JP2001028894A - ステップモータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱調しない新たなステップモータを提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 本件発明は、複数相の駆動巻線を有する
ステップモータと、巻線を励磁するための電力を供給す
る励磁器と、モータの可動子の位置を検出し、位置検出
信号を出力する位置検出器と、駆動指令信号と位置検出
信号とを入力とし、駆動指令信号又は位置検出信号のい
ずれかの入力タイミングに応答して励磁信号を励磁器に
出力する励磁タイミング制御器とを備え、励磁タイミン
グ制御器は、駆動指令信号による巻線の励磁切り換え
が、モータを所望の方向へ駆動するのに有効な方向にト
ルクを向かわせる場合は駆動指令信号の入力タイミング
に応答して励磁信号を出力し、駆動指令信号による巻線
の励磁切り換えが、モータを所望の方向へ駆動するには
好ましくない方向にトルクを向かわせる場合は位置検出
信号の入力タイミングに応答して励磁信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステップモータを脱
調させずに駆動することのできる新規なステップモータ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステップモータは、プリンタ、フ
ァクシミリ、イメージスキャナ、コピー機、レーザビー
ムプリンタ等々、数多くのＯＡ機器やコンピュータ周辺
機器、また工作機械などのＦＡ機器などにも使用され、
非常に広範囲の分野で大量に普及している。これはステ
ップモータが非常に安価で、極めて簡単なシステムで速
度制御や位置決め制御が実現できることが大きな理由で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図７３（Ａ）及び図７
３（Ｂ）は、第１の従来例におけるステップモータ装置
の回路構成図である。

【０００４】図７３（Ａ）において、２相ステップモー
タ８０１は、２相の駆動巻線（以下、Ａ相巻線、Ｂ相巻
線と言う）を有する。励磁器８０２ａ及び８０２ｂは、
外部から駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢを入力し、それら
信号に基づいてＡ相及びＢ相巻線を励磁する。

【０００５】ここで、励磁器８０２ａの具体的構成例を
図７３（Ｂ）に示す。図７３（Ｂ）に示すように、励磁
器８０２ａは、４つのトランジスタスイッチから成るブ
リッジ回路であり、入力ＩＮ−Ａが“Ｈ”レベルのと
き、出力Ａは“Ｈ”レベル、出力／Ａは“Ｌ”レベルと
なり、入力ＩＮ−Ａが“Ｌ”レベルのとき、出力Ａは
“Ｌ”レベル、出力／Ａは“Ｈ”レベルとなるように動
作するものである。

【０００６】すなわち、出力Ａと／Ａとの間には、入力
ＩＮ−Ａが“Ｈ”レベルのとき、（図示していない）直
流電源の電圧ＶＤＣがプラス方向に出力され、入力ＩＮ
−Ａが“Ｌ”レベルのとき、電圧ＶＤＣがマイナス方向
に出力されるよう動作する。

【０００７】励磁器８０２ｂの回路構成及び動作は、上
記励磁器８０２ａと全く同様である。

【０００８】なお、図７３（Ｂ）中のオンディレイ回路
８１１〜８１４（Ｄｌｙ）は、ブリッジ回路を成すトラ
ンジスタスイッチが誤って電源を短絡することを防止す
る目的で設けられている。

【０００９】図７３（Ａ）及び図７３（Ｂ）において、
信号ＤｒＡが、“Ｈ”レベルのとき励磁器８０２ａの出
力Ａ、／Ａ間にはプラスＶＤＣなる電圧が出力される。
この電圧によりＡ相巻線はプラスに励磁される。一方、
信号ＤｒＡが“Ｌ”レベルのとき励磁器２ａの出力Ａ、
／Ａ間にはマイナスＶＤＣなる電圧が出力さる。この電
圧によりＡ相巻線はマイナスに励磁される。励磁器８０
２ｂによって励磁されるＢ相巻線についても全く同様で
ある。

【００１０】図７４（Ａ）〜図７４（Ｄ）は、上記した
本第１の従来例におけるステップモータ装置の動作説明
図である。

【００１１】図７４（Ａ）は、モータ８０１の駆動巻線
に一定の励磁を行うことによって得られる発生トルクＴ
と可動子の位置θとの関係を示したものである。すなわ
ち“Ｔａ”は、Ａ相巻線をプラスに励磁した場合のθと
Ｔとの関係である。“Ｔｂ”は、Ｂ相巻線をプラスに励
磁した場合のθとＴとの関係である。“−Ｔａ”は、Ａ
相巻線をマイナスに励磁した場合のθとＴとの関係であ
る。“−Ｔｂ”は、Ｂ相巻線をマイナスに励磁した場合
のθとＴとの関係である。

【００１２】ここで、可動子の位置θは、可動子が正方
向に進行した場合を図の右方向、可動子が負方向に進行
した場合を図の左方向に対応させている。また発生トル
クＴは、可動子を正方向に向かわせるように働く方向を
順方向、可動子を負方向に向かわせるように働く方向を
逆方向と定義し、図の上方向を順方向のトルクとなるよ
うに表現している。

【００１３】図７４（Ａ）において、Ａ相巻線を励磁す
ることにより発生するトルクとＢ相巻線を励磁すること
により発生するトルクとは互いに電気角で９０度の差が
ある。これは、２相ステップモータの場合、各相駆動巻
線が可動子の磁極ピッチに対して電気角で９０度ずらし
て取り付けてあるためである。

【００１４】図７４（Ｂ）は、Ａ相巻線とＢ相巻線を共
に励磁（いわゆる２相励磁駆動）することによって発生
するトルクＴと可動子の位置θとの関係を示したもので
ある。“Ｔａ＋Ｔｂ”は、Ａ相巻線をプラス、Ｂ相巻線
をプラスに励磁した場合のθとＴとの関係である。“−
Ｔａ＋Ｔｂ”は、Ａ相巻線をマイナス、Ｂ相巻線をプラ
スに励磁した場合のθとＴとの関係である。“−Ｔａ−
Ｔｂ”は、Ａ相巻線をマイナス、Ｂ相巻線をマイナスに
励磁した場合のθとＴとの関係である。“Ｔａ−Ｔｂ”
は、Ａ相巻線をプラス、Ｂ相巻線をマイナスに励磁した
場合のθとＴとの関係である。ここで、“Ｔａ＋Ｔ
ｂ”、”−Ｔａ＋Ｔｂ”、”−Ｔａ−Ｔｂ”、”Ｔａ−
Ｔｂ”はそれぞれ図７４（Ａ）で示した“Ｔａ”、“Ｔ
ｂ”、“−Ｔａ”、“−Ｔｂ”の合成トルクであること
は言うまでもない。また図７４（Ｂ）においても、可動
子の位置θと発生トルクＴの方向に関して図７４（Ａ）
と同様に表現している。

【００１５】以上から明らかなように、ステップモータ
においては各相駆動巻線に一定の励磁を行った場合、そ
の励磁を行う極性によって可動子の位置θに対する発生
トルクＴの関係が概略一義的に定まることがわかる。

【００１６】さて今、図７４Ｃに示すように駆動指令信
号ＤｒＡ、ＤｒＢが互いに９０度の位相差を持って励磁
器８０２ａ、８０２ｂに入力されたときのモータ８０１
の動きを図７４（Ｄ）を参照しながら考えてみる。

【００１７】時刻ｔ１以前は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢ共に
“Ｈ”レベルであるためにＡ相巻線とＢ相巻線は共にプ
ラスに励磁され、この間は“Ｔａ＋Ｔｂ”で示されるト
ルクにより可動子は駆動される。時刻ｔ１において、信
号ＤｒＡが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへと変化する
と、Ａ相巻線の励磁の極性が変わり、“−Ｔａ＋Ｔｂ”
で示されるトルクへと発生トルクが変化し順方向に向け
てトルクが更新される。これによって可動子は更に先へ
正方向に駆動される。この状態は、信号ＤｒＢが“Ｈ”
レベルから“Ｌ”レベルへと変化する時刻ｔ２まで続
く。

【００１８】時刻ｔ２において、信号ＤｒＢが“Ｈ”レ
ベルから“Ｌ”レベルへと変化すると、Ｂ相励磁巻線の
励磁の極性が変わり、“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトル
クへと発生トルクが再び順方向に向けて更新され、可動
子は更に先へ駆動される。

【００１９】以後、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５において、信
号ＤｒＡ、ＤｒＢの状態が変化する度にＡ相巻線及びＢ
相巻線の励磁の極性は交互に変化し、“Ｔａ−Ｔｂ”、
“Ｔａ＋Ｔｂ”、“−Ｔａ＋Ｔｂ”で示される各トルク
へと順方向に向けた発生トルクが順次更新される。こう
して、可動子は休むことなく正方向への駆動が継続され
ることになる。

【００２０】以上が、本第１の従来例におけるステップ
モータ装置の動作説明である。

【００２１】しかしながら上記のような第１の従来例に
おいては、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高くなった場
合、モータの可動子を駆動するためのトルクが急速に低
下し、可動子が失速して脱調するという現象が現れる。

【００２２】この現象について以下に説明を加える。

【００２３】モータが脱調する原因は、大きく分けて２
つ考えられる。

【００２４】１つ目の原因は、駆動巻線のインダクタン
スの影響により、その巻線を励磁するための電流が十分
に確立せず、所望のトルクが発生できないことによるも
のである。

【００２５】この原因に対する解決策としては古くから
様々な方法が提案されている。例えば巻線の電気的時定
数を小さくするために直列抵抗を挿入する方法、あるい
は励磁電流を速く確立するために駆動電圧を一時上昇さ
せる方法などがある。また、日本特許出願特公昭４１−
９４８９号公報に記載されているように駆動電圧を駆動
指令信号の周波数によって変化させる方式もある。

【００２６】２つ目の原因は、先に示した巻線の励磁に
よって定まる可動子の位置θに対する発生トルクＴとの
関係と巻線の励磁切り換えのタイミングとのミスマッチ
である。

【００２７】これについて図７５（Ａ）〜図７５（Ｄ）
を用いて説明する。

【００２８】図７５（Ａ）及び図７５（Ｂ）に示したも
のは、各相の巻線を励磁した場合の可動子の位置θにお
ける発生トルクＴの関係であり、図７４（Ａ）及び図７
４（Ｂ）のものと同じである。

【００２９】今、図７４（Ｃ）で示したものよりも高い
周波数で駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、図７５（Ｃ）
の如く励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして入力されたも
のとする。

【００３０】このとき、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる駆動
巻線の励磁切り換えに伴って発生するトルクは、図７５
（Ｄ）の様になる。

【００３１】すなわち、時刻ｔｒ１より以前の励磁切り
換えにおいては、発生トルクＴは順方向に向けた更新が
行われているが、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い
と、時刻ｔｒ１のようにやがて発生トルクＴは逆方向に
向けた切り換えが行われてしまう。これは可動子の位置
θと発生トルクＴとの関係を無視したタイミングで励磁
切り換えが行われるためである。

【００３２】時刻ｔｒ１以後においても、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢの周波数が高いままであると、トルクＴはさらに
逆方向へ変化し、ついには可動子は駆動トルクを失い、
失速して脱調し、停止に至ることになる。

【００３３】上記した２つの脱調原因を比べると、現実
的には１つ目に記した巻線のインダクタンスの影響が原
因する脱調以前に、２つ目に記した巻線の励磁切り換え
のタイミングが原因する脱調が先に発生していることの
方が多い。言い換えれば２つ目に記した原因の方が脱調
現象においては支配的であると言える。

【００３４】次に図７６は、第２の従来例におけるステ
ップモータ装置の回路構成図である。

【００３５】図７６において、２相ステップモータ８０
１は、２相の駆動巻線（Ａ相巻線及びＢ相巻線）を有す
る。励磁器８０２ａ及び８０２ｂは、外部から入力され
る駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢを入力し、それら信号に
基づいてＡ相及びＢ相巻線を励磁する。

【００３６】また、励磁器８０２ａ、８０２ｂは、一定
電圧Ｖｒが電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして入
力さる。そして、これらの電流値信号によって各相巻線
の最大励磁電流が制御される構成となっている。

【００３７】ここで、上記励磁器８０２ａは図７７に示
すように４つのトランジスタスイッチから成るブリッジ
回路と電流制御器８１５（ＣＬ）から構成される。ブリ
ッジ回路は、入力ＩＮ−Ａが“Ｈ”レベルのとき、出力
Ａは“Ｈ”レベル、出力／Ａは“Ｌ”レベルとなる。入
力ＩＮ−Ａが“Ｌ”レベルのとき、出力Ａは“Ｌ”レベ
ル、出力／Ａは“Ｈ”レベルとなるように動作するもの
である。

【００３８】すなわち、出力Ａと／Ａとの間には、入力
ＩＮ−Ａが“Ｈ”レベルのとき、（図示していない）直
流電源の電圧ＶＤＣがプラス方向に出力され、入力ＩＮ
−Ａが“Ｌ”レベルのとき、電圧ＶＤＣがマイナス方向
に出力されるよう動作する。

【００３９】また電流制御器８１５は、モータ８０１の
Ａ相巻線の最大励磁電流を電流値信号Ｒｅｆ−Ａで定ま
る電流値となるように制御する。

【００４０】すなわち、電流検出抵抗８１６（Ｒ）によ
り検出されるＡ相巻線の励磁電流が、電流値信号Ｒｅｆ
−Ａで示される値に達すると、ＲＳフリップフロップ８
１８がセットされ、出力Ａ及び／Ａを共に“Ｈ”レベル
とする。このときＡ相巻線の印加電圧はほぼ零となり、
励磁電流は巻線のインダクタンスの作用により一定値
（Ｒｅｆ−Ａに対応する値）に保持されるよう動作す
る。ここで、発振器８１９（ＯＳＣ）は定期的にＲＳフ
リップフロップ８１８をリセットして巻線に電圧を印加
し、励磁電流が内部損失等により減衰しないようにする
ために設けたものである。

【００４１】励磁器８０２ｂの動作も励磁器８０２ａの
動作と全く同様である。

【００４２】なお、図７７中のオンディレイ回路８１１
〜８１４（Ｄｌｙ）は、ブリッジ回路を成すトランジス
タスイッチが誤って電源を短絡することを防止する目的
で設けられている。また、フィルタ８１７（Ｆｉｌ）
は、電流検出抵抗８１６（Ｒ）により駆動巻線の励磁電
流を検出する際のノイズを除去する目的で設けられてい
る。

【００４３】したがって、駆動指令信号ＤｒＡが“Ｈ”
レベルのとき励磁器８０２ａの出力Ａ、／Ａ間にはプラ
スＶＤＣなる電圧が出力され、この電圧によりＡ相巻線
はプラスに励磁される。また信号ＤｒＡが“Ｌ”レベル
のとき励磁器８０２ａの出力Ａ、／Ａ間にはマイナスＶ
ＤＣなる電圧が出力され、この電圧によりＡ相巻線はマ
イナスに励磁されることになる。そして、いずれの場合
も巻線の励磁電流の最大値は、電流値信号Ｒｅｆ−Ａつ
まりＶｒによって定まる値に制御される。

【００４４】励磁器８０２ｂによって励磁されるＢ相巻
線についても全く同様である。

【００４５】図７８（Ａ）〜図７８（Ｄ）は、上記した
第２の従来例におけるステップモータ装置の動作説明図
である。

【００４６】図７８（Ａ）は、モータ８０１の巻線に一
定の励磁を行うことによって得られる発生トルクＴと可
動子の位置θとの関係を示したものであり、図７４
（Ａ）に示す第１の従来例と同様である。

【００４７】図７８（Ｂ）は、Ａ相巻線とＢ相巻線を共
に励磁（いわゆる２相励磁駆動）することによって発生
するトルクＴと可動子の位置θとの関係を示したもので
あり、図７４（Ｂ）に示す第１の従来例と同様である。

【００４８】さて今、図７８Ｃに示すように駆動指令信
号ＤｒＡ、ＤｒＢが互いに９０度の位相差を持って励磁
器８０２ａ、８０２ｂに入力されたときのモータ１の動
きを図７８（Ｄ）を参照しながら考えてみる。

【００４９】時刻ｔ１以前はＤｒＡ、ＤｒＢ共に“Ｈ”
レベルであるためにＡ相巻線とＢ相巻線は共にプラスに
励磁され、この間は“Ｔａ＋Ｔｂ”で示されるトルクに
より可動子は駆動される。時刻ｔ１においてＤｒＡが
“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへと変化すると、Ａ相巻
線の励磁の極性が変わり、“−Ｔａ＋Ｔｂ”で示される
トルクへと発生トルクが変化し順方向に向けてトルクが
更新される。これによって可動子は更に先へ正方向に駆
動される。この状態はＤｒＢが“Ｈ”レベルから“Ｌ”
レベルへと変化する時刻ｔ２まで続く。

【００５０】時刻ｔ２において、ＤｒＢが“Ｈ”レベル
から“Ｌ”レベルへと変化すると、Ｂ相巻線の励磁の極
性が変わり、“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクへと発
生トルクが再び順方向に向けて更新され、可動子は更に
先へ駆動される。

【００５１】以後、時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５において、Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢの状態が変化する度にＡ相巻線及びＢ相巻
線の励磁の極性は交互に変化し、“Ｔａ−Ｔｂ”、“Ｔ
ａ＋Ｔｂ”、“−Ｔａ＋Ｔｂ”で示される各トルクへと
順方向に向けた発生トルクが順次更新され、可動子は休
むことなく正方向への駆動が継続される。

【００５２】以上が、第２の従来例におけるステップモ
ータ装置の動作説明である。

【００５３】しかしながら本第２の従来例においては、
可動子を駆動する際に生じるトルクのリップルは図７８
（Ｄ）に示した如く非常に大きく、これが原因で振動、
騒音ならびに回転むらが非常に大きくなるという課題が
ある。これは巻線の励磁電流を一定にして駆動している
ことに起因している。

【００５４】すなわち、ステップモータには脱調という
現象が本質的に存在するため、モータを駆動する場合
は、脱調を起こさないように負荷に対するトルク余裕を
十分に持つ必要がある。このため、巻線の励磁電流（あ
るいは駆動電圧）をある程度大きな値に設定して駆動す
るのが一般的であり、通常その値は起動トルクを確保で
きるレベルに設定される。巻線の励磁電流が起動トルク
を確保できるレベルに設定された場合、起動時に比べて
比較的負荷が軽い定常時においては励磁電流が過剰とな
り、その結果、図７８（Ｄ）に示した如く、発生トルク
Ｔが比較的軽い定常時の負荷トルクとつりあうにはトル
クリップルがどうしても大きくなってしまうことにな
る。

【００５５】さらに励磁電流が過剰なため、モータの発
熱が大きく、効率も悪いという課題もある。

【００５６】また、本第２の従来例におけるステップモ
ータ装置においても、第１の従来例と同様に、駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高くなった場合、可動子
を駆動するためのトルクが急速に低下し、可動子が失速
して脱調するという現象が現れる。

【００５７】この現象の原因は、上記した第１の従来例
の場合と同様である。

【００５８】巻線の励磁によって定まる可動子の位置θ
に対する発生トルクＴとの関係と巻線の励磁切り換えの
タイミングとのミスマッチによる脱調について、図７９
（Ａ）〜図７９（Ｄ）を用いて説明する。

【００５９】図７９（Ａ）及び図７９（Ｂ）に示したも
のは、各相の巻線を励磁した場合の可動子の位置θにお
ける発生トルクＴの関係であり、図７８（Ａ）及び図７
８（Ｂ）のものと同様のものである。

【００６０】今、図７８（Ｃ）で示したものよりも高い
周波数で信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、図７９（Ｃ）の如く励
磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして入力されたものとす
る。

【００６１】このとき、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる駆動
巻線の励磁切り換えに伴って発生するトルクは、図７９
（Ｄ）の様になる。

【００６２】すなわち、時刻ｔｒ１より以前の励磁切り
換えにおいては、発生トルクＴは順方向に向けた更新が
行われているが、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い
と、時刻ｔｒ１のようにやがて発生トルクＴは逆方向に
向けた切り換えが行われてしまう。これは可動子の位置
θと発生トルクＴとの関係を無視したタイミングで励磁
切り換えが行われるためである。

【００６３】時刻ｔｒ１以後においても信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢの周波数が高いままであると、トルクＴはさらに逆
方向へ変化し、ついには可動子は駆動トルクを失い、失
速して脱調し、停止に至ることになる。

【００６４】さて、上記第１及び第２の従来例のステッ
プモータ装置において説明したような脱調現象の防止を
図ったステップモータの駆動方法として、日本特許出願
特開平７−５９３９５公報に記載されたものがある。

【００６５】この駆動方法は、次の通りである。

【００６６】位置指令パルスにしたがって、励磁相を切
り換えることによりロータを回転駆動するようにしたス
テップモータの駆動方法において、ロータの歯数をＮ、
指令パルスによって定まる指令位置をθcmd、ロータ位
置をθrot、励磁指令位置θexに対する実励磁位置θmの
遅れ角をθlagとした場合、 −π／２N＜（θcmd−θlag−θrot）＜π／２Ｎ である時は、ステップモータ駆動回路の励磁切り換え部
への励磁指令位置θexを、 θex＝θcmd とし、 π／２N＜（θcmd−θlag−θrot） である時は、前記励磁指令位置θexを、 θex＝θrot＋θlag＋π／２N とし、 −π／２Ｎ＞（θcmd−θlag−θrot） である時は、前記励磁指令位置θexを、 θex＝θrot＋θlag−π／２N とするようにしたものである。

【００６７】本第３の従来例のステップモータ駆動回路
を示すブロック図は、図８０に示されるようなものであ
る。

【００６８】この従来技術は、脱調が生じていない場合
には通常のステップモータ装置と同様な動作で作動さ
せ、ひとたび脱調が生じると直流モータとして作動され
てその装置の持つ最大トルクで指令位置の追跡をせし
め、指令位置に追いついた後は再び通常のステップモー
タ装置に復帰させるようにするという脱調を防止するた
めの方法を開示したものである。

【００６９】しかしながら、この従来技術を具現化する
には高分解能を有するロータリエンコーダ９０２による
ロータ位置検出信号が必要である。

【００７０】何故ならば、励磁指令位置θexを上記した
各判別式により場合分けして決定するには、少なくとも
ロータ位置θrotは上記の各判別式のしきい値である−
π／２Nからπ／２N（つまり電気角で−９０度から＋９
０度）の範囲内で十分にきめ細かく検出されなければな
らない。仮にこの範囲内で１〜２パルス程度の分解能し
かないようなロータ位置検出を行った場合、その位置検
出精度が粗いため、θexをθcmdとしても脱調せずに駆
動できるロータ位置であるにもかかわらずθexをθrot
＋θlag＋π／２Nとして直流モータのように最大トルク
で駆動したり、逆にθexをθrot＋θlag＋π／２Nとし
なければ脱調するロータ位置であるにもかかわらずθex
をθcmdとしてステップモータ駆動を行ってトルクを大
幅に低下してしまうなど、ここに開示された内容が成り
立たなくなる動作が行われてしまう。

【００７１】実際この方法を基に、脱調しないステップ
モータの制御装置を具現化した技術が、本発明の優先権
主張部分（基礎出願部分）の出願後に、日本特許出願特
開平１１−２６２２９７公報として開示されたが、この
公報にも記載されているとおり、位置検出器として用い
られるエンコータの分解能は一回転当たり１０００パル
ス（電気角−９０度から＋９０度の範囲に換算すると１
０パルス）を必要としている。

【００７２】すなわち、この従来のステップモータ装置
では、構成要素として、例えばレゾルバのような高分解
能を有するロータリエンコーダが不可欠であり、高価ば
かりでなく形状も大きなものになっていた。

【００７３】

【発明の手段】本ステップモータ装置は、複数相の駆動
巻線を有するステップモータと、巻線を励磁するための
電力を供給する励磁器と、モータの可動子の位置を検出
し、位置検出信号を出力する位置検出器と、駆動指令信
号と位置検出信号とを入力とし、駆動指令信号又は位置
検出信号のいずれかの入力タイミングに応答して励磁信
号を励磁器に出力する励磁タイミング制御器とを備え、
励磁タイミング制御器は、・駆動指令信号による巻線
の励磁切り換えが、モータを所望の方向へ駆動するのに
有効な方向にトルクを向かわせる場合は駆動指令信号の
入力タイミングに応答して励磁信号を出力し、・駆動指
令信号による巻線の励磁切り換えが、モータを所望の方
向へ駆動するには好ましくない方向にトルクを向かわせ
る場合は位置検出信号の入力タイミングに応答して励磁
信号を出力する。この構成により、脱調しないステップ
モータ装置を提供する。

【００７４】

【発明の実施の形態】本願発明の主たる目的の第１は、
駆動巻線の励磁によって定まる可動子位置に対する発生
トルクとの関係と、駆動巻線の励磁切り換えのタイミン
グとのミスマッチに伴なう脱調原因を排除し、脱調しな
い新たなステップモータ装置を提供することにある。

【００７５】本発明のステップモータ装置は次の構成を
有する。（ａ）複数相の駆動巻線を有するステップモー
タと、（ｂ）駆動巻線を励磁するための電力を供給する
励磁器と、（ｃ）ステップモータの可動子の位置を検出
し、位置検出信号を出力する位置検出器と、（ｄ）駆動
指令信号と位置検出信号とを入力とし、駆動指令信号又
は位置検出信号のいずれかの入力タイミングに応答して
励磁信号を励磁器に出力する励磁タイミング制御器とを
備え、励磁タイミング制御器は、 ・駆動指令信号による駆動巻線の励磁切り換えがステッ
プモータを所望の方向へ駆動するのに有効な方向にトル
クを向かわせる場合は駆動指令信号の入力タイミングに
応答して励磁信号を出力し、 ・駆動指令信号による駆動巻線の励磁切り換えがステッ
プモータを所望の方向へ駆動するには好ましくない方向
にトルクを向かわせる場合は位置検出信号の入力タイミ
ングに応答して励磁信号を出力するように構成する。

【００７６】この構成により、駆動指令信号が高い周波
数で入力された場合においても、ステップモータの発生
トルクが低下して可動子が失速することはなく、ステッ
プモータを脱調させずに制御することができる。

【００７７】本願発明の主たる目的の第２は、駆動巻線
の励磁電流が過剰にならないよう制御し、トルクリップ
ルが小さく、騒音、振動ならびに速度むらも小さく、さ
らに低発熱で高効率のステップモータを提供することに
ある。また加えて、上記した従来における脱調の原因を
排除し、脱調しないステップモータを提供することにあ
る。

【００７８】本発明の別のステップモータ装置は次の構
成を有する。（ａ）複数相の駆動巻線を有するステップ
モータと、（ｂ）ステップモータの可動子の位置を検出
し、位置検出信号を出力する位置検出器と、（ｃ）駆動
巻線を励磁するための電力を供給する励磁器と、その励
磁器は、励磁信号と電流値信号とを入力とし、励磁信号
に応答して駆動巻線の励磁を切り換え、電流値信号によ
り駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであり、（d）
励磁器の励磁信号として入力される駆動指令信号と位置
検出信号との位相差に応じた励磁電流制御信号を励磁器
の電流値信号として出力する励磁電流制御器とを備え、
その励磁電流制御器は、 ・駆動指令信号による駆動巻線の励磁切り換えがステッ
プモータを所望の方向へ駆動するのに有効な方向にトル
クを向かわせる場合は、駆動指令信号と位置検出信号と
の位相差に応じて駆動巻線の最大励磁電流を減少する方
向に励磁電流制御信号を変化させ、 ・駆動指令信号による駆動巻線の励磁切り換えがステッ
プモータを所望の方向へ駆動するのに好ましくない方向
にトルクを向かわせる場合は、駆動指令信号と位置検出
信号との位相差に応じて駆動巻線の最大励磁電流を増加
させる方向に励磁電流制御信号を変化させるように構成
する。

【００７９】この構成により、駆動巻線の励磁電流は過
剰にならないよう制御され、トルクリップルが小さく、
騒音、振動ならびに速度むらも小さく、さらに低発熱で
高効率のステップモータを実現できる。また、脱調に対
しても非常に耐性の強いステップモータを実現できる。

【００８０】本願発明の主たる目的の第３は、第１に、
上述した脱調の原因を排除し、脱調しないステップモー
タを提供することにある。第２に、駆動巻線の励磁電流
が過剰にならないよう制御し、トルクリップルが小さ
く、騒音、振動ならびに速度むらも小さく、さらに低発
熱で高効率のステップモータを提供することにある。

【００８１】本発明のさらに別のステップモータ装置は
次の構成を有する。（ａ）複数相の駆動巻線を有するス
テップモータと、（ｂ）駆動巻線を励磁するための電力
を供給する励磁器と、（ｃ）ステップモータの可動子の
位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
（ｄ）駆動指令信号と位置検出信号とを入力とし、駆動
指令信号又は位置検出信号のいずれかの入力タイミング
に応答して励磁信号を励磁器に出力する励磁タイミング
制御器とを備え、励磁タイミング制御器は、(d-1)ステ
ップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信号と位
置検出信号の うち、入力タイミングが遅い方の信号を
出力信号とし、ステップモータを負方向 に駆動する場
合、駆動指令信号と位置検出信号を反転した信号のう
ち、入力タイ ミングが遅い方の信号を出力信号とする
遅れ信号優先通過器と、(d-2)駆動指令信号と位置検出
信号とによるパルス数の差、つまり偏差が所定の範囲内
である第１の状態か、偏差が所定の範囲外であり、これ
を所定の範囲内とするためには、ステップモータの可動
子を正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要
な第２の状態か、偏差が前記所定の範囲外であり、これ
を所定の範囲内とするためには、ステップモータの可動
子を負方向に向かわせるように働く逆方向トルクが必要
な第３の状態かを検出する偏差状態検出器と、(d-3)偏
差状態検出器の検出結果に基づき、遅れ信号優先通過器
の出力信号と位置検出信号と位置検出信号を反転した信
号とのうち、いずれか一つを励磁信号として選択する励
磁信号選択器とから成り、 ・偏差状態検出器が第１の状態を検出した場合、励磁信
号選択器は遅れ信号優先通過器の出力信号を励磁信号と
して選択し、 ・偏差状態検出器が第２の状態を検出した場合、励磁信
号選択器は位置検出信号を励磁信号として選択し、 ・偏差状態検出器が第３の状態を検出した場合、励磁信
号選択器は位置検出信号を反転した信号を励磁信号とし
て選択するように構成する。

【００８２】この構成により、駆動指令信号が高い周波
数で入力された場合においても、ステップモータの発生
トルクが低下して可動子が失速することはなく、ステッ
プモータを脱調させずに制御することができる。

【００８３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。 （第１の実施例）図１は、第１の実施例におけるステッ
プモータ装置の構成図である。

【００８４】図１において、２相ステップモータ１は、
固定子（図示せず）及びその固定子と環状空隙を介して
配設された可動子としてのロータ（図示せず）を備えて
いる。その固定子には、２相駆動巻線（以下、Ａ相巻
線、Ｂ相巻線と言う）が施されている。そのロータは、
円筒状のマグネットからなり、その軸方向中心にモータ
軸が貫通している。上記マグネットの外壁には、Ｎ極及
びＳ極が交互に２４極すなわち１２極対着磁されてい
る。固定子のＡ相巻線、Ｂ相巻線は互いに電気角で９０
度位相がずれて配設され、それら巻線へは順方向及び逆
方向の２通りずつの通電がなされる。したがって、モー
タ１は、１回転当たり４８ステップの静止ポイントを有
する。励磁器２ａ及び２ｂは、それぞれ外部から信号Ｉ
Ｎ−Ａ、ＩＮ−Ｂを入力し、それら信号に基づきＡ相及
びＢ相巻線を励磁する。

【００８５】位置検出器３ａ及び３ｂは、例えばホール
素子などで構成され、モータ１のロータ位置を、上記ロ
ータとともに回転するように設けられた位置検出用マグ
ネットのＮ極及びＳ極を検知することにより検出する。
ここで、上記位置検出用マグネットは、上記ロータと同
様にＮ極及びＳ極が交互に２４極着磁され、ロータに対
応して配設されている。

【００８６】なお、位置検出器３ａ及び３ｂが、ロータ
マグネットのＮ極及びＳ極を直接検知することにより、
ロータの位置を検出するように構成しても良い。この場
合は上記位置検出用マグネットは不要となる。

【００８７】ところで、以降の説明においてロータは可
動子と言うことにする。

【００８８】励磁タイミング制御器４ａ、４ｂには、上
記位置検出器３ａ及び３ｂが出力する位置検出信号がそ
れぞれの入力ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂに入力される。ま
た、その制御器４ａ、４ｂのもう一方の入力ＣＫ−Ａ、
ＣＫ−Ｂには、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢがそれぞれ
入力される。制御器４ａ、４ｂの各出力は、励磁器２
ａ、２ｂの各入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂへそれぞれ出力さ
れる。

【００８９】図１に示す第１の実施例おいて、図７３に
示す従来例のものと大きく異なる点は次の点である。す
なわち、従来例のものが駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが
直接励磁器８０２ａ、８０２ｂに入力されるのに対し
て、本第１の実施例のものは制御器４ａ、４ｂにより、
位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの情報を用いてタイミ
ング制御が施された励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂが励磁
器２ａ、２ｂに入力されている点である。

【００９０】以上のように構成された本第１の実施例に
おけるステップモータ装置について、図２（Ａ）、図２
（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）を用いて説明する。

【００９１】なお、これらの図において、可動子の位置
θと発生トルクＴとの関係をいくつか記しているが、可
動子の位置θは、可動子が正方向に進行した場合を図の
右方向、可動子が負方向に進行した場合を図の左方向に
対応させている。また発生トルクＴは、可動子を正方向
に向かわせるように働く方向を順方向、可動子を負方向
に向かわせるように働く方向を逆方向と定義し、図の上
方向を順方向のトルクとなるように表現している。

【００９２】まず、励磁タイミング制御器４ａ、４ｂへ
入力される信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと各相巻線を励磁し
たときの発生トルクとの関係を、図２（Ａ）及び図２
（Ｂ）を用いて説明する。

【００９３】位置検出器３ａ、３ｂは、それらからの位
置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが、図２（Ａ）に示すよ
うなタイミングで発生して励磁タイミング制御器４ａ、
４ｂに入力されるように、ステップモータ１に取り付け
られている。

【００９４】すなわち、信号ＣＳ−Ａは、Ａ相巻線をプ
ラスに励磁した場合のそのＡ相巻線による発生トルクＴ
ａが順方向のとき“Ｈ”レベルとなり、発生トルクＴａ
が逆方向のとき“Ｌ”レベルとなるように位置検出器３
ａが取り付けられている。信号ＣＳ−Ｂについても、Ｂ
相巻線をプラスに励磁した場合のそのＢ相巻線による発
生トルクＴｂに対して、順方向のとき“Ｈ”レベル、逆
方向のとき“Ｌ”レベルとなるように位置検出器３ｂが
取り付けられている。

【００９５】このようなタイミングで信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂが発生するようにした場合、Ａ相及びＢ相巻線を
共に励磁して駆動（２相励磁駆動）したときに各相巻線
の励磁極性の組み合わせによる発生トルク（“−Ｔａ＋
Ｔｂ”、“−Ｔａ−Ｔｂ”、“Ｔａ−Ｔｂ”、“Ｔａ＋
Ｔｂ”）と信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの発生タイミングと
の関係は、図２（Ｂ）に示す通りとなる。

【００９６】以上、各相巻線を励磁したときの発生トル
クと検出器３ａ、３ｂから生成されて制御器４ａ、４ｂ
へ入力される信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの関係を示した
が、これを踏まえて、以下に制御器４ａ、４ｂの動作を
説明する。

【００９７】説明を簡単にするため、図２（Ｂ）に示し
た区間Ｘ１付近における動作についてのみ説明する。

【００９８】図３は、区間Ｘ１付近における励磁タイミ
ング制御器４ａ、４ｂの動作説明図である。図３におい
ては、特に可動子が正方向に駆動される場合について説
明している。

【００９９】区間Ｘ１においては、信号ＣＳ−Ａが
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化し、信号ＣＳ−Ｂ
は“Ｌ”レベルとなっている。

【０１００】まず、図３（Ａ）に示すように、駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも
遅れた位相で制御器４ａ、４ｂの入力ＣＫ−Ａ、ＣＫ−
Ｂに入力されたときの動作を説明する。（信号ＤｒＡ、
ＤｒＢの周波数が低いときこのような状態となる。）図
３（Ａ）において、タイミングｔ２１は、信号ＣＫ−Ａ
が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化する点である
が、まずこのタイミングの動作について説明する。

【０１０１】タイミングｔ２１の直前は、励磁信号ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂは共に“Ｌ”レベルであり、この信号に
基づいて励磁器２ａ、２ｂはＡ相巻線、Ｂ相巻線共にマ
イナスの励磁を行っている。したがって、このとき可動
子には“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクが働いてい
る。

【０１０２】タイミングｔ２１で、信号ＣＫ−Ａのレベ
ルが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するが、こ
の変化を励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａへ出力するように制
御器４ａが動作したとすると、Ａ相巻線はプラスに励磁
され、その結果可動子には“Ｔａ−Ｔｂ”で示されるト
ルクが働くことになる。

【０１０３】このときタイミングｔ２１で可動子に働く
トルクは、タイミングｔ２１の直前と比べて順方向に向
けて増加することになり、可動子の正方向への駆動を継
続するための励磁信号ＩＮ−Ａの切り換えとしては有効
な切り換えである。

【０１０４】このように、制御器４ａは、信号ＣＫ−Ａ
つまり駆動指令信号ＤｒＡによってＡ相巻線の励磁切り
換えを行うことが、可動子の継続駆動に有効である場
合、信号ＣＫ−Ａを励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに出力す
るように動作する。

【０１０５】図３（Ａ）におけるタイミングｔ１１、ｔ
３１においても同様で、このタイミングでは信号ＣＫ−
Ｂが変化するが、この変化を励磁器２ｂの入力ＩＮ−Ｂ
へ出力するように制御器４ｂが動作したとすると、Ｂ相
巻線の励磁が切り換わり、その結果それぞれのタイミン
グの直前で可動子に働いていたトルクよりも順方向に向
けて増加するトルクが発生する。つまりタイミングｔ１
１、ｔ３１で信号ＣＫ−Ｂに従って励磁信号ＩＮ−Ｂを
発することは、可動子の正方向への駆動の継続にとって
有効であると言える。

【０１０６】このように、制御器４ａと同様、制御器４
ｂは、信号ＣＫ−Ｂつまり駆動指令信号ＤｒＢによって
Ｂ相巻線の励磁切り換えを行うことが可動子の継続駆動
に有効である場合、信号ＣＫ−Ｂを励磁器２ｂの入力Ｉ
Ｎ−Ｂに出力するように動作する。

【０１０７】つぎに、図３（Ｂ）に示すように、駆動指
令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂより
も進んだ位相で励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの入力
ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂに入力されたときの動作を説明す
る。（信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高いときこのよう
な状態となる。）図３（Ｂ）において、タイミングｔ２
１は、信号ＣＫ−Ａが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ
と変化する点であるが、まずこのタイミングの動作につ
いて説明する。

【０１０８】タイミングｔ２１の直前は、励磁信号ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂは共に“Ｌ”レベルであり、この信号に
基づいて励磁器２ａ、２ｂはＡ相巻線、Ｂ相巻線共にマ
イナスの励磁を行っている。従ってこのとき可動子には
“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクが働いている。

【０１０９】タイミングｔ２１で信号ＣＫ−Ａのレベル
が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するが、この
変化を励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａへ出力するように制御
器４ａが動作したとすると、Ａ相巻線はプラスに励磁さ
れ、その結果可動子には“Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトル
クが働くことになる。

【０１１０】このときタイミングｔ２１で可動子に働く
トルクは、タイミングｔ２１の直前と比べて大きさは順
方向ではあるが、逆方向に向けて低下することになり、
可動子の正方向への駆動を継続するための励磁信号ＩＮ
−Ａの切り換えとしては好ましくない切り換え（図３
（Ｂ）において×印を付した切り換え）である。そし
て、このような好ましくない切り換えは、上記第１の従
来例及び第２の従来例で説明した通り、脱調を引き起こ
す原因となる。

【０１１１】さらに信号ＣＫ−Ａが変化するタイミング
が、タイミングｔ２１Ｆまで早まった場合のトルクは、
大きさにおいても逆方向となり、脱調を引き起こすきっ
かけを更に増大させることになる。

【０１１２】このように、信号ＣＫ−Ａつまり駆動指令
信号ＤｒＡによってＡ相巻線の励磁切り換えを行うこと
が、可動子の継続駆動に好ましくない場合、制御器４ａ
は、信号ＣＫ−Ａを励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに即出力
せず、位置検出器３ａから生成される信号ＣＳ−Ａを励
磁信号として励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに出力するよう
に動作する。

【０１１３】制御器４ａがこのように動作することによ
って、Ａ相巻線の励磁切り換えは、信号ＣＳ−Ａが
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するタイミング
ｔ２２で行われることになり、図３（Ｂ）に示す如く可
動子を正方向に駆動するためのトルクとしては最大レベ
ルの確保が可能となる。従って、脱調の心配は全くなく
なる。

【０１１４】図３（Ｂ）におけるタイミングｔ１１、ｔ
３１においても同様で、このタイミングでは信号ＣＫ−
Ｂが変化するが、この変化を励磁器２ｂの入力ＩＮ−Ｂ
へ出力するように制御器４ｂが動作したとすると、Ｂ相
巻線の励磁が切り換わり、その結果、それぞれのタイミ
ングの直前で可動子に働いていたトルクが逆方向に向け
て低下してしまう。つまり、タイミングｔ１１、ｔ３１
で信号ＣＫ−Ｂに従って励磁信号ＩＮ−Ｂを発すること
は、可動子を正方向に継続駆動することにとって好まし
くない。

【０１１５】このように、信号ＣＫ−Ｂつまり駆動指令
信号ＤｒＢによってＢ相巻線の励磁切り換えを行うこと
が可動子の継続駆動に好ましくない場合、制御器４ａと
同様、制御器４ｂは、信号ＣＫ−Ｂを励磁器２ｂの入力
ＩＮ−Ｂに即出力せず、位置検出器３ｂから生成される
信号ＣＳ−Ｂを励磁信号として励磁器２ｂの入力ＩＮ−
Ｂに出力するように動作する。

【０１１６】制御器４ｂがこのように動作することによ
って、Ｂ相巻線の励磁切り換えは信号ＣＳ−Ｂが変化す
るタイミングｔ１２あるいはｔ３２で行われることにな
り、図３（Ｂ）に示すように可動子を正方向に駆動する
ためのトルクとしては最大レベルの確保が可能となる。
従って、脱調の心配は全くなくなる。

【０１１７】以上、区間Ｘ１において動作説明を行った
が、図２（Ｂ）で示した他の区間Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４につ
いても全く同様のことが言える。

【０１１８】ここで、モータを正方向に駆動する場合の
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作を整理すると以
下の通りである。

【０１１９】入力信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂつまり駆動指
令信号ＤｒＡ、ＤｒＢによってモータ１の各相駆動巻線
の励磁を切り換える場合、その切り換えによって発生ト
ルクが逆方向に向かい可動子の正方向への継続駆動にと
って好ましくないならば、入力信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
つまり位置検出器３ａ、３ｂによって生成される信号を
励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力する。一方、切
り換えによって発生トルクが逆方向に向かわず、可動子
の正方向への継続駆動にとって有効ならば、入力信号Ｃ
Ｋ−Ａ、ＣＫ−Ｂつまり駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢを
励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力する。

