JPS63249494A - パルスモ−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」 この発明はパルスモータにおいて、残留磁気による位置
決め誤差を補正することのできるパルスモータの駆動方
法に関する。

「従来の技術」 従来、リニアパルスモータのマイクロステップ駆動は次
に述べるようなものである。

ずなわら、リニアパルスモータが２相（Ａ相、Ｂ相）方
式である場合、巻線電流を電気角９０°の位相（（１を
維持したままで、正弦波及び余弦波分割を与えることに
より、分割数の数だけ１ピツヂを細分化してリニアパル
スモータを駆動制御するしのであり、たとえばリニアパ
ルスモークの各相の励磁電流を！ピッチ（電気＋７Ｊ　
２π）１６分割し、Ａ相の電流を階段状に減じていき、
逆にＢ相の電流を階段上に増加させ・ていく。この結果
移動子は各相の電流に比例した位置で停止しながら細か
いステップ、この場合１６ステツプでスケール上を移動
する。

上述したマイクロステップ駆動における、■ピッチを１
６ステツプに分割した場合の２相電流の与えがたを示す
図を第８図に示す。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述したリニアパルスモータを、たとえば、
フロッピーディスクドライブの磁気ヘッド駆動用に用い
る場合、ミクロンオーダの位置決め精度が要求される。

しかしながら、上述した従来のリニアパルスモークは、
コアＣ，Ｄの残留磁気のため、移動子を往復運動させた
場合、行きと帰りで停止位置が異なる現象、すなわち停
止位置におけるヒステリシスが発生する。

この理由を第６図を参照して、簡単のため！相励磁の場
合について説明する。

この停止位置におけるヒステリシスは、コイルへの電流
をオフとした場合においても、コアＣに残留磁気が残る
ためである。すなわち、該残留磁気による磁束φｒによ
り、移動子側の磁極と固定子間の磁束分布にアンバラン
スが生じ、これが行きと帰りとで停止位置が異なる原因
となる。いま、磁極Ｐ！と歯■との間における、永久磁
石Ｅによる磁束をφｐＩ％磁極Ｐ３と歯■との間におけ
るそれをφｐ、とすると、磁極ＰＩと歯■との間におけ
る磁束φはφｒ十φｐＩ％磁極Ｐ３と歯■との間におけ
る磁束φはφｒ−φｐ、であり、この磁束数の差に対応
する量だけ移動子は矢印Ｙ２方向の推力を受け、この推
力に応じた距離だけ、残留磁気がひ在しない場合の本来
あるべき位置に対し位置ずれが生ずる。

同様に、移動子Ｉが上記した場合と逆の方向から第６図
に示す位置に移動してきたとすると、リニアパルスモー
タの無励磁相の極には、リニアパルスモータが停止する
直前に該無励磁用が励磁されていた方向と同一の方向に
残留磁気が存在し、この残留磁気による磁束により移動
子側の磁極と固定子間の磁束分布にアンバランスが生じ
、残留磁束が存在しない場合に停止ずべき正しい位置と
は５１４なった位置に停止することになる。この場合の
位置ずれは上記位置ずれとは逆の方向に生ずる。

すなわち、行きと帰りとでは停止Ｆ位置が２ΔＸ異なる
ことになる。

上述したように、従来のリニアパルスモータではヒステ
リシスによる停止位置誤差が進行方向に対してプラス方
向に常に数μｍ存在し、このため、特にフ〔Ｊツピディ
スクドライブにおける磁気ヘッド駆動の場合のように、
高精度の位置決めが要求される所に使用する場合には注
意が必要である。

なお、ヒステリシスをなくすには、コアＣ，Ｄに残留磁
気の小さい、すなわち保磁力の小さい磁気特性を有した
磁性材料を用いればよいのであるが、このようにすると
材料が高価になり、コスト的に不利であり、しかも、ヒ
ステリシスを完全に無くずことは不可能である。また、
コアＣ，Ｄを磁気焼鈍することも考えられるが、この場
合は手間がかかる。

