JPH04173000A - ステッピングモータの駆動回路 - 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、励磁相の切替えにより回転子をステップ状に
回転させるステッピングモータの駆動回路に関するもの
である。

ステッピングモータは、入力パルス数と回転子の回転角
とが完全に比例し、１ステツプ当たりの角度誤差も少な
く、且つ誤差の累積がないから、正確な回転角制御が可
能となり、又回転速度は任意に制御可能である等の多く
の利点を有するものである。又ステッピングモータの構
成としては、軟磁性体の回転子を有する可変リラクタン
ス型。

永久磁石の回転子を有する永久磁石型、それらを複合し
た複合型等が知られている。又励磁巻線は複数相の構成
を有し、人力パルスに従って励磁相の切替えが行われる
。例えば、■相のみを励磁する方式、２相のみを励磁す
る方式、■相と２相との励磁を交互に切替えるｌ相−２
相励磁力式、２相と３相とを交互に切替える２相−３相
励磁力式％式％ 〔従来の技術〕 ステッピングモータは、例えば、永久磁石型の場合、第
５図に示す構成を有するもので、３１ば固定子、３２は
磁極、３３は回転子、３４は回転軸、Ａ１人、Ｂ、ｆｉ
は励磁巻線であり、簡単化の為に、２極の永久磁石回転
子３３と、４個の磁極３２にそれぞれ１個の励磁巻線を
設けた場合を示す。この励磁巻線Ａ、λ、８１　百は、
通常は対向する磁極３２に同一相の励磁巻線を設けるも
のである。

励磁巻線Ａ１人、Ｂ、亘の中の例えば、励磁巻線Ａを励
磁した時に、回転子３３が図示状態の位置にあるとする
と、時計方向に回転させる場合、１相励磁力式に於いて
は、次に励磁巻線Ｂのみを励磁するから、回転子３３の
Ｎ極は励磁巻線Ｂを設けた磁極３２に対向するように回
転する。次に励磁巻線λを励磁することにより、回転子
３３ＯＮ極は励磁巻線入を設けた磁極３２に対向するよ
うに回転する。

又１相−２相励磁方式に於いては、励磁巻線Ａのみを励
磁した後は、励磁巻線Ａ、Ｂを同時に励磁することにな
り、回転子３３のＮ極は、図示位置から４５度時計方向
に回転して、励磁巻線Ａ。

Ｂを設けた磁極３２の中間位置となる。次に励磁巻線Ｂ
のみを励磁すると、回転子３３は更に４５度時計方向に
回転し、次に励磁巻線Ｂ、λを同時に励磁すると、回転
子３３は更に４５度時計方向に回転する。即ち、１相励
磁力式では９０度のステップ角となり、１相−２相励磁
力式では４５度のステップ角となる。

又励磁順序を反対とすると、回転子３３は反時計方向に
回転する。又回転子３３の極数を多くするか、又は固定
子３１の磁極３２の個数を多くして励磁相数を多くすれ
ば、ステップ角を小さくすることができる。又可変リラ
クタンス型と組合せた複合型とすることによっても、ス
テップ角を小さくすることができる。

第６図は従来例の駆動回路のブロック図であり、４１は
ステッピングモータ、４２は励磁巻線Ａ。

λ、Ｂ、Ｈを示し、第５図に示すように、それぞれ固定
子３１の磁極３２に設けられる。又４３は励磁相選択部
、４４は電流検出部、４５．４６は比較器、４７．４８
はスイッチング制御部、４９゜５０はスイッチングトラ
ンジスタ、５１〜５４はトランジスタ、５５．５６はダ
イオード、５７゜５８は基準電圧を示す。

スイッチング制御部４７．４８は、電流検出部４４の検
出信号レベルが基準電圧５７．５８以上となって、比較
器４５．４６の出力信号がローレベル（“Ｏ”）となる
と、スイッチングトランジスタ４９．５０をオフとする
ものであり、それによって、励磁巻線Ａ２人、Ｂ、百に
は、基準電圧５７．５８により設定された定電流を供給
するものである。

例えば、励磁相選択部４３によりトランジスタ５１のみ
をオンとすると、励磁巻ｗＡＡにスイッチングトランジ
スタ４９を介して直流電源から励磁電流が流れる。この
励磁電流は電流検出部４４により検出され、比較器４５
により基準電圧５７と比較される。インダクタンス成分
を有する励磁巻線Ａ２人、Ｂ、ｌｑに流す励磁電流の立
上りを速くする為に、直流電源の電圧は比較的高く設定
されているものである。従って、トランジスタ５１゜４
９をオン状態のままとすると、励磁電流が大きくなり過
ぎるので、基準電圧５７．５８により設定された電流値
に励磁電流が上昇すると、スイッチングトランジスタ４
９．５０をオフとし、励磁電流が設定値より低下すると
、再びスイッチングトランジスタ４９．５０をオンとす
るチョッピング制御により励磁巻線Ａ１人、Ｂ、ｌｑ対
応に定電流駆動を行うものである。

