JPH03103095A - 5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 - Google Patents

5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置

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JPH03103095A
JPH03103095A JP23771989A JP23771989A JPH03103095A JP H03103095 A JPH03103095 A JP H03103095A JP 23771989 A JP23771989 A JP 23771989A JP 23771989 A JP23771989 A JP 23771989A JP H03103095 A JPH03103095 A JP H03103095A
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英雄 百目鬼
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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】 a. 産業上の利用分野 本発明は5相ステッピングモータの1ステップ角を細分
化する5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動
装置に関する. b. 従来の技術 ステッピングモータは一般に基本ステップ角θ,または
その1/2で運転されるが、巻線電流をコントロールす
ることにより、さらに細く分割することも可能である.
このような電流コントロールによる多分割化を一般にマ
イクロステップ駆動とよぶ. C. 発明が解決しようとする課題 このような制御方式においては、各相の電流制御を独立
に行う必要があった.このため、各相ごとに電流チゴッ
パ回路を必要とするなど回路構成が複雑となる. 本発明は、上記課題を解決し、簡単な構戒で、マイクロ
ステップ駆動を行ない得る5相ステッピングモータのマ
イクロステップ駆動装置を提供することを目的とする. d. 課題を解決するための手段 本発明は上記!l題を解決するため、各相巻線を環状ま
たは星状に接続したステッピングモータと、一対のスイ
ッチング素子で1アームを構戒する多相インバータとを
備え、上記スイッチング素子をON,OFIて、上記各
相S,*に相電流を流す5相ステッピングモータのマイ
クロステップ駆動装置において、上記各相巻線に流す電
流をその指令値と一致するように上記多相インバータを
制御する電流制御部を設けたことにある. e.実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する. ?1図において、■はハイブリッド型5相ステッピング
モータで、各相巻線を環状に結線したものである.2は
5相ステッピングモータ1の各相巻線に接続した駆動回
路である.この駆動回路2はそれぞれ2個ずつ直列接続
した5Allのスイッチング素子S,・・・S.を並列
接続して威るインバータ回路で、それぞれ共通の直流電
源已に接続されている。これら各一対のスイッチング素
子SL とS■S,とSa,Ss とSb,S?とS1
S,とSl.の接続点a・・・eは環状(ペンタゴン)
結線の場合、各相巻線 Aφ・・・Eφの接続点a・・
・eに接続し、第2図の星状(スター)結線の場合、各
相巻線Aφ・・・Eφの中性点a′・・・e′に接続す
る.3ぱ指令パルスに基づいて一定の指令値を出力する
電流指令発生部、4は各相巻線Aφ・・・Eφに流れる
実際の電流を検出し、電流指令発生部からの指令値と比
較する電流制御部、5は電流制御部4からの信号に基ず
いて駆動回路2のスイッチング素子S+−S+oにゲー
トパルスを出力するPWM (Pulsewidth 
modulation>パルス発生回路である。
各相電流指令値は、環状結線の場合第3図のように、電
流指令値は各相が2π/5の位相差をもつ三角波状の歪
波交流とし、任意の相の波形の一周期を10等分した場
合、1をある一定の値とし、始めの2区間はOからlへ
単調に増加し、次の2区間は1からOへ単調に減少する
.次の1区間は、O指令とし、次の2区間は0からーl
へ単調増加、その次の2区間が−1か=0へ単m減少、
最後の1区間はO指令として一周期を構成する電流波形
とし、各相電流の総和がOである. 各相電流指令値は、星状結線の場合第4図のように各相
が2 x / 5の位相差をもつ台形波形状の歪波交流
とし、任意の相の波形の一周期を10等分した場合、1
をある一定の値とし、初めの2区間は−1〜1へ単調に
増加し、次の3区間はlを保ちその次の2区間から−1
へ単調減少をし最後の3区間は、−1とし、各相電流の
総和が0である。
次に上記実施例の作用を説明する. 5相ステッピングモータの各相トルクの式は次のように
なる. b 各相に流れる電流In−Itによって発生する各相トル
クの合底値がトータルの発生トルクとなり、各相を一定
電流によって駆動した場合のトルクベクトル図は第5図
に示すTo〜T10によって示される.(ただし、同図
は4相励磁を示している.)このときの励磁シーケンス
を第6図に示す.従って、フリステップ角は電気でから
の角度になり、5相励磁をすることでこの半分のハーフ
ステップの角度までしか分解能を向上させることは出来
ない.ここで、電流を制御することによりTO−Hのベ
クトルを発生することを考える. TOはin=l,lc−−i,  la−−1,l.=
i,!.−0として発生するベクトルであり、T1はT
Oの状態から1g=0,im=1とすることによって発
生するベクトルである,TO−Hのベクトルは、iBと
iEの大きさを制御することにより、同図においてTE
−+TEのベクトルとなるよう1oをiから単調減少さ
せ、T.をT.ベクトルを発生するようにIMを単調増
加させTO−Nベクトルを発生させる電流値で停止させ
た場合、Toから09のステップ角で停止させることが
出来る.すなわち、指令電流値をM等分し、lE+13
を人力パルスが入力されるごとにM等分それぞれ、単調
減少,単調増加することにより、TOからTlの間をM
等分出来ることになるようにして、各相に流す電流を求
めた相電流波形は第4図となる.この電流波形は平衡多
