JPH0546198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はステツピングモータの移動角を従来に
も増して微小に分割して駆動するステツピングモ
ータの駆動回路の改良に関する。

（従来の技術） ステツピングモータはパルスモータあるいは階
動電動機とも称され、入力パルスに対応してステ
ツプ駆動されるものであり、２相〜多相式のもの
など各種のものが実用に供されている。５相ステ
ツピングモータを例にとつてみれば、従来の駆動
方式として１パルスで0.72゜又は0.36゜で駆動され
ているものであるが、移動角が粗であつて回転が
円滑でないという欠点やドライブ周波数との間に
機械的な共振点があり、この周波数においては駆
動出来ないという現象が生ずるというような欠点
があつた。そこで、これらステツピングモータに
特有な欠点を克服するためにモータコイル８の電
流制御を行い、合成トルクベクトルの方向を徐々
に変化させる事により、0.72゜を10分割あるいは
20分割して１パルスで0.072゜又は0.036゜等の移動
角でステツプ駆動させる駆動方式が望まれてい
た。この要望に対して、従来は、第４図に示すよ
うに１つのモータコイル８に対して４個の出力素
子７をブリツジに組み、＋Ｖの電圧をモータコイ
ル８に与える事により電流を流し、このモータコ
イル８に流れた電流を電流検出用抵抗９でモータ
コイル８毎に各々検出し、モータコイル８毎に出
力素子７を独立してスイツチング制御して微小角
駆動を行う《即ち、５相パルスモータであれば、
５つのモータコイル８電流を５つの制御回路１０
が各々電流制御し、各々の出力素子７をスイツチ
ング制御して、モータコイル電流をコントロール
する。》という方法を採つていた。

（発明が解決使用とする問題点） 処が、この方式では、 各相に４個の出力素子７をブリツジに組み、
各相毎に駆動電流を検出してコントロールしてい
るため、ｎ相ステツピングモータでは制御回路１
０がｎ個必要となつて駆動回路が繁雑になり、コ
ストアツプの原因となるものであり、 ＋Ｖの電圧を各相毎に制御しているために最
低でもｎ個の出力素子７をスイツチング制御して
おり（換言すれば、（ｎ−１）個の出力素子７で
定格電流のスイツチング制御をなし、１個の出力
素子７で微小角駆動電流のスイツチング制御をな
す。）、その結果出力素子７の発熱によ電力損失や
スイツチングノイズが発生すると言う欠点があ
り、 更に、＋Ｖの電圧を各相毎にスイツチング制
御しているためにモーターコイルに流れる定格電
流と微小角駆動電流に電流リツプルが生じ、その
結果、停止位置の安定性に欠けるという欠点もあ
る。

本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてな
されたもので、その目的とする処は、ｎ相ステツ
ピングモータにおいて制御回路が（ｎ−１）相分
のモータコイル電流を制御する定格電流制御回路
と１相分のモータコイル電流を分割制御する微小
角駆動電流制御回路の２回路で済み、且つ、ステ
ツピングモータ駆動時に制御される出力素子も半
導体チヨツパと微小角駆動用出力素子の２個で済
むために出力素子の熱ロス及びスイツチングノイ
ズが減少し、加えて、従来の駆動方式に比べ（ｎ
−１）相のモータコイルに流す定格電流にはリツ
プルが生ぜず、微小角駆動制御される１相のモー
タコイルのみにリツプルが生ずる事になつてより
低振動のモータ駆動が出来ると言うステツピング
モータの微小角駆動回路を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、 ４個１組の定格電流駆動用出力素子１を直・
並列接続してブリツジを組み、 このブリツジにおいて、直列接続された１対
の定格電流駆動用出力素子１の接続点２間にステ
ツピングモータのモータコイル３を接続してステ
ツピングモータ１相分のモータコイル定格電流励
磁回路Ａを構成する。

そして、ステツピングモータの相数に対応せ
るモータコイル定格電流励磁回路Ａを並列接続し
て定格電流駆動回路Ｂを構成し、定格電流制御用
センス抵抗４をこの定格電流駆動回路Ｂに直列接
続して定格電流駆動回路Ｂに流れる直流電源の出
力を制御している。

更に、前記定格電流駆動用出力素子１の接続
点２に微小角駆動用出力素子５をそれぞれ接続す
ると共に微小角駆動用出力素子５の出力端を並列
接続して微小角駆動回路Ｃを構成し、微小角制御
用センス抵抗６をこの微小角駆動回路Ｃに直列接
続して微小角駆動用出力素子５をスイツチング制
御する、という技術的手段を採用している。

