベクトル601 の長さの1/2)により示さ
れるトルクを発生し、Ｂ相コイル13と逆Ｂ相コイル14と
は、その長さがベクトル608 と同じであり、方向が時計
方向に90°回転したベクトル610 、611 により示される
トルクを発生する。そのため合成トルクは、ベクトル60
3 に対して時計方向に45°回転したベクトル612 により
示されるトルクとなる。
ルスが送出されて段階２となったときには、さらにトラ
ンジスタQ5がオン状態となるので(509により示す) 、Ａ
相コイル11とＢ相コイル13との各々には電流値I/2 （プ
ラス１／２定格電流) が流れ(510、511 により示す) 、
逆Ａ相コイル12と逆Ｂ相コイル14とには電流値-I/2が流
れる(512、513 により示す) 。そのため、Ａ相コイル11
と逆Ａ相コイル12とは共に同方向のベクトル608 、609
(その長さは共にベクトル601 の長さの1/2)により示さ
れるトルクを発生し、Ｂ相コイル13と逆Ｂ相コイル14と
は、その長さがベクトル608 と同じであり、方向が時計
方向に90°回転したベクトル610 、611 により示される
トルクを発生する。そのため合成トルクは、ベクトル60
3 に対して時計方向に45°回転したベクトル612 により
示されるトルクとなる。
【００２９】段階３では上記状態からトランジスタQ1が
オフとなる(514により示す) ため、Ｂ相コイル13には電
流値I が流れ(515により示す) 、逆Ａ相コイル12と逆Ｂ
相コイル14とには電流値-I/2が流れる(516、517 により
示す) 。そのためＢ相コイル13はベクトル613 により示
すトルクを発生し、逆Ａ相コイル12はベクトル614 によ
り示すトルク、逆Ｂ相コイル14はベクトル615 により示
すトルクを発生することになって、その合成トルクは、
ベクトル603 に対して時計方向に81.6°回転したベクト
ル616 により示されるトルクとなる (電気角77.5°に対
する偏差については無視できる範囲内の値である）。
オフとなる(514により示す) ため、Ｂ相コイル13には電
流値I が流れ(515により示す) 、逆Ａ相コイル12と逆Ｂ
相コイル14とには電流値-I/2が流れる(516、517 により
示す) 。そのためＢ相コイル13はベクトル613 により示
すトルクを発生し、逆Ａ相コイル12はベクトル614 によ
り示すトルク、逆Ｂ相コイル14はベクトル615 により示
すトルクを発生することになって、その合成トルクは、
ベクトル603 に対して時計方向に81.6°回転したベクト
ル616 により示されるトルクとなる (電気角77.5°に対
する偏差については無視できる範囲内の値である）。
【００３０】以下に続く段階４〜段階15においては、図
５に示すように、各段階毎に８つのトランジスタQ1〜Q8
のオンオフが設定され、Ａ相コイル11、逆Ａ相コイル1
2、Ｂ相コイル13、逆Ｂ相コイル14には、トランジスタQ
1〜Q8のオンオフの設定に対応した電流が流れることか
ら、段階４における合成トルクは、図５のベクトル617
により示されるトルクとなり、段階５での合成トルクは
ベクトル618 により示されるトルクとなる。そして段階
14まで進んだときの合成トルクはベクトル619 により示
されるトルクとなり、段階15におけるそれはベクトル62
0 によって示されるトルクとなる。そして次に続く段階
は段階０により示す状態と同一となり、以下同様の動作
が繰り返されることによって、合成トルクは、電気角の
一巡、即ち、360 度につき16段階にて時計方向に１回転
する。
５に示すように、各段階毎に８つのトランジスタQ1〜Q8
のオンオフが設定され、Ａ相コイル11、逆Ａ相コイル1
2、Ｂ相コイル13、逆Ｂ相コイル14には、トランジスタQ
1〜Q8のオンオフの設定に対応した電流が流れることか
ら、段階４における合成トルクは、図５のベクトル617
により示されるトルクとなり、段階５での合成トルクは
ベクトル618 により示されるトルクとなる。そして段階
14まで進んだときの合成トルクはベクトル619 により示
されるトルクとなり、段階15におけるそれはベクトル62
0 によって示されるトルクとなる。そして次に続く段階
は段階０により示す状態と同一となり、以下同様の動作
が繰り返されることによって、合成トルクは、電気角の
一巡、即ち、360 度につき16段階にて時計方向に１回転
する。
【００３１】合成トルクが以上のように回転することか
ら、その回転に伴って回転子49が回転するため、回転子
49に取り付けられた出力軸22が時計方向に回転する。ま
た方向信号181 のレベルが反転した場合には、半導体開
閉素子群10a 、10b の開閉状態は、段階15から段階0 に
向かう方向でもって開閉が制御されるため、回転軸22は
反時計方向に回転することとなる。
ら、その回転に伴って回転子49が回転するため、回転子
49に取り付けられた出力軸22が時計方向に回転する。ま
た方向信号181 のレベルが反転した場合には、半導体開
閉素子群10a 、10b の開閉状態は、段階15から段階0 に
向かう方向でもって開閉が制御されるため、回転軸22は
反時計方向に回転することとなる。
