JP3260074B2 - ステッピングモータの駆動装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低速回転時及び停
止時に発生する振動を抑制できるステッピングモータの
駆動装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータの駆動方式として
は、フルステップ駆動（基本ステップ角駆動）及びハー
フスッテプ駆動（基本ステップ角の１／２のステップ駆
動）が一般的に用いられている。しかしながらこれらの
駆動方法では、ロータの低速回転時及び停止時に発生す
る残留振動が大きくなる。そこで振動を抑制する対策と
して、微分割駆動方式が提案された。微分割駆動方式と
は、基本ステップ角を１／ｎ分割して駆動する方式であ
る。この方式を採用すると、基本ステップ角の駆動パル
スのｎ倍の微分割駆動パルスを作る必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の微分割駆動方式
を採用すると、駆動パルスを発生する上位のコントロー
ラでは基本ステップ角の駆動パルスのｎ倍の微分割駆動
パルスを作る必要がある。最近のコントローラでは、ほ
とんどコンピュータ（具体的にはマイクロコンピータ）
を利用して駆動パルス及び微分割駆動パルスを生成して
いる。しかしながら各駆動パルス間に、必ず駆動パルス
のｎ倍の微分割駆動パルスを発生させようとすると、上
位のコントローラのマイクロコンピュータの負担が大き
くなりすぎる問題が発生している。また駆動パルスの発
生間隔が短くなると、各駆動パルス間にｎ倍の微分割駆
動パルスを発生させることができなくなる事態、即ち次
の駆動パルスが発生したときにまだｎ倍の微分割駆動パ
ルスの出力が完了していない事態も発生する。そのため
従来から、各駆動パルス間にｎ倍の微分割駆動パルスを
発生させるための技術や、次の駆動パルスが発生したと
きにｎ倍の微分割駆動パルスの出力が完了していない事
態が発生したときの対処技術が提案されている（例えば
特開平２−１４２３９６号等）。

【０００４】しかしながら従来の技術を実現するために
は、上位コントローラの能力を大幅に向上させる必要が
生じたり、また複雑なハードウエアを用いて次の駆動パ
ルスが発生したときにｎ倍の微分割駆動パルスの出力が
完了していない事態が発生したときに対処する手段を構
成する必要があった。

【０００５】本発明の目的は、簡単な構成で微分割駆動
と同様に振動を抑制できるステッピングモータの駆動装
置及び方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、ステッピングモータ
の用途に応じて条件の設定変更が可能なステッピングモ
ータの駆動装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数相の励磁
巻線に通電する励磁電流を制御する励磁回路の複数の半
導体スイッチング素子をパルス幅変調制御するための制
御信号をＰＷＭ制御信号発生手段から出力し、複数相の
励磁巻線に通電する励磁電流の電流値を指令する電流指
令を駆動パルスに応じてＰＷＭ制御信号発生手段に与え
ることによりステッピングモータの駆動を制御するステ
ッピングモータの駆動方法及びその方法を実施する装置
を対象とする。

【０００８】まず本発明においては、各駆動パルスに対
応する各電流指令の間に複数の微分割電流指令を構成す
る電流指令を予め用意しておく。微分割電流指令を含む
電流指令とは、ロータを電気角で３６０度回転させるた
めに複数相の励磁巻線に通電する励磁電流（理想的には
正弦波または正弦波に近似した電流）をｍ×ｎ回の微分
割したステップに別けて通電すると仮定したときに、各
ステップにおいて各励磁巻線に流す電流の値を指示する
ものである。例えば、１番目の駆動パルスと２番目の駆
動パルスとが入力された場合を例にして見ると、１番目
の電流指令（上位のコントローラから出力されるステッ
ピングモータの基本ステップ角度を指示するパルス）が
１番目の駆動パルスに対応する電流指令であり、ｎ番目
の電流指令が２番目の駆動パルスに対応する電流指令で
あり、１〜ｎ番目の各電流指令が微分割電流指令を構成
する電流指令である。これらの電流指令は、各ステップ
で正弦波またはこれに近似した励磁電流を各励磁巻線に
通電するように各励磁電流の電流値を指示するデータを
含んでいる。

