JP2003504003A - 多相電動ステッパーモータの設定方法 - Google Patents
多相電動ステッパーモータの設定方法Info
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Abstract
Description
供給を有する多相電動モータに減速機を介して伝達される機械的停止に対応する
基準位置に対して該電動モータを設定するための方法に関する。
。そのことは、それらが指定された機能を実行するための計測装置(システム)
にしばしば使用される理由である。一般的な用途として、車両のダッシュボード
の計器等の、計測又は表示用機器のポインタの制御又は空調回路の空気流の調整
用シャッターの制御が知られている。
ンパルスに対応する。決められた数のインパルスは、対応する数のステップを形
成し、従ってロータの既知の回転を形成する。決められた周波数におけるインパ
ルスの連続は、ほとんど一定速度の回転を提供可能にする。
ッチの大きさを機械的に減少するために、減速機として作用するギア装置(シス
テム)にしばしば関連する。その方法において解像度は増大する。
続的動きの痕跡(impression)を与える、モータの回転の増加の性質
を知ることは出来ない。
685はすでに、所謂、表示装置のポインタを制御するための、その様な多相回
転式ステッパーモータを開示する。
タ)が動かなければならないダイアルの目盛り(graduation)との間
で良好な一致を有することが重要であることが分かる。この種の装置のオペレー
ションの実施において経験される困難性の一つは、特にポインタの初期位置辺り
に表示がない場合又はオフセットが情報の欠如の結果生じる休止相における誤作
動により発生する場合において、基準位置に対するポインタの位置である。装置
はその場合、ポインタを既知の位置から再スタートさせるために、再度初期化さ
れる必要がある。
要であるので、実行されたステップ数を数えること、即ち基準位置から開始して
、従ってモータに適用される多くのインパルスを数えることにより、この基準に
対するロータの角度位置を知ることが可能である。もちろん減速機の特性を知れ
ば、ギアのバックラッシュを除いて、シャッターでさえも、制御されるポインタ
の位置をそれから抽出することが可能である。
、360度より、更には300度より、小さい移動経路に従い回転しなければな
らないので、基準位置は、その前部において該ポインタが移動するダイアルのレ
ベル又は更にギア装置(システム)のレベルのいずれかに設置される機械的停止
により規定可能であり、後者(ポインタ)が具備される歯付き車輪の角度的移動
距離を制限する。減速機の場合において内部機械停止は、端部車輪、即ちその軸
が負荷従ってポインタ、を制御するものに通常設置される。
ので、そのロータは機械停止に向かって負荷の回転を制御する。一旦後者(機械
停止)が検知されこの機械停止とダイアルのゼロ値との間の角度が認識されると
、ポインタをこのゼロ値に移動するために必要な多くのステップが適用される。
同様に表示装置の運転において、表示ダイアルに沿って必要な角度的位置をポイ
ンタに指示するために、モータに対して、動力供給のシークエンス又は決められ
た数のステップの形のインパルスを伝達することが出来る。
表示装置に関連するものであるにも係わらず、本発明は全く制限されるものでは
なく、その理由として例えば、車両用空調回路のシャッターの制御用装置等の別
の装置への用途を見つけ得ることが、再度明確に言及されるべきである。従って
開放(オープン)回路における運転、従ってセンサのない場合であっても、ステ
ッパーモータにより、特には減速機を介して、駆動される負荷の正確な位置を知
ることが必要な時は常に、本発明は有益であろう。
とは基準位置を各始動(スウィッチオン)において捜すことを意味する。
ッパーモータの設定方法を開示する。この方法は、N対の極を具備するロータの
回転の作用により、ステータの巻き線に対応する相の誘導電圧が生じるという原
理に基づいている。ロータが回転を停止するとこの電圧は明らかに取り消される
。
とも一相に誘導された電圧の0通過の検知からなる。
タのキックバック(戻り過ぎ)は回避できず、更に後者の位置誤差、従って低い
表示精度が生じる。
計測することによりこの機械停止を最終的に検知する前に、機械停止に対して逆
方向の回転でモータに給電する(feed)ことは普通に実施される。表示装置
