JPH07177797A

JPH07177797A - ステッピングモ−タの駆動装置

Info

Publication number: JPH07177797A
Application number: JP7422894A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Enami; 克哉榎波; Yuji Tsuyukuchi; 裕司露口; Takahiro Sakaguchi; 隆裕坂口
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-07-14
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0828998B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ステッピングモータの回転子の停止位置のバ
ラツキを小さくする。【構成】第１、第２、第３及び第４相の巻線Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄと第１、第２、第３及び第４のスイッチ素子Ｑ1
、Ｑ2 、Ｑ3 及びＱ4 との直列接続回路を形成する。
第１及び第２相の巻線Ａ、Ｂの間に第１の抵抗１６ａを
接続し、第３及び第４相の巻線Ｃ、Ｄの間に第２の抵抗
１６ｂを接続する。これにより、磁束分布の偏りが生
じ、停止位置のバラツキが小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスク駆動装置のヘ
ッドの半径方向の送り機構等に利用されるステッピング
モータの駆動方法に関し、更に詳細には、ステッピング
モータの回転子の停止位置を正確に設定することができ
る駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータを磁気ディスク駆動
装置におけるヘッドのディスク半径方向の送りに使用す
ることは良く知られている。このようにヘッドの送り機
構にステッピングモータを使用すると、所望のヘッド位
置を比較的正確且つ容易に得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、停止時に１
つの相が励磁される方式でステッピングモータを駆動す
る場合の回転子の停止位置は、励磁されている巻線の中
心となる。しかし、この巻線の中心領域は、回転子の角
度位置の制御不能な範囲（不感帯）が比較的大きい領域
である。換言すれば、巻線の中心領域は回転子の停止位
置のバラツキが比較的大きい領域である。例えば、同一
の回転方向において回転子の停止制御を繰返した場合に
同一角度位置に停止することが困難であり、停止位置の
パラツキが生じる。また、回転子の回転方向が異なる場
合においては回転子の停止位置の変化（バラツキ）が更
に多くなる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、回転子の停止位
置のバラツキを小さくすることができるステッピングモ
ータの駆動装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、順次に配置された第１、第２、第３及び第
４相の巻線を有する固定子と、前記第１、第２、第３及
び第４相の巻線の励磁状態に対応した角度位置を取る回
転子とから成るステッピングモータの駆動装置であっ
て、前記回転子を正転又は逆転させるように前記第１、
第２、第３及び第４相の巻線に選択的に励磁電流を流す
ために前記第１、第２、第３及び第４相の巻線にそれぞ
れ直列に接続された第１、第２、第３及び第４のスイッ
チ素子と、前記第１、第２、第３及び第４のスイッチ素
子を少なくとも前記回転子の回転停止時に１相励磁状態
を有する所定の励磁方式でオン・オフ制御する制御回路
と、前記回転子の停止位置に偏りを与えるために前記第
１相の巻線と前記第１のスイッチ素子との相互接続点と
前記第２相の巻線と前記第２のスイッチ素子との相互接
続点との間に接続された第１の抵抗と、前記回転子の停
止位置に偏りを与えるために前記第３相の巻線と前記第
３のスイッチ素子との相互接続点と前記第４相の巻線と
前記第４のスイッチ素子との相互接続点との間に接続さ
れた第２の抵抗とを備えているステッピングモータの駆
動装置に係わるものである。なお、本発明と実施例との
対応関係を説明すると、本発明の第１、第２、第３及び
第４相の巻線は、図２の巻線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又は図５の
巻線Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃであり、第１、第２、第３及び第４
のスイッチ素子は、図２のトランジスタＱ1、Ｑ2 、Ｑ3
、Ｑ4 又は図５のトランジスタＱ4 、Ｑ1 、Ｑ2 、Ｑ3
であり、第１及び第２の抵抗は図２の抵抗１６ａ、１
６ｂ又は図５の抵抗１９、２０である。

【０００６】

【発明の作用及び効果】本発明に従って、第１又は第２
相の巻線のいずれか一方に直列接続されている一方のス
イッチ素子がオンになると、この方のスイッチ素子に直
列接続されている一方の巻線に比較的大きな電流が流れ
ると共に一方のスイッチ素子に直列接続されていない他
方の巻線にも第１の抵抗を介して比較的小さな電流が流
れる。この様な動作は第３及び第４相の巻線の間にも生
じる。この結果、固定子側に磁束分布の偏りが生じる。
従って、回転子も固定子の極に対して偏った位置に停止
する。この偏った位置は、回転子が固定子に基づく磁界
に比較的良好に応答する領域であり、回転子の停止位置
のバラツキが少なくなる。

