JPH07236300A - 多相ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は多相ステッピングモータの駆動方法
に関し、特に、２又は３相励磁による駆動とし、消費電
力の低減化を計ることを目的とする。 【構成】 本発明による多相ステッピングモータの駆動
方法は、駆動時に駆動電源(22)の正極(22a)と負極(22b)
に接続される接続点(1〜5)の合計数が常に４個であり、
電流が流れる相数を２又は３個とした方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多相ステッピングモー
タの駆動方法に関し、特に、２又は３相励磁による駆動
とし、消費電力の低減化を計るための新規な改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の多相ステ
ッピングモータの駆動方法としては、図１１から図１３
で示す特公平３−３７４００号公報の構成を挙げること
ができる。図１１に於いて、φ１〜φ５は各々接続点１
〜５で相互に結線された５相の各相巻線を示し、これら
の巻線は縦貫電流が流れた場合に、電気角で７５°ずつ
ずれたトルクベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを形成できる
ように、各相巻線の始端と終端を順次接続して環状に形
成してある。Ｔ１〜Ｔ５及びＴ６〜Ｔ１０は、各相巻線
の５個の接続点１〜５を介して、これら巻線を各別に駆
動電源の正極側及び負極側に接続するためのスイッチン
グ素子を示す。同図のように、これらの素子は、Ｔ１と
Ｔ６、Ｔ２とＴ７、Ｔ３とＴ８、Ｔ４とＴ９そしてＴ５
とＴ１０が各々直列接続され、その各接続点が上記相巻
線の対応する接続点に接続されている。図１２及び図１
３は上記構成からなる駆動回路の動作を示すタイムチャ
ートである。同図に於いて、先ず、ステップ１の場合に
は、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ８及びＴ９が導通して巻
線φ１及び巻線φ５の接続点１が駆動電源の正極側に接
続されると共に、巻線φ２と巻線φ３の接続点３並びに
巻線φ３と巻線φ４の接続点４は電源の負極側に各々接
続される結果、所謂４相励磁状態を構成する。次に、ス
テップ２に移行すると、スイッチング素子Ｔ１及びＴ９
が導通するので、接続点１は電源の正極側に接続され、
また、接続点４はその負極側に各々接続されるため、こ
こでは所謂５相励磁の状態を構成することとなる。更
に、ステップ３の場合には、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ
２及びＴ９が導通するので、接続点１及び２が電源の正
極側に、そして接続点４は負極側に各々接続されて再度
４相励磁状態に戻る。以下、同様にステップ４〜２０に
おいても、順次４〜５相励磁状態を繰り返すことにな
る。従って、駆動電源の正極側と負極側に接続される接
続点の合計数は３→２→３→２・・・のように交互に繰
り返す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の多相ステッピン
グモータの駆動方法は、以上のように構成されていたた
め、次のような課題が存在していた。すなわち、前述の
従来方法においては、４〜５相励磁状態を順次繰り返し
ているが、この方法では、希望するトルク方向以外のト
ルクも発生（いわゆる無効トルク分）もあるため、ステ
ップモータの発熱が発生していた。また、定電圧駆動時
におけるトルク変動が１４％程度も発生していた。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、２又は３相励磁による駆動
とし、消費電力の低減化を計るようにした多相ステッピ
ングモータの駆動方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による多相ステッ
ピングモータの駆動方法は、奇数相数からなる多相ステ
ッピングモータの各相巻線を、その始端及び終端を順次
に接続して環状に形成し、これら相数個の接続点に各別
にスイッチング手段を接続し、かつ、該スイッチング手
段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、或いはそのいずれの極にも接続しないように構
成されるステッピングモータの駆動回路に於いて、駆動
時に前記駆動電源の正極と負極に接続される接続点の合
計数が常に４個であり、電流が流れる前記相巻線の相数
が２個又は３個となるように制御すべくした構成であ
る。