【０００９】そして本発明では、駆動パルスが入力され
るごとに該駆動パルスに対応した電流指令をＰＷＭ制御
信号発生手段に与え、その後は予め定めた一定の時間間
隔で電流指令に続く微分割電流指令をＰＷＭ制御信号発
生手段に与える。そして微分割電流指令の途中で駆動パ
ルスが入力されると、直ちに駆動パルスに対応した電流
指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え、次の駆動パルス
が入力されるまでに微分割電流指令が次の駆動パルスに
対応した電流指令になると次の駆動パルスが入力される
までその電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え続け
ることを基本思想とする。別の表現で説明すると、本発
明の方法は、ロータを電気角で３６０度回転させるため
に複数相の励磁巻線に通電する励磁電流をｍ×ｎ（ｍ，
ｎは正の整数）回の微分割したステップに別けて通電す
ると仮定したときに、各ステップにおいて各励磁巻線に
流す電流の値を指示する電流指令を予め用意しておき、
駆動パルスが入力されるごとに該駆動パルスに対応した
電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え、その後は予
め定めた一定の時間間隔で電流指令に続く電流指令をＰ
ＷＭ制御信号発生手段に与え、微分割電流指令の途中で
駆動パルスが入力されると、直ちに駆動パルスに対応し
た電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え、次の駆動
パルスが入力されるまでに駆動パルスに対応した電流指
令に続く電流指令が次の駆動パルスに対応した電流指令
になると次の駆動パルスが入力されるまでその電流指令
をＰＷＭ制御信号発生手段に与え続けることを基本思想
とする。

【００１０】駆動パルスが入力されるごとに該駆動パル
スに対応した電流指令がＰＷＭ制御信号発生手段に与え
られて得られる動作は、駆動パルスごとにステップを進
める通常のスッテピングモータの駆動制御と同じであ
る。そして駆動パルスに対応した電流指令が入力された
後に、予め定めた一定の時間間隔で微分割電流指令が与
えられて得られる動作は、微分割駆動方式と同様の微分
割のステップ動作である。駆動パルスの発生周期が長い
ときには、次の駆動パルスが入力されるまでに与えられ
る微分割電流指令が次の駆動パルスに対応した電流指令
（前の駆動パルスの目標位置を示す電流指令）になる。
その場合には、次の駆動パルスが入力されるまでその電
流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え続ける。したが
ってこの場合には、完全に微分割駆動をした後に目標位
置にロータは保持される。駆動パルスの発生周期が短く
なると、一定時間間隔で与えられるｎ個の微分割電流指
令の途中で駆動パルスが入力されるようになる。この場
合には、駆動パルスが入力されたときに、直ちに駆動パ
ルスに対応した電流指令がＰＷＭ制御信号発生手段に与
えられる。即ち、１番目の駆動パルスが入力された後、
ｎ−５番目の微分割電流指令を構成する電流指令がＰＷ
Ｍ制御信号発生手段に与えられた後に、２番目の駆動パ
ルスが入力されると、ｎ−４番目からｎ−１番目までの
微分割電流指令を構成する電流指令は用いられずに、ｎ
番目の電流指令がＰＷＭ制御信号発生手段に与えらる。
したがって次の駆動パルスが与えられるまでは、微分割
駆動方式と同様に細かくステップし、次の駆動パルスが
与えられたときには、それまでよりも多少大きな角度で
ステップする。

【００１１】本発明によれば、完全な微分割駆動と比べ
ると、多少振動は大きくなるものの、駆動パルスだけで
ステップ駆動する場合と比べれば、振動の発生を十分に
抑制できる。特に、微分割電流指令を与える時間間隔
を、ステッピングモータの用途に応じて（駆動パルスの
発生周期を考慮して）適宜に設定すれば、微分割駆動と
大差ない程度まで振動の発生を抑制できる。本発明にお
いては、微分割電流指令を一定の時間間隔で発生させれ
ばよく、この指令を発生させるための構成が簡単にな
る。また次の駆動パルスが入力された時点で、まだ残っ
ている微分割電流指令は無視するため、残っている微分
割電流指令を処理するための手段を必要としない分、こ
の指令を処理するための構成が簡単になる。

【００１２】本発明の方法を実施するステッピングモー
タの駆動装置は、複数相の励磁巻線に励磁電流を通電す
る励磁回路と、励磁電流を制御するために励磁回路に含
まれる複数の半導体スイッチング素子をパルス幅変調制
御するための制御信号を出力するＰＷＭ制御信号発生手
段と、ＰＷＭ制御信号発生手段に複数相の励磁巻線に通
電する励磁電流の電流値を指令する電流指令を出力する
電流指令生成手段とを具備する。

【００１３】本発明では、電流指令生成手段を電流比記
憶手段と、タイマと、第１のカウンタと、第２のカウン
タと、電流指令出力手段とから構成する。

【００１４】電流比記憶手段は、ｍ（正の整数）個の駆
動パルスが入力されたときにｍ×ｎ回（ｎは微分割電流
指令の数で正の整数）のステップでロータを電気角で３
６０度回転させるのに必要な各相の励磁電流（好ましく
は正弦波または正弦波に近似した励磁電流）の電流比を
前記ｍ×ｎ回のステップに対応してｍ×ｎ（ｎは正の整
数）個のアドレスでそれぞれ記憶するように構成されて
いる。電流比は、各相の励磁電流の各ステップにおける
瞬時の値の比であり、モータの用途によっては電流比が
そのまま各相の励磁電流の電流値を示すことになる場合
もある。

