JP2541998B2 - ステッピングモ−タの制動制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気ディスクの磁気ヘッドやプリンタの印
刷ヘッド等の位置決め制御に用いられるステッピングモ
ータを短時間で停止させるための制動制御方法及び装置
に関するものである。

［従来の技術］ ステッピングモータが停止する場合、回転子は停止位
置を中心にして減衰振動しながら最終的に目標停止位置
に停止する。したがってステッピングモータを駆動源と
する場合に、位置決め停止時間を短縮して高速駆動をす
るためには、なんらかの制動制御をかける必要がある。
そこで従来は制動特性を向上させるために、機械的に制
動をかけた場合には、ダンパを用いている。また電気的
に制動をかけるために、回転子が停止位置に達する直前
で逆相制動をかけて回転子を短時間に停止させる技術が
提案されている。しかしながら逆相制動をかける場合に
は、制動をかけるタイミングの決定が非常に難しいとい
う問題があった。

そこで電気的に制動をかける新たな技術として特開昭
61-9198号公報に示されるような技術が提案された。該
公報に示される技術では、回転子が所定の停止位置を中
心にして減衰振動する際に、回転子の角速度に比例して
固定子の励磁巻線の電流が変化することに着目し、この
電流の変化から回転子の回転方向を検出する。そして回
転子の減衰振動に対して、回転子の回転方向と逆方向の
トルクを付与するように励磁電圧を制御して回転子を減
速させる。具体的には、しきい値を設定して電流変化が
このしきい値を越える期間だけ、回転子に回転方向と逆
方向の回転トルクを与えるように励磁電圧を供給してい
る。しきい値を設けたのは、理論的には振動が発生した
後に常時回転方向と逆方向の回転トルクを回転子に与え
れば迅速に停止すると考えられるのであるが、回転子に
は慣性力があるため、しきい値を設けずに逆方向のトル
クを大きくし過ぎると、かえって逆方向への振動時間が
長くなるので、これを防ぐためである。

前記公報に開示された制動方法では、回転子が停止位
置を越え、回転子が減衰振動を開始して初めて回転子に
制動をかけるため、減衰時間を短縮するには限界があっ
た。またこの従来の技術では、実際にはしきい値を設定
して、検出電流がしきい値を越えている期間だけ逆方向
のトルクを与えるように制御するため、検出電流がしき
い値以下になると制動がかからなくなり、このことも減
衰時間の短縮化の障害になっていた。

そこで特開昭61-251500号公報に示されたパルスモー
タ駆動装置のように、段階的に動く回転子の角速度に比
例した速度電圧を励磁電流制御回路にフィードバック
し、回転子の停止時の振動の発生を抑制する技術が提案
された。

［発明が解決しようとする課題］ 特開昭61-251500号公報に示され技術では、フィード
バックした速度電圧に基づいて常時励磁電流を変化させ
て制動をかけているため、回転子の回転速度が遅くなる
問題がある。また該公報に示された技術をそのまま２相
励磁のステッピングモータに適用した場合には、２相の
励磁巻線の励磁電流を両方とも同時にフィードバック制
御することになる。しかしながら２相の励磁電流を同時
にフィードバック制御することは制御が複雑になるばか
りでなく、かえって制動効果が落ちる問題が生じる。

本発明の目的は、回転子が減衰振動を開始する前から
制動動作を行って、減衰時間を大幅に短縮することがで
きるステッピングモータの制動制御方法及び装置を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の方法においては、２相の励磁巻線にそれぞれ
電流値の異なる励磁電流を通電してハーフステップで駆
動制御されるステッピングモータの停止時の回転子の振
動を抑制するステッピングモータの制動制御方法におい
て、ステップ数を指令する指令パルスの最後の指令パル
スが出力されると回転子の角速度に比例した速度電圧を
励磁電流制御回路にフィードバックする。そして２相の
励磁巻線のうち通電される励磁電流の値が小さい方の励
磁巻線の励磁電流を、速度電圧の変化に応じて制御して
停止時の回転子の振動を阻止する。