【０００７】

【第１の実施例】次に、図１〜図４を参照して本発明の
第１の実施例について述べる。図１に示す本発明の第１
の実施例に係わる磁気ディスク駆動装置は、ディスク１
をモータ２で回転し、磁気ヘッド３でデータを変換する
ように構成されている。磁気ヘッド３が取り付けられた
キャリッジ４はガイド棒５に案内されてディスク１の半
径方向に移動自在である。６はリードスクリュでありス
テッピングモータ７の回動角度に対応するようにキャリ
ッジ４を移動するものである。ステッピングモータ７
は、永久磁石型（ＰＭ型）であるため、等角度間隔に配
設された多数の極８を有する固定子コア９と極８に巻き
回された第１、第２、第３及び第４相巻線Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄとから成る固定子１０と、等角度間隔に配設された複
数の磁極１１を有する永久磁石から成る回転子１２とを
有する。第１〜第４相巻線Ａ〜Ｄは分割されて複数の極
８に繰り返し巻き回されている。回転子１２の磁極１１
は、第１〜第４相巻線Ａ〜Ｄの単位配列区間に１つのＮ
極とＳ極とが位置するように配されている。従って、第
１相巻線Ａに回転子１２のＮ極が対向している時には第
３相巻線ＣにＳ極が対向する。なお、本実施例では、第
１相及び第３相巻線Ａ、Ｃの極８に対してディスク１の
トラックが存在するようにステッピングモータ７とヘッ
ド３とが関係付けられている。要するに２ステップで１
トラック進むように構成されている。

【０００８】図２は図１のステッピングモータ７の第１
〜第４相巻線Ａ〜Ｄの電気的接続とその駆動回路とを示
す。第１〜第４相巻線Ａ〜Ｄの一端はそれぞれ直流電源
端子１３に接続され、他端はスイッチ素子として機能す
る第１〜第４のトランジスタＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 、Ｑ4 を
通してグランド即ち電源の共通ライン１４に接続されて
いる。各トランジスタＱ1 〜Ｑ4 のベースは位相制御回
路１５に接続されている。位相制御回路１５は、ステッ
プパルスに応答して所定の励磁方式でトランジスタＱ1
〜Ｑ4 を制御するものである。

【０００９】１６ａ、１６ｂは偏りの磁束を発生させる
ための電流を流すための第１及び第２の抵抗であり、第
１相巻線Ａの下端と第２相巻線Ｂの下端との間、及び第
３相巻線Ｃの下端と第４相巻線Ｄの下端との間にそれぞ
れ接続されている。

【００１０】Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 、Ｄ4 はダイオード、Ｚ
Ｄはツェナーダイオードであり、これ等は巻線Ａ〜Ｄの
蓄積エネルギを放出するために設けられている。なお、
第１〜第４相巻線Ａ〜Ｄは、図１の複数の極８に分割さ
れて巻き回されているが、固定子１０が４極構成の場合
は巻線Ａ〜Ｄを分割する必要はない。

【００１１】次に、図３及び図４を参照してステッピン
グモータ７の動作を説明する。図２のステッピングモー
タを１相励磁方式で駆動する時には、従来と全く同一の
制御方式でトランジスタＱ1 〜Ｑ4 をオン駆動させる。
即ち、今、ステッピングモータ７を時計回り方向に回動
するとすれば、図３（Ａ）に示すステップパルスに応答
して、ｔ0 〜ｔ1 期間で第１のトランジスタＱ1 をオ
ン、ｔ1 〜ｔ2 期間で第２のトランジスタＱ2 をオン、
ｔ2 〜ｔ3 期間で第３のトランジスタＱ3 をオン、ｔ3
〜ｔ4 期間で第４のトランジスタＱ4 をオンになし、ヘ
ッド３を例えば２トラックだけディスク半径方向に移動
させる。更に、ヘッド３を移動する場合には上記動作を
繰り返す。