【００１５】タイマは、駆動パルスの入力をリセット指
令として予め定めた時間間隔（ｔ）を繰り返し計時し、
計時停止指令が入力されると計時動作を停止するように
構成されている。なおこのタイマは、時間間隔（ｔ）が
調整可能であることが望ましい。時間間隔を調整すれ
ば、振動の発生を抑制できる程度に各駆動パルスの間に
微分割電流指令を与えることができる。したがって時間
間隔の設定変更が可能であれば使用速度に応じて時間間
隔（ｔ）を適宜に設定することにより、振動を低減でき
る。

【００１６】また第１のカウンタは、駆動パルスの入力
をリセット指令としてタイマが予め定めた時間間隔
（ｔ）を計時した回数をカウントしてカウント値がＮ
（但しＮはカウンタの設定値でｎ以下の整数）になると
カウント動作を停止するとともに計時停止指令を出力す
るように構成する。第１のカウンタはＮの設定変更が可
能なように構成するのが好ましい。

【００１７】第２のカウンタは、駆動パルスの入力をｍ
個カウントするごとにリセットされる。すなわち第２の
カウンタは、ロータを電気角で３６０度回転させるのに
必要な駆動パルスが入力されるごとにリセットされる。

【００１８】電流指令出力手段は、タイマが予め定めた
時間間隔（ｔ）を計時するたびに第１のカウンタのカウ
ント値ｎ´と第２のカウンタのカウント値ｍ´とに基づ
いてアドレス［（ｍ´−１）×ｎ＋ｎ´］を特定し、ま
た第１のカウンタのカウント値がＮになる前に次の駆動
パルスが入力されると前記第１のカウンタがリセットさ
れてカウント値が０となり且つ第２のカウンタのカウン
ト値ｍ´に基づいてアドレス［（ｍ´−１）×ｎ］を特
定し、特定したアドレスに対応する各相の励磁電流の電
流比を電流比記憶手段から読み出し、この電流比に基準
電流値を乗算した値を電流指令としてＰＷＭ制御信号発
生手段に出力するように構成されている。第１のカウン
タのカウント値ｎ´と第２のカウンタのカウント値ｍ´
とを組み合わせることにより、最大ｎ×ｍ個のアドレス
を指定できる。基準電流値は、トルクを規定するための
ものであり、基準電流値が１であれば、電流比はそのま
ま各励磁巻線に通電する励磁電流を指示することにな
る。この基準電流値を調整できるようにしておけば、任
意のトルクを得ることが可能であり、各種のステッピン
グモータに対して適用できる汎用性が増すことになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態の一例について説明する。図１は、本発明を
二相のステッピングモータを駆動する駆動装置に適用し
た場合の実施の形態の一例の構成を示すブロック図であ
る。同図においては、１は二相のステッピングモータで
あり、２は複数相の励磁巻線に励磁電流を通電する励磁
回路である。この励磁回路は、例えば各相の励磁巻線に
対して励磁電流制御用の４つのトランジスタ等からなる
半導体スイッチグ素子とこれらの半導体スイッチング素
子に対して定電流を供給する定電流回路を備えた公知の
回路である。この励磁回路２の定電流回路には、定電流
制御に利用されるトランジスタ等からなる半導体スイッ
チング素子も含まれている。３は、励磁回路２を構成す
る半導体スイッチング素子をパルス幅変調制御するため
の制御信号を出力するＰＷＭ制御信号発生手段である。
このＰＷＭ制御信号発生手段３は、励磁回路を構成する
半導体スイッチング素子をパルス幅変調制御するための
制御信号を出力するように構成されている。すなわちこ
の制御信号により各半導体スイッチング素子の導通角が
制御されて各相の励磁巻線に流れる励磁電流が制御され
る。なおこの例では、ＰＷＭ制御信号発生手段３には、
励磁回路２の定電流回路に含まれている定電流制御用の
半導体スイッチング素子をパルス幅変調制御する機能も
含まれている。

