JPH01214295A - Stepping motor driving device - Google Patents

Stepping motor driving device

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JPH01214295A
JPH01214295A JP3662588A JP3662588A JPH01214295A JP H01214295 A JPH01214295 A JP H01214295A JP 3662588 A JP3662588 A JP 3662588A JP 3662588 A JP3662588 A JP 3662588A JP H01214295 A JPH01214295 A JP H01214295A
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JP
Japan
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phase
current
magnitude
excitation
stepping motor
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JP3662588A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Matsumoto
博明 松本
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the output torque pulsation of a stepping motor and to decrease a vibration and a noise by so controlling an exciting current that the amplitude of the torque vector of the combined electromagnetic force as to become substantially constant. CONSTITUTION:An exciting phase current is controlled by one-chip CPU 1. Phase drivers 2-5 respectively ON/OFF-control the switching transistors Tr(A), Tr(B), Tr(A'), Tr(B') of the exciting phases A, B, A', B' of a stepping motor, detect the voltage drops of resistors RA, RB, R'A, R'B so as to supply a predetermined current. A CPU 1 so outputs a command value for controlling the current flowing in the exciting phase to the drivers 2-5 that the amplitudes of the torque vectors represented by the combined electromagnetic forces generated in a plurality of exciting phases become substantially constant.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ステッピングモータを円滑に回転させるため
の駆動装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a drive device for smoothly rotating a stepping motor.

〔従来の技術] 従来から、ステッピングモータを駆動するために1相励
磁方式、2相励磁方式あるいは1−2相励磁方式による
駆動装置が広く使用されている。
[Prior Art] Conventionally, drive devices using a one-phase excitation method, a two-phase excitation method, or a one-two phase excitation method have been widely used to drive a stepping motor.

また、電源方式としては定電圧方式、2電源方式あるい
はチョッパ形電源方式が用いられ、上記各励磁方式と各
電源方式がそれぞれ組み合わせられている。
Further, as the power supply system, a constant voltage system, a dual power supply system, or a chopper type power supply system is used, and each of the above excitation systems and each power supply system are combined.

これらの各駆動方式では、例えば駆動トリガパルスによ
り励磁相電流をスイッチングすることによって、1ステ
ツプ角だけステッピングモータを回転させるように構成
することが一般的である。
In each of these drive systems, the stepping motor is generally configured to rotate by one step angle by switching the excitation phase current using a drive trigger pulse, for example.

かかる構成によれば駆動トリガパルスの周波数でステッ
ピングモータの回転数を制御でき、また駆動トリガパル
スのパルス数でステッピングモータの回転角度を制御す
ることができるので、簡易なインターフェースと併用す
ることによりデジタル機器の入出力駆動手段として利用
できる。
According to this configuration, the rotation speed of the stepping motor can be controlled by the frequency of the drive trigger pulse, and the rotation angle of the stepping motor can be controlled by the number of pulses of the drive trigger pulse. It can be used as an input/output drive means for equipment.

上述した励磁方式のうち1相励磁方式や2相励磁方式は
、ステッピングモータの極数やステータの歯切りピッチ
等、構造から決定されるステップ自分だけの駆動(所謂
フルステップ駆動)のみが可能である。そこで、より細
かい回転制御を行う方式として、1−2相励磁方式によ
るハーフステップ駆動や、励磁相に正弦波電流を加える
マイクロステップ駆動も行われている。また、上記マイ
クロステップ駆動と1−2相励磁方式によるハーフステ
ップ駆動との中間の方式として、励磁相電流の大きさを
可変にして6分の1ステツプ駆動を行う方式も知られて
いる。
Among the excitation methods mentioned above, the one-phase excitation method and the two-phase excitation method are only capable of individual step drive (so-called full step drive), which is determined by the structure, such as the number of poles of the stepping motor and the tooth cutting pitch of the stator. be. Therefore, as methods for performing more detailed rotation control, half-step driving using a 1-2 phase excitation method and micro-step driving in which a sinusoidal current is applied to the excitation phase are also used. Furthermore, as an intermediate method between the microstep drive and the half-step drive using the 1-2 phase excitation method, there is also known a method in which the magnitude of the excitation phase current is varied to perform 1/6 step drive.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の所謂ミニステップ駆動では、どの
相が励磁されているかによってロータに作用する電磁力
の大きさが大きく変化するので、出力トルクの脈動が生
じてしまうという欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the so-called mini-step drive described above, the magnitude of the electromagnetic force acting on the rotor changes greatly depending on which phase is excited, resulting in pulsations in the output torque. There is a drawback.