【００１２】図３はトラック０からトラック２までヘッ
ドを移動させ、ここで停止する場合を示す。第１〜第４
のトランジスタＱ1 〜Ｑ4 を上述の如く駆動すると、こ
のオン期間に第１〜第４相巻線Ａ〜Ｄに図３（Ｂ）
（Ｅ）に示す如く電源電圧が印加され、これに応じた励
磁電流が流れる。更に、本実施例では抵抗１６ａ、１６
ｂにより、第１相巻線Ａと第２相巻線Ｂとの間、及び第
３相巻線Ｃと第４相巻線Ｄとの間が接続されているの
で、第１のトランジスタＱ1 のオン期間ｔ0 〜ｔ1 に第
２相巻線Ｂにも抵抗１６ａで制限された電流が流れる。
即ち、電源端子１３、巻線Ｂ、抵抗１６ａ、トランジス
タＱ1 、ライン１４の回路で電流が流れる。また、第２
のトランジスタＱ2 のオン期間ｔ1 〜ｔ2 に第１相巻線
Ａに抵抗１６ａで制限された電流が流れる。また、トラ
ンジスタＱ3 、Ｑ4 のオン期間にも同様に隣接した巻線
に電流が流れる。この結果、ｔ4 時点で最後のステップ
パルスが入力し、回転子１２が停止に向かう時に、第１
相巻線Ａに電源電圧に対応した第１のレベルの電流が流
れると同時に、第２相巻線Ｂに抵抗１６ａで制限された
第２のレベルの電流が流れる。なお、第２のレベルの電
流は、第１のレベルの電流に比較して極めて小さく、例
えば１／６の電流である。第２相巻線Ｂに電流が流れる
と、当然、第２相巻線Ｂが巻かれた極８ｂに例えばＳ極
が生じ、回転子１２のＮ極を引き寄せる力が作用する。
この結果、第１相巻線Ａの巻かれた極８ａのＳ極によっ
て回転子１２のＮ極を吸引する力とつり合ったところで
回転子１２が停止する。即ち、図４に示す如く、回転子
１２の中心軸１２ａと回転子１０の極８ａの中心とを結
ぶ中心線１７よりも右側に少し偏る角度位置に回転子１
２のＮ極１１の中心線１８が存在する。

【００１３】今、回転子１２が時計回り方向に回った場
合について述べたが、反時計回り方向に回転子１２が回
る場合も同様な動作となる。

【００１４】回転子１２のＮ極１１の中心線１８が図４
に示す如く固定子１０の極８ａの中心線１７よりも少し
ずれた位置になるように電流及び磁界を決定すると、回
転子１２の角度位置の制御不可能な範囲（不感帯）が小
さくなる。即ち、回転子１２の停止角度位置が、例えば
第１相巻線Ａの中心位置から偏った位置になると、第１
相巻線Ａによって形成されている磁界に対する回転子１
２の応答性が良くなる。従って、第１相巻線Ａに所定電
流が流された場合における回転子１２の停止角度位置の
バラツキが少なくなる。なお、回転子１２の停止角度位
置のバラツキの低減効果は回転子１２の時計回り方向に
おける停止時と反時計回り方向における停止時との両方
で得られるので、結局、回転方向の相違による停止位置
のずれ（ヒステリシス）も小さくなる。

【００１５】この装置において、図３のｔ5 時点で図２
の電源端子１３の電源をオフにし、しかる後、ｔ6 時点
で再び電源をオンにすると同時に第１のトランジスタＱ
1 をオン駆動すると、第１相巻線Ａに電流が流れると共
に隣接する第２相巻線Ｂにも僅かに電流が流れ、これ等
によって決まった偏った角度位置に回転子１２のＮ極１
１が固定される。従って、電源オフ期間に回転子１２の
角度位置の僅かなずれが生じたとしても、これが補正さ
れる。

【００１６】なお、図３では、第１相及び第３相巻線Ａ
及びＣの角度位置に回転子１２の停止角度位置（トラッ
ク位置）を対応させたが、第２相及び第４相巻線Ｂ及び
Ｄの角度位置に回転子１２の停止角度位置を対応させて
もよい。また、４ステップ毎に停止位置を設けてもよ
い。

【００１７】図２の回路を１−２相励磁方式で駆動して
も１相励磁方式の場合と同様な作用効果が得られる。

【００１８】

【第２の実施例】次に、図５及び図６を参照して本発明
の第２の実施例のステッピングモータの駆動回路及びそ
の動作を説明する。但し、この第２の実施例を示す図面
において、第１の実施例を示す図面と共通する部分には
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１９】図５においては、巻線Ａの下端と巻線Ｄの
下端との間に偏倚用の第１の抵抗１９が接続され、巻線
Ｂと巻線Ｃとのそれぞれの下端間に偏倚用の第２の抵抗
２０が接続されている。従って、図５の巻線Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは図２の巻線Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａに対応し、特許請求
の範囲の記載に対応して図５の巻線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを呼
ぶとＡは第２相巻線、Ｂは第３相巻線、Ｃは第４相巻
線、Ｄは第１相の巻線であり、結局、図５の回路構成は
図２の回路構成と同一である。