【０００６】

【作用】本発明による多相ステッピングモータの駆動方
法において、図１から図３で示すように、ステップ１で
はトランジスタＴｒ１とＴｒ７及びＴｒ５とＴｒ８がオ
ンして巻線φ１が正方向に通電され、かつ、巻線φ３と
φ４が直列となって負方向に通電され、３相励磁とな
る。次に、ステップ２に移行すると、トランジスタＴｒ
１とＴｒ７及びＴｒ５とＴｒ９がオンして巻線φ１が正
方向にかつ巻線φ４が負方向に各々通電されるため２相
励磁となる。また、ステップ３では３相励磁となり、以
下、２相及び３相励磁を繰り返し、トランジスタは１０
個のうち４個が常にオンとなる（すなわち、この２相及
び３相励磁時に駆動電源の正極と負極に接続される各相
巻線の接続点の合計数４個と同一）。従って、何れのス
テップ状態においても、従来の４相又は５相励磁に比し
て２相又は３相しか励磁しないため、従来よりも大幅な
電力消費の節約及び発熱の低減化を得ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面と共に本発明による多相ステッピ
ングモータの駆動方法の好適な実施例について詳細に説
明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号
を付して説明する。図１及び図２においてφ１〜φ５は
第１〜第５接続点１〜５で相互に結線された５相の各相
巻線を示し、これらの巻線φ１〜φ５は循環電流が流れ
た場合に電気角で７２°ずつずれたトルクベクトルＴ１
〜Ｔ５を形成できるように、かつ、各相巻線φ１〜φ５
を形成できるように各相巻線φ１〜φ５の始端と終端を
順次接続して環状巻線６に形成されている。

【０００８】前記環状巻線６の前記各接続点１〜５は、
駆動回路７に各々接続され、第１接続点１は、対（直
列）で構成された第１、第６トランジスタＴｒ１，Ｔｒ
６からなる第１スイッチング手段８の第１スイッチング
用接続点８ａに接続され、第２接続点２は、対で構成さ
れた第２、第７トランジスタＴｒ２，Ｔｒ７からなる第
２スイッチング手段９の第２スイッチング用接続点９ａ
に接続され、第３接続点３は、対で構成された第３、第
８トランジスタＴｒ３，Ｔｒ８からなる第３スイッチン
グ手段１０の第３スイッチング用接続点１０ａに接続さ
れ、第４接続点４は、対で構成された第４、第９トラン
ジスタＴｒ４、Ｔｒ９からなる第４スイッチング手段１
１の第４スイッチング用接続点１１ａに接続され、さら
に、第５接続点は、対で構成された第５、第１０トラン
ジスタＴｒ５，Ｔｒ１０からなる第５スイッチング手段
１２の第５スイッチング用接続点１２ａに接続されてい
る。

【０００９】図３は図１及び図２の駆動回路による各ス
テップ毎の各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０の導通タイ
ムチャートと各相巻線φ１〜φ５の励磁状態を示す。図
４は各ステップ毎の定電圧駆動時の合成トルクのベクト
ル図を示し、図５〜１０は各相巻線φ１〜φ５の励磁の
状態をステップ毎に示しており、図５〜１０中、白丸２
０は図２の電源２２の正極２２ａに接続され、黒丸２１
は図２の電源２２の負極２２ｂに接続されていると共
に、矢印Ａはその時の各相巻線φ１〜φ５における電流
の向きを示している。

【００１０】次に、各ステップ毎の駆動方法について説
明する。まず、図３で示すステップ１（図示しないロー
タが第１回目のステッピング動作とすること）では、第
１、第７トランジスタＴｒ１、Ｔｒ７及び第５、第８ト
ランジスタＴｒ５、Ｔｒ８がオン（すなわち、第１、第
２、第３、第５接続点１，２，３，５が正極２２ａ又は
負極２２ｂに接続される）となることにより、第１相巻
線φ１が正方向に通電され、かつ、第３相巻線φ３と第
４相巻線φ４が直列となって負方向に通電され、いわゆ
る３相励磁状態を構成する。