【０１２０】また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において
はモータを正方向に駆動する場合を例に説明したが、負
方向に駆動する場合についても同様である。

【０１２１】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、可動子を負
方向に駆動する場合の動作を示す図であり、図３（Ａ）
及び図３（Ｂ）と同様に区間Ｘ１付近の様子を示してい
る。

【０１２２】なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において
は、記載の都合上、可動子の位置θの表現の方向が図３
（Ａ）及び図３（Ｂ）と逆になっている。つまり可動子
が負方向に進行した場合を図の右方向、可動子が正方向
に進行した場合を図の左方向に対応させている。発生ト
ルクＴの表現については、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）と
同様である。

【０１２３】負方向に駆動する場合は、制御器４ａ、４
ｂへ入力される信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂつまり駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転し、駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する
遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの反転信
号に対して関係づけることを除いて、本質的に図３
（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した正方向に駆動する場合と
同様である。よって、詳細な説明は省略する。

【０１２４】なお、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相
を逆転するのは駆動巻線によって生じる磁界の回転方向
を反転するためであり、また信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの反転信号に対して関係づけるの
は、可動子を負方向に駆動させるために逆方向の発生ト
ルクＴを所望のトルクの方向とするためである。

【０１２５】ここで、可動子を負方向に駆動する場合の
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作を整理すると以
下のようになる。

【０１２６】つまり、制御器４ａ、４ｂは、入力信号Ｃ
Ｋ−Ａ、ＣＫ−Ｂつまり駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢに
よって各相駆動巻線の励磁を切り換える場合、その切り
換えによって発生トルクが順方向に向かい、可動子の負
方向への継続駆動にとって好ましくないならば、入力信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂつまり位置検出器３ａ、３ｂによ
って生成される信号の反転信号を励磁信号として励磁器
２ａ、２ｂに出力する。また、駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢによる励磁の切り換えによって発生トルクが順方向
に向かうことがなく、可動子の負方向への駆動の継続に
とって有効であるならば、入力信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂ
つまり駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢを励磁信号として励
磁器２ａ、２ｂに出力するように動作する。

【０１２７】以上のように動作する制御器４ａ、４ｂを
設けることにより、ステップモータの特徴を生かしつつ
脱調の心配が全くないステップモータの制御が実現でき
る。

【０１２８】すなわち、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの
周波数が比較的低い場合は、図３（Ａ）又は図４（Ａ）
で示した状態でモータ１は駆動されることになる。この
状態は図７４（Ａ）〜図７４Ｄで示した第１の従来例と
同等の動作であり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数によっ
て回転速度が容易に制御できることを意味している。つ
まり、極めて簡単なシステムで速度制御や位置決め制御
が安価に実現できるというステップモータの最大の特徴
は継承している。

【０１２９】また、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波
数が高い場合は、図３（Ｂ）又は図４（Ｂ）で示した状
態でモータ１は駆動される。この状態はいわゆるＤＣブ
ラシレスモータと同等の動作であり、可動子を駆動する
ためのトルクとしては最大レベルの確保が可能で、脱調
現象は本質的にない。

【０１３０】以上のように第１の実施例におけるステッ
プモータ装置では、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢによっ
て各相駆動巻線の励磁を切り換える場合に、発生トルク
が可動子を所望の方向へ駆動するために好ましくない方
向に向かうならば、位置検出器３ａ、３ｂによって生成
される信号が励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力さ
れる。一方、発生トルクが可動子を所望の方向へ駆動す
るために有効な方向に向かうならば、駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力さ
れる。このように動作する励磁タイミング制御器４ａ、
４ｂを設けたことにより、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
の周波数が比較的低い場合は、従来のステップモータと
同等の動作を行い、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波
数が高い場合は、ＤＣブラシレスモータと同等の動作を
行わせることが可能となる。すなわち、駆動指令信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢの周波数によって回転速度が容易に制御で
き、極めて簡単なシステムで速度制御や位置決め制御が
安価に実現できるというステップモータの最大の特徴は
継承すると共に、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが高周波
数となった場合においても脱調現象が本質的にないステ
ップモータ装置が実現できる。

【０１３１】なお、本第１の実施例において、励磁タイ
ミング制御器４ａ、４ｂの動作は、図３（Ａ）、図３
（Ｂ）あるいは図４（Ａ）、図４（Ｂ）から明らかなよ
うに、具体的には以下に述べる遅れ信号優先通過器５
ａ、５ｂとして構成できる。

【０１３２】すなわち、図３（Ａ）、図３（Ｂ）あるい
は図４（Ａ）、図４（Ｂ）において、制御器４ａ、４ｂ
に入力される信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ及び信号ＣＫ−
Ａ、ＣＫ−Ｂと、励磁信号として励磁器２ａ、２ｂの入
力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂに出力される信号との間には次の
関係がある。

【０１３３】まず、可動子を正方向に駆動する場合を示
した図３（Ａ）及び図３（Ｂ）においては、図３（Ａ）
ように信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂに対して遅れたタイミングで入力された場合は、励
磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂにはそれぞれ
信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂと同じタイミングの信号が出力
される。一方、図３（Ｂ）のように信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ
−Ｂが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して進んだタイミ
ングで入力された場合は、励磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂにはそれぞれ信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと
同じタイミングの信号が出力される。つまり、可動子を
正方向に駆動する場合、信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂと信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂのうち入力タイミングの遅い方の信
号が励磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂに出力
される。

【０１３４】また、可動子を負方向に駆動する場合を示
した図４（Ａ）及び図４（Ｂ）においては、図４（Ａ）
のように信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂが、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂを反転した信号に対して遅れたタイミングで入力
された場合は、励磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ
−Ｂにはそれぞれ信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂと同じタイミ
ングの信号が出力される。一方、図４（Ｂ）のように信
号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反
転した信号に対して進んだタイミングで入力された場合
は、励磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂにはそ
れぞれＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号と同じタイミ
ングの信号が出力される。つまり、可動子を負方向に駆
動する場合、信号ＣＫ−Ａ、ＣＫ−Ｂと信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂを反転した信号のうち入力タイミングの遅い方
の信号が励磁器２ａ、２ｂの入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂに
出力される。

【０１３５】このような入力と出力との関係を有するも
のとして、図５に示すような遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂを設けることで励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは
容易に具現化できる。

【０１３６】遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂは、より具
体的には次の相互ラッチ器５０ａ、５０ｂにより構成で
きる。

【０１３７】図６（Ａ）は、相互ラッチ器５０ａの具体
的構成図である。

【０１３８】なお、相互ラッチ器５０ｂは、５０ａと同
様であるため、説明を省略する。

【０１３９】図６（Ａ）において、正逆転対応器５１
は、入力信号ＦＲによって信号ＣＳ−（Ａ）を反転して
出力するか非反転で出力するかを制御できるように構成
されている。

【０１４０】ここで、入力信号ＦＲは、モータを正負い
ずれの方向に駆動させようとしているかによって定まる
信号であり、駆動指令信号Ｄｒ（Ａ）、ＤｒＢの位相関
係（進みor遅れ）を検出することで容易に生成すること
ができる。

【０１４１】両エッジ検出器５２１及び５２２は、信号
ＣＳ−Ａ側と信号ＣＫ−Ａ側にそれぞれ設けられ、信号
ＣＳ−Ａあるいは信号ＣＫ−Ａの論理が“Ｌ”から
“Ｈ”あるいは“Ｈ”から“Ｌ”に変化する毎にパルス
を出力する。両エッジ検出器５２１の後部に設けられた
Ｄタイプフリップフロップ５３１は、両エッジ検出器５
２１が出力するパルス信号により信号ＣＫ−Ａをラッチ
する。両エッジ検出器５２２の後部に設けられたＤタイ
プフリップフロップ５３２は、両エッジ検出器５２２が
出力するパルス信号により信号ＣＳ−Ａをラッチする。

【０１４２】Ｄタイプフリップフロップ５３１及び５３
２の出力は、ＯＲゲート５４あるいはＮＡＮＤゲート５
５を介して片エッジ検出器５６１、５６２にそれぞれ入
力される。ここで片エッジ検出器５６１、５６２は、入
力信号が“Ｌ”から“Ｈ”に変化するタイミングでパル
スを発生するように構成されている。片エッジ検出器５
６１、５６２が出力するエッジ検出パルス信号は、ＲＳ
フリップフロップ５７のセット入力ならびにリセット入
力にそれぞれ入力される。そしてＲＳフリップフロップ
５７の出力は、相互ラッチ器５０ａの出力を成す。

【０１４３】以上のように構成された相互ラッチ器５０
ａについて、以下に動作を説明する。

【０１４４】まずモータを正方向に駆動する場合の動作
を説明する。

【０１４５】モータが正方向に駆動される場合、正逆転
対応器５１は、ＦＲ信号により信号ＣＳ−Ａを非反転の
まま後部に伝える。したがって、図７（Ａ）、図７
（Ｂ）に示すように、相互ラッチ器５０ａは、駆動指令
信号ＤｒＡつまり信号ＣＫ−Ａが変化するタイミングで
位置検出信号ＣＳ−Ａのレベルをラッチし、位置検出信
号ＣＳ−Ａが変化するタイミングで駆動指令信号ＤｒＡ
つまり信号ＣＫ−Ａのレベルをラッチする。 ここで図
７（Ａ）は、信号ＣＫ−Ａが信号ＣＳ−Ａに対して遅れ
ている場合の動作を示しており、図７（Ｂ）は、信号Ｃ
Ｋ−Ａが信号ＣＳ−Ａに対して進んでいる場合の動作を
示している。

【０１４６】図７（Ａ）、図７（Ｂ）ら明らかなよう
に、励磁器２ａに出力される励磁信号ＩＮ−Ａは、両者
の信号のうち遅れている方の信号となっており、相互ラ
ッチ器５０ａが遅れ信号優先通過器５ａとしての動作を
していることがわかる。

【０１４７】信号ＣＳ−Ｂ、ＣＫ−Ｂ、ＩＮ−Ｂについ
ても同様であり、相互ラッチ器５０ｂにおいても遅れ信
号優先通過器５ｂとしての動作をすることは明らかであ
る。

【０１４８】つぎにモータを負方向に駆動する場合の動
作を説明する。

【０１４９】モータが負方向に駆動される場合、正逆転
対応器５１は、ＦＲ信号により信号ＣＳ−Ａを反転して
後部に伝える動作をする。したがって、図８（Ａ）、図
８（Ｂ）に示すように、相互ラッチ器５０ａは、駆動指
令信号ＤｒＡつまり信号ＣＫ−Ａが変化するタイミング
で位置検出信号ＣＳ−Ａのレベルを反転してラッチし、
位置検出信号ＣＳ−Ａが変化するタイミングで前記駆動
指令信号ＤｒＡつまり信号ＣＫ−Ａのレベルをラッチす
る。

【０１５０】ここで図８（Ａ）は、信号ＣＫ−ＡがＣＳ
−Ａの反転信号に対して遅れている場合の動作を示して
おり、図８（Ｂ）は、信号ＣＫ−ＡがＣＳ−Ａの反転信
号に対して進んでいる場合の動作を示している。

【０１５１】図８（Ａ）、図８（Ｂ）から明らかなよう
に、励磁器２ａに出力される励磁信号ＩＮ−Ａは、両者
の信号（信号ＣＫ−ＡとＣＳ−Ａの反転信号）のうち遅
れている方の信号となっており、相互ラッチ器５０ａが
遅れ信号優先通過器５ａとしての動作をしていることが
わかる。

【０１５２】信号ＣＳ−Ｂ、ＣＫ−Ｂ、ＩＮ−Ｂについ
ても同様であり、相互ラッチ器５０ｂにおいても遅れ信
号優先通過器５ｂとしての動作をすることは明らかであ
る。

【０１５３】以上のように、遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂを相互ラッチ器５０ａ、５０ｂにより構成すること
が可能である。

【０１５４】特に、相互ラッチ器５０ａ、５０ｂは、駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ（つまり、信号ＣＫ−Ａ、Ｃ
Ｋ−Ｂ）と位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとを切り換
えて励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを得ているわけではな
いので、駆動指令信号と位置検出信号との進み遅れの関
係が急激に反転した際においても、励磁信号の移行がス
ムーズにかつシームレスに行われ、より一層ステップモ
ータの制御性を安定化することができる。

【０１５５】ここで、遅れ信号優先通過機５ａ、５ｂ
は、上記図６（Ａ）に示す相互ラッチ器５０ａ及び５０
ｂの代わりに、図６（Ｂ）に具体構成例を示す相互信号
選択器６０ａ、６０ｂを使用しても良い。

【０１５６】図６（Ｂ）において、相互信号選択器６０
ａの構成は次の通りである。

【０１５７】なお、相互信号選択器６０ｂは、６０ａと
同様であるため、説明を省略する。

【０１５８】相互信号選択器６０ａにおいて、信号ＣＳ
−Ａ、ＣＫ−Ａはそれぞれ両エッジ検出器６１、６２を
介してＲＳフリップフロップ６３のセット入力およびリ
セット入力に入力される。

【０１５９】選択器６５は、信号ＣＳ−Ａと信号ＣＫ−
Ａとが入力され、ＲＳフリップフロップ６３がセットさ
れると信号ＣＫ−Ａを選択して出力し、リセットされる
と信号ＣＳ−Ａを選択して出力するように構成される。

【０１６０】選択器６６は、信号ＣＳ−Ａを反転ゲート
６４により反転した信号と信号ＣＫ−Ａとが入力され、
ＲＳフリップフロップ６３がセットされると信号ＣＫ−
Ａを選択して出力し、リセットされると信号ＣＳ−Ａを
反転した信号を選択して出力するように構成される。

【０１６１】選択器６７は、選択器６５の出力信号と選
択器６６の出力信号とが入力され、入力信号ＦＲによっ
て、いずれかの信号を選択して出力するように構成され
る。

【０１６２】ここで、入力信号ＦＲは、モータを正負い
ずれの方向に駆動させようとしているかによって定まる
信号であり、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相関係
（進みor遅れ）を検出することで容易に生成することが
できる。

【０１６３】選択器６７の出力は、相互信号選択器６０
ａの出力を成す。

【０１６４】以上のように構成された相互信号選択器６
０ａについて、以下に動作を説明する。

【０１６５】信号ＣＳ−Ａのレベルが“Ｈ”から“Ｌ”
あるいは“Ｌ”から“Ｈ”に変化すると、両エッジ検出
器６１はＲＳフリップフロップ６３にセットパルスを出
力する。これにより、ＲＳフリップフロップ６３はセッ
トされる。このとき選択器６５は、信号ＣＫ−Ａを選択
して出力する。また選択器６６も信号ＣＫ−Ａを選択し
て出力する。

【０１６６】信号ＣＫ−Ａのレベルが“Ｈ”から“Ｌ”
あるいは“Ｌ”から“Ｈ”に変化すると、両エッジ検出
器６２はＲＳフリップフロップ６３にリセットパルスを
出力する。これにより、ＲＳフリップフロップ６３はリ
セットされる。このとき選択器６５は、信号ＣＳ−Ａを
選択して出力する。また選択器６６は、信号ＣＳ−Ａを
反転した信号を選択して出力する。

【０１６７】つまり選択器６５の出力は、信号ＣＳ−Ａ
の変化時に信号ＣＫ−Ａとなり、信号ＣＫ−Ａの変化時
に信号ＣＳ−Ａとなるよう動作する。

【０１６８】また選択器６６の出力は、信号ＣＳ−Ａの
変化時に信号ＣＫ−Ａとなり、信号ＣＫ−Ａの変化時に
信号ＣＳ−Ａを反転した信号となるよう動作する。

【０１６９】モータを正方向に駆動させる場合、入力信
号ＦＲにより選択器６７は選択器６５の出力を選択して
出力し、これを相互信号選択器６０ａの出力とする。

【０１７０】また、モータを負方向に駆動させる場合、
入力信号ＦＲにより選択器６７は選択器６６の出力を選
択して出力し、これを相互信号選択器６０ａの出力とす
る。すなわち、この相互信号選択器６０ａは、モータを
正方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミ
ングで位置検出信号を選択して出力し、位置検出信号が
変化するタイミングで駆動指令信号を選択して出力す
る。一方、モータを負方向に駆動する場合、駆動指令信
号が変化するタイミングで位置検出信号を反転した信号
を選択して出力し、位置検出信号が変化するタイミング
で駆動指令信号を選択して出力する。

【０１７１】以上の説明から、相互信号選択器６０ａの
入力と出力との関係は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８
（Ａ）、図８（Ｂ）に示したものと同じであり、先に説
明した相互ラッチ器５０ａと同様、遅れ信号優先通過器
５ａとして動作し得ることがわかる。

【０１７２】信号ＣＳ−Ｂ、ＣＫ−Ｂ、ＩＮ−Ｂについ
ても同様であり、相互信号先覚器６０ｂにおいても遅れ
信号優先通過器５ｂとしての動作をすることは明らかで
ある。

【０１７３】この相互信号選択器６０ａ、６０ｂにおい
ても、先に説明した相互ラッチ器５０ａ、５０ｂと同
様、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ（つまり、信号ＣＫ−
Ａ、ＣＫ−Ｂ）と位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとを
切り換えて励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを得ているわけ
ではないので、駆動指令信号と位置検出信号との進み遅
れの関係が急激に反転した際においても、励磁信号の移
行がスムーズにかつシームレスに行われ、より一層ステ
ップモータの制御性を安定化することができる。

【０１７４】さらに本第１の実施例によると、位置検出
器３ａ、３ｂとして、高価で形状も比較的大きなエンコ
ーダやレゾルバなどを用いる必要はなく、小型で安価な
ホール素子を用いることが可能である。したがって、位
置検出器（ホール素子）のモータへの取り付けスペース
も僅かで済み、脱調しないステップモータ装置を従来の
ステップモータと遜色ない大きさとコスト（小型で安
価）で実現可能である。

【０１７５】また、その位置検出器の分解能は決して高
くある必要はない。

【０１７６】もちろん、位置検出器３ａ、３ｂにエンコ
ーダやレゾルバなどを用いることは、技術的には何ら問
題ないことは言うまでもない。

【０１７７】また本第１の実施例においては、位置検出
器３ａと励磁タイミング制御器４ａ、また位置検出器３
ｂと励磁タイミング制御器４ｂを、それぞれの相（Ａ相
及びＢ相）に独立して設けた構成としているため、励磁
タイミングの制御に際しての信号処理は各相毎に完全に
独立して行うことができる。

【０１７８】したがって、励磁タイミング制御器は、他
の相と各種信号処理を連動させる必要はなく、シンプル
に構成することができ、さらに、相数の多いステップモ
ータへの適用も容易となる。つまり相数の多いステップ
モータに適用する場合は、位置検出器と励磁タイミング
制御器を相数に対応して独立に設けることで容易に対応
できる。 （第２の実施例）上記第１の実施例では２相ステップモ
ータを例に説明したが、本発明は、３相以上のステップ
モータにおいても適用は容易で、脱調しない多相ステッ
プモータが実現可能である。

【０１７９】図９に、第２の実施例として３相ステップ
モータに適用した場合を示す。

【０１８０】図９において、各相駆動指令信号生成器６
は、駆動指令信号Ｄｒ及びモータの駆動方向指令信号Ｆ
Ｒとを入力し、各相に対応した駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢ、ＤｒＣを生成する。この信号生成器６は、具体的
には３相のリングカウンタなどにより構成でき、信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢ、ＤｒＣは互いに１２０度の位相差を有す
る信号である。

【０１８１】励磁器２１は、３相分の励磁器２１ａ、２
１ｂ、２１ｃからなる。これら励磁器は、図１に示した
第１の実施例における励磁器２ａ、２ｂに相当する働き
をするものである。

【０１８２】その他の部分は、図１に示した第１の実施
例の構成図と基本的に同じで同一機能を有する部分につ
いては同一の符号を付してある。なお、図９ではモータ
１が３相であるため、３相目を制御するための構成要素
としては末尾に“Ｃ”の文字を付して示している。

【０１８３】４相あるいは５相のステップモータにおい
ても同様に適用可能である。

【０１８４】ここで、ステップモータを多相化していく
と位置検出器の数がそれに伴って増加し、大きさとコス
トに影響を及ぼすが、これに関しては、位置検出器の数
を削減するための下記に示す方法が考えられる。

【０１８５】一つ目は、位置検出器をホール素子で実現
する場合、一部のホール素子を削減し、削減したホール
素子が出力すべき位置検出信号を残りのホール素子の信
号により擬似的に生成する方法である。

【０１８６】この場合、擬似的に信号を生成するには、
残りのホール素子の信号を時間的に遅延する方法や残り
のホール素子の信号を合成する方法などがある。

【０１８７】二つ目には、位置検出器をホール素子とＭ
Ｒ素子等で構成した簡易なエンコーダにより実現し、こ
れらの素子からの信号により各相に対応する位置検出信
号を生成する方法である。

【０１８８】これらの周知の技術によって、位置検出器
の数を削減することは容易に実現でき、大きさとコスト
に影響を及ぼさないように多相のステップモータに適用
することも可能である。 （第３の実施例）図１０は、第３の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０１８９】図１０において、２相ステップモータ１、
位置検出器３ａ、３ｂは、図１に示した第１の実施例の
ものと同様のものである。位置検出器３ａ、３ｂは、例
えばホール素子などで構成される。

【０１９０】励磁電流制御器７は、位置検出器３ａ、３
ｂの位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢとを入力し、それらの位相差に応じた励磁
電流制御信号Ｒｅｆを、電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ
−Ｂとして励磁器２ａ、２ｂへ出力するように構成され
ている。

【０１９１】以上のように構成された本第３の実施例に
おけるステップモータ装置について、図２（Ａ）、図２
（Ｂ）、図１１（Ａ）〜図１５（Ｂ）を用いて説明す
る。

【０１９２】なお、これらの図において、可動子の位置
θと発生トルクＴとの関係をいくつか記しているが、可
動子の位置θの方向及び発生トルクＴの働く方向の定義
は、上述した第１の実施例の場合と同様である。

【０１９３】本第３の実施例における位置検出信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−ＢとＡ相及びＢ相巻線を励磁したときの発
生トルクＴとの関係は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示
す第１の実施例の場合と同様である。したがって、その
説明を省く。

【０１９４】図１０において、本第３の実施例における
励磁電流制御器７について説明する。

【０１９５】励磁電流制御器７は次の構成要素から構成
される。すなわち、位置検出信号ＣＳ−Ａと駆動指令信
号ＤｒＡとを入力信号ＣＳ−Ａｐ及びＣＫ−Ａｐとし、
これらの信号の位相差を検出する位相差検出器７ａと；
位置検出信号ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＢとを入力信
号ＣＳ−Ｂｐ及びＣＫ−Ｂｐとし、これらの信号の位相
差を検出する位相差検出器７ｂと；位相差検出器７ａ、
７ｂからの位相差検出信号を増幅して、励磁電流制御信
号Ｒｅｆを出力する位相差増幅器８とにより構成され
る。

【０１９６】ここで、位相差検出器７ａは、その信号Ｃ
Ｓ−ＡｐとＣＫ−Ａｐとの位相差を検出し、信号ＣＳ−
Ａｐに対する信号ＣＫ−Ａｐの位相が遅れている場合、
その遅れの大きさに応じたパルス幅を有する指令遅れ信
号ＲＮ−Ａを出力する。一方、信号ＣＳ−Ａｐに対する
信号ＣＫ−Ａｐの位相が進んでいる場合、その進みの大
きさに応じたパルス幅を有する指令進み信号ＲＰ−Ａを
出力する。これら信号ＲＮ−Ａ及び信号ＲＰ−Ａは、検
出器７ａから出力される位相差検出信号となる。検出器
７ｂにおいても、検出器７ａと同様である。

【０１９７】また、位相差増幅器８は、指令遅れ信号Ｒ
Ｎ−Ａ及びＲＮ−Ｂのうちいずれかの信号が発生してい
るとき励磁電流制御信号Ｒｅｆを減少させ、指令進み信
号ＲＰ−Ａ及びＲＰ−Ｂのうちいずれかの信号が発生し
ているとき信号Ｒｅｆを増加させる。具体的には、例え
ば図１０に示すように、論理和ゲート８１、８２とチャ
ージポンプ回路８３と絶対値回路８８とを用いて構成す
ることができる。なお、チャージポンプ回路８３は、論
理和ゲート８１、８２により制御される電流源８４、８
５、積分アンプ８６及びは積分用コンデンサ８７で構成
される。

【０１９８】以上のように構成された励磁電流制御器７
の動作を整理すると、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に
示すようになる。

【０１９９】図１１（Ａ）は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂに対して駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが遅れて
いる場合の動作を示す。図１１（Ｂ）は、位置検出信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂが進んでいる場合の動作を示す。

【０２００】以上、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した
各相駆動巻線を励磁したときの発生トルクと位置検出信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの関係と、図１１（Ａ）及び図
１１（Ｂ）に示した励磁電流制御器７の動作とを踏まえ
て、以下に本第３の実施例におけるステップモータ装置
全体の動作を説明する。

【０２０１】説明を簡単にするため、図２（Ｂ）に示し
た区間Ｘ１付近における動作についてのみ説明する。

【０２０２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３
（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、区間Ｘ１付近における本第
３の実施例におけるステップモータ装置の動作を説明す
る動作説明図である。

【０２０３】区間Ｘ１においては、信号ＣＳ−Ａが
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化し、信号ＣＳ−Ｂ
は“Ｌ”レベルとなっている。

【０２０４】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）においては、
特に、可動子が所望の方向として正方向に駆動され、信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号ＤｒＡ、ＤｒＢが遅
れている場合について説明している。

【０２０５】一般に信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低い
ときあるいは負荷が軽くなったとき、図１２（Ａ）に示
すように、信号ＤｒＡ、ＤｒＢは、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂよりも遅れた位相となる。

【０２０６】図１２（Ａ）において、タイミングｔ１１
以前は、駆動指令信号ＤｒＡつまり励磁信号ＩＮ−Ａは
“Ｌ”レベルであり、駆動指令信号ＤｒＢつまり励磁信
号ＩＮ−Ｂは“Ｈ”レベルである。したがって、このと
き可動子には“−Ｔａ＋Ｔｂ”で示されるトルクが働い
ている。

【０２０７】そして、タイミングｔ１１においては、信
号ＩＮ−Ｂが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへと変化
し、Ｂ相巻線に対して励磁切り換えが行われ、その励磁
極性が変わる。このとき可動子に働くトルクは、“−Ｔ
ａ−Ｔｂ”で示されるトルクへと順方向に向けて更新さ
れるが、この励磁切り換えによるトルク更新は、可動子
を所望の方向である正方向に駆動するのに有効である。
以後、タイミングｔ２１、ｔ３１においても同様にトル
クは順方向に向けた有効な更新が行われ、可動子は正方
向に向けて駆動される。

【０２０８】本第３の実施例においては、上記した励磁
切り換え動作と併せて、駆動巻線の励磁電流を先に説明
した励磁電流制御器７により制御している。

【０２０９】さて、上記した励磁切り換えについて、今
一度確認すると、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対して遅れた位相となっているとき、信
号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻線の励磁切り換えは、モータ
を所望の方向である正方向に駆動するのに有効な方向に
トルクを向かわせる励磁切り換えであることがわかる。

【０２１０】逆に言えば、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻
線の励磁切り換えが、モータを所望の正方向に駆動する
のに有効な励磁切り換えとなる場合、信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して遅れた位相となっ
ている。

【０２１１】したがって、上記した有効な励磁切り換え
が行われる際には、励磁電流制御器７は、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢつまり信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが、信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂつまり信号ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐに対
して位相遅れであることを検出し、これに応じて信号Ｒ
ｅｆを減少するよう動作する。

【０２１２】図１２（Ａ）はその様子を詳細に示してい
る。

【０２１３】図１２（Ａ）においては、入力信号ＣＫ−
Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが、入力信号ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐ
に対して位相遅れであると検出され、両信号の位相差に
応じたパルス幅の指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂが出
力される。なお、このとき指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ
−Ｂは出力されない。

【０２１４】指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂが出力さ
れると、位相差増幅器８の作用により励磁電流制御信号
Ｒｅｆは減少方向に向かい、これによって巻線の最大励
磁電流が減少する。なお、巻線の最大励磁電流は、可動
子の位置θに対する発生トルクＴのピーク値とほぼ比例
関係にあることは周知の通りである。

【０２１５】したがって、可動子を駆動するための発生
トルクＴのピーク値が、図１２（Ａ）に示すように信号
Ｒｅｆの減少と共に減少していく。

【０２１６】一方、発生トルクＴの平均値Ｔａｖｒは、
負荷トルクと釣り合うべきものであり、ステップモータ
においては発生トルクの平均値Ｔａｖｒが、負荷トルク
とほぼ同じとなるように可動子の位置θと駆動指令信号
ＤｒＡ、ＤｒＢのタイミングとの関係が自動的に定まる
ようになっている。これはステップモータが本来備えて
いる性質である。

【０２１７】このことはすなわち、負荷トルクと釣り合
う平均トルクＴａｖｒを得るために、発生トルクＴのピ
ーク値が大きい程、可動子の位置θつまり位置検出信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂのタイミングの遅れが大きくなり、発生トルクＴのピ
ーク値が小さい程、これらの遅れは小さくなるというこ
とを意味している。

【０２１８】また、発生トルクＴのピーク値が小さく、
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの
タイミングの遅れが小さくなると、平均トルクＴａｖｒ
は、発生トルクのピーク値に近づき、これに伴ってトル
クリップルも大幅に減少するということも言える。

【０２１９】このようなステップモータの性質を考慮す
ると、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢのタイミングの遅れの大きさに応じて励磁電流を減
少するように制御すれば、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対
する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの遅れは小さくなる方向にフィ
ードバック制御することができる。そして、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの遅れが小さ
くなれば、可動子及び負荷の駆動に必要な平均トルクＴ
ａｖｒは、発生トルクＴのピーク値に近づき、トルクリ
ップルは非常に小さなものとすることができる。

【０２２０】この様子は、図１２（Ｂ）に示す通りであ
る。

【０２２１】このようにトルクリップルが小さくなるこ
とで、モータの振動、騒音及び回転むらも小さくなり、
また結果として励磁電流は負荷に応じた必要最小限の値
に制御されるため、効率においても大幅に向上するとい
う効果が生まれる。

【０２２２】次に、可動子が正方向に駆動され、位置検
出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが進んでいる場合について、図１３（Ａ）及
び図１３（Ｂ）を参照しながら説明する。

【０２２３】一般に、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高
いときあるいは負荷が重くなったとき、図１３（Ａ）に
示すように、信号ＤｒＡ、ＤｒＢは、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂよりも進んだ位相となる。

【０２２４】図１３（Ａ）において、タイミングｔ１１
以前は、信号ＤｒＡつまり励磁信号ＩＮ−Ａは“Ｌ”レ
ベルであり、信号ＤｒＢつまり励磁信号ＩＮ−Ｂは
“Ｈ”レベルである。したがって、このとき可動子には
“−Ｔａ＋Ｔｂ”で示されるトルクが働いている。

【０２２５】そして、タイミングｔ１１においては、信
号ＩＮ−Ｂが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへと変化
し、Ｂ相巻線の励磁極性が変わる。したがって、可動子
に働くトルクは“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクへと
更新される。以後、タイミングｔ２１、ｔ３１において
も、同様にトルクが更新され可動子は駆動される。

【０２２６】このときの励磁切り換えは、逆方向に向け
たトルクの更新となり、可動子を所望の方向である正方
向に駆動するには好ましくない励磁切り換えである。つ
まり、従来例に示したように脱調を招く恐れがある励磁
切り換えである。

【０２２７】しかし、本第３の実施例においては、上述
の励磁電流制御器７により脱調に対する耐性を高めるこ
とが可能となる。

【０２２８】以下、このことについて説明するが、その
前に上記した励磁切り換えについて今一度確認すると、
駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、位置検出信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対して進んだ位相となっているとき、信
号ＤｒＡ、ＤｒＢによる駆動巻線の励磁切り換えは、モ
ータを所望の方向である正方向に駆動するのに好ましく
ない方向にトルクを向かわせる励磁切り換えであること
がわかる。

【０２２９】逆に言えば、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻
線の励磁切り換えがモータを所望の正方向に駆動するの
に好ましくない励磁切り換えとなる場合、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢは、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して進んだ位相
となっている。

【０２３０】したがって上記した好ましくない励磁切り
換えが行われる際には、制御器７は、信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂつまり入力信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが、信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂつまり入力信号ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐ
に対して位相進みであることを検出し、これに応じて信
号Ｒｅｆを増加するよう動作する。

【０２３１】それでは、励磁電流制御器７により脱調に
対する耐性を高めることが可能となる理由について、図
１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１４を用いて説明す
る。

【０２３２】図１３（Ａ）において、入力信号ＣＫ−Ａ
ｐ、ＣＫ−Ｂｐが、入力信号ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐに
対して位相進みであると検出され、両信号の位相差に応
じたパルス幅の指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂが出力
される。なお、このとき指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−
Ｂは出力されない。

【０２３３】指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂが出力さ
れると、位相差増幅器８の作用により励磁電流制御信号
Ｒｅｆは増加方向に向かうように制御される。

【０２３４】この信号Ｒｅｆが増加方向に制御される
と、励磁器２ａ、２ｂの作用により巻線の最大励磁電流
が増加する。なお、巻線の最大励磁電流は、可動子の位
置θに対する発生トルクＴのピーク値とほぼ比例関係に
あることは周知の通りである。

【０２３５】したがって、可動子を駆動するための発生
トルクＴのピーク値が図１３（Ａ）に示すように信号Ｒ
ｅｆの増加と共に増加していく。

【０２３６】このとき、発生トルクＴのピーク値が増加
することで、上述した好ましくない励磁切り換えが行わ
れた場合において、可動子の駆動トルクが逆方向に向か
うことを最小限に止めることができる。

【０２３７】すなわち、図１４に、タイミングｔ２１で
好ましくない励磁切り換えが行われたときの様子を拡大
して示すが、タイミングｔ２１において逆方向に向けて
変化する発生トルクＴは、信号Ｒｅｆを制御しないとき
には図１４の破線で示すようにＴ１のレベルまで落ち込
むが、信号Ｒｅｆを制御して増加すると、トルクの落ち
込みはＴ２のレベルに止まることがわかる。（他のタイ
ミングにおいても同様である。）つまり、信号Ｒｅｆを
制御して発生トルクＴのピーク値を増加することで、好
ましくない励磁切り換えが行われた場合においても、可
動子の駆動トルクが逆方向に向かうのを最小限に止める
ことができ、脱調に対する耐性を高めることが可能にな
る。

【０２３８】以上のように、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに
対して信号ＤｒＡ、ＤｒＢが進んでいる場合、励磁切り
換えによりトルクが逆方向に向かうのを最小限に止める
ように電流制御器７は動作するが、この動作は信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進みが十
分に小さくなるまで行われる。つまり制御器７は、上記
の進みが十分小さくなるまで、巻線の励磁電流を増加し
続けるように動作する。

【０２３９】したがって、駆動指令信号の周波数が高い
あるいは負荷が重い状態が生じ、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して位相進みとなり、ステ
ップモータ駆動に好ましくない励磁切り換えが行われた
場合においても、制御器７の作用により、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進みが小さ
くなる方向にフィードバック制御されることになる。信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進
みが小さくなれば、図１３（Ｂ）に示すように、トルク
リップルは非常に小さなものとすることができる。

【０２４０】すなわち、脱調に対する耐性を高めるだけ
でなく、トルクリップルも小さくなり、これに波及して
モータの振動、騒音及び回転むらも小さくなるという効
果が生まれる。

【０２４１】また結果として、励磁電流は負荷に応じた
適正の値に制御されるため、効率においても大幅に向上
するという効果が生まれる。

【０２４２】以上、可動子を正方向に駆動する（所望の
方向を正方向とする）場合について説明したが、可動子
を負方向に駆動する（所望の方向を負方向とする）場合
においても同様である。

【０２４３】図１５（Ａ）及図１５（Ｂ）は、可動子が
負方向に駆動され、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに
対して駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが遅れている場合の
動作を示したものである。

【０２４４】図１５（Ａ）及図１５（Ｂ）における動作
は、図１２（Ａ）及図１２（Ｂ）に示した可動子が正方
向に駆動される場合の動作と基本的には同じであるた
め、詳細な説明は省略する。

【０２４５】なお、図１５（Ａ）及図１５（Ｂ）におい
ては、記載の都合上、可動子の位置θの表現の方向が図
１２（Ａ）及図１２（Ｂ）と逆になっている。つまり、
可動子が負方向に進行した場合を図の右方向、可動子が
正方向に進行した場合を図の左方向に対応させている。
発生トルクＴの表現については、図１２（Ａ）及図１２
（Ｂ）と同様である。

【０２４６】また、特に図解は行わないが、可動子が負
方向に駆動され、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが進んでいる場合の動作についても、図
１３（Ａ）及図１３（Ｂ）に示した可動子が正方向に駆
動される場合の動作と基本的には同じである。

【０２４７】負方向に駆動する場合は、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢの位相を逆転し、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂの反転信号に対して関係づけることを除い
て、本質的に図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）及び図１３
（Ａ）及図１３（Ｂ）に示した正方向に駆動する場合と
同様である。

【０２４８】なお、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転す
るのは巻線によって生じる磁界の回転方向を反転するた
めであり、また信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂの反転信号に対して関係づけるのは、可動子を負
方向に駆動させるために逆方向の発生トルクＴを所望の
トルクの方向とするためである。

【０２４９】負方向に駆動する場合の動作説明をもう少
し補足すると、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂを反転した信号に対して遅れた位相となってい
るとき、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻線の励磁切り換え
は、モータを所望の方向である負方向に駆動するのに有
効な方向にトルクを向かわせる励磁切り換えとなる。

【０２５０】逆に言えば、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻
線の励磁切り換えがモータを所望の負方向に駆動するの
に有効な励磁切り換えとなる場合、信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
は信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号に対して遅れ
た位相となる。

【０２５１】したがって上記した有効な励磁切り換えが
行われる際には、励磁電流制御器７は、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢつまり入力信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂつまり入力信号ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐ
を反転した信号に対して位相遅れであることを検出し、
これに応じて励磁電流制御信号Ｒｅｆを減少するよう動
作することになる。（図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示
す動作がこれに当たる。）なおこのときの位相遅れは、
指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂではなく指令進み信号
ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂとして検出される。これは、これら
の信号がモータを正方向に駆動する場合に定義づけられ
ており、モータを負方向に駆動する場合はこれら進み信
号と遅れ信号との意味が入れ替わるためである。またモ
ータを負方向に駆動する場合、励磁電流制御信号Ｒｅｆ
は絶対値回路８８の働きにより常に正の値を持つが、チ
ャージポンプ回路８３の出力は負の値になっている。

【０２５２】つまり信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが信号
ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐを反転した信号に対して位相遅
れであることが検出されると、信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂ
が出力され、負の値を持つチャージポンプ回路８３の出
力が正方向に向かい、その絶対値が減少する。この絶対
値は絶対値回路８８により励磁電流制御信号Ｒｅｆとな
り、結局励磁電流制御信号Ｒｅｆは減少するよう動作す
ることになる。

【０２５３】また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号に対して進んだ位相となっ
ているとき、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻線の励磁切り
換えは、モータを所望の方向である負方向に駆動するの
に好ましくない方向にトルクを向かわせる励磁切り換え
となる。

【０２５４】逆に言えば、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻
線の励磁切り換えが、モータを所望の負方向に駆動する
のに好ましくない励磁切り換えとなる場合、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢは、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号
に対して進んだ位相となっている。

【０２５５】したがって、上記した好ましくない励磁切
り換えが行われる際には、励磁電流制御器７は、信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢつまり入力信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐ
が、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂつまり入力信号ＣＳ−Ａ
ｐ、ＣＳ−Ｂｐを反転した信号に対して位相進みである
ことを検出し、これに応じて励磁電流制御信号Ｒｅｆを
増加するよう動作することになる。

【０２５６】なおこのときの位相進みは、先の理由によ
り指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂではなく指令遅れ信
号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂとして検出される。また負方向に
駆動する場合、チャージポンプ回路８３の出力は負の値
になっている。

【０２５７】つまり信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが信号
ＣＳ−Ａｐ、ＣＳ−Ｂｐを反転した信号に対して位相進
みであることが検出されると、信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂ
が出力され、負の値を持つチャージポンプ回路８３の出
力がさらに負方向に向かい、その絶対値が増加する。こ
の絶対値は絶対値回路８８により励磁電流制御信号Ｒｅ
ｆとなり、結局励磁電流制御信号Ｒｅｆは増加するよう
動作することになる。

【０２５８】以上のように本第３の実施例のステップモ
ータ装置は、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢとの位相差に応じて巻線の最大励磁電流を制御す
る励磁電流制御器７を設けたことにより、トルクリップ
ルを小さくすることができる。同時にモータの振動、騒
音及び回転むらも小さくすることができる。また励磁電
流は、駆動指令信号の周波数あるいは負荷に応じた適正
の値に制御され、効率においても大幅な向上が可能にな
る。さらに脱調に対する耐性も大幅に高めることができ
る。 （第４の実施例）図１６は、第４の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０２５９】図１６において、２相ステップモータ１、
励磁器２ａ、２ｂ、位置検出器３ａ、３ｂ及び励磁電流
制御器７は、図１０に示した第３の実施例のものと同様
のものであり、詳細な説明は省略する。

【０２６０】励磁電流制御器７は、位置検出器３ａ、３
ｂからの位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと、駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢとを入力し、それら信号の位相差に
応じた励磁電流制御信号Ｒｅｆを、励磁器２ａ、２ｂに
対して電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして出力す
る。励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂがそれぞれの入力ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄ
に入力される。また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢがもう一方の
入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄにそれぞれ入力される。制
御器４ａ、４ｂは、励磁器２ａ、２ｂへ対して励磁信号
ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂをそれぞれ出力する。

【０２６１】図１６において、本第４の実施例が第３の
実施例と大きく異なるところは次の点である。すなわ
ち、第３の実施例では駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、
直接、励磁器２ａ、２ｂに励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
として入力されるのに対して、本第４の実施例では励磁
タイミング制御器４ａ、４ｂにより、位置検出信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂの情報を用いてタイミング制御が施され
た励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを励磁器２ａ、２ｂに入
力している点である。

【０２６２】以上のように構成された本第４の実施例に
ついて、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図１７（Ａ）〜図２
０を用いて説明する。

【０２６３】なお、これらの図において、可動子の位置
θと発生トルクＴとの関係をいくつか記しているが、可
動子の位置θの方向及び発生トルクＴの働く方向の定義
は、上述した第１の実施例の場合と同様である。

【０２６４】本第４の実施例における位置検出信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−ＢとＡ相及びＢ相巻線を励磁したときの発
生トルクＴとの関係は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示
す第１の実施例の場合と同様である。したがって、その
説明を省く。

【０２６５】図１６において、本第４の実施例における
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作について説明す
る。

【０２６６】説明に当たって、簡単のため、図２（Ｂ）
に示した区間Ｘ１付近における動作についてのみ説明す
る。

【０２６７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、区間Ｘ
１付近における励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作
説明図である。

【０２６８】区間Ｘ１においては、位置検出信号ＣＳ−
Ａつまり信号ＣＳ−Ａｄが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベ
ルに変化し、位置検出信号ＣＳ−Ｂつまり信号ＣＳ−Ｂ
ｄは“Ｌ”レベルとなっている。

【０２６９】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）において
は、特に、可動子が所望の方向として正方向に駆動され
る場合について説明している。