また本発明の装置は、上記方法を実施するのに好適な
装置であり、２相の励磁巻線にそれぞれ電流値の異なる
励磁電流を通電してハーフステップで駆動制御されるス
テッピングモータＭの回転子のステップ数を指令する指
令パルスＳ1をパルス列として出力する主制御回路１
と、指令パルスＳ1に応じて各励磁巻線に通電する励磁
電流の値を設定する励磁電流制御回路２と、励磁電流制
御回路２の出力に応じて各励磁巻線に励磁電流を通電す
る励磁電流通電回路３と、主制御回路１から出力される
パルス列の最後に出力される指令パルスを検出する指令
パルス検出回路４と、回転子の角速度に比例した速度電
圧Ｓv1,Sv2を出力する速度電圧発生器６と、指令パルス
検出回路４が最後の指令パルスを検出すると速度電圧Ｓ
v1,Sv2に比例したフィードバック信号Ｓf1,Sf2を励磁電
流回路２にフィードバックするフィードバック制御回路
５とを具備している。そして励磁電流制御回路２は、フ
ィードバック制御回路５から入力されたフィードバック
信号Ｓf1,Sf2を、回転子の振動の発生を阻止するよう
に、通電される励磁電流の値が小さい方の励磁巻線の励
磁電流Ｉ1,I2を設定する励磁電流設定信号Ｓ12′,S13′
に加算又は減算するように構成されている。

［発明の作用］ 本発明の方法では、回転子の角速度に比例した速度電
圧が回転子の回転位置と速度の情報とを含んでいること
に着目し、この速度電圧の変化に応じて励磁電流を制御
することにより回転子に与えるエネルギ，回転子の目標
停止位置または回転トルクを制御しながら回転子を駆動
する。本発明の方法では、最後の指令パルスが出力され
ると速度電圧を励磁電流制御回路にフィードバックし
て、２相の励磁巻線のうち通電される励磁電流の値が小
さい方の励磁巻線の励磁電流を、この速度電圧の変化に
応じて回転子の停止時の振動の発生を阻止するように変
化させることにより、回転子が停止位置に達する前から
励磁巻線に供給される電力、言い替えれば回転トルクを
制御して回転子に制動をかける。速度電圧の変化に応じ
て励磁電流を変化させることは、振動の発生の原因にな
る余分なエネルギを回転子に与えないようにすることに
ほかならない。

各励磁電流の値は、回転子の停止目標位置に対応して
おり、励磁電流の値を変えることは回転子の停止目標位
置を変えることを意味する。従って励磁電流を速度電圧
に応じて制御することは、回転子の停止目標位置を速度
電圧に応じて変化させながら、回転子を所望の停止位置
に導くことになる。

特に本発明のように、２相の励磁巻線のうち通電され
る励磁電流の値が小さい方の励磁巻線の励磁電流をフィ
ードバック制御すると、制御が簡単になるばかりでな
く、効果的に制動をかけることができる。したがって本
発明の方法によれば停止時の減衰振動の発生を実質的に
阻止することができる。また回転子が振動したとして
も、振動の阻止に最も寄与する励磁巻線の励磁電流をフ
ィードバック制御するため、回転子の減衰振動を迅速に
防止させることができる。

また本発明の装置によれば、上記本発明の方法を簡単
な構成で実施することができる。

［実施例］ 第１図には本発明の方法を実施する制動制御装置の基
本構成が示してある。なお第１図の構成を、２相の励磁
巻線を有するステッピングモータを２相励磁のハーフス
テップ駆動方式によって駆動する場合を例にとって説明
する。第２図はこの駆動方式によって励磁巻線を励磁す
る場合のトルクベクトル図である。

第１図の構成において、１はステッピングモータＭの
回転子のステップ数を指令する指令パルスＳ1をパルス
列として出力する主制御回路であり、例えば停止位置か
ら回転子を１ステップ進める場合には１つの指令パルス
が出力される。なお周知の通り、回転子を複数ステップ
進める際には、指令パルスのパルス間隔は適宜に制御さ
れて回転子の加速及び減速が適宜に調整される。

２は指令パルスＳ1に応じてモータＭの２相の励磁巻
線にそれぞれ通電される励磁電流Ｉ1及びＩ2の値を設定
する励磁電流制御回路である。この励磁電流制御回路２
は、後述するように速度電圧Ｓvに応じて回転子の停止
時の振動を阻止するように励磁電流を変化させる設定信
号Ｓ2及びＳ3を出力する。具体的には、速度電圧Ｓvに
比例したフィードバック信号Ｓfを、停止位置に応じて
選択された励磁巻線の励磁電流を設定する励磁電流設定
信号に加算又は減算して、励磁巻線に通電される励磁電
流の値を回転子の停止時の振動の発生を阻止するように
設定する。

そして３は励磁電流制御回路２の出力Ｓ2及びＳ3に応
じて各励磁巻線に励磁電流を通電する励磁電流通電回路
であり、この回路は市販のステップモータ駆動用のICに
よって構成することができる。また４は主制御回路１か
らパルス列の最後に出力される指令パルスＳ1Lを検出す
る指令パルス検出回路であり、例えばカウンタ回路を含
んで構成され、指令した数の指令パルスが主制御回路１
から出力されるとフィードバック制御回路５に検出信号
Ｓ4を出力する。

