JP4787555B2

JP4787555B2 - ２相ステップモータの回転検出方法及び装置

Info

Publication number: JP4787555B2
Application number: JP2005195832A
Authority: JP
Inventors: 哲也野邉
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP2007020240A

Description

本発明は、２相ステップモータの回転検出方法及び装置に関する。

従来の２相ステップモータとしては、２極に着磁されたロータと、２相のコイルが巻回されたステータとを有するステッピングモータにおいて、ステータの対向部分に切り欠き部を設け、ロータがある角度にて磁気的に安定な状態を保てるようにし、１８０度づつ正逆回転可能なステッピングモータが知られている（特許文献１参照）。

これらのモータでは、低消費電力とするため、入力電力を最小限にとどめる必要がある。しかし、負荷変動や外乱などの要因によりロータが回転できないと、正確な位置送りを実現できない。そこで、ロータの回転検出機能を設け、通常は回転に必要最小限の電力にて回転させ、ロータの非回転を検出したら、大きな電力にてロータを回転させる方法が１相ステップモータにて提案されている。これらの方法は上述した構成の２相ステップモータに適用することが可能である。
特開昭５７−１５６６６２号公報特開昭６１−９４５９８号公報特開２００１−５１０７６号公報特開２００１−２８９９７２号公報

上述した回転検出方法のうち、検出抵抗を用い、電流を検出する方法（特許文献２参照）や、端子を開放し電圧を検出する方法（特許文献３参照）では、駆動パルス印加後、ロータの振動に伴う逆起電力の変化から、回転を検出する。したがって、１ステップ駆動する毎に回転検出時間が必要になるため、連続して駆動パルスを印加できず、高速回転を行うことができないという問題が有る。
一方で、ロータの駆動とロータの回転検出を同時に行うため、検出コイルを用いる方法（特許文献４参照）も提案されているが、検出用コイルを設けるためのスペースが必要となり、小型化の妨げとなるという問題が有った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回転検出用コイルが不要で、かつ低消費電力化が図れるとともに、高速回転を行うことができる２相ステップモータの回転検出方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、２極に磁化されたロータと、２相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する２相ステップモータの回転検出方法であって、磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、前記２相の各コイルに駆動パルスを供給した際に前記各コイルに流れる駆動電流を検出し、該駆動電流の検出値に基づいて前記ロータの回転状態を検出することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の２相ステップモータの回転検出方法において、前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給し、前記検出電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の２相ステップモータの制御方法において、前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧が、ロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の２相ステップモータの制御方法において、前記検出電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、２極に磁化されたロータと、２相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する２相ステップモータの回転検出装置であって、磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、前記２相の各コイルに駆動パルスを供給する駆動手段と、前記駆動手段により前記コイルに駆動パルスを供給した際に前記２相の各コイルの駆動電流を検出する電流検出手段と、該駆動電流の検出値に基づいて前記ロータの回転状態を判定し、該判定結果に基づいて前記ロータの回転状態を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の２相ステップモータの回転検出装置において、前記制御手段は、前記駆動手段により前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御し、前記検出電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の２相ステップモータの回転検出装置において、前記制御手段は、前記駆動手段により前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の２相ステップモータの回転検出装置において、前記制御手段は、前記検出電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、２相ステップモータを通常は必要最小限の電力により駆動し、回転異常が有った場合のみ大きな電力で駆動すればよく、低消費電力化が可能となる。
また、本発明によれば、２相ステップモータのコイルに駆動パルスを印加した状態でロータの回転状態を検出することができるため、駆動の１ステップ毎に回転検出時間を設ける必要がなく、それ故コイルに連続的に駆動パルスを印加することができ、２相ステップモータを高速回転させることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置について説明するに先立ち、本発明が適用される２相ステップモータについて説明する。
図１に本発明が適用される２相ステップモータの構成を示す。同図において、２相ステップモータは、２極に磁化されたロータ１と、ロータ１を嵌装するステータ２とを有している。ステータ２には、コイルを巻回するためのスペースとなる長孔３、４が設けられており、該長孔３、４からステータ２の一側面に至る領域にヨーク（Ａ）５、ヨーク６（Ｂ）が形成されている。ヨーク５、６には、コイル（Ａ）７、コイル（Ｂ）８が巻回されている。また、９はノッチ、１０、１１、１２は極間部である。上記ヨーク部とステータ部は磁気的に結合していればよく別部品の構成としても良い。また、極間部は磁気的な結合は必要ないため分離することも可能である。

