JPH0734676B2 - ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッピングモータの駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

現在、産業用として使用されているステッピングモータ
は、４相または５相の励磁コイルを有するものが主流を
占めている。ステッピングモータの励磁コイルについて
は、相数が多いほど振動が少なく、安定した回転を示
し、そのために４相、５相のステッピングモータが多用
されているわけであるが、相数の増大は一方で駆動装置
の複雑化を招き、駆動装置の価格を上昇させる結果にな
っている。

ステッピングモータの駆動装置としては、従来は、第６
図に示すように、ステッピングモータ１の個々の励磁コ
イル1A〜1Eを各４個のスイッチング素子21〜24で励磁す
るものが多用されていた。この駆動装置はスタンダード
ドライブ方式と呼ばれ、５相ステッピングモータを駆動
する場合には、４−５相励磁によるハーフステップ駆動
等が可能であるが、20個に及ぶスイッチング素子を必要
とする。スイッチング素子は駆動装置を構成する部品の
なかでも大きなコスト比率を占めており、相数の４倍の
スイッチング素子を必要とする上記駆動装置は極めて高
価なものになっていた。

そこで、最近になって、第７図に示すように、10個のス
イッチング素子で５相ステッピングモータをスタンダー
ドドライブ方式と同様に高精度に駆動できる方法が特開
昭60−226797号公報にて提案された。

〔発明が解決しようとする課題〕

この駆動方法によると、スイッチング素子は従来の駆動
装置と比べて半減する。しかし、それでも相数の２倍の
スイッチング素子が必要であり、更に、実際の駆動装置
では、PWMを利用した電圧可変電源を別に設けている場
合が多い。つまり、Ｎ相ステッピングモータに対して
は、電圧可変電源に含まれるスイッチング素子を含めて
（2N＋１）個のスイッチング素子が通常必要になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、従来よりも更に少数のスイッチング素子でステ
ッピングモータを高精度駆動することができるステッピ
ングモータの駆動方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の駆動方法は、４相以上のＮ相ステッピングモー
タの各励磁コイルを３相以上、（Ｎ−１）相以下に結線
し、結線された３相以上、（Ｎ−１）相以下の励磁コイ
ルに該励磁コイルと同相の周期的に変化する交流電流を
供給することを特徴としている。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例について説明する。

第１図は本発明の駆動方法で５相ステッピングモータを
駆動する場合の回路例を示している。

５相ステッピングモータ１の５つの励磁コイル1A（Ａ
相）〜1E（Ｅ相）は一端を相互に接続したスター結線と
されている。励磁コイル1A〜1Eを励磁するために６個の
スイッチング素子2,,3,,4,および電流検出器5,6
並びに電源７が使用されている。スイッチング素子2,
,3,,4,は３相のフルブリッジ構成とされている。
すなわち、直列に接続された一組のスイッチング素子2,
は、一方が開放している間、他方が閉止されるように
作動する。他の２組のスイッチング素子3,および4,
も同様に作動する。これら３組のスイッチング素子は電
源７に並列に接続されている。

そして、Ａ相の励磁コイル1Aの他端とＢ相の励磁コイル
1Bの他端とは相互に接続され、電流検出器５を介してス
イッチング素子2,のノードに結線されている。Ｃ相の
励磁コイル1Cの他端は電流検出器６を介してスイッチン
グ素子3,のノードに結線されている。Ｄ相の励磁コイ
ル1Dの他端とＥ相の励磁コイル1Eの他端とは相互に接続
されてスイッチング素子4,のノードに結線されてい
る。

すなわち、スイッチング素子2,,3,,4,は励磁コイ
ルの切換えを行うだけでなく、PWMを使用した可変電圧
電源のスイッチング素子としても使用されている。従っ
て、可変電圧電源としてのスイッチング素子は必要とし
ない。

本発明の駆動方法は５相ステッピングモータ１を上記の
ように３相に結線し、実質３相の電源で第６図、第７図
と同様に駆動するものである。

第２図は上記５相ステッピングモータ１の励磁コイル1A
〜1Eにおけるトルクベクトルの方向を示している。第６
図、第７図の駆動装置では、第２図に破線で示すトルク
ベクトルａ〜ｅの合成ベクトルを回転させることにより
５相ステッピングモータが駆動される。これに対し、本
発明の駆動方法では、５相ステッピングモータ１の５相
の励磁コイル1A〜1Eを３相に結線しているので、その３
相の励磁コイルにて得られるトルクベクトルα〜γの合
成ベクトルにて５相ステッピングモータが駆動される。

