JPH06225594A - ステッピングモータ駆動制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの駆動トルクを低減し、このモータの
駆動により発生する反力がモータ停止時にディテントト
ルクを超えることを防止する駆動制御方法及び装置を得
る。 【構成】 ＭＰＵでは、１パルスおきに２相励磁を行
い、その間に時間ｔの非励磁時間を設けている。この非
励磁時間中では、駆動トルクが０となり、ディテントト
ルクのみが生じることになる。ここで、フィルムダンパ
がモータ連結側の巻取ローラへ巻き取られる場合、全巻
取近傍になると、フィルムダンパ自身の緊張力とぜんま
いばねの付勢力との和が巻取力の反力となって発生す
る。ＭＰＵでは、前記非励磁時間を設けることによっ
て、この反力を非励磁時間中にディテントトルクを超え
た時点で放出させ、蓄積させないように制御し、モータ
ロック時においてもディテントトルク以下になるように
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＭ型ステッピングモ
ータにおける各相のステータコイルを予め定められた順
序に従って励磁することによってロータを駆動するため
のステッピングモータ駆動制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＭ型ステッピングモータは、例えば２
相励磁式のものにおいては、図７に示される如く、必ず
２相のコイルが励磁されるようになっており、この励磁
を予め定められた順序で行うことにより、精度よくステ
ップ駆動させることができる。このため、汎用性が広く
車両に設置される電装品の駆動源として多く利用され、
例えば、車両に搭載されるエアーコンディショナー（以
下エアコンという）における吹出口調整機構に適用され
ている。

【０００３】このエアコンでは、設定温度に応じて温度
調節し、選択された吹出口（ヒータ吹出口、ベンチレー
ション吹出口等）へダクトを介して車室内へ送り込み、
適温に保持するようになっている。この吹出口の選択
は、吹出口の手前に薄肉シートフィルム状のダンパを配
設して行っている。このシートフィルム状ダンパの長手
方向中央部には、貫通孔が設けられ、この長孔の吹出口
への配置比率によって、吹出口の選択を行っている（特
開平４−８７８２６号公報参照）。

【０００４】このシートフィルム状ダンパは、長手方向
両端部がそれぞれ巻取ローラに巻き取られている。巻取
ローラ間には、タイミングベルトが巻掛けられており、
一方の巻取ローラが、上記ＰＭ型ステッピングモータの
駆動力で回転されると、他方の巻取ローラも回転するよ
うになっている。

【０００５】ここで、シートフィルム状ダンパが何れか
の巻取ローラへ巻き取られることにより、シートフィル
ム状ダンパを長手方向へ移動させ、貫通孔の位置を変更
することができる。この巻取量はＰＭ型ステッピングモ
ータのパルス数によって精度良く行うことができ、微妙
な位置決めが可能となる。

【０００６】また、フィルム状のシートフィルム状ダン
パは他方の巻取ローラ（ＰＭ型ステッピングモータに連
結されていない側のローラ）にばね部材を介して係止さ
れており、弾性力によって常に張力がかかっているた
め、移動時のみならず停止した状態においても弛みが生
じることはない。このため、風漏れを防止でき、温風又
は冷風の吹出によるばたつき音も解消することができ
る。

【０００７】なお、ロータが永久磁石によって構成され
たＰＭ型ステッピングモータでは、停止状態でディテン
トトルク（無励磁保持トルク）が発生する。すなわち、
ロータに永久磁石を用いると、無励磁の場合でも磁気吸
引力が作用し、これがモータの軸位置を保持しようとす
る力として作用する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動ト
ルクは前記ディテントトルクよりも大きく、巻取ローラ
の一方（モータ連結側）へシートフィルム状ダンパを全
部巻き取る場合に全巻取状態でＰＭ型ステッピングモー
タの駆動を停止すると、図８に示される如く、シートフ
ィルム状ダンパの張力とばね部材の引張力との和（反
力）がディテントトルクを大きく超えるため、瞬時に巻
出される。この巻出しの発生がばたつき音の原因となっ
ている。また、このような過大な駆動トルクに耐えるよ
うなギヤ強度を選択しなければならず、ギヤ部が大型化
するという問題点がある。

