JP3816607B2 - Stepping motor - Google Patents
Stepping motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP3816607B2 JP3816607B2 JP34679196A JP34679196A JP3816607B2 JP 3816607 B2 JP3816607 B2 JP 3816607B2 JP 34679196 A JP34679196 A JP 34679196A JP 34679196 A JP34679196 A JP 34679196A JP 3816607 B2 JP3816607 B2 JP 3816607B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- phase
- stepping motor
- coils
- phase excitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回路により多相励磁駆動されるステッピングモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のステッピングモータにおける各相の励磁コイルは、それ自体の電気抵抗や巻数などの形態が同一とされている。そのため、例えば、ロータリ型のステッピングモータの場合には、同一の駆動条件下において、一方向の回転トルクと他方向の回転トルクは同一となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなステッピングモータの使用形態としては、回転方向に応じた異なる回転トルクが要求される場合がある。例えば、開閉バルブの駆動源として使用される場合において、その開閉バルブの閉弁時におけるバルブとシートとの損耗を小さく抑えるべく、閉弁トルクを開弁トルクよりも小さくしたいときには、ステッピングモータの回転トルクが回転方向に応じて異なることが要求される。
しかし、上記従来のステッピングモータの場合、同一駆動条件下においては、回転方向に応じて回転トルクを異ならせることができず、仮に、回転方向に応じて駆動条件を変更しようとした場合には、その分、ステッピングモータの駆動回路が複雑化して、製造費用の高騰化を招くという問題があった。
【0004】
本発明は、かかる従来のステッピングモータに対する要請に基づいてなされたもので、同一の駆動条件下において、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせることができるステッピングモータを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ユニポーラ駆動されるようにバイファイラ巻された4相の励磁コイルを備え、2相励磁方式により正逆両方向に回転駆動されるPM型のステッピングモータであって、上記4相の励磁コイルの内、少なくとも1相の励磁コイルによる発生トルクは、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせるべく他の相の励磁コイルによる発生トルクと異なる大きさに設定したことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、バイポーラ駆動されるようにモノファイラ巻きされた2相の励磁コイルを備えた正逆両方向に回転駆動されるPM型のステッピングモータであって、上記2相の励磁コイルの内、1相の励磁コイルによる発生トルクは、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせるべく他の相の励磁コイルによる発生トルクと異なる大きさに設定したことを特徴とするものである。
【0006】
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、上記発生トルクの異なる励磁コイルは、電気抵抗の逆数と巻数との積が異なっていることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1〜図8は、本発明の第1の実施形態を説明するための図であって、ユニポーラ駆動されるようにバイファイラ巻された2対の励磁コイルを備えて、2相励磁方式により駆動されるPM型のステッピングモータとしての適用例である。
まず、図1、図2、および図3により、本実施形態のステッピングモータの基本構成について説明する。図1において符号1、2は、互いに180°の位相関係の磁界をつくるようにバイファイラ巻された励磁コイルであり、励磁コイル1による磁界をA相とする。そのA相と逆相の励磁コイル2による磁界に関しては、図においてはA相の「A」の文字の上に「−」を付して表記し、以下においては「Aバー相」という。また、3、4も互いに180°の位相関係の磁界をつくるようにバイファイラ巻された励磁コイルであり、励磁コイル3による磁界をB相とする。そのB相と逆相の励磁コイル4による磁界に関しては、図においてはB相の「B」の文字の上に「−」を付して表記し、以下においては「Bバー相」という。さらに励磁コイル1、3がつくる磁界(A相、B相)は位相差90°の
関係に設定されている。
【0008】
本実施形態においては、励磁コイル1、2は、図2に示すように、同一のボビン5に同時に巻き込まれて一体構造とされ、磁極を成すステータポール6は台形となっている。同様に、励磁コイル3、4は、同一のボビン7に同時に巻き込まれて一体構造とされ、磁極を成すステータポール8は台形となっている。なお、図中符号9は、アルニコ系などの永久磁石などにより構成されたロータであり、図2に示すように、ステータポール6、8に対応する磁極が形成されている。そして、このような基本構成のステッピングモータは、図3に示すように、1つの入力パルスに対して2相ずつ励磁される2相励磁方式により駆動される。
【0009】
本発明の第1の実施形態は、このような基本構成において、励磁コイル1、2と励磁コイル3、4との間において、それらの電気抵抗と巻数を異ならせることにより、前者における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)に対して、後者における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)が小さく設定されている。これにより、励磁コイル1、2による発生トルクに対して、励磁コイル3、4による発生トルクが小さく設定されている。
例えば、励磁コイル1、2を線径0.155mm、巻数390ターン、電気抵抗30オームとし、これに対して、励磁コイル3、4を線径0.13mm、巻数550ターン、電気抵抗60オームとした。共通の電源を用いた同一駆動条件において励磁コイル1、2、3、4を駆動する場合においては、それらの電気抵抗と励磁電流が反比例するため、それらの電気抵抗の逆数と巻数の積がAT(アンペアターン)に対応することになる。したがって、励磁コイル1、2における電気抵抗の逆数と巻数の積は、励磁コイル3、4における電気抵抗の逆数と巻数の積よりも大きく設定されることになる。
【0010】
このようにして、励磁コイル1、2による発生トルクに対し、励磁コイル3、4による発生トルクを小さく設定したことにより、各相毎のθ−T特性(角度変位−トルク特性)は図4〜図7に示すようになる。
これらの図において、励磁コイル1による発生トルクは「A相トルクT(A)」とし、励磁コイル2による発生トルクに関しては、図においてはA相トルクT(A)の「A」の文字の上に「−」を付して表記し、以下においては「Aバー相トルク」という。同様に、励磁コイル3による発生トルクは「B相トルクT(B)」とし、励磁コイル4による発生トルクに関しては、図においてはB相トルクT(B)の「B」の文字の上に「−」を付して表記し、以下においては「Bバー相トルク」という。