【００３２】本実施例の４相ステッピングモータ100
は、中性線であるリードワイヤ101 によって全ての相コ
イル11〜14が電気的に導通している上に、前述のよう
に、トランジスタQ1〜Q8を開閉して相コイル11〜14を順
次、順相若しくは逆相に励磁し、或いは、励磁を遮断す
る結果、相コイル11〜14には図５に示すような電流が流
れる。そして、相コイル11〜14に流れる電流を合成する
と、いずれの段階においても一定の大きさになるから、
電源16は、常に一定の大きさの電圧520 を保っておれば
よい。即ち、この４相ステッピングモータ100 を駆動す
るには、１組の電源16のみでよい。
は、中性線であるリードワイヤ101 によって全ての相コ
イル11〜14が電気的に導通している上に、前述のよう
に、トランジスタQ1〜Q8を開閉して相コイル11〜14を順
次、順相若しくは逆相に励磁し、或いは、励磁を遮断す
る結果、相コイル11〜14には図５に示すような電流が流
れる。そして、相コイル11〜14に流れる電流を合成する
と、いずれの段階においても一定の大きさになるから、
電源16は、常に一定の大きさの電圧520 を保っておれば
よい。即ち、この４相ステッピングモータ100 を駆動す
るには、１組の電源16のみでよい。
【００３３】なお本発明は上記実施例に限定されず、回
転する合成トルクは、図８に示すように、Ａ相コイル11
の端子111 から端子112 に電流を流したときのトルクの
方向(621により示す) を０°とすると、方向が０°、90
°、180 °、270 °のときの合成トルクを示すベクトル
603 、617 、・・・の各先端を結ぶ正方形622 の辺にそ
の先端が達するベクトルによってその強度が示されるこ
ととなり、合成トルクの強さは、方向によって強さの異
なるトルクとなることから、電源16の電流値を可変とす
る (段階0 における電流値に比して、段階4 、8 、12で
は同じ電流値、段階2 、6 、10、14では約1.41倍の電流
値、段階1 、3 、5 、7 、9 、11、13、15では約1.26倍
の電流値とする) ことによって、各合成トルクの強さを
一定に揃える構成とすることが可能である。
転する合成トルクは、図８に示すように、Ａ相コイル11
の端子111 から端子112 に電流を流したときのトルクの
方向(621により示す) を０°とすると、方向が０°、90
°、180 °、270 °のときの合成トルクを示すベクトル
603 、617 、・・・の各先端を結ぶ正方形622 の辺にそ
の先端が達するベクトルによってその強度が示されるこ
ととなり、合成トルクの強さは、方向によって強さの異
なるトルクとなることから、電源16の電流値を可変とす
る (段階0 における電流値に比して、段階4 、8 、12で
は同じ電流値、段階2 、6 、10、14では約1.41倍の電流
値、段階1 、3 、5 、7 、9 、11、13、15では約1.26倍
の電流値とする) ことによって、各合成トルクの強さを
一定に揃える構成とすることが可能である。
【００３４】また、本実施例では、各相コイル11〜14の
通電の開閉を行う半導体開閉素子としてトランジスタQ1
〜Q8を用いた場合について説明したが、これらトランジ
スタQ1〜Q8はバイポーラ型或いは電界効果型のいずれの
トランジスタでもよく、また、相コイル11〜14に通電す
る電流が大きいときには、例えばサイリスタ等を用いる
ことができる。更に、本実施例では、固定子の極数が８
である場合を説明したが、８にこだわるものではなく、
４の倍数個であれば本実施例と同様の効果を発揮するこ
とができる。
通電の開閉を行う半導体開閉素子としてトランジスタQ1
〜Q8を用いた場合について説明したが、これらトランジ
スタQ1〜Q8はバイポーラ型或いは電界効果型のいずれの
トランジスタでもよく、また、相コイル11〜14に通電す
る電流が大きいときには、例えばサイリスタ等を用いる
ことができる。更に、本実施例では、固定子の極数が８
である場合を説明したが、８にこだわるものではなく、
４の倍数個であれば本実施例と同様の効果を発揮するこ
とができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る４相ステッピングモータ並
びに４相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法
においては、Ａ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイル、
逆Ｂ相コイルのそれぞれの第２端子を電気的に接続する
と共に、第１端子のそれぞれを、半導体開閉素子群を介
して電源の出力端子に接続した構成とし、これらの半導
体開閉素子を開閉を制御することにより回転子に発生す
る合成トルクを回転させている。そして、１組の電源に
よって、16段階を１巡として変化する電流によって各相
コイルが励磁されて４相ステッピングモータが駆動され
るので、駆動装置の構造が簡単になってコストが低くな
るのみならず、この駆動装置を一体的に組み込んだ４相
ステッピングモータのコストも低廉となる利点を有す
る。
びに４相ステッピングモータの駆動装置および駆動方法