【０２７０】まず、図１７（Ａ）に示すように、駆動指
令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄ
よりも遅れた位相で励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの
入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄに入力されたときの動作を
説明する。（一般的に、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの
周波数が低い時あるいは負荷が軽い時にこのような状態
となる。）図１７（Ａ）において、タイミングｔ２１
は、信号ＣＫ−Ａｄが、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル
へと変化する点であるが、まずこのタイミングの動作に
ついて説明する。

【０２７１】タイミングｔ２１の直前は、励磁信号ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂは共に“Ｌ”レベルであり、この励磁信
号に基づいて励磁器２ａ、２ｂはＡ相巻線、Ｂ相巻線共
にマイナスの励磁を行っている。したがって、このとき
可動子には“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクが働いて
いる。

【０２７２】タイミングｔ２１で信号ＣＫ−Ａｄのレベ
ルが、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するが、
この変化を励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａへ出力するように
励磁タイミング制御器４ａが動作したとすると、Ａ相巻
線はプラスに励磁され、その結果、可動子には“Ｔａ−
Ｔｂ”で示されるトルクが働くことになる。

【０２７３】このときタイミングｔ２１で可動子に働く
トルクは、タイミングｔ２１の直前と比べて順方向に向
けて増加することになり、可動子の正方向への駆動を継
続するための励磁信号ＩＮ−Ａの切り換えとしては有効
な切り換えである。

【０２７４】このように、信号ＣＫ−Ａｄつまり駆動指
令信号ＤｒＡによってＡ相巻線の励磁切り換えを行うこ
とが、可動子の継続駆動に有効である場合、信号ＣＫ−
Ａｄを励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに出力するように制御
器４ａは動作する。

【０２７５】図１７（Ａ）におけるタイミングｔ１１、
ｔ３１においても同様で、このタイミングでは信号ＣＫ
−Ｂｄが変化するが、この変化を励磁器２ｂの入力ＩＮ
−Ｂへ出力するように制御器４ｂが動作したとすると、
Ｂ相巻線の励磁が切り換わり、その結果、それぞれのタ
イミングの直前で可動子に働いていたトルクよりも順方
向に向けて増加するトルクが発生することになる。つま
り、タイミングｔ１１、ｔ３１で信号ＣＫ−Ｂｄに従っ
て励磁信号ＩＮ−Ｂを発することは、可動子の正方向へ
の駆動の継続にとって有効であると言える。

【０２７６】このように、制御器４ａと同様、励磁タイ
ミング制御器４ｂにおいても、信号ＣＫ−Ｂｄつまり駆
動指令信号ＤｒＢによってＢ相巻線の励磁切り換えを行
うことが可動子の継続駆動に有効である場合、信号ＣＫ
−Ｂｄを励磁器２ｂの入力ＩＮ−Ｂに出力するように動
作する。

【０２７７】つぎに、図１７（Ｂ）に示すように、信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄよりも
進んだ位相で制御器４ａ、４ｂの入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ
−Ｂｄに入力されたときの動作を説明する。（一般的
に、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い時あるいは負荷
が重い時このような状態となる。）図１７（Ｂ）におい
て、タイミングｔ２１は、信号ＣＫ−Ａｄが“Ｌ”レベ
ルから“Ｈ”レベルへと変化する点であるが、まずこの
タイミングの動作について説明する。

【０２７８】タイミングｔ２１の直前は、励磁信号ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂは共に“Ｌ”レベルであり、この励磁信
号に基づいて励磁器２ａ、２ｂはＡ相巻線、Ｂ相巻線共
にマイナスの励磁を行っている。したがって、このとき
可動子には“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクが働いて
いる。

【０２７９】タイミングｔ２１で信号ＣＫ−Ａｄのレベ
ルが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するが、こ
の変化を励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａへ出力するように制
御器４ａが動作したとすると、Ａ相巻線はプラスに励磁
され、その結果可動子には“Ｔａ−Ｔｂ”で示されるト
ルクが働くことになる。

【０２８０】このときタイミングｔ２１で可動子に働く
トルクは、タイミングｔ２１の直前と比べて大きさは順
方向ではあるが逆方向に向けて低下することになり、可
動子の正方向への駆動を継続するための励磁信号ＩＮ−
Ａの切り換えとしては好ましくない切り換え（図１７
（Ｂ）において×印を付した切り換え）である。そして
この切り換えは、従来例で説明した通り、脱調を引き起
こす原因ともなる。

【０２８１】さらに、信号ＣＫ−Ａｄが変化するタイミ
ングがｔ２１Ｆまで早まった場合のトルクは、大きさに
おいても逆方向となり、脱調を引き起こすきっかけを更
に増大させることになる。

【０２８２】このように、信号ＣＫ−Ａｄつまり駆動指
令信号ＤｒＡによってＡ相巻線の励磁切り換えを行うこ
とが、可動子の継続駆動に好ましくない場合、制御器４
ａは信号ＣＫ−Ａｄを励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに即出
力せず、信号ＣＳ−Ａつまり信号ＣＳ−Ａｄを励磁信号
として励磁器２ａの入力ＩＮ−Ａに出力するように動作
する。

【０２８３】制御器４ａが、このように動作することに
よって、Ａ相巻線の励磁切り換えは、信号ＣＳ−Ａｄが
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変化するタイミング
ｔ２２で行われることになり、図１７（Ｂ）に示す如く
可動子を正方向に駆動するためのトルクとしては最大レ
ベルの確保が可能となる。したがって、脱調の心配は全
くなくなる。

【０２８４】図１７（Ｂ）におけるタイミングｔ１１、
ｔ３１においても同様で、このタイミングでは信号ＣＫ
−Ｂｄが変化するが、この変化を励磁器２ｂの入力ＩＮ
−Ｂへ出力するように制御器４ｂが動作したとすると、
Ｂ相巻線の励磁が切り換わり、その結果それぞれのタイ
ミングの直前で可動子に働いていたトルクが逆方向に向
けて低下してしまうことになる。つまり、タイミングｔ
１１、ｔ３１で信号ＣＫ−Ｂｄに従って励磁信号ＩＮ−
Ｂを発することは、可動子を正方向に継続駆動すること
にとって好ましくないと言える。

【０２８５】このように、信号ＣＫ−Ｂｄつまり駆動指
令信号ＤｒＢによってＢ相巻線の励磁切り換えを行うこ
とが可動子の継続駆動に好ましくない場合、制御器４ａ
と同様、励磁タイミング制御器４ｂにおいても、信号Ｃ
Ｋ−Ｂｄを励磁器２ｂの入力ＩＮ−Ｂに即出力せず、信
号ＣＳ−Ｂつまり信号ＣＳ−Ｂｄを励磁信号として励磁
器２ｂの入力ＩＮ−Ｂに出力するように動作する。

【０２８６】制御器４ｂがこのように動作することによ
って、Ｂ相巻線の励磁切り換えは、信号ＣＳ−Ｂｄが変
化するタイミングｔ１２あるいはｔ３２で行われること
になり、図１７（Ｂ）に示す如く可動子を正方向に駆動
するためのトルクとしては最大レベルの確保が可能とな
る。したがって、脱調の心配は全くなくなる。

【０２８７】以上、区間Ｘ１において動作説明を行った
が、図２（Ｂ）で示した他の区間Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４につ
いても全く同様のことが言える。

【０２８８】ここで、モータを正方向に駆動する場合の
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作を整理すると以
下の通りである。

【０２８９】入力信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄつまり駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢによってモータ１の各相駆動
巻線の励磁を切り換える場合、その切り換えによって発
生トルクが逆方向に向かい可動子の正方向への継続駆動
にとって好ましくないならば、入力信号ＣＳ−Ａｄ、Ｃ
Ｓ−Ｂｄつまり位置検出器３ａ、３ｂによって生成され
る信号を励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力する。
一方、切り換えによって発生トルクが逆方向に向かわ
ず、可動子の正方向への継続駆動にとって有効ならば、
入力信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄつまり駆動指令信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢを励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出力
する。

【０２９０】より具体的に言い換えれば、制御器４ａ、
４ｂは、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
のうち、遅れている方の信号を励磁信号として出力する
よう動作するものである。

【０２９１】また、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）にお
いてはモータを正方向に駆動する場合（所望の方向を正
方向とする場合）を例に説明したが、負方向に駆動する
場合（所望の方向を負方向とする場合）についても同様
である。

【０２９２】特に図解は行わないが、負方向に駆動する
場合は、制御器４ａ、４ｂへ入力される信号ＣＫ−Ａ
ｄ、ＣＫ−Ｂｄつまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転
し、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対
する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの反
転信号に対して関係づけることを除いて、本質的に図１
７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示した正方向に駆動する場
合と同様である。

【０２９３】なお、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転す
るのは巻線によって生じる磁界の回転方向を反転するた
めである。また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂの反転信号に対して関係づけるのは、可動子を
負方向に駆動させるために逆方向の発生トルクＴを所望
のトルクの方向とするためである。

【０２９４】ここで、可動子を負方向に駆動する場合の
制御器４ａ、４ｂの動作を整理すると以下のようにな
る。

【０２９５】つまり、制御器４ａ、４ｂは、信号ＣＫ−
Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄつまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢによって各
相駆動巻線の励磁を切り換える場合、その切り換えによ
って発生トルクが順方向に向かい、可動子の負方向への
継続駆動にとって好ましくないならば、信号ＣＳ−Ａ
ｄ、ＣＳ−Ｂｄつまり位置検出器３ａ、３ｂによって生
成される信号を反転した信号を励磁信号として励磁器２
ａ、２ｂに出力する。また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる
励磁の切り換えによって発生トルクが順方向に向かうこ
とがなく、可動子の負方向への駆動の継続にとって有効
であるならば、信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄつまり信号
ＤｒＡ、ＤｒＢを励磁信号として励磁器２ａ、２ｂに出
力するように動作するものである。

【０２９６】より具体的に言い換えれば、制御器４ａ、
４ｂは信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを
反転した信号のうち、遅れている方の信号を励磁信号と
して出力するよう動作するものである。

【０２９７】以上のように、制御器４ａ、４ｂは、信号
ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂのうち、可動
子の駆動にとって有効な励磁切り換えが行える方の信号
を励磁信号とするように励磁タイミングを制御するた
め、全く脱調の心配がないステップモータの制御を実現
できるものである。

【０２９８】なお、制御器４ａの具体的な構成として
は、例えば図１８に示すような相互ラッチ器がある。こ
の相互ラッチ器は、図６（Ａ）に示す第１の実施例にお
ける相互ラッチ器５０ａと内部構成が同じであるので詳
細な説明を省く。ただし、この相互ラッチ器は信号ＣＳ
−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄを入力し、励磁器２ａの入力に対し
て信号ＩＮ−Ａを出力する。また、制御器４ｂは、制御
器４ａと同様の内部構成である。

【０２９９】図１８に示す制御器４ａ及び４ｂは、位置
検出信号と駆動指令信号とが、お互いに変化するタイミ
ングで相手方の信号をラッチし合うように動作する。こ
のように動作する回路を構成することにより、位置検出
信号と駆動指令信号のうち遅れた方の信号を前述の励磁
信号として出力することができる。

【０３００】また既に第１の実施例で説明したように、
制御器４ａの別の具体的構成として、図６（Ｂ）に示す
相互信号選択器６０ａと同じ構成とすることも可能であ
る。制御器４ｂについても同様である。

【０３０１】このような制御器４ａ、４ｂと、第３の実
施例で示した励磁電流制御器７とを併せ持った本第４の
実施例について、以下に動作を説明する。

【０３０２】まず、可動子が所望の方向として正方向に
駆動され、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが遅れている場合の動作につ
いて説明する。

【０３０３】一般に、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低
いときあるいは負荷が軽くなったとき、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れた位相とな
る。

【０３０４】この場合、励磁タイミング制御器４ａ、４
ｂは、先に説明した通り信号ＤｒＡ、ＤｒＢが可動子の
駆動にとって有効であるため、励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ
−Ｂとして信号ＤｒＡ、ＤｒＢに応答したタイミングの
信号を出力するように動作する。したがって、このとき
の動作は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、直接、励磁信号ＩＮ
−Ａ、ＩＮ−Ｂとして入力される第３の実施例と同等と
なり、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示したものと同
様である。

【０３０５】また、可動子が所望の方向として負方向に
駆動され、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが遅れている場合の動作についても第３の実
施例と同等であり、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示
したものと同様である。

【０３０６】したがって、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対
して信号ＤｒＡ、ＤｒＢが遅れている場合は、励磁電流
制御器７による効果が主に現れ、トルクリップルが小さ
く、同時に振動、騒音及び回転むらも小さなステップモ
ータ装置が実現できる。また、励磁電流は負荷に応じた
必要最小限の値に制御され、効率においても大幅に向上
したステップモータ装置が実現できる。

【０３０７】次に、可動子が所望の方向として正方向に
駆動され、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが進んでいる場合の動作について説明する。

【０３０８】一般に、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高
いときあるいは負荷が重くなったとき、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相とな
る。

【０３０９】この場合、制御器４ａ、４ｂは、先に説明
した通り信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが可動子の駆動にとっ
て有効であるため、励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに応答したタイミングの信号を
出力するように動作する。

【０３１０】このときの動作を図１９（Ａ）及び図１９
（Ｂ）に示す。

【０３１１】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）により明ら
かであるが、可動子を駆動するための発生トルクＴは、
先に説明した制御器４ａ、４ｂの作用により、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢのタイミングではなく、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂのタイミングで駆動巻線の励磁切り換えが行われて
更新されることになる。

【０３１２】したがって、励磁タイミング制御器４ａ、
４ｂを有しない第３の実施例では、励磁切り換えに際し
て、発生トルクＴが逆方向に向かっていたが（図１３
（Ａ）及び図１３（Ｂ）参照）、本第４の実施例におい
ては発生トルクＴが逆方向に向かうことが無くなり、脱
調の恐れは完全に回避できる。

【０３１３】図２０は、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）
におけるタイミングｔ２１近傍の動作を拡大し、さらに
詳細に説明するための図である。

【０３１４】図２０に示すように、タイミングｔ２１で
は駆動指令信号ＤｒＡの変化により指令進み信号ＲＰ−
Ａが“Ｈ”レベルとなり、この時点から励磁電流制御信
号Ｒｅｆは増加を始める。しかし、励磁タイミング制御
器４ａ、４ｂの作用によりタイミングｔ２１においては
巻線の励磁切り換えは行われない。したがって、この時
点の発生トルクＴは、タイミングｔ２１の以前から発生
していた“−Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクが、そのピ
ーク値を信号Ｒｅｆの増加に伴って増加させつつタイミ
ングｔ２２まで推移することになる。タイミングｔ２２
において、信号ＣＳ−Ａが変化すると、指令進み信号Ｒ
Ｐ−Ａは一度“Ｌ”レベルに戻り信号Ｒｅｆの増加は休
止されるが、同時に巻線の励磁切り換えが行われ、発生
トルクＴは“Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクに更新され
る。

【０３１５】上記した一連の動作の中で、制御器４ａ、
４ｂを有しない第３の実施例では、タイミングｔ２１で
のトルクはＴ２まで低下していたのに比べ、本第４の実
施例では励磁電流制御器７の作用と励磁タイミング制御
器４ａ、４ｂの作用が連携し、図２０に示すようにＴ３
のレベルまでトルクを増加させることが可能となってい
ることがわかる。つまり脱調の恐れを完全に回避するこ
とができる。（他のタイミングにおいても同様であ
る。）以上の信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが進んでいる場合の動作は、信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進みが十分に小
さくなるまで行われる。

【０３１６】したがって、駆動指令信号の周波数が高い
あるいは負荷が重い状態が生じ、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して位相進みとなり、ステ
ップモータ駆動に好ましくない励磁切り換えが行われよ
うとした場合においても、励磁タイミング制御器４ａ、
４ｂ及び電流制御器７の作用により、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進みが小さくなる
方向にフィードバック制御されることになる。信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの進みが小
さくなれば、図１９（Ｂ）に示す如く、トルクリップル
は非常に小さなものとすることができる。

【０３１７】すなわち、脱調を完全に回避するだけでな
く、トルクリップルも小さくなる。それによりステップ
モータの振動、騒音及び回転むらも小さくなるという効
果が生まれる。

【０３１８】また、結果として、励磁電流は負荷に応じ
た適正の値に制御されるため、効率においても大幅に向
上するという効果が生まれる。

【０３１９】以上、可動子が所望の方向として正方向に
駆動され、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが進んでいる場合の動作につ
いて説明したが、可動子が所望の方向として負方向に駆
動され、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号ＤｒＡ、
ＤｒＢが進んでいる場合の動作においても同様である。

【０３２０】この場合の動作は、特に図解は行わない
が、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転し、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する遅れ、進みの
関係を、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの反転信号に対して関
係づけることを除いて、本質的に図１９（Ａ）及び図１
９（Ｂ）に示した正方向に駆動する場合と同様である。

【０３２１】なお、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相を逆転す
るのは巻線によって生じる磁界の回転方向を反転するた
めであり、また信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂの反転信号に対して関係づけるのは、可動子を負
方向に駆動させるために逆方向の発生トルクＴを所望の
トルクの方向とするためである。

【０３２２】以上のように本第４の実施例においては、
信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂのうち、
可動子の駆動にとって有効な励磁切り換えが行える方の
信号を励磁信号とするように励磁タイミングを制御する
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂと、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの位相差に応じて巻線の
最大励磁電流を制御する励磁電流制御器７を設けたこと
により、脱調を完全に回避し、かつ、トルクリップルが
小さく、同時に振動、騒音及び回転むらの小さなステッ
プモータ装置を実現している。また、励磁電流も駆動指
令信号の周波数あるいは負荷に応じた適正な値に制御さ
れ、効率においても大幅に向上したステップモータ装置
を実現している。 （第５の実施例）図２１は、第５の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０３２３】図２１おいて、２相ステップモータ１、励
磁器２ａ、２ｂ、位置検出器３ａ、３ｂは、図１に示し
た第１の実施例のものと同様のものである。

【０３２４】励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、位置
検出器３ａ、３ｂが出力する位置検出信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂ及び駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢがそれぞれに入
力される。そして制御器４ａ、４ｂの各出力は、励磁器
２ａ、２ｂの各入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂへそれぞれ出力
される。

【０３２５】図２１に示す第５の実施例において、図７
３に示した第１の従来例のものと大きく異なるのは次の
点である。すなわち、第１の従来例のものでは駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、直接、励磁器２ａ、２ｂに入力
されるのに対して、本第５の実施例のものは、励磁タイ
ミング制御器４ａ、４ｂにより位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂの情報を用いてタイミング制御が施された励磁
信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを励磁器２ａ、２ｂに入力して
いる点である。

【０３２６】ここで、励磁タイミング制御器４ａ、４ｂ
について説明する。

【０３２７】なお、励磁タイミング制御器４ａ及び４ｂ
は、同様の動作をするものであり、以下の説明において
は、特に制御器４ａを中心に説明することとし、制御器
４ｂの説明については省略する。

【０３２８】図２１に示すように励磁タイミング制御器
４ａは、遅れ信号優先通過器５ａと偏差状態検出器２０
ａと励磁信号選択器１４ａとから成る。

【０３２９】遅れ信号優先通過器５ａは、位置検出信号
ＣＳ−Ａ及び駆動指令信号ＤｒＡをそれぞれ入力信号Ｃ
Ｓ−Ａｄ及び入力信号ＣＫ−Ａｄとする。モータを正方
向に駆動する場合、信号ＣＳ−Ａｄと信号ＣＫ−Ａｄの
うち位相が遅れている方の信号を出力信号とする。一
方、モータを負方向に駆動する場合、信号ＣＳ−Ａｄを
反転した信号と信号ＣＫ−Ａｄのうち位相が遅れている
方の信号を出力信号とするように構成される。

【０３３０】偏差状態検出器２０ａは、位置検出信号Ｃ
Ｓ−Ａ及び駆動指令信号ＤｒＡをそれぞれ入力信号ＣＳ
−Ａｐ及び入力信号ＣＫ−Ａｐとし、これらの入力信号
によるパルス数の差つまり偏差が所定の範囲内である第
１の状態か、偏差が所定の範囲外であり、これを所定の
範囲内とするためには、可動子を正方向に向かわせるよ
うに働く順方向トルクが必要な第２の状態か、偏差が所
定の範囲外にあり、これを所定の範囲内とするために
は、可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
クが必要な第３の状態かを検出するように構成される。
具体的には図２１に示すように、偏差をカウントする偏
差カウンタ１０ａと、偏差カウンタ１０ａの出力値（偏
差）が上記第１から第３のいずれの状態かを判別する判
別器１１ａとから成る。

【０３３１】励磁信号選択器１４ａは、偏差状態検出器
２０ａの上記検出結果に基づき、遅れ信号優先通過器５
ａの出力信号と位置検出信号ＣＳ−Ａと位置検出信号Ｃ
Ｓ−Ａを反転した信号とのうち、いずれか一つを励磁器
２ａへの励磁信号ＩＮ−Ａとして選択し出力するように
構成される。具体的には図２１に示すように、偏差状態
検出器２０ａから出力される出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳ
ａによって位置検出信号ＣＳ−Ａをそのまま通過させる
か反転して通過させるかを制御する手段１２ａと、偏差
状態検出器２０ａから出力される出力信号Ｓａによって
上記手段１２ａから出力される信号Ｙａかあるいは遅れ
信号優先通過器５ａからの信号Ｘａのいずれかを選択す
るセレクタ１３ａとから構成される。

【０３３２】励磁タイミング制御器４ｂについても同様
に、遅れ信号優先通過器５ｂと偏差状態検出器２０ｂと
励磁信号選択器１４ｂとから成る。

【０３３３】なお、制御器４ｂにおいては図２１に示す
ように、制御器４ａと同様の動作をする構成要素には、
励磁タイミング制御器４ａと同様の記号を付し、末尾の
“Ａ”又は“ａ”を“Ｂ”又は“ｂ”とし、その説明は
省略する。

【０３３４】以上のように構成される本第５の実施例に
ついて、その動作を説明する。

【０３３５】なお、以下の動作説明に際して参照する各
図面において、可動子の位置θと発生トルクＴとの関係
をいくつか記しているが、可動子の位置θの方向及び発
生トルクＴの働く方向の定義は、上述した第１の実施例
の場合と同様である。

【０３３６】また、以下の動作説明において、「モータ
を正方向に駆動する場合」あるいは「モータを負方向に
駆動する場合」という表現をしているが、これはモータ
を駆動するための駆動方向指令が「正方向への駆動指令
が与えられている場合」あるいは「負方向への駆動指令
が与えられている場合」という意味である。なお、駆動
方向指令は駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相関係から
定めることができるのは周知の通りである。

【０３３７】また、「モータが正方向に駆動したとき」
あるいは「モータが負方向に駆動したとき」という表現
をしているが、これはモータの駆動方向が「実際に正方
向に駆動した場合」あるいは「実際に負方向に駆動した
場合」という意味である。なお、実際の駆動方向は位置
検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの位相関係から判別できる
ことは周知の通りである。

【０３３８】また本第５の実施例における信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂと各相駆動巻線を励磁したときの発生トル
クＴとの関係は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す第１
の実施例の場合と同様である。したがって、その説明を
省く。

【０３３９】最初に「モータを正方向に駆動する場合」
について説明する。

【０３４０】この場合の動作として、以下の３つの状態
が考えられる。

【０３４１】一つ目は上記した第１の状態、二つ目は上
記した第２の状態、三つ目は上記した第３の状態であ
る。

【０３４２】先ずは第１の状態から説明する。第１の状
態とは、上記の通り、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
と駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの偏差が所定の範囲内
である状態である。言い換えれば、第１の状態は、信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとが同期して
いる状態であり、モータは本来この状態で動作すること
で、その特性を発揮することができ得るものである。

【０３４３】それでは第１の状態における動作を図２１
及び図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）を参照して説明する。

【０３４４】信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢとが同期していれば、これらの信号は交互に変化し
て偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの各入力ＣＳ−Ａｐ、
ＣＳ−Ｂｐ及びＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐと、遅れ信号優
先通過器５ａ、５ｂの各入力ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄ及
びＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄに入力される。

【０３４５】ここで「モータを正方向に駆動する場合」
において、偏差状態検出器２０ａを成す偏差カウンタ１
０ａは、入力信号ＣＫ−Ａｐが変化する度にその出力値
を１カウントアップし、「モータが正方向に駆動したと
き」、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化する度に１カウントダ
ウンし、「モータが負方向に駆動したとき」、入力信号
ＣＳ−Ａｐが変化する度に１カウントアップするように
構成されている。

【０３４６】偏差カウンタ１０ａが上記した動作を行う
よう構成されていれば、交互に変化する信号ＣＳ−Ａと
信号ＤｒＡが入力されると、偏差カウンタ１０ａの出力
値はプラス１と零あるいはマイナス１と零の値を交互に
とることになる。

【０３４７】また、このとき偏差状態検出器２０ａを成
す判別器１１ａは、その構成要素であるフリップフロッ
プＦＦ１及びＦＦ２（初期状態において、ＦＦ１、ＦＦ
２共にリセットされその出力は“Ｌ”レベルになってい
るものとする）がセットもリセットも行われないため、
ＦＦ１、ＦＦ２の出力は共に“Ｌ”レベルのままであ
る。その結果、出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ、Ｓａを全
て“Ｌ”レベルとする。このように第１の状態において
は、偏差状態検出器２０ａはその出力信号ＰＣＳａ、Ｎ
ＣＳａ、Ｓａを全て“Ｌ”レベルとするよう動作する。

【０３４８】偏差状態検出器２０ｂを成す偏差カウンタ
１０ｂと判別器１１ｂについても同様であり、偏差状態
検出器２０ｂも第１の状態においてはその出力信号ＰＣ
Ｓｂ、ＮＣＳｂ、Ｓｂを全て“Ｌ”レベルとするよう動
作する。

【０３４９】偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの出力信号
Ｓａ、Ｓｂが上記したように“Ｌ”レベルとなると、励
磁信号選択器１４ａ、１４ｂは、セレクタ１３ａ、１３
ｂの入力信号Ｘａ、Ｘｂとして入力される遅れ信号優先
通過器５ａ、５ｂの出力信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ
−Ｂとして選択し出力するように動作する。

【０３５０】したがって第１の状態においては、励磁タ
イミング制御器４ａ、４ｂは遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂの出力信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするよ
うに動作することになる。

【０３５１】図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、第１の
状態における動作を説明する図であり、図２（Ａ）及び
図２（Ｂ）における区間Ｘ１、Ｘ２付近を示したもので
ある。

【０３５２】特に図２２（Ａ）は、駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅
れた位相で入力されたとき（一般に信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
の周波数が低い時あるいは負荷が軽い時このような状態
となる）の動作を示している。図２２（Ｂ）は、信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位
相で入力されたとき（一般に信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波
数が高い時あるいは負荷が重い時このような状態とな
る）の動作を示している。

【０３５３】まず図２２（Ａ）においては、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れている
ため、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂは信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢと同じタイミングで信号を出力する。したがって、
励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂと同じタイミングで励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを出
力するように動作し、タイミングｔ１１、ｔ２１、ｔ３
１等で駆動巻線の励磁切り換えが行われる。

【０３５４】例えばタイミングｔ２１の前後を考える
と、タイミングｔ２１の直前は信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
はそれぞれ“Ｌ”、“Ｌ”レベルであるため、“−Ｔａ
−Ｔｂ”で示されるトルクが可動子に働き、タイミング
ｔ２１の直後は信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂはそれぞれ
“Ｈ”、“Ｌ”レベルであるため、“Ｔａ−Ｔｂ”で示
されるトルクが可動子に働くことになる。

【０３５５】このときタイミングｔ２１での励磁切り換
えは、図２２（Ａ）に示すように、トルクを順方向に向
けて更新するように働き、可動子の正方向への駆動にと
って有効な励磁切り換えとなっている。タイミングｔ１
１、ｔ３１においても同様である。

【０３５６】このように信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れた位相で入力されるときは、
従来技術のステップモータと同様に励磁切り換えが行わ
れて可動子が駆動されるものである。

【０３５７】一方、図２２（Ｂ）においては、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んでいる
ため、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂは信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂと同じタイミングで信号を出力する。したがっ
て、励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂと同じタイミングで励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−
Ｂを出力するように動作し、タイミングｔ１２、ｔ２
２、ｔ３２等で駆動巻線の励磁切り換えが行われる。

【０３５８】ここで図２２（Ａ）との違いは、タイミン
グｔ１１、ｔ２１、ｔ３１（信号ＤｒＡ、ＤｒＢが変化
するタイミング）で巻線の励磁切り換えを行わず、タイ
ミングｔ１２、ｔ２２、ｔ３２（信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂが変化するタイミング）で励磁切り換えを行うよう動
作する点である。

【０３５９】もし、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相で入力されたときに、図
２２（Ａ）と同じようにタイミングｔ１１、ｔ２１、ｔ
３１で励磁切り換えを行えば、図２２（Ｂ）の×印で示
したようなトルクの更新が行われることになる。このト
ルク更新は逆方向に向けた更新であり、可動子を正方向
に向けて駆動するには好ましくないトルク更新である。

【０３６０】そしてこのような状況が続くと、従来例で
説明したように脱調を引き起こすことになる。なお、図
２２（Ｂ）で示すタイミングｔ２１Ｆは、信号ＤｒＡの
変化のタイミングが更に早まった場合の動きであり、こ
の場合、トルクの大きさそのものが逆方向となり、脱調
を引き起こすきっかけを更に増大させることになる。

【０３６１】信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂよりも進んだ位相で入力されたとき、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂが変化するタイミングで励磁切り換えを行
うのはこのような従来の課題を克服するためである。

【０３６２】以上のように第１の状態においては、励磁
タイミング制御器４ａ、４ｂは遅れ信号優先通過器５
ａ、５ｂの出力信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとす
るように動作し、モータが制御される。

【０３６３】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が低い時あるいは負荷が軽い時のように、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れた位相で入
力されたときは、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの作用
により信号ＤｒＡ、ＤｒＢを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−
Ｂとし、従来のステップモータと同等の動作を行わせる
ことが可能となる。

【０３６４】また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い
時あるいは負荷が重い時のように、信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
が信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相で入力され
たときは、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの作用により
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
とするため、可動子を正方向に駆動するトルクとしては
最大レベルを確保することができる図２２（Ｂ）のタイ
ミングｔ１２、ｔ２２、ｔ３２でトルクの更新が行わ
れ、脱調の心配を本質的になくすることが可能になる。

【０３６５】次に上記した第２の状態を説明する。

【０３６６】第２の状態とは、前述の通り、位置検出信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
の偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲内とす
るためには可動子を正方向に向かわせるように働く順方
向トルクが必要な状態である。

【０３６７】言い換えれば、第２の状態は、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激に高くなる、ある
いは負荷が重い、又は急激に重くなる、あるいは可動子
がアンダーシュートするなどの現象が発生した際に起こ
り、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂより
も多く入力される状態である。この状態においては、早
々に順方向トルクを与えてモータを加速し、上記したス
テップモータ本来の動作状態である第１の状態とする必
要がある。

【０３６８】それでは第２の状態における動作を図２１
及び図２３を参照して説明する上記の諸現象により信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも多く入
力されると、偏差状態検出器２０ａ、２０ｂを成す偏差
カウンタ１０ａ、１０ｂの出力値は、プラス１を越えて
プラス２以上の値をとることになる。このとき偏差状態
検出器２０ａを成す判別器１１ａは、その構成要素であ
るフリップフロップＦＦ１がセットされてその出力を
“Ｈ”レベルとする結果、出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳ
ａ、Ｓａをそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、“Ｈ”レベルとす
る。

【０３６９】このように第２の状態においては、偏差状
態検出器２０ａは、その出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ、
Ｓａをそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、“Ｈ”レベルとするよ
う動作する。なお、この第２の状態は偏差カウンタ１０
ａの出力値が零に戻り、フリップフロップＦＦ１がリセ
ットされて第１の状態に戻るまで続く。

【０３７０】偏差状態検出器２０ｂを成す判別器１１ｂ
についても同様であり、偏差状態検出器２０ｂも第２の
状態においてはその出力信号ＰＣＳｂ、ＮＣＳｂ、Ｓｂ
をそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、“Ｈ”レベルとするよう動
作する。偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの出力信号Ｓ
ａ、Ｓｂが上記したように“Ｈ”レベルとなると、励磁
信号選択器１４ａ、１４ｂは、セレクタ１３ａ、１３ｂ
の入力Ｙａ、Ｙｂに入力される信号を励磁信号ＩＮ−
Ａ、ＩＮ−Ｂとして選択し出力するように動作する。

【０３７１】ここで、セレクタ１３ａ、１３ｂの入力信
号Ｙａ、Ｙｂとしては、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂをそのまま通過させるか反転して通過させるかを制御
する手段１２ａ、１２ｂの出力信号が入力される。その
制御手段１２ａ及び１２ｂは、偏差状態検出器２０ａ及
び２０ｂの出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ及びＰＣＳｂ、
ＮＣＳｂがそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”レベルである場合は
位置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂをそのまま通過させ
るように動作するように構成されている。

【０３７２】したがって第２の状態においては、励磁タ
イミング制御器４ａ、４ｂは、位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするように動
作することになる。

【０３７３】図２３は、第２の状態における動作を説明
する図であり、図２における区間Ｘ１、Ｘ２付近におい
て第１の状態から第２の状態に移行するときの様子を示
したものである。

【０３７４】図２３において、位置検出信号ＣＳ−Ａが
“Ｈ”レベルである期間に、駆動指令信号ＤｒＡはｔａ
１、ｔａ２の各タイミングで２回変化している。この２
回目の変化（タイミングｔａ２）によって偏差状態検出
器２０ａは第２の状態であることを検出し、信号ＰＣＳ
ａ、ＮＣＳａ、Ｓａをそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、“Ｈ”
レベルとする。

【０３７５】したがって、タイミングｔａ２においてＡ
相は第１の状態から第２の状態に移行するが、この前後
で励磁信号ＩＮ−Ａは、遅れ信号優先通過器５ａの出力
信号（図２３の場合、信号ＣＳ−Ａの方が信号ＤｒＡよ
りも遅れているので信号ＣＳ−Ａが通過器５ａの出力信
号となる）から信号ＣＳ−Ａに移行することになる。

【０３７６】同様に、信号ＣＳ−Ｂが“Ｌ”レベルであ
る期間に、信号ＤｒＢがタイミングｔｂ１及びｔｂ２に
おいて２回変化しており、この２回目の変化（タイミン
グｔｂ２）によって偏差状態検出器２０ｂは第２の状態
であることを検出する。このとき信号ＰＣＳｂ、ＮＣＳ
ｂ、Ｓｂはそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、“Ｈ”レベルとな
り、Ｂ相は第１の状態から第２の状態に移行する。

【０３７７】したがって、タイミングｔｂ２の前後で励
磁信号ＩＮ−Ｂは、遅れ信号優先通過器５ｂの出力信号
（図２３の場合、信号ＣＳ−Ｂの方が信号ＤｒＢよりも
遅れているので信号ＣＳ−Ｂが通過器５ｂの出力信号と
なる）から信号ＣＳ−Ｂに移行することになる。

【０３７８】以上のように第２の状態においては、励磁
タイミング制御器４ａ、４ｂは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするように動作し、ス
テップモータが制御される。

【０３７９】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が高い、又は急激に高くなる、あるいは負荷が重い、又
は急激に重くなる、あるいは可動子がアンダーシュート
するなどの現象が発生し、第１の状態から第２の状態に
なったとしても、図２３に示すように、発生トルクＴを
低下させずに巻線の励磁を切り換えることができ、最大
レベルのトルクを確保したまま可動子を正方向に加速し
て駆動することが可能になる。

【０３８０】そして十分に可動子が正方向に加速され、
信号ＤｒＡ及びＤｒＢが“Ｌ”レベルあるいは“Ｈ”レ
ベルである間に信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂが２回以上変
化して偏差カウンタ１０ａ及び１０ｂの出力値が零に戻
ったとき、Ａ相、Ｂ相共に第２の状態から第１の状態へ
と移行し、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）で示した動作
に戻ることになる。つまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂとが同期したステップモータ本来の性
能を発揮できる動作状態でモータは最終的に駆動される
ようになる。

【０３８１】そして、第１の状態から第２の状態への移
行の過程、及び第２の状態から第１の状態への移行の過
程において、脱調することは本質的にない。

【０３８２】次に上記した第３の状態を説明する。

【０３８３】第３の状態とは、前述の通り、位置検出信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
の偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲内とす
るためには可動子を負方向に向かわせるように働く逆方
向トルクが必要な状態である。

【０３８４】言い換えれば、第３の状態は、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が急激に低くなる、あるいは負荷が
急激に軽くなる、あるいは駆動方向の指令が反転する、
あるいは可動子がオーバーシュートするなどの現象が発
生した際に起こり、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢよりも多く入力される状態である。この状態
においては、早々に逆方向トルクを与えてモータを減速
し、上記したステップモータ本来の動作状態である第１
の状態とする必要がある。

【０３８５】それでは第３の状態における動作を図２１
及び図２４を参照して説明する。

【０３８６】上記の諸現象により信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂが信号ＤｒＡ、ＤｒＢよりも多く入力されると、偏差
状態検出器２０ａ、２０ｂを成す偏差カウンタ１０ａ、
１０ｂの出力値は、マイナス１を下回りマイナス２以下
の値をとることになる。このとき偏差状態検出器２０ａ
を成す判別器１１ａは、その構成要素であるフリップフ
ロップＦＦ２がセットされてその出力を“Ｈ”レベルと
する結果、出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ、Ｓａをそれぞ
れ“Ｌ”、“Ｈ”、“Ｈ”レベルとする。

【０３８７】このように第３の状態においては、偏差状
態検出器２０ａは、その出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ、
Ｓａをそれぞれ“Ｌ”、“Ｈ”、“Ｈ”レベルとするよ
う動作する。なお、この第３の状態は偏差カウンタ１０
ａの出力値が零に戻り、フリップフロップＦＦ２がリセ
ットされて第１の状態に戻るまで続く。

【０３８８】偏差状態検出器２０ｂを成す判別器１１ｂ
についても同様であり、偏差状態検出器２０ｂも第３の
状態においてはその出力信号ＰＣＳｂ、ＮＣＳｂ、Ｓｂ
をそれぞれ“Ｌ”、“Ｈ”、“Ｈ”レベルとするよう動
作する。

【０３８９】偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの出力信号
Ｓａ、Ｓｂが上記したように“Ｈ”レベルとなると、励
磁信号選択器１４ａ、１４ｂは、セレクタ１３ａ、１３
ｂの入力Ｙａ、Ｙｂに入力される信号を励磁信号ＩＮ−
Ａ、ＩＮ−Ｂとして選択し出力するように動作する。

【０３９０】ここで、セレクタ１３ａ、１３ｂの入力信
号Ｙａ、Ｔｂとしては位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
をそのまま通過させるか反転して通過させるかを制御す
る手段１２ａ、１２ｂの出力信号が入力される。制御手
段１２ａ及び１２ｂは偏差状態検出器２０ａ及び２０ｂ
の出力信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ及びＰＣＳｂ、ＮＣＳｂ
がそれぞれ“Ｌ”、“Ｈ”レベルである場合は信号ＣＳ
−Ａ及びＣＳ−Ｂを反転して通過させるように動作する
ように構成されている。

【０３９１】したがって第３の状態においては、励磁タ
イミング制御器４ａ、４ｂは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを
反転した信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするよう
に動作することになる。

【０３９２】図２４は、第３の状態における動作を説明
する図であり、図２における区間Ｘ１、Ｘ２付近におい
て第１の状態から第３の状態に移行するときの様子を示
したものである。

【０３９３】図２４において、信号ＤｒＡが“Ｌ”レベ
ルである期間に、信号ＣＳ−Ａはタイミングｔａ１及び
ｔａ２で２回変化している。この２回目の変化（タイミ
ングｔａ２）によって偏差状態検出器２０ａは第３の状
態であることを検出し、信号ＰＣＳａ、ＮＣＳａ、Ｓａ
をそれぞれ“Ｌ”、“Ｈ”、“Ｈ”レベルとする。

【０３９４】したがって、タイミングｔａ２においてＡ
相は第１の状態から第３の状態に移行するが、この前後
で励磁信号ＩＮ−Ａは、遅れ信号優先通過器５ａの出力
信号（図２４の場合、信号ＤｒＡの方が信号ＣＳ−Ａよ
りも遅れているので信号ＤｒＡが通過器５ａの出力信号
となる）から信号ＣＳ−Ａを反転した信号に移行するこ
とになる。

【０３９５】同様に、信号ＤｒＢが“Ｌ”レベルである
期間に、信号ＣＳ−Ｂがタイミングｔｂ１及びｔｂ２で
２回変化しており、この２回目の変化（タイミングｔｂ
２）によって偏差状態検出器２０ｂは第３の状態である
ことを検出する。このとき信号ＰＣＳｂ、ＮＣＳｂ、Ｓ
ｂはそれぞれ“Ｌ”、“Ｈ”、“Ｈ”レベルとなり、Ｂ
相は第１の状態から第３の状態に移行する。

【０３９６】したがって、タイミングｔｂ２の前後で励
磁信号ＩＮ−Ｂは、遅れ信号優先通過器５ｂの出力信号
（図２４の場合、信号ＤｒＢの方が信号ＣＳ−Ｂよりも
遅れているので信号ＤｒＢが通過器５ｂの出力信号とな
る）から信号ＣＳ−Ｂを反転した信号に移行することに
なる。

【０３９７】以上のように第３の状態においては、励磁
タイミング制御器４ａ、４ｂは信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
を反転した信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするよ
うに動作し、モータが制御される。

【０３９８】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が急激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あ
るいは駆動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオ
ーバーシュートするなどの現象が発生し、第１の状態か
ら第３の状態になったとしても、図２４に示すように、
可動子が脱調しないように発生トルクＴを減速方向に作
用させることができる。

【０３９９】そして十分に可動子が減速され、信号ＣＳ
−Ａ及びＣＳ−Ｂが“Ｌ”レベルあるいは“Ｈ”レベル
である間に信号ＤｒＡ及びＤｒＢが２回以上変化して偏
差カウンタ１０ａ及び１０ｂの出力値が零に戻ったと
き、Ａ相、Ｂ相共に第３の状態から第１の状態へと移行
し、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）で示した動作に戻る
ことになる。つまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂとが同期したステップモータ本来の性能を
発揮できる動作状態でモータは最終的に駆動されるよう
になる。

【０４００】そして第１の状態から第３の状態への移行
の過程、及び第３の状態から第１の状態への移行の過程
において、脱調することは本質的にない。

【０４０１】以上、「モータを正方向に駆動する場合」
について説明した。

【０４０２】次に「モータを負方向に駆動する場合」に
ついて説明する。

【０４０３】この場合の動作についても正方向に駆動す
る場合と本質的に同じであり、同様に第１の状態と第２
の状態と第３の状態がある。

【０４０４】したがって、負方向に駆動する場合につい
ては正方向に駆動する場合と相違するところについての
み解説を加え、詳細な説明は省略する。

【０４０５】負方向に駆動する場合は、まず信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの位相の進み遅れの関係を逆転すればよい。
これは巻線によって生じる磁界の回転方向を反転するた
めである。

【０４０６】また、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの動
作において、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂに対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂの反転信号に対して関係づければよい。つまり、遅
れ信号優先通過器５ａ、５ｂは、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号のうち、遅れて
入力される方の信号を出力するように動作させればよ
い。これは、可動子を負方向に駆動させるために逆方向
の発生トルクＴを所望のトルクの方向とするためであ
る。

