JPS61185056A

JPS61185056A - ５相パルスモ−タのペンタゴン結線の４−５相駆動方式

Info

Publication number: JPS61185056A
Application number: JP2267485A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murakami; 浩村上; Yukihiko Yoshiyama; 吉山　幸彦
Original assignee: MERETSUKU KK
Current assignee: MERETSUKU KK
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1986-08-18
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH06106039B2

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】パルスモータはステップモータあるいは階動電動機とも
称され、基本的にステップ駆動されるものである。パル
スモータには３組機〜８相磯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４−５相駆動力式として従来上り、スタンダー
ド方式、ペンタゴン方式、スタ一方式などが提案されて
いた。

さて、従来のスタンダード方式には４相励磁力式と４−
５相励磁方式とがあり、前者は４相づつバイポーラ駆動
回路で励磁する方式で、１ステツプは一般に０．７２度
で、後者より特性が劣る。後者は４相励磁と５相励磁と
を交互に繰り返す方式で、１ステツプは０．３６度であ
る。この方式は１回転を１　、０００分割と非常に細か
く分割出来、且つ、トルク変動が少なく、非常に幅広い
周波数範囲で安定した滑、らかな駆動が可能となる分解
能、速度、振動など総ての点で現在量も優れた特性が得
られる。

ただし、スタンダード方式は第１図から分かるように出
力段トランラスタ（Ｔｒ、’）乃至（Ｔｒ３１１’　）
の数が２０個と次に述べるペンタゴン方式の倍の数を必
要とし、コスト高の原因となる６一方、ペンタゴン方式
は、出力段トランジスタの数がスタンゲート方式の半分
で良いが、常に１相を短絡しながら４相づつ励磁する方
式で１ステツプが０．７２度であり、特性的に４−５相
励磁より劣るものであって、従来ではペンタゴン方式で
４−５相励磁出米ないとされていた。第１表に従来のペ
ンタゴン方式のシーケンスを示す。

第１表＜従来例のペンタゴン方式のシーケンス）（ステップ角
＝０．７２度の場合）（以下余白）本発明は、係るペンタゴン結線の４−５相駆動力式の改
良に関し、更に詳述すれば、第１発明は、２個１組の出
力段トランジスタを直列接続すると共に５組の出力段ト
ランジスタを並列接続して駆動回路を形成し、ペンタゴ
ン結線せる５相パルスモータの巻き線の結線部と各組の
出力段トランジスタの接続部とを接続し、巻き線を順次
Δ乃至Ｅ相とし、４相励磁の次にペンタゴン結線の結線
部にそれぞれ接続せる１組の出力段トランジスタを順次
オフにすることにより、ペンタゴン結線のいずれか１つ
の結ｍ部を順次ハイインピーダンスにして５相励磁を行
うことを特徴とする５相パルスモータのペンタゴン結線
の４−５相駆動力式に係り、第２発明は、２個ＩＭＬの
出力段トランジスタを直列接続すると共に５組の出力段
トランジスタを並列接続して駆動回路を形成し、ペンタ
ゴン結線せる５相パルスモータの巻き線の結線部と各組
の出力段トランジスタの接続部とを接続し、ペンタゴン
結線の各巻き線を一つおきにＡ乃至Ｅ相とし、４相１１
Ｊｈ磁時には隣合わない２つの結線部に接続せる各組の
出力段トランジスタをオフにすることにより、前記の２
つの結線部を／）イインビーグンスとし、５相励磁時に
は隣接した２つの結線部にそれぞれ接続せる一対の出力
段トランジスタをオフにすることにより、前記の２つの
結線部をハイインピーダンスにし、且つ、ハイインピー
ダンスにされた結線部と隣合わない１つの結線部に接続
された一対の出力段トランジスタをオフにすることによ
り、前記の１つの結線部をハイインピーダンスとするこ
とで５相励磁することを特徴とする５相パルスモータの
ペンタゴン結線の４−５相駆動力式に係るものである。