の場合において、使用者にとって全く明確な理由のないポインタのこの動きは回
避されなければならない。
のレベルで計測されるので、もし該機械停止に対応する基準位置の正確な検知を
、1つのステップ内で、望むのであれば、モータの各相における誘導電圧のこの
0通過を監視することは絶対に必要である。
インタの通過の検知可能な光学センサにより、検知可能である。その様な解決案
はしかし厄介なもので高価である。
れを越えて機械停止が必ず設置される、減速機等のギア装置の存在が、装置が機
械停止に出会う瞬間とモータが停止する瞬間との間の決められた時間間隔がそこ
に存在するための理由であり、即ちこの過渡的状態は、この種の設置(moun
ting)が示す機械的バックラッシュ及び弾性により生じるという事実に基づ
いている。より正確には減速機又は駆動されるポインタの端部車輪が該停止に達
すると、このギア装置の種々の車輪及び歯付き車輪は、決められた応力によりお
互いに対して進行的に妨害され、そのことはモータの負荷の進行的増加、特には
後者(モータ)の減速、を生じ、それは、安定した運転におけるこの誘導電圧の
値から0へのこのモータの相における誘導電圧の変化を生じる。従って本発明の
目的は、その方法の原則が実際に、モータの停止を瞬間的に制御するために、即
ちこの誘導電圧が0に等しくなる前に、良好に決められた条件の下でこの誘導電
圧のこの変化の検知及び/又はしきい値の下への通過の検知に基づく方法からな
る。
給のシークエンスを停止することにより、機械停止上のシャッター又はポインタ
のキックバックを生じ、即ち位置決めエラーを生じる、ギアが完全にブロックさ
れた状態を回避する。ギア装置を介してのモータへの機械停止の効果の伝達から
生じるこの過渡現象は、負荷が基準位置から離れているか又は近くにあるかの何
れかに無関係に発生するので、モータの相の誘導電圧のこの過渡的状態、更にそ
れにより捜査される基準位置を検知することが任意の場合に可能であることが認
識されるべきである。
の継続的動力供給を備える該多相電動モータに対して伝達される機械停止に対応
する基準位置に対して電動モータを設定するための方法に関しており、更にもし
この平均の計測値が該しきい値より低い場合には、進行中のシークエンスにおい
て該モータへの給電を停止するために、モータの少なくとも一つの相の給電され
ないシークエンスにおいて、決められた時間の枠(window)における給電
されない相の誘導電圧を計測することと、しきい値とその平均値とを比較するこ
とにより構成されることを特徴とする。選択されたしきい値は、制御される負荷
に与えられる速度におけるこの誘導電圧により通常到達される平均値より低く選
択されるべきであることが認識されるべきである。
の継続的動力供給を備える該多相電動モータに対して伝達される機械停止に対応
する基準位置に対して電動モータを設定するための方法に関しており、更にオフ
セットが発生した場合に進行中のシークエンスにおいて該モータの給電を停止す
るために、モータの少なくとも一つの相の給電されないシークエンスにおいて、
決められた時間の枠(window)における給電されない相の誘導電圧の変化
を読み取ることと、標準の変化とその変化とを比較することにより構成されるこ
とを特徴とする。
説明を読むことにより、より良好に理解される。
係わり、その様なモータは既知の段階的オペレーションに関して継続的に給電さ
れる。特別には本図2で例として示されるモータ1は、二相式であり、2つの電
気コイル3,4を具備するステータ部を備えており、その内部には交互の方向で
半径方向に設置されるN対の極を有するロータ5が運動する。ここでNは5であ
る。
ード又はハーフステップモードで電力供給可能である。しかし後者の解決案は、
より有利であることが分かっており、それはこの様に駆動される負荷が実質的に
連続的な動きに適合するからであることが認識されるはずである。
、それはダイアル7の前で動かなければならないポインタ6により形成される。
例えばこの負荷はまた、車両用空調回路の空気流の調整の用途の機構(フレーム
ワーク)内のシャッターにより形成可能であった。
置8を介してモータ1により制御される。従ってロータ歯付き車輪9がロータ5
上に設置されており、歯付き車輪9は中間車輪11と軸方向で一体に設置される
中間車輪10に作用しており、中間車輪11は順に、ポインタ6がそれの軸13
上に設置される端部車輪12に係合する。
途において、該ポインタ6又はその様なシャッターは、360度より小さい移動