【０４０７】また、偏差カウンタ１０ａ、１０ｂにおい
て、入力信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが変化する度にそ
の出力値を１カウントダウンするようにすればよい。な
お、「モータが正方向に駆動したとき」、入力信号ＣＳ
−Ａｐが変化する度に１カウントダウンし、「モータが
負方向に駆動したとき」、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化す
る度に１カウントアップする点は正方向に駆動する場合
と同じでよい。

【０４０８】このように細かい点で若干の相違はあるも
のの、モータを負方向に駆動する場合」も「モータを正
方向に駆動する場合」の動作と同様である。

【０４０９】図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、「モー
タを負方向に駆動する場合」の第１の状態における動作
を示した図である。図２５Ａ及び図２５（Ｂ）では、可
動子の負方向への進行を図面の右側に向けて表現した点
が、これまでの図面の表現方法と異なるが、負方向の駆
動が順調に行われるように逆方向トルクが所望方向のト
ルクとして順次更新されている様子がわかる。またこの
場合も脱調の心配がない励磁切り換えが行われているこ
とがわかる。

【０４１０】また、「モータを負方向に駆動する場合」
の第２の状態は、「モータを正方向に駆動する場合」に
示した第３の状態に相当する現象が生じた際に起こる。
つまり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が急激に低くな
る、あるいは負荷が急激に軽くなる、あるいは駆動方向
の指令が反転する、あるいは可動子が負方向に向けてオ
ーバーシュートするなどの現象が発生した際に起こるこ
とになる。

【０４１１】しかし、第２状態において、早々に順方向
トルクを与えてモータを正方向に向けて加速（負方向を
基準に観れば減速）し、ステップモータ本来の動作状態
である第１の状態とする必要があるという点は「モータ
を正方向に駆動する場合」と同じである。

【０４１２】同様に「モータを負方向に駆動する場合」
の第３の状態は、「モータを正方向に駆動する場合」に
示した第２の状態に相当する現象が生じた際に起こる。
つまり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激
に高くなる、あるいは負荷が重い、又は急激に重くな
る、あるいは可動子が正方向に向けてアンダーシュート
するなどの現象が発生した際に起こることになる。

【０４１３】しかし、第３状態において、早々に逆方向
トルクを与えてモータを負方向に向けて減速（負方向を
基準に観れば加速）し、ステップモータ本来の動作状態
である第１の状態とする必要があるという点は「モータ
を正方向に駆動する場合」と同じである。

【０４１４】以上のように本第５の実施例は次の構成を
備えている。

【０４１５】すなわち、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂ
は、モータを正方向に駆動する場合、駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢと位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂのうち、
入力タイミングが遅い方の信号を出力信号する。一方、
モータを負方向に駆動する場合、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号のうち、入力タ
イミングが遅い方の信号を出力信号とする。また、偏差
状態検出器２０ａ、２０ｂは、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとのパルス数の差、つまり偏差が
所定の範囲内である第１の状態か、偏差が所定の範囲外
であり、これを所定の範囲内とするためには、可動子を
正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第
２の状態か、偏差が所定の範囲外であり、これを所定の
範囲内とするためには、可動子を負方向に向かわせるよ
うに働く逆方向トルクが必要な第３の状態かのいずれか
を検出する。また、励磁タイミング制御器４ａ、４ｂ
は、遅れ信号優先中華器５ａ、５ｂと、偏差状態検出器
２０ａ、２０ｂと、その偏差状態検出器２０ａ、２０ｂ
の検出結果に基づき、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの
出力信号と信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂを反転した信号とのうち、いずれか一つを励磁信
号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして選択する励磁信号選択器１
４ａ、１４ｂとを含んでいる。そして、偏差状態検出器
２０ａ、２０ｂが上記第１の状態を検出した場合、励磁
信号選択器１４ａ、１４ｂは遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂの出力信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして選
択し、検出器２０ａ、２０ｂが上記第２の状態を検出し
た場合、励磁信号選択器１４ａ、１４ｂは信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして選択
し、検出器２０ａ、２０ｂが上記第３の状態を検出した
場合、励磁信号選択器１４ａ、１４ｂは信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂを反転した信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
として選択する構成とした。

【０４１６】これにより、第１の状態において、信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢの周波数が低い時あるいは負荷が軽い時
は、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの作用により信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢが励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとなり、従
来のステップモータと同等の動作を行わせることが可能
となる。よって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数により回
転速度が容易に制御でき、極めて簡単なシステムで速度
制御や位置決め制御が安価に実現できるというステップ
モータの最大の特長を生かしている。

【０４１７】また第１の状態において、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢの周波数が高い時あるいは負荷が重い時は、遅れ信
号優先通過器５ａ、５ｂの作用により信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂが励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとなり、つまりＤ
Ｃブラシレスモータと等価な動作となり、脱調現象が本
質的にないステップモータ装置を実現している。

【０４１８】また、第２の状態においては、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が非常に高い、又は急激に高くな
る、あるいは負荷が非常に重い、又は急激に重くなる、
あるいは可動子がアンダーシュートするなどの現象が発
生し、第１の状態から第２の状態になったとしても、信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂと
することで、発生トルクＴを低下させずに巻線の励磁を
切り換えることができ、最大レベルのトルクを確保した
まま可動子を正方向に加速して駆動することが可能にな
る。

【０４１９】そして十分に可動子が正方向に加速され、
最終的にはステップモータをその本来の性能を発揮でき
る第１の状態で駆動させることが可能となる。

【０４２０】このとき、第１の状態から第２の状態への
移行の過程、及び第２の状態から第１の状態への移行の
過程において、脱調することは本質的にない。

【０４２１】また、第３の状態においては、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が急激に低くなる、あるいは負荷が
急激に軽くなる、あるいは駆動方向の指令が反転する、
あるいは可動子がオーバーシュートするなどの現象が発
生し、第１の状態から第３の状態になったとしても、信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号を励磁信号ＩＮ−
Ａ、ＩＮ−Ｂとすることで、可動子が脱調しないように
発生トルクＴを減速方向に作用させることができる。

【０４２２】そして十分に可動子が減速され、最終的に
はステップモータをその本来の性能を発揮できる第１の
状態で駆動させることが可能となる。

【０４２３】このとき、第１の状態から第３の状態への
移行の過程、及び第３の状態から第１の状態への移行の
過程において、脱調することは本質的にない。

【０４２４】なお、本第５の実施例の偏差状態検出器２
０ａにおいて、偏差カウンタ１０ａは、その出力値を、
モータを正方向に駆動する場合、入力信号ＣＫ−Ａｐが
変化する度に１カウントダウンし、モータを負方向に駆
動する場合、入力信号ＣＫ−Ａｐが変化する度に１カウ
ントアップし、モータが正方向に駆動したとき、入力信
号ＣＳ−Ａｐが変化する度に１カウントアップし、モー
タが負方向に駆動したとき、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化
する度に１カウントダウンするように構成する。そし
て、判別器１１ａは、偏差カウンタ１０ａの出力値がマ
イナス１からプラス１の範囲内であるとき第１の状態と
判別し、偏差カウンタ１０ａの出力値がマイナス２に達
してから零に戻るまでの間を第２の状態と判別し、偏差
カウンタ１０ａの出力値がプラス２に達してから零に戻
るまでの間を第３の状態と判別する構成としても上述の
ものと全く同様の動作を行わせることが可能である。

【０４２５】偏差状態検出器２０ｂにおける偏差カウン
タ１０ｂと判別器１１ｂについても同様である。

【０４２６】また、本第５の実施例において、遅れ信号
優先通過器５ａ、５ｂは、図２６（Ａ）及び図２６
（Ｂ）、図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）のように動作す
る相互ラッチ器あるいは相互信号選択器により構成する
ことができる。

【０４２７】なお、相互ラッチ器あるいは相互信号選択
器は、第１の実施例における図６（Ａ）、図６（Ｂ）に
示したのもであり、以下の動作をするものである。

【０４２８】まず、モータを正方向に駆動する場合の動
作を説明する。

【０４２９】図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、モータ
を正方向に駆動する場合の相互ラッチ器あるいは相互信
号選択器の動作についての説明図である。

【０４３０】モータが正方向に駆動される場合、図２６
（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、相互ラッチ器あ
るいは相互信号選択器は、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
つまり信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄが変化するタイミン
グで位置検出信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄのレベルをラ
ッチあるいは選択し、その信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄ
が変化するタイミングで信号ＤｒＡ、ＤｒＢつまり信号
ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄのレベルをラッチあるいは選択
するように動作する。

【０４３１】ここで、図２６（Ａ）は、信号ＣＫ−Ａ
ｄ、ＣＫ−Ｂｄが、信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄに対し
て遅れている場合の動作を示しており、図２６（Ｂ）
は、信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄが、信号ＣＳ−Ａｄ、
ＣＳ−Ｂｄに対して進んでいる場合の動作を示してい
る。

【０４３２】図から明らかなように、励磁器２ａ、２ｂ
に出力される励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂは、両者の信
号（ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−ＢｄとＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂ
ｄ）のうち遅れている方の信号となっており、相互ラッ
チ器あるいは相互信号選択器が遅れ信号優先通過器５
ａ、５ｂとしての動作をすることがわかる。

【０４３３】つぎに、モータを負方向に駆動する場合の
動作を説明する。

【０４３４】図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）は、モータ
を負方向に駆動する場合の相互ラッチ器あるいは相互信
号選択器の動作についての説明図である。

【０４３５】モータが負方向に駆動される場合、図２７
（Ａ）及び図２７（Ｂ）に示すように、相互ラッチ器あ
るいは相互信号選択器は、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
つまり信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄが変化するタイミン
グで位置検出信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄのレベルを反
転してラッチあるいは選択し、その信号ＣＳ−Ａｄ、Ｃ
Ｓ−Ｂｄが変化するタイミングで信号ＤｒＡ、ＤｒＢつ
まり信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄのレベルをラッチある
いは選択するように動作する。

【０４３６】ここで、図２７（Ａ）は、信号ＣＫ−Ａ
ｄ、ＣＫ−Ｂｄが、信号ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄの反転
信号に対して遅れている場合の動作を示しており、図２
７（Ｂ）は、信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄが、信号ＣＳ
−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄの反転信号に対して進んでいる場合
の動作を示している。

【０４３７】図から明らかなように、励磁器２ａ、２ｂ
に出力される励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂは、両者の信
号（ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−ＢｄとＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄ
の反転信号）のうち遅れている方の信号となっており、
相互ラッチ器あるいは相互信号選択器が遅れ信号優先通
過器５ａ、５ｂとしての動作をすることがわかる。

【０４３８】以上のように、遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂは相互ラッチ器あるいは相互信号選択器により実現
することが可能である。

【０４３９】特に、相互ラッチ器あるいは相互信号選択
器は、その動作から明らかなように、信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂ（つまり信号ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄ）と信号ＣＳ−
Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄとを切り換えて励磁信号ＩＮ−Ａ、Ｉ
Ｎ−Ｂを得ているわけではないので、駆動指令信号と位
置検出信号との進み遅れの関係が急激に反転した際にお
いても、励磁信号の移行がスムーズにかつシームレスに
行われ、より一層ステップモータの制御性を安定化する
ことができる。

【０４４０】さらに本第５の実施例によると、位置検出
器３ａ、３ｂとして、高価で形状も比較的大きなエンコ
ーダやレゾルバなどを用いる必要はなく、小型で安価な
ホール素子を用いることが可能である。したがって、位
置検出器（ホール素子）のモータへの取り付けスペース
も僅かで済み、脱調しないステップモータ装置を従来の
ステップモータと遜色ない大きさとコスト（小型で安
価）で実現可能である。

【０４４１】もちろん、位置検出器３ａ、３ｂにエンコ
ーダやレゾルバなどを用いることは、技術的には何ら問
題ないことは言うまでもない。

【０４４２】また、本第５の実施例においては、位置検
出器３ａと励磁タイミング制御器４ａ、また位置検出器
３ｂと励磁タイミング制御器４ｂをそれぞれの相（Ａ相
及びＢ相）に独立して設けた構成としているため、励磁
タイミングの制御に際しての信号処理は各相毎に完全に
独立して行うことができる。

【０４４３】したがって、励磁タイミング制御器は他の
相と各種信号処理を連動させる必要はなく、シンプルに
構成することができ、さらに、相数の多いステップモー
タへの適用も容易となる。つまり相数の多いステップモ
ータに適用する場合は、位置検出器と励磁タイミング制
御器を相数に対応して独立に設けることで容易に対応で
きる。

【０４４４】本第５の実施例では２相ステップモータを
例に説明したが、上記のように３相以上のステップモー
タにおいても適用は容易で、脱調しない多相ステップモ
ータも実現可能である。 （第６の実施例）図２８は、第６の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図であり、本発明の技術を３相ス
テップモータに適用した場合の例を示す。

【０４４５】図２８において、各相駆動指令信号生成器
６は、駆動指令信号Ｄｒ及びモータの駆動方向指令信号
ＦＲを入力し、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ、ＤｒＣを
生成する。この各相駆動指令信号生成器６は、具体的に
は３相のリングカウンタなどにより構成できる。信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢ、ＤｒＣは互いに１２０度の位相差を有す
る信号である。

【０４４６】励磁器２１は、Ａ相励磁器２１ａ、Ｂ相励
磁器２１ｂ及びＣ相励磁器２１ｃからなり、図２１に示
す第５の実施例における励磁器２ａ及び２ｂに相当する
働きをする。その他の部分は図２１に示した２相のステ
ップモータ装置の構成図と基本的に同じで同一機能を有
する部分については同一の符号を付してある。なお、図
２８ではモータ１が３相であるため、３相目を制御する
ための構成要素としては末尾に“Ｃ”の文字を付して示
している。

【０４４７】４相あるいは５相のステップモータにおい
ても同様に適用可能である。

【０４４８】ここで、モータを多相化していくと位置検
出器の数がそれに伴って増加し、大きさとコストに影響
を及ぼすが、位置検出器の数を削減する方法に関して
は、第２の実施例の所ですでに説明したような方法を採
用することができることは言うまでもない。 （第７の実施例）図２９は、第７の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０４４９】図２９において、２相ステップモータ１及
び位置検出器３ａ、３ｂは、図２１に示した第５の実施
例と同様である。

【０４５０】また励磁器２ａ、２ｂは、図７６、図７７
に示した第２の従来例における励磁器８０２ａ、８０２
ｂと同様の構成を有するものである。

【０４５１】励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、それ
ぞれの入力ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄに、位置検出器３
ａ、３ｂが出力する位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを
入力する。制御器４ａ、４ｂは、それぞれのもう一方の
入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄに、駆動指令信号ＤｒＡ、
ＤｒＢを入力する。制御器４ａ、４ｂは、励磁器２ａ、
２ｂの各入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂにそれぞれ励磁信号を
出力する。この制御器４ａ、４ｂは、図２１に示した第
５の実施例のものと同様のものであり、詳細な説明は省
略する。

【０４５２】図２９に示す本第７の実施例において、励
磁電流制御器７を備えたことが、第５の実施例のものと
大きく異なる点である。

【０４５３】ここで、その励磁電流制御器７について説
明する。

【０４５４】制御器７は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢのと位相差に応じた
励磁電流制御信号Ｒｅｆを、励磁器２ａ、２ｂへ電流値
信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして出力する。

【０４５５】制御器７の内部構成について詳しく説明す
る。

【０４５６】制御器７は、位相差検出器７ａ、７ｂ及び
位相差増幅器８からなる。位相差検出器７ａは、入力信
号ＣＳ−Ａｐ及びＣＫ−Ａｐとして、位置検出信号ＣＳ
−Ａと駆動指令信号ＤｒＡとを入力し、これらの信号の
位相差を検出する。位相差検出器７ｂは、入力信号ＣＳ
−Ｂｐ及びＣＫ−Ｂｐとして、位置検出信号ＣＳ−Ｂと
駆動指令信号ＤｒＢとを入力し、これらの信号の位相差
を検出する。

【０４５７】位相差増幅器８は、検出器７ａ、７ｂから
のそれぞれの位相差検出信号を増幅して励磁電流制御信
号Ｒｅｆを出力する。

【０４５８】ここで、検出器７ａは、その入力信号ＣＳ
−ＡｐとＣＫ−Ａｐとの位相差を検出し、信号ＣＳ−Ａ
ｐに対して信号ＣＫ−Ａｐの位相が遅れている場合、そ
の遅れの大きさに応じたパルス幅を有する指令遅れ信号
ＲＮ−Ａを出力する。一方、信号ＣＳ−Ａｐに対して信
号ＣＫ−Ａｐの位相が進んでいる場合、その進みの大き
さに応じたパルス幅を有する指令進み信号ＲＰ−Ａを出
力する。

【０４５９】具体的には図２９に示すように、検出器７
ａは、第５の実施例で説明したものと同様の偏差カウン
タ１０ａと、その出力値がプラス１以上であるか否か、
またマイナス１以下であるか否かを判別する位相判別器
１５ａとを備えることで構成できる。

【０４６０】同様に検出器７ｂは、入力信号ＣＳ−Ｂｐ
とＣＫ−Ｂｐとの位相差に応じて、上記検出器７ａと同
様の指令遅れ信号ＲＮ−Ｂ及び指令進み信号ＲＰ−Ｂを
位相差検出信号として出力する。

【０４６１】位相差増幅器８は、上記指令遅れ信号ＲＮ
−Ａ及びＲＮ−Ｂのうちいずれかの信号が発生している
とき励磁電流制御信号Ｒｅｆを減少させ、上記指令進み
信号ＲＰ−Ａ及びＲＰ−Ｂのうちいずれかの信号が発生
しているとき信号Ｒｅｆを増加させる。

【０４６２】増幅器８は、具体的には例えば図２９に示
すように、ＯＲゲート８１、８２とチャージポンプ回路
８３と絶対値回路８８とを用いて構成することができ
る。なお、チャージポンプ回路８３は、ＯＲゲート８
１、８２により制御される電流源８４、８５、積分アン
プ８６及び積分用コンデンサ８７によって構成できる。

【０４６３】さて、上記検出器７ａ、７ｂ及び増幅器８
から成る励磁電流制御器７の動作を、図３０（Ａ）及び
図３０（Ｂ）に示す。

【０４６４】図３０（Ａ）は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂに対して駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位相が
遅れている場合の動作を示している。図３０（Ｂ）は、
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して信号ＤｒＡ、ＤｒＢの
位相が進んでいる場合の動作を示している。

【０４６５】上記のように構成される本第７の実施例に
ついて、その動作を説明する。なお、以下の動作説明に
おいて参照する各図面において、可動子の位置θの進行
方向と発生トルクＴの働く方向に関する表現は、第５の
実施例で定義した表現と同じである。また「モータを正
方向に駆動する場合」、「モータを負方向に駆動する場
合」あるいは「モータが正方向に駆動したとき」、「モ
ータが負方向に駆動したとき」といった表現も、第５の
実施例で定義した表現と同じである。

【０４６６】また、本第７の実施例において、各相駆動
巻線を励磁したときの発生トルクと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂとの関係は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した第
１の実施例のものと同じとする。

【０４６７】それでは最初に「モータを正方向に駆動す
る場合」について説明する。この場合の動作として、第
５の実施例と同様、第１の状態、第２の状態、第３の状
態がそれぞれ存在する。

【０４６８】まず、第１の状態から説明する。第１の状
態とは、第５の実施例でも説明したが、位置検出信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの偏
差が所定の範囲内である状態である。言い換えれば、第
１の状態は、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢとが同期している状態であり、ステップモータは本
来この状態で動作することで、その特性を発揮すること
ができるものである。

【０４６９】それでは第１の状態における動作を、図２
９〜図３３を参照して説明する。既に第５の実施例で説
明したが、第１の状態においては、励磁タイミング制御
器４ａ、４ｂは、遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの出力
信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするように動作す
る。

【０４７０】したがって、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
が位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れた位相で
入力されたときは、制御器４ａ、４ｂは、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして出力する。
また、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよ
りも進んだ位相で入力されたときは、制御器４ａ、４ｂ
は、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ
−Ｂとして出力する。

【０４７１】本第７の実施例においては、このような励
磁タイミング制御器４ａ、４ｂの動作と併せて、先に説
明した励磁電流制御器７により巻線の励磁電流を制御し
ている。

【０４７２】図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）は、励磁電
流制御器７により励磁電流が制御されてモータが駆動さ
れる様子を示した図であり、特に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れた位相で入力された
場合の動きを示している。また、図３２（Ａ）及び図３
２（Ｂ）は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ
−Ｂよりも進んだ位相で入力された場合の動きを示して
いる。

【０４７３】以下、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）に示
す動作と図３２（Ａ）及び図３２（Ｂ）に示す動作につ
いて、それぞれ詳細に説明する。

【０４７４】まず、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）に示
す動作、つまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂよりも遅れた位相で入力された場合の動作を説明
する。一般に信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低い時ある
いは負荷が軽い時このような状態となる。

【０４７５】この場合、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号
ＤｒＡ、ＤｒＢとは同期した状態で、かつ信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂの変化の後に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが変化す
るように、位相差検出器７ａ、７ｂの各入力ＣＳ−Ａ
ｐ、ＣＳ−Ｂｐ及びＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐに入力され
る。

【０４７６】ここで「モータを正方向に駆動する場合」
において、検出器７ａを成す偏差カウンタ１０ａは、入
力信号ＣＫ−Ａｐが変化する度にその出力値を１カウン
トアップし、「モータが正方向に駆動したとき」、入力
信号ＣＳ−Ａｐが変化する度に１カウントダウンし、
「モータが負方向に駆動したとき」、入力信号ＣＳ−Ａ
ｐが変化する度に１カウントアップするように構成され
ている。

【０４７７】なお、上記偏差カウンタ１０ａは、偏差状
態検出器２０ａを成す偏差カウンタと共通としている。
（言うまでもないが、別途偏差カウンタを位相差検出器
専用に設けても構わない。）カウンタ１０ａが上記した
動作を行うよう構成されていれば、入力信号ＣＳ−Ａｐ
が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ変化するタイミング
ｔ１２（図３１Ａを参照）でカウンタ１０ａの出力値は
１カウントダウンされ、マイナス１となる。また、入力
信号ＣＫ−Ａｐが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへと変
化するタイミングｔ２１でカウンタ１０ａの出力値は１
カウントアップされ、零の戻る。つまり、カウンタ１０
ａの出力値は入力信号ＣＳ−Ａｐが変化してから入力信
号ＣＫ−Ａｐが変化するまでの間、マイナス１の値を持
つことになる。この状態は位相判別器１５ａにより検知
され、その判別器１５ａは、カウンタ１０ａの出力値が
マイナス１以下である間、指令遅れ信号ＲＮ−Ａを
“Ｈ”レベルとするように動作する。つまり判別器１５
ａは、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化してから入力信号ＣＫ
−Ａｐが変化するまでの間、指令遅れ信号ＲＮ−Ａを
“Ｈ”レベルとする。なお、このとき指令進み信号ＲＰ
−Ａは“Ｌ”レベルである。

【０４７８】この一連の動作から明らかなように、位相
差検出器７ａが出力する上記指令遅れ信号ＲＮ−Ａは、
信号ＣＳ−Ａに対する信号ＤｒＡの位相遅れ量に応じた
パルス幅を有する信号であることがわかる。

【０４７９】位相差検出器７ｂについて同様であり、図
１２（Ｂ）に示すように、信号ＣＳ−Ｂに対する信号Ｄ
ｒＢの位相遅れ量に応じたパルス幅を有する指令遅れ信
号ＲＮ−Ｂが出力されている。

【０４８０】指令遅れ信号ＲＮ−ＡあるいはＲＮ−Ｂは
位相差増幅器８に入力されるが、ここで指令遅れ信号Ｒ
Ｎ−ＡあるいはＲＮ−Ｂが入力された場合のその増幅器
８の動作について簡単に説明しておく。

【０４８１】指令遅れ信号ＲＮ−ＡあるいはＲＮ−Ｂが
出力され“Ｈ”レベルとなると、ＯＲゲート８１の働き
により電流源８４は定電流を出力する。チャージポンプ
回路８３は、この定電流によって積分コンデンサ８７を
充電し、その出力を減少させる。このときの減少速度
は、電流源８４の定電流値とコンデンサ８７の容量値で
定まる。このときのチャージポンプ回路８３の出力は、
絶対値回路８８により励磁器２ａ、２ｂとのインターフ
ェイスがとられた後、増幅器８の出力信号である励磁電
流制御信号Ｒｅｆとなる。

【０４８２】以上のように動作する増幅器８の作用によ
り、検出器７ａ、７ｂから指令遅れ信号ＲＮ−Ａあるい
はＲＮ−Ｂが出力されると、信号Ｒｅｆは減少方向に向
かうことになる。そしてこれによって巻線の最大励磁電
流が減少する。

【０４８３】なお、その最大励磁電流は、可動子の位置
θに対する発生トルクＴのピーク値とほぼ比例関係にあ
ることは周知の通りである。

【０４８４】したがって、可動子を駆動するための発生
トルクＴのピーク値が図３１（Ａ）に示す如く信号Ｒｅ
ｆの減少と共に減少していく。

【０４８５】一方、発生トルクＴの平均値Ｔａｖｒは負
荷トルクと釣り合うべきものであり、ステップモータに
おいては発生トルクの平均値Ｔａｖｒが負荷トルクとほ
ぼ同じとなるように、可動子の位置θと駆動指令信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢのタイミングとの関係が自動的に定まるよ
うになっている。これはステップモータが本来備えてい
る性質である。

【０４８６】このことはすなわち、負荷トルクと釣り合
う平均トルクＴａｖｒを得るために、発生トルクＴのピ
ーク値が大きい程、可動子の位置θつまり信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢのタイミング
の遅れが大きくなり、発生トルクＴのピーク値が小さい
程、これらの遅れは小さくなるということを意味してい
る。

【０４８７】また、発生トルクＴのピーク値が小さく、
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの
タイミングの遅れが小さくなると、平均トルクＴａｖｒ
は発生トルクのピーク値に近づき、これに伴ってトルク
リップルも大幅に減少するということも言える。

【０４８８】このようなステップモータの性質を考慮す
ると、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢのタイミングの遅れの大きさに応じて励磁電流を減
少するように制御すれば、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対
する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの遅れは小さくなる方向にフィ
ードバック制御することができる。それにより、信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの遅れが
小さくなれば、可動子及び負荷の駆動に必要な平均トル
クＴａｖｒは発生トルクＴのピーク値に近づき、トルク
リップルは非常に小さなものとすることができる。

【０４８９】本第７の実施例では、励磁電流制御器７を
設けることにより、上述したような励磁電流の制御を行
っている。

【０４９０】図３１（Ｂ）は、励磁電流を制御した結
果、トルクリップルが非常に小さくなっていく様子を示
したものである。なお、図３１（Ｂ）の状態に至れば、
指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂのパルス幅は殆ど零と
なり、励磁電流制御信号Ｒｅｆの減少は止まり、小さな
トルクリップルでの駆動状態が継続されることになる。

【０４９１】このようにトルクリップルが小さくなるこ
とで、モータの振動、騒音及び回転むらも小さくなり、
また結果として励磁電流は負荷に応じた必要最小限の値
に制御されるため、効率においても大幅に向上するとい
う効果が生まれる。

【０４９２】つぎに、図３２（Ａ）及び図３２（Ｂ）に
示す動作、つまり信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相で入力された場合の動作を説
明する。一般に、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い時
あるいは負荷が重い時このような状態となる。

【０４９３】この場合、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号
ＤｒＡ、ＤｒＢとは同期した状態で、かつ信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂの変化の前に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが変化す
るように、位相差検出器７ａ、７ｂの各入力ＣＳ−Ａ
ｐ、ＣＳ−Ｂｐ及びＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐに入力され
る。

【０４９４】このとき偏差カウンタ１０ａの出力値は、
入力信号ＣＫ−Ａｐが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ
変化するタイミングｔ２１（図３２（Ａ）を参照）でカ
ウンタ１０ａの出力値は１カウントアップされ、プラス
１となる。また入力信号ＣＳ−Ａｐが“Ｌ”レベルから
“Ｈ”レベルへと変化するｔ２２のタイミングでカウン
タ１０ａの出力値は１カウントダウンされ、零に戻る。

【０４９５】つまりカウンタ１０ａの出力値は入力信号
ＣＫ−Ａｐが変化してから入力信号ＣＳ−Ａｐが変化す
るまでの間、プラス１の値を持つことになる。この状態
は位相判別器１５ａにより検知され、その判別器１５ａ
はカウンタ１０ａの出力値がプラス１以上である間、指
令進み信号ＲＰ−Ａを“Ｈ”レベルとするように動作す
る。

【０４９６】つまり判別器１５ａは、入力信号ＣＫ−Ａ
ｐが変化してから入力信号ＣＳ−Ａｐが変化するまでの
間、指令進み信号ＲＰ−Ａを“Ｈ”レベルとする。な
お、このとき指令遅れ信号ＲＮ−Ａは“Ｌ”レベルであ
る。

【０４９７】この一連の動作から明らかなように、検出
器７ａが出力する指令進み信号ＲＰ−Ａは、信号ＣＳ−
Ａに対する信号ＤｒＡの位相進み量に応じたパルス幅を
有する信号であることがわかる。

【０４９８】位相差検出器７ｂについても同様であり、
図３２（Ａ）に示すように、信号ＣＳ−Ｂに対する信号
ＤｒＢの位相進み量に応じたパルス幅を有する指令進み
信号ＲＰ−Ｂが出力されている。

【０４９９】指令進み信号ＲＰ−ＡあるいはＲＰ−Ｂは
位相差増幅器８に入力されるが、ここで指令進み信号Ｒ
Ｐ−ＡあるいはＲＰ−Ｂが入力された場合の増幅器８の
動作について簡単に説明しておく。

【０５００】指令進み信号ＲＰ−ＡあるいはＲＰ−Ｂが
出力され“Ｈ”レベルとなると、ＯＲゲート８２の働き
により電流源８５は定電流を出力する。チャージポンプ
回路８３は、この定電流によって積分コンデンサ８７を
放電し、その出力を増加させる。このときの増加速度
は、電流源８５の定電流値とコンデンサ８７の容量値で
定まる。このときのチャージポンプ回路８３の出力は、
絶対値回路８８により励磁器２ａ、２ｂとのインターフ
ェイスがとられた後、位相差増幅器８の出力信号である
励磁電流制御信号Ｒｅｆとなる。

【０５０１】以上のように動作する増幅器８の作用によ
り、位相差検出器７ａ、７ｂから指令進み信号ＲＰ−Ａ
あるいはＲＰ−Ｂが出力されると、信号Ｒｅｆは増加方
向に向かうことになる。そしてこれによって巻線の最大
励磁電流が増加する。

【０５０２】なお、その最大励磁電流は、可動子の位置
θに対する発生トルクＴのピーク値とほぼ比例関係にあ
ることは周知の通りである。

【０５０３】したがって、可動子を駆動するための発生
トルクＴのピーク値が図３２（Ａ）に示す如く信号Ｒｅ
ｆの増加と共に増加していく。

【０５０４】一方、図３２（Ａ）により明らかである
が、可動子を駆動するための発生トルクＴは、先に説明
した励磁タイミング制御器４ａ、４ｂの作用により、信
号ＤｒＡ、ＤｒＢのタイミングではなく、これよりも遅
れたタイミングで発生する信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂによ
り巻線の励磁切り換えが行われ、更新されることにな
る。

【０５０５】したがって、脱調の心配を全く無くすこと
ができるということは、既に第５の実施例で説明した通
りである。

【０５０６】本第５の実施例においては、この脱調しな
いという効果に加えて、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが、信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相で入力された場合、
上述のように励磁電流を増加するように制御すること
で、上記した第１の状態（ステップモータが本来その性
能を発揮でき得る状態）を保持する能力を向上させるこ
とができる。

【０５０７】以下、このことについて説明する。

【０５０８】図３３は、図３２（Ａ）におけるタイミン
グｔ２１近傍の動作を拡大したものである。

【０５０９】図３３において、タイミングｔ２１では信
号ＤｒＡの変化により指令進み信号ＲＰ−Ａが“Ｈ”レ
ベルとなり、この時点から励磁電流制御信号Ｒｅｆは増
加を始める。しかし、励磁タイミング制御器４ａ、４ｂ
の作用によりタイミングｔ２１においては巻線の励磁切
り換えは行われない。したがって、この時点の発生トル
クＴは、タイミングｔ２１以前から発生していた“−Ｔ
ａ−Ｔｂ”で示されるトルクが、そのピーク値を信号Ｒ
ｅｆの増加に伴って増加させつつタイミングｔ２２まで
推移することになる。タイミングｔ２２において信号Ｃ
Ｓ−Ａが変化すると、指令進み信号ＲＰ−Ａは一度
“Ｌ”レベルに戻り信号Ｒｅｆの増加は休止されるが、
同時に巻線の励磁切り換えが行われ、発生トルクＴは
“Ｔａ−Ｔｂ”で示されるトルクに更新される。（他の
タイミングにおいても同様である。）この一連の動作に
おいて、発生トルクＴは明らかに増加しており、指令進
み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂが発生する度に可動子を駆動
する能力が向上していく。この可動子の駆動能力向上
は、可動子の速度が十分に上昇し、指令進み信号ＲＰ−
Ａ、ＲＰ−Ｂのパルス幅が殆ど零となるまで行われ、最
終的には図３２（Ｂ）に示すような状態に至る。図３２
（Ｂ）の状態に至れば、信号Ｒｅｆの増加は止まり、小
さなトルクリップルでの駆動状態が継続されることにな
る。

【０５１０】このように、脱調しないという効果に加え
て、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂより
も進んだ位相で入力された場合、励磁電流制御器７によ
り励磁電流を増加するように制御することで、可動子の
駆動能力を向上させる、つまり上記した第１の状態（ス
テップモータが本来その性能を発揮でき得る状態）を保
持する能力を向上させることができる。

【０５１１】また、トルクリップルも小さくなり、これ
に波及してモータの振動、騒音及び回転むらも小さくな
るという効果が生まれる。

【０５１２】また結果として、励磁電流は負荷に応じた
適正の値に制御され、効率においても大幅に向上すると
いう効果が生まれる。

【０５１３】次に第２の状態を説明する。

【０５１４】第２の状態とは、第５の実施例でも説明し
たが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
の偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲内とす
るためには可動子を正方向に向かわせるように働く順方
向トルクが必要な状態である。

【０５１５】言い換えれば、第２の状態は、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激に高くなる、ある
いは負荷が重い、又は急激に重くなる、あるいは可動子
がアンダーシュートするなどの現象が発生した際に起こ
り、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂより
も多く入力される状態である。この状態においては、早
々に順方向トルクを与えてモータを加速し、上記したス
テップモータ本来の動作状態である第１の状態とする必
要がある。

【０５１６】それでは第２の状態における動作を説明す
る。

【０５１７】まず、第２の状態における励磁電流制御器
７の動作を説明する。

【０５１８】第５の実施例で説明した通り、第２の状態
においては偏差カウンタ１０ａ、１０ｂの出力値はプラ
ス２以上の値を持っている。

【０５１９】したがって、位相差検出器７ａ、７ｂは、
位相判別器１５ａ、１５ｂの作用により指令進み信号Ｒ
Ｐ−Ａ、ＲＰ−Ｂを“Ｈ”レベル、指令遅れ信号ＲＮ−
Ａ、ＲＮ−Ｂを“Ｌ”レベルとするよう動作する。指令
進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂが“Ｈ”レベル、指令遅れ
信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂが“Ｌ”レベルとなると、位相
差増幅器８の作用により、励磁電流制御信号Ｒｅｆは増
加する。

【０５２０】以上のように、第２の状態において励磁電
流制御器７は、指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂを出力
して励磁電流制御信号Ｒｅｆを増加するように動作し、
その結果、巻線の励磁電流つまり可動子を駆動するため
のトルクＴを増加するように作用するものである。

【０５２１】電流制御器７が上記の動作をする一方、既
に第５の実施例で説明した通り、第２の状態においてタ
イミング制御器４ａ、４ｂは、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするように動作し、図
２３に示したように可動子を駆動するためのトルクＴと
しては最大レベルを確保できるように励磁切り換えが行
われている。

【０５２２】本第７の実施例では第２の状態となったと
き、このようなタイミング制御器４ａ、４ｂの動作と電
流制御器７の動作が同時に行われ、その結果、可動子に
働く順方向トルクを大きく増加させることができ、モー
タを加速する能力を大幅に向上させることができる。

【０５２３】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が高い、又は急激に高くなる、あるいは負荷が重い、又
は急激に重くなる、あるいは可動子がアンダーシュート
する、などの現象が発生して第２の状態となった場合に
おいても、ステップモータが本来動作すべき第１の状態
へ瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５２４】次に第３の状態を説明する。

【０５２５】第３の状態とは、第５の実施例でも説明し
たが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
の偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲内とす
るためには可動子を負方向に向かわせるように働く逆方
向トルクが必要な状態である。

【０５２６】言い換えれば、第３の状態は、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が急激に低くなる、あるいは負荷が
急激に軽くなる、あるいは駆動方向の指令が反転する、
あるいは可動子がオーバーシュートするなどの現象が発
生した際に起こり、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢよりも多く入力される状態である。この状態
においては、早々に逆方向トルクを与えてモータを減速
し、上記したステップモータ本来の動作状態である第１
の状態とする必要がある。

【０５２７】それでは第３の状態における動作を説明す
る。

【０５２８】まず、第３の状態における励磁電流制御器
７の動作を説明する。

【０５２９】第５の実施例で説明した通り、第３の状態
においては偏差カウンタ１０ａ、１０ｂの出力値はマイ
ナス２以下の値を持っている。

【０５３０】したがって、位相差検出器７ａ、７ｂは、
位相判別器１５ａ、１５ｂの作用により指令進み信号Ｒ
Ｐ−Ａ、ＲＰ−Ｂを“Ｌ”レベル、指令遅れ信号ＲＮ−
Ａ、ＲＮ−Ｂを“Ｈ”レベルとするよう動作する。

【０５３１】指令進み信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂが“Ｌ”
レベル、指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂが“Ｈ”レベ
ルとなると、チャージポンプ回路８３の出力は減少す
る。これに伴い励磁電流制御信号Ｒｅｆは減少するが、
チャージポンプ回路８３の出力が負の値に至り、さらに
減少し続けると絶対値回路８８の作用により信号Ｒｅｆ
は増加に転じる。

【０５３２】以上のように、第３の状態において電流制
御器７は、指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂを出力し、
信号Ｒｅｆを一時的に減少したのち増加するように動作
する。その結果、巻線の励磁電流つまり可動子を駆動す
るためのトルクＴは一時的に減少したのち増加すること
になる。

【０５３３】電流制御器７が上記の動作をする一方、既
に第５の実施例で説明した通り、第３の状態においてタ
イミング制御器４ａ、４ｂは、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
を反転した信号を励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとするよ
うに動作し、図２４に示したように可動子を減速するた
めのトルクＴとしては最大レベルを確保できるように励
磁切り換えが行われている。

【０５３４】本第７の実施例では第３の状態となったと
き、このようなタイミング制御器４ａ、４ｂの動作と電
流制御器７の動作が同時に行われ、その結果、可動子に
働く逆方向トルクを大きく増加させることができ、モー
タを減速する能力を大幅に向上させることができる。

【０５３５】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が急激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あ
るいは駆動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオ
ーバーシュートするなどの現象が発生して第３の状態と
なった場合においても、ステップモータが本来動作すべ
き第１の状態へ瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５３６】なお上記の説明において、可動子を駆動す
るためのトルクＴを一時的に減少したのち増加するとし
たが、この理由について簡単に説明を加える。

【０５３７】つまり、上記諸現象によって第１の状態か
ら第３の状態に至る瞬間において、可動子に作用するト
ルクは一時的に順方向を向いている場合も考えられ、こ
の場合トルクＴをいきなり増加させると、可動子を加速
してますます第１の状態から遠ざけてしまうことにな
る。

【０５３８】一時的にトルクＴを減少させてから増加す
るのはこの不具合を避け、可動子に確実に逆方向トルク
を作用させて、一瞬でも早く第３の状態から第１の状態
へ引き戻せるようにすためである。

【０５３９】以上、「モータを正方向に駆動する場合」
について説明した。

【０５４０】次に「モータを負方向に駆動する場合」に
ついて説明する。

【０５４１】この場合の動作についても正方向に駆動す
る場合と本質的に同じであり、同様に第１の状態と第２
の状態と第３の状態がある。

【０５４２】したがって、負方向に駆動する場合につい
ては正方向に駆動する場合と相違するところについての
み解説を加え、詳細な説明は省略する。

【０５４３】負方向に駆動する場合は、まず信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの位相の進み遅れの関係を逆転すればよい。
これは巻線によって生じる磁界の回転方向を反転するた
めである。

【０５４４】また遅れ信号優先通過器５ａ、５ｂの動作
において、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂの対する遅れ、進みの関係を、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂの反転信号に対して関係づければよい。つまり、通過
器５ａ、５ｂは、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂを反転した信号のうち、遅れて入力される方の
信号を出力するように動作させればよい。これは、可動
子を負方向に駆動させるために逆方向の発生トルクＴを
所望のトルクの方向とするためである。

【０５４５】また偏差カウンタ１０ａ、１０ｂにおい
て、入力信号ＣＫ−Ａｐ、ＣＫ−Ｂｐが変化する度にそ
の出力値を１カウントダウンするようにすればよい。な
お、「モータが正方向に駆動したとき」、入力信号ＣＳ
−Ａｐが変化する度に１カウントダウンし、「モータが
負方向に駆動したとき」、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化す
る度に１カウントアップする点は正方向に駆動する場合
と同じでよい。このように細かい点で若干の相違はある
ものの、モータを負方向に駆動する場合」も「モータを
正方向に駆動する場合」の動作と同様である。図３４は
「モータを負方向に駆動する場合」の第１の状態におけ
る動作を示した図であり、特に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信
号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号よりも遅れた位相
で入力された場合の動きを示している。図３４では可動
子の負方向への進行を図面の右側に向けて表現した点が
これまでの図面の表現方法と異なるが、「モータを正方
向に駆動する場合」の説明において示した図３１（Ａ）
及び図３１（Ｂ）と同様、励磁電流を制御した結果トル
クリップルが非常に小さくなることがわかる。そしてこ
れに伴い、モータの振動、騒音及び回転むらも小さくな
り、また結果として励磁電流は負荷に応じた必要最小限
の値に制御されるため、効率においても大幅に向上する
という効果が生まれることになる。

【０５４６】また「モータを負方向に駆動する場合」の
第１の状態における、特に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂを反転した信号よりも進んだ位相で入
力された場合の動きは、特に図示しないが、「モータを
正方向に駆動する場合」の説明において示した図３２と
同様の動作をし、同様の効果を有するものである。

【０５４７】また「モータを負方向に駆動する場合」の
第２の状態は、「モータを正方向に駆動する場合」に示
した第３の状態に相当する現象が生じた際に起こる。つ
まり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が急激に低くなる、
あるいは負荷が急激に軽くなる、あるいは駆動方向の指
令が反転する、あるいは可動子が負方向に向けてオーバ
ーシュートするなどの現象が発生した際に起こることに
なる。

【０５４８】しかし第２状態において、早々に順方向ト
ルクを与えてを正方向に向けて加速（負方向を基準に観
れば減速）し、ステップモータ本来の動作状態である第
１の状態とする必要があるという点は「モータを正方向
に駆動する場合」と同じである。