図２及び図３は、２相ステップモータの回転原理を示しており、図２は時計方向（ＣＷ）に回転する際の動作を示し、図３は反時計方向（ＣＣＷ）に回転する際の動作を示している。図２、図３において、コイル７（以下、コイルＡと記す。）、コイル８（以下、コイルＢと記す。）には、図示した極性で駆動パルスが印加されるものとする。図２（Ａ）はロータ１の回転角が０°の状態であり、図示した極性の駆動パルスがコイルＡ，Ｂに印加されることにより、ステータ２には図示するように、図上、上部左方にＮ極、上部右方にＳ極となるような磁界が発生する。

この結果、ロータ１は時計方向に回転し（図２（Ｂ））、ロータ１が約９０°回転した時点で、コイルＢに印加する駆動パルスの極性を反転させる。この結果、ステータ２には、ヨークＡ，Ｂの中間部がＳ極、ステータ２の上部左右がＮ極となる磁界が発生し、ロータ１が初期位置から１８０°回転した時点で、停止する（図２（Ｃ））。

次いで、コイルＡに印加される駆動パルスを反転させる（図２（Ｄ））。この結果、ステータ２の上部左方がＳ極、上部右方がＮ極となるような磁界が発生する。このため、ロータ１のＳ極、Ｎ極が、それぞれ、ステータ２側のＳ極、Ｎ極より反発力を受けるので時計方向に初期位置から約２７０度、回転し、次いでコイルＢに印加される駆動パルスを反転させる（図２（Ｅ））。このとき、ステータ２の上部左方がＳ極、上部右方がＳ極、ヨークＡ，Ｂの中間部がＮ極となるような磁界が発生する。したがって、ロータ１は、さらに回転を継続し、初期位置より３６０°回転した時点で、停止する（図２（Ｆ））。このようにして、ロータ１は時計方向に回転する。

反時計方向に回転させる場合も同様である。図３（Ａ）はロータ１の回転角が０°の状態であり、図示した極性の駆動パルスがコイルＡ，Ｂに印加されることにより、ステータ２には図示するように、図上、上部左方にＳ極、上部右方にＮ極となるような磁界が発生する。この結果、ロータ１のＳ極、Ｎ極がステータ２に発生した磁界のＳ極、Ｎ極により反発力を受けてロータ１は反時計方向に回転し（図３（Ｂ））、ロータ１が約９０°回転した時点で、コイルＡに印加する駆動パルスの極性を反転させる。この結果、ステータ２には、ヨークＡ，Ｂの中間部がＳ極、ステータ２の上部左右がＮ極となる磁界が発生し、ロータ１が初期位置から１８０°回転した時点で、停止する（図３（Ｃ））。

次いで、コイルＢに印加される駆動パルスを反転させる（図３（Ｄ））。この結果、ステータ２の上部左方がＮ極、上部右方がＳ極となるような磁界が発生する。このため、ロータ１のＳ極、Ｎ極が、それぞれ、ステータ２側のＳ極、Ｎ極より反発力を受けるので反時計方向に初期位置から約２７０度、回転し、次いでコイルＡに印加される駆動パルスを反転させる（図３（Ｅ））。このとき、ステータ２の上部左方がＳ極、上部右方がＳ極、ヨークＡ，Ｂの中間部がＮ極となるような磁界が発生する。したがって、ロータ１は、さらに回転を継続し、初期位置より３６０°回転した時点で、停止する（図３（Ｆ））。このようにして、ロータ１は反時計方向に回転する。

本発明の実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置では、モータ駆動時に、ロータ回転角に応じてヨークに磁束が集中し、透磁率の低下が生じる。この時のコイルのインダクタンスの変化をコイルの駆動電流の立ち上がり特性より判定し、ロータの回転検出を行う。

図４及び図５に２相ステップモータのロータの回転角とヨーク通過磁束量との関係を示す。図４はロータが時計方向に回転する際のロータの回転角θとヨーク通過磁束量との関係を、図５はロータが反時計方向に回転する際のロータの回転角θとヨーク通過磁束量との関係をそれぞれ、示している。図４（ａ−１）〜（ａ−４）、図５（ｃ−１）〜（ｃ−４）において、コイルの図示を便宜上、省略してある。また、これらの図において、実線の矢印はロータによる発生磁束を示し、点線の矢印は、コイルの通電による発生磁束を示している。