【００１１】次に、ステップ２に移行すると、第１、第
７トランジスタＴｒ１、Ｔｒ７及び第５、第８トランジ
スタＴｒ５、Ｔｒ８がオン（すなわち、第１、第２、第
３、第５接続点１，２，３，５が正極２２ａ又は負極２
２ｂに接続される）となることにより、第１相巻線φ１
が正方向に、第４相巻線φ４が負方向に通電されて、い
わゆる２相励磁状態となる。

【００１２】さらに、ステップ３に移行すると、第１、
第８トランジスタＴｒ１、Ｔｒ８及び第５、第９トラン
ジスタＴｒ５、Ｔｒ９がオン（すなわち、第１、第３、
第４、第５接続点１，３，４，５が正極２２ａ又は負極
２２ｂに接続される）となることにより、第１相巻線φ
１が正方向に、第４相巻線φ４が負方向に通電されて、
いわゆる３相励磁状態に戻り、以下、同様にして、２〜
３相励磁状態を繰り返し、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ
１０は各ステップにおいて常に４個がオン状態となり、
各接続点１〜５のうち、常に４個の接続点が正極２２ａ
又は負極２２ｂに接続されている。

【００１３】図５から図１０は、前述の各相巻線φ１か
らφ５の各励磁状態を各ステップ毎に示したものであ
り、各図中において白丸は電源２２の正極２２ａに接続
された状態を示し、黒丸は電源２２の負極２２ｂに接続
された状態を示し、各図５〜図１０における励磁状態と
も２相又は３相しか励磁されず、従来の４相又は５相励
磁に比べると無駄な電力を消費することがない。なお、
各図５〜図１０における駆動励磁において発生する発生
ベクトルは、図４のようになり、合成トルクが１８°ず
つ回転して周知（例えば、特公平３−３７４００号公報
に開示されている）のハーフステップ駆動が達成され
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明による多相ステッピングモータの
駆動方法は、以上のように構成されているため、次のよ
うな効果を得ることができる。すなわち、常に２相又は
３相しか励磁しないため、従来の４相又は５相励磁に比
べると、無駄な電力を消費することがなく、消費電力の
大幅な減少を達成することができる。また、トルク変動
（定電圧駆動時）を従来よりも小さい約５％とすること
ができる。さらに、２−３相励磁（従来は４−５相励
磁）により、従来よりも無効トルク分が小さく、ステッ
ピングモータの駆動時における発熱を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステッピングモータの駆動方法に
適用したステッピングモータの巻線を示す構成図であ
る。

【図２】図１のモータに接続される駆動回路の回路図で
ある。

【図３】図２の駆動回路及び各相巻線の駆動状態を示す
説明図である。

【図４】各ステップ回転時のトルクベクトルを示す説明
図である。

【図５】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図６】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図７】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図８】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図９】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図１０】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【図１１】従来のステッピングモータの駆動回路の回路
図である。

【図１２】図１１の駆動回路の駆動を示す説明図であ
る。

【図１３】各相巻線の駆動状態を示す説明図である。

【符号の説明】

φ１〜φ５ 相巻線 １〜５ 接続点 ８〜１２ スイッチング手段 ２２ 駆動電源 ２２ａ 正極 ２２ｂ 負極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 奇数相数からなる多相ステッピングモー
   タの各相巻線(φ1〜φ5)を、その始端及び終端を順次に
   接続して環状に形成し、これら相数個の接続点(1〜5)に
   各別にスイッチング手段(8〜12)を接続し、かつ、該ス
   イッチング手段(8〜12)により前記各接続点(1〜5)を駆
   動電源(22)の正極(22a)又は負極(22b)に接続するか、或
   いはそのいずれの極にも接続しないように構成されるス
   テッピングモータの駆動回路に於いて、駆動時に前記駆
   動電源(22)の正極(22a)と負極(22b)に接続される接続点
   (1〜5)の合計数が常に４個であり、電流が流れる前記相
   巻線(φ1〜φ5)の相数が２個又は３個となるように制御
   すべく構成したことを特徴とする多相ステッピングモー
   タの駆動方法。