本発明は前述のような従来のスタンダード方式やペンタ
ゴン方式の問題点に鑑みて為されたもので、その目的と
するところは、ペンタゴン方式にも拘わらず、０．３６
度のハーフステップ・ドライブが可能な５相パルスモー
タのペンタゴン結線の４−５相駆動力式を提供するにあ
る。

以下、添付図面によって第１本発明を詳述する。

第２図はパルスモータの巻き線（６）〜（１０）ヲベン
タゴン結線した例である。出力段トランジスタ（Ｔｒ、
）乃至（Ｔｒ、）は、（Ｔｒり（Ｔｒ２）、（Ｔｒ：＋
　）（Ｔｒ４）、（Ｔｒｓ）（Ｔｒ、）、（Ｔｒ＝　）
（Ｔｒ−）、（Ｔｒ、　）（Ｔｒｔｌ）の５組に分けら
れ、２個１ｆｆｉにて直列接続され、この５組が並列接
続されて駆動回路（１１）を枯或している０巻き線（６
）〜（１０）の結線部■〜■はこの直列接続された１組
の出力段トランジスタ（’「ｒ−）（Ｔｒ２）、（Ｔｒ
ｙ）（Ｔｒ、）、（Ｔｒ、）（Ｔｒｓ　）、（１’ｒ、
）（Ｔｒ−）、（Ｔｒ、　）（Ｔｒ−）の接続部（Ｓ、
）乃至（Ｓ、）に接続されている。而して、ペンタゴン
方式にて４−５相駆動を行うのであるが、５相励磁の時
にペンタゴン結線の５つの結線部■〜■の内の１つを順
次ハイインピーダンス（こしていく、この４−５相駆動
のシーケンスの例を第２表に示す。

（以下余白）第２表（第１発明のペンタゴン方式のシーケンス）（ステップ
角＝０，３２及Ｃ１０，７２度の場合）ユニで、Ｈは、
結１ＦｆＳがハイインピーダンスになることを示す、結
線部のハイインピーダンスは第２図のバイポーラ駆動回
路（１１）を構成する上下−ｎの出力段トランジスタを
共にオフにして、出力段トランジスタ間の接続部をハイ
インピーダンスにすることにより実現する。

又、（電流＝１−）の欄は電流が他の相の十となる相を
示す。次に、通常の４−５相スタンゲート・ドラ４１１
１式と第１発明の４−５相ペンタゴン・ドライブ方式の
合成ベクトルを第３表並びに第３図に記し、比Ｖ検討す
る。

第３表（合成ベクトル表）一さ。

（以下余白）さて、５相パルスモータの各位相の励磁ベクトルは第３
図に示すように３６゛づつの位相差を持ち、（これを電
気角と称す、）パルスモータの実際のステップ角０．７
２°に対応しでいるものである。

次に、５組ドライブ時にペンタゴン結線のイスれかの結
線部を順次ハイインピーダンスにすることにより、０．
３６°のハーフステップ・ドライブが可能であることを
以下詳述する。

さて、通常のスタンゲート・ドライブに於ける４−５相
ドライブと１ｊＳ１発明であるペンタゴン方式による４
−５相ドライブの４相時、５組時の合成ベクトルを考え
ると、ｔＩＳ３表のようになるが、ここで問題となるの
は合成ベクトル（入＋ｃ＋＋ｄ＋０＋色）と（＋人士色
＋５＋３＋十ρ）との方向並びに絶対値である。まず、
方向に付いて考えると、両ベクトルで異なる部分は（へ
十白）と（＋入＋＋は）であるが、第３図から明らかな
ようにベクトルの方向は両方と６ベクトル○の向きと一
致しており、同じ向きを持つ。従って、介成ベクトル（
入＋６十〇＋５＋ｅ）と（）入＋６＋５＋５＋４−　ｔ
　）とは同じ方向を持つ。同様に他の５相励磁時でもス
タンゲート・ドライブと第１発明の合成ベクトルの方向
は同じである。従って、スタンダード・ドライブの４−
５相励磁の場合と同じであることが分かる６次に、合成
ベクトルの絶対値についてであるが、これは実際のホー
ルディングトルクと比例するため、４相時と５相時で差
が小さいことが必要である。これを、スタンダード・ド
ライブの場合とｔｊＳ１発明の場合と比較してみる。