また６はモータＭの回転子の角速度に比例した速度電
圧を出力する速度電圧発生器であり、たとえばエンコー
ダやタコジェネレータ等を用いて構成できるが、後述す
る具体的な実施例においては、逆起電圧検出用巻線の出
力を適宜に選択して速度電圧Ｓvを得ている。指令パル
ス検出回路４が最後の指令パルスＳ1Lを検出してフィー
ドバック制御回路５が駆動されると、速度電圧発生器６
から出力された速度電圧Ｓvは、フィードバック制御回
路５を介して励磁電流制御回路２にフィードバックされ
る。

フィードバック制御回路５は、速度電圧発生器６の種
類によって構成が異なる。例えば、速度電圧発生器６と
してタコジェネレータが用いられる場合には、フィード
バック制御回路５は指令パルス検出回路４から検出信号
Ｓ4が出力されている間は、速度電圧Ｓvを適宜に増幅し
てフィードバック信号Ｓfとして励磁電流制御回路２に
フィードバックするように構成される。また２またはそ
れ以上の逆起電検出用巻線の出力を速度電圧として用い
る場合には、このフィードバック制御回路５は励磁方式
に応じて所定の逆起電圧検出用巻線の出力を回転子の停
止位置に応じて適宜に選択または反転し、この電圧を適
宜に増幅してフィードバック信号Ｓfとして励磁電流制
御回路２にフィードバックするように構成される。この
ようにフィードバック制御回路５の構成は、速度電圧発
生器６の構成に応じて適宜の構成を採用することができ
る。なおフィードバック制御回路５には速度電圧Ｓvに
比例したフィードバック信号Ｓfを発生する増幅回路が
設けられており、この増幅回路の増幅率を適宜に調整し
て適当なフィードバックをかけることにより実質的に回
転子を振動させることなく停止位置に停止させることが
可能になる。

励磁電流制御回路２は、前述の通り、フィードバック
制御回路５を介して入力された速度電圧Ｓvに比例した
フィードバック信号Ｓfの変化に応じて、モータＭの回
転子の停止時の振動の発生を阻止するように励磁巻線に
通電される励磁電流Ｉ1及びＩ2の値を設定する設定信号
Ｓ2及びＳ3を出力する。設定信号Ｓ2は第１の励磁巻線
の励磁電流Ｉ1を、そして設定信号Ｓ3は第２の励磁巻線
の励磁電流Ｉ2を設定する。なお励磁電流制御回路２に
よる速度電圧Ｓvの変化に応じた励磁電流の設定は、回
転子の振動を阻止するのに最も寄与する励磁巻線の励磁
電流すなわち励磁電流の値が小さい方の励磁巻線に流す
励磁電流を速度電圧Ｓvの変化に応じて変化させれるの
が最も効果的である。

第２図は、２相のステッピングモータを２相励磁のハ
ーフステップ駆動方式で励磁して、モータの回転子の回
転子極歯の１ピッチの間に８箇所の停止位置を設ける場
合のトルクベクトル図である。なお第２図において、符
号A,,a及びは第１相の励磁巻線に流れる電流ベクト
ルである。B,,b,は第２相の励磁巻線に流れる電流
ベクトルであり、また符号〜は回転子の極歯の１ピ
ッチの間の８箇所の停止位置及びその位置における回転
子に働くトルクベクトルを示している。の位置のトル
クを発生する場合には、第１相の励磁巻線の励磁電流を
とし、第２相の励磁巻線の励磁電流をＢとする。そし
ての位置からの位置に、回転子を一方の方向に１ス
テップさせる場合には、第２相の励磁巻線の励磁電流は
Ｂのままとして、第１相の励磁巻線の励磁電流をから
ａに切り換える。この場合を例にとって、以下本発明の
方法を説明する。

第３図Ａ〜Ｃは、トルクをの位置状態からの位置
状態に切り替えてステッピングモータを１ステップ進め
た時に、第１図の構成の装置を用いて本発明の方法を実
施した場合の回転子の位置θと、そのときの速度電圧Ｓ
vと第１相の励磁電流Ｉ1の変化とをそれぞれ示してい
る。この例の場合、主制御回路１から出力される励磁パ
ルスは１個であるから指令パルスＳ1が出力されると、
指令パルス検出回路４は直ちにフィードバック制御回路
５に検出信号Ｓ4を出力して、速度電圧発生器６からの
速度電圧Ｓvのフィードバックを可能にする。励磁電流
が励磁巻線に通電されてから回転子が動き出すまでには
第３図Ａ及びＢに見られるように時間遅れがある。