【０５４９】そして、この場合においても、タイミング
制御器４ａ、４ｂの動作と電流制御器７の動作により、
可動子に働く順方向トルクを大きく増加させ、モータを
加速する能力を大幅に向上させることができる。そして
第２の状態からステップモータが本来動作すべき第１の
状態へ瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５５０】同様に「モータを負方向に駆動する場合」
の第３の状態は、「モータを正方向に駆動する場合」に
示した第２の状態に相当する現象が生じた際に起こる。
つまり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激
に高くなる、あるいは負荷が重い、又は急激に重くな
る、あるいは可動子が正方向に向けてアンダーシュート
するなどの現象が発生した際に起こることになる。

【０５５１】しかし第３状態において、早々に逆方向ト
ルクを与えてモータを負方向に向けて減速（負方向を基
準に観れば加速）し、ステップモータ本来の動作状態で
ある第１の状態とする必要があるという点は「モータを
正方向に駆動する場合」と同じである。

【０５５２】そして、この場合においても、タイミング
制御器４ａ、４ｂの動作と電流制御器７の動作により、
可動子に働く逆方向トルクを大きく増加させ、モータを
負方向に向けて減速（負方向を基準に観れば加速）する
能力を大幅に向上させることができる。そして、第３の
状態からステップモータが本来動作すべき第１の状態へ
瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５５３】以上のように本第７の実施例は、第１の状
態において信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂよりも遅れた位相で入力された場合、電流制御器７を
設けて信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと
の位相差に応じて励磁電流を減少するよう制御する。こ
れにより、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低い、又は負
荷が軽い場合において、モータを駆動する際のトルクリ
ップルを非常に小さなものとすることができる。このよ
うにトルクリップルを小さくできることで、モータの振
動、騒音及び回転むらも小さくなり、また結果として励
磁電流は負荷に応じた必要最小限の値に制御されるた
め、効率においても大幅に向上するという効果が生まれ
る。

【０５５４】また、第１の状態において信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも進んだ位相で入力
された場合、タイミング制御器４ａ、４ｂと電流制御器
７の作用により可動子の駆動能力が向上する。これによ
り、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い、又は負荷が重
い場合において、ステップモータが本来その性能を発揮
でき得る第１の状態を保持する能力を向上させることが
できる。

【０５５５】また、トルクリップルも小さくなり、これ
に波及してモータの振動、騒音及び回転むらも小さくな
るという効果が生まれる。

【０５５６】また結果として、励磁電流は負荷に応じた
適正の値に制御され、効率においても大幅に向上すると
いう効果も生まれる。

【０５５７】また、第２の状態となった場合は、タイミ
ング制御器４ａ、４ｂと電流制御器７の作用により可動
子に働く順方向トルクが大きく増加し、モータを加速す
る能力を大幅に向上させることができる。

【０５５８】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が高い、又は急激に高くなる、あるいは負荷が重い、又
は急激に重くなる、あるいは可動子がアンダーシュート
するなどの現象が発生して第２の状態となった場合にお
いても、ステップモータが本来動作すべき第１の状態へ
瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５５９】また、第３の状態となった場合は、タイミ
ング制御器４ａ、４ｂと電流制御器７の作用により可動
子に働く逆方向トルクが大きく増加し、モータを減速す
る能力を大幅に向上させることができる。

【０５６０】したがって、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数
が急激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あ
るいは駆動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオ
ーバーシュートするなどの現象が発生して第３の状態と
なった場合においても、ステップモータが本来動作すべ
き第１の状態へ瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０５６１】なお、本第７の実施例おいて、次のように
構成してもよい。すなわち、位相差検出器７ａの偏差カ
ウンタ１０ａの出力値が、モータを正方向に駆動する場
合は入力信号ＣＫ−Ａｐが変化する度に１カウントダウ
ンし、モータを負方向に駆動する場合は入力信号ＣＫ−
Ａｐが変化する度に１カウントアップし、モータが正方
向に駆動したとき、入力信号ＣＳ−Ａｐが変化する度に
１カウントアップし、モータが負方向に駆動したとき、
入力信号ＣＳ−Ａｐが変化する度に１カウントダウンす
るように構成する。位相判別器１５ａは、そのカウンタ
１０ａの出力値がマイナス１以下であるとき進みの位相
差と判別し、カウンタ１０ａの出力値がプラス１以上で
あるとき遅れの位相差と判別する構成する。位相差検出
器７ｂの偏差カウンタ１０ｂと位相判別器１５ｂについ
ても同様である。このように構成しても、上述のものと
全く同様の動作を行わせることが可能である。 （第８の実施例）図３５は、第８の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０５６２】図３５において、２相ステップモータ１及
び位置検出器３ａ、３ｂは、第５の実施例又第７の実施
例と同様である。

【０５６３】また励磁器２ａ、２ｂは第７の実施例と同
様である。

【０５６４】励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、それ
ぞれの入力ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄに、位置検出器３
ａ、３ｂが出力する位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを
入力する。タイミング制御器４ａ、４ｂは、それぞれの
もう一方の入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄに、駆動指令信
号ＤｒＡ、ＤｒＢを入力する。タイミング制御器４ａ、
４ｂは、励磁器２ａ、２ｂの各入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
にそれぞれの励磁信号を出力する。上記した位置検出器
３ａ、３ｂ及びタイミング制御器４ａ、４ｂは、図２１
に示した第５の実施例のものと同様であり、詳細な説明
は省略する。

【０５６５】図３５に示す第８の実施例において、図２
１に示した第５の実施例のものと大きく異なるところ
は、励磁電流強制増加器３０を備えた点である。

【０５６６】励磁電流強制増加器３０は、励磁タイミン
グ制御器４ａ、４ｂを成す偏差状態検出器２０ａ、２０
ｂの偏差状態検出結果に基づき、電流強制増加信号を励
磁器２ａ、２ｂへ電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂと
して出力する。

【０５６７】以上のように構成される本第８の実施例に
ついて、その動作を説明する。

【０５６８】タイミング制御器４ａ、４ｂは、第５の実
施例あるいは第７の実施例で説明したものと同じ動作を
行うものであり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂとの偏差の状態に応じた第１から第３の状態に
基づいて励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂを出力するもので
ある。

【０５６９】まず、第１の状態における動作から説明す
る。

【０５７０】第１の状態とは、第５の実施例あるいは第
７の実施例でも説明したが、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと
信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの偏差が所定の範囲内である状態
である。この状態においては、偏差状態検出器２０ａ、
２０ｂを成す判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂは
共に“Ｌ”レベルであることは既に第５の実施例で説明
した通りである。

【０５７１】判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂが
共に“Ｌ”レベルであると、励磁電流強制増加器３０
は、ＮＯＲゲート３１の出力を“Ｈ”レベルとし、トラ
ンジスタ３２をオフさせる。その結果、電圧源Ｖｒの出
力電圧値が、励磁器２ａ、２ｂの電流値信号Ｒｅｆ−
Ａ、Ｒｅｆ−Ｂに入力される。

【０５７２】したがって、巻線の励磁電流は、電圧源Ｖ
ｒの出力電圧値に応じた一定の値となり、このときの動
作ならびに効果は第５の実施例と同様となる。

【０５７３】次に第２の状態あるいは第３の状態におけ
る動作を説明する。

【０５７４】第２の状態又は第３の状態においては、第
５の実施例あるいは第７の実施例でも説明したが、信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの偏差が所
定の範囲外となっている。

【０５７５】この状態においては、既に第５の実施例で
説明した通り、判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂ
は、いずれかが“Ｈ”レベルとなっている。その時、励
磁電流強制増加器３０は、ＮＯＲゲート３１の出力を
“Ｌ”レベルとし、トランジスタ３２をオンさせる。そ
の結果、電圧源Ｖｒの出力電圧よりも大きな電圧値が、
電流強制増加信号として励磁器２ａ、２ｂの電流値信号
Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂに入力される。

【０５７６】したがって、第１の状態の時よりも大きな
値の励磁電流で、モータが駆動されることになる。

【０５７７】一方、このとき、タイミング制御器４ａ、
４ｂは、第２の状態か第３の状態かによって、信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂかこれらを反転した信号かを励磁信号Ｉ
Ｎ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして出力している。つまり、ステッ
プモータが本来の性能を発揮し得る第１の状態へ引き戻
そうと、最大レベルのトルクを確保し得る励磁切り換え
を行いつつ、加速あるいは減速を行っている。

【０５７８】このようなタイミング制御器４ａ、４ｂに
よる励磁切り換え動作に併せて、上記した励磁電流強制
増加器３０が励磁電流を強制増加させることで、第１の
状態へ引き戻すためのトルクのレベルをさらに増加する
ことができる。

【０５７９】したがって本第８の実施例によれば、信号
ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激に高くなる、
あるいは負荷が重い、又は急激に重くなる、あるいは可
動子がアンダーシュートするなどの諸現象により第２の
状態になったり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が急激に
低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あるいは駆
動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオーバーシ
ュートする、などの諸現象により第３の状態になったと
しても、励磁電流を強制的に増加することにより、ステ
ップモータが本来その性能を発揮でき得る第１の状態に
速やかに引き戻すことが可能となる。

【０５８０】なお、第７の実施例においても、第２の状
態あるいは第３の状態から第１の状態に引き戻すことが
可能である点は既に述べた通りであるが、第７の実施例
では位相差増幅器８（特にチャージポンプ回路８３を成
す積分用コンデンサ８７）を介して励磁電流を制御して
いるため、第２の状態あるいは第３の状態となったとき
の励磁電流増加への応答性がどうしても遅くなってしま
う。

【０５８１】その点、本第８の実施例においては、偏差
状態検出器２０ａ、２０ｂによる検出結果により即、励
磁電流を強制的に増加するよう励磁電流強制増加器３０
を設けているので、第７の実施例のものよりも更に高い
応答性で第２の状態あるいは第３の状態から第１の状態
へ引き戻すことができる。 （第９の実施例）図３６は、第９の実施例におけるステ
ップモータ装置の構成図である。

【０５８２】図３６において、２相ステップモータ１及
び位置検出器３ａ、３ｂは、第５の実施例、第７の実施
例又第８の実施例と同様である。

【０５８３】励磁タイミング制御器４ａ、４ｂは、それ
ぞれの入力ＣＳ−Ａｄ、ＣＳ−Ｂｄに、位置検出器３
ａ、３ｂが出力する位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを
入力する。タイミング制御器４ａ、４ｂは、それぞれの
もう一方の入力ＣＫ−Ａｄ、ＣＫ−Ｂｄに、駆動指令信
号ＤｒＡ、ＤｒＢを入力する。タイミング制御器４ａ、
４ｂは、励磁器２ａ、２ｂの各入力ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂ
にそれぞれの出力信号を出力する。位置検出器３ａ、３
ｂ及びタイミング制御器４ａ、４ｂは、図２１に示した
第５の実施例のものと同様であり、詳細な説明は省略す
る。

【０５８４】図３６に示す第９の実施例において、図２
１に示した第５の実施例のものと大きく異なるところ
は、励磁電流強制増加器３０および励磁電流制御器７を
備えた点である。

【０５８５】励磁電流強制増加器３０は、タイミング制
御器４ａ、４ｂを成す偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの
偏差状態検出結果に基づき、電流強制増加信号を励磁器
２ａ、２ｂの電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして
出力する。

【０５８６】電流制御器７は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢのと位相差に応
じた励磁電流制御信号Ｒｅｆを、励磁器２ａ、２ｂへ電
流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして出力する。

【０５８７】以上のように構成される本第９の実施例に
ついて、その動作を説明する。

【０５８８】電流強制増加器３０は、偏差状態検出器２
０ａ、２０ｂの偏差状態検出結果に基づき電流強制増加
信号を励磁電流制御器７に作用させ、励磁電流制御信号
Ｒｅｆを強制的に増加させる。

【０５８９】また、電流制御器７は、図２９に示した第
７の実施例のものと同様のものである。また、電流強制
増加器３０は、図３５に示した第８の実施例のものと同
様のものである。

【０５９０】以上のように構成される本第９の実施例
は、図２９に示した第７の実施例のものに、図３５に示
した第８の実施例における電流強制増加器３０の働きを
付加したもである。

【０５９１】以下に本第９の実施例について、その動作
を説明する。

【０５９２】先ず第１の状態における動作から説明す
る。第１の状態とは、これまでの実施例で説明した通
り、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号Ｄ
ｒＡ、ＤｒＢとの偏差が所定の範囲内である状態であ
る。この状態においては、偏差状態検出器２０ａ、２０
ｂを成す判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂは共に
“Ｌ”レベルであることは既に第５の実施例で説明した
通りである。

【０５９３】判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂが
共に“Ｌ”レベルであると、電流強制増加器３０は、Ｎ
ＯＲゲート３１の出力を“Ｈ”レベルとし、トランジス
タ３２をオフする。したがって、電流制御器７は第７の
実施例で説明した通りに動作し、電流制御信号Ｒｅｆを
励磁器２ａ、２ｂの電流値信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂ
に出力する。よって、このときの動作ならびに効果は図
２９で説明した第７の実施例と同様となる。

【０５９４】次に第２の状態あるいは第３の状態におけ
る動作を説明する。

【０５９５】第２の状態又は第３の状態においては、こ
れまでの実施例で説明した通り、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの偏差が所定の範囲外となっ
ている。この状態においては、既に第５の実施例で説明
した通り、判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂは、
いずれかが“Ｈ”レベルとなっている。この時、電流強
制増加器３０は、ＮＯＲゲート３１の出力を“Ｌ”レベ
ルとし、トランジスタ３２をオンさせる。トランジスタ
３２がオンすると、抵抗３４の絶対値回路８８側の電位
が上昇し、その結果、電流制御器７の電流制御信号Ｒｅ
ｆは強制的に増加される。したがって、第２の状態ある
いは第３の状態においては、大きな値の励磁電流でステ
ップモータが駆動されることになる。

【０５９６】一方、このとき、タイミング制御器４ａ、
４ｂは、第２の状態か第３の状態かによって、信号ＣＳ
−Ａ、ＣＳ−Ｂかこれらを反転した信号かを励磁信号Ｉ
Ｎ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして出力している。つまり、ステッ
プモータが本来の性能を発揮し得る第１の状態へ引き戻
そうと、最大レベルのトルクを確保し得る励磁切り換え
を行いつつ、加速あるいは減速を行っている。

【０５９７】このようなタイミング制御器４ａ、４ｂに
よる励磁切り換え動作に併せて、上記した電流強制増加
器３０が励磁電流を強制増加させることで、第１の状態
へ引き戻すためのトルクのレベルをさらに増加すること
ができる。

【０５９８】なお、第７の実施例でも説明した通り、電
流強制増加器３０の働きが無くとも第２の状態あるいは
第３の状態から第１の状態に引き戻すことが可能である
が、上述の電流強制増加器３０の働きを加えることで、
位相差増幅器８（特にチャージポンプ回路８３を成す積
分用コンデンサ８７）による動作の応答遅れを排除する
ことができる。

【０５９９】以上のように本第９の実施例によれば、信
号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が高い、又は急激に高くな
る、あるいは負荷が重い、又は急激に重くなる、あるい
は可動子がアンダーシュートするなどの諸現象により第
２の状態になったり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が急
激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あるい
は駆動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオーバ
ーシュートするなどの諸現象により第３の状態になった
としても、励磁電流を強制的に増加することにより、ス
テップモータが本来その性能を発揮でき得る第１の状態
に速やかに高い応答性を持って引き戻すことが可能とな
る。

【０６００】また当然、本第９実施例は、第５の実施例
と第７の実施例が有する効果も持っている。 （第１０の実施例）図３７は、第１０の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６０１】図３７は、図３６に示した第９の実施例の
ものに対して、周波数判別器４１が励磁電流強制増加器
３０を成すＮＯＲゲート３１の入力に付加された構成と
なっている。その他の構成については、第９の実施例と
同様である。

【０６０２】なお、周波数判別器４１は、電流強制増加
器３０と合わせて起動停止励磁器４０を成している。

【０６０３】以上のように構成された本第１０の実施例
について、その動作を説明する。

【０６０４】一般にステップモータを駆動する際は、そ
の起動時において駆動指令信号は比較的低周波数で、徐
々にその周波数を上昇させることが多い。これはいわゆ
るソフトスタートと呼ばれる方法である。また、ステッ
プモータを停止して位置決め制御しているとき、駆動指
令周波数は当然、零である。つまり、ステップモータを
起動するときあるいは停止して位置決めするときは、駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数は低周波数であるか
零となっている。

【０６０５】このことを逆に利用すると、信号ＤｒＡ、
ＤｒＢの周波数により、起動又は停止位置決め時か、定
常の駆動時かを区別可能である。

【０６０６】周波数判別器４１は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
の周波数が予め設定された値よりも低いか否かを判別し
て、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低い場合にその出力
を“Ｈ”レベルとするように構成されている。言い換え
れば、周波数判別器４１は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波
数が低く、モータが起動又は停止して位置決めすると
き、その出力を“Ｈ”レベルとするように動作する。

【０６０７】周波数判別器４１の出力が“Ｈ”レベルと
なると、電流強制増加器３０の作用により、電流制御信
号Ｒｅｆが増加し、これによって巻線の励磁電流が増加
する。

【０６０８】ところで、モータを起動する際、負荷に打
ち勝つための起動トルクが必要である。また、停止して
位置決めする際には、停止位置の精度を高めるために保
持トルクが必要である。つまり、起動するときと停止し
て位置決めするときは、駆動巻線の励磁電流を増加して
可動子に働くトルクを増加する必要がある。

【０６０９】本第１０の実施例によれば、モータを起動
するときあるいは停止して位置決めするとき、これを周
波数判別器４１の出力が“Ｈ”レベルとなることで検出
する。そして、周波数判別器４１の出力が“Ｈ”レベル
となると、電流強制増加器３０を働かせて励磁電流を増
加し、可動子に働くトルクを増加させる。これにより、
起動時の起動トルクならびに位置決め時の保持トルクを
確実に確保でき、モータの性能を更に向上させることが
できる。

【０６１０】なお、本第１０の実施形態においては、第
９の実施例に起動停止励磁器４０を付加した場合を説明
したが、図２９に示した第７の実施例や図３５に示した
第８実施例に、起動停止励磁器４０と同等の働きをする
ものを付加しても、本第１０の実施例のものと同様の効
果を得ることができる。 （第１１の実施例）図３８は、第１１の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６１１】図３８は、図３７に示した第１０の実施例
のものに対して、偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの出力
信号Ｓａ、Ｓｂの論理和をとった信号を同期外れ信号Ｕ
Ｌとして外部の上位機器へ出力する構成となっている。
その他の構成については、第１０の実施例と同様であ
る。

【０６１２】以上のように構成された本第１１の実施例
について、その動作を説明する。

【０６１３】まず、第１の状態における動作から説明す
る。

【０６１４】この状態においては、偏差状態検出器２０
ａ、２０ｂを成す判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓ
ｂは共に“Ｌ”レベルであることは既に第５の実施例で
説明した通りである。したがって、同期外れ信号ＵＬは
“Ｌ”レベルとなる。つまり、このときはモータが駆動
指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢに同期し、その本来の性能を発
揮でき得る状態で駆動されていることを、外部の上位機
器に伝えている状態である。

【０６１５】次に第２の状態あるいは第３の状態におけ
る動作を説明する。

【０６１６】この状態においては、既に第５の実施例で
説明した通り、判別器１１ａ、１１ｂの出力Ｓａ、Ｓｂ
は、いずれかが“Ｈ”レベルとなっている。したがっ
て、同期外れ信号ＵＬは“Ｈ”レベルとなる。つまり、
このときはモータが信号ＤｒＡ、ＤｒＢに同期しておら
ず、その本来の性能を発揮でき得る状態で駆動されてい
ないことを、外部の上位機器に伝えている状態である。

【０６１７】このような同期外れ信号ＵＬを外部の上位
機器に伝えることにより、上位機器はこれに搭載されて
いるステップモータが本来の性能を発揮して駆動されて
いる状態であるか否かを判断することができる。したが
って、例えば上位機器が、信号ＵＬが“Ｈ”レベルとな
ったことを検出すれば、上位機器が出力している駆動指
令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数を低下し、ＵＬが“Ｌ”
レベルとなるようにフィードバック制御することが可能
となる。

【０６１８】このことは、すなわち、モータが上位機器
のコントロール下にあって、信号ＵＬが“Ｌ”レベルか
ら“Ｈ”レベルとなる寸前まで、つまりモータをそのト
ルク特性の限界まで、駆動指令信号に同期させた状態で
駆動させることができ得ることを意味しており、これに
よってモータの性能を最大限引き出すことが可能とな
る。

【０６１９】なお、本第１１の実施例においては、第１
０の実施例に対して同期外れ信号ＵＬを出力する構成を
適用する場合を説明したが、図２１に示した第５の実施
例、図２９に示した第７の実施例、図３５に示した第８
の実施例や図３６に示した第９の実施例に同等の働きを
する構成を付加しても、本第１１の実施例のものと同様
の効果を得ることができるのは言うまでもない。 （第１２の実施例）図３９は、第１２の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６２０】本第１２の実施例は、図３６に示した第９
の実施例に対して主に次の点が相違する。

【０６２１】すなわち、第９の実施例においては、偏差
状態検出器２０ａ、２０ｂを成す判別器１１ａ、１１ｂ
の出力信号Ｓａ、Ｓｂにより励磁電流強制増加器３０を
動作させる構成としているのに対して、本第１２の実施
例においては、出力信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂをさらに設け、
それら信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂにより電流強制増加器３０を
動作させる構成としている点が主に相違する。

【０６２２】また、電流強制増加器３０において、第９
の実施例のものはＮＯＲゲート３１によりトランジスタ
３２をオン、オフ制御しているが、本第１２の実施例で
はＡＮＤゲート２３１及びインバータ２３５によりＰＮ
Ｐトランジスタ３２をオン、オフ制御する構成としてい
る。

【０６２３】なお、トランジスタ３２のオンにより、励
磁電流制御信号Ｒｅｆを強制増加させる構成について
は、第９の実施例と同様である。

【０６２４】本第１２の実施例においては、偏差状態検
出器２０ａ及び２０ｂは次のように動作する。なお、偏
差状態検出器２０ａ及び２０ｂは同様な動作をするの
で、偏差状態検出器２０ａについてのみ説明する。

【０６２５】偏差状態検出器２０ａは、これまでの実施
例で説明してきた第１の状態、第２の状態、第３の状態
に加え、第４の状態を検出する機能を有している。

【０６２６】すなわち、第１の状態とは、駆動指令信号
ＤｒＡと位置検出信号ＣＳ−Ａとによるパルス数の差、
つまり偏差が所定の範囲内である状態である。第２の状
態とは、上記偏差が上記所定の範囲外であり、これを上
記所定の範囲内とするためには、モータの可動子を正方
向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な状態で
ある。第３の状態とは、上記偏差が上記所定の範囲外で
あり、これを上記所定の範囲内とするためには、モータ
の可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トルク
が必要な状態である。そして第４の状態とは、上記偏差
が上記所定の範囲よりも広い範囲内である状態である。
ここで例えば、第４の状態は、第１の状態よりも±１だ
け広い範囲とする。

【０６２７】より具体的には、第１の状態は偏差が±１
以内の状態であり、第４の状態は偏差が±２以内の状態
であるとする。

【０６２８】偏差状態検出器２０ａは、上記した第４の
状態を検出すると、信号Ｓ４ａを“Ｌ”レベルとするよ
う動作する。また偏差が第４の状態から外れたことを検
出すると、信号Ｓ４ａを“Ｈ”レベルとするよう動作す
る。偏差状態検出器２０ｂも同様に動作し、その出力信
号Ｓ４ｂは信号Ｓ４ａと同様に出力される。

【０６２９】その他の動作については、第９の実施例な
どこれまでの実施例で説明してきた偏差状態検出器２０
ａ、２０ｂと同じである。

【０６３０】以上が偏差状態検出器２０ａ、２０ｂにつ
いての説明である。

【０６３１】励磁電流強制増加器３０は、これら検出器
２０ａ、２０ｂの出力信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが共に“Ｈ”
レベルであるときに、ＡＮＤゲート２３１とインバータ
２３５の作用によりトランジスタ３２をオンさせる。つ
まり、検出器２０ａ、２０ｂが共に第４の状態から外れ
たことを検出したときに、励磁電流を強制増加する動作
が行われる。

【０６３２】以上のように動作する検出器２０ａ、２０
ｂおよび電流強制増加器３０を備えた本第１２の実施例
について、その動作を説明する。

【０６３３】本第１２の実施例においては、偏差の第４
の状態により励磁電流強制増加の制御を行う点が第９の
実施例と異なり、その他の動作および効果については第
９の実施例と同様である。

【０６３４】したがって、第９の実施例と異なる上記し
た点についてのみ、説明を行う。

【０６３５】一般に、位置検出器３ａ、３ｂ（例えばホ
ール素子）からの出力信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂは、モー
タへ取り付ける際に何らかの取り付け誤差が生じる。ま
た検出器の出力自体、オフセットなどの誤差要因が含ま
れている。その結果、信号ＣＳ−Ａと信号ＣＳ−Ｂとの
位相差が理想的な電気角９０度（２相モータの場合）と
することは現実的に期待できず、また信号ＣＳ−Ａある
いは信号ＣＳ−Ｂの出力デューティーが不揃いとなるこ
ともあり得る。

【０６３６】図４０は、一例として信号ＣＳ−Ａに誤差
が生じた場合の動作を示している。

【０６３７】なお図４０は、モータが駆動指令信号と同
期して駆動されている場合を示しており、信号ＣＳ−Ａ
が誤差を持っているときの動作を実線で、また信号ＣＳ
−Ａが理想的な信号であるときの動作を破線で示してい
る。

【０６３８】破線で示すように、信号ＣＳ−Ａが理想的
であるとき、信号ＣＳ−Ａと駆動指令信号ＤｒＡは交互
に変化する。この場合、偏差はプラス１からマイナス１
の範囲にある。つまり、第１の状態である。また同時に
第４の状態でもある。したがって、信号Ｓａは“Ｌ”レ
ベルであり、信号Ｓ４ａもまた“Ｌ”レベルである。よ
って、このときは励磁電流の強制増加は行われない。そ
してこの状態はモータが駆動指令信号と同期して駆動さ
れている限り継続される。

【０６３９】ところが実線で示すように、信号ＣＳ−Ａ
が誤差を含んでいるとき、信号ＣＳ−Ａは本来タイミン
グｔ３２にて変化すべきものが、例えばタイミングｔａ
ｅでようやく変化するといったことが起こる。このと
き、駆動指令信号ＤｒＡがタイミングｔａ２で変化した
とすると、信号ＤｒＡは信号ＣＳ−Ａが“Ｈ”レベルで
ある間に２回変化（タイミングｔａ１とｔａ２の２回）
することになり、タイミングｔａ２にて偏差はプラス２
となってしまう。この時点で偏差状態は第２の状態とな
り、信号Ｓａは“Ｈ”レベルとなる。

【０６４０】第９の実施例においては、この時点で励磁
電流の強制増加が行われることになる。しかし、これは
信号ＣＳ−Ａが誤差を持ったことにより一時的に第１の
状態を外れただけであって、本来信号ＣＳ−Ａが理想的
であれば励磁電流の強制増加は行われないし、行う必要
もないはずである。

【０６４１】ところで上記時点で偏差はプラス２であ
り、第４の状態に変わりなく、信号Ｓ４ａは“Ｌ”レベ
ルである。

【０６４２】本第１２の実施例においては、信号Ｓ４ａ
により励磁電流の強制増加を制御しているので、上記時
点において信号Ｓ４ａが“Ｌ”レベルであれば、励磁電
流は強制増加されない。つまり、信号ＣＳ−Ａが持つ誤
差の影響により一時的に第１の状態から外れることがあ
っても、不必要な励磁電流の強制増加が行われることは
ない。

【０６４３】以上、信号ＣＳ−Ａが誤差を持つ場合を説
明したが、信号ＣＳ−Ｂが誤差を持つ場合についても、
あるいは信号ＣＳ−Ａと信号ＣＳ−Ｂとの位相差に誤差
がある場合についても同様で、これらの誤差によって不
必要に励磁電流が強制的に増加されることはない。

【０６４４】また上記説明は、プラス側の偏差を例に示
しているが、マイナス側の偏差についても同様である。

【０６４５】そして、各相に設けた検出器２０ａ、２０
ｂの出力信号が共に第４の状態つまり偏差がプラス２か
らマイナス２の範囲を超えたとき、信号ＣＳ−Ａあるい
は信号ＣＳ−Ｂの出力誤差の要因ではなく、真に励磁電
流を増加してモータを加減速し、偏差を第１の状態とす
る必要があるものと判断し、励磁電流を強制増加させる
動作が行われる。

【０６４６】以上のように本第１２の実施例において
は、位置検出器３ａ及び３ｂの取り付けにばらつきや検
出器自体が持つオフセットの影響などにより、その出力
信号に誤差が生じ、一時的に第１の状態から外れること
があっても、励磁電流の強制増加が不必要に行われるこ
とはなく、真にモータの加減速が必要なときに励磁電流
を強制増加させることができる。

【０６４７】なお本第１２の実施例において、位相差増
幅器８は、論理和ゲート８１、８２の出力を選択器２０
１を介してチャージポンプ回路８３に入力し、チャージ
ポンプ回路８３の出力を抵抗３４を介して励磁電流制御
信号Ｒｅｆとして出力するように構成している。

【０６４８】ここで選択器２０１は、モータの駆動方向
指令である信号ＦＲに応じて、論理和ゲート８１，８２
の各出力をチャージポンプ回路８３に伝える動作をする
ものである。つまり、信号ＦＲによるモータの駆動方向
指令が正方向である場合、論理和ゲート８１の出力によ
り電流源８４を、論理和ゲート８２の出力により電流源
８５を制御し、逆に信号ＦＲによるモータの駆動方向指
令が負方向である場合、論理和ゲート８１の出力により
電流源８５を、論理和ゲート８２の出力により電流源８
４を制御するようにゲート８１、８２の各出力を回路８
３に伝えるものである。これは、既に第３の実施例の中
で説明したように、モータの駆動方向によって論理和ゲ
ート８１に入力される信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂと論理和
ゲート８２に入力される信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂの意味
が入れ替わるためである。なお、本第１２の実施例にお
いては上記した選択器２０１を備えたことにより、図１
０における第３の実施例などに示した絶対値回路８８は
省くことができる。

【０６４９】このように位相差増幅器８を構成しても、
これまでの各実施例にて説明してきた位相差増幅器と同
様に動作し、これを含む励磁電流制御器７の全体動作に
おいてもこれまでの各実施例にて説明してきたものと変
わりはない。 （第１３の実施例）図４１は、第１３の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６５０】本第１３の実施例が、図３９に示した第１
２の実施例と異なる点は励磁電流強制増加器３０の構成
の仕方である。すなわち、本第１３の実施例において
は、偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの判別器１１ａ、１
１ｂの出力信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが入力されるＡＮＤゲー
ト２３１の出力が、エミッタが接地されたＮＰＮトラン
ジスタ２３７のベースに接続される。同トランジスタ２
３７のコレクタは、積分アンプ８６の入力端子に接続さ
れる。上記ＡＮＤゲート２３１、トランジスタ２３７に
より、励磁電流強制増加器３０は構成される。

【０６５１】励磁電流強制増加器３０をこのように構成
しても、偏差が第４の状態を外れて信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ
が共に“Ｈ”レベルとなると、トランジスタ２３７はタ
ーンオンし、積分アンプ８６の入力端子の電位を低下さ
せ、積分アンプ８６の出力端子の電位を上昇させること
ができる。つまり第１２の実施例と同様、検出器２０
ａ、２０ｂが検出する偏差が共に第４の状態から外れ、
真にモータの加減速が必要であると判断されたときに励
磁電流を強制的に増加させることができる。

【０６５２】また、偏差が第４の状態にあるときは信号
Ｓ４ａ、Ｓ４ｂはいずれかが“Ｌ”レベルであり、この
ときトランジスタ２３７はオフする。つまり第１２の実
施例と同様、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが持つ誤差の影響
により一時的に第１の状態から外れることがあっても、
不必要な電流の強制増加は行われない。

【０６５３】以上のように、本第１３の実施例において
も、第１２の実施例と同様の動作が実現でき、位置検出
器３ａ及び３ｂの取り付けにばらつきや検出器自体が持
つオフセットの影響などにより、その出力信号に誤差が
生じ、一時的に第１の状態から外れることがあっても、
励磁電流の強制増加が不必要に行われることはなく、真
にモータの加減速が必要なときに励磁電流を強制増加さ
せることができる。 （第１４の実施例）図４２は、第１４の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６５４】本第１４の実施例が、図３９に示した第１
２の実施例と異なる点は次の通りである。本第１４の実
施例においては、偏差状態検出器２０ａ、２０ｂの判別
器１１ａ、１１ｂの出力信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが入力され
るＡＮＤゲート２３１の出力が、積分器２００の構成要
素であるアップダウンカウンタ２０９のプリセット端子
に接続される。そのアップダウンカウンタ２０９のデジ
タル出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ２１１を介してアナ
ログ電圧に変換される。上記ＡＮＤゲート２３１のみに
より、励磁電流強制増加器３０を構成している。

【０６５５】なお積分器２００は、発振器２３３とＡＮ
Ｄゲート２０５，２０７とアップダウンカウンタ２０９
とＤ／Ａコンバータ２１１とから構成され、図３９に示
した第１２の実施例におけるチャージポンプ回路８３を
デジタル回路に置き換えたものであり、その動作におい
て回路８３全く同様である。そしてこれにより構成され
る位相差増幅器８の動作においても、第１２の実施例あ
るいはこれまで説明してきた各実施例における位相差増
幅器と同じである。

【０６５６】なお選択器２０１は、信号ＦＲがモータを
正方向へ駆動させる指令信号である場合、論理和ゲート
８１の出力を信号ｄｏｗｎ０としてＡＮＤゲート２０７
の入力に、論理和ゲート８２の出力を信号ｕｐ０として
ＡＮＤゲート２０５の入力に選択し、信号ＦＲがモータ
を負方向へ駆動させる指令信号である場合、論理和ゲー
ト８１の出力を信号ｕｐ０としてＡＮＤゲート２０５の
入力に、論理和ゲート８２の出力を信号ｄｏｗｎ０とし
てＡＮＤゲート２０７の入力に選択するように動作する
ものである。

【０６５７】この構成の場合、偏差が第４の状態を外れ
信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが共に“Ｈ”レベルとなると、アッ
プダウンカウンタ２０９はプリセットされ、Ｄ／Ａコン
バータ２１１の出力電圧を上昇させる。その結果、励磁
電流を強制的に増加させる。

【０６５８】したがって第１２の実施例と同様、検出器
２０ａ、２０ｂが検出する偏差が共に第４の状態から外
れ、真にモータの加減速が必要であると判断されたとき
に励磁電流を強制的に増加させることができる。

【０６５９】また、偏差が第４の状態にあるときは信号
Ｓ４ａ、Ｓ４ｂはいずれかが“Ｌ”レベルであり、この
ときアップダウンカウンタ２０９はプリセットされな
い。

【０６６０】つまり第１２の実施例と同様、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂが持つ誤差の影響により一時的に第１の状
態から外れることがあっても、不必要な電流の強制増加
は行われない。

【０６６１】以上のように、本第１４の実施例において
も、第１２の実施例と同様の動作が実現でき、位置検出
器３ａ及び３ｂの取り付けにばらつきや検出器自体が持
つオフセットの影響などにより、その出力信号に誤差が
生じ、一時的に第１の状態から外れることがあっても、
励磁電流の強制増加が不必要に行われることはなく、真
にモータの加減速が必要なときに励磁電流を強制増加さ
せることができる。 （第１５の実施例）図４３は、第１５の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６６２】本第１５の実施例が、図４２に示した第１
４の実施例と異なる点は次の通りである本第１５の実施
例は、第１４の実施例における遅れ信号優先通過器５ａ
及び５ｂ、励磁信号選択器１４ａ及び１４ｂを省いた
上、位相差増幅器８の選択器２０１の一方の出力信号ｄ
ｏｗｎ０と休止幅生成器１０１の出力信号ｍとを入力す
るＡＮＤゲート２０３を有し、そのＡＮＤゲート２０３
の出力信号ｄｏｗｎをＡＮＤゲート２０７の一方の入力
端子に入力する構成を付加している。この休止幅生成器
１０１とＡＮＤゲート２０３とで励磁電流減少休止器１
００を構成している。また、休止幅生成器１０１は、位
置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが入力され、これらの信
号のいずれかが“Ｌ”から“Ｈ”または“Ｈ”から
“Ｌ”に変化する度に所定のパルス幅の信号を出力する
信号幅生成器２１３と、その信号幅生成器２１３の出力
を反転し上記ＡＮＤゲート２０３に出力するインバータ
２１５とにより構成されている。

【０６６３】励磁電流減少休止器１００は、休止幅生成
器１０１が励磁電流減少休止信号ｍを出力している間、
励磁電流制御器７が巻線の最大励磁電流を減少する方向
に励磁電流制御信号Ｒｅｆを変化させるのを休止させる
ように構成されている。

【０６６４】以上のように構成される本第１５の実施例
におけるステップモータ装置の動作について、図４４
（Ａ）〜図４４Ｃを用いて説明する。

【０６６５】図４４（Ａ）は、モータは正方向に駆動さ
れ、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが位置検出信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに対して遅れている場合の動作を示してい
る。

【０６６６】この場合、第３の実施例などで説明したよ
うに、励磁電流制御器７はこれらの信号の位相差に応じ
た指令遅れ信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂにより励磁電流制御
信号Ｒｅｆを減少するよう動作する。

【０６６７】図４４（Ａ）において、選択器２０１はそ
の出力信号ｄｏｗｎ０として論理和ゲート８１の出力を
選択している。したがって、信号ｄｏｗｎ０は信号ＲＮ
−Ａと信号ＲＮ−Ｂとの論理和信号となり、この信号ｄ
ｏｗｎ０は、信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂと同様、駆動指令
信号と位置検出信号との位相差に応じたパルス幅
（“Ｈ”レベルの幅）を持つ信号である。

【０６６８】一方、励磁電流減少休止信号ｍは、信号幅
生成器２１３の論理反転信号であり、信号ＣＳ−Ａある
いは信号ＣＳ−Ｂが変化する度に所定のパルス幅の間
“Ｌ”レベルとなる。

【０６６９】したがって、ＡＮＤゲート２０３の出力信
号ｄｏｗｎは、信号ｄｏｗｎ０の幅（“Ｈ”レベルの
幅）よりも信号ｍの幅（“Ｌ”レベルの幅）だけパルス
幅（“Ｈ”レベルの幅）が小さい信号ｄｏｗｎを積分器
２００に出力する。

【０６７０】ところで積分器２００は、信号ｄｏｗｎが
“Ｈ”レベルである間、アップダウンカウンタ２０９を
カウントダウンし、励磁電流制御信号Ｒｅｆを減少させ
る動作を行う。この信号Ｒｅｆの減少に伴い、モータの
最大励磁電流が減少すると、第３の実施例などで説明し
た通り、駆動指令信号と位置検出信号との位相差が零に
近づいていくが、この動作は信号ｄｏｗｎ０のパルス幅
が信号ｍのパルス幅よりも小さくなり、信号ｄｏｗｎが
出力されなくなる（継続して“Ｌ”レベルとなる）まで
行われる。

【０６７１】言い換えると、励磁電流の減少は、駆動指
令信号ＤｒＡ、ＤｒＢに対する位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂの遅れが信号ｍのパルス幅よりも小さくなった
時点、つまり負荷に対する必要最小限の励磁電流よりも
やや余裕のある大きさで休止される。

【０６７２】以上のように本第１５の実施例において
は、励磁電流の減少は負荷に対してやや余裕のある大き
さで休止し、励磁電流制御ループは開放される。つま
り、励磁電流が必要最小限＋αに絞られた状態でステッ
プモータは駆動（オープン制御）されることになる。こ
のように励磁電流の絞り込みを必要最小限＋αとするこ
とで、多少の負荷外乱が生じた場合において、その抑制
にステップモータが本質的に有する復元力を活用するこ
とができる。図４４（Ｂ）はその様子を示した図であ
る。また、励磁電流制御ループをオープンとすること
で、電子的なフィードバック系を無くし、制御が不安定
になることも防止できる。このことは、位置検出信号の
検出分解能が小さく、また低速でモータを駆動する場合
ほど効果が得られ、より安価かつ小型化を実現するのに
有効である。さらに、位置検出器の取り付け精度の影響
を緩和することも可能である。図４４Ｃはこのことを説
明する図である。図４４Ｃにおいて、位置検出器の取り
付け精度が悪いと、励磁電流制御器７が出力する励磁電
流制御信号Ｒｅｆのリップルが大きくなることがある。
励磁電流減少休止器１００は、励磁電流制御信号のリッ
プルを抑える効果があり、励磁電流制御の安定化に有効
である。 （第１６の実施例）図４５は、第１６の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６７３】本第１６の実施例が、図４３に示した第１
５の実施例と異なる点は次の通りである。

【０６７４】本第１６の実施例は、第１５の実施例の構
成に、遅れ信号優先通過器５ａ及び５ｂ、励磁信号選択
器１４ａ及び１４ｂを付加することにより、励磁タイミ
ング制御器４ａ及び４ｂを備える。

【０６７５】この構成により、上記第１５の実施例の効
果と、これまでの実施例で説明してきた励磁タイミング
制御器４ａ、４ｂの効果つまり脱調を完全に回避できる
効果とを合わせ持つことができる。

【０６７６】ところで、図４３に示した第１５の実施例
および図４５に示した第１６の実施例における励磁電流
減少休止信号ｍは、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの
入力タイミング毎に、モータの回転数に応じた時間、出
力されるようにしてもよい。

【０６７７】これは例えば、図４６に示すように、信号
幅生成器２１３を、信号ＣＳ−Ａあるいは信号ＣＳ−Ｂ
が変化する度に放電し、放電が完了すると再び充電する
充放電器で構成し、その充放電器が放電している時間、
信号ｍを出力することで実現できる。この場合、充放電
器の充電と放電の比率を変えることで信号ｍの出力幅は
自在に変更できる。

【０６７８】このように、信号ｍをモータの回転数に応
じて出力させることで、信号ｍのパルス幅は回転数に係
わらず一定の電気角を示す幅となる。したがって、励磁
電流の絞り込み量が回転数に依らず安定し、負荷外乱に
対するモータの自己復元力が安定して活用可能になる。
これはモータの回転数を広範囲に可変速する場合に有利
となる。

【０６７９】また、励磁電流減少休止信号ｍは、位置検
出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの入力タイミング毎に、予め
定められた時間、出力するようにしてもよい。

【０６８０】これは例えば、図４７に示すように、信号
幅生成器２１３を、信号ＣＳ−Ａあるいは信号ＣＳ−Ｂ
が変化する度に動作するモノマルチ回路などで構成する
ことで実現できる。

【０６８１】回転数の可変範囲が小さな用途では、この
ように簡易的に信号ｍの出力幅を一定時間とすることが
可能である。 （第１７の実施例）図４８は、第１７の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０６８２】本第１７の実施例が、図４５に示した第１
６の実施例と異なる点は次の通りである。

【０６８３】本第１７の実施例は、第１６の実施例の構
成に、励磁信号安定判別器１２０及び、セレクタ１２７
とセレクタ１２９を付加している。

【０６８４】すなわち、位相状態記憶器１２１は、位置
検出器３ａからの位置検出信号ＣＳ−Ａとその反転信号
と偏差カウンタ１０ａからの偏差信号とを入力し、その
出力は一致検出器１２５に接続されている。同様に、位
相状態記憶器１２３は、位置検出器３ｂからの位置検出
信号ＣＳ−Ｂとその反転信号と偏差カウンタ１０ｂから
の偏差信号とを入力し、その出力は一致検出器１２５に
接続されている。上記記憶器１２１、記憶器１２３及び
検出器１２５とで励磁信号安定判別器１２０が構成され
ている。