距離だけにおいて回転する必要があり、そのことは、モータ1の外側、例えばダ
イアル7に、配置される機械停止14,14Aを使用可能にして、図1で分かる
ように、ポインタ6と協働するか、又はさもなければこのモータ1の内部に配置
されており、その様な場合には機械停止14Aは、ギア装置8特には360度よ
り小さい回転が作用する端部車輪12、に作用する。
を考慮して、その様な機械停止14,14Aにより規定される基準位置に対して
多相電動ステッパーモータ1を設定するための方法に関する。
到達した場合の、モータ1の1つの相で計測された誘導電圧Tiの信号が示され
る。
ションに対応するグラフである、第1の部分で分かるように、それは高速アプロ
ーチに同化されて(assimilated)おり、考慮される該相における誘
導電圧Tiは、後者が給電されない場合に計測されており、実質的に一定値Tc
に到達する。
にそれぞれ到達する場合に対応する区域Bにおいて、この誘導電圧Tiは、突然
には取り消されないが、しかし進行的に減少する過渡的状態を介して、区域Cに
おいて結局振動し、それは既知の技術において見られるように、該停止14,1
4Aに対するポインタ6又は該ギア装置8のキックバックに対応する。ここでは
実際にはこの現象を回避することが望まれる。
Tsより小さい場合には進行中のシークエンスにおける該モータ1の給電を停止
するために、モータ1の少なくとも一つの相の給電のないシークエンスにおいて
、決められた時間の枠(window)15において供給されない該相における
誘導電圧Tiを計測することと、後者の平均値をしきい値Tsと比較することと
により構成される。
電圧により通常達成される平均値より小さく選定されるであろう。
iを示す。事前に規定されたしきい値である値Tsにその後比較される平均値を
得るために、幾つかの計測16,161,162,163,164が実施される期間
の枠15が示される。 モータに給電インパルスは所定の時間にわたって制御されるので、計測枠15
を非常に正確に規定することが容易であると認識されるはずである。
装置8が、機械停止14又は14Aにそれぞれ到達していない場合における、該
相の給電のないシークエンスにおいてモータ1の相の誘導電圧Tiの発展(ev
olution)を特に示す。比較すると図6では、他方でこの機械停止14;
14Aが到達された場合の、この誘導電圧Tiの、同じ条件下での、発展が示さ
れる。監視された相の1つの単一の給電のないシークエンスにおける計測枠15
において、この相における誘導電圧の変化Δtiを検知することが可能であり、
その変化は、ポインタ6又はギア装置が機械停止14又は14Aにそれぞれに到
達したことを表すことが分る。従って本発明による設定方法はまた、誘導電圧T
iの値を単に計測するだけではなく、更にこの誘導電圧の変化Δtiを安定状態
の標準変化と比較するために、その変化Δtiを読みとる場合にも拡張される。
その標準状態の変化は、それが越されると、進行中のシークエンスにおいて該モ
ータ1へ電力供給を停止させる。
誘導電圧の発展に対応する場合には、モータが高速、即ち高入力周波数で運転さ
れる場合であるが、図7は、モータが非常に低いインパルス周波数で給電された
場合の相の誘導電圧Tiの同じ発展を示す。
れた相のこの誘導電圧Tiにより形成された波動は、非常に特定の形及び振幅に
適合する。しかし、ポインタ6又はギア装置8の機械停止14又は14Aに対す
るそれぞれの到達に対応するシークエンスS3では、この波動は変化するので、
この場合では、適切に規定された計測枠15において、それが標準変化Δtis
とは異なる場合に、進行中のシークエンスにおいてモータへの給電を停止させる
、誘導電圧の変化Δtiが検知可能である。
れぞれ対している場合には、該方法はまた明らかに効果がある。実際にその場合
には、相の給電のないシークエンスにおいて0に実質的に等しい後者の誘導電圧
を計測し、ここでは、それが前もって決められたしきい電圧Tsより低いので、
それは該シークエンスにおいてモータを停止させる。
、又は前もって決められた変化Δtisより高い及び/又はより低い誘導電圧の
変化Δtiの検知の組み合わせに対応可能であるという前出の記述により理解で
きる。
モータ1の設定を進めるために、モータ1は最初には、機械停止に向かって非常
に低周波数で給電されることが好ましく、これは、もし機械停止が検知されない