この発明は上述した事情に鑑みて為されたものであり、
本発明の目的は、モータの構造を全く変更することなし
に、上述したヒステリシスによる位置決め誤差、特に往
復させた場合に同一停止位置に対する誤差をほとんど無
視できる程度に低減することのできるパルスモータの駆
動方法を提供することにある。

１問題点を解決するための手段」 この発明は、パルスモータの各々の相に主巻線とともに
補助巻線を配置し、−同一相の主巻線に流れる励磁電流
が零となった場合に、その直前に上記主巻線に流れてい
た励磁電流とは逆極性の励磁電流が、上記同一相に配置
された補助巻線に供給されているようにし、該補助巻線
を上記逆極性の励磁電流により励磁して、主巻線に流れ
ていた励磁電流により生じた残留磁気を消磁ずろことを
特徴とするパルスモータの駆動方法により上記問題点を
解決する。

「作用」 同一コアに主巻線と補助巻線を配置して、各々の主在線
に流れる励磁Ｔｉ流が零になった際に、その直前に各々
の主巻線に流れていた励磁電流とは逆極性の励磁電流が
、上記各々の主巻線と同一コアに配置された補助巻線に
流れているように制御し、該励磁電流により残留磁気を
消磁する。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。本実施例においては機械的ピッチを８分割するマイ
クロステップ方式によりリニアパルスモータが駆動され
る場合について述べる。

第１図はこの発明にがかる一実施例である、パルスモー
タの駆動方法により駆動されるリニアパルスモータの構
成を示す図である。第２図は同パルスモータの励磁コイ
ルに供給される電流の波形を示す図、第３図は第２図に
示した電流を供給するためのパルスモータ駆動回路であ
る。

まず第１図において、■は第１の励磁用主巻線、２は第
２の励磁用主巻線、１ａは第１の主巻線１に対応する第
１の補助巻線、１ａは第２の主巻線に対応する第２の補
助巻線である。そして、上記第１の主巻線ｌと第１のＮ
ｌｉ助巻線１ａは同一のコアーＣに、第２の主巻線と第
２の補助巻線２ａは同一のコアＤに各々同一の方向に巻
かれた状態で配置されている。

ＰＭは永久磁石であり、図に示したような方向に磁化さ
れている。

Ｐ、、Ｐ、、Ｐｌ、Ｐ４は移動子側の磁極である。Ｓは
上面に歯■〜■・・・・・・が等ピッチＰで形成された
固定子である。

次に第３図に移る。この図において３はカウンタである
。このカウンタにはＣＷ指令パルス入力端子３ａ、ＣＣ
Ｗ指令パルス入力端子３ｂがもうけられていてリニアパ
ルスモータをＣＷあるいはＣＣＷの方向へ駆動するため
の指令パルス列信号が人力される。そして、このカウン
タ３は人力されたパルス列信号をカウントしてインクリ
メンタルに増加する８種類のアドレスコード（Ａ　ｏ＝
　Ａ　？）を作成し、バスＢに出力する。　　４はＲＯ
Ｍであり第４図に示すデータテーブル゛ｒ　［３Ｌ　４
が格納されている。このデータテーブル４には、リニア
パルスモータの主巻線Ｉおよび補助巻線１ａに供給すべ
き、第２図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す電流波形【Ｍ
、Ｉｓを決定する主巻線電流値情報、補助巻線電流値情
報が、アドレスＡ。−Ａ、に記憶されている。この主巻
線電流値情報、補助巻線電流値情報は電気角でπ／４ご
とに第２図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す電流波形ＩＭ
、Ｉｓをｍ子化し、ｍ子化した振幅値をコード化してな
る電流値情報である。

そして上記補助巻線電流値は次のような理由により決定
された値である。

すなわち、主巻線１と同一コアに配置された補助巻線１
ａは、該主巻線１による残留磁気を消磁するためのコイ
ルである。したがって、当該主巻線ｌに励磁電流ＩＭが
流れない電気角位置、すなわち第２図（イ）におけるＣ
Ｓｇで、その直前に主巻線ｌに流れていた励磁電流とは
逆方向の適当な大きさの励磁電流を補助巻線１ａに流す
ことにより主巻線１による残留磁気を打ち消すことがで
きる。

