JPH0279800A - ステップモータの制御回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主としてダンピングを向上させるステップモ
ータの制御回路に関するものである。

し従来の技術］ 従来より、第４図に示すような形状のステップモータが
提供されている。このステップモータは、回転軸１１に
対して一対の円板状磁石１２を略平行になるように装着
したロータ１０を備えており、各円板状磁石１２の厚み
方向の両側には固定子２１の磁極歯２２が対向するよう
に配置されている。

各円板状磁石１２は第５図に示すように、周方向におい
て交互に異極となるように多数極に着磁されており、ま
た、表裏が異極となるように着磁されている。−固定子
２１は、コータ２３内にステータコイル２４を配置して
形成され、ヨーク２３の先端部には、第６図に示すよう
に、各円板状磁石１２の厚み方向の両側にそれぞれ対向
する多数の磁極歯２２が、回転子１０の回転方向に列設
されている。この磁極歯２２は円板状磁石１２の磁極に
対応するピッチで形成されている。また、各円板状磁石
１２と磁極歯２２との位置関係は、各円板状磁石１２に
ついて互いに異なる位相に設定されている。すなわち、
このステップモータは２相になっている。

このような構成のステップモータのステータコイルに矩
形波状の励磁電流を通電して駆動しているときには、回
転子の停止時に、第７図に実線で示すような振動が発生
することが知られており、この振動の継続時間は整定時
間と呼ばれている。

この振動は、回転子ｌＯの慣性モーメントにより目的の
停止位置を越えてしまうことから生じるのである。目的
位置に速く停止させるには、整定時間を短縮しなければ
ならない。すなわち、ダンピングを向上させなければな
らない。

ところで、ステップモータでは、応答性とダンピングと
をともによくすることが要求されているが、一般に応答
性とダンピングとは両立しないから、応答性のよいステ
ップモータを設計し、ダンピングは別の手段で向上させ
ることが考えられている。

たとえば、回転子１０の回転速度を検出する速度センサ
３０を用いて、回転子１０の停止時における振動を検出
して振動信号に変化し、回転子１０の振動を打ち消すよ
うに励磁電流の基準値に振動信号を重畳することが考え
られている。速度センサ３０は、第４図に示すように、
回転子１０とともに回転する円板状のセンサ磁石３１と
、センサ磁石３１に対向して配置され回転子１０の回転
方向において蛇行する導電パターンを基板上に設けた一
対のセンサコイル３２とで構成される。センサ磁石３１
は円板状磁石１２と同じ着磁パターンで着磁されており
、各センサコイル３２の導電パターンは、半周ずつ設け
られるとともに、センサ磁石３１の回転に伴う各センサ
コイル３２の励磁電流の位相が互いに２（ｎ±１）πだ
けずれるように配置されている。センサコイル３２の出
力電流は、回転子１０の位置に対応するものであるから
、センサコイル３２の出力に基づいて得られた振動波形
を励磁電流の基準値に重畳すれば、回転子１０の停止時
における振動が打ち消され、第７図に破線で示すように
、整定時間が短縮されるのである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記構成では、回転子１０の停止時における振動を防止
するためにセンサ磁石３１とセンサコイル３２とが必要
になるから、ハウジング１５内に配置される部品点数が
増加し、全体に大型化するという問題がある。また、セ
ンサ磁石３１を回転軸１１に装着しているから、回転子
１０の慣性モーメントが大きくなり応答性が低下すると
いう問題もある。さらに、速度センサ３０の感度を高め
るためには、パターンを細かくしたり、センサ磁石３１
の磁束密度を高めたりする必要があり、製造コストが高
くなるという問題も発生する。

本発明は上記問題点を解決することを目的とするもので
あり、ハウジング内に部品を付加せず、大型化させたり
応答性を低下させたすせずに、ダンピングを向上させた
ステップモータの制御回路を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、上記目的を達成するために、回転子の停止
時に発生する振動を抑制する振動波形を励磁電流の基準
値に重畳する電流値設定部と、電流値設定部の出力に応
じた励磁電流を固定子コイルに通電する駆動部と、励磁
電流の、Ｆ記基準値と上記振動波形との対応関係を予め
記憶させた信号発生部と、固定子コイルへの通電時に励
磁電流の上記基準値に基づいて対応する振動波形を信号
発生部から読み出して上記電流値設定部に入力する選択
部とを設けているのである。

［作用］ 上述のように、回転子は停止時に振動を起こすが、この
振動波形は、固定子コイルの抵抗やインダクタンス等の
仕様、回転子（負荷を含む）の慣性モーメントでおおむ
ね決定され、再現性のある応答をする。また、振動波形
の振幅や減衰時間は、停止するときの励磁電流の値で決
定されるという知見が得られている。そこで、負荷の慣
性モーメントと停止時の励磁電流の電流値とを予め決め
ておけば、振動波形が決定されることになり、この振動
波形から停止時に固定子コイルに対して励磁電流に重畳
すべきダンピング用の振動波形が得られることになる。

すなわち、上記構成では、振動波形に再現性があること
を利用し、負荷の慣性モーメントに応じて励磁電流の基
準値に対応する振動波形を記憶させておき、励磁電流の
基準値に対応して予め記憶させておいな振動波形を読み
出して励磁電流の基準値に重畳することにより、ダンピ
ングを行うようにしているのである。これにより、従来
のような速度センサを用いる必要がなくなるから、回転
子の慣性モーメントの増加がなく応答性の低下を防止す
ることができ、ハウジングの大型化も防止できるのであ
る。また、ダンピングが向上するから、回転子の停止時
における振動の発生を抑制できるのである。

