DE2121433A1

DE2121433A1 - Method and device for operating a stepping motor

Info

Publication number: DE2121433A1
Application number: DE19712121433
Authority: DE
Inventors: David Godwin London. M Talbert
Original assignee: Ultra Electronics Ltd
Current assignee: Ultra Electronics Ltd
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-12-09
Also published as: DE2311502A1; GB1354424A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN - DIPI-. ING. "W. EITLE · DR. RER-NAT. K. HOFFMANNDR. ING. E. HOFFMANN - DIPI-. ING. "W. EITLE · DR. RER-NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS D-80D0 MÖNCHEN 81 . ARABELLASTRASSE 4 - TELEFON (081T) 911087 C. IZ ΙD-80D0 MONK 81. ARABELLASTRASSE 4 - TELEPHONE (081T) 911087 C. IZ Ι

Ultra Electronics Limited,, London, W.3.» EnglandUltra Electronics Limited, London, W.3. “ England

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Schrittschaltmotors Method and device for operating a stepping motor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Schrittschaltmotors.The invention relates to a method and an apparatus to operate a stepper motor.

Sin Schrittschaltmotor ist üblicherweise so konstruiert, daß seine Wicklungen genügend Widerstand aufweisen, um in blockiertem Zustand den Strom auf eine durch die zulässige Verlustleistung des Motors bestimmte Höhe zu beschränken.A stepper motor is usually designed in such a way that that its windings have enough resistance to allow the current to pass through the permissible when blocked Limiting power dissipation of the motor to a certain amount.

-2--2-

109850/1082109850/1082

Bei Verwendung eines mit Kommutator versehenen Schrittschaltmotors begrenzt die vom sich drehenden Rotor induzierte gegenelektromotoriche Kraft die Ausgangsleistung des Motors, wobei die zur Aufrechterhaltung des Stromflusses durch die Wicklungen verbleibende Rest-Elektromotorische-Kraft mit zunehmender Drehzahl abnimmt.When using a stepper motor equipped with a commutator the counter electromotive force induced by the rotating rotor limits the output power of the Motor, with the remaining electromotive force to maintain the current flow through the windings decreases with increasing speed.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine unerwünschte Begrenzung der Ausgangsleistung eines Schrittmotors einerseits bei übermäßiger Verlustleistung des Motors andererseits vermeidet.It is an object of the invention to provide a method which undesirably limits the output power of a Stepper motor on the one hand avoids excessive power loss of the motor on the other hand.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die dem Schrittschaltmotor zugeführte Spannung in Abhängigkeit von der gewünschten Ausgangsleistung gesteuert wird.According to the invention this is achieved in that the voltage supplied to the stepping motor is dependent is controlled by the desired output power.

Außerdem ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisekreis des Schrittschaltwerkes ein Strombegrenzer vorgesehen ist, der den durch den Motor fließenden Strom innerhalb zulässiger Verlustgrenzen hält.In addition, a device for carrying out the method is provided, characterized in that in the feed circuit of the stepping mechanism, a current limiter is provided, which keeps the current flowing through the motor within permissible Holds loss limits.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Diagramme der Zeichnung Bezug genommen ist. Further details of the invention should be based on an exemplary embodiment will be explained and described in more detail, reference being made to the accompanying diagrams of the drawing.

Fig. 1 zeigt den Schrittschaltmotor und die Antriebsanordnung in schematischer Darstellung,Fig. 1 shows the stepping motor and the drive arrangement in a schematic representation,

Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung für den Antriebsstrom für den Schrittschaltmotor, undFig. 2 shows the circuit arrangement for the drive current for the stepper motor, and

Fig. 3 und 4 sind graphische Darstellungen des Drehmoment-Drehzahl-Verhältnisses Jeweils gemäß einem bekannten Verfahren und gemäß der vorliegenden Erfindung.3 and 4 are graphs of the torque-speed relationship In each case according to a known method and according to the present invention.

109350/1082 ->109350/1082 ->

Anschließend wird Bezug auf die Zeichnung genommen. Fig. zeigt einen Oszillator 1, der mit einer Wicklung 2 an einem zentralen Schenkel 3 einer Vierpol-Magnetspule verbunden ist, die außerdem die Wicklungen k, 5 und 6 an den Schenkeln "J₃ 8 und 9 besitzt, die in Winkeln von 12o in bezug auf den zentralen Schenkel 3 angeordnet sind. Ein Weieheisen-Magnetflügel Io ist an der Motorwelle 11 eines Schrittschaltmotors 12 angebracht.Reference is then made to the drawing. Fig. Shows an oscillator 1 which is connected to a winding 2 on a central leg 3 of a four-pole magnet coil, which also has the windings k, 5 and 6 on the legs "J ₃ 8 and 9, which are at angles of 12o in with respect to the central leg 3. A soft iron magnetic wing Io is attached to the motor shaft 11 of a stepping motor 12.