図４（ａ−１）〜（ａ−４）及び図５（ｃ−１）〜（ｃ−４）は、それぞれ、回転角θが時計方向、又は反時計方向に０°、９０°、１８０°、２７０°の場合のヨークを通過する磁束の状態を示しており、図４（ｂ）、図５（ｄ）は、ヨークＡ，ヨークＢについてロータの回転角θ（０°〜３６０°の範囲について）とヨーク通過磁束量との関係を示す特性曲線である。ロータが時計方向に回転する場合と、反時計方向に回転する場合とではヨークＡにおける通過磁束量とヨークＢにおける通過磁束量との関係が逆になることが判る。

ここで、２相ステップモータの２相コイルの駆動パルスとヨーク通過磁束量との関係を図７に示す。ここでは、ロータを時計方向に駆動する場合についてのみ示す。図７（ａ）は２相ステップモータの要部の概略構成を示し、図７（ｂ）は、ロータの回転角θとヨークの通過磁束量との関係を示している（図５（ｂ）と同一の特性図である。）。図７（ａ）において、コイルＡの一端が接続される端子をａ1, コイルＡの他端が接続される端子をａ２とし、コイルＢの一端が接続される端子をｂ１，コイルＢの他端が接続される端子をｂ２とする。このとき、端子ａ1，ａ２に印加される駆動パルスをＡ１，Ａ２とし、端子ｂ１，ｂ２に印加される駆動パルスをＢ１，Ｂ２とする。

ロータの回転角θが０°の位置を基準にしてロータの回転角θが０°から１８０°の区間では、コイルＡの端子ａ１に駆動パルスＡ１が印加され、端子ａ２には、駆動パルスは印加されない。また、コイルＢの端子ｂ１には上記回転角θが０°から９０°の区間で駆動パルスＢ１が印加される。このとき、端子ｂ２には、駆動パルスは印加されない。

また、上記回転角θが９０°から１８０°の区間では、コイルＢの端子ｂ１には駆動パルスＢ１は印加されず、端子ｂ２に駆動パルスＢ２が印加される。この結果、上記回転角θが０°から９０°以下の区間では、コイルＡが巻回されているヨークＡでは、ロータの発生磁束とコイルＡの通電による発生磁束が打ち消し合い、一方、コイルＢが巻回されているヨークＢでは、ロータの発生磁束とコイルＢの通電による発生磁束が強め合う。したがって、回転角θが０°から９０°以下の区間では、ヨークＢの通過磁束量がヨークＡの通過磁束量より大きくなる。

また、９０°から１８０°の区間では、ヨークＢでは、ロータの発生磁束とコイルＢの通電による発生磁束が打ち消し合い、一方、コイルＡが巻回されているヨークＡでは、ロータの発生磁束とコイルＢの通電による発生磁束が強め合う。したがって、回転角θが９０°から１８０°以下の区間では、ヨークＡの通過磁束量がヨークＢの通過磁束量より大きくなる。ヨーク通過磁束量は回転角θが１８０°から３６０°の区間では、回転角θが０°から１８０°の区間と同様の特性となる。
また、ロータが反時計方向に回転する場合については、駆動パルスの与え方が異なるだけで、考え方は同様であるので、説明を省略する。

次に、本発明の実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置によるロータの回転検出原理について図８を参照して説明する。図８（ａ）は、２相ステップモータの要部の概略構成を示し、図８（ｂ）〜（ｆ）は、ヨーク通過磁束密度、コイルＡの端子電圧、コイルＡに流れる電流、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の出力、コイルＡのインダクタンスの大きさ、の各状態を示している。図８（ａ）において、コイル端子に示す方向（極性）で電流を流すように駆動パルスを与えると、ロータ１は角度θの方向に回転を開始する。この時の、ステータ２におけるヨークＡ，Ｂを通過する磁束密度は図８（ｂ）のようになる。ここで、ヨークＡを通過する磁束に着目すると、ロータの回転角に応じて増加していることが分かる。

