JPH07288998A - ステッピングモータの駆動方法 - Google Patents
ステッピングモータの駆動方法Info
- Publication number
- JPH07288998A JPH07288998A JP7320594A JP7320594A JPH07288998A JP H07288998 A JPH07288998 A JP H07288998A JP 7320594 A JP7320594 A JP 7320594A JP 7320594 A JP7320594 A JP 7320594A JP H07288998 A JPH07288998 A JP H07288998A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase excitation
- excitation
- phase
- peak
- stepping motor
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- Pending
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種分野で使用される３相ステッピングモー
タの２−３相励磁駆動において、駆動時の低振動化およ
び低騒音化を実現する駆動方法の提供を目的とする。 【構成】 励磁開始相を常に３相励磁とし、また駆動周
波数は、 【数１】 となるように設定する。
タの２−３相励磁駆動において、駆動時の低振動化およ
び低騒音化を実現する駆動方法の提供を目的とする。 【構成】 励磁開始相を常に３相励磁とし、また駆動周
波数は、 【数１】 となるように設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電装分野，ＡＶ分野，
ＯＡ分野，産業分野で広く使用されているステッピング
モータの駆動方法に関するものである。
ＯＡ分野，産業分野で広く使用されているステッピング
モータの駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ステッピングモータは制御回路が
他のモータに比べて構成を簡単にかつ安価にすることが
でき、また停止精度も良いことから多くの分野で使用さ
れている。
他のモータに比べて構成を簡単にかつ安価にすることが
でき、また停止精度も良いことから多くの分野で使用さ
れている。
【０００３】しかしながら、ステッピングモータはオー
プンループ制御が基本であり、制御回路が所定のパルス
を出力した後、ロータが所望の位置に停止するまではロ
ータイナーシャ（負荷も含まれる）と角度−トルク特性
（θ−Ｔ特性またはスティフネス特性）で決まる固有振
動数で減衰振動しながら停止する現象は容認しなければ
ならない。この振動は使用機器に騒音として影響してく
るので様々な対策がなされている。
プンループ制御が基本であり、制御回路が所定のパルス
を出力した後、ロータが所望の位置に停止するまではロ
ータイナーシャ（負荷も含まれる）と角度−トルク特性
（θ−Ｔ特性またはスティフネス特性）で決まる固有振
動数で減衰振動しながら停止する現象は容認しなければ
ならない。この振動は使用機器に騒音として影響してく
るので様々な対策がなされている。
【０００４】以下に従来のステッピングモータの駆動方
法について説明する。まず、３相ステッピングモータの
２−３相励磁方式については、特開平３−７２８８１号
「３相ステッピングモータの駆動方法」および特開平３
−１３０９３３号「３相ステッピングモータの駆動方
法」に開示がある。
法について説明する。まず、３相ステッピングモータの
２−３相励磁方式については、特開平３−７２８８１号
「３相ステッピングモータの駆動方法」および特開平３
−１３０９３３号「３相ステッピングモータの駆動方
法」に開示がある。
【０００５】モータの相数を上げることは駆動時のトル
クリップルを低減する効果があり、かつＹ結線としたと
きにリード線数が３本となるメリットもある。
クリップルを低減する効果があり、かつＹ結線としたと
きにリード線数が３本となるメリットもある。
【０００６】３相ステッピングモータのＹ結線の励磁方
法は、２相励磁，３相励磁，２−３相励磁があるが、２
−３相励磁にすることにより停止位置分解能を他の励磁
方法と比べて２倍にできるメリットがある。
法は、２相励磁，３相励磁，２−３相励磁があるが、２
−３相励磁にすることにより停止位置分解能を他の励磁
方法と比べて２倍にできるメリットがある。
【０００７】ここで述べておかなければならいことは、
２−３相励磁は２相励磁と３相励磁を交互に繰り返すも
のであり、２相励磁と３相励磁ではトルクや粘性係数
（電気的なものも含む）が異なるため、それぞれの振動
状態が異なってくることである。
２−３相励磁は２相励磁と３相励磁を交互に繰り返すも
のであり、２相励磁と３相励磁ではトルクや粘性係数