においては、Ａ相コイル、逆Ａ相コイル、Ｂ相コイル、
逆Ｂ相コイルのそれぞれの第２端子を電気的に接続する
と共に、第１端子のそれぞれを、半導体開閉素子群を介
して電源の出力端子に接続した構成とし、これらの半導
体開閉素子を開閉を制御することにより回転子に発生す
る合成トルクを回転させている。そして、１組の電源に
よって、16段階を１巡として変化する電流によって各相
コイルが励磁されて４相ステッピングモータが駆動され
るので、駆動装置の構造が簡単になってコストが低くな
るのみならず、この駆動装置を一体的に組み込んだ４相
ステッピングモータのコストも低廉となる利点を有す
る。
【図１】本発明の一実施例の４相ステッピングモータの
電気的構成を示す回路図である。
電気的構成を示す回路図である。
【図２】回路図の一部の詳細図である。
【図３】４相ステッピングモータの断面説明図である。
【図４】４相ステッピングモータの一部破断斜視図であ
る。
る。
【図５】半導体素子群のそれぞれの素子の開閉状態と各
相コイルのそれぞれに流れる電流の状態と電源の電圧の
状態とを示すタイミング図である。
相コイルのそれぞれに流れる電流の状態と電源の電圧の
状態とを示すタイミング図である。
【図６】発生したトルクの状態を示す説明図である。
【図７】発生したトルクの状態を示す説明図である。
【図８】発生したトルクの状態を示す説明図である。
【図９】従来の４相ステッピングモータの電気的構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図１０】従来の４相ステッピングモータの各相コイル
に流れる電流と電源の電圧との関係を示す説明図であ
る。
に流れる電流と電源の電圧との関係を示す説明図であ
る。
10a 半導体開閉素子群 10b 半導体開閉素子群 11 Ａ相コイル 12 逆Ａ相コイル 13 Ｂ相コイル 14 逆Ｂ相コイル 16 電源 30 固定子 31〜38 極 39 回転子 111 、121 、131 、141 第１端子 112 、122 、132 、142 第２端子 161 プラス端子 162 マイナス端子 Q1〜Q8 トランジスタ
Claims (3)
- 【請求項１】 それぞれが一端に設けられた第１端子お
よび他端に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆
Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、 Ａ相コイルと逆Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相
コイルと逆Ｂ相コイルが巻回された第２極とが交互に配
設されている固定子と、 前記相コイルに通電することによってトルクが発生する
回転子とを具備した４相ステッピングモータにおいて、 前記全ての相コイルに直流電流を供給する１つの電源
と、 前記各相コイルの第１端子と前記電源の出力端子との接
続の開閉を行う半導体開閉素子群とを具備し、 前記全ての相コイルの第２端子が相互に電気的に接続さ
れていると共に、 Ａ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したとき
に回転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第
１端子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生
するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コ
イルと逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、ま
た、Ｂ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流した
ときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイル
の第１端子から第２端子に電流を流したときに回転子に
発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ
相コイルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されており、 前記半導体開閉素子群のそれぞれの素子の開閉を16段階
を１巡として行うことによって前記各相コイルが、順
次、第１端子から第２端子に通電され若しくは第２端子
から第１端子に通電され、或いは、このような通電が遮
断されることによって前記回転子に発生する合成トルク
ベクトルの方向が変えられ、且つ、 前記固定子、回転子、電源および半導体開閉素子群が一
体的に組み立てられていることを特徴とする４相ステッ
ピングモータ。 - 【請求項２】 それぞれが一端に設けられた第１端子お
よび他端に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆
Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、 Ａ相コイルと逆Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相