この時、コイル、例えば、コイルＡに与える駆動パルスを図８（ｃ）に示すように所定のスイッチング周波数ｆswでスイッチングした電圧で供給し、コイルＡに流す電流を制御する（図８（ｃ），（ｄ））。この時の電流波形をスイッチング周波数ｆswを中心周波数とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により、フィルタリング処理を行うと、図８（ｅ）に示す周波数成分の波形（脈動波形）が得られる。このバンドパスフィルタ（ＢＰＦの出力の振幅は、コイルＡのインダクタンスの大きさに反比例する（図８（ｆ））。

インダクタンスＬは、Ｌ＝（ＮＳ／ｌ）×μ（θ）（ただし、Ｌ：コイルインダクタンス、Ｎ：コイルターン数、Ｓ：磁路の断面積、ｌ：磁路の長さ、μ（θ）：鉄心の透磁率である。）で表される。
ヨークの磁束密度が飽和状態になると、鉄心の透磁率が低下するため、コイルＡのインダクタンスが低下し、上記バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の出力の包絡線のレベルが大きくなる。この包絡線のレベルからロータの回転状態を把握することができる。上記バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の出力は、コイルＡと、コイルＢとで位相が異なるため、２つのコイルのＡ，Ｂについて異なり、これらの出力から回転方向の判定も可能である。

次に、本発明の実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置の構成を図６に示す。同図において、本実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置は、２極に磁化されたロータと、２相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する２相ステップモータ１０の回転検出装置であり、磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路が構成されている。

本実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置は、２相ステップモータにおける２相の各コイル（図示せず）Ａ，Ｂに駆動パルスを供給するモータドライバ１１と、コイルＡに流れる電流を電圧値として検出する電流検出回路１２Ａと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４Ａと、包絡線検波回路１６Ａと、Ａ／Ｄ変換回路１８Ａと、コイルＢに流れる電流を電圧値として検出する電流検出回路１２Ｂと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４Ｂと、包絡線検波回路１６Ｂと、Ａ／Ｄ変換回路１８Ｂと、制御回路２０とを有している。抵抗ＲAはコイルＡの電流検出抵抗，ＲBはコイルＢの電流検出抵抗である。

モータドライバ１１からコイルＡ，Ｂに供給される駆動パルスはスイッチング周波数ｆswでスイッチングされた状態で供給される。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、スイッチング周波数ｆswを中心周波数とする帯域通過特性を有している。
振幅変調（ＡＭ）復調回路１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４Ａ、１４Ｂの出力信号を検波し、包絡線成分を得る。
また制御回路２０は、ＣＰＵ２００と、各種プログラム及び固定データが格納されているＲＯＭ２０１と、ＲＡＭ２０２と、入出力インターフェース（ＩＦ）２０３とを有している。ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０２及びインターフェース（ＩＦ）２０３はバス２１０を介して相互に接続されている。
なお、モータドライバ１１は本発明の駆動手段に、電流検出回路１２Ａ、１２Ｂは本発明の電流検出手段に、制御回路２０は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。

図９は、ロータの回転角θに対するヨーク通過磁束量（図９（ａ））、コイルＡのインダクタンス（図９（ｂ））、コイルＢのインダクタンス（図９（ｃ））、コイルＡの回転検出値（図９（ｄ））、コイルＢの回転検出値（図９（ｅ））の変化特性について示している。ここで、図９（ｄ）、図９（ｅ）において、基準値とは、ロータが回転状態にあると判定できる電圧値（バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の出力の包絡線のレベル）を示している。

上記構成からなる本発明の第１実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置の動作を図６のシステム構成図及び図１０、図１１のフローチャートを中心に参照して説明する。図１０及び図１１のフローチャートに記載された動作は、制御回路２０内のＣＰＵ２００が、ＲＯＭ２０１に格納されている制御プログラムを実行することにより実現される。

第１実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置では、制御回路２０は、駆動手段としてのモータドライバ１１により、２相のコイルＡ，Ｂに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記２相の各コイルＡ，Ｂのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記２相の各コイルＡ，Ｂに供給するようにモータドライバ１１を制御し、前記検出電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、ロータを強制的に駆動するようにモータドライバ１１を制御することを特徴としている。