【００２０】図５の回路では第１のトランジスタＱ1 の
オン期間に巻線Ａのみならず、巻線Ｄにも抵抗１９で制
限された電流が流れる。第２のトランジスタＱ2 のオン
期間には、巻線Ｂのみならず、巻線Ｃにも抵抗２０で制
限された電流が流れる。第３のトランジスタＱ3 のオン
期間には、巻線Ｃのみならず、巻線Ｂにも抵抗２０で制
限された電流が流れる。第４のトランジスタＱ4 のオン
期間には、巻線Ｄのみならず、第１相の巻線Ａにも抵抗
１９で制限された電流が流れる。

【００２１】この図５の駆動回路において、巻線Ａの角
度位置に対応させて図１の回転子１２の停止角度位置
（トラック位置）を設定し、例えば、１相励磁方式でト
ランジスタＱ1 〜Ｑ4 を駆動したとすれば、回転子１２
を停止させる期間に必ず第１のトランジスタＱ1 がオン
になり、巻線Ａに電流が流れると共に、時計回り方向に
おいて１つ手前の巻線Ｄにも抵抗１９で制限された小電
流（例えば１／６電流）が流れる。この結果、回転子１
２は図４に示す固定子１０の中心線１７の左側に偏った
角度位置に停止し、図４の場合と全く同様な作用効果が
得られる。

【００２２】また、図５のトランジスタＱ1 〜Ｑ4 を１
−２相励磁方式で駆動すると、図６（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
（Ｅ）に示すように巻線Ａ〜Ｄに電圧が印加される。
今、第１のトランジスタＱ1 のオン期間を３等分した中
間の区間（ｔ2 〜ｔ3 ）（ｔ10以後）を回転子１２の停
止角度位置（トラック位置）とすれば、ｔ10以後の回転
子１２の停止期間において、巻線Ａに電流が流れると共
に巻線Ｄにも制限された電流が流れ、前述の１相励磁方
式の場合と同様に、図４の中心線１７よりも左側に偏っ
て回転子１２が停止する。従って、１相励磁方式の場合
と同様な作用効果が得られる。

【００２３】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば、図１に原理的に示す永久磁石型ステッピン
グモータの代りに図７及び図８に示すハイブリッド（hi
brid）型ステッピングモータとしてもよい。このハイブ
リッド型ステッピングモータの回転子３１は永久磁石３
２と成層鋼板３３とで構成され、表面に凹凸を有する。
また固定子３４の極の表面にも凹凸があり、小さなステ
ップ角が得られるように構成されている。また、巻線は
２層に設けられ、極１、２、３、４、５、６、７、８に
対して、外側に第１〜第４相巻線がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に配され、内側にＣ、Ｄ、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ａ、Ｂの順に配されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わるディスク駆動装
置を示す原理図である。

【図２】第１の実施例の駆動回路を示す回路図である。

【図３】図２の各部の波形図である。

【図４】図３の制御に基づく回転子の停止位置を示すス
テッピングモータの一部断面図である。

【図５】第２の実施例の駆動回路を示す回路図である。

【図６】図５の回路を１−２相励磁方式で駆動した場合
の各部の波形図である。

【図７】変形例のステッピングモータの断面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線に相当する部分の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０固定子Ａ〜Ｄ巻線１６ａ、１６ｂ抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順次に配置された第１、第２、第３及び
第４相の巻線を有する固定子と、前記第１、第２、第３
及び第４相の巻線の励磁状態に対応した角度位置を取る
回転子とから成るステッピングモータの駆動装置であっ
て、前記回転子を正転又は逆転させるように前記第１、第
２、第３及び第４相の巻線に選択的に励磁電流を流すた
めに前記第１、第２、第３及び第４相の巻線にそれぞれ
直列に接続された第１、第２、第３及び第４のスイッチ
素子と、前記第１、第２、第３及び第４のスイッチ素子を少なく
とも前記回転子の回転停止時に１相励磁状態を有する所
定の励磁方式でオン・オフ制御する制御回路と、前記
回転子の停止位置に偏りを与えるために前記第１相の巻
線と前記第１のスイッチ素子との相互接続点と前記第２
相の巻線と前記第２のスイッチ素子との相互接続点との
間に接続された第１の抵抗と、前記回転子の停止位置に偏りを与えるために前記第３相
の巻線と前記第３のスイッチ素子との相互接続点と前記
第４相の巻線と前記第４のスイッチ素子との相互接続点
との間に接続された第２の抵抗とを備えていることを特
徴とするステッピングモータの駆動装置。