このことは、ロータの回転が円滑でなくなることを意味
し、振動や騒音の発生および出力トルクの不安定を招く
原因となっている。
This means that the rotor does not rotate smoothly, which causes vibrations and noise to occur and output torque to become unstable.

例えば1−2相励磁方式の場合を例に挙げて説明すると
、この励磁方式では相電流の大きさが一定であるので、
1相励磁状態に較べて2相励磁状態では1.4倍のトル
クが生ずることにより、40%のトルク変動が生ずるわ
けである。また、6分の1ステップ駆動方式の場合には
、2相とも定格電流が流れる状態と1相のみに流れる状
態が存在するので、トルク変動の最大値は40%となり
、上記1−2相励磁方式と変わりがないことになる。
For example, to explain the case of the 1-2 phase excitation method, since the magnitude of the phase current is constant in this excitation method,
Since 1.4 times as much torque is generated in the two-phase excitation state as compared to the one-phase excitation state, a 40% torque fluctuation occurs. In addition, in the case of the 1/6 step drive method, there are states in which the rated current flows in both phases and states in which the rated current flows in only one phase, so the maximum value of torque fluctuation is 40%, and the 1-2 phase excitation described above The method is no different.

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、ステッピングモ
ータの円滑な回転駆動を可能とした駆動装置を提供する
ことにある。
Therefore, in view of the above-mentioned points, an object of the present invention is to provide a drive device that enables smooth rotational driving of a stepping motor.

[課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明ではステッピング
モータの各励磁相を流れる電流の大きさおよび方向を可
変とする駆動装置において、複数の励磁相に生ずる電磁
力の合力として表わされるトルクベクトルの大きさが略
一定となるように、当該励磁相を流れる電流を制御する
手段を具備する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a driving device in which the magnitude and direction of the current flowing through each excitation phase of a stepping motor is variable, in which the electromagnetic force generated in a plurality of excitation phases is reduced. means for controlling the current flowing through the excitation phase so that the magnitude of the torque vector expressed as the resultant force of the excitation phase is substantially constant.

また、本発明の好適な実施例では、励磁相電流の大きさ
を零、小、大の3通りに設定する手段を有すると共に、
励磁相電流のうち大電流の大きさを1としたとき、小電
流の大きさを0.4程度に設定する。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided means for setting the magnitude of the excitation phase current in three ways: zero, small, and large, and
When the magnitude of the large current among the excitation phase currents is set to 1, the magnitude of the small current is set to about 0.4.

その他の好適な実施例では、励磁相電流の大きさを零、
小、中、大の4通りに設定する手段を有すると共に、励
磁相電流のうち大電流の大きさを1としたとき、中電流
の大きさを0.75程度とし、かつ小電流の大きさを0
.4程度に設定する。
In other preferred embodiments, the magnitude of the excitation phase current is zero,
It has means for setting in four ways: small, medium, and large, and when the magnitude of the large current among the excitation phase currents is 1, the magnitude of the medium current is about 0.75, and the magnitude of the small current 0
.. Set it to about 4.

[作 用] 本発明によれば、複数の励磁相に生ずる電磁力の合力と
して表わされるトルクベクトルの大きさが略一定となる
ように前記励磁相を流れる電流を制御する手段を設ける
ことによって、ステッピングモータの出力トルク脈動を
小さくして振動や騒音を小さくすることができる。
[Function] According to the present invention, by providing a means for controlling the current flowing through the excitation phase so that the magnitude of the torque vector expressed as the resultant force of the electromagnetic force generated in the plurality of excitation phases becomes substantially constant, It is possible to reduce vibration and noise by reducing the output torque pulsation of the stepping motor.