上記構成において、ロータを時計方向に回転駆動する場合には、制御回路２０のＣＰＵ２００の制御下に、モータドライバ１１よりコイルＡ，Ｂに図７（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ１を一定時間（ａ sec）を出力する（ステップ３００）。上記一定時間経過後、電流検出回路１２ＡによりコイルＡに流れる電流を電圧値Ｖiとして検出する。この電圧値Ｖiは、既述したスイッチング周波数fswを中心周波数とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４Ａにより図８（ｅ）に示す周波数成分の出力Ｖ_BPFを得る。この出力Ｖ_BPFは包絡線検波回路１６Ａにより検波され、包絡線成分ＶdemoAが出力される。包絡線成分ＶdemoA（検出電圧Ａ）はＡ／Ｄ変換回路１８Ａによりディジタルデータに変換され、入出力インターフェース２０３を介して制御回路２０に取り込まれる。

上述したコイルＡに流れる電流を電圧値として検出する動作は、コイルＢについても同様であるので、コイルＢについての上記動作については省略する。
次いで、ステップ３０１では、コイルＡから検出した検出電圧Ａが基準値Ａ（図９（ｄ））以上であるか否かが判定される。検出電圧Ａが基準値Ａ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ２を一定時間（ａ sec）印加する（ステップ３０２）。
次いで、コイルＢから検出した検出電圧Ｂ（包絡線検波回路１６Ｂの出力ＶdemoB）が基準値Ｂ（図９（ｅ））以上であるか否かが判定される（ステップ３０３）。検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ３を一定時間（ａ sec）印加する（ステップ３０４）。

次いで、コイルＡから検出した検出電圧Ａが基準値Ａ以上であるか否かが判定される（ステップ３０５）。検出電圧Ａが基準値Ａ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ４を一定時間（ａ sec）印加する（ステップ３０６）。
次いで、コイルＢから検出した検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上であるか否かが判定される（ステップ３０７）。検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上である場合には、ステップ３００に戻る。

一方、ステップ３０１、３０５で検出電圧Ａが基準値Ａ以下であると判定された場合、及びステップ３０３、３０７で検出電圧Ｂが基準値Ｂ以下であると判定された場合には異常処理が行われる（ステップ３０８）。
この異常処理は、図１１（ａ）に示すように、駆動パルスの電力を最大ランクに設定することにより行う（ステップ３０８Ａ）。すなわち、スイッチングしない最大の電力にて駆動する。このとき、回転検出は行わない。またロータを１ステップ、もしくは数ステップ駆動後には、通常駆動に戻し、回転検出も行うようにする。

また、他の異常処理の例としては、供給電力毎にランク分けされた数種類の駆動パルスを設定し、異常処理の際、駆動パルスを１ランク分、大きな電力にて駆動することによりロータを強制的に駆動してもよい（ステップ３０８Ｂ）。このとき、回転検出を行い、異常処理が繰り返された場合さらに１ランク上の駆動パルスとし、正常な回転が行われるまでこの処理を繰り返す。ここで、駆動パルスのランク分けは、スイッチングのDuty比の変更、電源電圧の変更等が考えられる。

本発明の第２実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置では、制御回路２０は、駆動手段としてのモータドライバ１１により２相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給するようにモータドライバ１１を制御することを特徴としている。

本発明の第２実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置は、制御回路２０の処理内容が異なるだけで、他の構成は同様であるので、重複する説明は省略する。本発明の第２実施形態に係る２相ステップモータの回転検出装置の動作を、図１２を参照して説明する。同図において、モータドライバ１１よりコイルＡ，Ｂに図７（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ１を出力する（ステップ４００）。
次いで、コイルＡから検出した検出電圧Ａが基準値Ａ以上であるか否かが判定される（ステップ４０１）。検出電圧Ａが基準値Ａ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ２を印加する（ステップ４０２）。

次いで、コイルＢから検出した検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上であるか否かが判定される（ステップ４０３）。検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ３を印加する（ステップ４０４）。
次いで、コイルＡから検出した検出電圧Ａが基準値Ａ以上であるか否かが判定される（ステップ４０５）。検出電圧Ａが基準値Ａ以上である場合には、さらに、コイルＡ、Ｂに駆動パルスＰ４を印加する（ステップ４０６）。次いで、コイルＢから検出した検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上であるか否かが判定される（ステップ４０７）。検出電圧Ｂが基準値Ｂ以上である場合には、ステップ４００に戻る。
ステップ４０１Ｍ」４０３、４０５、４０７において、判定が否定された場合には、上記判定が肯定されるまで駆動パルスの出力を継続する。