したがって、電気角位置Ｃにおいて、補助巻線１ａに第
２図（ロ）に示すように一〇、なる励磁電流を流Ｕ・ば
よい。また、ｇの点では、直前に主巻線Ｉに流れていた
励磁電流と逆方向の励磁電流Ｇ、を補助巻線１ａに流す
ことになる。さらに、主巻線ｌに最大の励磁電流が流れ
ている点、すなわち電気角位置ａＳｅ、　ｉでは当該用
が励磁されている状態であるから補助巻線１ａには励磁
電流は流さない。ずなわらＩｓは「０」である。リニア
パルスモータのマイクロステップ駆動は、その極限にお
いては９０°位相の異なる正弦波電流ｒ　Ｍ　＝　Ｉ　
ｏｃＯ８θｅＳｉｍ＝　［。５ｉｎＯｅをそれぞれの相
に供給し、必要に応じて各々の相に供給されてい之励磁
電流の瞬時値をある電気角位置でロックすることにより
、機械的ｌピッチをさらに細分化して停止位置を制御す
る事ができるものであるから、上記補助巻線Ｉａには第
２図（ロ）に示すような電気角位置ａ、　ＣＳｅ。

ｇ、ｉを結ぶ適当な最大振幅値の正弦波状の励磁電流［
５＝−ｉ。ｓｉｎθｅを供給すればよい。

同様な理由により主巻１１２に供給される励磁電流ｉ１
１による残留磁気を打ち消すためには補助巻線２ａに適
当な値の第２図（ロ）に示すような励磁電流ｉｓ＝　１
ｏｃｏｓθｅを流すようにすればよい。

なお、上記補助巻線１ａ、２ａに流ず励磁電流の最大振
幅値ｉ。あるいは該最大振幅値ｉ。とコイル巻き数Ｎの
積ｉ。−Ｎ（ＡＴ）はコアの材質等により、あらかじめ
調整する必要がある。

ここで第３図に戻る。５はＤ／Ａ変換器であり、データ
テーブル’ｒ　ＢＬ　４より読み出された主巻き線電流
値情報をアナログ情報に変換する。変換されたアナログ
情報はアンプ６により電力増幅され第１の主巻き線ｌに
供給される。一方データテープルＴＢＬ４よりｃｗ、ｃ
ｃｗ指令信号に応じて読み出された補助巻線電流値情報
はＤ／Ａ変換器７によりアナログ情報に変換されて、さ
らに該アナログ情報はアンプ８により電力増幅されて第
１の補助巻線１ａに供給される。

９はｒｌＯＭであり、第５図に示すデータテーブルＴ　
Ｉ３　Ｌ　９が格納されている。このデータテーブルＴ
ＢＬ９には、リニアパルスモータの第２の主巻線２およ
び補助巻線２ａに供給すべき、第２図（イ）、（ロ）、
（ハ）に示す電流波形ｉｍ、　ｉｓを決定する主巻き線
型流値情報、補助巻線電流値情報が、アドレス八〇〜Ａ
７に記憶されている。この主巻線電流値情報、補助巻線
電流値情報は電気角でπ／４ごとに第２図（イ）、（ロ
）、（ハ）に示す電流波形１ＩＩ１１ｉｓをｍ子化しコ
ード化した電流値情報である。

１２はＤ／Ａ変換器であり、データテーブルＴＢＬ９よ
りよみだされた主巻線電流値情報をアナログ情報に変換
する。変換されたアナログ情報はアンプ１１により電力
増幅され第２の主巻線２に供給される。一方データテー
ブ装置９よりよみだされた補助巻線電流値情報はＤ／Ａ
変換器１２によりアナログ情報に変換される。さらに、
該アナログ情報はアンプ１３により電力増幅されて第２
の補助巻線２ａに供給される。