この例では、最後の指令パルスが出力されると、２相
の励磁電流のうち電流の値が−ａから＋ａに切り換わる
第１相の励磁巻線の励磁電流Ｉ1を、フィードバックさ
れた速度電圧Ｓvを用いて制御する。これは励磁電流の
値が小さい方の励磁電流を制御したほうが、効果的に制
御を行えるからである。この場合には、設定電流ａから
速度電圧Ｓvに比例した値の電流が減算された形状の励
磁電流Ｉ1が第１相の励磁巻線に流される。この励磁電
流Ｉ1は励磁電流が＋ａ側に切り換った初期の段階にお
いて、回転子が動きだすと速度電圧の変化に応じて切換
前の電流値−ａ側に変化する。そして以後は、速度電圧
に応じて励磁電流が＋ａ側に増加させられて振動の発生
の原因になる余分なエネルギを極力回転子に与えないよ
うにして、回転子を目標位置まで移動させる。このよう
に励磁電流の値が小さい方の励磁巻線に流れる励磁電流
を速度電圧Ｓvに応じて変化させることにより、制動制
御を行えば、第３図Ａに示すように、回転子を殆んど振
動させることなく短い時間で停止位置に停止させること
ができる。なお第３図Ｄ及びＥには、フィードバック制
御を行わない場合の励磁電流Ｉ1と速度電圧すなわち回
転子の速度変動をそれぞれ示してある。

第４図Ａ及びＢには、回転子を第２図のの位置から
の位置に１ステップ進めた時に、第１図の構成の装置
を用いて本発明の方法を実施した場合の、速度電圧Ｓv
と第１相の励磁電流の変化とをそれぞれ示している。こ
の例の場合も、第３図の例と同様に主制御回路１から出
力される指令パルスは１個である。指令パルスＳ1が出
力されると、指令パルス検出回路４は直ちにフィードバ
ック制御回路５に検出信号Ｓ4を出力して、速度電圧発
生器６からの速度電圧Ｓvのフィードバックを可能にす
る。

この場合には、第１相の励磁巻線の励磁電流Ｉ1は＋
Ａから＋ａに切り換わり、第２相の励磁巻線の励磁電流
は＋ｂから＋Ｂに切り換わる。前述と同様に、電流値の
小さい方の励磁電流を変化させたほうがトルクの制御効
果が大きくなるため、この例でも励磁電流が小さい方の
第１相の励磁電流Ｉ1を速度電圧Ｓvに基づいて制御す
る。最後の指令パルスが出力されると、励磁電流Ｉ1の
値が＋Ａから＋ａに切り替わる。励磁電流Ｉ1の形状
は、設定電流＋ａに速度電圧Ｓvに比例した値の電流を
加算した形状になる。この場合も第３図の場合と同様
に、励磁電流Ｉ1を速度電圧Ｓvに応じて変化させること
により振動の発生の原因になる余分なエネルギを回転子
に極力与えないようにして、回転子を目標位置まで移動
させる。

第４図Ｃ及びＤは、フィードバック制御を行わない場
合の第１相の励磁電流と速度電圧の波形を示している。

［具体例］ 第５図には、第１図の構成を具体的に実施する場合の
一実施例のブロック図が示してある。また第６図には、
シーケンスにより第５図の各部の出力波形が示してあ
る。したがって第６図を縦に連続して見れば、特定の指
令パルスが最後の指令パルスとして入力された時の各部
の信号の状態を見ることができる。なお第６図Ａは第２
図のベクトル図の関係において、→の方向に回転子
が回転する場合の指令信号であり、第６図Ｂは逆方向に
回転子が回転する場合の指令信号である。なお第５図に
おいて、第１図に示した基本構成と同じ部分には、第１
図に示した符号と同じ符号を付してある。第５図におい
て、励磁電流制御回路２は、分配回路21と、第１及び第
２の電流設定切換回路22及び23と第１及び第２の減算回
路（演算回路）とから構成される。また励磁電流通電回
路３は、パルス幅変調（PWM）を用いた第１及び第２のP
WM駆動回路31及び32から構成される。更にフィードバッ
ク制御回路５は、第１及び第２のローパスフィルタ51及
び52と、第１及び第２の反転回路53及び54と、第１及び
第２の正相，逆相切換回路55及び56と、第１及び第２の
増幅回路57及び58と選択回路59とから構成される。