【0011】
図4は、励磁コイル1、3を励磁したとき(以下、「シーケンス1」という)のθ−T特性、図5は、励磁コイル1、4を励磁したとき(以下、「シーケンス2」という)のθ−T特性、図6は、励磁コイル2、4を励磁したとき(以下、「シーケンス3」という)のθ−T特性、図7は、励磁コイル2、3を励磁したとき(以下、「シーケンス4」という)のθ−T特性であり、いずれにおいてもA相、Aバー相のトルクよりもB相、Bバー相のトルクが小さくなる。また、これらの図においてT(D)はディデントトルクであり、またT1、T2、T3、T4はシーケンス1、2、3、4における合成トルクである。
【0012】
次に、このようなシーケンス1、2、3、4を用いて、本例のステッピングモータの動作について説明する(図8参照)。
(右回転(CW方向)動作)
いま、シーケンス1の安定点P1にロータ9が停止していたとする。このときにシーケンス2に切り換わることによって、動作点が合成トルクT2上のP2ポイントとなり、CW方向の力が作用してロータ9が右回転し、シーケンス2の安定点P3に移動する。その後、シーケンス3に切り換わることによって、動作点が合成トルクT3上のP4ポイントとなり、CW方向の力が作用してロータ9が右回転し、シーケンス3の安定点P5に移動する。その後、シーケンス4に切り換わることによって、動作点が合成トルクT4上のP6ポイントとなり、CW方向の力が作用してロータ9が右回転し、シーケンス4の安定点P7に移動する。以上の動作を繰り返すことによって、ロータ9が右回転する。
【0013】
(左回転(CCW方向)動作)
いま、シーケンス4の安定点P7にロータ9が停止していたとする。このときにシーケンス3に切り換わることによって、動作点が合成トルクT3上のP8ポイントとなり、CCW方向の力が作用してロータ9が左回転し、シーケンス3の安定点P5に移動する。その後、シーケンス2に切り換わることによって、動作点が合成トルクT2上のP9ポイントとなり、CCW方向の力が作用してロータ9が左回転し、シーケンス2の安定点P3に移動する。その後、シーケンス1に切り換わることによって、動作点が合成トルクT1上のP10ポイントとなり、CCW方向の力が作用してロータ9が左回転し、シーケンス1の安定点P1に移動する。以上の動作を繰り返すことによって、ロータ9が左回転する。
【0014】
ところで、このようなステッピングモータは、左回転時のトルクよりも右回転時のトルクが小さくなる。このことは、前述した励磁コイル1、2、3、4の電気抵抗および巻数の設定例により、励磁コイル1、2における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)に対して励磁コイル3、4における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)を小さくしたステッピングモータの作動試験から確認できた。その作動試験の結果、左回転トルク2.0kg・km、右回転トルク1.5kg・kmであった。このような右回転トルクと左回転トルクとの差は、図8中の太線のような包絡線上のトルクの最小ポイントPA、PBの差によるものと推測できる。つまり、左回転領域におけるトルクの最小ポイントPBに対して、右回転領域におけるトルクの最小ポイントPAが小さいことから、左回転トルクに対して右回転トルクが小さくなったと推測できる。
【0015】
このようなトルク出力特性のステッピングモータは、回転方向に応じて異なる回転トルクが要求される種々の作動機構の駆動源として広く利用することができる。例えば、開閉バルブの駆動源として利用した場合には、その開閉バルブの閉弁時におけるバルブとシートとの損耗を小さく抑えるべく、閉弁トルクを開弁トルクよりも小さくすることができる。
【0016】
(第2の実施形態)
図9は、本発明の第2の実施形態を説明するための図であり、本例の場合は、モノファイラ巻された2つの励磁コイル11、12をバイポーラ駆動する基本構成において、励磁コイル11、12の電気抵抗と巻数を異ならせ、励磁コイル11における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)に対して、励磁コイル12における励磁電流と巻数の積AT(アンペアターン)を小さく設定した。したがって、励磁コイル11と励磁コイル12のそれぞれが前述した実施形態における励磁コイル1、2と励磁コイル3、4に対応し、前述した実施形態と同様のトルク出力特性が得られることになる。
なお、本発明は、1−2相励磁方式を含む多相励磁方式のステッピングモータに対して適用することができ、またリニア形のステッピングモータに対しても適用することができる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1から3に記載の発明によれば、4相の励磁コイルの内、少なくとも1相の励磁コイルによる発生トルクを他の相の励磁コイルによる発生トルクと異なる大きさに設定したことにより、同一の駆動条件下において、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせることができ、この結果、駆動回路の複雑化や高価格化を招くことなく、作動方向において異なるトルクが要求される種々の作動機構の駆動源として有効に利用することができる。
【0018】
ここで、請求項3に記載の発明にあっては、発生トルクの異なる励磁コイルは、電気抵抗の逆数と巻数との積が異なっているので、励磁コイルの選定に応じて、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異なる大きさに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の基本構成の説明図である。
【図2】 図1の基本構成におけるロータとステータとの関係の説明図のである。
【図3】 図1の基本構成における2相励磁方式の説明図である。
【図4】 本発明の第1の実施形態におけるシーケンス1の説明図である。
【図5】 本発明の第1の実施形態におけるシーケンス2の説明図である。
【図6】 本発明の第1の実施形態におけるシーケンス3の説明図である。
【図7】 本発明の第1の実施形態におけるシーケンス4の説明図である。
【図8】 本発明の第1の実施形態の動作説明図である。
【図9】 本発明の第2の実施形態の基本構成の説明図である。
【符号の説明】
1、2、3、4 励磁コイル
5、7 ボビン
6、8 ステータポール
9 ロータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stepping motor driven by multiphase excitation by a drive circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the excitation coil of each phase in this type of stepping motor has the same form such as its own electrical resistance and number of turns. Therefore, for example, in the case of a rotary type stepping motor, the rotational torque in one direction and the rotational torque in the other direction are the same under the same driving conditions.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a usage pattern of such a stepping motor, a different rotational torque according to the rotational direction may be required. For example, when used as a drive source for an open / close valve, the rotation of the stepping motor is required when the valve closing torque is to be made smaller than the valve opening torque in order to minimize the wear of the valve and the seat when the open / close valve is closed. The torque is required to be different depending on the direction of rotation.