コイルと逆Ｂ相コイルが巻回された第２極とが交互に配
設されている固定子と、 前記相コイルに通電することによってトルクが発生する
回転子とを具備し、 前記全ての相コイルの第２端子が相互に電気的に接続さ
れていると共に、 Ａ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したとき
に回転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第
１端子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生
するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コ
イルと逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、ま
た、Ｂ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流した
ときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイル
の第１端子から第２端子に電流を流したときに回転子に
発生するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ
相コイルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されている４
相ステッピングモータの駆動装置であって、 前記全ての相コイルに直流電流を供給する１つの電源
と、 Ａ相コイルの第１端子と前記電源のプラス端子との接続
を開閉する第１半導体開閉素子と、 Ａ相コイルの第１端子と前記電源のマイナス端子との接
続を開閉する第２半導体開閉素子と、 逆Ａ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続を開
閉する第３半導体開閉素子と、 逆Ａ相コイルの第１端子と前記マイナス端子との接続を
開閉する第４半導体開閉素子と、 Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続を開閉
する第５半導体開閉素子と、 Ｂ相コイルの第１端子と前記マイナス端子との接続を開
閉する第６半導体開閉素子と、 逆Ｂ相コイルの第１端子と前記プラス端子との接続を開
閉する第７半導体開閉素子と、 逆Ｂ相コイルの第１端子と前記マイナス端子との接続を
開閉する第８半導体開閉素子とを備え、 前記半導体開閉素子の開閉を16段階を１巡として行うこ
とによって前記各相コイルが、順次、第１端子から第２
端子に通電され若しくは第２端子から第１端子に通電さ
れ、或いは、このような通電が遮断されることによって
前記回転子に発生する合成トルクベクトルの方向が変え
られることを特徴とする４相ステッピングモータの駆動
装置。 - 【請求項３】 それぞれが一端に設けられた第１端子お
よび他端に設けられた第２端子を有するＡ相コイル、逆
Ａ相コイル、Ｂ相コイルおよび逆Ｂ相コイルと、 Ａ相コイルと逆Ａ相コイルが巻回された第１極と、Ｂ相
コイルと逆Ｂ相コイルが巻回された第２極とが交互に配
設されている固定子と、 前記全ての相コイルに供給される直流電流を発生する１
つの電源と、 前記相コイルに通電することによってトルクが発生する
回転子とを具備し、 前記全ての相コイルの第２端子が相互に電気的に接続さ
れていると共に、 Ａ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流したとき
に回転子に発生するトルクの方向と、逆Ａ相コイルの第
１端子から第２端子に電流を流したときに回転子に発生
するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＡ相コ
イルと逆Ａ相コイルとが第１極に巻回されており、ま
た、Ｂ相コイルの第１端子から第２端子に電流を流した
ときに回転子に発生するトルクの方向と、逆Ｂ相コイル
の第１端子から第２端子に電流を流したときに回転子発
生するトルクの方向とは互いに逆方向であるようにＢ相
コイルと逆Ｂ相コイルとが第２極に巻回されている４相
ステッピングモータの前記各相コイルに、第０段階から
第15段階に至る16段階を１巡（電気角360 度) として変
化する電流を通電する４相ステッピングモータの駆動方
法であって、 各相コイルの第１端子から第２端子に流れ、その値が電
源が発生する電流に等しい直流電流をプラス定格電流と
し、 各相コイルの第１端子から第２端子に流れ、その値が電
源が発生する電流の１／２に等しい直流電流をプラス１
／２定格電流とし、 各相コイルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電
源が発生する電流に等しい直流電流をマイナス定格電流
とし、 各相コイルの第２端子から第１端子に流れ、その値が電
源が発生する電流の１／２に等しい直流電流をマイナス
１／２定格電流とし、 プラス定格電流とマイナス定格電流とを総称して定格電
流とし、 プラス１／２定格電流とマイナス１／２定格電流とを総