【０００９】本発明は上記事実を考慮し、モータの駆動
トルクを低減し、このモータの駆動により発生する反力
がモータ停止時にディテントトルクを超えることを防止
することができるステッピングモータの駆動制御方法及
び装置を得ることが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ＰＭ型ステッピングモータにおける各相のステータ
コイルを予め定められた順序に従って励磁することによ
ってロータを駆動するためのステッピングモータ駆動制
御方法であって、所定の周期毎に全ての相が励磁されな
い時間を設けたことを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の発明は、永久磁石で構成
されたロータと、前記ロータ回りに配設された複数相の
ステータコイルと、を備えたＰＭ型ステッピングモータ
を駆動するためのステッピングモータ駆動制御装置であ
って、一定周期のパルスを発生するパルス発生手段と、
前記パルス発生手段で発生されたパルスに応じて前記ス
テータコイルの各相を予め定められた順序に従って励磁
する励磁手段と、予め定められた所定周期毎に前記励磁
手段による各相への励磁を全て禁止する禁止手段と、を
有している。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、各相を予め定
められた順序に従って励磁することにより、この励磁に
応じてステップ駆動する。従って、この励磁の回数（パ
ルス）を定めることにより、精度良く駆動制御を行うこ
とができる。

【００１３】ここで、励磁が絶え間なくなされると、駆
動トルクが大きく、このモータの駆動力により発生する
反力（例えば、モータの駆動力で移動される移動部材が
元に戻ろうとする力）が大きくなる。そこで、所定の周
期毎に全ての相が励磁されない時間を設けることによ
り、この非励磁状態でモータ駆動の反力をディテントト
ルクを超えた時点で放出し、反力の蓄積を防止する。

【００１４】このため、モータロック時においても過大
なトルクによって反力が蓄積されることがなく、回転軸
に取付けられるギヤ部の強度を低く設定でき、小型化が
図れる。

【００１５】また、モータ停止時に反力がディテントト
ルクを大きく上回ることがないので、反力の放出時に騒
音等が発生することもない。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、パルス発
生手段で発生されたパルスに応じて前記ステータコイル
の各相を予め定められた順序に従って励磁する。このパ
ルス発生手段を制御することにより、精度よくモータの
回転数、回転角度を制御することができる。

【００１７】禁止手段では、励磁手段による各相への励
磁を全て禁止する時間を設けている。この時間は、所定
の周期毎とされ、この非励磁状態でモータ駆動による反
力がディテントトルクを超えた時点で放出されるため、
反力が蓄積されることがない。従って、モータロック時
においても、過大なトルクによって反力が蓄積されるこ
とが防止される。

【００１８】

【実施例】図３には、本発明が適用された車両のエアコ
ン１０の概略図が示されている。

【００１９】図３に示される如く、エアコン１０は、フ
ァン１２とこのファン１２の吹出口に取付けられたダク
ト１４によって外形が構成されている。ファン１２から
圧送される空気はダクト１４内に設けられたエバポレー
タ１６を通過するようになっている。このエバポレータ
１６によって低湿度の空気が生成される。また、蒸発し
た水分はダクト１４に設けられたドレン１８を通って外
部へ排出される構成となっている。

【００２０】エバポレータ１６の下流側には、ヒータコ
ア２０が配設されており、このヒータコア２０によって
空気の温度調節がなされるようになっている。ヒータコ
ア２０の下流側は、複数（本実施例では３個）のサブダ
クト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに分岐され、それぞれ図示
しないベンチレーション吹出口、デフロスター吹出口、
ヒータ吹出口と連通されている。

【００２１】ヒータコア２０とサブダクト２２Ａ、２２
Ｂ、２２Ｃとの間には、ダンパユニット２４が配設され
ている。このダンパユニット２４では、ヒータコア２０
を通過した温調空気を何れかのサブダクト２２Ａ、２２
Ｂ、２２Ｃへ送り込むかを選択する役目を有している。

【００２２】図４に示される如くダンパユニット２４の
ダンパ本体はフィルムダンパ２６によって形成されてい
る。このフィルムダンパ２６は長尺とされ、可撓性を有
する比較的腰の強い部材で形成されており、その長手方
向両端部が一対の巻取ローラ２８、３０に巻き取られて
いる。

【００２３】巻取ローラ２８は、その軸部２８Ａにスリ
ット（図示省略）が形成され、フィルムダンパ２６の一
端が係止されている。また、この軸部２８Ａの一端には
滑車２８Ｂが同軸的に固着され一体的に回転されるよう
になっている。また、他端には、ＰＭ型ステッピングモ
ータ３２（以下、単にモータ３２という）から突出され
た駆動軸３２Ａに連結されている。

