JPH01122396A - ステッピングモータの停止制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転しているロータを所望する停止相で停止
させるステッピングモータの停止制御方式に関する。

［従来の技術］ 一般にステッピングモータのロータは、複数の励磁相の
励磁が順次切替えられることによって回転している。そ
して回転しているロータを複数の励磁相のうちの所望す
る停止相で停止させるには、駆動電流を停止相のコイル
に通電し、停止相を比較的大きな起磁力で励磁させてお
き、駆動電流に基づく停止相の大きな磁力によってこの
期間内にロータを停止させる。次にこの所定期間の経過
後に、無用のコイルの発熱を避けるために停止相に通電
していた駆動電流を駆動電流の所定値より小さな保持電
流に切替え、保持電流に基づく停止相の小さな磁力によ
ってロータを平衡点で静止させている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した停止制御方式はロータを次のようにして停止さ
せている。

停止相が励磁されると、停止相とロータとの間には磁界
が形成され、この磁界の磁力線に基づく磁力（以下停止
磁力という）が、ロータを停止相の平衡点に引き寄せよ
うと作用している。一方回転しているロータには回転を
継続させようとする慣性力も作用している。

停止制御開始時点ではロータは平衡点に達していないた
め、停止磁力と停止制御以前の回転速度に基づき回転を
継続させようとする初期の慣性力とが同一方向にロータ
に作用してロータを高速度で引き寄せ、その結果ロータ
が平衡点を越えて回転する。ロータが平衡点を越えると
、停止磁力が初期の慣性力と逆方向にロータに作用する
のでロータは停止磁力と初期の慣性力とがつり合う位置
（第１の変位ピーク）まで回転する。その後、この停止
磁力が平衡点に向けてロータを回転させる。

こうして平衡点付近まで回転して来たロータには、停止
磁力によって生じた回転を継続させようとする新たな第
１の慣性力が作用する。この第１の慣性力によってロー
タは平衡点を越えて回転し、第１の慣性力と停止磁力と
がつり合う位置（第２の変位ピーク）まで回転する。そ
の後のロータは、停止磁力によって上記動作をくり返し
、第２、第３・・・の慣性力が生じる。停止磁力とこれ
らの慣性力とがつり合う位置（第３の変位ピーク、第４
の変位ピーク、・・・）は次第に平衡点に近づき、生じ
る慣性力も小さくなりロータは平衡点で停止する。

即ち停止制御を行なうとロータは平衡点を中心として振
動し、振動が収束されてロータが停止する。

しかしながら従来の停止制御方式では、停止制御開始時
点から所定期間の間に渡り駆動電流によって停止相を励
磁させているので停止磁力が大きく、新たにロータに作
用する第１の慣性力も大きくなる。このためロータの第
２の変位ピークは平衡点から遠ざかり、ロータの振動が
収束されてロータが停止する停止時間が長くなる問題点
があり好ましくなかった。例えばステッピングモータを
印字装置の紙送り機構に用いた場合には、紙送りが終了
し紙が停止してから印字を行なうので、ロータの停止時
間が長いと印字をスピーデイに行なうことができない。

なお、停止制御後に生じる第１の変位ピークを小さくす
るため、所定期間に渡って駆動電流の所定値より大きな
電流で停止相を励磁して停止磁力を大きくし、初期の慣
性力と早くつり合わせたとしても、停止相のコイルには
余分な発熱が生じ好ましくない。

本発明は上記問題点を解決するためになされ、その目的
は、ロータの停止を速やかに行なうことができるステッ
ピングモータの停止制御方式を提供することである。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の用いた手段は、 所定値の駆動電流を複数の励磁相に順次切替えて通電し
てロータを回転させ、袢≠啼所望する停止相まで、該ロ
ータが回転すると上記駆動電流を前記所定値以下の値の
保持電流に切替え、上記停止相における平衡点で上記ロ
ータの停止状態を保持するステッピングモータの停止制
御方式において、前記停止相に前記駆動電流を通電し、
該通電によって励磁している前記停止相まで前記ロータ
が回転すると、前記停止相の平衡点に対する前記ロータ
の変位に応じて前記駆動電流を前記所定値以下に減少制
御し、前記ロータの変位が所定量以下となると、前記保
持電流を前記停止相に通電することを特徴とするステッ
ピングモータの停止制御方式をその要旨とする。

［作用］ 本発明のステッピングモータの停止制御方式は、ロータ
に働く２つの力、即ちロータを平衡点に引き奇せようと
する停止磁力とロータを回転させようとする慣性力との
相互関係を平衡点に対するロータの変位に関連づけて制
御する。より詳説するならば、停止相に通じる駆動電流
値を、ロータの平衡点からの変位に応じて減少制御する
ことで、平衡点から遠ざかるロータには従来同様の強い
停止磁力を作用させてその慣性力を打ち消し、かつ平衡
点に向けて近づきつつあるロータには弱い停止磁力を作
用させて、平衡点を越えて回転し続けようとする慣性力
を小さくする。そして、その駆動電流の減少制御により
ロータの撮動が所定値以下となったとき、駆動電流から
保持電流へと切替えてロータの停止状態を維持するので
ある。