次に同実施例の動作について説明する。

いま、ＣＷ指令パルス入力端子３ａに８個のパルスが入
力される。カウンタ３は入力された８個のパルスに対応
してインクリメンタルに増加するアドレスデータを連続
して出力する。このアドレスデータはＲＯＭ４およびＲ
ＯＭ　９のアドレス入力端子（図示路）に共通して加え
られる。ＲＯＭ４、ＲＯＭ９にはＣＷ指令信号が入ツノ
されている。このため、データテーブルＴＢＬ４からは
第１の主巻線１に供給すべき電流値情報および第１のｈ
ｌｉ助へ線１ａに供給すべき電流値情報が連続して、ア
ドレス八〇に対応したエリアより順番によみだされ、一
方データテーブルＴＢＬ９からは第２の主巻線２に供給
すべき電流値情報および第２の補助巻線２ａに供給ずべ
き電流値情報が連続して、アドレスＡ。に対応したエリ
アから順番によみだされる。

したがって、電気角で０〜π／４、すなわち第２図にお
いて電気角位置ａ＝ｂの範囲においては、主巻線ｌには
Ａ、に対応した励磁電流が、補助巻　゛線１ａには「０
」、主巻線２には「０」、補助巻線２ａにはΔ、の励磁
電流が供給される。以後同様に各々の電流値情報がよみ
だされる。カウンタ３は停止指令が入力されるまでアド
レスデータＡ０〜Ａ７を繰り返し出力するため、結局第
２図の（イ）、（ロ）に示すような励磁電流ＩＭ、　　
ｒ　Ｓ、　ｉｍ、　ｉｓが第１、第２の主巻ｇｌ、２、
補助巻線１ａ、２ａに供給される。

従って、第７図のヒステリシス曲線に示すように、残留
磁束φ「あるいは−φｒは補助巻線に流れる励磁電流−
Ｉｓあるいは＋Ｉｓにより打ち消され零になるため、リ
ニアパルスモータをマイクロステップ駆動した場合にも
、移動子の磁極と固定子間の磁束分布にアンバランスが
生じる事がなく、このアンバランスにより生じる停止位
置のずれが補正される。

「発明の効果ｊ 以上説明したように、この発明によれば、パルスモータ
を駆動する場合、特に往復させた場合にに発生ずる同一
停止位置についての誤差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるパルスモータの駆動方法を実
現するためのリニアパルスモークの構成を示す図、第２
図は同リニアパルスモータにおける各相のコイルを励磁
するための励磁電流を示す図、第３図はこの発明にかか
るパルスモータの駆動方法を実現するためのリニアパル
スモークの駆動回路の構成を示す図、第４図、第５図は
ＲＯＭ４．１１０Ｍ９に格納されているデータテーブル
Ｔｒ３　Ｌ　４、ＴＢＬ、９を示ず図、第６図は従来の
リニアパルスモークにおける停止位置についてのヒステ
リシスをしめず図、第７図は停止位置におけるヒステリ
シスの原因となる残留磁束を示す履歴曲線図、第８図は
マイクロステップ駆動をおこなう場合の励磁電流の波形
図である。 ｌ・・・・・・第１の主巻線、ｌａ・・・・・・第１の
補助巻線、２・・・・・・第２の主巻線、２ａ・・・・
・・第２の補助巻線、Ｃ，Ｄ・・・・・・コア、ＰＩ−
Ｐ４移動子側の磁極、Ｓ・・・・・固定子、■〜■・・
・・・・固定子側の歯部、３・・・・・・カウンタ、４
．９・・・・・ＲＯＭ、５，７，１０．１２・・・・・
・Ｄ／Δ変換器、６，８．１１．１３・・・・・・アン
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルスモータの各々の相に主巻線とともに補助巻線を配
   置し、主巻線に流れる励磁電流が零となった場合に、そ
   の直前に上記主巻線に流れていた励磁電流とは逆極性の
   励磁電流が、上記主巻線と同一相に配置された補助巻き
   線に供給されているようにし、該補助巻線を上記逆極性
   の励磁電流により励磁して、主巻線に流れる励磁電流に
   より生じた残留磁気を消磁することを特徴とするパルス
   モータの駆動方法。