【００２４】一方、巻取ローラ３０は、その軸部３０Ａ
にスリット（図示省略）が形成され、フィルムダンパ２
６の他端が係止されている。また、この軸部３０Ａの一
端に滑車３０Ｂが軸支されており、軸部３０Ａと滑車３
０Ｂとは相対回転可能となっている。この滑車３０Ｂに
は、中央に円溝３０Ｃが設けられ、その内周面には、ぜ
んまいばね３４の外端部が係止されている。このぜんま
いばね３４の内端部は、円溝３０Ｃの底部から突出され
る軸部３０Ａに係止されている。このため、軸部３０Ａ
は、滑車３０Ｂが回転すると、これに追従して回転する
ことになる。

【００２５】巻取ローラ２８側の滑車２８Ａと巻取ロー
ラ３０側の滑車３０Ｂの外周には、それぞれ無端のベル
ト３６が巻掛けられている。このため、モータ３２の駆
動力によって巻取ローラ２８が回転すると、ベルト３
６、ぜんまいばね３４を介して巻取ローラ３０も同方向
へ回転される構成である。

【００２６】フィルムダンパ２６は、このモータ３２に
よる巻取ローラ２８、３０の回転方向に応じて巻取り、
巻出しがなされることになる。フィルムダンパ２６の中
央部には、複数の長孔２６Ａが形成され、温調空気の通
過口とされている。すなわち、フィルムダンパ２６を巻
取ローラ２８、３０への巻取量によって、長孔２６Ａを
前記サブダクト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの何れかに対応
させることができ、この対応されたサブダクト２２Ａ、
２２Ｂ、２２Ｃの何れかへ温調空気を送り込むことがで
きる。

【００２７】図５に示される如く、本実施例に適用され
るモータ３２は、ＰＭ型の２相励磁方式のステッピング
モータであり、ロータ３８は永久磁石で構成されてい
る。ロータ３８の軸芯に嵌入された回転軸４０の一端
は、減速ギヤユニット４２に連結され、この減速ギヤユ
ニット４２から前記駆動軸３２Ａが突出されている。

【００２８】ロータ３８の回りには、２相のステータコ
イル４４が配設され、これらのステータコイル４４を所
定の順序に従って励磁することにより、ロータ３８を回
転させることができる。ロータ３８、ステータコイル４
４及び減速ギヤユニット４２を被覆するケーシング４６
には、端子コネクタ部４６Ａが形成され、電源側のコネ
クタ（図示省略）と接続することによって、各ステータ
コイル４４を励磁することができる。

【００２９】図６に示される如く、モータ３２は、ドラ
イバ４８を介してＭＰＵ５０に接続されており、このＭ
ＰＵ５０からの信号によって制御されるようになってい
る。ＭＰＵ５０では、一定周期のパルス信号を発生して
おり、このパルス信号に応じて各ステータコイル４４を
励磁するようになっている。すなわち、２相のそれぞれ
のステータコイル４４は中間部がコモン端子とされ、そ
れぞれ信号Ａ、ａ、Ｂ、ｂによって励磁されるようにな
っている。

【００３０】ここで、本実施例のＭＰＵ５０では、一定
の周期毎に前記ステータコイル４４への励磁を禁止する
時間を設けている。図１に示される如く、本実施例で
は、１パルスおきに２相励磁を行い、その間に時間ｔの
非励磁時間を設けている。この非励磁時間中では、駆動
トルクが０となり、ディテントトルクのみが生じること
になる。

【００３１】ここで、前記フィルムダンパ２６がモータ
連結側の巻取ローラ２８へ巻き取られる場合、全巻取近
傍になると、フィルムダンパ２６自身の緊張力とぜんま
いばね３４の付勢力との和が巻取力の反力となって発生
する。ＭＰＵ５０では、前記非励磁時間を設けることに
よって、図２に示される如く、この反力を前記非励磁時
間中にディテントトルクを超えた時点で放出させ、蓄積
させないように制御し、モータロック時においてもディ
テントトルク以下になるように抑制している。

【００３２】以下に本実施例の作用を説明する。ファン
１２が駆動すると、このファン１２の吹出口から空気が
圧送され、エバポレータ１６を通過する。このエバポレ
ータ１６の通過によって、湿度の低い空気が生成され
る。この空気はヒータコア２０を通過して温度調整がな
され、温調空気が車室内へ送り込まれることになるが、
乗員は所望の吹出口を選択する。例えば、ヒータ吹出口
（サブダクト２２Ｃ）を選択すると、ＭＰＵ５０では、
フィルムダンパ２６に設けられた長孔２６Ａをサブダク
ト２２Ｃに対応させるように巻取ローラ２８又は巻取ロ
ーラ３０へ巻き取るため、モータ３２を現在位置から算
出される所定パルス数分駆動させる。