本実施例の速度電圧発生器６は、第７図及び第８図に
具体的な構成の半部断面図を示すようにステッピングモ
ータと一体に構成された速度電圧発生器であり、センサ
用回転子63とセンサ用固定子65と逆起電圧検出用巻線Ｌ
11,L12とを備えて構成される。なおこのステッピングモ
ータの構成は、出願人が「ステッピングモータ」の名称
で昭和62年８月７日に提出した実用新案登録出願におい
て詳細に説明してあるので、ここでは簡単に説明する。
第７図において60は複数のモータ固定子側極歯を有する
複数のモータ固定子側磁極を備え、この複数のモータ固
定子側磁極に複数相の励磁巻線Ｌ11が巻装されてなるモ
ータ固定子であり、61はモータ固定子側極歯と対向し所
定の極性に磁化される複数のモータ回転子側極歯を有し
てなるモータ回転子である。モータ回転子61が固定され
た回転軸62には所定の極性に磁化される複数のセンサ回
転子側極歯64（第８図）を有するセンサ回転子63が固定
されており、固定子側にはセンサ回転子63のセンサ回転
子側極歯64と対向する複数のセンサ固定子側極歯66（第
８図）を有する複数のセンサ固定子側磁極Ｐ11〜Ｐ18を
備えたセンサ固定子65が設けられている。このセンサ固
定子65のセンサ固定子側磁極Ｐ11〜Ｐ18は第８図に示す
ように、磁極Ｐ11,P13,P15及びＰ17から第１の磁極群に
は第１の逆起電圧検出用巻線Ｌ12が巻装され、磁極Ｐ1
2,P14,P16及びＰ18からなる第２の磁極群には第２の逆
起動圧検出用巻線Ｌ22が巻装されている。なおセンサ回
転子側極歯64はモータ回転子側極歯のピッチと等しいピ
ッチで配設されており、センサ固定子側極歯66はモータ
固定子側極歯のピッチと磁気的に等価なピッチで配設さ
れている。なお本実施例においては、センサ固定子65が
固定されているフレーム半部67が周方向に回動調節自在
に設けられている。したがって第１及び第２の逆起電圧
検出用巻線Ｌ12及びＬ22から出力される電圧の位相を自
由に調整することができる。

そして本実施例においては、センサ回転子63が連続的
に回転した場合に、第１及び第２の逆起電圧検出用巻線
Ｌ12及びＬ22から第９図Ｂ及びＤに示すような逆起電圧
すなわち速度電圧Ｓv1及びＳv2が出力されるように、セ
ンサ固定子65のセンサ固定子側磁極の極歯66とセンサ回
転子63の極歯64との位置関係を設定してある。

第９図Ａは、主制御回路１から出力される指令パルス
Ｓ1であり、各パルスの下に記載した〜の符号は第
２図のトルクベクトル図及び第６図の最上部に付した符
号〜と対応している。第９図Ｃ及びＥは、モータ回
転子がモータ回転子側極歯の１ピッチ間の〜の位置
で停止する際に、第１及び第２の逆起電圧検出用巻線Ｌ
12及びＬ22に発生する速度電圧Ｓv1及びＳv2を示してい
る。なお第９図Ｃ及びＥの状態における速度電圧Ｓv1及
びＳv2は、制動をかけない場合の速度電圧であり、その
振幅は第９図Ｂ及びＤの波形の対応する部分の傾斜率ま
たは変化率に応じて変化する。したがってフレーム半部
67を適宜に位置決め調整することにより、各停止位置に
おける速度電圧をある程度大きな値で検出することがで
きる。本実施例においては、この様にして得た２つの速
度電圧Ｓv1及びＳv2を用いて制動制御を行なう。

（動作） 第５図の実施例の動作を第６図を参照して説明する。
主制御回路１から指令パルスＳ1が分配回路21に出力さ
れると、第６図ＤないしＧに示すように分配回路21は指
令パルスＳ1に応じて第１及び第２の励磁巻線に流れる
励磁電流の極性を定める極性設定信号Ｓ10,S10′,S11及
びＳ11′をPWM駆動回路31及び32に出力する。なお極性
設定信号Ｓ10がＨレベルの期間は第１の励磁巻線に正極
性（第１図の電流ベクトルＡまたはａの極性）の電流が
流され、極性設定信号Ｓ10′がＨレベルの期間には負極
性（第２図の電流ベクトルまたはの極性）の電流が
流される。同様にして極性設定信号Ｓ11がＨレベルの期
間は第２の励磁巻線に正極性（第２図の電流ベクトルＢ
またはｂの極性）の電流が流され、極性設定信号Ｓ11′
がＨレベルの期間には負極性（第２図の電流ベクトル
またはの極性）の電流が流される。