（作用） しかして、１相のモータコイル３のみに微小角
駆動用出力素子５を通して微小角駆動電流を流
し、この微小角駆動電流を微小角制御用センス抵
抗６にて検出しつつ漸増・漸減するように励磁シ
ーケンスを組む事により、この相のトルクベクト
ルを漸増・漸減させ、同時に残りの他の（ｎ−
１）相のモータコイル３には定格電流（DV電
流）を流し、これらのトルクベクトルを合成する
事により合成トルクベクトルの方向を徐々に変
え、ステツピングモータの微小角駆動を行うもの
である。

尚、合成トルクベクトルの大きさは、合成トル
クベクトルの方向の変化に伴つて漸増・漸減する
ものである。

（実施例） 以下、添付図面によつて本発明の一実施例を詳
述する。本実施例では、５相ステツピングモータ
を例に取つて説明するが、勿論、これに限られる
ものでなく、２相〜多相ステツピングモータに適
用出来る事は言うまでもない。

第１図は本発明にかかる駆動回路の一実施例
で、直流電源（図示せず）の出力をチヨツパ制御
する半導体チヨツパ１１、半導体チヨツパ１１を
パルス幅変調スイツチング作用によつて制御する
定格電流制御回路Ｄ、フライホイルダイオード１
２、半導体チヨツパ１１の出力側に直列に挿入さ
れたリアクトル１３、平滑コンデンサ１４、パル
ス幅変調スイツチング作用によつて微小角駆動用
出力素子５を制御する微小角駆動電流制御回路Ｅ
などから構成されている。直流電源（図示せず）
は一般には交流電源を全波整流して得た直流電源
が用いられる。Ｆは駆動巻線スイツチング回路で
あり、定格電流駆動用出力素子１と微小角駆動用
出力素子５とで構成されている。即ち、４個１組
の定格電流駆動用出力素子１を直・並列接続して
ブリツジを組んであり、このブリツジにおいて、
直列接続された１対の定格電流駆動用出力素子１
の接続点２間にステツピングモータのモータコイ
ル３を接続してステツピングモータ１相分のモー
タコイル定格電流励磁回路Ａを構成してある。本
実施例では５相ステツピングモータを例として採
用しているので、Ａ〜Ｅ相まで５個のモータコイ
ル定格電流励磁回路Ａが設けられる事になる。勿
論、ステツピングモータの相数が５相でない場合
には、ステツピングモータの相数に対応せるモー
タコイル定格電流励磁回路Ａが設けられる事にな
る。これらステツピングモータの相数に対応して
設けられたモータコイル定格電流励磁回路Ａを並
列接続して定格電流駆動回路Ｂを構成し、１オー
ム程度の低い抵抗値を有する定格電流制御用セン
ス抵抗４をこの定格電流駆動回路Ｂに直列接続し
て定格電流駆動回路Ｂに流れる直流電源の出力を
制御する。又、モータコイル定格電流励磁回路Ａ
の定格電流駆動用出力素子１の接続点２に微小角
駆動用出力素子５を接続し、10個の微小角駆動用
出力素子５の出力段を互いに並列接続して微小角
駆動回路Ｃを構成し、同様に１オーム程度の低い
抵抗値を有する微小角制御用センス抵抗６をこの
微小角駆動回路Ｃに直列接続して微小角駆動用出
力素子５をパルス幅変調スイツチング制御する。

以上の構成において、定電流電源の＋Ｖ電圧を
パルス幅変調スイツチング制御して得たDV電圧
をパルスモータのモータコイル３に与え、駆動電
流を流すことにより駆動されるのであるが、独自
の励磁シーケンスにより定格電流制御用センス抵
抗４には４相分の定格電流が流れ、微小角制御用
センス抵抗６には１相分の分割制御された電流が
流れる。即ち、本回路では、定格電流制御用セン
ス抵抗４の検出により定格電流制御用センス抵抗
４に４相分のモータコイル３に定格電流が流れる
のであるが、この定格電流を検出して定格電流駆
動回路Ｂにて半導体チヨツパ１１が＋Ｖ電圧をパ
ルス幅変調スイツチング制御し、このDV電圧が
モータコイル３に与えられる。又、５相の内残り
の１相を微小角駆動のための電流制御を行うので
あるが、微小角制御用センス抵抗６の検出によ
り、１相のみ１個の微小角駆動用出力素子５がモ
ータコイル３にかかるDV電圧をスイツチング制
御してモータコイル３に微小角駆動電流を流す。
この点を第３図に従つて説明する。Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｅ相には定格電流が流れ、相には10分割された
微小角駆動電流が流れたものとすると、第２図Ｘ
部分のように励磁シーケンスに従つてＤ相のトル
クベクトルが10分割される事になり、このトルク
ベクトルが刻々変化する事により、その合成トル
クベクトルの方向が微小量づつ回転移動し、その
結果ステツピングモータの微小角駆動がなされる
のである。