（電気的なものも含む）が異なるため、それぞれの振動
状態が異なってくることである。
【０００８】図９は３相ステッピングモータを３相励磁
で１ステップ駆動したときの振動加速度波形を示す。
で１ステップ駆動したときの振動加速度波形を示す。
【０００９】また、図１０は３相ステッピングモータを
２相励磁で１ステップ駆動したときの振動加速度波形を
示す。
２相励磁で１ステップ駆動したときの振動加速度波形を
示す。
【００１０】図より明らかなように、３相励磁時の方が
振動ピーク値は小さく、かつ矢印で示されるセトリング
タイムも短い。また、３相励磁の方がホールディングト
ルクは大となるため、通常３相励磁で停止させることが
よく行なわれる。
振動ピーク値は小さく、かつ矢印で示されるセトリング
タイムも短い。また、３相励磁の方がホールディングト
ルクは大となるため、通常３相励磁で停止させることが
よく行なわれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の従
来の方法は、１ステップの振動に着目したものであり実
使用上においては１ステップだけの駆動はほとんどな
く、ある所定の周波数で複数ステップの連続駆動，往復
駆動が行なわれるのが一般的である。よって振動は複数
の振動波形がある間隔をおいて重畳してくる波形とな
り、実機等であわせ込んで低振動になるような使用条件
を決定しなければならないという問題を有していた。
来の方法は、１ステップの振動に着目したものであり実
使用上においては１ステップだけの駆動はほとんどな
く、ある所定の周波数で複数ステップの連続駆動，往復
駆動が行なわれるのが一般的である。よって振動は複数
の振動波形がある間隔をおいて重畳してくる波形とな
り、実機等であわせ込んで低振動になるような使用条件
を決定しなければならないという問題を有していた。
【００１２】本発明は上記従来のモータ使用条件を提案
するもので、モータ側の対策をしなくとも振動低減が図
れるものである。
するもので、モータ側の対策をしなくとも振動低減が図
れるものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のステッピングモータの駆動方法は、モータが
停止した状態から励磁を開始するとき振動ピークの小さ
い３相励磁から常に開始することと、駆動周波数に選択
の余地がある場合は３相励磁と２相励磁の振動ピークを
励磁開始から早い時期に互いに打消し合うように周波数
を設定するものである。
に本発明のステッピングモータの駆動方法は、モータが
停止した状態から励磁を開始するとき振動ピークの小さ
い３相励磁から常に開始することと、駆動周波数に選択
の余地がある場合は３相励磁と２相励磁の振動ピークを
励磁開始から早い時期に互いに打消し合うように周波数
を設定するものである。
【００１４】
【作用】この構成によって初期振動を小さくし、かつ早
い時期に振動が打消し合うため総合的に見ると振動が大
きい期間が短くなり、同じモータでも従来の駆動方法よ
り低振動で動作させることが可能となる。
い時期に振動が打消し合うため総合的に見ると振動が大
きい期間が短くなり、同じモータでも従来の駆動方法よ
り低振動で動作させることが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１６】図１は本発明の一実施例におけるステッピ
ングモータの３相励磁時の振動加速度波形図、図２は本
発明の一実施例における２相励磁時の振動加速度波形
図、図３，図４はある駆動周波数における３相励磁と２
相励磁の振動加速度の重畳の様子を示した説明図、図５
〜図８は４ステップ駆動後、ホールディングの繰り返し
モードの場合を示した図である。
ングモータの３相励磁時の振動加速度波形図、図２は本
発明の一実施例における２相励磁時の振動加速度波形
図、図３，図４はある駆動周波数における３相励磁と２
相励磁の振動加速度の重畳の様子を示した説明図、図５
〜図８は４ステップ駆動後、ホールディングの繰り返し
モードの場合を示した図である。
【００１７】図５は励磁開始相が３相の場合の振動加速
度ＦＦＴ解析図、図６は同じく励磁開始相が３相の場合
の振動加速度波形、図７は励磁開始相が２相の場合の振
動加速度ＦＦＴ解析図、図８は同じく励磁開始相が２相
の場合の振動加速度波形である。
度ＦＦＴ解析図、図６は同じく励磁開始相が３相の場合
の振動加速度波形、図７は励磁開始相が２相の場合の振
動加速度ＦＦＴ解析図、図８は同じく励磁開始相が２相
の場合の振動加速度波形である。
【００１８】図１は３相励磁時の振動加速度波形の詳細
であるが、励磁開始して第１のピークがあるがこの振幅
はそれ以降のピーク値より小さくなっている。これは励
磁を開始しても、モータのインダクタンス分のために電
流がすぐに立ち上がらず、確立すべきトルクが出ていな
いことによると考えられる。第２のピークからはトルク