【００２０】４はＰＷＭ制御信号発生手段３に二相の励
磁巻線に通電する励磁電流の電流値を指令する電流指令
を出力する電流指令生成手段である。この電流指令生成
手段４は、電流比記憶手段５と、タイマ６と、第１のカ
ウンタ７と、第２のカウンタ８と、電流指令出力手段９
とから構成される。Ｔ１〜Ｔ６は、入力端子である。電
流比記憶手段４は、上位のコントローラからｍ（二相の
場合にはｍ＝４）個の駆動パルスが入力されたときにｍ
×ｎ（この例では、例えばｎ＝１０とする）のステップ
でロータを電気角で３６０度回転させるのに必要な各相
の励磁電流（好ましくは正弦波または正弦波に近似した
励磁電流）の電流比がｍ×ｎ回のステップ（この例では
４０ステップ）に対応してｍ×ｎ個のアドレスでそれぞ
れ記憶されている。具体的には、各ステップの電流比
は、ロータを電気角で３６０度回転させるために二相の
励磁巻線に通電する励磁電流をｍ×ｎ回（この例では４
０回）の微分割したステップに別けて通電すると仮定し
たときに、各ステップにおいて各励磁巻線に流す電流の
値の基準値（ピーク値）に対する比である。図２は、二
相の励磁巻線に正弦波電流を流してロータを振動なく回
転させる場合の励磁電流の位相関係を示している。図２
において、横軸に記載した数字が前述のｍ×ｎ回のステ
ップ（この例では４０ステップ）またはｍ×ｎ個のアド
レスに相当するものである。この例では４０のアドレス
があるが、概念の説明上便宜的に横軸の数字をアドレス
として以下説明する。また縦軸が電流値である。例え
ば、Ａ相の励磁電流とＢ相の励磁電流の絶対値が等しく
なる最初のステップの電流値はｉと−ｉである。したが
って概念的に電流比記憶手段には、ピーク値に対するこ
れらの電流値ｉ，−ｉの比がアドレス０に記憶されてい
る。同様にしてアドレス１，２…にも、各ステップにお
ける二相の励磁電流Ａ，Ｂの電流値のピーク値に対する
比が記憶されている。例えば、１番目の駆動パルスが入
力されると、アドレス０の電流比が用いられ、２番目の
駆動パルスが入力されるとアドレス１０の電流比が用い
られる。

【００２１】タイマ６は、端子Ｔ６に入力される駆動パ
ルス（ｍ）をリセット指令として予め定めた時間間隔ｔ
を繰り返し計時し、第１のカウンタ７から計時停止指令
が入力されると計時動作を停止するように構成されてい
る。なおこのタイマ６は、端子Ｔ５（タイマ時間選択端
子）から入力される設定信号によって時間間隔ｔを調整
できるように構成されている。時間間隔ｔを使用速度に
応じて適宜に調整すれば、振動の発生を抑制できる程度
に各駆動パルスの間に微分割電流指令を与えることがで
きる。

【００２２】第１のカウンタ７は、端子Ｔ４に入力され
る駆動パルス（ｍ）の入力をリセット指令としてタイマ
６が予め定めた時間間隔（ｔ）を計時した回数をカウン
トしてカウント値がＮ（但しＮはｎ以下の整数）になる
とカウント動作を停止するとともにタイマ６に計時停止
指令を出力するように構成されている。第１のカウンタ
７は、端子Ｔ３（カウンタ選択入力端子）から入力され
る選択信号に応じてＮの設定変更が可能なように構成さ
れている。

【００２３】第２のカウンタ８は、駆動パルス（ｍ）の
入力をｍ個カウントするごとにリセットされる。すなわ
ち第２のカウンタは、ロータを電気角で３６０度回転さ
せるのに必要な駆動パルスが入力されるごとにリセット
される。

【００２４】電流指令出力手段９は、タイマ６が予め定
めた時間間隔（ｔ）を計時するたびに第１のカウンタ７
のカウント値ｎ´と第２のカウンタ８のカウント値ｍ´
とに基づいて前述のアドレス（図２の横軸の１〜４０）
を特定し、特定したアドレスに対応する各相の励磁電流
の電流比を電流比記憶手段５から読み出して、この電流
比に端子（電流値設定入力端子）Ｔ１から入力される基
準電流値Ｉref を乗算した値を電流指令としてＰＷＭ制
御信号発生手段３に出力するように構成されている。第
１のカウンタ７のカウント値ｎ´と第２のカウンタのカ
ウント値ｍ´とを組み合わせることにより、最大ｎ×ｍ
個（この例では４０個）のアドレスを指定できる。