又励磁相選択部４３によりトランジスタ５１゜５３を同
時にオンとすると、励磁巻線Ａ、Ｂが同時に励磁され、
次にトランジスタ５３のみをオンとすると、励磁巻線Ｂ
のみが励磁される。即ち、入力パルスに従って励磁相選
択部４３は、順次トランジスタ５１〜５４を選択制御し
て、１相−２相励磁力式により、ステッピングモータ４
工を駆動することができる。

〔発明が解決しよう、とする課題〕

従来例の励磁巻線の定電流駆動に於いては、例えば、１
相−２相励磁力式に於ける１相励磁の場合の励磁電流に
比較して、２相励磁の場合は、約２倍の励ｍ電流となる
。モータのトルクは、励磁電流にほぼ比例して大きくな
るものであり、１相−２相励磁力式や、２相−３相励磁
力式等に於いては、励磁電流の総和の変動に伴ってトル
クの変動が生じることになり、振動発生の原因の一つと
なっている。

本発明は、このような振動を抑制し、効率の良い駆動が
可能となるようにすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のステッピングモータの駆動回路は、ステッピン
グモータ１の複数相の励磁巻線２を選択する励磁相選択
部３と、励磁巻線２に流れる電流を検出する電流検出部
４と、この電流検出部４による検出値と設定値とを比較
して、励磁巻線に供給する電流を制御するスイッチング
トランジスタ９ａ、９ｂ等を含む励磁電流制御部と、電
流検出部４の検出値と比較する設定値を切替える設定値
切替部５と、励磁巻線２の励磁電流の総和がほぼ等しく
なるように、励磁相数に対応して設定値切替部５に於け
る設定値を切替える励磁相数検出部６とを備えているも
のである。

〔作用〕

１相−２相励磁力式の場合には、１相励磁状態か２相励
磁状態かを励磁相数検出部６に於いて検出し、設定値切
替部５に於ける設定値を、１相励磁状態に比較して２相
励磁状態の時は小さくするものである。従って、２相励
磁状態に於ける設定値が小さくなるから、励磁電流は小
さくなるように制御され、励磁電流の総和は１相励磁状
態の時とほぼ等しくなる。従って、トルク変動が少なく
なり、振動発生を抑制することができる。又２相一３相
励磁方式の場合は、３相励磁状態に於ける設定値を、２
相励磁状態に於ける設定値より小さくすることにより、
３相励磁状態に於ける励磁電流の総和と、２相励磁状態
に於ける励磁電流の総和とをほぼ等しくすることができ
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例のブロック図であり、１はステ
ッピングモータ、２は励磁巻線、３は励磁相選択部、４
は抵抗ｒａ、ｒｂからなる電流検出部、５は設定値切替
部、６は励磁相数検出部、７ａ、７ｂは比較器、８ａ、
８ｂはスイッチング制御部、９ａ、９ｂはスイッチング
トランジスタ、１０は直流電源、ＤＩ、Ｄ２はダイオー
ド、Ｑ１〜Ｑ４はトランジスタである。

入力パルスに従って励磁相選択部３がら制御信号ａ−ｄ
を出力し、それによってトランジスタＱ１〜Ｑ４を選択
制御する。例えば、制御信号ａのみの場合は励磁巻線Ａ
が励磁され、制御信号ａ。

ｂの場合は励磁巻線Ａ、Ｂが同時に励磁される。

即ち、１相−２相励磁力式により励磁することができる
。又直流電源１０から励磁巻線Ａ１人、Ｂ。

百に流れる電流は、電流検出部４の抵抗ｒａ、ｒｂの電
圧陳下として検出され、この電流検出部４による検出値
と設定値切替部５からの設定値とを比較器７ａ、７ｂに
より比較し、比較出力信号に対応してスイッチング制御
部８ａ、８ｂによりスイッチングトランジスタ９ａ、９
ｂを制御し、励磁電流の立上りを早くすると共に、定電
流駆動を行うものである。

又設定値切替部５に於いて比較器７ａ、７ｂに加える基
準電圧としての設定値を、励磁相数検出部６からの制御
信号ｅにより切替えるものである。

例えば、励磁巻線Ａ、λ、　　Ｂ、　　ｉｌＪに対して
１相励磁と２相励磁とを交互に繰り返す場合、２相励磁
状態の時の設定値を小さくするものである。それによっ
て、１相励磁の場合の励［電流をＩ、とすると、２相励
磁の場合の１個の励磁巻線に流れる励磁電流Ｉ２との関
係を、２１２＃Ｉ、とするものである。なお、ステッピ
ングモータのトルクは励磁電流に完全に比例するもので
はないから、トルク・電流特性に従って１相励磁状態と
２相励磁状態とに於ける励磁電流１１．Ｉｚを設定する
ことが望ましい。

第２図は励磁相数検出部６のブロック図であり、１１〜
】４はアンド回路、１５〜１８はインバータ、１９．２
０はオア回路、２１．２２はアンド回路、２３．２４は
インバータ、２５はノア回路である。励磁相選択部３か
らトランジスタＱ１〜Ｑ４を制御する制御信号ａ〜ｄが
入力される。