【０６８５】セレクタ１２７は、一致検出器１２５の出
力信号と駆動指令信号ＤｒＡと励磁信号選択器１４ａの
出力信号とを入力し、その出力は励磁器２ａの入力ＩＮ
−Ａに接続されている。同様に、セレクタ１２９は、一
致検出器１２５の出力信号と駆動指令信号ＤｒＢと励磁
信号選択器１４ｂの出力信号とを入力し、その出力は励
磁器２ｂの入力ＩＮ−Ｂに接続されている。

【０６８６】上記の構成が、本第１７の実施例が、第１
６の実施例と異なる点である。

【０６８７】本第１７の実施例の動作について図４９
（Ａ）及び図４９（Ｂ）を用いて説明する。

【０６８８】励磁タイミング制御器４ａは、駆動指令信
号ＤｒＡと位置検出信号ＣＳ−Ａとを入力し、その信号
ＤｒＡ又は信号ＣＳ−Ａのいずれかの入力タイミングに
応答して励磁信号を出力する。同様に、励磁タイミング
制御器４ｂは、駆動指令信号ＤｒＢと位置検出信号ＣＳ
−ＢＡを入力し、その信号ＤｒＢ又は信号ＣＳ−Ｂのい
ずれかの入力タイミングに応答して励磁信号を出力す
る。

【０６８９】上記第１６の実施例同様、上記制御器４ａ
は、駆動指令信号による巻線の励磁切り換えがモータ１
を所望の方向へ駆動するのに有効な方向にトルクを向か
わせる場合は駆動指令信号の入力タイミングに応答して
励磁信号を出力する。一方、駆動指令信号による巻線の
励磁切り換えがモータ１を所望の方向へ駆動するには好
ましくない方向にトルクを向かわせる場合は位置検出信
号の入力タイミングに応答して励磁信号を出力する。制
御器４ｂについても同様である。

【０６９０】ここで、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
に誤差が生じた場合を考える。

【０６９１】この誤差は、位置検出器３ａ、３ｂの機械
的な取り付け精度や、検出器自身が持つ出力オフセット
などの影響により生じ、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの出力
デューティーのアンバランスや、両信号間の位相ずれを
生む。

【０６９２】図４９（Ａ）は、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
にこのような誤差が生じた場合の動作を示している。な
お、図４９（Ａ）に示す信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂにおい
て、破線は理想信号であり実線は誤差が生じたときの信
号を示している。

【０６９３】上記した誤差があると、信号ＣＳ−Ａ、Ｃ
Ｓ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄｒｂとの位相差が零に
近い場合、見かけ上これらの信号の進み遅れの関係が頻
繁に入れ替わることになる。このとき制御器４ａ、４ｂ
は上記した動作を行うべく、遅れ信号優先通過器５ａ、
５ｂの作用により、これらの信号のうち遅れている方の
信号を励磁信号として出力する。しかし、その進み遅れ
の関係が頻繁に入れ替わると、励磁信号は、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂに応答したり、信号ＤｒＡ、ＤｒＢに応答
したりすることになる。

【０６９４】このような励磁信号を励磁器２ａ、２ｂに
入力すると、図４９（Ａ）のようにトルクリップルを大
きくし、また平均トルクも低下させる虞がある。

【０６９５】励磁信号安定判別器１２０およびセレクタ
１２７、１２９はこれを回避する目的で設けたものであ
る。

【０６９６】励磁信号安定判別器１２０は、制御器４ａ
の励磁信号が、上記いずれかの入力タイミングのうち、
一方の入力タイミングに比較的長期間応答している安定
状態か、上記いずれかの入力タイミングへの応答が比較
的短期間で入れ替わる不安定状態かを判別する。制御器
４ｂの励磁信号についても同様である。

【０６９７】セレクタ１２７は、判別器１２０の判別結
果に基づき、駆動指令信号と励磁信号のうちいずれかを
選択して、励磁器２ａに出力する。セレクタ１２９につ
いても同様である。

【０６９８】そして、判別器１２０が上記安定状態を判
別したとき、２つのセレクタは励磁信号を選択する。一
方、判別器１２０が上記不安定状態を判別したとき、２
つのセレクタは駆動指令信号を選択するように動作す
る。

【０６９９】なお、励磁信号安定判別器１２０の具体構
成例を図５０に示す。

【０７００】図５０に示す判別器１２０は、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの位相関係（信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対して進ん
でいるか遅れているか）を偏差カウンタ１０ａ、１０ｂ
が出力する偏差（正方向駆動時は偏差が“＋１”である
か“０”であるか、負方向駆動時は偏差が“−１”であ
るか“０”であるか）を用いて検出し、この偏差を用い
て検出した位相関係を信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが変化す
る一つ一つのタイミング毎に複数のＤタイプフリップフ
ロップにより複数回（４回）記憶し、その複数（４回）
の記憶が全て同じであるか否かを一致検出器１２５によ
り検出し、これらの記憶が全て同じならば上記安定状態
と判別し、少なくとも１つ以上が異なれば不安定状態と
判別するように構成されている。

【０７０１】判別器１２０は、上記のように信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂと信号ＤｒＡ、ＤｒＢとの位相関係が上記
記憶回数で決まる比較的長期間のあいだ同じであるか否
かにより、制御器４ａ、４ｂから出力される励磁信号が
安定状態であるか不安定状態であるかを判別するもので
ある。

【０７０２】図４９（Ｂ）は、上記した判別器１２０と
セレクタ１２７、１２９とを備えた本第１７の実施例に
おける動作を示す図である。

【０７０３】図において、判別器１２０の出力ＰＪが
“Ｌ”レベルである間が、励磁信号が不安定状態のとき
である。このときセレクタ１２７、１２９により励磁器
２ａ、２ｂには駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが入力され
る。

【０７０４】したがって、上述のように、信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂが持つ誤差が原因で制御器４ａ、４ｂが出
力する励磁信号が不安定となっても、モータの駆動巻線
の励磁切り換えは駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢにより安
定に行われ、トルクリップルを小さく維持することがで
き、またトルク低下を招く心配がなくなる。

【０７０５】励磁信号が安定状態となり、出力ＰＪが
“Ｈ”レベルとなった場合は、励磁器２ａ、２ｂには制
御器４ａ、４ｂからの励磁信号が入力され、これまで説
明してきた各実施例の如く脱調しないステップモータ駆
動が行われる。

【０７０６】なお、判別器１２０は、位置検出信号と駆
動指令信号との位相関係を、位置検出信号が変化するタ
イミング毎に記憶する構成例を示したが、駆動指令信号
が変化するタイミング毎に記憶する構成としても構わな
い。また、上記位相関係の検出に偏差カウンタを利用す
る構成例を示したが、位置検出信号（又は駆動指令信
号）の変化するタイミングで駆動指令信号（又は位置検
出信号）のレベルをラッチする方法などを採用すること
もできる。

【０７０７】上記から明らかなように、本第１７の実施
例では励磁信号安定判別器及びセレクタを備えることに
より、その判別器は位置検出信号と駆動指令信号との位
相差が安定であるか不安定であるかを判定し、セレクタ
は判別器が不安定を判別した時、駆動指令信号を励磁信
号として選択し、安定を判別した時、励磁タイミング制
御器の出力信号を励磁信号として選択するように構成し
ている。

【０７０８】この構成により次の効果が期待できる。例
えばホール素子などで構成される位置検出器は、その取
り付け精度や検出器自身の持つオフセットなどの影響に
より、通常その出力に誤差を持っている。この場合、励
磁タイミング制御器の出力信号が、位置検出信号を出力
したり駆動指令信号を出力したりして、不安定となり、
これによりトルクリップルや回転むらの増加、またトル
ク低下を招く虞がある。この現象は、特に位置検出信号
（逆転駆動時はその反転信号）と駆動指令信号との位相
差がゼロ近傍の場合に起こり易い。本第１７の実施例で
は、この現象を回避し、位置検出信号が誤差を持ち、駆
動指令信号との位相差がゼロ近傍の場合においても励磁
信号が安定し、トルクリップルや回転むらの増加、また
トルク低下を防ぐことができる。そして励磁信号を駆動
指令信号に安定させるため、モータの有するトルク特性
の限界まで安定にステップモータとしての駆動が可能と
なる。 （第１８の実施例）図５１は、第１８の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７０９】図５１において、励磁信号安定判別器１２
０、セレクタ１２７及び１２９は、上記第１７の実施例
と同様である。

【０７１０】本第１８の実施例が、図４８に示した第１
７の実施例と異なる点は、位置検出器の構成である。す
なわち、本第１８の実施例では位置検出器１３０が、第
１７の実施例における位置検出器３ａ及び３ｂの代わり
に設けられている。

【０７１１】位置検出器１３０が出力する位置検出信号
には、駆動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の
信号と遅れ位相の信号とが含まれるように構成されてい
る。

【０７１２】図５２（Ａ）は、上記した位置検出器１３
０が出力する位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと、Ａ相
駆動巻線を励磁した場合の発生トルクＴａ、Ｂ相駆動巻
線を励磁した場合の発生トルクＴｂとの関係を示してい
る。また図５２（Ｂ）は、上記信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
と、Ａ相駆動巻線およびＢ相駆動巻線をそれぞれプラス
あるいはマイナスに励磁した場合の発生トルク“−Ｔａ
−Ｔｂ”、“Ｔａ−Ｔｂ”、“Ｔａ＋Ｔｂ”、“−Ｔａ
＋Ｔｂ”との関係を示している。

【０７１３】図に示すように、信号ＣＳ−Ａは誘起電圧
つまり発生トルクＴａに対して進み位相に、信号ＣＳ−
Ｂは誘起電圧つまり発生トルクＴｂに対して遅れ位相と
なるように出力される。

【０７１４】励磁信号安定判別器１２０とセレクタ１２
７、１２９とを備えた第１７の実施例に対して、上記し
た図５２（Ａ）、図５２（Ｂ）のように信号を出力する
位置検出器を設けた本第１８の実施例における動作を説
明する。

【０７１５】第１７の実施例で説明したとおり、判別器
１２０とセレクタ１２７、１２９は、駆動指令信号と位
置検出信号との位相関係が頻繁に入れ替われば、励磁信
号が不安定状態と判断し、駆動指令信号を励磁器２ａ、
２ｂに入力する。つまり、駆動指令信号の入力タイミン
グが、位置検出器１３０が出力する進み位相の信号より
も遅く、遅れ位相の信号よりも速いあいだは、判別器１
２０は励磁信号が不安定状態と判別し、駆動指令信号に
よる巻線の励磁切り換えが行われることになる。

【０７１６】したがって、モータを正方向に駆動する場
合、進み位相に設けられた信号ＣＳ−Ａよりも駆動指令
信号の位相が進むまで、ステップモータとしての駆動が
行われる。その結果、進角効果が現れ、これによりモー
タ効率を向上させることができる。なお、進角によりモ
ータ効率が向上することは一般によく知られている。

【０７１７】またモータを負方向に駆動する場合、遅れ
位相に設けられた信号ＣＳ−Ｂは、負方向を基準に見れ
ば進み位相となるため、信号ＣＳ−Ｂよりも駆動指令信
号の位相が進むまで、ステップモータとしての駆動が行
われ、やはり正方向駆動時と同様、進角による高効率化
が図れる。

【０７１８】以上のように本第１８の実施例では、位置
検出器１３０が出力する位置検出信号には、誘起電圧に
対して進み位相の信号と遅れ位相の信号とが含まれる構
成とすることにより、正転逆転にかかわらず進角作用が
生じ、モータ効率が上がる効果が得られる。 （第１９の実施例）図５３は、第１９の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７１９】図５３において、励磁信号安定判別器１２
０、セレクタ１２７及び１２９は、上記第１８の実施例
と同様である。

【０７２０】本第１９の実施例は、図５１に示した第１
８の実施例と異なる点は、位置検出器１３０として第１
のセンサー１３１及び第２のセンサー１３２を有した点
である。センサー１３１は駆動巻線より発生する誘起電
圧に対して、位相が進むように取り付けられている。一
方、センサー１３２は誘起電圧に対して、位相が遅れる
ように取り付けられている。

【０７２１】センサー１３１の出力信号ＣＳ−Ａと、セ
ンサー１３２の出力信号ＣＳ−Ｂと、各駆動巻線を励磁
したときの発生トルクとの関係は、図５２（Ａ）、図５
２（Ｂ）に示した第１８の実施例におけるものと同じで
ある。

【０７２２】ここで、上記２つのセンサーとして、具体
的にはホール素子、ＭＲセンサー、光学式エンコーダ、
レゾルバ等が使用できる。また、３相の駆動巻線を備え
た３相ステップモータの場合で、３つのセンサーを配設
する場合においては、その３つのセンサーのうち２つを
使用するようにしても良い。

【０７２３】以上のように構成した本第１９の実施例に
おける動作は、第１８の実施例における動作と基本的に
同様である。

【０７２４】つまり、駆動指令信号の入力タイミング
が、センサー１３１が出力する進み位相の信号よりも遅
く、センサー１３２が出力する遅れ位相の信号よりも速
いあいだは、判別器１２０は励磁信号が不安定状態と判
別し、駆動指令信号による巻線の励磁切り換えが行われ
ることになる。

【０７２５】したがって、第１８の実施例と同様、モー
タの回転方向に係わらず、進角効果によりモータ効率を
向上させることができる。

【０７２６】図５４（Ａ）は判別器１２０が励磁信号を
不安定状態と判別し、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢによ
り励磁切り換えが行われる様子を示している。

【０７２７】この時の励磁切り換えは、一見してモータ
を所望の方向へ駆動するのに好ましくない切り換えであ
るかのように見えるがそうではない。すなわち、上記し
た進角効果によりトルクが向上し、この励磁切り換えは
モータを継続駆動するのに好ましい切り換えとなる。

【０７２８】これについて図５４（Ｂ）を用いて少し説
明を加える。モータの駆動巻線にはインダクタンス成分
があるため、励磁切り換え信号（上の例では信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢ）に対して巻線の励磁電流の切り換えが遅れ
る。その結果、実際には図５４（Ｂ）に示すように、励
磁切り換え信号を少し速めに出力することで発生トルク
が向上する。これは進角効果としてよく知られている。

【０７２９】本第１９の実施例では、励磁信号安定判別
器１２０と、セレクタ１２７、１２９と、駆動巻線の誘
起電圧に対して進み位相で取り付けられたセンサー１３
１と遅れ位相で取り付けられたセンサー１３２とにより
構成した位置検出器１３０を備えたことにより、正転逆
転にかかわらず進角効果が生じ、上記第１８の実施例と
同様、モータ効率を向上することができる。 （第２０の実施例）図５５は、第２０の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７３０】図５５において、励磁タイミング制御器４
ａ及び４ｂ、励磁信号安定判別器１２０、セレクタ１２
７及び１２９は、上記第１９の実施例と同様である。

【０７３１】本第２０の実施例の特徴は、位置検出器１
３０を構成する第１のセンサー１３３及び第２のセンサ
ー１３４が、駆動巻線の発生する誘起電圧つまり各駆動
巻線を励磁した際の発生トルクＴａ及びＴｂに対して進
角された位置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂを出力する
ように取り付けられた点である。

【０７３２】図５６は本第２０の実施例における動作説
明図である。

【０７３３】図に示すように、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
は進角されている。したがって制御器４ａ、４ｂは、こ
の進角された信号よりも速いタイミングで駆動指令信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが入力されるまで、信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
を励磁信号として出力するように動作する。その結果、
巻線の励磁切り換えが速めに行われることで現れる進角
効果が発揮される領域まで、駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄｒ
Ｂによる駆動つまりステップモータとしての駆動が実現
でき、より効率の高いステップモータ装置が実現でき
る。また信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
よりも更に速いタイミングで入力された場合は、制御器
４ａ、４ｂの働きにより信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが励磁
信号となり、これまでの実施例で説明したとおり、脱調
しないステップモータ装置も実現している。 （第２１の実施例）図５７は、第２１の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７３４】本第２１の実施例は、図５５に示した第２
０の実施例と異なる点は、位置検出器１３０の構成であ
る。位置検出器１３０は次のように構成される。位置信
号生成器１３５は、第１のセンサー１３３及び第２のセ
ンサー１３４から、それぞれの出力信号を入力し、信号
処理をした後、位置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂとし
て出力するように構成されている。

【０７３５】さらに、具体的説明する。

【０７３６】モータ１の駆動巻線は、互いに電気的に９
０度の位相差を有して設けられる第１相巻線と第２相巻
線とから成っている。

【０７３７】第１のセンサー１３３は、モータ１を正方
向に駆動した場合、第１相巻線が発生する誘起電圧に対
して進み位相の信号を出力するように固定子に取り付け
られている。第２のセンサー１３４は、モータ１を正方
向に駆動した場合、第２相巻線が発生する誘起電圧に対
して進み位相の信号を出力するように固定子に取り付け
られている。位置信号生成器１３５は、センサー１３３
とセンサー１３４の各出力を入力とし、各相巻線に対応
する位置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂを生成する。セ
ンサー１３３の出力信号の進み位相は、第１相巻線が発
生する誘起電圧に対して電気角で概略４５度である。同
様に、センサー１３４の出力信号の進み位相は、第２相
巻線が発生する誘起電圧に対して電気角で概略４５度で
ある。

【０７３８】位置信号生成器１３５は、モータ１を正方
向に駆動する場合、センサー１３３の信号を第１相巻線
に対応した位置検出信号ＣＳ−Ａとし、センサー１３４
の信号を第２相巻線に対応した位置検出信号ＣＳ−Ｂと
する。一方、モータ１を負方向に駆動する場合、センサ
ー１３３の信号の反転信号を第２相巻線に対応した位置
検出信号ＣＳ−Ｂとし、センサー１３４の信号を第１相
巻線に対応した位置検出信号ＣＳ−Ａとする。

【０７３９】以上のように構成した本第２１の実施例に
おける動作を説明する。

【０７４０】先ず、モータを正方向に駆動する場合につ
いて、図５８（Ａ）を用いて説明する。

【０７４１】図に示すように、センサー１３３の出力信
号Ｓ１３３は、第１相巻線の誘起電圧ｅａに対して電気
角で４５度進み位相になっている。またセンサー１３４
の出力信号Ｓ１３４は、第２相巻線の誘起電圧ｅｂに対
して電気角で４５度進み位相になっている。これら信号
Ｓ１３３及びＳ１３４はそれぞれ生成器１３５により信
号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂとなる。ここで明らかなよう
に、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂは各相巻線の誘起電圧ｅ
ａ、ｅｂつまり各相巻線を励磁した際の発生トルクＴ
ａ、Ｔｂに対して電気角で４５度進角された信号であ
る。したがって、第２０の実施例と同様、制御器４ａ、
４ｂは、この進角された信号よりも速いタイミングで駆
動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが入力されるまで、駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢを励磁信号とするように動作し、進
角効果が発揮されて効率が向上する領域までステップモ
ータとして駆動できることになる。

【０７４２】次に、モータを負方向に駆動する場合につ
いて、図５８（Ｂ）を用いて説明する。

【０７４３】負方向駆動の場合、信号Ｓ１３３、Ｓ１３
４の誘起電圧ｅａ、ｅｂに対する位相関係は正方向駆動
のときと逆になり、それぞれの信号Ｓ１３３、Ｓ１３４
はそれぞれの誘起電圧ｅａ、ｅｂに対して電気角で４５
度遅れ位相となる。したがって、これらの信号を正方向
駆動時と同じように信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとしても進
角効果を得ることはできない。

【０７４４】負方向駆動においては、図５８（Ｂ）に示
すように、生成器１３５は信号Ｓ１３３の反転信号を信
号ＣＳ−Ｂ、信号Ｓ１３４を信号ＣＳ−Ａとして出力す
る。こうすることで、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂは誘起電
圧ｅａ、ｅｂに対して電気角で４５度進角された信号と
なり、正方向駆動時と同様、進角効果を得ることができ
る。

【０７４５】なお本第２１の実施例においては、上記の
説明から明らかなように、モータを駆動する方向を正方
向とするか負方向とするかによって、第１のセンサー１
３３の信号Ｓ１３３を信号ＣＳ−Ａとするか反転して信
号ＣＳ−Ｂとするか、また第２のセンサー１３４の出力
Ｓ１３４を信号ＣＳ−Ｂとするか信号ＣＳ−Ａとするか
を生成器１３５により制御している。

【０７４６】この生成器１３５の制御は単純なものであ
るが、これは上記の各センサーの進角を４５度としたた
めである。つまり、各駆動巻線のいずれから見ても同様
に見える４５度にセンサーを進角したため、非常に簡素
な制御で両方向駆動への進角対応が可能となっている。

【０７４７】なお、この４５度の進角は厳密に４５度で
ある必要はない。モータの特性が許容できる範囲で概略
４５度に設定すればよい。

【０７４８】以上のように本第２１の実施例のステップ
モータ装置は、モータの第１相及び第２相駆動巻線が発
生する誘起電圧に対して概略４５度（電気角）に進角し
た第１及び第２のセンサーと、モータを正方向に駆動す
る場合、第１のセンサー信号を第１相巻線に対応した位
置検出信号ＣＳ−Ａ、第２のセンサー信号を第２相巻線
に対応した位置検出信号ＣＳ−Ｂとし、モータを負方向
に駆動する場合、第１のセンサー信号の反転信号を第２
相巻線に対応した位置検出信号ＣＳ−Ｂ、第２のセンサ
ー信号を第１相巻線に対応した位置検出信号ＣＳ−Ａと
する位置信号生成器１３５とから成る位置検出器１３０
を備えたことにより、正転及び逆転駆動の双方で、進角
効果が発揮される領域まで、駆動指令信号による駆動つ
まりステップモータとしての駆動が実現でき、より効率
の高いステップモータ装置が実現できる。また駆動指令
信号が信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも更に速いタイミン
グで入力された場合は、制御器４ａ、４ｂの働きにより
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが励磁信号となり、これまでの
実施例で説明したとおり、脱調しないステップモータ装
置も実現している。 （第２２の実施例）図５９は、第２２の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７４９】本第２２の実施例は、図４３に示す第１５
の実施例と異なる点は、位置検出器１３０の構成を上記
第２１の実施例のものに代え、励磁電流増加割込器１０
５を付加した点である。位置検出器１３０の構成は上記
第２１の実施例のものと同様なのでその説明を省く。

【０７５０】励磁電流制御器７は、励磁器２ａ及び２ｂ
の励磁信号ＩＮ−Ａ、ＩＮ−Ｂとして入力される駆動指
令信号ＤｒＡ及びＤｒＢと、位置検出器１３０からの位
置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂとの位相差に応じた励
磁電流制御信号Ｒｅｆを励磁器２ａ及び２ｂへの電流値
信号Ｒｅｆ−Ａ、Ｒｅｆ−Ｂとして出力する。

【０７５１】その際、制御器７は、次のように信号Ｒｅ
ｆを変化させる。

【０７５２】すなわち、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻線
の励磁切り換えがモータを所望の方向へ駆動するのに有
効な方向にトルクを向かわせる場合は、信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢと信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの位相差に応じて巻線
の最大励磁電流を減少する方向に信号Ｒｅｆを変化させ
る。一方、信号ＤｒＡ、ＤｒＢによる巻線の励磁切り換
えがモータを所望の方向へ駆動するのに好ましくない方
向にトルクを向かわせる場合は、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの位相差に応じて巻線の最大
励磁電流を増加させる方向に信号Ｒｅｆを変化させる。

【０７５３】そして、さらに制御器７は、休止幅生成器
１０１を含む励磁電流減少休止器１００と割込幅生成器
１０７を含む励磁電流増加割込器１０５とを有してい
る。その励磁電流減少休止器１００は、位置検出信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂの出力に応答して休止幅生成器１０１
が励磁電流減少休止信号ｍを出力する間、巻線の最大励
磁電流を減少する方向への励磁電流制御信号Ｒｅｆの変
化を休止するように構成されている。励磁電流増加割込
器１０５は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの出力に
応答して割込幅生成器１０７が割込許可信号ｑを出力
し、この割込許可信号ｑの出力中に信号ＤｒＡ、ＤｒＢ
が変化すると、その時点から信号ｑが終了するまでのあ
いだ励磁電流増加割込信号ｎを出力し、この信号ｎが出
力される間、巻線の最大励磁電流を増加する方向へ励磁
電流制御信号Ｒｅｆを変化させるように構成されてい
る。

【０７５４】また信号幅生成器２１３は、位置検出信号
ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂのいずれかが“Ｌ”から“Ｈ”また
は“Ｈ”から“Ｌ”に変化する度に所定のパルス幅の信
号Ｐ２１３を出力するように構成される。この信号Ｐ２
１３の反転信号が休止幅生成器１０１の励磁電流減少休
止信号ｍであり、同じ信号Ｐ２１３が割込幅生成器１０
７の割込許可信号ｑにもなっている。

【０７５５】励磁器２ａ及び２ｂは、それぞれ駆動指令
信号ＤｒＡ及びＤｒＢ（励磁信号）と、上記励磁電流制
御器７からの電流値信号とを入力とし、励磁信号に応答
して駆動巻線の励磁を切り換え、電流値信号によりモー
タ１の駆動巻線の最大励磁電流を定めるとともに、駆動
巻線を励磁するための電力を供給する。

【０７５６】以上のように構成される本第２２の実施例
について、図６０を参照しながら説明する。

【０７５７】図６０（Ａ）、図６０（Ｂ）においては、
モータを正方向に駆動する場合の動作を示している。負
方向に駆動する場合も基本的には同様である。ここでは
正方向に駆動する場合についてのみ説明を行う。

【０７５８】励磁電流制御器７は、駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅
れている場合、これらの信号の位相差に応じた指令遅れ
信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂにより励磁電流制御信号Ｒｅｆ
を減少するよう動作することは既に述べた。

【０７５９】これらの信号ＲＮ−Ａ、ＲＮ−Ｂは、論理
和ゲート８１により合成され、モータの正方向駆動時に
おいては選択器２０１の信号ｄｏｗｎ０として出力され
る。

【０７６０】この信号ｄｏｗｎ０は、励磁電流を減少さ
せるための情報となるが、ここで注意すべき点について
述べる。

【０７６１】信号ｄｏｗｎ０は、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂに対する信号ＤｒＡ、ＤｒＢの遅れ位相差に応じた信
号である。しかし信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂは、第２１の
実施例で説明したとおり、各相巻線が発生する誘起電圧
に対して進角されている。このため、信号ｄｏｗｎ０は
励磁電流減少のための情報としては過剰情報となる。し
たがって、進角時においては、信号ｄｏｗｎ０により直
接励磁電流を減少させると過剰な電流の絞り込みが行わ
れ、モータを失速させる虞がある。

【０７６２】本実施例における励磁電流減少休止器１０
０は、これを回避する働きがある。

【０７６３】以下、このことについて図６０（Ａ）を参
照しながら説明する。

【０７６４】図に示すように信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
は、各相巻線が発生する誘起電圧つまり各相巻線を励磁
した際の発生トルクＴａ、Ｔｂに対して進角されてい
る。

【０７６５】この信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが変化する度
に信号幅生成器２１３は所定のパルス幅の間“Ｈ”レベ
ルとなる信号Ｐ２１３を出力する。

【０７６６】本実施例では、この信号Ｐ２１３が“Ｈ”
レベルである間の信号ｄｏｗｎ０を、励磁電流減少動作
における過剰情報としている。

【０７６７】図６０（Ａ）は、駆動指令信号ＤｒＡ、Ｄ
ｒＢが位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂよりも遅れ、さ
らに信号Ｐ２１３が“Ｈ”レベルである間よりも遅れた
タイミングで入力される場合の動作を示している。

【０７６８】この場合、信号ｄｏｗｎ０は信号Ｐ２１３
よりも“Ｈ”レベルである間が長くなる信号であり、励
磁電流減少動作において過剰情報となっている。

【０７６９】励磁信号減少休止器１００は、信号Ｐ２１
３が“Ｈ”レベルである間、励磁電流減少休止信号ｍを
“Ｌ”レベルとする。これにより積分器２００には信号
ｄｏｗｎ０よりも“Ｈ”レベルである間が短い信号ｄｏ
ｗｎが入力され、励磁電流制御信号Ｒｅｆは、信号ｄｏ
ｗｎ０から過剰な情報が取り除かれた信号ｄｏｗｎによ
り制御されることになる。

【０７７０】なお、積分器２００は、信号ｄｏｗｎが
“Ｈ”レベルである間、信号Ｒｅｆを減少させることに
ついては、既に第１５の実施例において説明したとおり
である。

【０７７１】以上のように、励磁電流減少休止器１００
の働きにより、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを進角
した場合においても、励磁電流が過剰に絞り込まれるこ
とがなくなり、モータを失速させる心配がなくなる。

【０７７２】次に信号ｕｐ０に関して注意すべき点につ
いて述べる。

【０７７３】信号ｕｐ０は、選択器２０１の出力信号で
あり、モータの正方向駆動時においては信号ＲＰ−Ａと
信号ＲＰ−Ｂとを論理和ゲート８２により合成した信号
となる。ここで、信号ＲＰ−Ａ、ＲＰ−Ｂは、駆動指令
信号ＤｒＡ、ＤｒＢが位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂ
よりも進んだ場合に出力される指令進み信号であり、励
磁電流制御器７は、この信号により励磁電流制御信号Ｒ
ｅｆを増加するよう動作することはこれまでの実施例の
中で述べたとおりである。

【０７７４】つまり信号ｕｐ０は励磁電流を増加させる
ための情報となる信号である。

【０７７５】しかし信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが先の説明
のように進角されていると、信号ＤｒＡ、ＤｒＢがこの
進角された信号よりも更に速いタイミングで入力される
まで信号ｕｐ０が出力されないことになる。このため、
信号ｕｐ０は励磁電流増加のための情報としては不足情
報となる。

【０７７６】したがって、進角時においては、信号ｕｐ
０により直接励磁電流を増加させると、電流増加動作に
遅れが生じ、モータを不安定にしたり失速させる虞があ
る。

【０７７７】本実施例における励磁電流増加割込器１０
５はこれを回避する働きがある。

【０７７８】以下、このことについて図６０（Ｂ）を参
照しながら説明する。

【０７７９】図６０（Ａ）と同様、信号幅生成器２１３
は進角された信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂが変化する度に所
定のパルス幅の間“Ｈ”レベルとなる信号Ｐ２１３を出
力する。

【０７８０】本実施例では、この信号Ｐ２１３を割込許
可信号ｑとし、この信号が“Ｈ”レベルである間に信号
ＤｒＡ、ＤｒＢが変化すると、励磁電流増加動作におけ
る情報が不足しているものとし、励磁電流増加割込信号
ｎを出力する。

【０７８１】図６０（Ｂ）は、位置検出信号ＣＳ−Ａ、
ＣＳ−Ｂよりも遅れているが、信号Ｐ２１３つまり割込
許可信号ｑが“Ｈ”レベルである間に駆動指令信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが入力される場合の動作を示している。

【０７８２】この場合、信号Ｐ２１３（割込許可信号
ｑ）が“Ｈ”レベルである間に信号ＤｒＡ、ＤｒＢが変
化しているので、励磁電流増加動作における情報が不足
していることになる。

【０７８３】割込許可信号ｑが“Ｈ”レベルである間に
おいて、信号ＤｒＡ、ＤｒＢが変化すると信号ｄｏｗｎ
０は“Ｌ”レベルとなるため、割込幅生成器１０７はイ
ンバータ２１９、ＡＮＤゲート２２１の働きにより励磁
電流増加割込信号ｎを“Ｈ”レベルとする。したがっ
て、励磁電流増加割込器１０５は信号ｕｐ０に信号ｎを
割り込ませ、信号ｕｐ０が発生しなくとも“Ｈ”レベル
となる信号ｕｐを積分器２００に入力する。これによ
り、励磁電流制御信号Ｒｅｆは、信号ｕｐ０の不足情報
が補われた信号ｕｐにより制御されることになる。

【０７８４】なお、積分器２００は、信号ｕｐが“Ｈ”
レベルである間、その内部のアップダウンカウンタ２０
９をカウントアップし、信号Ｒｅｆを増加させるように
構成されている。

【０７８５】以上のように、励磁電流増加割込器１０５
の働きにより、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂを進角
した場合においても、励磁電流の増加動作が遅れること
なく行われ、モータを不安定にしたり失速させたりする
心配がなくなる。

【０７８６】以上のように本第２２の実施例のステップ
モータ装置は、位置検出信号を進角した場合において
も、励磁電流の絞り込み動作の行き過ぎと増加動作の遅
れとを回避できる。その結果、進角によるモータの高効
率化及び励磁電流制御の安定化を両立でき好ましい。 （第２３の実施例）図６１は、第２３の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７８７】本第２３の実施例が、図５９に示した第２
２の実施例と異なる点は次の通りである。

【０７８８】本第２３の実施例は、第２２の実施例の構
成に、遅れ信号優先通過器５ａ及び５ｂ、励磁信号選択
器１４ａ及び１４ｂを付加することにより、励磁タイミ
ング制御器４ａ及び４ｂを備える。また、励磁信号安定
判別器１２０、セレクタ１２７及び１２９を備える。

【０７８９】この構成により、本第２３の実施例は、上
記第２２の実施例の効果に加え、励磁タイミング制御器
４ａ、４ｂにより脱調しないという効果も備えたものと
なる。

【０７９０】なお、本第２３の実施例および上記第２２
の実施例において、励磁電流減少休止器１００と励磁電
流増加割込器１０５は信号幅生成器２１３の出力信号Ｐ
２１３を共有している。つまり、励磁電流減少休止信号
ｍの出力幅と割込許可信号ｑの出力幅を同じにしてい
る。

【０７９１】この場合の動作を図６３に示す。

【０７９２】先ず信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号Ｐ２１３の
“Ｈ”レベル終了後に変化した場合、信号Ｐ２１３の
“Ｈ”レベル終了時点から信号ＤｒＡ、ＤｒＢの変化時
点までのあいだ信号ｄｏｗｎが“Ｈ”レベルとなり、励
磁電流の減少動作が行われる。（期間Ｙ１） また信号ＤｒＡ、ＤｒＢが信号Ｐ２１３の“Ｈ”レベル
である間に変化した場合、信号ＤｒＡ、ＤｒＢの変化時
点から信号Ｐ２１３の“Ｈ”レベル終了時点までのあい
だ信号ｕｐが“Ｈ”レベルとなり、励磁電流の増加動作
が行われる。（期間Ｙ３） つまり、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの位置検出信号Ｃ
Ｓ−Ａ、ＣＳ−Ｂに対する遅れ位相差は、信号Ｐ２１３
の“Ｈ”レベルの幅に対応するように励磁電流の制御が
行われることになる。

【０７９３】このことを利用すると、信号Ｐ２１３の出
力幅（“Ｈ”レベルの幅）を適当に設定することで、位
置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂと駆動指令信号ＤｒＡ、
ＤｒＢとの位相差が任意の値となるように励磁電流を制
御することができる。例えば、信号Ｐ２１３の出力幅を
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂの進角量よりも少し大きめの値
とすることで、励磁電流は負荷に対してやや余裕のある
大きさつまり必要最小限＋αに制御することができる。
このように励磁電流の絞り込みを必要最小限＋αとする
と、多少の負荷外乱が生じた場合においても、その抑制
にステップモータが本質的に有する復元力を活用できる
という効果が得られる。 （第２４の実施例）図６２は、第２４の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０７９４】本第２４の実施例が、図６１に示した第２
３の実施例と異なる点は、励磁電流増加割込器１０５に
おける割込幅生成器１０９の構成である。

【０７９５】すなわち、第２３の実施例においては、信
号幅生成器２１３を励磁電流減少休止器１００と励磁電
流増加割込器１０５とで共有し、その出力信号Ｐ２１３
の反転信号を休止幅生成器１０１における励磁電流減少
休止信号ｍとし、同じ信号Ｐ２１３を割込幅生成器１０
７における割込許可信号ｑとしている。

【０７９６】これに対して本第２４の実施例において
は、信号幅生成器２１３は励磁電流減少休止器１００専
用に設けられ、信号Ｐ２１３は休止幅生成器１０１にお
ける励磁電流減少休止信号ｍにのみ使用される。また励
磁電流増加割込器１０５には信号幅生成器２２３が新た
に設けられ、その出力信号Ｐ２２３が割込幅生成器１０
９における割込許可信号ｑとして使用される。

【０７９７】なお、信号幅生成器２２３は、信号幅生成
器２１３と同様、位置検出信号ＣＳ−Ａ及びＣＳ−Ｂが
入力され、これらの信号のいずれかが“Ｌ”から“Ｈ”
または“Ｈ”から“Ｌ”に変化する度に所定のパルス幅
の信号Ｐ２２３（割込許可信号ｑ）を出力するように構
成される。

【０７９８】以上のように構成される本第２４に実施例
においては、励磁電流減少休止信号ｍと割込許可信号ｑ
の出力幅をそれぞれ独立に設定できる。

【０７９９】例えば、本実施例においては、信号ｍの出
力幅（“Ｌ”レベルの幅）ｔｍを位置検出信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂの進角量よりも少し大きめの値とし、信号
ｑの出力幅（“Ｈ”レベルの幅）ｔｑを上記信号ｍの出
力幅ｔｍよりも少し小さい、例えば上記進角量と同程度
の値とする。

【０８００】この場合の動作を図６４に示す。

【０８０１】先ず駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢが励磁電
流減少休止信号ｍの出力後（ｔｍの後）に変化した場
合、信号ｍの出力後から信号ＤｒＡ、ＤｒＢの変化時点
までのあいだ信号ｄｏｗｎが“Ｈ”レベルとなり、励磁
電流の減少動作が行われる。（期間Ｙ１） 励磁電流が減少すると、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと位置検出
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの位相差が小さくなり、やが
て信号ＤｒＡ、ＤｒＢは信号ｍの出力中（ｔｍの間）に
変化するようになる。そして信号ｍの出力中は信号ｄｏ
ｗｎが“Ｌ”レベルとなり励磁電流の減少が休止され
る。このとき信号ＤｒＡ、ＤｒＢの変化が割込許可信号
ｑの出力後（ｔｑの後）であれば、信号ｕｐは“Ｌ”レ
ベルであり、励磁電流の増加も行われない。（期間Ｙ
２） もし割込許可信号ｑの出力中（ｔｑの間）に信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢが変化すれば、その変化時点から信号ｑの出
力終了時点までのあいだ信号ｕｐが“Ｈ”レベルとな
り、励磁電流の増加動作が行われる。（期間Ｙ３） 励磁電流が増加すると、信号ＤｒＡ、ＤｒＢと位置検出
信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂとの位相差が大きくなり、結局
は上記した期間Ｙ２の状態で安定することになる。

【０８０２】図６４に示す期間Ｙ２においては、励磁電
流は負荷に対してやや余裕のある大きさで休止し、減少
も増加もされない。つまり励磁電流制御ループが開放さ
れた状態である。

【０８０３】これは図４３に示した第１５実施例と同様
の動作である。したがって本第２４の実施例においても
第１５の実施例のものと同様の効果が得られる。

【０８０４】以上のように本第２４の実施例において
は、信号幅生成器２１３及び２２３を励磁電流減少休止
器１００及び励磁電流増加割込器１０５にそれぞれ専用
に設け、励磁電流減少休止信号ｍと割込許可信号ｑの出
力幅をそれぞれ独立に設定できる構成とした。そして信
号ｍの幅を位置検出信号の進角量よりも大きな幅とし、
信号ｑの幅を信号ｍの幅よりも小さな幅、例えば位置検
出信号の進角量と同程度の幅とする。それにより、励磁
電流は負荷に対してやや余裕のある大きさでその減少及
び増加を休止し、図４３に示す第１５実施例と同様の効
果が得られる。

【０８０５】もちろん本第２４の実施例は、第２３の実
施例が有する多くの効果も合わせ持っている。

【０８０６】なお、信号幅生成器２１３及び２２３は、
位置検出信号の入力タイミング毎に、モータの可動子の
速度に応じた時間のパルス幅を持つ信号を出力する構成
としても良い。これは例えば第１６の実施例において図
４６に示したような方法で実現できる。この場合、励磁
電流減少休止信号ｍあるいは割込許可信号ｑは、モータ
の可動子の速度に応じた時間出力され、モータを広範囲
に可変速するのに適する。

【０８０７】また簡易的に、信号幅生成器２１３及び２
２３は、位置検出信号の入力タイミング毎に、予め定め
られた所定の時間のパルス幅を持つ信号を出力する構成
としても良い。これは例えば第１６の実施例において図
４７に示したような方法で実現できる。 （第２５の実施例）図６５は、第２５の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０８０８】本第２５の実施例が、図６２に示した第２
４の実施例と異なる点は、位相差増幅器８の出力段の構
成が違う点と、駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数を
判別する周波数判別器４１を含む起動停止励磁器４０を
付加した点である。

【０８０９】起動停止励磁器４０及び周波数判別器４１
は、図３７に示した第１０の実施例における起動停止励
磁器及び周波数判別器と同じ動作をするものである。

【０８１０】すなわち周波数判別器４１は、信号Ｄｒ
Ａ、ＤｒＢの周波数が予め設定された値よりも低い場合
にその出力を“Ｈ”レベルとするように構成され、信号
ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数が低いことを利用して、モータ
を起動するとき又は停止して位置決めするときを検出す
るように動作する。起動停止励磁器４０は、周波数判別
器４１の出力が“Ｈ”レベルとなると、次に述べる位相
差増幅器８の出力段に働きかけて電流制御信号Ｒｅｆを
増加し、これによって巻線の励磁電流を増加させるよう
に動作する。

【０８１１】位相差増幅器８の出力段は、ＰＷＭ回路１
４７および平滑回路１４９とから構成している。この構
成は図６２に示した第２４の実施例などにおけるＤ／Ａ
コンバータ２１１と同じ動作を行う。

【０８１２】すなわち、アップダウンカウンタ２０９か
らのデジタル信号出力は、ＰＷＭ回路１４７により例え
ば数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの周波数をキャリア周
波数とするパルス幅変調信号に変換され、この変調信号
は平滑回路１４９によりそのキャリア周波数成分が除去
され平滑化されることでアナログ信号に変換される。つ
まり、ＰＷＭ回路１４７および平滑回路１４９は、デジ
タル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２
１１と同じ働きをするものである。そして、これらによ
り構成される位相差増幅器８はこれまでの実施例で説明
してきた位相差増幅器と基本的に同じである。

【０８１３】なお、ＰＷＭ回路１４７の出力は、アップ
ダウンカウンタ２０９からのデジタル信号出力が大きな
数値である程、その“Ｈ”レベルである時間が長くなる
パルス幅変調信号である。この信号は論理和ゲート１４
５を介して平滑回路１４９に入力され、平滑回路１４９
はこれに入力される信号の“Ｈ”レベルの時間が長いほ
どその出力つまり電流制御信号Ｒｅｆを増加させる。

【０８１４】ところで、論理和ゲート１４５には上記し
た周波数判別器４１の出力とＰＷＭ回路１４７の出力が
入力されている。

【０８１５】したがって、判別器４１の出力が“Ｌ”レ
ベル、つまり駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数があ
る程度高く、モータが通常に駆動される場合、ＰＷＭ回
路１４７の出力がそのまま平滑回路１４９に入力され、
信号Ｒｅｆは負荷に応じた適切な励磁電流を巻線に供給
するように制御される。