称して１／２定格電流としたとき、 第０、第４、第８、および第12の各段階においては前記
４つの相コイルの内の２つにそれぞれ定格電流を通電励
磁すると共に他の２つの相コイルについては励磁のため
の通電を遮断し、 第２、第６、第10、および第14の各段階においては前記
４つの相コイルの総てにそれぞれ１／２定格電流を通電
励磁し、 各奇数段階においては前記４つの相コイルの内の１つに
定格電流を、他の２つに１／２定格電流をそれぞれ通電
励磁すると共に残る１つの相コイルについては励磁のた
めの通電を遮断することを特徴とする４相ステッピング
モータの駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148474A JP2867378B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ４相ステッピングモータの駆動装置及び４相ステッピングモータ |
| US08/015,846 US5270597A (en) | 1992-05-14 | 1993-02-10 | Four phase stepping motor and art of driving same |
| GB9304666A GB2267004B (en) | 1992-05-14 | 1993-03-08 | A drive circuit for a stepper motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148474A JP2867378B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ４相ステッピングモータの駆動装置及び４相ステッピングモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05328793A true JPH05328793A (ja) | 1993-12-10 |
| JP2867378B2 JP2867378B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=15453563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4148474A Expired - Fee Related JP2867378B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ４相ステッピングモータの駆動装置及び４相ステッピングモータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270597A (ja) |
| JP (1) | JP2867378B2 (ja) |
| GB (1) | GB2267004B (ja) |
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| US6738239B2 (en) * | 2001-02-26 | 2004-05-18 | Woodward Governor Company | Active snubber circuit for electrical rotary actuator |
| US6597077B2 (en) | 2001-11-29 | 2003-07-22 | Ted T. Lin | Stator coil T-connection for two-phase step motors |
| US6969930B2 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-29 | Lin Ted T | Half-stepping motor with bifilar winding ratio for smooth motion |
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-
1992
- 1992-05-14 JP JP4148474A patent/JP2867378B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-10 US US08/015,846 patent/US5270597A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-08 GB GB9304666A patent/GB2267004B/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2267004B (en) | 1996-01-24 |
| GB9304666D0 (en) | 1993-04-28 |
| GB2267004A (en) | 1993-11-17 |
| JP2867378B2 (ja) | 1999-03-08 |
| US5270597A (en) | 1993-12-14 |
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