【００２５】図２を参照しながら、動作を説明する。ま
ずステップ１において１番目の駆動パルスが発生したと
仮定する。１番目の駆動パルスが入力されると、第２の
カウンタ８は直ちにカウント値ｍ´を増加し、タイマ６
及び第１のカウンタ７はリセットされる。このとき第１
のカウタン７は、時間間隔ｔの計時（計測）を開始する
だけで、第１のカウンタ７のカウント値ｎ´は０であ
り、第２のカウンタ８のカウント値は１である。そこで
（ｍ´−１）×ｎ＋ｎ´の式でアドレスを決定すると、
アドレスは（１−１）×１０＋０＝０と求まり、０がア
ドレスとなる。電流比記憶手段のアドレス０には、図２
の横軸の０の位置のＡ相の電流ｉとＢ相の電流−ｉのピ
ーク値との比が記憶されている。そこで電流指令出力手
段９は、基準電流値Ｉref に、電流比記憶手段のアドレ
ス０から読み出した各相の励磁電流の比を乗算して、各
相の励磁電流を指令する電流指令をＰＷＭ制御信号発生
手段３に出力する。

【００２６】タイマ６が時間間隔ｔの計時を完了する
と、第１のカウンタ７のカウント値ｎ´が１となり、電
流指令出力手段９は電流比記憶手段５のアドレス１に記
憶された電流比を読出して、前述と同様にして各相の励
磁電流を指令する電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段３
に出力する。以後この動作が繰り返される。そして第１
のカウンタ７が設定カウント値Ｎ（この例では１０）を
カウントすると、第１のカウンタ７はタイマ６に計時停
止指令を出力する。その結果、タイマ６は計時動作を停
止し、電流指令出力手段９は電流比記憶手段５のアドレ
ス１０に記憶された電流比を読取り、２番目の駆動パル
スが入力されるまで、この電流比に基づいて各相の励磁
電流を指令する電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段３に
出力し続ける。その後、２番目の駆動パルスが入力され
ると、タイマ６及び第１のカウンタ７がリセットまたは
クリアされ、これらは再度動作を開始する。このとき電
流指令出力手段９が特定するアドレスは、（２−１）×
１０＋０＝１０で前のアドレスと同じであるため、再度
電流指令出力手段９は電流比記憶手段５のアドレス１０
に記憶された電流比を読取り、この電流比に基づいて各
相の励磁電流を指令する電流指令をＰＷＭ制御信号発生
手段３に出力する。

【００２７】その次に第１のカウンタ７が設定値Ｎ（１
０）をカウントする前、例えば６をカウントした後に、
第３番目の駆動パルスが入力された場合について説明す
る。この場合には、まず第１のカウンタ７が６をカウン
トした時点で、電流指令出力手段９は（２−１）×１０
＋６＝１６の演算からアドレス１６を特定して、電流比
記憶手段５のアドレス１６に記憶された電流比を読取
り、この電流比に基づいて各相の励磁電流を指令する電
流指令をＰＷＭ制御信号発生手段３に出力する。そして
第３番目の駆動パルスが入力されると、第２のカウンタ
８のカウント値は３となり、タイマ６及び第１のカウン
タ７がリセットされ、電流指令出力手段９は（３−１）
×１０＋０＝２０の演算からアドレス２０を特定して、
電流比記憶手段５のアドレス２０に記憶された電流比を
読取り、この電流比に基づいて各相の励磁電流を指令す
る電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段３に出力する。以
後、駆動パルスの発生周期に応じて前述の動作が繰り返
される。駆動パルスの周期が短い場合には、時間間隔ｔ
を短くする。そして駆動パルスの周期が長い場合には、
時間間隔ｔを長くする。

【００２８】なおこの例では、アドレス０，１０，２０
及び３０に記憶された電流比に基づく電流指令が、各駆
動パルスに対応する電流指令であり、アドレス１〜９，
１１〜１９，２１〜２９，３１〜３９に記憶された電流
比に基づく電流指令は各電流指令の間に複数の微分割電
流指令を構成する電流指令である。但し、第１のカウン
タ７の設定値Ｎ＝ｎ即ち１０の場合には、アドレス０，
１０，２０及び３０も微分割電流指令の一部を構成して
いる。したがって各前記電流指令の間に用意する複数の
微分割電流指令とは、各駆動パルスに対応する電流指令
を含むものと理解すべきである。