場合には高速度アプローチに進む決められていて減少された数のステップをこえ
る。より正確には、モータ1はその後、機械停止14;14Aに出会うまで、高
周波数で給電される。
予測可能である。従って初期化段階、従って機械停止14;14Aにより規定さ
れる基準位置の決定の段階において、モータはまず最初に、該機械停止14;1
4Aへの早い到達のために、対向される方向及び高速で給電される前に、この機
械停止14;14Aに対向する方向において数ステップで給電される
導電圧の監視からなるが、より高い精度を得るために、複数の相の各1つの相に
おいて、それらが給電されない場合に、誘導電圧の発展を継続的に監視すること
が予測可能であると認識されるべきである。
8に設置された特定の場合に、設計により、該ギア装置8のこの機械停止14A
への到着が対応するモータのステップを知ることが可能である。その様な状態に
おいて、該機械停止14Aが作用するモータのこのステップに対応する相だけを
監視することで十分である。
されたギア装置8を示す。実際にはここで適用される機械的設定方法は、その相
の1つへの給電を介して平衡位置にロータ5を動かすことにより構成される。そ
の後中間歯付き車輪を介して、端部車輪12が該機械停止14Aと協働すること
が確保される。
極数又はそれの倍数に等しくなるように選択される。図2おいてロータ歯付き車
輪9の歯数は磁石の極数、即ち図示されるモータ1においては10、に等しい。
応する。しかし摩耗(wear)の問題により中間車輪10のこれらの歯の数は
、それがロータ歯付き車輪9の歯数の倍数に対応しないように選定されることが
好ましい。
11は9の歯を具備する。 摩耗の問題によりここでもまた、端部車輪12の歯数は中間歯付き車輪11の
歯数の倍数に対応しないことが分かる。 従って例では、端部車輪のこの歯数は70に等しく、従って得られる減速比は 72/10 x 70/9 = 56 である。
部車輪12の軸及びロータ歯付き車輪9の軸を介して通過する同じ整列に設置さ
れるように、機械停止14Aに対して端部車輪12を動かすことにより、該ロー
タ歯付き車輪9の1つの歯が、この整列に一致するので、中間歯付き車輪11を
端部車輪12に挿入すると、この中間歯付き車輪11と一体の中間車輪10は、
その歯の噛み合いを介して、やはりまた平衡位置にあるロータ歯付き車輪9と協
働可能であることが確認される。
ことにより、上記の設置(mounting)は、このロータ5がモータ1の1
つの相への給電を介して運ばれる平衡位置に係わらず、実際に可能であることが
証明される。
間車輪10及び中間歯付き車輪11のユニットの前もって決められた角度方向な
しで容易に実行されて、モータ1の基準位置を非常に正確に知ること、及び従っ
て上記で説明した方法を介して監視されるべき相を非常に正確に知ることが可能
である。
形成することが、専門家の能力範囲にあるので、それのただ1つの実施の形態が
添付図の図8の表示により示されている。
イアルの図解図である。
荷を制御するステッパーモータの例示の実施の形態の図解的平面図である。
導電圧の時間にわたる発展のグラフである。
において実施された計測のグラフである。
械停止に到達しない場合の、後者の誘導電圧の非給電シークエンスにおける発展
を示す。
械停止に到達した後での、図5と同じ条件下での、この誘導電圧の発展を示す。
る発展に対応する。
Claims (8)
- 【請求項1】 ギア装置(8)、即ち減速機を介して、段階的なオペレーシ
ョンのための継続的動力供給を備える該多相電動モータ(1)に対して伝達され
る機械停止(14;14A)に対応する基準位置に対して電動モータ(1)を設
定するための方法において、この方法が、 もし平均の計測値がしきい値より低い場合には、進行中のシークエンスにおい
て該モータ(1)への給電を停止するために、 モータ(1)の少なくとも一つの相の給電されないシークエンスにおいて、決
められた時間の枠(15)における給電されない相の誘導電圧Tiを計測するこ
とと、該しきい値Tsとその平均値とを比較することと、 により構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ギア装置(8)、即ち減速機を介して、段階的なオペレーシ
ョンのための継続的動力供給を備える該多相電動モータ(1)に対して伝達され
る機械停止(14;14A)に対応する基準位置に対して電動モータ(1)を設
定するための方法において、この方法が、 オフセットが発生した場合に進行中のシークエンスにおいて該モータ(1)の