駆動電流の所定値を減少させる減少制御は、高電圧源か
らの駆動電流を遮断あるいは保持電流に切替えたり、可
変抵抗などによって連続的に減少させることなどによっ
て実現できる。また、ロータの変位は、回転エンコーダ
等の回転位置検出器によって直接検出したり、回転速度
検出器によって検出したロータの回転方向をも考慮した
回転速度をロータの変位に置換したり、ロータを停止さ
せたときのロータの変位と停止制御を行なってからの時
間との関係をロータの回転速度毎に実験的に求め、停止
制御を行なってからの時間をロータの変位に置換したり
することなどによって求めることができる。

［実施例］ 次に本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は七ノフフイラ巻の４相ＰＭ形ステッピングモー
タ１０を、第２図はその回転制御を行なう駆動回路１を
示している。

ステッピングモータ１０は、中央に円筒形の永久磁石の
ロータ１１を回転自在に配置し、ステータ１２からはロ
ータ１１に向けて適正なギャップを保ちつつ４つの相Ａ
ないしＤが突設されている。

そして各相には各々コイルＬＡＳＬＢ、ＬＣおよびＬＡ
が巻装されている。駆動回路１は、各コイルＬＡ、１Ｂ
、ＬＣおよびＬＤに駆動電流１１を通電するため、図示
しない高電圧源と接続される電源端子ＴＨとアースとの
間にコイルＬＡないしＬＤを並列に配置している。即ち
、各コイルＬＡないしＬＤの一端はＰＮＰ型トランジス
タ２のコレクタと接続され、トランジスタ２のエミッタ
は電源端子ＴＨと接続されている。一方各コイルＬＡな
いしＬＤのイ也端は、それぞれＮＰＮ型トランジスタ３
ないし６のコレクタと接続され、各トランジスタ３ない
し６のエミッタはアース接続されている。そして、各コ
イルＬＡないしＬ［）に駆動電流の所定値［１１１より
小さな値の保持電流１２を通電するための、図示しない
低電圧源に接続される電源端子ＴＬには抵抗７の一端が
接続され、抵抗７の他端にはダイオード８のアノードが
接続され、ダイオード８のカソードがトランジスタ２の
コレクタと接続されている。また各トランジスタ２ない
し６のベースは、トランジスタ制御部９に接続されてい
る。このトランジスタ制御部９は電源端子Ｔ［から電力
の供給を受け、所要のタイミングで各トランジスタ２な
いし６にベース電圧を印加し、各トランジスタの後述す
る０Ｎ１０ＦＦＩｙｌ＠を行なう。このトランジスタの
０Ｎ１０ＦＦによって駆動回路１は、駆動電流１１によ
るコイルＬＡないしＬ（）の励磁を順次切替えロータ１
１を回転させる、−相励磁の所謂ユニポーラ運転を行な
っている。

上記構成の駆動回路１に行なわせるステッピングモータ
１０の停止制御方式について、第３図に示す各素子の動
作状態等のタイミングチャートを　　　。

用いて説明する。

図は１例としてトランジスタ制御部９が（ａ）ないしく
ｅ）に示す如くのベース電圧信号Ｓ２ないしＳ６を出力
し、相Ａを停止相として時刻ＴＯから停止制御を行なう
場合について記述している。