【００２９】この実施の形態の動作のイメージと従来の
フルステップ駆動時の動作のイメージは、図３に示すよ
うなものになる。図３は横軸を時間として縦軸をロータ
の便宜上の変異とし表現したものである。即ち駆動パル
スＰ１が入力された後の状態は、駆動パルスＰ１が入力
された後第１のカウンタ７が設定値Ｎ（１０）をカウン
トしても、次の駆動パルスＰ２が入力されない状態を示
している。従来と比べて、本発明では、細かいステップ
で目標位置にロータが到達し、次の駆動パルスＰ２が入
力されるまでその位置を保持している。駆動パルスＰ２
及びＰ３が入力された後の状態は、第１のカウンタ７が
設定値Ｎをカウントする前に、次の駆動パルスが発生し
た場合の状態を示している。この状態では、次の駆動パ
ルスが入力されると直ちにその駆動パルスに対応した電
流指令が出力されてロータが多少大きく変異する。しか
しながらこの時の変化の程度は、従来の駆動方法を採用
した場合と比べて小さいため、振動の発生を抑制でき
る。図４は、実施の形態と従来のフルステップ駆動の動
作結果の一例を示すものであり、図４は横軸を時間とし
て縦軸にロータの変異を示したのである。この図から、
本発明によれば、従来のフルステップ駆動よりも振動の
発生を抑制できて、しかも従来の微分割駆動方法を用い
た場合と遜色のない振動抑制効果が得られるのが分か
る。

【００３０】図５は、図１の例の主要部、特に電流指令
生成手段の要部（アドレス特定）をマイクロコンピュー
タを利用して実現する場合に用いるソフトウエアのアル
ゴリズムの一例を示すフローチャートである。ステップ
ＳＴ１で駆動パルスが入力されたか否かを判定し、駆動
パルスが入力されたときに、ステップＳＴ２に進んで第
１のカウンタ及びタイマをリセットすると同時にその動
作をスタートさせる。Ｎ＝０は第１のカウンタのカウン
ト値が０になったことを意味し、フラグ＝０は計時停止
指令のフラグが０になったことを意味する。そしてステ
ップＳＴ３で、第２のカウンタのカウント値のカウント
アップが行われ、次にステップ９へと進んで、ｎ（ｍ´
−１）＋ｎ´の式で演算を行ってアドレスを特定する。

【００３１】駆動パルスが入力されて次の駆動パルスが
入力されるまでは、ステップＳＴ１からステップＳＴ４
へと進み、ステップＳＴ４で第１のカウンタがオーバー
フローになって計時停止指令のフラグが立っているか否
かの判定が行われる。フラグ＝０であれば、ステップＳ
Ｔ５に進み、フラグ＝１（計時停止指令出力）であれ
ば、ステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ５では、タイ
マの時間間隔の計時の完了を判定する。１回の計時完了
を判定すると、ステップＳＴ６へと進み、１回の計時が
完了する前はステップＳＴ１へと進む。ステップＳＴ６
では第１のカウンタのカウント値を１つカウントアップ
する。そしてその後ステップＳＴ７で第１のカウンタが
オーバーフローになったか否かの判定が行われる。ステ
ップＳＴ７で、第１のカウンタがオーバーフローになっ
ていないことを判定すると、ステップＳＴ９へと進んで
アドレスの特定が行われる。またステップＳＴ７で、第
１のカウンタがオーバーフローになったことを判定する
と、ステップＳＴ９で第１のカウンタのオーバーフロー
を示すためにフラグをセットしてフラグ＝１とする。こ
のようにしてアドレスの特定が行われる。なお図１のそ
の他の部分もマイクロコンピュータを利用して可能な範
囲で実現すればよい。

【００３２】上記の例は、二相のステッピングモータを
駆動する場合の例であるが、本発明は三相、五相等の多
相のステッピングモータを駆動する場合にも当然にして
適用できる。

【００３３】以下本願明細書に記載した発明の構成要件
を列挙する。

【００３４】（１）複数相の励磁巻線に通電する励磁電
流を制御する励磁回路の複数の半導体スイッチング素子
をパルス幅変調制御するための制御信号をＰＷＭ制御信
号発生手段から出力し、前記複数相の励磁巻線に通電す
る前記励磁電流の電流値を指令する電流指令を駆動パル
スに応じて前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与えることに
よりステッピングモータの駆動を制御するステッピング
モータの駆動方法であって、ｍ（正の整数）個の駆動パ
ルスが入力されたときにｍ×ｎ（ｎは正の整数）回のス
テップでロータを電気角で３６０度回転させるのに必要
なピーク値に対する各相の励磁電流の電流比を前記ｍ×
ｎ回のステップに対応してｍ×ｎ個のアドレスでそれぞ
れ電流比記憶手段に記憶しておき、タイマで前記駆動パ
ルスの入力をリセット指令として予め定めた時間間隔
（ｔ）を繰り返し計時し、計時停止指令が入力されると
タイマの計時動作を停止させ、第１のカウンタを用いて
前記駆動パルスの入力をリセット指令として前記タイマ
が前記予め定めた時間間隔（ｔ）を計時した回数をカウ
ントし、第１のカウンタのカウント値がＮ（但しＮはｎ
以下の整数）になると第１のカウンタのカウント動作を
停止させるとともに前記計時停止指令を出力し、第２の
カウンタを用いて前記駆動パルスの入力をカウントし、
第２のカウンタがｍ個カウントするごとに第２のカウン
タをリセットし、前記タイマが予め定めた時間間隔
（ｔ）を計時するたびに前記第１のカウンタのカウント
値ｎ´と前記第２のカウンタのカウント値ｍ´とに基づ
いて前記アドレスを特定し、特定した前記アドレスに対
応する前記各相の励磁電流の前記電流比を前記電流比記
憶手段から読み出し、前記電流比に基準電流値を乗算し
た値を前記電流指令として前記ＰＷＭ制御信号発生手段
に出力することを特徴とするステッピングモータの駆動
方法。