また分配回路21は、電流設定切換回路22及び23に、指
令パルスＳ1に応じて各相の設定電流値（停止状態を保
持するのに必要な励磁電流の値）を切り換えるための電
流切換信号Ｓ12及びＳ13（第６図Ｈ及びＩ）を供給す
る。第１の電流設定切換回路22に信号Ｓ12が入力された
場合には、該信号がＨレベルになっている期間は|A|の
電流値が設定され、Ｌレベルの期間は|a|の電流値が設
定される。また第２の電流設定切換回路23に信号Ｓ13が
入力された場合に、該信号がＨレベルになっている期間
は|B|の電流値が設定され、Ｌレベルの期間は|b|の電流
値が設定される。なお電流設定切換回路22及び23から出
力される励磁電流設定信号Ｓ12′及びＳ13′（第６図Ｎ
及びＯ）は、それぞれアナログ信号であり、大電流（|A
|または|B|）を設定する電圧Ｖ2と小電流（|a|または|b
|）を設定する電圧Ｖ1の値を有している。電流設定切換
回路22及び23は、何れもデジタル信号の信号レベルの高
低に応じて所定のアナログ信号を出力できるものであれ
ばいかなる回路構成であっても良く、例えば市販のアナ
ログスイッチを用いることができる。

更に分配回路21からは、指令パルスＳ1に応じてフィ
ードバック制御回路５で使用する速度電圧Ｓv1又はＳv2
を選択するための選択信号Ｓ14,S14′,S15及びＳ15′
（第６図ＪないしＭ）が選択回路59に出力される。この
選択回路59は、主制御回路１から出力される指令パルス
Ｓ1の最後の指令パルスを検出する指令パルス検出回路
４から検出信号Ｓ4（第６図Ｃ）が出力されると、その
ときに分配回路21から入力されている選択信号Ｓ14,S1
4′,S15又はＳ15′を第１又は第２の正相，逆相切換回
路55又は56に通過させる。なお第６図はシーケンスの状
態を示しているため、検出信号Ｓ4（第６図Ｃ）が連続
したパルスとして示されているが、検出信号Ｓ4は実際
には指令パルスのパルス間隔に等しいパルス幅を持った
１つのパルス信号である。

第９図Ｃ及びＥに示したように、第１及び第２の逆起
電圧検出用巻線Ｌ12及びＬ22が出力する速度電圧Ｓv1及
びＳv2は、停止位置によって発生する電圧の極性が異な
る。また停止位置及び回転子の回転方向に応じて第３図
Ｃ又は第４図Ａに示したように、速度電圧に応じて励磁
電流を減少させる方向に変化させる場合と、増加させる
方向に変化させる場合とが生じる。そこで分配回路21は
これらを考慮して、選択信号を出力する。選択信号Ｓ14
及びＳ15が正相，逆相切換回路55及び56に入力される
と、そのときに出力されている速度電圧Ｓv1及びＳv2
は、そのまま増幅回路57及び58に出力される。また選択
信号Ｓ14′及びＳ15′が正相，逆相切換回路55又は56に
入力されると、反転回路53及び54で極性を反転した速度
電圧Ｓv1及びＳv2が増幅回路57及び58に出力される。例
えば第９図Ｃを見ると、との位置の速度電圧とと
の位置の速度電圧とは極性が異なっている。しかしな
がらとの位置で選択信号Ｓ14′が発生しているた
め、第６図Ｐの波形を見ると、正相，逆相切換回路55か
ら出力された信号を増幅したフィードバック信号Ｓf1及
びＳf2はとの位置及びとの位置ではそれぞれ異
なった極性となっている。このように選択信号Ｓ14,S1
4′,S15又はＳ15′は、速度電圧Ｓv1及びＳv2の極性と
回転子の停止位置に応じて正相信号又は逆相信号のいず
れを用いるかを決定している。

増幅回路57及び58は、正相，逆相切換回路55及び56か
ら出力された信号を制動制御のために適切な値まで増幅
するものである。増幅回路の増幅率は、モータ及び負荷
の特性に応じて、設計事項の範囲内の調整で設定され
る。このようにして得られた速度電圧に比例したフィー
ドバック信号Ｓf1及びＳf2は、減算回路24及び25にそれ
ぞれ入力され、電流設定切換回路22及び23から出力され
る励磁電流設定信号Ｓ12′及びＳ13′から減算されて得
た設定信号Ｓ2及びＳ3（第６図Ｒ及びＳ）がPWM駆動回
路31及び32に入力される。なお本実施例においては、第
６図Ｒ及びＳの信号Ｓ2及びＳ3を対比すると明らかなよ
うに、常に励磁電流が小さい方の励磁巻線の励磁電流
が、制御の対象となっている。２相の励磁巻線に流す励
磁電流が同じになる場合には、いずれの励磁巻線の励磁
電流を制御の対象としてもよいのは勿論である。