すなわち、トルクベクトルαは励磁コイル1A,1Bにて得
られ、その大きさはスイッチング素子2,の開閉タイミ
ング制御により、励磁コイル1A,1Bに供給する電流値I1
（電流検出器５の出力値）を制御することにより任意に
調節される。トルクベクトルβは励磁コイル1Cにて得ら
れ、その大きさはスイッチング素子3,の開閉タイミン
グ制御により、励磁コイル1Cに供給する電流値I2（電流
検出器６の出力値）を制御することにより任意に調節さ
れる。トルクベクトルγについては励磁コイル1D,1Eに
て得られ、その大きさは、励磁コイル1D,1Eに供給する
電流値I3がI1＋I2＋I3＝０を満足するようにスイッチン
グ素子4,の開閉タイミングを制御することにより決定
される。

第３図はスイッチング素子2,による電流値I1の制御パ
ターンを簡略化して示している。スイッチング素子２の
導通期間が長くして行くことにより電流値I1は増大し、
逆にスイッチング素子２の導通期間を短くして行くこと
により電流値I1は減少する。同様に、電流値I2,I3も任
意に制御される。そして、電流値I1,I2,I3の制御によ
り、第６図および第７図に示す駆動装置と同様に回転ト
ルクベクトルが形成でき、５相ステッピングモータ１の
優れた分解能を生かしたハーフステップ駆動が可能にな
り、更にマイクロステップ駆動もできる。

なお、スイッチング素子2,,3,,4,の制御は、電流
検出器5,6の出力値をリードオンメモリ等でデジタル制
御することにより簡単に行うことができる。

本発明の駆動方法は第１図に示すスター結線された５相
ステッピングモータに対してだけでなく、第４図に示す
スタンダード結線および第５図に示すペンタゴン結線さ
れた５相ステッピングモータに対しても適用でき、更に
４相ステッピングモータ、６相以上のステッピングモー
タに対しても適用可能である。

本発明の駆動方法を４相ステッピングモータに適用する
場合には、４相ステッピングモータを３相に結線して、
実質３相の回路で駆動することになる。５相ステッピン
グモータに対しては３相駆動、４相駆動が可能であり、
６相以上のＮ相ステッピングモータに対しては３相以
上、（Ｎ−１）相以下で、そのステッピングモータを駆
動できる。

つまり、本発明の駆動方法は４相以上のＮ相ステッピン
グモータを実質３相もしくは最大でも実質（Ｎ−１）相
の回路で駆動して、素子数減少を図るものであり、例え
ば５相ステッピングモータを実質３相の回路で駆動する
場合には、可変電圧電源に内蔵されるスイッチング素子
を考慮してもスイッチング素子は６個であり、従来の第
７図に示す回路の11個と比べても大巾な素子数減少が達
成される。

〔発明の効果〕

本発明の駆動方法は、従来より少ないスイッチング素子
で従来と同様の高精度駆動を可能にし、駆動装置のコス
ト低減に寄与する。また、スイッチング素子の減少に伴
ってステッピングモータと駆動装置との間の配線数も減
少し、コネクター、端子等も含めて配線に要するコスト
を大巾に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための回路図、第
２図はそのベクトル方向を示す模式図、第３図はそのス
イッチング素子の動作を示すタイミングチャート、第４
図および第５図は本発明の他の実施例に係る回路図、第
６図および第７図は従来の駆動方法を示す回路図であ
る。 図中、1:ステッピングモータ、1A〜1E:励磁コイル、2,
〜4,：スイッチング素子、5,6:電源検出器、7:電
源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】４相以上のＮ相ステッピングモータの各励
   磁コイルを３相以上、（Ｎ−１）相以下に結線し、結線
   された３相以上、（Ｎ−１）相以下の励磁コイルに該励
   磁コイルと同相の周期的に変化する交流電流を供給する
   ことを特徴とするステッピングモータの駆動方法。