However, in the case of the above conventional stepping motor, under the same driving conditions, the rotational torque cannot be varied according to the rotational direction, and if the drive conditions are to be changed according to the rotational direction, As a result, the driving circuit of the stepping motor is complicated, resulting in an increase in manufacturing cost.
[0004]
The present invention has been made based on a demand for such a conventional stepping motor, and provides a stepping motor capable of differentiating output torques when driving a motor in one direction and the other direction under the same driving conditions. It is intended.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in
Further, the invention described in
[0006]
Further, the invention described in
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIGS. 1 to 8 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention, which is provided with two pairs of exciting coils that are bifilar-wound so as to be unipolarly driven, and is driven by a two-phase excitation method. This is an application example as a PM type stepping motor .
First, the basic configuration of the stepping motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. In FIG. 1,
[0008]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0009]
In the first embodiment of the present invention, in such a basic configuration, the excitation current in the former is changed between the
For example, the
[0010]
In this way, the torque generated by the
In these drawings, the torque generated by the
[0011]
4 shows the θ-T characteristic when the
[0012]
Next, the operation of the stepping motor of this example will be described using
(Right rotation (CW direction) operation)
Now, it is assumed that the
[0013]
(Left rotation (CCW direction) operation)
Now, it is assumed that the
[0014]
By the way, in such a stepping motor, the torque at the right rotation is smaller than the torque at the left rotation. This is because the excitation coils 3, 4, 4, and the product of the excitation current and the number of turns AT (ampere turns) in the excitation coils 1, 2, are set according to the setting example of the electrical resistance and the number of turns of the excitation coils 1, 2, 3, 4. This can be confirmed from an operation test of a stepping motor in which the product AT (ampere turn) of the excitation current and the number of turns in is small. As a result of the operation test, the left rotation torque was 2.0 kg · km and the right rotation torque was 1.5 kg · km. It can be presumed that the difference between the right rotational torque and the left rotational torque is due to the difference between the torque minimum points PA and PB on the envelope shown by the thick line in FIG. That is, since the minimum torque point PA in the right rotation region is smaller than the minimum torque point PB in the left rotation region, it can be estimated that the right rotation torque is smaller than the left rotation torque.