は十分に確立されており、これ以降はロータおよび負荷
のイナーシャと、角度−トルク特性（θ−Ｔ特性または
スティフネス特性）によって決定される固有振動数で振
動する。よって、便宜的ではあるが励磁開始から第１の
ピークｐ１を経てゼロクロス点に至る期間を
であるが、励磁開始して第１のピークがあるがこの振幅
はそれ以降のピーク値より小さくなっている。これは励
磁を開始しても、モータのインダクタンス分のために電
流がすぐに立ち上がらず、確立すべきトルクが出ていな
いことによると考えられる。第２のピークからはトルク
は十分に確立されており、これ以降はロータおよび負荷
のイナーシャと、角度−トルク特性（θ−Ｔ特性または
スティフネス特性）によって決定される固有振動数で振
動する。よって、便宜的ではあるが励磁開始から第１の
ピークｐ１を経てゼロクロス点に至る期間を
【００１９】
【外４】 とし、そのゼロクロス点から第２のピークｐ２、第３の
ピークｐ３を経てゼロクロス点に至るまでの期間を
ピークｐ３を経てゼロクロス点に至るまでの期間を
【００２０】
【外５】 とする。（外５）の逆数ｆｄ＝１／（外５）は固有振動
数を表わす。図２においても同様であり、励磁開始して
第１のピークｐ１を経てゼロクロス点に至るまでの期間
を
数を表わす。図２においても同様であり、励磁開始して
第１のピークｐ１を経てゼロクロス点に至るまでの期間
を
【００２１】
【外６】 とする。
【００２２】３相励磁と２相励磁とでは、トルクが異な
ることと回路を含めた電気的な接続が異なることから、
それぞれの場合の固有振動数と減衰係数とは異なってい
る。
ることと回路を含めた電気的な接続が異なることから、
それぞれの場合の固有振動数と減衰係数とは異なってい
る。
【００２３】振動を低減するためには、２相励磁の振動
加速度ピークと３相励磁の振動加速度ピークの極性を逆
になるようにし、それぞれの振動が打消し合うようにす
るのが最も効果的である。
加速度ピークと３相励磁の振動加速度ピークの極性を逆
になるようにし、それぞれの振動が打消し合うようにす
るのが最も効果的である。
【００２４】また、打消すべき最初の振動加速度は小さ
い方がよい。よって、まず振動加速度ピークの小さい３
相励磁で励磁開始し、３相励磁の第２のピークｐ２を２
相励磁の第１のピークｑ１で打消すことが最も初期の段
階で振動低減することが可能となる。この様子を示した
ものが図３である。
い方がよい。よって、まず振動加速度ピークの小さい３
相励磁で励磁開始し、３相励磁の第２のピークｐ２を２
相励磁の第１のピークｑ１で打消すことが最も初期の段
階で振動低減することが可能となる。この様子を示した
ものが図３である。
【００２５】この場合、ｐ２までの時間は
【００２６】
【数２】 であり、ｑ１までの時間は（外６）／２である。ｐ２と
ｑ１が一致することから、３相励磁開始時から２相励磁
開始時までの時間は、
ｑ１が一致することから、３相励磁開始時から２相励磁
開始時までの時間は、
【００２７】
【数３】 となり、この逆数が２−３相励磁における駆動周波数と
なることから振動が最も小さくなるのは、
なることから振動が最も小さくなるのは、
【００２８】
【数４】 のときである。
【００２９】使用する周波数がこの付近にないときは、
図４に示すようにｐ２と同極性のピークｐ４，ｐ６，ｐ
８，……をｑ１で打消すことができる。このときの一般
化された駆動周波数は、
図４に示すようにｐ２と同極性のピークｐ４，ｐ６，ｐ
８，……をｑ１で打消すことができる。このときの一般
化された駆動周波数は、
【００３０】
【数５】
【００３１】となる。この結果、図５〜図８に示すよう
に同じモータにおいて大幅に振動を低減させることがで
きるようになる。
に同じモータにおいて大幅に振動を低減させることがで
きるようになる。
【００３２】以上、３相ステッピングモータの２−３相
励磁について述べたが、この考え方は他の相数，他の励
磁において応用できることはいうまでもない。
励磁について述べたが、この考え方は他の相数，他の励
磁において応用できることはいうまでもない。
【００３３】また、ステッピングモータが使用される機
器に振動を検出できる機能がある場合、動作に入る前に
２相励磁と３相励磁で動作させて前述の（外４），（外
５），（外６）を検出し、その後自動演算によって最適
駆動周波数を決定することも可能である。
器に振動を検出できる機能がある場合、動作に入る前に
２相励磁と３相励磁で動作させて前述の（外４），（外
５），（外６）を検出し、その後自動演算によって最適
駆動周波数を決定することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、振動加速度ピー
ク値の小さい３相励磁で常に励磁開始し、それぞれの励
磁相におけるピークを互いに打消し合うように駆動させ
ることによりモータの低振動化，低騒音化が図れる。
ク値の小さい３相励磁で常に励磁開始し、それぞれの励