なお、テップ４０１Ｍ」４０３、４０５、４０７において、判定が否定された場合には、上記判定が肯定されるまで駆動パルスの出力を継続する代りに、図１１に示した異常処理を行うようにしてもよい。

本発明の適用対象である２相ステップモータの概略構成を示す図。図１に示した２相ステップモータの時計方向の回転動作を示す説明図。図１に示した２相ステップモータの反時計方向の回転動作を示す説明図。図１に示した２相ステップモータを時計方向に回転駆動した際のロータ回転角とヨーク通過磁束量との関係を示す説明図。図１に示した２相ステップモータを反時計方向に回転駆動した際のロータ回転角とヨーク通過磁束量との関係を示す説明図。本発明の実施形態に係る相ステップモータの回転装置の構成を示すブロック図。図１に示した２相ステップモータの駆動パルスとヨーク通過磁束量との関係の一例を示す説明図。図１に示した２相ステップモータの回転原理を示す説明図。図１に示した２相ステップモータのロータ回転角に対するヨーク通過磁束量、コイルのインダクタンス、コイルＡ，Ｂから検出したロータの回転検出値との関係を示す特性図。本発明の第１実施形態に係る相ステップモータの回転装置の動作を示すフローチャート。本発明の第１実施形態に係る相ステップモータの回転装置の動作を示すフローチャート。本発明の第２実施形態に係る相ステップモータの回転装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１、１０…２相ステップモータ、２…ロータ、１１…モータドライバ、１２Ａ，１２Ｂ…電流検出回路、１４Ａ，１４Ｂ…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１６Ａ，１６Ｂ…包絡線検波回路、１８Ａ，１８Ｂ…Ａ／Ｄ変換回路、２０…制御回路、

Claims

２極に磁化されたロータと、２相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する２相ステップモータの回転検出方法であって、
磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、
前記２相の各コイルに駆動パルスを供給した際に前記各コイルに流れる駆動電流を検出し、前記駆動電流を前記駆動パルスのスイッチング周波数fswを中心周波数とするバンドパスフィルタによりフィルタリング処理を行い、このフィルタリング処理で得られた信号波形の包絡線成分電圧に基づいて前記ロータの回転状態を検出することを特徴とする２相ステップモータの回転検出方法。
前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出値がロータがある回転角度に達したと判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給し、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする請求項１に記載の２相ステップモータの回転検出方法。
前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する検出電圧が、ロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給することを特徴とする請求項１に記載の２相ステップモータの回転検出方法。
前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動することを特徴とする請求項３に記載の２相ステップモータの回転検出方法。
２極に磁化されたロータと、２相のコイルがヨークに巻回されてなるステータとを有する２相ステップモータの回転検出装置であって、
磁束が最も集中する状態において前記ヨークが飽和状態に近い状態となるように磁気回路を構成し、
前記２相の各コイルに駆動パルスを供給する駆動手段と、
前記駆動手段により前記コイルに駆動パルスを供給した際に前記２相の各コイルの駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記駆動電流を前記駆動パルスのスイッチング周波数fswを中心周波数としてフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの出力信号波形の包絡線成分電圧に基づいて前記ロータの回転状態を判定し、該判定結果に基づいて前記ロータの回転状態を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする２相ステップモータの回転検出装置。
前記制御手段は、前記駆動手段により前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、規定時間が経過した時点で前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する包絡線成分電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた場合には、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御し、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の２相ステップモータの回転検出装置。
前記制御手段は、前記駆動手段により前記２相の各コイルに駆動パルスを印加後、前記２相の各コイルのいずれかの駆動電流に対応する包絡線成分電圧がロータが回転状態にあると判定するための基準電圧を超えた時点で、次の駆動パルスを前記２相の各コイルに供給するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の２相ステップモータの回転検出装置。
前記制御手段は、前記包絡線成分電圧が前記基準電圧に達していない場合には、異常と判定し、通常の駆動時より大電力を前記２相の各コイルに供給し、前記ロータを強制的に駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の２相ステップモータの回転検出装置。