【００３５】（２）複数相の励磁巻線に通電する励磁電
流を制御する励磁回路の複数の半導体スイッチング素子
をパルス幅変調制御するための制御信号をＰＷＭ制御信
号発生手段から出力し、前記複数相の励磁巻線に通電す
る前記励磁電流の電流値を指令する電流指令を駆動パル
スに応じて前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与えることに
よりステッピングモータの駆動を制御するステッピング
モータの駆動方法であって、各前記駆動パルスに対応す
る各前記電流指令を含んでロータを電気角で３６０度回
転させるのに必要な複数の微分割電流指令を予め用意し
ておき、前記駆動パルスが入力されるごとに該駆動パル
スに対応した前記電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手
段に与え、その後は予め定めた一定の時間間隔で前記電
流指令に続く前記微分割電流指令を前記ＰＷＭ制御信号
発生手段に与え、次の駆動パルスが入力されるまでに前
記微分割電流指令が前記次の駆動パルスに対応した電流
指令になると前記次の駆動パルスが入力されるまでその
電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与え続けるこ
とを特徴とするステッピングモータの駆動方法。

【００３６】（３）複数相の励磁巻線に通電する励磁電
流を制御する励磁回路の複数の半導体スイッチング素子
をパルス幅変調制御するための制御信号をＰＷＭ制御信
号発生手段から出力し、前記複数相の励磁巻線に通電す
る前記励磁電流の電流値を指令する電流指令を駆動パル
スに応じて前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与えることに
よりステッピングモータの駆動を制御するステッピング
モータの駆動方法であって、ロータを電気角で３６０度
回転させるために複数相の励磁巻線に通電する励磁電流
をｍ×ｎ回の微分割したステップに別けて通電すると仮
定したときに、各ステップにおいて各励磁巻線に流す電
流の値を指示する電流指令を予め用意しておき、前記駆
動パルスが入力されるごとに該駆動パルスに対応した前
記電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与え、その
後は予め定めた一定の時間間隔で前記電流指令に続く前
記電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与え、次の
駆動パルスが入力されるまでに前記電流指令に続く前記
電流指令が前記次の駆動パルスに対応した電流指令にな
ると前記次の駆動パルスが入力されるまでその電流指令
を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与え続けることを特徴
とするステッピングモータの駆動方法。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、微分割電流指令の途中
で駆動パルスが入力されると、直ちに駆動パルスに対応
した電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に与え、次の駆
動パルスが入力されるまでに微分割電流指令が次の駆動
パルスに対応した電流指令になると次の駆動パルスが入
力されるまでその電流指令をＰＷＭ制御信号発生手段に
与え続けるため、完全な微分割駆動と比べると、多少振
動は大きくなるものの、駆動パルスだけでステップ駆動
する場合と比べれば、振動の発生を十分に抑制できる。
したがって本発明の装置によれば、簡単な構成で微分割
駆動と同様に振動を抑制できる利点がある。また本発明
によれば、駆動パルスが入力されたときに残っている電
流指令を処理するための手段を必要としないため、処理
が簡単になるとともに装置の構成が簡単になる。その上
本発明は、マイクロコンピュータを利用して実現するこ
とが可能である。更に本発明の装置によれば、各判断要
素（タイマの時間間隔等）が変更可能であるため、ステ
ッピングモータの用途に応じて条件の設定変更が可能な
ステッピングモータの駆動装置を提供することができ
て、汎用性が高くなるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を二相のステッピングモータを駆動する
駆動装置に適用した場合の実施の形態の一例の構成を示
すブロック図である。