まず、囚＝　１ｆｉｌ　＝　ｔｅｌ　＝　１６１　＝　
ｌｅｔ　＝　１とする６第３図より各ベクトルの成分は
以下の通りとなる。

（ＷＬ軸をｘ＃１．Ｒ軸をｙ軸とする。）人＝（０１１
）ＣＪ　＝　（ｓｉｎａｌ　、ｃｏｓω）５　＝　（ｓｉ
ｎ２ａ＋　、ｅｏｓ２ａ＋　）５　＝　（ｓｉｎ２ａ＋
　、　−ｅｏｓ２ω）Ｑ　＝（ｓｉｎω、−ｃｏｓω）ここで、（ω＝３６°）又、目と白、○とＯとはに軸に対して対称である。

よって４相励磁の場合；１人＋自＋ｃ＋１３１＝　３，０７８スタンダード・ドライブの５相励磁の場合１人＋ｒ３＋
ｄ＋５＋龜１＝　３．２３６第１発明に於ける５相励磁の場合１舎人十〇＋ｅ＋ｔｍ＋ｌｃ　ｌ＝２，９２３となる。

以上より４相励磁の時を基準に取るとスタンゲート・ドライブ５相励磁の場合・・・１０５．
１％第１発明の場合・・・・・・・９５．０％となり、大小
の違いは有るものの僅かであり、ホールデングトルクに
付いて大差がないものである。

尚、５相励磁の場合に２つの相が他の相の電流の一五−
になるのは、以下の理由による。

ステップ２の場合を例にとると、結線部■が７％イイン
ビーグンスのため、Ａ、Ｅ相はあたかも直列接続された
形となり、これらの相の電流は結線部■（＋）より結線
部■（−）に向かって流れるが、この時の直流抵抗は各
相が各々（Ｒ）の抵抗値を持つものとすると、（２Ｒ）
となり、従って、電流はＢ、Ｃ，Ｄ相と比べ、−にとな
るものである。尚、この場合は総電流を制御する方式の
場合とする。（Ｂ、Ｃ，Ｄ相は相の両端が（十）（−）
に接続される形となっている。）この点は、その他の５
相励磁の場合も同様である。これにより、ペンタゴン方
式に於いてもｆｊＳ２表に示すシーケンスの例に従う事
により、スタンゲート・ドライブに近い０．３６°のノ
）−７ステソプ駆動が１１丁能となる。

（以下余白）次に、第２発明に付いて詳述する。第２発明はペンタゴ
ン方式であるが、従来の結線方式と異なり、第４図のよ
うにペンタゴン結線の各巻さ線（６）〜（１０）を一つ
おきにＡ乃至Ｅ相としである。第２発明も０．７２°又
は０．３８°のいずれのステップ駆動も可１ｆｆｌであ
るが、その励磁シーケンスは第１発明と基本的に相異す
る。その合成ベクトル表並びにそのシーケンスをそれぞ
れｔｊＳ４表及び第５表に示す、又、第１発明及び第２
発明のステップ毎の変化の図を第６図（ｆ）乃至（ｊ）
に示す。第６図（ａ）乃至（ｊ）から分かるように第２
発明は各励磁状態の時にハイインビーグン又とする結線
部を増すことにより（４相励磁の場合は２箇所、５相励
磁の場合は３箇所）、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。これにより、ＰＩＳ５図（ａ）の４相励磁時
の１相当たりの電流（ｉ、）を１とした場合、第５図（
ｂ）に於いて、２つの直列接続の相には１．２の電流（
１１）が流れ、３つの直列接続の相には０．８の電流（
１２）が流れることになる。