相交流となっており、ハーフブリッジ型のインバータで
電流制御が可能となる.第2図で示したスター結線の場
合、インバータの出力電流は上記で求めた相電流と一致
し、第4図の電流波形をそのまま指示波形とすることで
マイクロステップ駆動を実現出来る。
第1図で示すペンタゴン結線においては、相電流とイン
バータ電流波形が一敗せず、指令電流波形は、第4図の
相電流を流すため、第3図で示す三角波状の電流指令値
とする必要がある.f. 発明の効果 以上述べたように本発明による5相ステツビングモー夕
のマイクロステップ駆動装置によれば、次のような効果
を奏する. 従来5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動に
おいては、高価なパワースイッチング素子を20個必要
としていたのに対し、本発明によればその半分の10個
で済み、そのパワー素子のゲート回路も含めると大幅な
回路の簡略化が行える.また、特にマイクロステップ駆
動の場合高速のスイッチングを要求し、パワー素子とし
てFETを使用する例が多くこの場合、一般に十例の素
子とゲートを電気的に絶縁する必要があり、パワー素子
を半減する効果が大きい.さらに、ハーフブリッジのイ
ンバータであり、出力が5本と結線が簡略化出来る.従
来のマイクロステップ駆動では10本の結線であり、作
業の簡略化1結線まちがいの防止に太き《貢献できる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の5相ステッピングモータのマイクロス
テップ駆動装置の一実施例を示す回路図、第2図はステ
ッピングモータの各相巻線をスター結線にした場合の駆
動回路を示す回路図、第3図は環状結線の場合の電流指
令を示す波形図、第4図は星状結線の場合の電流指令を
示す波形図、第5図は各相を一定電流によって駆動した
場合のトルクベクトル図、第6図は励磁シーケンスを示
す波形図である. 1・・・ハイブリッド型5相ステッピングモータ、2・
・・駆動回路、  3・・・電流指令発生部、4・・・
電流制御部、 5・・・IMパルス発生回路、S1・・
・S.・・・スイッチング素子、Aφ・・・Eφ・・・
各相巻線. 山 −576− To−N 第 4 図 第 6 図 第 5 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各相巻線を環状に接続したステッピングモータと
    、各相ごとのスイッチング素子で1アームを構成する多
    相インバータとを備え、上記スイッチング素子をON、
    OFFして、上記各相巻線に相電流を流す5相ステッピ
    ングモータのマイクロステップ駆動装置において、上記
    各相巻線に流す電流をその指令値と一致するように上記
    多相インバータを制御する電流制御部を設けたことを特
    徴とする5相ステッピングモータのマイクロステップ駆
    動装置。
  2. (2)上記各相電流指令値は、各相が2π/5の位相差
    をもつ三角波状の歪波交流とし、任意の相の波形の一周
    期を10等分した場合、1をある一定の値とし、始めの
    2区間は0から1へ単調に増加し、次の2区間は1から
    0へ単調に減少すると共にその次の1区間は、0指令と
    し、次の2区間は0から−1へ単調増加、その次の2区
    間が−1から0へ単調減少、最後の1区間は0指令とし
    て一周期を構成する電流波形とし、各相電流の総和が0
    であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記
    載の5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動装
    置。
  3. (3)各相巻線を星状に接続したステッピングモータと
    、各相ごとのスイッチング素子で1アームを構成する多
    相インバータとを備え、上記スイッチング素子をON、
    OFFして、上記各相巻線に相電流を流す5相ステッピ
    ングモータのマイクロステップ駆動装置において、上記
    各相巻線に流す電流をその指令値と一致するように上記
    多相インバータを制御する電流制御部を設けたことを特
    徴とする5相ステッピングモータのマイクロステップ駆
    動装置。
  4. (4)各相電流指令値は、各相が2π/5の位相差をも
    つ台形波形状の歪波交流とし、任意の相の波形の一周期
    を10等分した場合、1をある一定の値とし、初めの2
    区間は−1〜1へ単調に増加し、次の3区間は1を保ち
    その次の2区間から−1へ単調減少をし最後の3区間は
    、−1とし、各相電流の総和が0であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(3)項に記載の5相ステッピング
    モータのマイクロステップ駆動装置。
JP1237719A 1989-09-04 1989-09-13 5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 Expired - Lifetime JP2854033B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117390850A (zh) * 2023-10-13 2024-01-12 哈尔滨工业大学(威海) 适用于高速空载工况的电机模拟器及其控制系统

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JPS61251499A (ja) * 1985-04-26 1986-11-08 Nec Corp ステツピングモ−タ駆動回路
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JPH0345196A (ja) * 1989-07-11 1991-02-26 Matsusuru Kk ステッピングモータの駆動方法
JPH0393495A (ja) * 1989-09-04 1991-04-18 Oriental Motor Co Ltd 5相ステッピングモータのマイクロステップ駆動回路

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