［実施例］ 制御すべきステップモータは、第４図と同等の２相コイ
ルを有する構成であるものとする。ただし、速度センサ
３０は不要になっている。

このステップモータを駆動する励磁電流は、第３図に示
すように、階段状に電流値を変化させるようになってお
り、各相のステータコイル２４に対してπ／２だけずれ
た励磁電流を通電するようになっている。電流値は４段
階に設定され、正弦波形に近似した波形が得られるよう
にステータコイル２４に通電される。

第１図に示すように、コントローラ１でステップ数が決
定されると、入力パルスにより駆動部２では励磁電流の
切換が行われる。駆動部２では、励磁電流の大きさを決
定する基準電圧を発生しており、この基準電圧と、入力
パルスにより設定さ　　゛れた電流の符号を示す方向信
号とは、選択部３および電流値設定部４に送られる。信
号発生部５には、回転子の振動波形が励磁電流の基準値
に対応して記憶されており、選択部３では、基準電圧に
より励磁電流の基準値を知ることができるから、基準電
圧に応じて信号発生部らに記憶されている振動波形を読
み出し、増幅部６を介して電流値設定部４に入力する。

電流値設定部４では、コントローラ１からの制御信号に
基づいて、回転子１０の振動を打ち消すように基準電圧
に振動波形を重畳し、方向信号に応じた電流の符号を決
定し、これを駆動部２に戻す、駆動部２では、電流値設
定部４からの電流を増幅してステータコイル２４に通電
するのである。

選択部３および信号発生部５は、第２図に一点鎖線で囲
む部分に示すように構成されている。すなわち、各電流
値に応じた振動波形を記憶するＲＯＭよりなる記憶部７
を備え、どの記憶部７からデータを読み出すのかは方向
信号と基準電圧とにより切り替えられる。記憶部７には
予めデジタル化された形で振動波形が記憶されているか
ら、記憶部７のデータをデジタル−アナログコンバータ
８でアナログ信号に変化して出力するのである。

こうして、励磁電流の基準値に応じた振動波形が出力さ
れるわけである。

ところで、記憶部７に記憶する振動波形のデータは、以
下のようにして得られる。すなわち、実際に使用する負
荷条件と同じ条件になるように速度センサの付いたステ
ップモータＡに負荷を結合１．７てセンサ出力を得るよ
うにし、このセンサ出力をアナログ−デジタルコンバー
タＢによりデジタル信号を得て記憶部７に記憶するので
ある。ここに、ステップモータＡの駆動回路Ｃからの励
磁電流に対応するように記憶部７に振動波形を記憶させ
るのである。励磁電流の基準値は、第３図に示　−すよ
うに、４段階（■〜■）に設定されているから、記憶部
７６４つの電流値に対応する領域があればよく、各相に
ついて記憶部７に４領域ずつ用意するのである。

このように、予め速度センサの出力値に対応させて記憶
部７に記憶しているわけであるがら、再生された振動波
形は、励磁電流の各電流値に対応する速度センサの出力
値と同等のものであり、この振動波形は再現性があるか
ら、整定時間の短縮に対して速度センサと同等の効果が
得られるのである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、回転子の停止時に発生する振動
を抑制する振動波形を励磁電流の基準値に重畳する電流
値設定部と、電流値設定部の出力に応じた励磁電流を固
定子コイルに通電する駆動部と、励磁電流のＬ記基準値
と上記振動波形との対応関係を予め記憶させた信号発生
部と、固定子コイルへの通電時に励磁電流の上記基準値
に基づいて対応する振動波形を信号発生部から読み出し
て上記電流値設定部に入力する選択部とを設けているも
のであり、振動波形に再現性があることを利用し、負荷
の慣性モーメントに応じて励磁電流の基準値に対応する
振動波形を記憶させておき、励磁電流の基準値に基づい
て予め記憶させておいた振動波形を読み出して励磁電流
の基準値に重畳するから、速度センサを用いた場合と同
等のダンピング特性が得られ、整定時間が短縮できると
いう１１１点を有する。また、速度センサを用いずにダ
ンピング特性を向上させているから、回転子の慣性モー
メントの増加がなく応答性の低下を防止することができ
、ハウジングの大型化も防止できるという利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は同
上の要部ブロック図、第３図は同上における励磁電流の
一例を示す動作説明図、第４図は本発明に係るステップ
モータの基本構成を示す一部切欠側面図、第５図は同」
二に用いる回転その要部斜視図、第６図は同上に用いる
固定子の要部斜視図、第７図は回転子の停止時における
振動波形の一例を示す動作説明図である。 １・・・コントローラ、２・・・駆動部、３・・・選択
部、４・・・電流値設定部、５・・・信号発生部、６・
・・増幅部、７・・・記憶部、Ａ・・・ステップモータ
。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第３図 第４図 第５図 １　　　　　　　　　　層間− 停 上 イ占 号 手続補正書く自発） 昭和６４年１月７日 １、事件の表示 昭和６３年特許願第２３０６０９号 ２、発明の名称 ステップモータの制御回路 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　三　　好　　俊　　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ 住　所　大阪市北区楕円１丁目１２番１７号５、補正命
令の日付 自　　発 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転子の停止時に発生する振動を抑制する振動波
   形を励磁電流の基準値に重畳する電流値設定部と、電流
   値設定部の出力に応じた励磁電流を固定子コイルに通電
   する駆動部と、励磁電流の上記基準値と上記振動波形と
   の対応関係を予め記憶させた信号発生部と、固定子コイ
   ルへの通電時に励磁電流の上記基準値に基づいて対応す
   る振動波形を信号発生部から読み出して上記電流値設定
   部に入力する選択部とを備えて成ることを特徴とするス
   テップモータの制御回路。