即ち、第５図（ａ）に於いて、Ｉ＝２とすると、１、＝１となる。

第５図（ｂ）では１＋　１２＝　１　＝　２２Ｒ・ｉ、＝３Ｒ−ｉ２一’−ｉｌ：１ｚ＝３：２よってｉ、＝１．２ｉ、＝０．８となる。

（ただし、この場合も総電流を制御する方式の場合とす
る。）さて、Ｐｔ５２発明の合成ベクトルをｆＪＳ３表と同様
に考えるとＰｔ５４表の通りとなる。

（以下余白）ｆＪＳ４表（第２発明の合成ベクトル）ここで、ｆ：ＩＳ２Ｓ２Ｏ３相励磁の場合のベクトルの
向きを考えてみる０例としてステップ２の合成ベクトル
をみれば下記の１式と２式の合成である。

（０，８人＋０．８５　＋　Ｑ、８白）・・１式（１，
２Ｂ　＋　１．２０　）・・・・　２式１式、２式は第
３図から両方ともベクトルＣと同方向であることが分か
る。従って、５相励磁時であるステップ２の合成ベクト
ルはベクトルＣと同じ向きであることが分かる。又、こ
れは、スタンゲート・ドライブの場合並びに第１発明の
場合と同じである。その他の５相励磁の場合も同様であ
る。

次に、第２発明の５相励磁の場合の絶対値をステップ２
を例にとって求める。

０．８人＋１．２Ｆ３＋０．８（：　＋１．２５　＋　
０，８ρ＝　　Ｉ（１，２ｓｉｎω　＋〇、８ｓｉｎ２
ω　＋１．２ｓｉｎ２ω　＋０．８ｓｉｎω　）＋　（
０，８＋１　、２ｃｏｓω＋〇、　８ｃｏｓ２ω−１，
２ｃｏｓ２ω−０，８ｃｏｓω）ｌ＝（（２ｓｉｎω＋
２ｓｉｎＺω）、（０，８＋　０，４ｃｏｓω−０，４
ｃｏｓＺω）１（ここで、ω＝３６°　）、’、　Ｉ　Ｏ，８人＋１．２０　＋　０．８５　＋１
．２Ｑ　＋０．８詮１”Ａ’　（２ｓｉｎω＋２ｓｉｎ
２ω）２＋（０，８＋　０，４ｃｏｓω−０，４ｃｏ＊
２ω＝　３．２３６となり、スタンゲート・ドライブの時の５相１／ｊｈ磁
ベクトルの絶対値と同一である。これにより、スタンダ
ード・ドライブと第２発明の５相励磁時の合成ベクトル
が等しいことが分かる。

尚、１ｊＳ６図（ａ）乃至（」）は第１発明と第２発明
の励磁状態の内の１部分を示す図である。第６図（、）
乃土（ｃ）は第１発明の励磁状態で、（「）乃至（ｊ）
は第２発明のＩｔｃｈ磁状態全状態、又、（＋１）及び
（「）はステップ１、その励磁相（よΔ、１３．Ｃ，Ｄ
′１：′あり、（ｂ）及び（ｇ）はステップ２、その励
磁相はＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。

Ｅであり、（ａ）及び（ｈ）はステップ３、その励磁相
はＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅｔ’あり、（ｄ）及び（ｉ）はステッ
プ１０、その励磁相はＥ　、−Ａ　、＋　Ｂ　、−〇　
、−Ｄであり、（ｅ）及び（ｊ）はステップ１１、その
励磁相は−Ａ　、＋　Ｂ　、＋Ｃ，−Ｄである。図中矢
印は電流の向きを示し、結線部の白丸（○）は（＋）と
なる結線部を表し、黒丸（・）は（−）となる結線部を
表し、それ以外の無印の結線部はハイインピーダンスと
なっていることを示す。