【０８１６】また判別器４１の出力が“Ｈ”レベル、つ
まり駆動指令信号ＤｒＡ、ＤｒＢの周波数がある程度低
く、モータを起動する又は停止して位置決めする場合、
論理和ゲート１４５の働きにより平滑回路１４９へは
“Ｈ”レベルの信号が入力され、信号Ｒｅｆは強制的に
増加される。つまり巻線の励磁電流は強制的に増加され
ることになる。

【０８１７】なお、信号Ｒｅｆが強制増加されるときの
応答は、平滑回路１４９に設定される平滑時定数の影響
を受けるが、この時定数は上記したキャリア周波数を除
去するためのもので、比較的高い周波数（数ｋＨｚ以
上）に設定される。したがって、これによる上記応答へ
の影響は十分に無視し得るものとなる。

【０８１８】以上のように本第２５の実施例において
は、第２４の実施例が持つ効果に加えて、第１０の実施
例が持つ効果、つまりモータを起動するときあるいは停
止して位置決めするとき、これを駆動指令信号の周波数
が低いことで検出し、励磁電流を速やかに増加させて起
動時の起動トルクならびに停止位置決め時の保持トルク
を確保できるという効果も合わせ持つことができる。 （第２６の実施例）図６６は、第２６の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０８１９】本第２６の実施例が、図６５に示した第２
５の実施例と異なる点は、起動停止励磁器４０の構成で
ある。

【０８２０】図６５において、起動停止励磁器４０は、
モータの可動子１の駆動速度が予め設定された値よりも
低いか否かを判別する速度検出器１４０を有している。

【０８２１】この起動停止励磁器４０は、速度検出器１
４０が可動子の駆動速度が低いと判別し、その出力を
“Ｈ”レベルとした場合、モータを起動する時あるいは
停止して位置決めする時と見なし、論理和ゲート１４５
を介して“Ｈ”レベルの信号を位相差増幅器８の出力段
を成す平滑器１４９に入力し、電流制御信号Ｒｅｆを増
加させて巻線の励磁電流を強制的に増加するように構成
されている。

【０８２２】すなわちこの起動停止励磁器４０は、構成
は異なるが、先の第２５の実施例における起動停止励磁
器と同じ働きをするものである。

【０８２３】速度検出器１４０は、位置検出信号の出力
変化によりその周波数を検出する位置信号周波数検出器
１４１と、モータの駆動方向指令が可動子の駆動方向と
同じ場合のみ、位置検出信号の出力変化を有効とする保
護器１４３とを備え、保護器１４３によって有効とされ
る位置検出信号の出力変化があった時点から、次の有効
な出力変化の時点までの時間を計測して可動子の駆動速
度を検出するように構成されている。

【０８２４】図６７は速度検出器１４０の具体的構成図
である。

【０８２５】図において保護器１４３は、モータを正方
向あるいは負方向のいずれの方向に駆動するかを指令す
る駆動方向指令信号ＦＲと、モータが実際にいずれの方
向に駆動しているかを示す駆動方向信号ＦＲｒとが入力
され、これらの信号が一致しているか否か、つまりモー
タの駆動方向指令と実際の駆動方向とが一致しているか
否かを排他的論理和反転（ＥＸ−ＮＯＲ）ゲートにより
検出し、一致しているときは“Ｈ”レベルの信号を、不
一致の時は“Ｌ”レベルの信号を信号Ｐｒｏとして出力
する構成となっている。

【０８２６】また位置信号周波数検出器１４１におい
て、位置検出信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−Ｂは排他的論理和
（ＥＸ−ＯＲ）ゲートによりその周波数が逓倍された
後、ＡＮＤゲート１４２を介して周波数検出器１４４に
入力される。ここで周波数検出器１４４は、これに入力
される信号が“Ｌ”から“Ｈ”あるいは“Ｈ”から
“Ｌ”へと変化すると、その変化時点から次の変化時点
までの時間を計測し、その計測時間が予め定められた時
間よりも長くなると“Ｈ”レベルの信号を出力するよう
に構成されている。つまり周波数検出器１４４は、これ
に入力される信号の周波数が低くなると、その出力を
“Ｈ”レベルとするように動作する。この周波数検出器
１４４の出力が位置信号周波数検出器１４１の出力とな
る。

【０８２７】ところでＡＮＤゲート１４２には上記した
保護器１４３の出力信号Ｐｒｏと位置検出信号ＣＳ−
Ａ、ＣＳ−Ｂを逓倍した信号とが入力される。

【０８２８】つまり保護器１４３は、信号Ｐｒｏが
“Ｈ”レベルであるときにのみ、信号ＣＳ−Ａ、ＣＳ−
Ｂの変化を周波数検出器１４４に伝え、信号Ｐｒｏが
“Ｌ”レベルの時には伝えないように動作する。

【０８２９】したがって、速度検出器１４０全体として
は、モータの駆動方向指令が実際の駆動方向と一致して
いる場合は位置検出信号の変化を有効としてその周波数
検出を行い、これらの方向が不一致の場合は位置検出信
号の変化を無効としてその変化を周波数検出に反映させ
ないように動作する。

【０８３０】一般にステップモータは、励磁電流を増加
して起動トルクあるいは保持トルクを確保しようとする
と、トルクリップルが大きくなり、これが原因で回転む
らが非常に大きくなる。これにより位置検出器の出力周
波数が見かけ上高くなり、その周波数によって単純に速
度検出を行うことができなくなる。仮に位置検出器の信
号の周波数が単純に低くなったことで励磁電流を増加さ
せると、起動トルクあるいは保持トルクを確保した瞬
間、上記の原因で回転むらが大きくなり、見かけ上の位
置検出器の出力周波数が高くなり、励磁電流の増加動作
を維持できなくなる。つまり起動トルクあるいは保持ト
ルクの確保を維持できなくなってしまう。

【０８３１】ステップモータが上記原因で大きな回転む
らを生じている瞬間は、モータの駆動方向指令と実際の
駆動方向とが一致していない。本実施例における速度検
出器１４０はこの点に着目し、上記した保護器１４３を
設け、このような状況においても正確な速度検出を可能
としている。

【０８３２】そして有効な位置検出信号の変化から次の
有効な位置検出信号の変化までの時間が、周波数検出器
１４４の内部で予め設定された時間よりも長くなると、
速度検出器１４０はその出力を“Ｈ”レベルとする。

【０８３３】速度検出器１４０がその出力を“Ｈ”レベ
ルとすると、起動停止励磁器４０はモータを起動する時
あるいは停止して位置決めする時と見なし、上述のよう
に電流制御信号Ｒｅｆを増加させて巻線の励磁電流を強
制的に増加する。

【０８３４】以上のように本第２６の実施例において
は、モータを起動するときあるいは停止して位置決めす
るとき、これを可動子の駆動速度が低いことで検出し、
励磁電流を速やかに増加させて起動時の起動トルクなら
びに停止位置決め時の保持トルクを確保することがで
き、上記した第２５の実施例と同様の効果を持つことが
できる。

【０８３５】また、可動子の速度検出に際して、モータ
の駆動方向指令が実際の駆動方向と同じ場合のみ、位置
検出信号の出力変化を有効な速度検出情報とする保護器
を備えたことにより、励磁電流を増加させて起動トルク
あるいは保持トルクを確保した場合に起こり得る大きな
回転むらの影響に関係なく、可動子の駆動速度を正確に
検出することができ、起動トルクならびに保持トルクの
確保を維持することができる。 （第２７の実施例）図６８は、第２７の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０８３６】本第２７の実施例が、図６６に示した第２
６の実施例と異なる点についてのみ以下に述べる。

【０８３７】図６８において、励磁電流強制増加器３０
を成すＡＮＤゲート２３１の出力信号と速度検出器１４
０の出力を反転した信号とはＡＮＤゲート１５３を介し
て積分器２２５のプリセット端子に入力される。また速
度検出器１４０の出力を反転した信号はＮＡＮＤゲート
１５５を介して積分器２２５のホールド端子に入力され
る。また、ＡＮＤゲート１５３及びＮＡＮＤゲート１５
５にはモータの電力供給停止信号ＥＮが入力され、信号
ＥＮは励磁器２ａ、２ｂにも入力されている。なお、積
分器２２５のプリセット端子及びホールド端子は、積分
器２２５に含まれるアップダウンカウンタ２０９のプリ
セット端子及びホールド端子に接続されている。その他
の構成については図６６に示した第２６の実施例と同様
である。

【０８３８】以上のように構成した本第２７の実施例に
ついて説明する。

【０８３９】励磁電流強制増加器３０を成すＡＮＤゲー
ト２３１の出力は、図４２における第１４の実施例でも
説明したとおり、偏差が第４の状態を外れたときに
“Ｈ”レベルとなり、アップダウンカウンタ２０９をプ
リセットして励磁電流を増加させようと働く信号であ
る。

【０８４０】また速度検出器１４０の出力は、図６６に
おける第２６の実施例でも説明したとおり、モータを起
動するときあるいは停止して位置決めするときに“Ｈ”
レベルとなり、起動トルクあるいは保持トルクを確保す
るように励磁電流を増加させようと働く信号である。

【０８４１】またモータの電力供給停止信号ＥＮは、
“Ｈ”レベルのとき電力供給指令を意味し、“Ｌ”レベ
ルのとき電力停止指令を意味する信号であり、励磁器２
ａ、２ｂはこの信号が“Ｈ”レベルのとき、モータの駆
動巻線を励磁するための電力供給が可能で、“Ｌ”レベ
ルのときその電力供給が停止されるように構成されてい
る。

【０８４２】なお積分器２２５は、そのプリセット端子
を“Ｈ”レベルとするとアップダウンカウンタ２０９の
デジタル出力を最大値とし、電流制御信号Ｒｅｆを増加
させるように動作する。また積分器２２５のホールド端
子を“Ｈ”レベルとするとアップダウンカウンタ２０９
はカウント動作を停止してそのデジタル出力の値を保持
し、これまでの励磁電流制御信号Ｒｅｆの動作値を記憶
するように動作するものである。このように動作する積
分器２２５の構成例を図６９に示す。

【０８４３】図６９においては、ホールド端子が“Ｈ”
レベルとなると、アップダウンカウンタ２０９の入力端
子ｕｐ及びｄｏｗｎは“Ｌ”レベルに固定され、カウン
タ２０９のカウント動作が停止するようになっている。

【０８４４】それでは以下に本実施例の動作を説明す
る。

【０８４５】先ず信号ＥＮが“Ｈ”レベルであり、かつ
速度検出器１４０の出力は“Ｌ”レベルである場合を説
明する。

【０８４６】この場合モータは定常に駆動され、起動ト
ルクや保持トルク確保のために特に励磁電流を増加させ
る必要がない状態である。

【０８４７】この場合、ＡＮＤゲート１５３の出力つま
り積分器２２５のプリセット端子にはＡＮＤゲート２３
１の出力と同じ信号が出力される。またＮＡＮＤゲート
１５５の出力つまり積分器２２５のホールド端子は
“Ｌ”レベルとなる。

【０８４８】したがって、積分器２２５はホールドされ
ることなく通常の動作が行われ、また、第１４の実施例
のように、偏差が第４の状態を外れて真に励磁電流の増
加が必要なとき以外はプリセットもされず、モータは定
常の駆動が続けられる。

【０８４９】またこのとき、励磁電流制御信号Ｒｅｆ
は、励磁電流制御器７の作用により負荷に応じた適切な
値に制御されている。

【０８５０】次に信号ＥＮが“Ｈ”レベルであり、かつ
速度検出器１４０の出力も“Ｈ”レベルである場合を説
明する。

【０８５１】この場合モータは、位置決めのため保持ト
ルクを発生して停止している。

【０８５２】この場合、ＡＮＤゲート１５３の出力つま
り積分器２２５のプリセット端子は“Ｌ”レベルとな
り、またＮＡＮＤゲート１５５の出力つまり積分器２２
５のホールド端子は“Ｈ”レベルとなる。

【０８５３】したがって、積分器２２５はホールドさ
れ、アップダウンカウンタ２０９のデジタル出力はモー
タが定常に駆動されていたときの値を保持する。また何
らかの原因で誤ってカウンタ２０９がプリセットされな
いように積分器２２５のプリセット端子は“Ｌ”レベル
となっている。

【０８５４】なおこの場合、速度検出器１４０の出力が
“Ｈ”レベルであるため、第２６の実施例のように、論
理和ゲート１４５の作用により励磁電流制御信号Ｒｅｆ
は強制増加され、保持トルクが確保されている。

【０８５５】次に信号ＥＮが“Ｌ”レベルの場合を説明
する。

【０８５６】この場合モータは、巻線を励磁するための
電力供給が停止されて停止している。

【０８５７】この場合、ＡＮＤゲート１５３の出力つま
り積分器２２５のプリセット端子は“Ｌ”レベルとな
り、またＮＡＮＤゲート１５５の出力つまり積分器２２
５のホールド端子は“Ｈ”レベルとなる。

【０８５８】したがって、積分器２２５はホールドさ
れ、アップダウンカウンタ２０９のデジタル出力はモー
タが定常に駆動されていたときの値を保持する。また何
らかの原因で誤ってカウンタ２０９がプリセットされな
いように積分器２２５のプリセット端子は“Ｌ”レベル
となっている。

【０８５９】以上のように、本第２７の実施例において
は、位置決めのため保持トルクを発生してモータを停止
するとき、あるいは巻線への電力供給を停止、つまり励
磁電流を概略零にしてモータを停止するとき、積分器２
２５のホールド端子を“Ｈ”レベルとしてその動作を休
止する。これにより積分器２２５を構成しているアップ
ダウンカウンタ２０９のデジタル出力の値が保持され、
これまで定常に駆動されていたときの励磁電流制御信号
Ｒｅｆの値を記憶することができる。

【０８６０】そして次にモータの駆動を再開する際、こ
の信号Ｒｅｆの記憶値からカウンタ２０９のデジタル出
力を変化させて積分器２２５の積分動作を再開すること
で、速やかに負荷に適した値に信号Ｒｅｆを収束させる
ことが可能となる。つまり本第２７の実施例は、負荷状
態を学習することができ、これにより再起動時の励磁電
流制御の応答性能を向上することができる。 （第２８の実施例）図７０は、第２８の実施例における
ステップモータ装置の構成図である。

【０８６１】本第２８の実施例が、図６８に示した第２
７の実施例と異なる点について以下に述べる。

【０８６２】図７０において、励磁電流強制増加器３０
を成すＡＮＤゲート２３１の出力信号は速度検出器１４
０及びＰＷＭ回路１４７の出力信号と共に論理和ゲート
１５７を介して平滑器１４９に入力される。また速度検
出器１４０の出力を反転した信号はモータの電力供給停
止信号ＥＮと共にＮＡＮＤゲート１５５を介して積分器
２２５のホールド端子に入力される。

【０８６３】なお、積分器２２５のホールド端子は、積
分器２２５に含まれるアップダウンカウンタ２０９のホ
ールド端子に接続されており、図６８の第２７の実施例
で示したプリセット端子並びにＡＮＤゲート１５３は削
除している。その他の構成については図６８に示した第
２７の実施例と同様である。

【０８６４】以上のように構成した本第２８の実施例に
ついて説明する。

【０８６５】なお、励磁電流強制増加器３０を成すＡＮ
Ｄゲート２３１の出力及び速度検出器１４０の出力及び
モータの電力供給停止信号ＥＮは第２７の実施例で説明
したとおりの信号である。また積分器２２５のホールド
端子についても第２７の実施例で説明したとおりであ
る。

【０８６６】先ず信号ＥＮが“Ｈ”レベルであり、かつ
速度検出器１４０の出力は“Ｌ”レベルである場合、つ
まり、モータは定常に駆動され、起動トルクや保持トル
ク確保のために特に励磁電流を増加させる必要がない場
合を説明する。

【０８６７】この場合、ＮＡＮＤゲート１５５の出力つ
まり積分器２２５のホールド端子は“Ｌ”レベルとな
り、積分器２２５はホールドされることなく通常の動作
が行われる。したがって、モータは定常の駆動が行われ
る。

【０８６８】またこのとき、励磁電流制御信号Ｒｅｆ
は、励磁電流制御器７の作用により負荷に応じた適切な
値に制御されている。

【０８６９】なお、偏差が第４の状態を外れた場合、Ａ
ＮＤゲート２３１の出力が“Ｈ”レベルとなり、論理和
ゲート１５７を介して平滑器１４９の出力を増加させ
る。つまり第１４の実施例と同様、励磁電流制御信号Ｒ
ｅｆの強制増加が行われるが、このとき積分器２２５に
おけるアップダウンカウンタ２０９のデジタル出力は何
ら影響されず、保持されたままである。

【０８７０】次に信号ＥＮが“Ｈ”レベルであり、かつ
速度検出器１４０の出力も“Ｈ”レベルである場合、つ
まり、モータは位置決めのため保持トルクを発生して停
止している場合を説明する。

【０８７１】この場合、ＮＡＮＤゲート１５５の出力つ
まり積分器２２５のホールド端子は“Ｈ”レベルとな
り、積分器２２５はホールドされ、アップダウンカウン
タ２０９のデジタル出力はモータが定常に駆動されてい
たときの値を保持する。

【０８７２】なおこの場合、速度検出器１４０の出力が
“Ｈ”レベルであるため、第２６の実施例のように、論
理和ゲート１５７の作用により励磁電流制御信号Ｒｅｆ
は強制増加され、保持トルクが確保されている。

【０８７３】次に信号ＥＮが“Ｌ”レベルの場合、つま
り、モータは巻線を励磁するための電力供給が停止され
て停止している場合を説明する。

【０８７４】この場合、ＮＡＮＤゲート１５５の出力つ
まり積分器２２５のホールド端子は“Ｈ”レベルとな
り、積分器２２５はホールドされ、アップダウンカウン
タ２０９のデジタル出力はモータが定常に駆動されてい
たときの値を保持する。

【０８７５】以上のように本第２８の実施例において
も、第２７の実施例と同様、位置決めのため保持トルク
を発生してモータを停止するとき、あるいは巻線への電
力供給を停止、つまり励磁電流を概略零にしてモータを
停止するとき、これまで定常に駆動されていたときの励
磁電流制御信号Ｒｅｆの値を記憶することができる。し
たがって、負荷状態を学習し、再起動時の励磁電流制御
の応答性能を向上することができる。 （第２９の実施例）先の第２８の実施例で示した図７０
において、偏差状態検出器２０ａ及び２０ｂの出力信号
Ｓａ、Ｓｂは、ＯＲゲート２３９を介して同期外れ信号
ＵＬとして出力されている。この信号は既に第３８図に
より説明した第１１の実施例における信号ＵＬと同じ信
号である。すなわち、偏差状態検出器２０ａ及び２０ｂ
が、上述した第２の状態か第３の状態かを検出したと
き、駆動指令信号と位置検出信号との同期が外れたこと
を意味する信号を上位機器に出力する構成を示してい
る。

【０８７６】このような同期外れ信号ＵＬを外部の上位
機器に伝えることにより、上位機器はこれに搭載されて
いるステップモータが本来の性能を発揮して駆動されて
いる状態であるか否かを判断することができる。つまり
上位機器はこの信号ＵＬとハンドシェイクすることで、
これに搭載されるモータをそのトルク特性の限界まで、
駆動指令信号に同期させた状態で駆動させることができ
得ることを意味しており、これによってモータの性能を
最大限引き出すことが可能となる。

【０８７７】なお、この信号ＵＬは図７０に示したもの
に限らず、これまで説明してきた実施例において信号Ｓ
ａ、Ｓｂを有するもの全てに適応できることは言うまで
もない。

【０８７８】さて、図７１及び図７２は、本発明のステ
ップモータ装置の一例における外観正面図及び下面図で
ある。モータ部５０１は、Ｎ極及びＳ極に着磁された円
筒状の永久磁石からなるロータと、そのロータに環状空
隙を介して対向した鉄心に巻線を施した固定子を備えて
いる。磁気センサー部５０３は、ホール素子からなる位
置検出器を備えている。回路基板５０９には、モータ制
御用集積回路（ＩＣ）、そのＩＣの外部電子部品（図示
せず）及びコネクター５０７などが実装されている。ま
た、配線板５０９は、モータ部５０１の内部まで延び、
上記磁気センサー部５０３を構成する部品もまた実装し
ている。

【０８７９】ここで、上記ＩＣは、上記種々の実施例で
説明してきた構成を有する回路及びモータに電力を供給
するためのパワートランジスタが同一シリコンチップに
集積されている。コネクター５０７は、本発明のステッ
プモータ装置とそれが搭載される機器側システムとの信
号のやり取りを行うものである。

【０８８０】なお、モータ部と回路基板とは上記のよう
に一体にせずに、別体で構成し両者間をリード線で接続
するようにしても良いことは言うまでもない。

【０８８１】上記から明らかなように、本発明のステッ
プモータ装置は、モータ部は従来のステップモータを基
本に構成でき、磁気センサー部は例えばホール素子でも
良く、形状が大きいレゾルバ等の高分解能エンコーダを
必要としない。したがって、本ステップモータ装置は、
形状的には磁気センサー部のみを付加すれば良く、した
がって、形状があまり大きくならず、従来のステップモ
ータを使用していた機器システムにも容易に組み込むこ
とができる。

【０８８２】以上から明らかなように、本発明のステッ
プモータ装置を整理すると、以下の効果が期待できる。 (1)第１の実施例及び第２の実施例におけるステップモ
ータ装置では、次の通りである。

【０８８３】駆動指令信号による各相駆動巻線の励磁切
り換えが、モータを所望の方向へ駆動するには好ましく
ない方向にトルクを向かわせるならば、位置検出器によ
って生成される信号を励磁信号として励磁器に出力し、
モータを所望の方向へ駆動するのに有効な方向にトルク
を向かわせるならば、駆動指令信号を励磁信号として励
磁器に出力するように動作する励磁タイミング制御器を
設けた。それにより、極めて簡単なシステムで速度制御
や位置決め制御が安価に実現できるというステップモー
タの最大の特徴を継承すると共に、駆動指令信号が高周
波数となった場合においてはＤＣブラシレスモータと同
等の性能を有し脱調現象を本質的になくすことができ
る。

【０８８４】また、励磁タイミング制御器は、モータを
正方向に駆動する場合、駆動指令信号と位置検出信号の
うち、入力タイミングが遅い方の信号を出力信号とし、
モータを負方向に駆動する場合、駆動指令信号と位置検
出信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅い方
の信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器なる構成要
素を設けることで容易に具現化できる。

【０８８５】また、遅れ信号優先通過器は、モータを正
方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミン
グで位置検出信号のレベルをラッチし、位置検出信号が
変化するタイミングで駆動指令信号のレベルをラッチ
し、モータを負方向に駆動する場合、駆動指令信号が変
化するタイミングで位置検出信号を反転した信号のレベ
ルをラッチし、位置検出信号が変化するタイミングで駆
動指令信号のレベルをラッチする相互ラッチ器により構
成してもよい。この場合、駆動指令信号と位置検出信号
との進み遅れの関係が急激に反転した際においても、励
磁信号の移行がスムーズにかつシームレスに行われ、よ
り一層ステップモータの制御性を安定化することができ
る。

【０８８６】また、遅れ信号優先通過器は、モータを正
方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミン
グで位置検出信号を選択して出力し、位置検出信号が変
化するタイミングで駆動指令信号を選択して出力し、モ
ータを負方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化する
タイミングで位置検出信号を反転した信号を選択して出
力し、位置検出信号が変化するタイミングで駆動指令信
号を選択して出力する相互信号選択器により構成により
構成してもよい。この場合も、駆動指令信号と位置検出
信号との進み遅れの関係が急激に反転した際の励磁信号
の移行が、スムーズにかつシームレスに行われ、より一
層ステップモータの制御性を安定化することができる。

【０８８７】位置検出器は、小型で安価なホール素子を
用いることが可能である。したがって、位置検出器のモ
ータへの取り付けスペースも僅かで済み、脱調しないス
テップモータ装置を従来のステップモータと遜色ない大
きさとコストで実現可能である。また、位置検出器と励
磁タイミング制御器をそれぞれの相に独立して設けた構
成とすることで、励磁タイミング制御器は他の相と各種
信号処理を連動させる必要はなく、よりシンプルに構成
することができる。さらにこの構成により多相のステッ
プモータへの適用も容易となり、脱調しない多相ステッ
プモータが実現できる。 (2)第３の実施例及び第４の実施例におけるステップモ
ータ装置では、次の通りである。

【０８８８】駆動指令信号による駆動巻線の励磁切り換
えが、モータを所望の方向へ駆動するのに有効な方向に
トルクを向かわせる場合は、駆動指令信号と位置検出信
号との位相差に応じて駆動巻線の最大励磁電流を減少す
る方向に励磁電流制御信号を変化させ、駆動指令信号に
よる駆動巻線の励磁切り換えが、モータを所望の方向へ
駆動するのに好ましくない方向にトルクを向かわせる場
合は、駆動指令信号と位置検出信号との位相差に応じて
駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に励磁電流制
御信号を変化させる励磁電流制御器を設ける。それによ
り、モータ駆動時のトルクリップルを小さくすることが
でき、同時にモータの振動、騒音及び回転むらも小さく
することができる。

【０８８９】また励磁電流は、駆動指令信号の周波数あ
るいは負荷に応じた適正の値に制御され、効率において
も大幅な向上が可能になる。さらに脱調に対する耐性も
大幅に高めることができる。

【０８９０】また、駆動指令信号又は位置検出信号のい
ずれかの入力タイミングに応答して励磁信号を出力する
励磁タイミング制御器と、駆動指令信号と位置検出信号
との位相差に応じた励磁電流制御信号を出力する励磁電
流制御器とを備え、駆動指令信号による駆動巻線の励磁
切り換えがモータを所望の方向へ駆動するのに有効な方
向にトルクを向かわせる場合は、励磁タイミング制御器
は駆動指令信号の入力タイミングに応答して励磁信号を
出力し、かつ、励磁電流制御器は駆動指令信号と位置検
出信号との位相差に応じて駆動巻線の最大励磁電流を減
少する方向に励磁電流制御信号を変化させ、駆動指令信
号による駆動巻線の励磁切り換えがモータを所望の方向
へ駆動するには好ましくない方向にトルクを向かわせる
場合は、励磁タイミング制御器は位置検出信号の入力タ
イミングに応答して励磁信号を出力し、かつ、励磁電流
制御器は駆動指令信号と位置検出信号との位相差に応じ
て駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に励磁電流
制御信号を変化させる構成とする。

【０８９１】それにより、脱調を完全に回避し、かつ、
トルクリップルが小さく、同時に振動、騒音及び回転む
らの小さなステップモータ装置を実現できる。また、励
磁電流も駆動指令信号の周波数あるいは負荷に応じた適
正な値に制御され、大幅に効率を向上させることができ
る。

【０８９２】さらに、位置検出器として、高価で形状も
比較的大きなエンコーダやレゾルバなどを用いる必要は
なく、小型で安価なホール素子を用いることが可能であ
る。したがって、位置検出器（ホール素子）のモータへ
の取り付けスペースも僅かで済み、脱調しないステップ
モータ装置を従来のステップモータと遜色ない大きさと
コスト（小型で安価）で実現可能である。

【０８９３】もちろん、位置検出器にエンコーダやレゾ
ルバなどを用いることは、技術的には何ら問題ないこと
は言うまでもない。

【０８９４】励磁電流制御器により駆動巻線の励磁電流
が負荷に応じて適正に制御されるため、モータの発熱が
小さくなる。したがって位置検出器（ホール素子）をモ
ータの内部に取り付ける場合、特に高温度補償されたホ
ール素子を用いる必要はなく、一般的な安価なものを用
いた設計が可能である。 (3)第５の実施例〜第１１の実施例におけるステップモ
ータ装置では、次の通りである。

【０８９５】モータを正方向に駆動する場合、駆動指令
信号と位置検出信号のうち、入力タイミングが遅い方の
信号を出力信号とし、モータを負方向に駆動する場合、
駆動指令信号と位置検出信号を反転した信号のうち、入
力タイミングが遅い方の信号を出力信号とする遅れ信号
優先通過器と；駆動指令信号と位置検出信号とのパルス
数の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状態
か、偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲内と
するためには、モータの可動子を正方向に向かわせるよ
うに働く順方向トルクが必要な第２の状態か、偏差が所
定の範囲外であり、これを所定の範囲内とするために
は、可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
クが必要な第３の状態かを検出する偏差状態検出器と；
偏差状態検出器の検出結果に基づき、遅れ信号優先通過
器の出力信号と位置検出信号と位置検出信号を反転した
信号とのうち、いずれか一つを励磁信号として選択する
励磁信号選択器とから成る励磁タイミング制御器とを設
け； 偏差状態検出器が、第１の状態を検出した場合、
励磁信号選択器は遅れ信号優先通過器の出力信号を励磁
信号として選択し、第２の状態を検出した場合、励磁信
号選択器は位置検出信号を励磁信号として選択し、第３
の状態を検出した場合、励磁信号選択器は位置検出信号
を反転した信号を励磁信号として選択する構成とした。

【０８９６】これにより、第１の状態において、駆動指
令信号の周波数が低い時あるいは負荷が軽い時は、遅れ
信号優先通過器の作用により駆動指令信号が励磁信号と
なり、従来ステップモータと同等の動作を行わせること
が可能となる。よって、駆動指令信号の周波数により回
転速度が容易に制御でき、極めて簡単なシステムで速度
制御や位置決め制御が安価に実現できるというステップ
モータの最大の特長を生かすことができる。

【０８９７】また、第１の状態において、駆動指令信号
の周波数が高い時あるいは負荷が重い時は、遅れ信号優
先通過器の作用により位置検出信号が励磁信号となり、
つまりＤＣブラシレスモータと等価な動作となり、脱調
現象が本質的になくすことができる。

【０８９８】また、第２の状態においては、駆動指令信
号の周波数が非常に高い、又は急激に高くなる、あるい
は負荷が非常に重い、又は急激に重くなる、あるいは可
動子がアンダーシュートする、などの現象が発生し、第
１の状態から第２の状態になったとしても、位置検出信
号を励磁信号とすることで、発生トルクを低下させずに
駆動巻線の励磁を切り換えることができ、最大レベルの
トルクを確保したまま可動子を正方向に加速して駆動す
ることが可能になる。

【０８９９】そして、十分に可動子が正方向に加速さ
れ、最終的にはステップモータをその本来の性能を発揮
できる第１の状態で駆動させることが可能となる。

【０９００】このとき、第１の状態から第２の状態への
移行の過程、及び第２の状態から第１の状態への移行の
過程において、脱調することは本質的にない。

【０９０１】また、第３の状態においては、駆動指令信
号の周波数が急激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽
くなる、あるいは駆動方向の指令が反転する、あるいは
可動子がオーバーシュートする、などの現象が発生し、
第１の状態から第３の状態になったとしても、位置検出
信号を反転した信号を励磁信号とすることで、可動子が
脱調しないように発生トルクを減速方向に作用させるこ
とができる。

【０９０２】そして、十分に可動子が減速され、最終的
にはステップモータをその本来の性能を発揮できる第１
の状態で駆動させることが可能となる。

【０９０３】このとき、第１の状態から第３の状態への
移行の過程、及び第３の状態から第１の状態への移行の
過程において、脱調することは本質的にない。

【０９０４】また、遅れ信号優先通過器は、モータを正
方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミン
グで位置検出信号のレベルをラッチし、位置検出信号が
変化するタイミングで駆動指令信号のレベルをラッチ
し、モータを負方向に駆動する場合、駆動指令信号が変
化するタイミングで位置検出信号を反転した信号のレベ
ルをラッチし、位置検出信号が変化するタイミングで駆
動指令信号のレベルをラッチする相互ラッチ器により構
成してもよい。この場合、駆動指令信号と位置検出信号
との進み遅れの関係が急激に反転した際においても、励
磁信号の移行がスムーズにかつシームレスに行われ、よ
り一層ステップモータの制御性を安定化する。

【０９０５】また、遅れ信号優先通過器は、モータを正
方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミン
グで位置検出信号を選択して出力し、位置検出信号が変
化するタイミングで駆動指令信号を選択して出力し、モ
ータを負方向に駆動する場合、駆動指令信号が変化する
タイミングで位置検出信号を反転した信号を選択して出
力し、位置検出信号が変化するタイミングで駆動指令信
号を選択して出力する相互信号選択器により構成により
構成してもよい。この場合も、駆動指令信号と位置検出
信号との進み遅れの関係が急激に反転した際の励磁信号
の移行が、スムーズにかつシームレスに行われ、より一
層ステップモータの制御性を安定化することができる。

【０９０６】また、位置検出器と励磁タイミング制御器
をそれぞれの相に独立して設けた構成とすることで、励
磁タイミング制御器は他の相と各種信号処理を連動させ
る必要はなく、よりシンプルに構成することができる。
さらにこの構成により多相のステップモータへの適用も
容易となり、脱調しない多相ステップモータが実現可能
である。

【０９０７】さらに、励磁タイミング制御器に加えて、
駆動指令信号と位置検出信号との位相差に応じた励磁電
流制御信号を出力して駆動巻線の励磁電流を制御する励
磁電流制御器を備え、モータを正方向に駆動する場合、
位置検出信号に対して駆動指令信号が位相遅れとなった
ときの位相差を遅れの位相差とし、位置検出信号に対し
て駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を進み
の位相差とし、モータを負方向に駆動する場合、位置検
出信号を反転した信号に対して駆動指令信号が位相遅れ
となったときの位相差を遅れの位相差とし、位置検出信
号の反転した信号に対して駆動指令信号が位相進みとな
ったときの位相差を進みの位相差とし、遅れの位相差が
生じた場合は駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向に
励磁電流制御信号を変化させ、進みの位相差が生じた場
合は駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に励磁電
流制御信号を変化させる構成とした。

【０９０８】これにより、さらに以下の効果を加えるこ
とができる。

【０９０９】すなわち、第１の状態において、駆動指令
信号の周波数が低い時あるいは負荷が軽い時は、駆動巻
線の励磁電流が減少するよう制御され、モータを駆動す
る際のトルクリップルを非常に小さなものとすることが
できる。

【０９１０】そして、このようにトルクリップルを小さ
くできることで、モータの振動、騒音及び回転むらも小
さくなる。また更に、励磁電流は負荷に応じた必要最小
限の値に制御されるため、効率においても大幅に向上す
るという効果が生まれる。

【０９１１】また、第１の状態において、駆動指令信号
の周波数が高い時あるいは負荷が重い時は、励磁タイミ
ング制御器と励磁電流制御器の作用により可動子の駆動
能力が向上し、ステップモータが本来その性能を発揮で
き得る第１の状態で駆動し続けるための能力を向上させ
ることができる。

【０９１２】また、トルクリップルも小さくなり、これ
に波及してモータの振動、騒音及び回転むらも小さくな
るという効果が生まれる。また結果として、励磁電流は
負荷に応じた適正の値に制御され、効率においても大幅
に向上するという効果も生まれる。

【０９１３】また、第２の状態となった場合は、励磁タ
イミング制御器と励磁電流制御器の作用により可動子に
働く順方向トルクが大きく増加し、モータを加速する能
力を大幅に向上させることができる。

【０９１４】したがって、駆動指令信号の周波数が高
い、又は急激に高くなる、あるいは負荷が重い、又は急
激に重くなる、あるいは可動子がアンダーシュートす
る、などの現象が発生して第２の状態となった場合にお
いても、ステップモータが本来動作すべき第１の状態へ
瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０９１５】また、第３の状態となった場合は、励磁タ
イミング制御器と励磁電流制御器の作用により可動子に
働く逆方向トルクが大きく増加し、モータを減速する能
力を大幅に向上させることができる。

【０９１６】したがって、駆動指令信号の周波数が急激
に低くなる、あるいは負荷が急激に軽くなる、あるいは
駆動方向の指令が反転する、あるいは可動子がオーバー
シュートする、などの現象が発生して第３の状態となっ
た場合においても、ステップモータが本来動作すべき第
１の状態へ瞬時に引き戻すことが可能となる。

【０９１７】また、励磁タイミング制御器に加えて、駆
動巻線の励磁電流を強制的に増加させる励磁電流強制増
加器を備え、励磁タイミング制御器は、駆動指令信号と
位置検出信号とによるパルス数の差、つまり偏差が所定
の範囲内である第１の状態か、偏差が所定の範囲外であ
り、これを所定の範囲内とするためには、可動子を正方
向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第２の
状態か、偏差が所定の範囲外であり、これを所定の範囲
内とするためには、可動子を負方向に向かわせるように
働く逆方向トルクが必要な第３の状態かを検出する偏差
状態検出器を有し、励磁電流強制増加器は、偏差状態検
出器が第２の状態又は第３の状態を検出したとき、駆動
巻線の励磁電流を強制的に増加する構成とした。

【０９１８】これにより、次の効果を加えることができ
る。

【０９１９】すなわち、駆動指令信号の周波数が高い、
又は急激に高くなる、あるいは負荷が重い、又は急激に
重くなる、あるいは可動子がアンダーシュートする、な
どの諸現象により第２の状態になったり、駆動指令信号
の周波数が急激に低くなる、あるいは負荷が急激に軽く
なる、あるいは駆動方向の指令が反転する、あるいは可
動子がオーバーシュートする、などの諸現象により第３
の状態になったとしても、励磁電流を強制的に増加する
ことにより、ステップモータが本来その性能を発揮でき
得る第１の状態に速やかに高い応答性を持って引き戻す
ことが可能となる。

【０９２０】さらに、励磁タイミング制御器と励磁電流
制御器とに加えて、駆動巻線の励磁電流を強制的に増加
させる励磁電流強制増加器を備える構成とすることによ
り、上記の全ての効果を持つステップモータ装置が実現
できる。

【０９２１】モータを起動するときあるいは停止して位
置決めするとき、励磁器の電流値信号に作用して駆動巻
線の励磁電流を強制的に増加する起動停止励磁器をさら
に備える構成としてもよい。起動時の起動トルクならび
に位置決め時の保持トルクを確実に確保でき、モータの
性能を更に向上させることができる。

【０９２２】さらに、偏差状態検出器が第２の状態か第
３の状態かを検出したとき、駆動指令信号と位置検出信
号との同期が外れたことを意味する信号を上位機器に出
力する構成をさらに備えてもよい。これにより、ステッ
プモータが本来その性能を発揮でき得る“駆動指令信号
に同期した駆動状態”から外れていることを、外部の上
位機器に伝えることができ、モータの性能を最大限引き
出すことが可能となる。

【０９２３】さらに、位置検出器として、高価で形状も
比較的大きなエンコーダやレゾルバなどを用いる必要は
なく、小型で安価なホール素子を用いることが可能であ
る。

【０９２４】したがって、位置検出器（ホール素子）の
ステップモータへの取り付けスペースも僅かで済み、脱
調しないステップモータ装置を従来のステップモータと
遜色ない大きさとコスト（小型で安価）で実現可能であ
る。

【０９２５】もちろん、位置検出器にエンコーダやレゾ
ルバなどを用いることは、技術的には何ら問題ないこと
は言うまでもない。

【０９２６】また、励磁電流制御器により駆動巻線の励
磁電流が負荷に応じて適正に制御されるため、モータの
発熱が小さくなる。したがって位置検出器（ホール素
子）をモータの内部に取り付ける場合、特に高温度補償
されたホール素子を用いる必要はなく、一般的な安価な
ものを用いた設計が可能である。 (4)第１２の実施例〜第２９の実施例におけるステップ
モータ装置においては、第１の実施例〜第１１の実施例
を基本構成とし、それらの実施例に対して種々の変形を
施し、それにより上記各実施例において説明したような
特有の効果が期待できる。

【０９２７】なお、上記種々の実施例について説明して
きたが、ステップモータの構造として、可動子がロータ
である回転型ステップモータばかりでなく、可動子が直
線的に動くいわゆるリニアステップモータについても本
発明が適応できることは言うまでもない。

【０９２８】また上記に説明してきた種々の実施例にお
けるは種々の制御は、ハードウェアのみならずソフトウ
ェアによっても実現可能であることは言うまでもない。

【０９２９】さらに上記各実施例において、各駆動巻線
に設けた各励磁器の電流値信号を個別に制御してマイク
ロステップ動作をさせる構成としてもよい。以上から明
らかなように、本発明の最大の利点は、脱調しないステ
ップモータ装置を実現することができることである。そ
れにより、本発明のステップモータ装置は、従来のステ
ップモータが採用されていた分野での性能向上はもちろ
ん、さらには脱調現象が障害となり従来のステップモー
タでは使用が困難であった分野にまで使用範囲を拡大で
きるなど、その工業的価値は極めて大である。

【０９３０】

【発明の効果】本件発明により、脱調しない新たなステ
ップモータ装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例におけるステップモータ装置の構
成図

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例、第３の実
施例、第４の実施例及び第５の実施例におけるステップ
モータの可動子の位置に対する発生トルクと位置検出信
号との関係を示す図

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例における正
方向駆動時の動作説明図

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例における負
方向駆動時の動作説明図

【図５】第１の実施例における励磁タイミング制御器を
遅れ信号優先通過器とした図

【図６】（Ａ）は、第１の実施例における遅れ信号優先
通過器を相互ラッチ器とした具体的構成図（Ｂ）は、第
１の実施例における遅れ信号優先通過器を相互信号選択
器とした具体的構成図

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、正方向駆動時の図６
（Ａ）における相互ラッチ器及び図６（Ｂ）における相
互信号選択器の動作説明図

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、逆方向駆動時の図６
（Ａ）における相互ラッチ器及び図６（Ｂ）における相
互信号選択器の動作説明図

【図９】第２の実施例におけるステップモータ装置の構
成図

【図１０】第３の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例における
励磁電流制御器の動作説明図

【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例における
正方向駆動、駆動指令遅れ時の動作説明図

【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例における
正方向駆動、駆動指令進み時の動作説明図

【図１４】第３の実施例における動作説明図の部分拡大
図

【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例における
負方向駆動、駆動指令遅れ時の動作説明図

【図１６】第４の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図１７】（Ａ）及び（Ｂ）は、第４の実施例における
励磁タイミング制御器の動作説明図

【図１８】第４の実施例における励磁タイミング制御器
の具体的構成図

【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、第４の実施例における
正方向駆動、駆動指令進み時の動作説明図

【図２０】第４の実施例における動作説明図の部分拡大
図

【図２１】第５の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の実施例における
正方向駆動時、第１の状態の動作説明図

【図２３】第５の実施例における正方向駆動時、第２の
状態の動作説明図

【図２４】第５の実施例における正方向駆動時、第３の
状態の動作説明図

【図２５】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の実施例における
負方向駆動時、第１の状態の動作説明図

【図２６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の実施例における
正方向駆動時の相互ラッチ器の動作説明図

【図２７】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の実施例における
負方向駆動時の相互ラッチ器の動作説明図

【図２８】第６の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図２９】第７の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図３０】（Ａ）及び（Ｂ）は、第７の実施例における
励磁電流制御器の動作説明図

【図３１】（Ａ）及び（Ｂ）は、第７の実施例における
正方向駆動時、第１の状態、駆動指令信号遅れ時の動作
説明図

【図３２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第７の実施例における
正方向駆動時、第１の状態、駆動指令信号進み時の動作
説明図

【図３３】第７の実施例における部分拡大図

【図３４】（Ａ）及び（Ｂ）は、第７の実施例における
負方向駆動時、第１の状態、駆動指令信号遅れ時の動作
説明図

【図３５】第８の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図３６】第９の実施例におけるステップモータ装置の
構成図