[実施例] 以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

第1図は本発明の一実施例を示したブロック回路図であ
る。本図において、1は励磁相電流を制御するワンチッ
プCPUである。2ないし5はそれぞれステッピングモ
ータの励磁相A、B、A、Bのスイッチングトランジス
タTr(^) 、Tr (B) 、Tr (A) 。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing one embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a one-chip CPU that controls the excitation phase current. 2 to 5 are switching transistors Tr(^), Tr(B), and Tr(A) for excitation phases A, B, A, and B of the stepping motor, respectively.

Tr(B)をオン/オフする相駆動回路であり、抵抗R
A、RB、R^、R5の電圧降下を検出して所定の電流
が流れるようなフィードバック回路を有する。
It is a phase drive circuit that turns on/off the Tr (B), and the resistor R
It has a feedback circuit that detects voltage drops across A, RB, R^, and R5 and allows a predetermined current to flow.

本実施例の動作を説明する前に、まず第2図に示したス
テッピングモータの概念図を用いて、相電流とロータの
挙動との関係について説明する。
Before explaining the operation of this embodiment, the relationship between the phase current and the behavior of the rotor will first be explained using the conceptual diagram of the stepping motor shown in FIG.

極数が4極のモータは第2図に示すように、90°のス
テップ角を持ち、4ステツプで1回転するモデルで表わ
される。初期状態としてA相のみが励磁されている場合
には、ロータ6の磁極フはA相に向かって静止している
。この状態での磁極7の位置を原点と考えて、反時計方
向に回転角θをとることとする。
As shown in FIG. 2, a motor with four poles has a step angle of 90 degrees and is represented by a model that makes one rotation in four steps. When only the A phase is excited in the initial state, the magnetic poles of the rotor 6 are stationary toward the A phase. The position of the magnetic pole 7 in this state is considered to be the origin, and the rotation angle θ is taken in the counterclockwise direction.

初期状態(A相が励磁)からA相の電流をカットオフし
、同時にB相をオンして励磁すると、ロータ6の磁極7
はB相に引っ張られて回転し、B相の方向を新しい安定
点とする。すなわち、1回のスイッチングでロータ6は
90”位相分回転することになる(以下、この位相角の
回転で回転角度を表わすものとする)。順次X相、百相
、再びA相とスイッチングを行えば、90°ずつ回転を
続ける。この方式は1相励磁力式である。
When the A-phase current is cut off from the initial state (A-phase is excited) and the B-phase is turned on and excited at the same time, the magnetic pole 7 of the rotor 6
is pulled by phase B and rotates, making the direction of phase B a new stable point. In other words, the rotor 6 rotates by 90'' phase with one switching (hereinafter, the rotation angle will be expressed by the rotation of this phase angle). If done, it will continue to rotate by 90 degrees.This method is a one-phase excitation force type.

次に、A相とB相を同時に励磁した場合を考えると、安
定点はA相とB相の中間、すなわちθ=45°に存在す
る。この状態から、B相の励磁を続けたままA相の励磁
のみをカットオフし、同時にτ相の励磁をオンさせると
、安定点はB相とτ相の中間(θ−135°)に移るの
で、ロータ6は90゜回転する。これを繰り返す方式が
、2相励磁力式である。
Next, considering the case where the A phase and the B phase are excited at the same time, the stable point exists between the A phase and the B phase, that is, at θ=45°. From this state, if you cut off only the excitation of the A phase while continuing the excitation of the B phase, and turn on the excitation of the τ phase at the same time, the stable point will move to the middle (θ-135°) between the B phase and the τ phase. Therefore, the rotor 6 rotates 90 degrees. A method that repeats this is the two-phase excitation force method.

また、A相とB相を同時に励磁している状態からA相の
みをカットオフすると、ロータは初期状態(θ=45’
 )からθ=90°まで45”だけ回転する。次に、B
相を励磁したままA相をオンすると、ロータはθ−13
5°まで45°だけ回転する。これを繰り返すと、1相
励磁力式や2相励磁力式でのステップ角90°の半分の
ステップ角45°の回転が得られる。すなわち、1−2
相励磁力式と呼ばれるハーフステップ駆動が得られる。
Furthermore, if only the A phase is cut off from the state in which the A and B phases are simultaneously excited, the rotor will be in the initial state (θ = 45'
) to θ=90° by 45”. Then, B
When the A phase is turned on while the phase is energized, the rotor changes to θ-13
Rotate by 45° up to 5°. By repeating this, rotation with a step angle of 45°, which is half of the step angle of 90° in the one-phase excitation force type or the two-phase excitation force type, can be obtained. That is, 1-2
A half-step drive called a phase excitation magnetic force type is obtained.

これらの励磁電流のタイミングチャートを第3図に示す
A timing chart of these exciting currents is shown in FIG.

次に、第4図にl相励磁方式の場合のwJ磁状態を表わ
すトルクベクトル図を示す。本図の横軸にはA相の励磁
電流の大きさを、縦軸にはB相の励磁電流の大きさを表
わし、それぞれの軸の負の方向はτ相、τ相の励磁電流
の大きさを表わす。すると、これらの励磁電流の大きさ
に比例した電磁力が得られるので、トルクベクトル図上
の点をPとすると、原点から点Pまでの距l!IOPは
各励磁相に生ずる電磁力の合力の大きさ、従ってロータ
の軸トルクの大きさを表わす、さらに、極軸と線分Iの
なす角θは、ロータ位置の位相角を表わす。
Next, FIG. 4 shows a torque vector diagram representing the wJ magnetic state in the case of the l-phase excitation method. The horizontal axis of this figure represents the magnitude of the A-phase excitation current, the vertical axis represents the magnitude of the B-phase excitation current, and the negative direction of each axis represents the magnitude of the τ-phase and τ-phase excitation currents. represents the Then, an electromagnetic force proportional to the magnitude of these excitation currents is obtained, so if a point on the torque vector diagram is P, the distance from the origin to point P is l! IOP represents the magnitude of the resultant force of the electromagnetic forces generated in each excitation phase, and therefore the magnitude of the rotor's axial torque.Furthermore, the angle θ between the polar axis and the line segment I represents the phase angle of the rotor position.

第4図として示すトルクベクトル図において、1相励磁
力式の安定点はO20,■、■で示す位置にあり、それ
ぞれの安定点でのトルクベクトルの大きさは一定である
In the torque vector diagram shown in FIG. 4, the stable points of the one-phase excitation force type are at the positions indicated by O20, ■, and ■, and the magnitude of the torque vector at each stable point is constant.

第5図は2相励磁力式のトルクベクトル図であり、4つ
の安定点が存在する。ただし、安定点でのトルクベクト
ルの大きさは1相励磁力式の場合のご倍、すなわち40
%増になる。
FIG. 5 is a torque vector diagram of the two-phase excitation force type, and there are four stable points. However, the magnitude of the torque vector at the stable point is twice that of the one-phase excitation force type, that is, 40
% increase.

しかしながら、ハーフステップで駆動できる1−2相励
磁力式の場合は、第6図に示すように、1位相周期内に
8か所の安定点を持ち、それぞれの安定点でのトルクベ
クトルの大きさが1とJT倍と交互に変動することにな
る。従って、1ステツプ毎に出力トルクが脈動し、回転
むらが生じると共に、それぞれの安定点でのステイフネ
ス特性が異なることによって静止するときの角度誤差も
生ずる。
However, in the case of the 1-2 phase excitation force type that can be driven in half steps, as shown in Figure 6, there are eight stable points within one phase cycle, and the torque vector at each stable point is large. The value will alternate between 1 and JT times. Therefore, the output torque pulsates for each step, causing rotational irregularities, and the difference in stiffness characteristics at each stable point also causes angular errors when the motor stands still.

このように、トルクベクトル図を用いると、ステッピン
グモータの出力トルクとロータの回転角の挙動を説明で
きるので、以下トルクベクトル図を用いて本発明の実施
例の動作を説明する。
In this way, the behavior of the output torque of the stepping motor and the rotation angle of the rotor can be explained using the torque vector diagram, so the operation of the embodiment of the present invention will be explained below using the torque vector diagram.

いまA相に流れる励磁電流の大きさをiA、 B相の励
磁電流の大きさをiBとする。さらに、励磁相に単位電
流だけ流れたときに、その相に生ずるトルクを単位トル
クベクトルとしてA相、B相それぞれの単位トルクベク
トルをeA、 eaとすると、トルクベクトルは T = 1AeA+ i、e。
Let the magnitude of the excitation current flowing in the A phase be iA, and the magnitude of the excitation current in the B phase be iB. Furthermore, when a unit current flows through an excitation phase, the torque generated in that phase is a unit torque vector, and if the unit torque vectors of the A phase and B phase are respectively eA and ea, the torque vectors are T = 1AeA+ i, e.

で表わされる。ここで、再び第4図を参照すると−□ 1Tl=OP tanθ−ia/iA= (1) であることが判かる。従って、トルクベクトルの大きさ
が一定となるためには、 iA2+i、2.− i、2  (=一定)   ・・
・(2)であることが、必要十分である。ここでi、>
 Oとする。
It is expressed as Here, referring to FIG. 4 again, it can be seen that -□ 1Tl=OP tanθ-ia/iA= (1). Therefore, in order for the magnitude of the torque vector to be constant, iA2+i,2. − i, 2 (=constant) ・・
- (2) is necessary and sufficient. Here i,>
Let it be O.

初期状態での相電流の大きさを IA=IAO* 18” ta。The magnitude of the phase current in the initial state is IA=IAO*18” ta.

とすると、ロータの初期角度θ。は θo −tan−’ (iaa/1ao)      
−(3)で表わされる。さらに、位相ステップ角をSと
し、Nを自然数とすると、 θ = N−5十〇。               
    ・・・(4)であるから、式(4)と式(1)
から を得る。
Then, the initial angle θ of the rotor. is θo -tan-' (iaa/1ao)
−(3). Furthermore, if the phase step angle is S and N is a natural number, θ = N-500.
...(4), so equation (4) and equation (1)
get from.

式(1)と式(5)からIA+ 18について解くとと
なり、符号を考えると を得る。ここに kat、。/ia。
Solving equations (1) and (5) for IA+18 yields, and considering the sign, we obtain. Kat here. /ia.

である、また位相ステップ角Sは、1相励磁力式または
2相励磁力式で得られるステップ角θ8゜をπ/2で表
わしたときのステップ角θ8であり、で表わされる0例
えば、θ3゜が1.8°のステッピングモータを1−2
相駆動すればθ、−0,9°であるから S=(π/2)・(0,9/1.8) −π/4となる
。このような位相角を用いれば、ステップ角θsoが異
なるモータも同じ式で扱うことが可能となる。
, and the phase step angle S is the step angle θ8 when the step angle θ8° obtained by the one-phase excitation force formula or the two-phase excitation force formula is expressed as π/2, and is expressed as 0. For example, θ3 1-2 Stepping motor whose angle is 1.8°
If phase drive is performed, θ is −0.9°, so S=(π/2)·(0,9/1.8) −π/4. If such a phase angle is used, motors with different step angles θso can be handled using the same equation.

ここで、3xπ/4の場合について以下に説明を行う。Here, the case of 3×π/4 will be explained below.

第7図において線分P、P、はA相に定格励磁電流が流
れているときに生ずる電磁力を表わす、同様にB相につ
いても定格励磁電流を考えると、モータを定格仕様範囲
内で使用するとすれば、四辺形P、P、P3P4の領域
内にしか安定点を持ち得ない。この領域内で最大のトル
クベクトルを有するためには θ。 =S/2 とすれば良い。
In Figure 7, line segments P and P represent the electromagnetic force generated when the rated excitation current flows through the A phase.Similarly, considering the rated excitation current for the B phase, the motor is used within the rated specification range. If so, stable points can only exist within the area of quadrilaterals P, P, P3P4. θ to have the largest torque vector within this region. =S/2 may be used.

従って、 k = iao/iao = tan (S/2)  
   −(7)となり、安定点は第7図に示す位置に8
か所存在する。このときのトルクベクトルの大きさはl
 T l = FR7ηW = l iA Ol・F「
■Fワワ刀で表わされる* IAOは定格電流として良
いので出力トルクGt  Dtan  S 2)−倍、
tすt)チ5=yc/4のときは1.08倍となり、1
相励磁力式に比較して8%だけトルクが増大する。
Therefore, k = iao/iao = tan (S/2)
-(7), and the stable point is 8 at the position shown in Figure 7.
It exists in some places. The magnitude of the torque vector at this time is l
T l = FR7ηW = l iA Ol・F
■F Represented by Wawa sword * IAO is good as rated current, so output torque Gt Dtan S 2) - times,
tst) When 5=yc/4, it becomes 1.08 times, 1
Torque increases by 8% compared to the phase excitation magnetic force type.

第8図は、第1図の中の相駆動回路2〜5を詳細に示し
た回路図である0本図中に示すデコーダ8は人力信号1
o、L に応じて第9図の表に示すパラレルデータを出
力する。データの各ビット1゜Sはそれぞれ第1.第2
のコン°パレータ9.10を選択し、ビットiはインバ
ータ11を介してパルスジエネレータ12のチップセレ
クト端子に接続されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing the phase drive circuits 2 to 5 in FIG. 1 in detail.
Parallel data shown in the table of FIG. 9 is output according to o and L. Each bit of data 1°S is the first . Second
The bit i is connected to the chip select terminal of the pulse generator 12 via the inverter 11.

ここで式(7)から1Ao−is (定格電流)とした
ときのiaoを求めると、 1ao= 13−tan(S/2) =0.414・i
sとなる。この大きさは、初期状態■から1ステップ分
回転した第1の安定点■(第7図参照)でのA相の励磁
電流の大きさに等しい。従って、第1のコンパレータ9
と第2のコンパレータlOの基準入力電圧を1 : 0
.414に設定すれば良い。すなわち であるから、 R21−470Ω、  R3,−330Ωとすれば良い
。またR11は制限抵抗であり、回路電源電圧VCCと
コンパレータの定格入力電圧に応じて決定すれば良い。
Here, when calculating iao when it is 1Ao-is (rated current) from equation (7), 1ao= 13-tan (S/2) = 0.414・i
It becomes s. This magnitude is equal to the magnitude of the A-phase excitation current at the first stable point (see FIG. 7), which is rotated by one step from the initial state (■). Therefore, the first comparator 9
and the reference input voltage of the second comparator lO is 1:0.
.. It should be set to 414. In other words, it is sufficient to set R21 to -470Ω and R3 to -330Ω. Further, R11 is a limiting resistor, which may be determined depending on the circuit power supply voltage VCC and the rated input voltage of the comparator.

さらに、入力端子Cは電流値をフィードバックする端子
であり、第1図に示す相電流検出抵抗RA、Re、Rに
、Rτの電圧降下をコンパレータ9.10に入力する。
Furthermore, the input terminal C is a terminal for feeding back a current value, and inputs the voltage drop of Rτ to the phase current detection resistors RA, Re, and R shown in FIG. 1 to a comparator 9.10.

さて、第1図示の駆動回路において、CP旧の出力ボー
トP0〜Pアは各2ビツトずつそれぞれの相駆動回路2
〜5の入力信号になっており、各々の相駆動回路は第9
図の表に示すように駆動される。
Now, in the drive circuit shown in FIG.
~5 input signals, and each phase drive circuit has 9th input signal.
It is driven as shown in the table in the figure.

第10図には、上記出力ポートP0〜P7から得られる
出力信号と相励磁電流のタイミングチャートを示す。
FIG. 10 shows a timing chart of the output signals obtained from the output ports P0 to P7 and the phase excitation current.

itt図は、さらにミニアングルのステップ駆動を実現
するためにS=π/8.θ。〜π/16とした場合のト
ルクベクトル図である。この場合は、1相励磁方式に較
べて J1+tan2(πへ6) = 1.02 (倍)すな
わち2%しかトルク増大を望めない。しかも第11図か
ら判かるように、相電流を4通りに変えないと制御でき
ない。
In the itt diagram, in order to further realize mini-angle step drive, S=π/8. θ. It is a torque vector diagram in the case of ~π/16. In this case, compared to the one-phase excitation method, an increase in torque can be expected by only J1+tan2 (6 to π) = 1.02 (times), that is, 2%. Moreover, as can be seen from FIG. 11, control cannot be achieved unless the phase current is changed in four ways.

そこで、若干のトルク変動を許容して第12図に示すト
ルクベクトル図に基づくミニアングルステップ駆動方式
を提案する。本図からS=π/8゜θ。−〇であり、そ
れぞれの安定点での電流値は初期状態@でのA相の電流
の大きさを1とすると、中電流が0.765 、小電流
が0.414となる。
Therefore, we propose a mini-angle step drive system based on the torque vector diagram shown in FIG. 12, which allows for slight torque fluctuations. From this figure, S=π/8°θ. -〇, and the current value at each stable point is 0.765 for medium current and 0.414 for small current, assuming that the magnitude of A-phase current in the initial state @ is 1.

第13図に、相駆動回路を示す。その動作は第8図の例
と略同じであり、デコーダ13の出力パラレルデータの
ビットmが第2のコンパレータ15のセレクト信号にな
っている。第1のコンパレータ14と第3のコンパレー
タ16は、デコーダ13の出力パラレルデータのビット
1.ビットSによってそれぞれ選択される。ここで犬、
中、小の電流値の比1 : 0.765 : 0.41
4を満たすためには、例えばR22−220Ω、R3□
−330Ω、  R42−390Ωとすれば良い。
FIG. 13 shows a phase drive circuit. Its operation is substantially the same as the example shown in FIG. The first comparator 14 and the third comparator 16 output bits 1 to 1 of the parallel data output from the decoder 13. Each is selected by bit S. dog here,
Ratio of medium and small current values 1: 0.765: 0.41
In order to satisfy 4, for example, R22-220Ω, R3□
-330Ω and R42-390Ω.

第14図はデコーダ13(第13図参照)の人力信号1
0.11に対する出力データを示した表であり、この表
に基づ< cpuの出力ポートP0〜P、と相励磁電流
のタイミングチャートを第15図に示す。
Figure 14 shows the human input signal 1 of the decoder 13 (see Figure 13).
This is a table showing output data for 0.11, and based on this table, a timing chart of the output ports P0 to P of the CPU and the phase excitation current is shown in FIG.

この実施例の相駆動回路(第13図)は、第8図の回路
の機能を完全に包含し、第10図の出力信号をCPII
から出力すればS=π/4のハーフステップ駆動が可能
となる。ここで、ワンチップCPUには第16図に示す
ビットパターンテーブルを持ち、装置のトリガ信号に応
じて、0からFまでのビットパターンを順次出力すれば
良い。なお、Fの次は0に戻ることは言うまでもない。
The phase drive circuit of this embodiment (FIG. 13) completely includes the functions of the circuit of FIG. 8, and converts the output signal of FIG.
If the output is output from , half-step driving of S=π/4 becomes possible. Here, the one-chip CPU may have a bit pattern table shown in FIG. 16, and sequentially output bit patterns from 0 to F in response to a trigger signal of the device. It goes without saying that the value returns to 0 after F.

このテーブルを1.3.5.・・・、Fとひとつおきに
出力することにより、第10図に示したようなS;π/
4の駆動信号が得られる。
1.3.5. ..., F and every other output, S;π/ as shown in Fig. 10 is obtained.
4 drive signals are obtained.

なお、これまではユニポーラ駆動で説明してきたが、A
相とX相に逆方向の電流を流すバイポーラ駆動でも全く
同様の効果が得られる。すなわちこの場合にも、励磁相
を流れる大電流の大きさを1としたときに小電流の大き
さを0.4に設定することによって、正弦波電流を加え
るマイクロステップ駆動よりも出力トルクを大きくする
ことが可能となる。
Up to now, the explanation has been based on unipolar drive, but A
Exactly the same effect can be obtained with bipolar drive in which currents flow in opposite directions to the phase and the X phase. In other words, in this case as well, by setting the magnitude of the small current to 0.4 when the magnitude of the large current flowing through the excitation phase is 1, the output torque can be made larger than in microstep drive that applies a sine wave current. It becomes possible to do so.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、複数の励磁相に生
ずる電磁力・の合力として表わされるトルクベクトルの
大きさが略一定となるように前記励磁相に流れる電流を
制御する手段を設けることによって、ステッピングモー
タの出力トルク脈動を小さくする効果が得られる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the current flowing through the excitation phases is controlled so that the magnitude of the torque vector expressed as the resultant force of electromagnetic forces generated in a plurality of excitation phases is approximately constant. By providing means for reducing the output torque of the stepping motor, it is possible to reduce the output torque pulsation of the stepping motor.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例による駆動回路図、第2図な
いし第6図はそれぞれ従来の駆動方式を説明するトルク
ベクトル図、 347図、第11図および第12図はそれぞれ本発明の
一実施例の動作を説明するトルクベクトル図、第8図お
よび第13図はそれぞれ本実施例による相駆動回路図、 第9図および第14図はそれぞれ人力信号のコードを示
す図、 第10図および第15図はそれぞれ駆動信号と相励磁電
流の関係を示すタイミング図、 第16図は本発明の一実施例による駆動装置を動かすた
めの出力ビツトパターンテーブルを示す図である。 1・・・ワンチップCPυ、 2〜5・・・相駆動回路、 8.13・・・デコーダ、 9.10,11,14.15.18−・・コンパレータ
、12.18・・・パルスジェネレータ。 M 」 o   く の l<  +の        (Co
t(lのく の1<1の 第4図 第5図 第6図 第7N 第8図 CLOCK P7 第10図 第11図 第12図 cc 第13図 CLOCK PI 第15図 Q D     O I O 5P4P3  P2  PI  PO l   1  1  1   to。 +110100 +   l   +   1010 01   II   101 第]6図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a drive circuit diagram according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 6 are torque vector diagrams explaining conventional drive systems, and FIGS. 12 is a torque vector diagram explaining the operation of one embodiment of the present invention, FIGS. 8 and 13 are phase drive circuit diagrams according to this embodiment, and FIGS. 9 and 14 are human power signal codes, respectively. FIG. 10 and FIG. 15 are timing diagrams showing the relationship between drive signals and phase excitation current, respectively. FIG. 16 is a diagram showing an output bit pattern table for operating a drive device according to an embodiment of the present invention. It is. 1... One-chip CPυ, 2-5... Phase drive circuit, 8.13... Decoder, 9.10, 11, 14.15.18-... Comparator, 12.18... Pulse generator . M ” o Ku no l< + (Co
t(l of 1<1 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7N Fig. 8 CLOCK P7 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12 Fig. cc Fig. 13 CLOCK PI Fig. 15 Q D O I O 5P4P3 P2 PI PO l 1 1 1 to. +110100 + l + 1010 01 II 101 Figure 6

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ステッピングモータの各励磁相に流れる電流の大
きさおよび方向を可変とする駆動装置において、 複数の励磁相に生ずる電磁力の合力として表わされるト
ルクベクトルの大きさが略一定となるように、当該励磁
相に流れる電流を制御する手段を具備したことを特徴と
するステッピングモータ駆動装置。
(1) In a drive device that varies the magnitude and direction of the current flowing through each excitation phase of a stepping motor, the magnitude of the torque vector, which is expressed as the resultant force of the electromagnetic force generated in multiple excitation phases, is approximately constant. A stepping motor drive device comprising means for controlling a current flowing through the excitation phase.
(2)励磁相電流の大きさを零,小,大の3通りに設定
する手段を有することを特徴とする請求項第1項記載の
ステッピングモータ駆動装置。
(2) The stepping motor drive device according to claim 1, further comprising means for setting the magnitude of the excitation phase current in three ways: zero, small, and large.
(3)励磁相電流のうち大電流の大きさを1としたとき
、小電流の大きさを0.4程度に設定したことを特徴と
する請求項第2項記載のステッピングモータ駆動装置。
(3) The stepping motor drive device according to claim 2, wherein when the magnitude of the large current among the excitation phase currents is set to 1, the magnitude of the small current is set to about 0.4.
(4)励磁相電流の大きさを零,小,中,大の4通りに
設定する手段を有することを特徴とする請求項第1項記
載のステッピングモータ駆動装置。(5)励磁相電流の
うち大電流の大きさを1としたとき、中電流の大きさを
0.75程度とし、かつ小電流の大きさを0.4程度に
設定したことを特徴とする請求項第4項記載のステッピ
ングモータ駆動装置。
(4) The stepping motor drive device according to claim 1, further comprising means for setting the magnitude of the excitation phase current in four ways: zero, small, medium, and large. (5) Among the excitation phase currents, when the magnitude of the large current is set to 1, the magnitude of the medium current is set to about 0.75, and the magnitude of the small current is set to about 0.4. The stepping motor drive device according to claim 4.
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