勿論、励磁シーケンスを適宜選定する事によ
り、任意の分割数が得られる事は言うまでもな
い。

以上に述べたように、本発明は５相のモータコ
イル３に流れる定格電流のうち４相分は、＋Ｖ電
圧を半導体チヨツパ１１にて制御する事により得
られたDV電圧によつて流れるものであり、残り
の１相分は微小角駆動用出力素子５のスイツチン
グ制御を行うことで微小角駆動を行うものであ
る。

（効果） 本発明は叙上のように、４個１組の定格電流駆
動用出力素子を直・並列接続してブリツジを組む
と共にこのブリツジにおいて直列接続された１対
の定格電流駆動用出力素子の接続点間にステツピ
ングモータのモータコイルを接続してステツピン
グモータ１相分のモータコイル定格電流励磁回路
を構成し、ステツピングモータの相数に対応せる
モータコイル定格電流励磁回路を並列接続して定
格電流駆動回路を構成し、直流電源の出力制御用
の定格電流制御用センス抵抗を定格電流駆動回路
に直列接続し、モータコイル定格電流励磁回路の
定格電流駆動用出力素子の接続点に微小角駆動用
出力素子を接続して微小角駆動回路を構成し、微
小角駆動用出力素子をスイツチング制御する微小
角制御用センス抵抗を微小角駆動回路に直列接続
してあるので、 ｎ相ステツピングモータ（ｎ−１）相分の定
格電流は、定格電流制御用センス抵抗を通つて流
れ、残りの１相分は微小角制御用センス抵抗を通
つて流れ、その結果、定格電流制御用センス抵抗
の電圧変化を検知する定格電流制御回路と、微小
角制御用センス抵抗の電圧変化を検知する微小角
駆動電流制御回路の２回路で微小角駆動出来ると
言う利点があり、 （ｎ−１）相のモータコイルに流れる定格電
流は、定格電流制御回路にて安定に制御された
DV電圧にて流される事になり、残りの１相分の
みが微小角駆動電流制御回路にてスイツチング制
御されてリツプルを生ずるため、リツプル発生量
は従来の１／ｎになり、その結果ステツピングモ
ーターの振動が少なく、且つ、停止位置が安定す
るという利点も有り、 スイツチング制御される素子が回路全体で半
導体チヨツパと微小角駆動用出力素子の２個しか
ないためｎ個の出力素子を作動させねばならない
従来回路に比べて熱損失が少なく、又スイツチン
グノイズも少ないという利点もある。

尚、ステツピングモータの２相式〜多相式まで
応用が自在である。

【図面の簡単な説明】

第１図……本発明に係るステツピングモータの
微小角駆動回路の一例を示す結線図、第２図……
本発明の励磁パターンシーケンス図、第３図……
本発明のトルクベクトル図、第４図……従来例の
結線図、Ａ……モータコイル定格電流励磁駆動回
路、Ｂ……定格電流駆動回路、Ｃ……微小角駆動
回路、Ｄ……定格電流制御回路、Ｅ……微小角駆
動電流制御回路、Ｆ……駆動巻線スイツチング回
路、１……定格電流駆動用出力素子、２……接続
点、３……モータコイル、４……定格電流制御用
センス抵抗、５……微小角駆動用出力素子、６…
…微小角制御用センス抵抗、７……出力素子、８
……モータコイル、９……電流検出用抵抗、１０
……制御回路、１１……半導体チヨツパ、１２…
…フライホイルダイオード、１３……リアクト
ル、１４……平滑コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ４個１組の定格電流駆動用出力素子を直・並
   列接続してブリツジを組むと共にこのブリツジに
   おいて直列接続された１対の定格電流駆動用出力
   素子の接続点間にステツピングモータのモータコ
   イルを接続してステツピングモータ１相分のモー
   タコイル定格電流励磁回路を構成し、ステツピン
   グモータの相数に対応せるモータコイル定格電流
   励磁回路を並列接続して定格電流駆動回路を構成
   し、直流電源の出力制御用の定格電流制御用セン
   ス抵抗を定格電流駆動回路に直列接続し、前記定
   格電流駆動用出力素子の接続点に微小角駆動用出
   力素子をそれぞれ接続すると共に微小角駆動用出
   力素子の出力端を互いに並列接続して微小角駆動
   回路を構成し、微小角駆動用出力素子をスイツチ
   ング制御する微小角制御用センス抵抗を微小角駆
   動回路に直列接続したことを特徴とするステツピ
   ングモータの微小角駆動回路。