【００３３】モータ３２が駆動すると、巻取ローラ２８
の軸部２８Ａが回転し、これに応じて滑車２８Ｂ、ベル
ト３６、滑車３０Ｂ、ぜんまいばね３４を介して巻取ロ
ーラ３０の軸部３０Ａも追従して回転し、フィルムダン
パ２６を何れかへ巻き取ることができる。

【００３４】このように、選択された吹出口に応じたパ
ルス数、モータ３２を駆動させることににより、温調空
気を所望の吹出口（サブダクト２２Ｃ等）から吹き出す
ことができる。

【００３５】ここで、吹出口に対応したパルス数を得る
ためには、フィルムダンパ２６の初期位置を設定する必
要がある（イニシャライズ）。この初期位置は、フィル
ムダンパ２６を巻取ローラ２８側へ全巻取状態とし、こ
の位置を例えば０パルスとすればよい。

【００３６】そこで、モータ３２を駆動して、巻取ロー
ラ２８へフィルムダンパ２６を全巻取状態とする。ここ
で、従来は、モータ３２のステータコイル４４への励磁
が常時行われていたために、全巻取までの間にフィルダ
ンパ２６自身の緊張力及びぜんまいばね３４の付勢力の
和が蓄積され、これが反力となってモータ停止後、瞬時
に巻だしが発生することがあった。

【００３７】しかし、本実施例では、モータ３２のステ
ータコイル４４へ励磁しない時間を１パルスおきに設け
（すなわち、停止状態と同様の状態）、ディテントトル
クのみの力が発生する状態としたため、反力がこのディ
テントトルクを超えた時点で放出され、反力の蓄積を抑
制した。このため、全巻取状態においてもその反力はデ
ィテントトルク以下となり、巻だしを防止することがで
きる。

【００３８】この巻出しが防止されることによって、フ
ィルムダンパ２６のばたつきも解消され、騒音を低減す
ることができる。

【００３９】また、上記のような励磁制御を行うことに
より、全体としての駆動トルクも小さくなるため、大型
かつ強度の高いギヤが不要となり、装置の小型化を図る
ことができる。

【００４０】なお、本実施例では、ステータコイル４４
への励磁を全ての領域で非励磁時間を設けるようにした
が、フィルムダンパ２６のばたつき等が発生するのは、
巻取ローラ２８への全巻取状態のときのみであるため、
この全巻取時のみ非励磁時間を設けるように制御しても
よい。また、全巻取にするのは、通常、電源をオンした
直後の初期位置設定（イニシャライズ）のときのみであ
るため、このイニシャライズ時のみ、非励磁時間を設け
るようにしてもよい。

【００４１】また、本実施例では、エアコン１０のフィ
ルムダンパ２６を巻き取るためのモータ３２の駆動制御
を例として挙げたが、反力を発生するものであれば、全
てに適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係るステッピ
ングモータの駆動制御方法及び装置は、モータの駆動ト
ルクを低減し、このモータの駆動により発生するモータ
停止時にディテントトルクを超えることを防止すること
ができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に適用されたモータのステータコイル
への励磁タイムチャートである。

【図２】本実施例に係るフィルムダンパ巻取時の反力特
性図である。

【図３】本実施例に係るエアコンの概略構成図である。

【図４】フィルムダンパユニットの斜視図である。

【図５】モータの内部構成を示す断面図である。

【図６】制御ブロック図である。

【図７】従来のモータのステータコイルへの励磁タイム
チャートである。

【図８】従来のシートフィルム状のダンパ巻取時の反力
特性図である。

【符号の説明】

２４ ダンパユニット ２６ フィルムダンパ ３２ ＰＭ型ステッピングモータ ３４ ぜんまいばね ３８ ロータ ４４ ステータコイル ５０ ＭＰＵ（パルス発生手段、励磁手段、禁止手
段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＭ型ステッピングモータにおける各相
   のステータコイルを予め定められた順序に従って励磁す
   ることによってロータを駆動するためのステッピングモ
   ータ駆動制御方法であって、所定の周期毎に全ての相が
   励磁されない時間を設けたことを特徴とするステッピン
   グモータ駆動制御方法。
2. 【請求項２】 永久磁石で構成されたロータと、前記ロ
   ータ回りに配設された複数相のステータコイルと、を備
   えたＰＭ型ステッピングモータを駆動するためのステッ
   ピングモータ駆動制御装置であって、一定周期のパルス
   を発生するパルス発生手段と、前記パルス発生手段で発
   生されたパルスに応じて前記ステータコイルの各相を予
   め定められた順序に従って励磁する励磁手段と、予め定
   められた所定周期毎に前記励磁手段による各相への励磁
   を全て禁止する禁止手段と、を有するステッピングモー
   タ駆動制御装置。