[0015]
Stepping motors having such torque output characteristics can be widely used as drive sources for various operating mechanisms that require different rotational torques depending on the rotational direction. For example, when used as a drive source for an opening / closing valve, the valve closing torque can be made smaller than the valve opening torque in order to suppress wear and tear between the valve and the seat when the opening / closing valve is closed.
[0016]
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. In the case of this example, the excitation coil 11 has a basic configuration in which two
The present invention can be applied to a multi-phase excitation stepping motor including a 1-2 phase excitation method, and can also be applied to a linear stepping motor.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the torque generated by at least one of the four- phase excitation coils is different from the torque generated by the other-phase excitation coils. By setting to, the output torque when driving the motor in one direction and the other direction can be made different under the same driving condition, and as a result, it can operate without complicating the drive circuit and increasing the price. It can be effectively used as a drive source for various operating mechanisms that require different torques in directions.
[0018]
Here, in the invention according to the third aspect , the exciting coils having different generated torques have different products of the reciprocal of the electrical resistance and the number of turns. as possible out to set the different sizes output torque when the direction of the motor drive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a relationship between a rotor and a stator in the basic configuration of FIG.
3 is an explanatory diagram of a two-phase excitation method in the basic configuration of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a
FIG. 5 is an explanatory diagram of a
FIG. 6 is an explanatory diagram of a
FIG. 7 is an explanatory diagram of a
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a basic configuration of a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4
Claims (3)
上記4相の励磁コイルの内、少なくとも1相の励磁コイルによる発生トルクは、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせるべく他の相の励磁コイルによる発生トルクと異なる大きさに設定したことを特徴とするステッピングモータ。A PM type stepping motor comprising a four-phase exciting coil wound by bifilar so as to be unipolar driven and driven to rotate in both forward and reverse directions by a two-phase excitation method,
Of the four-phase excitation coils, the torque generated by at least one-phase excitation coil has a magnitude different from the torque generated by the other-phase excitation coils so that the output torque when driving the motor in one direction differs from that in the other direction. Stepping motor characterized by setting.
上記2相の励磁コイルの内、1相の励磁コイルによる発生トルクは、一方向と他方向のモータ駆動時の出力トルクを異ならせるべく他の相の励磁コイルによる発生トルクと異なる大きさに設定したことを特徴とするステッピングモータ。 A PM type stepping motor that is driven to rotate in both forward and reverse directions with a two-phase exciting coil that is monofilar wound so as to be bipolar driven,
Of the two-phase excitation coils, the torque generated by the one-phase excitation coil is set to a magnitude different from the torque generated by the other-phase excitation coils so that the output torque when driving the motor in one direction and the other direction is different. Stepping motor characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34679196A JP3816607B2 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34679196A JP3816607B2 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Stepping motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10174416A JPH10174416A (en) | 1998-06-26 |
JP3816607B2 true JP3816607B2 (en) | 2006-08-30 |
Family
ID=18385845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34679196A Expired - Fee Related JP3816607B2 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3816607B2 (en) |
-
1996
- 1996-12-10 JP JP34679196A patent/JP3816607B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10174416A (en) | 1998-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2575628B2 (en) | Brushless motor | |
EP0559818B1 (en) | Polyphase switched reluctance motor | |
JP3425369B2 (en) | 3 phase motor | |
US7432623B2 (en) | Brushless electromechanical machine | |
US4029977A (en) | Rotary stepper motor and method of operation | |
JPH0686527A (en) | Hybrid stepping motor | |
US20110285254A1 (en) | Self-starting electromotor | |
WO2006113121A1 (en) | Induction and switched reluctance motor | |
EP1187302B1 (en) | Motor-driven system with toothed stator poles | |
JP2000116172A (en) | Polyphase motor | |
JP2003088078A (en) | Brushless dc motor | |
JP2000139047A (en) | Permanent-magnet motor | |
JP2001169517A (en) | Capacitor motor | |
JP3816607B2 (en) | Stepping motor | |
JP2003134765A (en) | Electric rotating machine for vehicle | |
JP2688579B2 (en) | Stepper motor driven diaphragm blade control device | |
JP3239073B2 (en) | Permanent magnet field type brush motor | |
JP3416250B2 (en) | Stepping motor | |
JPS6122553B2 (en) | ||
JP3124499B2 (en) | Composite three-phase stepping motor and method of driving the same | |
JP2003158863A (en) | Hb permanent magnet ring coil type rotating electric machine | |
JPH10201285A (en) | Brushless dc motor | |
JPS63129840A (en) | Motor | |
JP2975886B2 (en) | Drive device for multi-phase permanent magnet type stepping motor | |
JPH08251898A (en) | Oscillating motor and bonding device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040601 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040723 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040817 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040922 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040928 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060608 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |