JPH0199497A

JPH0199497A - ステップモータの保持方法

Info

Publication number: JPH0199497A
Application number: JP25640087A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nishimura; 豊西村
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18

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】（産業上の利用分＃）本発明はステップモータのロータを所定の回転位置に保
持するための保持方法に関するものである。

（従来の技術）ステップモータのロータを所望の位置に保持するには、
その複数の励磁コイルのうち所要の励磁コイルを選択的
に励磁する必要がある。しかし、例えばトルク特性の改
善のために励磁コイルの巻線抵抗を小さくしたステップ
モータの場合には、ロータ保持のための電流を定格電圧
にて連続的に流すと、励磁コイルの過熱又は焼損を生じ
る虞れが生じる。そこで、特開昭６０−１９４７９７号
公報に開示されているように、単一相のパルスを所望の
励磁コイルに相応したスイッチング回路に供給し、これ
によってロータを所望の位置に保持する回路が考えられ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、単一相のパルスを用いる上述の従来技術では、
例えば１−２相励磁の如く、そのホールド位置によって
励磁すべき励磁コイルの数が異なる場合には、１相のみ
の励磁の場合と２相の励磁の場合とではロータの保持力
が異なってしまう上に保持状態における発熱量も異なっ
てしまい、もし−相励磁のときの保持トルクを充分なも
のにしようとする場合には、２相励磁時には余分な保持
トルクのためＫｍ力を無駄に消費する結果となる。

本発明の目的は、したがって、ロータの保持のために必
要な励磁コイルの数がその保持位置によって変化する場
合においても、保持トルクを均一にすることができるよ
うにしたステップモータの保持方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）従来技術における上述の問題点を解決するため、本発明
は、複数の励磁コイルがｍ−ｎ相励磁駆動（ｒｎ、ｎは
相互に異なる整数）されるステップモータのロータの保
持方法において、ロータの保持を行なう場合に所要の励
磁コイルをパルス励磁すると共に、該パルス励磁のだめ
のパルス信号の八−ティ比を上記所要の励磁コイルの数
に応じて定メ、コれによシ、ロータ保持のために励磁す
べきコイルの数に関係なくロータの保持力が所定の値と
なるようにしたものである。

（作用）ｍ−ｎ相励磁駆動のステップモータのロータを所望の位
置に保持する場合、その保持のために励磁しなければな
らないその時の励磁箱の数に応じて、所要の励磁相に与
えるべきロータ保持のための励磁パルス信号のデユーテ
ィ比が、所要の保持トルクが得られるような値に選ばれ
る。

このようにして決定されたデユーティ比のパルス信号に
従って所要の励磁コイル全間歇的に励磁することによシ
、保持のために励磁すべき励磁相の数が変化しても、常
に一定の保持トルクを得ることができる。

（実施例）以下、本発明の方法を図示の一実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図には、１−２相励磁駆動型の４相ユニポーラ駆動
ステツプモータを本発明の方法によって保持するように
した場合の駆動回路の一実施例か示されている。ステッ
プモータ１は、ロータ２と、４つの励磁コイル３，４，
５．６とから成シ、励磁コイル３，４．５．６の各一端
は共通に接続されて電源＋Ｖに接続されている。励磁コ
イル３゜４．５，６の各他端は、対応して設けられたス
イッチングトランジスタ７．８，９．１０の各エミッタ
ーコレクタ回路を介してアースされており、これらのス
イッチングトランジスタ７．８，９゜ｌＯの各ペースは
、駆動回路１１からの４相の駆動信号Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂが
各一方の入力端子に印加されているアンｒｒ−ト１２，
１３，１４，１５の出力端子に接続されて２シ、これら
のアンドダート１２，１３，１４，１５の・ｆｍ方の入
力端子はスイッチ１６の可動端子１６ａに接続さ几てい
る。

スイッチ１６の一方の固定接点１６ｂは電源＋ｖに接続
され、その他方の固定接点１６ｃにはパルス発生器１７
からのパルス信号Ｐが印加されている。

スイッチ１６には、ステップモータｌを所望のタイミン
グで保持状態とするために駆動回路１１に印加される保
持指令信号Ｈが、その切換制御信号として印加されてい
る。図示の実施例では、保持指令信号Ｈに、ステップモ
ータｌｔ−保持状態とすべき場合にのみ「ＨＪＶレベル
なる。信号であシ、スイッチ１６は、保持指令信号Ｈの
レベルがｒＬＪの場合に実線で示される切換状態となシ
、一方保持指令信号ＨのレベルがｒＨＪの場合に点線で
示される切換状態となる構成である。

符号１８で示されるのは、駆動信号Ａ、Ａ、Ｂ。

τに応答し、ステップモータｌが１相駆動又は２相駆動
のいずれの状態にあるのかをそれらの信号のレベル状態
から判別し、その判別結果を示す判別信号りを出力する
判別回路である。

次に、第１図に示した回路の動作につき、第２図（ａ）
乃至第２図（、）を参照して説明する。先ず、時刻１（
１，−Δｔの期間の如く保持指令信号ＨのレベルがｒＬ
Ｊとなっている（第２図（、）参照）通常の駆動状態に
ついて説明すると、この場合には、スイッチ１６の可動
接点１６ｍはその固定接点１６ｂに接続され、アンドダ
ート１２乃至１５の各他方の入力端子はｒＨＪレベルと
なっている。

したがって、駆動回路１１からの駆動信号Ａ、Ａ。

Ｂ、Ｂは、対応するアンドダートを介してスイッチング
トランジスタ７乃至ｌＯの各ベースにそのまま制御信号
φＡ、φＸ、φＢ、φ１として印加される。

このときの制御信号φＡ、φに、φＢ、φ正は、第２図
（１）〜（ｄ）の時刻ｔｌ−ｗｔ！の間に示されるよう
に、それらのレベルが各タイムスロットＴＩ＋ＴＲｐ　
Ｔ　ｍ　ｅ　Ｔ４）・１・を単位として所定の規則に従
って変化し、ロータ２が所定角度づつ回転する。

なお、これらの制−信号φ人、φｉ、φＢ、φ１のレベ
ル変化パターンは公知であるから、ここではその詳細を
説明するのを省略する。

駆動信号Ａ、Ａ、Ｂ、百に応答して判別回路１８はその
時々の駆動状態を判別し、その判別結果を示す判別信号
りがパルス発生器１７にデユーティ比制御信号として印
加されている。時刻ｔ＝ｔ１−Δｔにおいて保持指令信
号Ｈのレベル力ｒＨＪとされると、駆動回路１１は各駆
動信号Ａ。

Ａ、８．Ｈのレベルｔ−ｔ＝ｔ２の時のレベル状態にラ
ッチし、このラッチ状態は保持指令信号Ｈのレベルがｒ
ＬＪになるまで続けられる。このとき、スイッチ１６は
、所定時間Δを経過後に点巌で示される状態に切換えら
れ、ダンピングを抑える目的でパルス信号Ｐがアンドゲ
ート１２〜１５の各他方の入力端子に印加されるが、こ
のパルス信号Ｐのデユーティ比は判別信号Ｐの内容に従
って定められる。ステップモータｌの駆動態様は、１相
駆動と２相駆動の２Ｆ１類であり、いずれの駆動態様に
おいても同一の保持トルクが得られるように定められた
、１相駆動に対応する比較的大きなデティ比状態との２
つのデユーティ比状態のうちのいずれか一方が判別信号
りに応答して定められる。

第２図から判るように、１＝＝ｉ、においては励磁コイ
ル５のみが励磁される１相駆動状態であるから、パルス
信号Ｐのデユーティ比は第１デユーテイ比状態とな夛、
これによシアンドダート１２〜１５が開閉制御される。

このとき、駆動信号ＢのレベルはｒＨＪであるから、第
１デユーテイ比状態のパルス信号Ｐによるアンドゲート
１３の開閉動作により、第２図（ｂ）に示されるパルス
信号が制御信号φＢとしてトランジスタ８のペースに印
加される。この結果、コイル５が間歇的に励磁され、予
定された保持トルクでロータ２の保持が行なわれる。

１　＝　１．　　において保持指令信号Ｈのレベルがｒ
ＬＪとなると、制御信号φＡ、φＡ、φＢ。

φｉは再び駆動信号Ａ、Ａ、Ｂ、Ｈに従う所定のノやタ
ーンによってレベル変化しはじめ、ステップモータ１が
回転しはじめる。そして、ｔ＝ｔ４−Δｔの２相駆動状
態において保持指令信号ＨのレベルがｒＨＪとなると、
この場合には、制御信号φＡ、φＢがパルス信号Ｐのレ
ベル変化に応じてレベル変化することになる。この場合
のパルス信号Ｐのデユーティ比は判別信号りによって第
２デー−ティ比状態とされており、したがって、制御信
号φＡ、φＢの各々は１相駆動の場合よりも小さなデユ
ーティ比のパルス信号となる。しかしながら、２相駆動
により、保持トルクは１相駆動の場合と同一となる構成
である。

上述の如（，１−２相駆動のパルスモータの如く、その
駆動態様が複数種類であっても、その駆動態様に応じて
ロータ保持のための駆動パルスのデユーティ比が変えら
れ、駆動態様に拘らず保持トルクが一定となシ、励磁コ
イルの過熱、消費両力の消費を有効に防止することがで
きる。

上記実施例では、４相ユニポーラ型のステップモータの
保持の場合について説明したが、本発明の方法は上述の
実施例の場合に限定されるものではなく、他のあらゆる
型式のステップモータの場合についても同様にして適用
でき、同様の効果を得ることができるものである。