本実施例のように、モータの回転子の位置と速度の情
報を含む速度電圧を発生する手段として、逆起電圧検出
用巻線を用いると、モータの価格の10数倍もするエンコ
ーダやタコジェネレータを用いる場合よりも、簡単且つ
安価に必要な速度電圧を得ることができる。特に本実施
例のように、センサ固定子を調整可能に設ければ、モー
タの制御方法に敵した位相の逆起電圧を簡単に得ること
ができる。なお第７図及び８図に示したモータの構造で
は、２つの逆起電圧検出用巻線Ｌ12及びＬ22をセンサ固
定子側磁極の２つの磁極群にそれぞれ巻装して、回転子
を連続回転させた場合に発生する逆起電圧（第９図Ｂ及
びＤ）の零点の両側±22.5度の位置で、回転子の停止時
の速度及び位置の変化を検出するようにしている。しか
しながら更に検出精度を高めるためには、センサ固定子
側磁極の配置位置を適宜に変えて４つの磁極群を構成
し、４つの磁極群に４つの逆起電圧検出用巻線をそれぞ
れ巻装して、回転子を連続回転させた時に発生する逆起
電圧の零点が回転子の停止位置に来るようにすれば、常
に回転子の停止位置で十分大きな速度電圧を得ることが
できる。

また第７図及び第８図のモータのように、特別にセン
サ回転子及びセンサ固定子を設けなくても、モータの固
定子側磁極に逆起電圧検出用巻線を巻装して速度電圧を
得るようにしても良いのは勿論である。このようにすれ
ば、モータの軸線方向の寸法を小さくすることができ
る。

上記実施例においては、逆起電圧検出用巻線から出力
される逆起電圧を速度電圧として利用しているが、速度
電圧発生器としてエンコーダやタコジェネレータを用い
ても良いのは勿論である。エンコーダやタコジェネレー
タを用いれば、装置の価格は高くなるが、フィードバッ
ク制御回路５の構成を簡単にすることができる。

また上記実施例では、励磁電流設定信号Ｓ12′及びＳ
13′とフィードバック信号Ｓf1及びＳf2とを減算回路24
及び25で減算処理しているが、励磁電流設定信号または
フィードバック信号の極性を適宜に変えれば、加算回路
を用いて必要な励磁電流の設定信号を得ることができる
のも当業者には明らかであろう。