（以下余白）第５表（第２発明のペンタゴン方式のシーケンス）（ステップ
角＝０．３２及び０．７２度の場合）叙述のように第１
発明にあっては、巻さ線を順次Ａ乃至Ｅ相とし、４相ド
ライブの次にペンタゴン結線の結線部にそれぞれ接続せ
る１組の出力段トランジスタをオフにすることにより、
ペンタゴン結線のいずれか１つの結線部をハイインピー
ダンスにしてあり、第２発明にあっては、ペンタゴン結
線の各巻き線を−っおきにＡ乃至Ｅ相とし、４組励磁時
には隣合わない２つの結線部に接続せる各組の出力段ト
ランジスタをオフにすることにより、前記の２つの結線
部をハイインピーダンスとし、５組励磁時には隣接した
２つの結線部にそれぞれ接続せる一対の出力段トランジ
スタをオフにすることにより、前記の２つの結線部をハ
イインピーダンスにし、且つ、ハイインピーダンスにさ
れたＭＩＩＡ部と隣合わない１つの結線部に接続された
一対の出力段トランジスタをオフにすることにより、前
記の１つの結線部をハイインピーダンスとしであるので
、ペンタゴン結線方式であるにも拘わらず、従来不可能
とされていた４−５４１励磁駆動を行うことができ、駆
動特性を低下させることなく出力段トランジスタの数を
半減でき、コストダウンを図る事が出来るという利、弘
がある。

又、第２発明にあっては、４組励磁時に於いて２つの直
列の相が２組形成され、５組励磁時には２相方列の運と
３相直列の組が形成され、そして各組に単位電流を流す
ため、その結果、４組時、５組時を通じて総電流はスタ
ンダード・ドライブ方式の１７２でスタンダード・ドラ
イブ方式と同等のトルク特性を発揮させることが出来る
という利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の５相パルスモータのバイポーラ・スタン
ダード・ドライブ方式の結Ａ１１ｔ図、第２図は５相パ
ルスモータのペンタゴン結Ｍ図、ｆｆ＄３図は５相パル
スモータのベクトルダイヤグラム、第４図は第２発明の
結線図、ｆ５５図（ａ）（ｂ）は第２発明の等価回路図
、第６図（、）乃至（ｊ）はｔｊＳ１発明とｔｔＳ２発
明の励磁状態図である。 ■、■、■、■、■は巻き線の結ｉ部、（６）（７）／
ＧＩＭＱＭｊｌ’ｌＳ＋＋−ｍ　　Ｉ　　Ａロ　　　／
　１　＋　Ｓ　Ｉ＋　ＩＮ　　１ｌＩＩ＋　Ｆｌ　１ｍ
　　　／　Ｔ　−）７もａイ（Ｔｒゎ）は出力段トラン
ジスタ、（Ｓ＋）乃至（ｓ５）は接続部である。発明者　村上　浩第２図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２個１組の出力段トランジスタを直列接続すると
共に５組の出力段トランジスタを並列接続して駆動回路
を形成し、ペンタゴン結線せる５相パルスモータの巻き
線の結線部と各組の出力段トランジスタの接続部とを接
続し、巻き線を順次Ａ乃至Ｅ相とし、４相励磁の次にペ
ンタゴン結線の結線部にそれぞれ接続せる１組の出力段
トランジスタを順次オフにすることにより、ペンタゴン
結線のいずれか１つの結線部を順次ハイインピーダンス
にして５相励磁を行うことを特徴とする５相パルスモー
タのペンタゴン結線の４−５相駆動方式。
（２）２個１組の出力段トランジスタを直列接続すると
共に５組の出力段トランジスタを並列接続して駆動回路
を形成し、ペンタゴン結線せる５相パルスモータの巻き
線の結線部と各組の出力段トランジスタの接続部とを接
続し、ペンタゴン結線の各巻き線を一つおきにＡ乃至Ｅ
相とし、４相励磁時には隣合わない２つの結線部に接続
せる各組の出力段トランジスタをオフにすることにより
、前記の２つの結線部をハイインピーダンスとし、５相
励磁時には隣接した２つの結線部にそれぞれ接続せる一
対の出力段トランジスタをオフにすることにより、前記
の２つの結線部をハイインピーダンスにし、且つ、ハイ
インピーダンスにされた結線部と隣合わない１つの結線
部に接続された一対の出力段トランジスタをオフにする
ことにより、前記の１つの結線部をハイインピーダンス
とすることで５相励磁することを特徴とする５相パルス
モータのペンタゴン結線の４−５相駆動方式。