例えば、】相励磁状態に於いては、制御信号ａ〜ｄの中
の１個の制御信号のみが°゛１１パる。

例えば、制御信号ａのみが１″で励磁巻線Ａのみが励磁
される時、アンド回路１１の出力信号は“′１パとなり
、アンド回路１２〜工４の出力信号は°′Ｏパとなる。

従って、アンド回路２１の出力信号がパ１”となり、ノ
ア回路２５の出力信号ｅは“′０パとなる。

又制御信号ａ、ｂが“１゛′で励磁巻線Ａ、Ｂが励磁さ
れる時、アンド回路１１．１２の出力信号は共に“′０
゛′となり、アンド回路１３．１４の出力信号も共に“
′０”となるから、アンド回路２１゜２２の出力信号も
“０パとなり、ノア回路２５の出力信号ｅは”１”とな
る。

前述のように、１相励磁の場合は、アンド回路２Ｌ２２
の何れかの出力信号が“１′′となり、ノア回路２５の
出力信号ｅは”　ｏ　”となる。又２相励磁の場合は、
アンド回路２１．２２の出力信号は共に“０°′となる
から、ノア回路２５の出力信号ｅは“１パとなる。即ち
、励磁相数を検出することができる。

第３図は前述の励磁相検出部６の動作説明図であり、（
ａ）〜（ｅ）は第１図及び第３図の各部の信号ａ〜ｅの
一例を示し、期間ｔｏ、ｔ２．ｔ４．　　＋６゜＋８は
２相励磁状態であり、ノア回路２５の出力信号ｅは＋１
１１＋となる。又期間ｔｌ、ｔ３．ｔ５゜＋７は１相励
磁状態であり、ノア回路の出力信号ｅは°′０′”とな
る。

従って、設定値切替部５に於いては、ノア回路２５の出
力信号ｅ、即ち、制御信号ｅがｌ　ＯＩ“の時に設定値
を大きくし、“′１”の時に設定値を小さくすることに
より、１相励磁の時の励磁電流に比較して２相励磁の時
の励磁電流を小さくすることができる。

即ち、第４図に於いて、励磁巻線Ａ、λの何れかに供給
する励磁電流を（ａ）、励磁巻線Ｂ、百の何れかに供給
する励磁電流を（ｂ）として示すように、１相励磁の期
間ｔｌ、ｔ３．　　＋５に於いては、励磁電流を１１と
し、２相励磁の期間ｔ２．ｔ４に於いては、励磁電流を
１２とすることにより、励磁電流の総和Ｔ、＝２Ｌ＃ｔ
、とすることができる。従って、ステッピングモータ１
のトルクの変動を抑制することができる。

前述の実施例は、１相−２相励磁力式の場合についての
ものであるが、２相−３相励磁力式や４相−５相励磁力
式等にも適用できるものである。

又第５図に示すような永久磁石型のみでなく、可変リラ
クタンス型や複合型に対しても適用できるものである。

又設定値切替部５に於ける設定値は、２段切替えのみで
なく、励磁相選択部３に於ける励磁相の選択に対応して
複数段切替えの構成とすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、励磁相数検出部６によ
り検出した励磁相数に対応して、設定値切替部５の設定
値を切替えるもので、励磁相数が多い時の励磁電流の総
和と、励磁相数が少ない時の励磁電流の総和とをほぼ等
しくして、励磁相数によるトルクの変動を抑制すること
ができるから、振動の発生が少なくなる利点がある。又
ステッピングモータの停止時に於ける発熱を低減する為
に、励磁電流を低減する方式が知られており、このよう
な方式に於いても、励磁相数に拘らずカレントダウン設
定が容易となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は本発明
の実施例の励磁相数検出部のブロック図、第３図は本発
明の実施例の励磁相数検出部の動作説明図、第４図は本
発明の実施例の駆動電流の説明図、第５図はステッピン
グモータの説明図、第６図は従来例の駆動回路のブロッ
ク図である。 １はステッピングモータ、２は励磁巻線、３は励磁相選
択部、４は電流検出部、５は設定値切替部、６は励磁相
数検出部である。 特許出願人　　富士通電装株式会社 代理人弁理士　　　相　谷　昭　司 代理人弁理士　　　渡　邊　弘　− 本発明の実施例のブロック図 第１図 本発明の実施例の励磁相数検出部のブロック図第２図 本発明の実施例の励磁相数検出部の動作説明図第３図 ステッピングモータの説明図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ステッピングモータ（１）の複数相の励磁巻線（２）
   を選択する励磁相選択部（３）と、 前記励磁巻線（２）に流れる電流を検出する電流検出部
   （４）と、 該電流検出部（４）による検出値と設定値とを比較して
   、前記励磁巻線に供給する電流を制御する励磁電流制御
   部と、 前記電流検出部（４）の検出値と比較する設定値を切替
   える設定値切替部（５）と、 前記励磁巻線（２）の励磁電流の総和がほぼ等しくなる
   ように、励磁相数に対応して前記設定値切替部（５）の
   設定値を切替える励磁相数検出部（６）と を備えたことを特徴とするステッピングモータの駆動回
   路。