【図２】二相の励磁巻線に正弦波電流を流してロータを
振動なく回転させる場合の励磁電流の位相関係を示す図
である。

【図３】実施の形態の動作のイメージと従来のフルステ
ップ駆動時の動作のイメージを横軸を時間として縦軸を
ロータの便宜上の変異とし表現した図である。

【図４】実施の形態と従来のフルステップ駆動の動作結
果の一例を示す図である。

【図５】図１の例の電流指令生成手段の要部（アドレス
の特定部分）をマイクロコンピュータを利用して実現す
る場合に用いるソフトウエアのアルゴリズムの一例を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 二相のステッピングモータ ２ 励磁回路 ３ ＰＷＭ制御信号発生手段 ４ 電流指令生成手段 ５ 電流比記憶手段 ６ タイマ ７ 第１のカウンタ ８ 第２のカウンタ ９ 電流指令出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市田 敏勝 東京都豊島区北大塚一丁目十五番一号 山洋電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−218395（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−25618（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−221898（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−77499（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−1999（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数相の励磁巻線に励磁電流を通電する
   励磁回路と、前記励磁電流を制御するために前記励磁回
   路に含まれる半導体スイッチング素子をパルス幅変調制
   御するための制御信号を出力するＰＷＭ制御信号発生手
   段と、前記ＰＷＭ制御信号発生手段に前記複数相の励磁
   巻線に通電する前記励磁電流の電流値を指令する電流指
   令を出力する電流指令生成手段とを具備するステッピン
   グモータの駆動装置であって、 前記電流指令生成手段が、 ｍ（正の整数）個の駆動パルスが入力されたときにｍ×
   ｎ（ｎは微分割電流指令の数で正の整数）回のステップ
   でロータを電気角で３６０度回転させるのに必要な各相
   の励磁電流の電流比を前記ｍ×ｎ回のステップに対応し
   てｍ×ｎ個のアドレスでそれぞれ記憶する電流比記憶手
   段と、 前記駆動パルスの入力をリセット指令として予め定めた
   時間間隔（ｔ）を繰り返し計時し、計時停止指令が入力
   されると計時動作を停止するタイマと、 前記駆動パルスの入力をリセット指令として前記タイマ
   が前記予め定めた時間間隔（ｔ）を計時した回数をカウ
   ントしてカウント値がＮ（但しＮはカウンタの設定値で
   ｎ以下の整数）になるとカウント動作を停止するととも
   に前記計時停止指令を出力する第１のカウンタと、 前記駆動パルスの入力をｍ個カウントするごとにリセッ
   トされる第２のカウンタと、 前記タイマが予め定めた時間間隔（ｔ）を計時するたび
   に前記第１のカウンタのカウント値ｎ´と前記第２のカ
   ウンタのカウント値ｍ´とに基づいて前記アドレス
   ［（ｍ´−１）×ｎ＋ｎ´］を特定し、また前記第１の
   カウンタの前記カウント値がＮになる前に次の前記駆動
   パルスが入力されると前記第１のカウンタがリセットさ
   れてカウント値が０となり且つ前記第２のカウンタのカ
   ウント値ｍ´に基づいて前記アドレス［（ｍ´−１）×
   ｎ］を特定し、特定した前記アドレスに対応する前記各
   相の励磁電流の前記電流比を前記電流比記憶手段から読
   み出し、前記電流比に基準電流値を乗算した値を前記電
   流指令として前記ＰＷＭ制御信号発生手段に出力する電
   流指令出力手段とからなることを特徴とするステッピン
   グモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記タイマは前記時間間隔が調整可能で
   あることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモ
   ータの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記電流値指令出力手段の前記基準電流
   値が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の
   ステッピングモータの駆動装置。
4. 【請求項４】 前記第１のカウンタは前記Ｎの設定変更
   が可能であることを特徴とする請求項１に記載のステッ
   ピングモータの駆動装置。
5. 【請求項５】 複数相の励磁巻線に通電する励磁電流を
   制御する励磁回路の複数の半導体スイッチング素子をパ
   ルス幅変調制御するための制御信号をＰＷＭ制御信号発
   生手段から出力し、前記複数相の励磁巻線に通電する前
   記励磁電流の電流値を指令する電流指令を駆動パルスに
   応じて前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与えることにより
   ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモー
   タの駆動方法であって、 各前記駆動パルスに対応する各前記電流指令の間に複数
   の微分割電流指令を構成する電流指令を予め用意してお
   き、 前記駆動パルスが入力されるごとに該駆動パルスに対応
   した前記電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に与
   え、その後は予め定めた一定の時間間隔で前記電流指令
   に続く前記微分割電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手
   段に与え、前記微分割電流指令の途中で駆動パルスが入
   力されると、直ちに駆動パルスに対応した電流指令をＰ
   ＷＭ制御信号発生手段に与え、次の駆動パルスが入力さ
   れるまでに前記微分割電流指令が前記次の駆動パルスに
   対応した電流指令になると前記次の駆動パルスが入力さ
   れるまでその電流指令を前記ＰＷＭ制御信号発生手段に
   与え続けることを特徴とするステッピングモータの駆動
   方法。