第３図には、本発明の方法を２相バイポーラ型ステツグ
モータの駆動回路に適用した場合の実施例が示されてい
る。第３図において、２１．２２は図示しない２相バイ
ポーラ型ステツプモータの励磁コイル、２３〜３０はバ
イポーラの駆動電流を各励磁コイル２１．２２に供給す
るためのスイッチングトランジスタ、３１はこれらのス
イッチングトランジスタ２３〜３０をオン、オフ駆動す
るための駆動信号ｓ、−ｗＳｓを供給し、ステップモー
タ（図示せず）をステップ的に回転させる。１′ウニ励
磁コイル２１，２２ニ励ｆＪＢ′ｌ１ｌｃ流Ｉ、Ｉｂを
流すための駆動回路である。スイッチングトランジスタ
２３〜３０には対応して設けられたアンドゲート３２〜
３９を介して駆動信号８１〜Ｓ、が供給されておシ、ア
ンドゲート３２〜３９の各一方の入力端子に駆動信号ｓ
ｌ〜Ｓ８が入力され、その各他方の入力端子は共通に接
続されてスイッチ１６の可動接点１６ｅに接続されてい
る。スイッチ１６．パルス発生器１７及び判別回路１８
は第１図に示したものと同様の機能であるから、その詳
細については説明を雀略する。

次に、第３図に示した駆動回路の動作を第３図（ａ）　
＃　（ｂ）を参照して述べると、保持指令信号Ｈのレベ
ルが「Ｈ」となる１　＝　１ａまでの間においては、駆
動信号８１〜Ｓｓが、そのままオン、オフ制御信号Ｕ１
〜Ｕ８として対応するスイッチングトランジスタ２３〜
３０に供給され、これにより第３図（〜、（ｂ）に示さ
れる如き励４ａ電流！、、八が各励磁コイル２１．２２
に流れる。このような励磁電流Ｉ、　、　Ｉ、を励磁コ
イル２１，２２に与えるための駆動信号８１〜Ｓ８を発
生する駆動回路３１の構成は公知である。

判別回路１８は駆動信号８１〜Ｓ８に応答し、ステップ
モータがｌ相励磁状態か２相励磁状態かの判別を行ない
、第１図に示した場合と同様にして、その判別信号りに
応答してパルス信号Ｐのｆ、−ティ比が定められる構成
である。

この結果、ｔ＆（ｔ　（ｔｌ、の間では、励磁電流Ｉ。

が比較的大きなデユーティ比のパルス電流として励磁コ
イル２１に供給されてステップモータのロータ（図示せ
ず〕を所定の状態に保持する。一方、１）１．の場合に
は、励磁電流−１Ｉ、が夫々比較的小さなデユーティ比
のパルス電流として励磁コイル２１．２２に供給される
。

１相励磁の場合のパルス励磁電流のデユーティ比と２相
励磁Ｏ場合のパルス励磁電流のデユーティ比とは、いず
れの場合にも所定の保持トルクが得られるように足めら
れてお９、これによシ、励磁コイルの過熱、保持トルク
の過不足、電力の浪費を有効に防止することができる。

（発明の効果）本発明の方法によれば、ｌ−２相駆動の如くその駆動す
べき励磁コイルの数が変化する所請ノ１−７ステツプ駆
動においても、パルス駆動時にデユーティ比を変えて保
持トルクをその駆動態様に拘らず一定とすることができ
るので、保持トルクを一定にするためにフルステップ駆
動と巳なけれはならない理由はなくなり、保持トルクが
一定であることを要求された場合でもノ・−７ステツプ
駆動が可能となる。このため、より高い角度分解能での
動作を行なわせた場合にあっても、安定した保持トルク
特性を得ることができる。また、保持トルクを一定にで
きるので、励磁コイルの過熱、電力の浪費等を有効に抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用したステップモータの駆動
回路の一実施例を示す回路図、第２図（ａ）乃至第２図
（、）は第１図に示す回路の各部の信号の波形図、第３
図は本発明の方法ｔ−適用したステップモータの駆動回
路の他の実施例を示す回路図、第４図（＆）及び第４図
（ｂ）は第２図に示した回路の各励磁電流の波形を示す
狡形図である。ｌ・・・ステップモータ、２・・・ロータ、３，４，５
゜６・・・励磁コイル、１１・・・駆動回路、１７・・
・パルス発生器、Ｐ・・・パルス信号、Ｄ・・・判別信
号、Ｈ・・・保持指令信号、φ人、φに、φＢ、φ「・
・・制御信号、Ｕ１〜Ｕ、・・・制御信号。特許出願人　　デーゼル機器株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１．　複数の励磁コイルがｍ−ｎ相励磁駆動（ｍ，ｎは
相互に異なる整数）されるステップモータのロータの保
持方法において、ロータの保持を行なう場合に所要の励
磁コイルをパルス励磁すると共に、該パルス励磁のため
のパルス信号のデューティ比を前記所要の励磁コイルの
数に応じて定め、これにより前記ロータの保持力が所定
の値となるようにしたことを特徴とするステップモータ
の保持方法。