［発明の効果］ 本発明の方法によれば、最後の指令パルスが出力され
て速度電圧が出力された時点から回転子の制動制御を行
うので、最後の指令パルスが出力されるまでは高速で回
転子を回転させることができ、最後の指令パルスが出力
された後には、短時間のうちに回転子を停止させること
ができる。特に本発明のように、２相の励磁巻線のうち
通電される励磁電流の値が小さい方の励磁巻線の励磁電
流をフィードバック制御すると、制御が簡単になるばか
りでなく、効果的に制動をかけることができるため、回
転子の減衰振動を迅速に停止させることができる。また
本発明の装置にれば、本発明の方法を簡単な構成で実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の基本構成を示すブロッ
ク図、第２図は２相のステッピングモータを２相励磁で
ハーフステップ駆動する場合のトルクベクトル図、第３
図Ａはフィードバック制御をかけた場合の回転子の位置
変化を示す図、第３図Ｂはフィードバック制御をかけた
場合の回転子の速度変動を示す速度電圧の波形図、第３
図Ｃはフィードバック制御をかけた場合の励磁電流の変
化を示す波形図、第３図Ｄはフィードバック制御をかけ
ない時の励磁電流の波形図、第３図Ｅはフィードバック
制御をかけない時の速度電圧の波形図、第４図Ａはフィ
ードバック制御をかけた場合の励磁電流の変化を示す波
形図、第４図Ｂはフィードバック制御をかけた場合の回
転子の速度変動を示す速度電圧の波形図、第４図Ｃはフ
ィードバック制御をかけない時の励磁電流の波形図、第
４図Ｄはフィードバック制御をかけない時の速度電圧の
波形図、第５図は本発明の装置の一実施例の構成を示す
ブロック図、第６図は第５図の実施例の各部の波形をシ
ーケンスで示す波形図、第７図は第５図の実施例で用い
るステッピングモータの半部断面図、第８図は第７図の
ステッピングモータで用いるセンサ固定子の構成を示す
図、第９図は第８図の逆起電圧検出用巻線に出力される
信号を示す波形図である。 １……主制御回路、２……励磁電流制御回路、３……励
磁電流通電回路、４……指令パルス検出回路、５……フ
ィードバック制御回路、６……速度電圧発生器、21……
分配回路、22,23……電流設定切換回路、24,25……減算
回路（減算回路）、31,32……PWM駆動回路、51,52……
ローパスフィルタ、53,54……反転回路、55,56……正
相，逆相切換回路、57,58……増幅回路。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２相の励磁巻線にそれぞれ電流値の異なる
   励磁電流を通電してハーフステップで駆動制御されるス
   テッピングモータの停止時の回転子の振動を抑制するス
   テッピングモータの制動制御方法において、 ステップ数を指令する指令パルスの最後の指令パルスが
   出力されると前記回転子の角速度に比例した速度電圧を
   励磁電流制御回路にフィードバックし、 前記２相の励磁巻線のうち通電される励磁電流の値が小
   さい方の励磁巻線の励磁電流を、前記速度電圧の変化に
   応じて前記回転子の停止時の振動の発生を阻止するよう
   に変化させることを特徴とするステッピングモータの制
   動制御方法。
2. 【請求項２】前記通電される励磁電流の値が小さい方の
   励磁巻線の励磁電流は、励磁電流設定信号に前記速度電
   圧に比例したフィードバック信号を前記回転子の停止位
   置に応じて加算又は減算して設定される特許請求の範囲
   第１項に記載のステッピングモータの制動制御方法。
3. 【請求項３】２相の励磁巻線にそれぞれ電流値の異なる
   励磁電流を通電してハーフステップで駆動制御されるス
   テッピングモータの停止時の回転子の振動を抑制するス
   テッピングモータの制動制御装置において、 前記ステッピングモータの前記回転子のステップ数を指
   令する指令パルスをパルス列として出力する主制御回路
   と、 前記指令パルスに応じて各励磁巻線に通電する励磁電流
   の値を設定する励磁電流制御回路と、 該励磁電流制御回路の出力に応じて前記各励磁巻線に励
   磁電流を通電する励磁電流通電回路と、 前記主制御回路から出力される前記パルス列の最後に出
   力される前記指令パルスを検出する指令パルス検出回路
   と、 前記回転子の角速度に比例した速度電圧を出力する速度
   電圧発生器と、 前記指令パルス検出回路が前記最後の指令パルスを検出
   すると前記速度電圧に比例したフィードバック信号を前
   記励磁電流回路にフィードバックするフィードバック制
   御回路とを具備し、 前記励磁電流制御回路は、前記フィードバック制御回路
   から入力された前記フィードバック信号を、前記回転子
   の停止時の振動の発生を阻止するように、通電される励
   磁電流の値が小さい方の励磁巻線の励磁電流を設定する
   励磁電流設定信号に加算又は減算することを特徴とする
   ステッピングモータの制動制御装置。
4. 【請求項４】前記速度電圧発生器は、前記ステッピング
   モータの固定子の磁極の一部に巻装されて、前記回転子
   のモータ回転子側極歯と前記固定子の前記磁極のモータ
   固定子側極歯との位置関係に応じて変化する逆起電圧を
   前記速度電圧として検出する逆起電圧検出用巻線からな
   る特許請求の範囲第３項に記載のステッピングモータの
   制動制御装置。
5. 【請求項５】前記速度電圧発生器は、前記回転子の回転
   軸に固定された複数のセンサ回転子側極歯を有するセン
   サ回転子と、前記センサ回転子側極歯と対向するセンサ
   固定子側極歯を有する複数のセンサ固定子側磁極を備え
   たセンサ固定子と、前記センサ固定子側磁極に巻装され
   て複数の所望の位相の異なった逆起電圧を前記速度電圧
   として検出する逆起電圧検出用巻線からなる特許請求の
   範囲第３項に記載のステッピングモータの制動制御装
   置。
6. 【請求項６】前記励磁電流制御回路は、前記指令パルス
   に応じて各励磁巻線の励磁電流の値を設定する前記励磁
   電流設定信号を出力する励磁電流切換回路と、該励磁電
   流切換回路から出力された前記励磁電流設定信号に前記
   フィードバック信号を減算又は加算する演算回路とから
   なる特許請求の範囲第５項に記載のステッピングモータ
   の制動制御装置。