Die elektrische Spannungsquellenanordnung für den Schrittschaltmotor ist in Fig. 2 mit dem Block IJ schematisch dargestellt. Die Wicklung des Schrittschaltmotors ist bei Ik mit einem Innenwiderstand 15 dargestellt. Die gegenelektromotorisehe Kraft ist bei 16 und ein Strombegrenzer bei dargestellt.The electrical voltage source arrangement for the stepping motor is shown schematically in FIG. 2 with the block IJ. The winding of the stepping motor is shown with an internal resistance 15 at Ik. The counter electromotive force is shown at 16 and a current limiter is shown at.

Bei einem konventionellen Schrittschaltmotor ist ein besonderer Strombegrenzer 17 nicht vorgesehen, so daß der Widerstand 15 des Motors den Strom und damit die angelegte Spannung begrenzt. Das Eingangsdrehmoment T entspricht dabei gemäß Fig. 3 einer Rotordrehzahl O. Bei zunehmender Drehzahl hebt die gegenelektromotorische Kraft die Wirkung der von der Spannungsquelle 13 ausgehenden Spannung auf. Dieses Drehmoment/Drehzahl-Verhältnis ist in Fig. 5 durch die linie l8 dargestellt. Bei Erhöhung der angelegten Spannung würde sich die Ausgangsleistung des Schrittschalt-motors erhöhen und der Kennwert des Drehmoment/Drehzahl-Verhältnisses würde jetzt der Linie 19 der Fig. 3 entsprechen. Die angelegte Spannung kann jedoch aufgrund der zulässigen Leistungsverluste in den Schrittschaltmotorwicklungen nicht erhöht werden.In a conventional stepping motor, a special current limiter 17 is not provided, so that the resistance 15 of the motor limits the current and thus the applied voltage. The input torque T corresponds to 3, a rotor speed O. As the speed increases, the counter-electromotive force increases the effect the voltage emanating from the voltage source 13. This torque / speed ratio is shown in FIG the line l8 is shown. If the applied voltage was increased, the output power of the stepper motor would increase and the characteristic value of the torque / speed ratio would now correspond to line 19 in FIG. The applied voltage cannot, however, due to the permissible power losses in the stepping motor windings increase.

Durch Verwendung eines Strombegrenzers I7 gemäß Pig· 2 verändert sich der Kennwert des Drehmoment/Drehzahl-iierhältnisses. Anhand der Linie 2o von Fig. 4 kann man erkennen, daß es möglich ist, die an den Motor 12 angelegte Spannung ohneChanged by using a current limiter I7 according to Pig · 2 the characteristic value of the torque / speed ratio. From the line 2o of Fig. 4 it can be seen that it is possible to reduce the voltage applied to the motor 12 without

109850/1082 "⁴"109850/1082 " ⁴ "

Uberbelastung des Motors 12 durch übermäßige Verlustleistung in den Wicklungen zu erhöhen.Overloading of the motor 12 due to excessive power dissipation increase in the windings.

Die Lage des Rotors wird durch die magnetische Beeinflussung des mit den Wicklungen 4, 5 und 6 versehenen Magnetkreises durch den Flügel Io bestimmt. Die aus diesen Wicklungen ermittelte Information dient dazu, den Antriebsstrom für den Motor in bekannter Weise zu schalten.The position of the rotor is determined by the magnetic influence of the magnetic circuit provided with windings 4, 5 and 6 determined by the wing Io. The determined from these windings Information is used to switch the drive current for the motor in a known manner.

Es ist einleuchtend, daß durch die Begrenzung des Stromes die Erwärmung des Motors ungeachtet der Antriebsspannung im wesentlichen gleichbleibend ist. Bei steigender Spannung steigt jedoch auch die Drehzahl und damit die Ausgangs·^- und Motorleistung.It is obvious that the limitation of the current increases the temperature of the motor regardless of the drive voltage is essentially constant. With increasing voltage, however, the speed also increases and thus the output ^ - and engine power.

Eine andere Form zum Steuern des Schrittschaltmotors besteht darin, die Drehzahl des Motors zu überwachen und die angelegte Spannung entsprechend der gewünschten Drehzahl zu heben oder zu senken. Da die gegenelektromotorische Kraft sich proportional zur Drehzahl verhält, kann die angelegte Spannung von der festgestellten gegenelektromotorischen Kraft abhängig gemacht werden, so daß sich eine "bootstrap" Steuercharakteristik ergibt.Another way of controlling the stepper motor is to monitor the speed of the motor and the to increase or decrease the applied voltage according to the desired speed. Since the back electromotive Force is proportional to the speed, the applied voltage can be determined by the counter-electromotive force Force can be made dependent, so that there is a "bootstrap" control characteristic.

-5-109850/1082-5-109850 / 1082

Claims

l.) Method for operating a stepping motor, characterized in that the voltage supplied to the stepping motor is controlled as a function of the desired output power.

'2. Device for carrying out the method

according to claim 1, characterized in that there is a current limiter in the feed circuit of the stepping mechanism (12) (17) is provided, which keeps the current flowing through the motor within permissible loss limits.

109850/1082109850/1082

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