【図３７】第１０の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図３８】第１１の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図３９】第１２の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４０】第１２の実施例における動作説明図

【図４１】第１３の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４２】第１４の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４３】第１５の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４４】（Ａ）、（Ｂ）及（Ｃ）は、第１５の実施例
における動作説明図

【図４５】第１６の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４６】第１６の実施例における動作説明図

【図４７】第１６の実施例における動作説明図

【図４８】第１７の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図４９】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１７の実施例におけ
る動作説明図

【図５０】第１７の実施例における励磁信号安定判別器
の具体的構成図

【図５１】第１８の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図５２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１８の実施例におけ
る動作説明図

【図５３】第１９の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図５４】（Ａ）は、第１９の実施例における動作説明
図（Ｂ）は、第１９の実施例における進角効果説明図

【図５５】第２０の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図５６】第２０の実施例における動作説明図

【図５７】第２１の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図５８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２１の実施例におけ
る動作説明図

【図５９】第２２の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６０】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２２の実施例におけ
る動作説明図

【図６１】第２３の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６２】第２４の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６３】第２３の実施例における動作説明図

【図６４】第２４の実施例における動作説明図

【図６５】第２５の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６６】第２６の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６７】第２６の実施例における速度検出器の具体的
構成図

【図６８】第２７の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図６９】第２７の実施例における積分器の具体的構成
図

【図７０】第２８の実施例におけるステップモータ装置
の構成図

【図７１】本発明のステップモータ装置の一例の外観正
面図及び下面図

【図７２】本発明のステップモータ装置の一例の外観正
面図及び下面図

【図７３】（Ａ）及び（Ｂ）は第１の従来例におけるス
テップモータ装置の構成図

【図７４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、第１
の従来例におけるステップモータ装置の動作説明図

【図７５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及（Ｄ）は、第１の
従来例におけるステップモータ装置おいてステップモー
タが脱調する様子を示した図

【図７６】第２の従来例におけるステップモータ装置の
構成図

【図７７】第２の従来例における励磁器の具体的構成図

【図７８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及（Ｄ）は、第２の
従来例における動作説明図

【図７９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及（Ｄ）は、第２の
従来例におけるステップモータ装置においてステップモ
ータが脱調する様子を示した図

【図８０】第３の従来例におけるステップモータ装置の
構成図

【符号の説明】

１ モータ ２ａ、２ｂ 励磁器 ３ａ、３ｂ 位置検出器 ４ａ、４ｂ 励磁タイミング制御器

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）複数相の駆動巻線を有するステップ
   モータと、（ｂ）前記駆動巻線を励磁するための電力を
   供給する励磁器と、（ｃ）前記ステップモータの可動子
   の位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器
   と、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
   し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
   の入力タイミングに応答して励磁信号を前記励磁器に出
   力する励磁タイミング制御器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
   な方向にトルクを向かわせる場合は前記駆動指令信号の
   入力タイミングに応答して前記励磁信号を出力し、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するには好ま
   しくない方向にトルクを向かわせる場合は前記位置検出
   信号の入力タイミングに応答して前記励磁信号を出力す
   る構成としたステップモータ装置。
2. 【請求項２】 励磁タイミング制御器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信
   号と位置検出信号のうち、入力タイミングが遅い方の信
   号を出力信号とし、ステップモータを負方向に駆動する
   場合、前記駆動指令信号と前記位置検出信号を反転した
   信号のうち、入力タイミングが遅い方の信号を出力信号
   とする遅れ信号優先通過器を備え、 ・前記遅れ信号優先通過器の出力信号を励磁信号として
   励磁器に出力する構成とした請求項１記載のステップモ
   ータ装置。
3. 【請求項３】 遅れ信号優先通過器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信
   号が変化するタイミングで位置検出信号のレベルをラッ
   チし、前記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆
   動指令信号のレベルをラッチし、ステップモータを負方
   向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミング
   で位置検出信号を反転した信号のレベルをラッチし、前
   記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆動指令信
   号のレベルをラッチする相互ラッチ器により構成した請
   求項２記載のステップモータ装置。
4. 【請求項４】 遅れ信号優先通過器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信
   号が変化するタイミングで位置検出信号を選択して出力
   し、前記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆動
   指令信号を選択して出力し、ステップモータを負方向に
   駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミングで位
   置検出信号を反転した信号を選択して出力し、前記位置
   検出信号が変化するタイミングで前記駆動指令信号を選
   択して出力する相互信号選択器により構成した請求項２
   記載のステップモータ装置。
5. 【請求項５】 励磁タイミング制御器を、励磁する駆動
   巻線の相毎に対応させて設け、 前記励磁タイミング制御器は、 ・これに対応した駆動巻線に対する位置検出信号と駆動
   指令信号とを入力とし、他の相とは独立して前記対応す
   る駆動巻線への励磁信号を出力する構成とした請求項１
   記載のステップモータ装置。
6. 【請求項６】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステッ
   プモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位置
   を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
   （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
   磁器と、その前記励磁器は、励磁信号と電流値信号とを
   入力とし、前記励磁信号に応答して前記駆動巻線の励磁
   を切り換え、前記電流値信号により前記駆動巻線の最大
   励磁電流を定めるものであり、（ｄ）前記励磁器の励磁
   信号として入力される駆動指令信号と前記位置検出信号
   との位相差に応じた励磁電流制御信号を前記励磁器の電
   流値信号として出力する励磁電流制御器とを備え、 その励磁電流制御器は、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
   な方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指令信号
   と前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の
   最大励磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を
   変化させ、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに好ま
   しくない方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指
   令信号と前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動
   巻線の最大励磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制
   御信号を変化させる構成としたステップモータ装置。
7. 【請求項７】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステッ
   プモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位置
   を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
   （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
   磁器と、 その励磁器は、 ・励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に
   応答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信
   号により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであ
   り、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
   し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
   の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
   に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記駆動指
   令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電流
   制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励磁
   電流制御器とを備え、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
   な方向にトルクを向かわせる場合は、前記励磁タイミン
   グ制御器は、前記駆動指令信号の入力タイミングに応答
   して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
   位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
   磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を変化さ
   せ、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
   が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するには好ま
   しくない方向にトルクを向かわせる場合は、 前記励磁タイミング制御器は、前記位置検出信号の入力
   タイミングに応答して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
   位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
   磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御信号を変化
   させる構成としたステップモータ装置。
8. 【請求項８】 励磁電流制御器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、位置検出信
   号に対して駆動指令信号が位相遅れとなったときの位相
   差を遅れの位相差とし、前記位置検出信号に対して前記
   駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を進みの
   位相差とし、 ・前記ステップモータを負方向に駆動する場合、前記位
   置検出信号を反転した信号に対して前記駆動指令信号が
   位相遅れとなったときの位相差を遅れの位相差とし、前
   記位置検出信号の反転した信号に対して前記駆動指令信
   号が位相進みとなったときの位相差を進みの位相差と
   し、 ・前記遅れの位相差が生じた場合は駆動巻線の最大励磁
   電流を減少する方向に励磁電流制御信号を変化させ、 ・前記進みの位相差が生じた場合は前記駆動巻線の最大
   励磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御信号を変
   化させる構成とした請求項６又は７記載のステップモー
   タ装置。
9. 【請求項９】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステッ
   プモータと、（ｂ）前記駆動巻線を励磁するための電力
   を供給する励磁器と、（ｃ）前記ステップモータの可動
   子の位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器
   と、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
   し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
   の入力タイミングに応答して励磁信号を前記励磁器に出
   力する励磁タイミング制御器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 (d-1)前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前
   記駆動指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミ
   ングが遅い方の信号を出力信号とし、前記ステップモー
   タを負方向に駆動する場合、前記駆動指令信号と前記位
   置検出信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅
   い方の信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器と、 (d-2)前記駆動指令信号と前記位置検出信号とによるパ
   ルス数の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状
   態か、前記偏差が前記所定の範囲外であり、 これを前記所定の範囲内とするためには、前記ステップ
   モータの可動子を正方向に向かわせるように働く順方向
   トルクが必要な第２の状態か、前記偏差が前記所定の範
   囲外であり、これを前記所定の範囲内とするためには、
   前記ステップモータの可動子を負方向に向かわせるよう
   に働く逆方向トルクが必要な第３の状態かを検出する偏
   差状態検出器と、 (d-3)前記偏差状態検出器の検出結果に基づき、前記遅
   れ信号優先通過器の出力信号と前記位置検出信号と前記
   位置検出信号を反転した信号とのうち、いずれか一つを
   前記励磁信号として選択する励磁信号選択器とから成
   り、 ・前記偏差状態検出器が前記第１の状態を検出した場
   合、前記励磁信号選択器は前記遅れ信号優先通過器の出
   力信号を前記励磁信号として選択し、 ・前記偏差状態検出器が前記第２の状態を検出した場
   合、前記励磁信号選択器は前記位置検出信号を前記励磁
   信号として選択し、 ・前記偏差状態検出器が前記第３の状態を検出した場
   合、前記励磁信号選択器は前記位置検出信号を反転した
   信号を前記励磁信号として選択する構成としたステップ
   モータ装置。
10. 【請求項１０】 偏差状態検出器は、 ・駆動指令信号と位置検出信号とによるパルス数の差、
    つまり偏差をカウントする偏差カウンタと、 ・前記偏差カウンタの出力値により第１の状態か第２の
    状態か第３の状態かを判別する判別器とから成り、 ・・前記偏差カウンタはその出力値を、 ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動指令
    信号が入力される度に１カウントアップし、 前記ステップモータを負方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号が入力される度に１カウントダウンし、 前記ステップモータが正方向に駆動したとき、前記位置
    検出信号が入力される度に１カウントダウンし、 前記ステップモータが負方向に駆動したとき、前記位置
    検出信号が入力される度に１カウントアップするもので
    あって、 ・・前記判別器は、 前記偏差カウンタの出力値がマイナス１からプラス１の
    範囲内であるとき前記第１の状態と判別し、 前記偏差カウンタの出力値がプラス２に達してから零に
    戻るまでの間を前記第２の状態と判別し、 前記偏差カウンタの出力値がマイナス２に達してから零
    に戻るまでの間を前記第３の状態と判別する構成とした
    請求項９記載のステップモータ装置。
11. 【請求項１１】 偏差状態検出器は、 ・駆動指令信号と位置検出信号とによるパルス数の差、
    つまり偏差をカウントする偏差カウンタと、 ・前記偏差カウンタの出力値により第１の状態か第２の
    状態か第３の状態かを判別する判別器とから成り、 ・・前記偏差カウンタはその出力値を、 ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動指令
    信号が入力される度に１カウントダウンし、 前記ステップモータを負方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号が入力される度に１カウントアップし、 前記ステップモータが正方向に駆動したとき、前記位置
    検出信号が入力される度に１カウントアップし、 前記ステップモータが負方向に駆動したとき、前記位置
    検出信号が入力される度に１カウントダウンするもので
    あって、 ・・前記判別器は、 前記偏差カウンタの出力値がマイナス１からプラス１の
    範囲内であるとき前記第１の状態と判別し、 前記偏差カウンタの出力値がマイナス２に達してから零
    に戻るまでの間を前記第２の状態と判別し、 前記偏差カウンタの出力値がプラス２に達してから零に
    戻るまでの間を前記第３の状態と判別する構成とした請
    求項９記載のステップモータ装置。
12. 【請求項１２】 遅れ信号優先通過器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信
    号が変化するタイミングで位置検出信号のレベルをラッ
    チし、前記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆
    動指令信号のレベルをラッチし、ステップモータを負方
    向に駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミング
    で位置検出信号を反転した信号のレベルをラッチし、前
    記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆動指令信
    号のレベルをラッチする相互ラッチ器により構成された
    請求項９記載のステップモータ装置。
13. 【請求項１３】 遅れ信号優先通過器は、 ・ステップモータを正方向に駆動する場合、駆動指令信
    号が変化するタイミングで位置検出信号を選択して出力
    し、前記位置検出信号が変化するタイミングで前記駆動
    指令信号を選択して出力し、ステップモータを負方向に
    駆動する場合、駆動指令信号が変化するタイミングで位
    置検出信号を反転した信号を選択して出力し、前記位置
    検出信号が変化するタイミングで前記駆動指令信号を選
    択して出力する相互信号選択器により構成した請求項９
    記載のステップモータ装置。
14. 【請求項１４】 励磁タイミング制御器を、励磁する駆
    動巻線の相毎に対応させて設け、 前記励磁タイミング制御器は、これに対応した駆動巻線
    に対する位置検出信号と駆動指令信号とを入力とし、他
    の相とは独立して前記対応する駆動巻線への励磁信号を
    出力する構成とした請求項９記載のステップモータ装
    置。
15. 【請求項１５】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、 その励磁器は励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記
    励磁信号に応答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前
    記電流値信号により前記駆動巻線の最大励磁電流を定め
    るものであり、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号
    とを入力とし、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号
    のいずれかの入力タイミングに応答して前記励磁信号を
    前記励磁器に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）
    前記駆動指令信号と前記位置検出信号との位相差に応じ
    た励磁電流制御信号を前記励磁器の電流値信号として出
    力する励磁電流制御器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミングが
    遅い方の信号を出力信号とし、前記ステップモータを負
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号と前記位置検出
    信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅い方の
    信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器と、 前記駆動指令信号と前記位置検出信号とによるパルス数
    の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状態か、
    前記偏差が前記所定の範囲外であり、これを前記所定の
    範囲内とするためには、前記ステップモータの可動子を
    正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第
    ２の状態か、前記偏差が前記所定の範囲外であり、これ
    を前記所定の範囲内とするためには、前記ステップモー
    タの可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
    クが必要な第３の状態かを検出する偏差状態検出器と、 前記偏差状態検出器の検出結果に基づき、前記遅れ信号
    優先通過器の出力信号と前記位置検出信号と前記位置検
    出信号を反転した信号とのうち、いずれか一つを前記励
    磁信号として選択する励磁信号選択器とから成り、 前記偏差状態検出器が前記第１の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記遅れ信号優先通過器の出力信
    号を前記励磁信号として選択し、 前記偏差状態検出器が前記第２の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記位置検出信号を前記励磁信号
    として選択し、 前記偏差状態検出器が前記第３の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記位置検出信号を反転した信号
    を前記励磁信号として選択する構成とし、 前記励磁電流制御器は、 ステップモータを正方向に駆動する場合、前記位置検出
    信号に対して前記駆動指令信号が位相遅れとなったとき
    の位相差を遅れの位相差とし、前記位置検出信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記ステップモータを負方向に駆動
    する場合、前記位置検出信号を反転した信号に対して前
    記駆動指令信号が位相遅れとなったときの位相差を遅れ
    の位相差とし、前記位置検出信号の反転した信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記遅れの位相差が生じた場合は前
    記駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向に前記励磁電
    流制御信号を変化させ、前記進みの位相差が生じた場合
    は前記駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に前記
    励磁電流制御信号を変化させる構成としたステップモー
    タ装置。
16. 【請求項１６】 励磁電流制御器は、 駆動指令信号と位置検出信号とによるパルス数の差、つ
    まり偏差をカウントする偏差カウンタと、 前記偏差カウンタの出力値により進みの位相差であるか
    遅れの位相差であるかを判別する位相判別器とを有し、 前記偏差カウンタはその出力値を、ステップモータを正
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号が入力される度
    に１カウントアップし、前記ステップモータを負方向に
    駆動する場合、前記駆動指令信号が入力される度に１カ
    ウントダウンし、前記ステップモータが正方向に駆動し
    たとき、前記位置検出信号が入力される度に１カウント
    ダウンし、前記ステップモータが負方向に駆動したと
    き、前記位置検出信号が入力される度に１カウントアッ
    プするものであって、 前記位相判別器は、前記偏差カウンタの出力値がプラス
    １以上であるとき前記進みの位相差と判別し、前記偏差
    カウンタの出力値がマイナス１以下であるとき前記遅れ
    の位相差と判別する構成とした請求項１５記載のステッ
    プモータ装置。
17. 【請求項１７】 前記励磁電流制御器は、 駆動指令信号と位置検出信号とによるパルス数の差、つ
    まり偏差をカウントする偏差カウンタと、 前記偏差カウンタの出力値により進みの位相差であるか
    遅れの位相差であるかを判別する位相判別器とを有し、 前記偏差カウンタはその出力値を、ステップモータを正
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号が入力される度
    に１カウントダウンし、前記ステップモータを負方向に
    駆動する場合、前記駆動指令信号が入力される度に１カ
    ウントアップし、前記ステップモータが正方向に駆動し
    たとき、前記位置検出信号が入力される度に１カウント
    アップし、前記ステップモータが負方向に駆動したと
    き、前記位置検出信号が入力される度に１カウントダウ
    ンするものであって、 前記位相判別器は、前記偏差カウンタの出力値がマイナ
    ス１以下であるとき前記進みの位相差と判別し、前記偏
    差カウンタの出力値がプラス１以上であるとき前記遅れ
    の位相差と判別する構成とした請求項１５記載のステッ
    プモータ装置。
18. 【請求項１８】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと； （ｂ）前記ステップモータの可動子の位置を検出し、位
    置検出信号を出力する位置検出器と、（ｃ）前記駆動巻
    線を励磁するための電力を供給する励磁器と；その励磁
    器は、 励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に応
    答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信号
    により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであっ
    て、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
    し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
    の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
    に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記励磁器
    の電流値信号に作用して前記駆動巻線の励磁電流を強制
    的に増加させる励磁電流強制増加器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミングが
    遅い方の信号を出力信号とし、前記ステップモータを負
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号と前記位置検出
    信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅い方の
    信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器と、 前記駆動指令信号と前記位置検出信号とによるパルス数
    の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状態か、
    前記偏差が前記所定の範囲外であり、これを前記所定の
    範囲内とするためには、前記ステップモータの可動子を
    正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第
    ２の状態か、前記偏差が前記所定の範囲外であり、これ
    を前記所定の範囲内とするためには、前記ステップモー
    タの可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
    クが必要な第３の状態かを検出する偏差状態検出器と、 前記偏差状態検出器の検出結果に基づき、前記遅れ信号
    優先通過器の出力信号と前記位置検出信号と前記位置検
    出信号を反転した信号とのうち、いずれか一つを前記励
    磁信号として選択する励磁信号選択器とから成り、 前記偏差状態検出器が前記第１の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記遅れ信号優先通過器の出力信
    号を前記励磁信号として選択し、前記偏差状態検出器が
    前記第２の状態を検出した場合、前記励磁信号選択器は
    前記位置検出信号を前記励磁信号として選択し、前記偏
    差状態検出器が前記第３の状態を検出した場合、前記励
    磁信号選択器は前記位置検出信号を反転した信号を前記
    励磁信号として選択する構成とし、 前記励磁電流強制増加器は、 前記偏差状態検出器が前記第２の状態又は前記第３の状
    態を検出したとき、前記駆動巻線の励磁電流を強制的に
    増加する構成としたステップモータ装置。
19. 【請求項１９】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、前記励磁器は、 励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に応
    答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信号
    により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであっ
    て、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
    し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
    の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
    に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記駆動指
    令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電流
    制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励磁
    電流制御器と、（ｆ）前記駆動巻線の励磁電流を強制的
    に増加させる励磁電流強制増加器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミングが
    遅い方の信号を出力信号とし、前記ステップモータを負
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号と前記位置検出
    信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅い方の
    信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器と、 前記駆動指令信号と前記位置検出信号とによるパルス数
    の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状態か、
    前記偏差が前記所定の範囲外であり、これを前記所定の
    範囲内とするためには、前記ステップモータの可動子を
    正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第
    ２の状態か、前記偏差が前記所定の範囲外であり、これ
    を前記所定の範囲内とするためには、前記ステップモー
    タの可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
    クが必要な第３の状態かを検出する偏差状態検出器と、 前記偏差状態検出器の検出結果に基づき、前記遅れ信号
    優先通過器の出力信号と前記位置検出信号と前記位置検
    出信号を反転した信号とのうち、いずれか一つを前記励
    磁信号として選択する励磁信号選択器とから成り、 前記偏差状態検出器が前記第１の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記遅れ信号優先通過器の出力信
    号を前記励磁信号として選択し、前記偏差状態検出器が
    前記第２の状態を検出した場合、前記励磁信号選択器は
    前記位置検出信号を前記励磁信号として選択し、前記偏
    差状態検出器が前記第３の状態を検出した場合、前記励
    磁信号選択器は前記位置検出信号を反転した信号を前記
    励磁信号として選択する構成とし、 前記励磁電流制御器は、 ステップモータを正方向に駆動する場合、前記位置検出
    信号に対して前記駆動指令信号が位相遅れとなったとき
    の位相差を遅れの位相差とし、前記位置検出信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記ステップモータを負方向に駆動
    する場合、前記位置検出信号を反転した信号に対して前
    記駆動指令信号が位相遅れとなったときの位相差を遅れ
    の位相差とし、前記位置検出信号の反転した信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記遅れの位相差が生じた場合は前
    記駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向に前記励磁電
    流制御信号を変化させ、前記進みの位相差が生じた場合
    は前記駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に前記
    励磁電流制御信号を変化させる構成とし、 前記励磁電流強制増加器は、前記偏差状態検出器が前記
    第２の状態又は前記第３の状態を検出したとき、前記駆
    動巻線の励磁電流を強制的に増加する構成としたステッ
    プモータ装置。
20. 【請求項２０】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、前記励磁器は、 励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に応
    答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信号
    により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであっ
    て、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
    し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
    の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
    に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記駆動指
    令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電流
    制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励磁
    電流制御器と、（ｆ）前記駆動巻線の励磁電流を強制的
    に増加させる励磁電流強制増加器とを備え、 前記励磁タイミング制御器は、 前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆動
    指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミングが
    遅い方の信号を出力信号とし、前記ステップモータを負
    方向に駆動する場合、前記駆動指令信号と前記位置検出
    信号を反転した信号のうち、入力タイミングが遅い方の
    信号を出力信号とする遅れ信号優先通過器と、 前記駆動指令信号と前記位置検出信号とによるパルス数
    の差、つまり偏差が所定の範囲内である第１の状態か、
    前記偏差が前記所定の範囲外であり、これを前記所定の
    範囲内とするためには、前記ステップモータの可動子を
    正方向に向かわせるように働く順方向トルクが必要な第
    ２の状態か、前記偏差が前記所定の範囲外であり、これ
    を前記所定の範囲内とするためには、前記ステップモー
    タの可動子を負方向に向かわせるように働く逆方向トル
    クが必要な第３の状態か、前記偏差が前記所定の範囲よ
    りも広い範囲内である第４の状態かを検出する偏差状態
    検出器と、 前記偏差状態検出器の検出結果に基づき、前記遅れ信号
    優先通過器の出力信号と前記位置検出信号と前記位置検
    出信号を反転した信号とのうち、いずれか一つを前記励
    磁信号として選択する励磁信号選択器とから成り、 前記偏差状態検出器が前記第１の状態を検出した場合、
    前記励磁信号選択器は前記遅れ信号優先通過器の出力信
    号を前記励磁信号として選択し、前記偏差状態検出器が
    前記第２の状態を検出した場合、前記励磁信号選択器は
    前記位置検出信号を前記励磁信号として選択し、前記偏
    差状態検出器が前記第３の状態を検出した場合、前記励
    磁信号選択器は前記位置検出信号を反転した信号を前記
    励磁信号として選択する構成とし、 前記励磁電流制御器は、 ステップモータを正方向に駆動する場合、前記位置検出
    信号に対して前記駆動指令信号が位相遅れとなったとき
    の位相差を遅れの位相差とし、前記位置検出信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記ステップモータを負方向に駆動
    する場合、前記位置検出信号を反転した信号に対して前
    記駆動指令信号が位相遅れとなったときの位相差を遅れ
    の位相差とし、前記位置検出信号の反転した信号に対し
    て前記駆動指令信号が位相進みとなったときの位相差を
    進みの位相差とし、前記遅れの位相差が生じた場合は前
    記駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向に前記励磁電
    流制御信号を変化させ、前記進みの位相差が生じた場合
    は前記駆動巻線の最大励磁電流を増加させる方向に前記
    励磁電流制御信号を変化させる構成とし、 前記励磁電流強制増加器は、前記偏差状態検出器が前記
    第４の状態から外れたことを検出したとき、前記駆動巻
    線の励磁電流を強制的に増加する構成としたステップモ
    ータ装置。
21. 【請求項２１】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、その励磁器は、 励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に応
    答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信号
    により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであ
    り、（ｄ）前記励磁器の励磁信号として入力される駆動
    指令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電
    流制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励
    磁電流制御器とを備え、 その励磁電流制御器は、 前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換えが
    前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効な
    方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指令信号と
    前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最
    大励磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を変
    化させ、 前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換えが
    前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに好まし
    くない方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指令
    信号と前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻
    線の最大励磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御
    信号を変化させるものであり、 更に前記励磁電流制御器は、休止幅生成器を含む励磁電
    流減少休止器を有し、 前記励磁電流減少休止器は、前記休止幅生成器の出力で
    ある励磁電流減少休止信号が出力される間、前記駆動巻
    線の最大励磁電流を減少する方向への前記励磁電流制御
    信号の変化を休止する構成としたステップモータ装置。
22. 【請求項２２】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと；（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、その励磁器は、 ・励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に
    応答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信
    号により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであ
    り、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
    し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
    の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
    に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記駆動指
    令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電流
    制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励磁
    電流制御器とを備え、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
    な方向にトルクを向かわせる場合は、前記励磁タイミン
    グ制御器は、前記駆動指令信号の入力タイミングに応答
    して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
    位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
    磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を変化さ
    せ、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するには好ま
    しくない方向にトルクを向かわせる場合は、 前記励磁タイミング制御器は、前記位置検出信号の入力
    タイミングに応答して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
    位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
    磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御信号を変化
    させるものであって、 更に前記励磁電流制御器は、休止幅生成器を含む励磁電
    流減少休止器を有し、 前記励磁電流減少休止器は、前記休止幅生成器の出力で
    ある励磁電流減少休止信号が出力される間、前記駆動巻
    線の最大励磁電流を減少する方向への前記励磁電流制御
    信号の変化を休止する構成としたステップモータ装置。
23. 【請求項２３】 励磁電流減少休止信号は、位置検出器
    が出力する位置検出信号の入力タイミング毎に、ステッ
    プモータの可動子の速度に応じた時間、出力される構成
    とした請求項２１又は請求項２２記載のステップモータ
    装置。
24. 【請求項２４】 励磁電流減少休止信号は、位置検出器
    が出力する位置検出信号の入力タイミング毎に、予め定
    められた所定の時間、出力される構成とした請求項２１
    又は請求項２２記載のステップモータ装置。
25. 【請求項２５】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記駆動巻線を励磁するための電
    力を供給する励磁器と、（ｃ）前記ステップモータの可
    動子の位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出
    器と、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力
    とし、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれ
    かの入力タイミングに応答して励磁信号を出力する励磁
    タイミング制御器と、 前記励磁タイミング制御器は、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
    な方向にトルクを向かわせる場合は前記駆動指令信号の
    入力タイミングに応答して前記励磁信号を出力し、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するには好ま
    しくない方向にトルクを向かわせる場合は前記位置検出
    信号の入力タイミングに応答して前記励磁信号を出力す
    るものであり、（ｅ）前記励磁タイミング制御器の前記
    励磁信号が、前記いずれかの入力タイミングのうち、一
    方の入力タイミングに比較的長期間応答している安定状
    態か、前記いずれかの入力タイミングへの応答が比較的
    短期間で入れ替わる不安定状態かを判別する励磁信号安
    定判別器と、（ｆ）前記励磁信号安定判別器の判別結果
    に基づき、前記駆動指令信号と前記励磁信号のうちいず
    れかを選択して前記励磁器に出力する選択器とを備え、 前記励磁信号安定判別器が前記安定状態を判別したと
    き、前記選択器は前記励磁信号を前記駆動巻線の励磁に
    選択し、前記励磁信号安定判別器が前記不安定状態を判
    別したとき、前記選択器は前記駆動指令信号を前記駆動
    巻線の励磁に選択する構成としたステップモータ装置。
26. 【請求項２６】 励磁信号安定判別器は、位置検出信号
    または駆動指令信号の入力タイミング毎に前記位置検出
    信号と前記駆動指令信号との位相差の進み遅れの状態を
    記憶し、それぞれの入力タイミングで記憶した前記位相
    差の状態が少なくとも電気角１周期間、同じ状態である
    場合を安定状態と判断し、状態が変化すれば不安定状態
    と判断する構成とした請求項２５記載のステップモータ
    装置。
27. 【請求項２７】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記駆動巻線を励磁するための電
    力を供給する励磁器と、（ｃ）前記ステップモータの可
    動子の位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出
    器と、 前記位置検出器が出力する位置検出信号は、前記駆動巻
    線が発生する誘起電圧に対して進み位相の信号と遅れ位
    相の信号とが含まれ、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検
    出信号とを入力とし、前記駆動指令信号又は前記位置検
    出信号のいずれかの入力タイミングに応答して励磁信号
    を出力する励磁タイミング制御器と、 前記励磁タイミング制御器は、 ・前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆
    動指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミング
    が遅い方の信号の入力タイミングに応答して前記励磁信
    号を出力し、前記ステップモータを負方向に駆動する場
    合、前記駆動指令信号と前記位置検出信号を反転した信
    号のうち、入力タイミングが遅い方の信号の入力タイミ
    ングに応答して前記励磁信号を出力するものであり、
    （ｅ）前記励磁タイミング制御器の前記励磁信号が、前
    記いずれかの入力タイミングのうち、一方の入力タイミ
    ングに比較的長期間応答している安定状態か、前記いず
    れかの入力タイミングへの応答が比較的短期間で入れ替
    わる不安定状態かを判別する励磁信号安定判別器と、
    （ｆ）前記駆動指令信号と前記励磁信号とが入力され、
    前記励磁信号安定判別器が前記安定状態を判別したと
    き、前記励磁信号を選択して前記励磁器に出力し、前記
    励磁信号安定判別器が前記不安定状態を判別したとき、
    前記駆動指令信号を選択して前記励磁器に出力する選択
    器とを備え、 前記位置検出器が出力する進み位相および遅れ位相の位
    置検出信号の全入力タイミングが、前記駆動指令信号の
    入力タイミングよりも遅くなるまで、前記駆動指令信号
    による前記駆動巻線の励磁を行う構成としたステップモ
    ータ装置。
28. 【請求項２８】 位置検出器は、駆動巻線が発生する誘
    起電圧に対して、進み位相に取り付けられた第１のセン
    サーと、遅れ位相に取り付けられた第２のセンサーとを
    少なくとも有する構成とした請求項２７記載のステップ
    モータ装置。
29. 【請求項２９】 励磁信号安定判別器は、位置検出信号
    または駆動指令信号の入力タイミング毎に前記位置検出
    信号と前記駆動指令信号との位相差の進み遅れの状態を
    記憶し、それぞれの入力タイミングで記憶した前記位相
    差の状態が少なくとも電気角１周期間、同じ状態である
    場合を安定状態と判断し、状態が変化すれば不安定状態
    と判断する構成とした請求項２７又は請求項２８記載の
    ステップモータ装置。
30. 【請求項３０】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記駆動巻線を励磁するための電
    力を供給する励磁器と、（ｃ）前記ステップモータの可
    動子の位置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出
    器と、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力
    とし、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれ
    かの入力タイミングに応答して励磁信号を前記励磁器に
    出力する励磁タイミング制御器とを備え、 前記位置検出器は、 ・前記駆動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の
    前記位置検出信号を出力するものであり、 前記励磁タイミング制御器は、 ・前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記駆
    動指令信号と前記位置検出信号のうち、入力タイミング
    が遅い方の信号の入力タイミングに応答して前記励磁信
    号を出力し、前記ステップモータを負方向に駆動する場
    合、前記駆動指令信号と前記位置検出信号を反転した信
    号のうち、入力タイミングが遅い方の信号の入力タイミ
    ングに応答して前記励磁信号を出力するものであり、 ・前記位置検出器が出力する進み位相の位置検出信号の
    入力タイミングが、前記駆動指令信号の入力タイミング
    よりも遅くなるまで、前記駆動指令信号による前記駆動
    巻線の励磁を行う構成としたステップモータ装置。
31. 【請求項３１】 駆動巻線は、 互いに電気的に９０度の位相差を有して設けられる第１
    相駆動巻線と第２相駆動巻線とから成り、 位置検出器は、 ステップモータを正方向に駆動した場合、前記第１相駆
    動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の信号を出
    力するように固定子に取り付けられた第１のセンサー
    と、 前記ステップモータを正方向に駆動した場合、前記第２
    相駆動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の信号
    を出力するように固定子に取り付けられた第２のセンサ
    ーと、 前記第１のセンサーと前記第２のセンサーの各出力を入
    力とし、前記各相駆動巻線に対応する位置検出信号を生
    成する位置信号生成器とから成り、 前記各センサーの出力信号の進み位相は、前記各相駆動
    巻線が発生する誘起電圧に対して、電気角で概略４５度
    であり、 前記位置信号生成器は、 前記ステップモータを正方向に駆動する場合、前記第１
    のセンサー信号を前記第１相駆動巻線に対応させ、前記
    第２のセンサー信号を前記第２相駆動巻線に対応させて
    位置検出信号とし、 前記ステップモータを負方向に駆動する場合、前記第１
    のセンサー信号の反転信号を前記第２相駆動巻線に対応
    させ、前記第２のセンサー信号を前記第１相駆動巻線に
    対応させて位置検出信号とする構成とした請求項３０記
    載のステップモータ装置。
32. 【請求項３２】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、 その前記励磁器は、 励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に応
    答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信号
    により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであ
    り、（ｄ）前記励磁器の励磁信号として入力される駆動
    指令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電
    流制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励
    磁電流制御器とを備え、 前記位置検出器は、 前記駆動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の前
    記位置検出信号を出力するものであり、 前記励磁電流制御器は、 前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換えが
    前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効な
    方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指令信号と
    前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最
    大励磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を変
    化させ、 前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換えが
    前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに好まし
    くない方向にトルクを向かわせる場合は、前記駆動指令
    信号と前記位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻
    線の最大励磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御
    信号を変化させるものであり、更に前記励磁電流制御器
    は、 休止幅生成器を含む励磁電流減少休止器と、 割込幅生成器を含む励磁電流増加割込器とを有し、 前記励磁電流減少休止器は、前記位置検出信号の出力に
    応答して前記休止幅生成器が励磁電流減少休止信号を出
    力する間、前記駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向
    への前記励磁電流制御信号の変化を休止し、 前記励磁電流増加割込器は、前記位置検出信号の出力に
    応答して前記割込幅生成器が割込許可信号を出力し、前
    記割込許可信号の出力中に前記駆動指令信号が変化する
    と、その時点から前記割込許可信号が終了するまでのあ
    いだ励磁電流増加割込信号を出力し、前記励磁電流増加
    割込信号が出力される間、前記駆動巻線の最大励磁電流
    を増加する方向へ前記励磁電流制御信号を変化させる構
    成としたステップモータ装置。
33. 【請求項３３】 （ａ）複数相の駆動巻線を有するステ
    ップモータと、（ｂ）前記ステップモータの可動子の位
    置を検出し、位置検出信号を出力する位置検出器と、
    （ｃ）前記駆動巻線を励磁するための電力を供給する励
    磁器と、その励磁器は、 ・励磁信号と電流値信号とを入力とし、前記励磁信号に
    応答して前記駆動巻線の励磁を切り換え、前記電流値信
    号により前記駆動巻線の最大励磁電流を定めるものであ
    り、（ｄ）駆動指令信号と前記位置検出信号とを入力と
    し、前記駆動指令信号又は前記位置検出信号のいずれか
    の入力タイミングに応答して前記励磁信号を前記励磁器
    に出力する励磁タイミング制御器と、（ｅ）前記駆動指
    令信号と前記位置検出信号との位相差に応じた励磁電流
    制御信号を前記励磁器の電流値信号として出力する励磁
    電流制御器とを備え、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するのに有効
    な方向にトルクを向かわせる場合は、前記励磁タイミン
    グ制御器は、前記駆動指令信号の入力タイミングに応答
    して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
    位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
    磁電流を減少する方向に前記励磁電流制御信号を変化さ
    せ、 ・前記駆動指令信号による前記駆動巻線の励磁切り換え
    が前記ステップモータを所望の方向へ駆動するには好ま
    しくない方向にトルクを向かわせる場合は、 前記励磁タイミング制御器は、前記位置検出信号の入力
    タイミングに応答して前記励磁信号を出力し、 かつ、前記励磁電流制御器は、前記駆動指令信号と前記
    位置検出信号との位相差に応じて前記駆動巻線の最大励
    磁電流を増加させる方向に前記励磁電流制御信号を変化
    させるものであり、 更に前記位置検出器は、 前記駆動巻線が発生する誘起電圧に対して進み位相の前
    記位置検出信号を出力するものであり、 更に前記励磁電流制御器は、 休止幅生成器を含む励磁電流減少休止器と、 割込幅生成器を含む励磁電流増加割込器とを有し、 前記励磁電流減少休止器は、前記位置検出信号の出力に
    応答して前記休止幅生成器が励磁電流減少休止信号を出
    力する間、前記駆動巻線の最大励磁電流を減少する方向
    への前記励磁電流制御信号の変化を休止し、 前記励磁電流増加割込器は、前記位置検出信号の出力に
    応答して前記割込幅生成器が割込許可信号を出力し、前
    記割込許可信号の出力中に前記駆動指令信号が変化する
    と、その時点から前記割込許可信号が終了するまでのあ
    いだ励磁電流増加割込信号を出力し、前記励磁電流増加
    割込信号が出力させる間、前記駆動巻線の最大励磁電流
    を増加する方向へ前記励磁電流制御信号を変化させる構
    成としたステップモータ装置。
34. 【請求項３４】 休止幅生成器が出力する励磁電流減少
    休止信号および割込幅生成器が出力する割込許可信号
    は、駆動巻線が発生する誘起電圧に対する位置検出信号
    の進み位相に相当する時間より多くの時間出力される構
    成とした請求項３２又は請求項３３記載のステップモー
    タ装置。
35. 【請求項３５】 休止幅生成器が出力する励磁電流減少
    休止信号は、駆動巻線が発生する誘起電圧に対する位置
    検出信号の進み位相に相当する時間より多くの時間出力
    され、 割込幅生成器が出力する割込許可信号は、前記励磁電流
    減少休止信号の出力時間よりも少ない時間出力される構
    成とした請求項３２又は請求項３３記載のステップモー
    タ装置。
36. 【請求項３６】 休止幅生成器が出力する励磁電流減少
    休止信号あるいは割込幅生成器が出力する割込許可信号
    は、位置検出器が出力する位置検出信号の入力タイミン
    グ毎に、ステップモータの可動子の速度に応じた時間、
    出力される構成とした請求項３２又は請求項３３記載の
    ステップモータ装置。
37. 【請求項３７】 休止幅生成器が出力する励磁電流減少
    休止信号あるいは割込幅生成器が出力する割込許可信号
    は、位置検出器が出力する位置検出信号の入力タイミン
    グ毎に、予め定められた所定の時間、出力される構成と
    した請求項３２又は請求項３３記載のステップモータ装
    置。
38. 【請求項３８】 ステップモータを起動するときあるい
    は停止して位置決めするとき、励磁器の電流値信号に作
    用して駆動巻線の励磁電流を強制的に増加する起動停止
    励磁器を備えた構成とした請求項６又は請求項７又は請
    求項１５又は請求項１８又は請求項１９又は請求項２０
    又は請求項２１又は請求項２２又は請求項３２又は請求
    項３３記載のステップモータ装置。
39. 【請求項３９】 起動停止励磁器は、 駆動指令信号の周波数が予め設定された値よりも低いか
    否かを判別する周波数判別器を有し、 前記周波数判別器が前記駆動指令信号の周波数が低いと
    判別した場合、ステップモータを起動するときあるいは
    停止して位置決めするときと見なし、駆動巻線の励磁電
    流を強制的に増加する構成とした請求項３８記載のステ
    ップモータ装置。
40. 【請求項４０】 起動停止励磁器は、 ステップモータの可動子の駆動速度が予め設定された値
    よりも低いか否かを判別する速度検出器を有し、 前記速度検出器が前記可動子の駆動速度が低いと判別し
    た場合、前記ステップモータを起動するときあるいは停
    止して位置決めするときと見なし、駆動巻線の励磁電流
    を強制的に増加するものであり、 前記速度検出器は、位置検出信号の出力変化によりその
    周波数を検出する位置信号周波数検出器と、前記ステッ
    プモータの駆動方向指令が前記可動子の駆動方向と同じ
    場合のみ、前記位置検出信号の出力変化を有効とする保
    護器とを備え、前記保護器によって有効とされる前記位
    置検出信号の出力変化があった時点から、次の有効な出
    力変化の時点までの時間を計測して前記可動子の駆動速
    度を検出する構成とした請求項３８記載のステップモー
    タ装置。
41. 【請求項４１】 励磁電流制御器は、駆動指令信号と位
    置検出信号との位相差を積分する積分器を有し、前記積
    分器の出力に基づいて励磁電流制御信号を出力するもの
    であり、 前記積分器は、駆動巻線の励磁電流を概略零にしてステ
    ップモータを停止させる又は励磁電流を増加して保持ト
    ルクを発生させて前記ステップモータを停止させる際、
    その積分動作を休止し、前記ステップモータを停止させ
    る直前の励磁電流制御信号の出力値を記憶し、前記ステ
    ップモータを再駆動する場合、前記積分器の積分動作を
    再開し、前記励磁電流制御信号を前記記憶した出力値か
    ら開始する構成とした請求項６又は請求項７又は請求項
    １５又は請求項１９又は請求項２０又は請求項２１又は
    請求項２２又は請求項３２又は請求項３３記載のステッ
    プモータ装置。
42. 【請求項４２】 励磁電流制御器は、駆動指令信号と位
    置検出信号との位相差を積分する積分器を有し、前記積
    分器の出力に基づいて励磁電流制御信号を出力するもの
    であり、 前記積分器は、駆動巻線の励磁電流を概略零にしてステ
    ップモータを停止させる又は励磁電流を増加して保持ト
    ルクを発生させて前記ステップモータを停止させる際、
    その積分動作を休止し、前記ステップモータを停止させ
    る直前の励磁電流制御信号の出力値を記憶し、前記ステ
    ップモータを再駆動する場合、前記積分器の積分動作を
    再開し、前記励磁電流制御信号を前記記憶した出力値か
    ら開始する構成とした請求項３８記載のステップモータ
    装置。
43. 【請求項４３】 偏差状態検出器が第２の状態か第３の
    状態かを検出したとき、駆動指令信号と位置検出信号と
    の同期が外れたことを意味する信号を上位機器に出力す
    る構成を備えた請求項１又は請求項６又は請求項７又は
    請求項９記載又は請求項１５又は請求項１８又は請求項
    １９又は請求項２０又は請求項２１又は請求項２２又は
    請求項２５又は請求項２７又は請求項３０又は請求項３
    ２又は請求項３３記載のステップモータ装置。
44. 【請求項４４】 偏差状態検出器が第２の状態か第３の
    状態かを検出したとき、駆動指令信号と位置検出信号と
    の同期が外れたことを意味する信号を上位機器に出力す
    る構成を備えた請求項３８記載のステップモータ装置。
45. 【請求項４５】 偏差状態検出器が第２の状態か第３の
    状態かを検出したとき、駆動指令信号と位置検出信号と
    の同期が外れたことを意味する信号を上位機器に出力す
    る構成を備えた請求項４１記載のステップモータ装置。