時刻ＴＯにおいてベース電圧信号Ｓ３をハイレベする。

第３図（ｆ）はコイルＬＡに印加される電圧Ｖであり、
図示するように電圧Ｖは時刻ＴＯにおいてＯから高電圧
源の電圧ＶＨに変化する。停止相Ａは電圧ＶＨに基づく
駆動電流１１によって励磁され、ロータ１１には、従来
の停止制御方式と同様にして大きな停止磁力と時刻ＴＯ
以前の回転速度に基づく初期の慣性力とが作用する。こ
のため停止磁力と初期の慣性力とが時刻Ｔ１でつり合い
その位置（第１の変位ピーク）は、ロータ１１の変位（
Ｑ）に示す如く、従来と同一の位置である。そこで時刻
Ｔ１でベース電圧信号Ｓ２をハイレベルに切替え、トラ
ンジスタ２をＯＦＦとしコイルＬＡに印加される電圧Ｖ
を低電圧源の電圧ＶＬに切替える。すると停止相は電圧
ＶＬに基づく保持電流１２によって励磁され、停止磁力
は減少させられる。時刻Ｔ１以後には、減少した停止磁
力によってロータ１１が平衡点に引き寄せられるので、
時刻Ｔ１以後に再びロータ１１が平衡点に達する時刻Ｔ
２はロータの変位（ｇ）に点線で表わした従来の停止制
御方式によるロータの変位とする新たな第１の慣性力は
停止磁力の減少に伴って小さくなる。ロータ１１が再び
平衡点に達した時刻Ｔ２でベース電圧Ｓ２をロウレベル
に切替え、トランジスタ２をＯＮとしコイルＬＡに印加
される電圧■を（ｆ）に示す如く電圧Ｖ［から電圧ＶＨ
に切替える。こうして停止相Ａを電圧ＶＨに基づく駆動
電流１１によって励磁させ、時刻Ｔ２以後に再び大きな
停止磁力をロータ１１に第１の慣性力とは逆向きに作用
させる。つまり時刻Ｔ２以俊、小ざな第１の慣性力と大
きな停止磁力とがつり合う位置（第２の変位ピーク）ま
で回転したロータの変位が、ロータの変位（Ｃｌ＞に示
す如く点線の従来の変位に比べて小さくなる。しかも第
２の変位ピークが小さくなるにつれてロータ１１を再び
平衡点を越えて回転させようとする新たな第２の慣性力
が小さくなるのに対し、停止磁力は駆動電流１１による
励磁によって大きいままである。このため第２の慣性力
と停止磁力とは早期につり合いそのつり合う位置（第３
の変位ピーク）まで回転したロータの変位は極めて小ざ
くなり、ロータ１１の振動は急速に収束する。そしてロ
ータ１１の振動が充分収束した時刻Ｔ３にベース電圧信
号Ｓ２をハイレベルに切替え、その状態を継続して、ト
ランジスタ２をＯＦＦとする。するとコイルＬＡに印加
される電圧Ｖが（ｆ）に示す如く電圧ＶＨから電圧ＶＬ
に切替わる。時刻Ｔ３以前に充分ロータ１１の撮動は収
束されているので、時刻Ｔ３以後では保持電流１２をコ
イルＬＡに通電する。

このように本実施例の停止制御方式では、時刻Ｔ１、Ｔ
２およびＴ３をロータ１１の振動と関連づけて実験的に
定め、各時刻をロータの変位に置換し、その各時刻に基
づき駆動電流１１を通電すること、駆動電流を所定値［
１１］以下に減少制御すること、および保持電流を通電
することを行なっているので、ロータ１１の停止を速や
かに行なうことができる。そしてコイルに流れる電流を
減少制御しているのでコイルの発熱を抑制できる。

また本実施例では、停止制御開始時からの経過時間をロ
ータ１１の変位に置換して用いたために、駆動回路の単
純化が可能である。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の“要旨を逸脱しない限り何様な態様で実施してもよい
。例えばＶＲ形ステッピングモータの停止制御に用いる
ことができるのはもちろん、ロータの変位を回転位置検
出器等によって検出して停止相のコイルに通電する電流
の分解能を向上させ、ロータの変位に適合した多段階の
電流で停止相を励磁すれば、より短時間でロータを停止
させることができる。

発明の効果 以上実施例をも含めて詳述した如く、本発明のステッピ
ングモータの停止制御方式によれば、停止相のコイルに
通電されていた駆動電流が停止相の平衡点に対するロー
タの変位に応じて減少制御されるので、ロータを速やか
に停止相で停止させることができる。またコイルの発熱
の抑制およびロータの停止後に行なう各種操作のスピー
ドアップが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のステッピングモータの電気的
な概略構成を説明するために用いた概略構成図、第２図
はそのステッピングモータの駆動回路の回路図、第３図
は駆動回路の構成素子の動作状態等および本実施例の効
果を説明する斥めの説明図である。 １・・・駆動回路 ９・・・トランジスタ制御部 １０・・・ステッピングモータ １１・・・ロータ 代理人　　弁理士　　定立　勉（はが１名）第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定値の駆動電流を複数の励磁相に順次切替えて通電
   してロータを回転させ、所望する停止相まで該ロータが
   回転すると上記駆動電流を上記所定値以下の値の保持電
   流に切替え、上記停止相における平衡点で上記ロータの
   停止状態を保持するステツピングモータの停止制御方式
   において、前記停止相に前記駆動電流を通電し、 該通電によって励磁している前記停止相まで前記ロータ
   が回転すると、前記停止相の平衡点に対する前記ロータ
   の変位に応じて、前記駆動電流を前記所定値以下に減少
   制御し、 前記ロータの変位が所定量以下となると、前記保持電流
   を前記停止相に通電する ことを特徴とするステッピングモータの停止制御方式。