磁相におけるピークを互いに打消し合うように駆動させ
ることによりモータの低振動化，低騒音化が図れる。
【図１】本発明の一実施例におけるステッピングモータ
の３相励磁時の振動加速度波形図
の３相励磁時の振動加速度波形図
【図２】本発明の一実施例におけるステッピングモータ
の２相励磁時の振動加速度波形図
の２相励磁時の振動加速度波形図
【図３】駆動周波数一般式におけるｎ＝０のときの３相
励磁および２相励磁の振動加速度波形の関係の説明図
励磁および２相励磁の振動加速度波形の関係の説明図
【図４】駆動周波数一般式におけるｎ＝１のときの３相
励磁および２相励磁の振動加速度波形の関係の説明図
励磁および２相励磁の振動加速度波形の関係の説明図
【図５】３相励磁で励磁開始したときの振動加速度ＦＦ
Ｔ解析図
Ｔ解析図
【図６】３相励磁で励磁開始したときの振動加速度波形
図
図
【図７】２相励磁で励磁開始したときの振動加速度ＦＦ
Ｔ解析図
Ｔ解析図
【図８】２相励磁で励磁開始したときの振動加速度波形
図
図
【図９】従来の３相励磁１ステップ駆動時のセトリング
波形図
波形図
【図１０】従来の２相励磁１ステップ駆動時のセトリン
グ波形図
グ波形図
Claims (2)
- 【請求項１】３相ステッピングモータの２−３相励磁駆
動の駆動開始励磁相が常に３相励磁となるようにし、保
持励磁相が常に２相励磁となるように駆動パターンを構
成したステッピングモータの駆動方法。 - 【請求項２】３相ステッピングモータの２−３相励磁駆
動の３相励磁時の振動加速度波形の駆動開始から第１の
ピークを経てゼロクロス点に至るまでの時間を 【外１】 とし、次にそのゼロクロス点から第１のピークと逆極性
の第２のピークを経て、さらに第１のピークと同極性の
第３のピークを経てゼロクロス点に至るまでの時間を 【外２】 とし、また２相励磁時の振動加速度波形において、駆動
開始から第１のピークを経てゼロクロス点に至るまでの
時間を 【外３】 とするとき、モータの駆動周波数を 【数１】 で示される周波数に設定することを特徴とするステッピ
ングモータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320594A JPH07288998A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | ステッピングモータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320594A JPH07288998A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | ステッピングモータの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288998A true JPH07288998A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=13511426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7320594A Pending JPH07288998A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | ステッピングモータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288998A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111031A1 (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Mitsubishi Electric Corporation | モータ及び駆動制御装置 |
-
1994
- 1994-04-12 JP JP7320594A patent/JPH07288998A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111031A1 (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Mitsubishi Electric Corporation | モータ及び駆動制御装置 |
| JPWO2007111031A1 (ja) * | 2006-03-24 | 2009-08-06 | 三菱電機株式会社 | モータ及び駆動制御装置 |
| JP5306808B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2013-10-02 | 三菱電機株式会社 | 車載機器用モータ駆動制御装置 |
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