給電を停止するために、 モータ(1)の少なくとも一つの相の給電されないシークエンスにおいて、決
められた時間の枠(15)における給電されない相の誘導電圧の変化ΔTiを読
み取ることと、標準の変化Δtsとその変化とを比較することと、 により構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項3】 該しきい値Tsとその平均値とを比較するために、モータ(
1)の少なくとも一つの相の給電されないシークエンスにおいて、決められた時
間の枠(15)における給電されない相の誘導電圧Tiを計測することと、 標準の変化値Δtsとその変化Δtiとを比較するために、結局そのケースが
、計測された誘導電圧Tiがしきい値Tsより低いか又は読まれた変化Δtiが
標準変化Δtsとは異なるかである場合に、進行中のシークエンスにおいて該モ
ータ(1)への給電を停止するために、この誘導電圧のその変化Δtiを読み取
ることと、 により構成されることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の方法
。 - 【請求項4】 それが、モータ(1)の電力の高供給周波数において、機械
停止(14;14A)の早いアプローチの構造内に適用されることを特徴とする
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 それが、モータ(1)の低電力供給周波数において、機械停
止(14;14A)の遅いアプローチの構造内に適用されることを特徴とする請
求項2または3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 誘導電圧Ti又はその変化Δtiは、モータ(1)の複数の
相の相の給電されないシークエンスにおいてモータ(1)の複数の相の各一つに
おいて連続的に監視されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項7】 設計により、ギア装置(8)の機械停止(14A)に対する
到達に対応するモータ(1)のステップを決定するためと、誘導電圧Ti及び/
又は少なくともそのステップに対応するシークエンスにおけるモータの給電され
ない相のその誘導電圧の変化Δtiとを監視するために、ロータ(5)の平衡位
置におけるモータ(1)内部の機械停止(14A)に対してギア装置(8)を機
械的に設定することにより構成されることを特徴とする請求項1から6のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載される方法を実行するためのギア装置であっ
て、特には減速機であるギア装置において、このギア装置が、 機械停止(14A)が作用する端部車輪12に係合する中間歯付き車輪11と
共に軸方向に一体に設置される中間車輪10に係合するロータ歯付き車輪9を具
備しており、 このギア装置は、 ロータの歯(5)の数が、ロータ磁石の極数又はそれの倍数に等しく選択され
ることと、 中間車輪(10)が、中間歯付き車輪(11)の歯数の倍数に対応する歯数を
具備する一方で、ロータ歯付き車輪(9)の歯数の倍数とは異なる歯数を具備す
ることと、 端部車輪(12)が、中間歯付き車輪(11)の歯数の倍数とは異なる歯数を
具備することと、更に 一方では中間歯付き車輪(11)を介して更に他方では中間車輪(10)を介
して、ロータ(5)がモータ(1)の相の一つの給電に対して平衡位置にある場
合に、端部車輪(12)が機械停止(14A)と協働することと、 を特徴とするギア装置。
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| FR9908436A FR2795885A1 (fr) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Methode de calage d'un moteur electrique de type polyphase a fonctionnement pas a pas, ceci par rapport a une position de reference correspondant a une butee mecanique |
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