JPH0746896A - ステッピングモータの脱調検出装置 - Google Patents

ステッピングモータの脱調検出装置

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JPH0746896A
JPH0746896A JP5193584A JP19358493A JPH0746896A JP H0746896 A JPH0746896 A JP H0746896A JP 5193584 A JP5193584 A JP 5193584A JP 19358493 A JP19358493 A JP 19358493A JP H0746896 A JPH0746896 A JP H0746896A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • H02P8/38Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults the fault being step-out

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステッピングモータを大型化することなく脱
調状態を的確に検出する。 【構成】 ステッピングモータのステータコイルRLの
リカバリ回路中に、並列共振回路LCを配設して電流I
Xを検出する。ステッピングモータが脱調したときには
ステータとロータとの磁気抵抗が大きくなってステータ
コイルRLのリアクタンスが減少する結果、電流IX
は、駆動電流IDをオフにした時には瞬間的に大きな過
渡電流を生じても速やかに負放電を終えてしまい、オフ
期間の間に電流IXが零に近づく。この結果、オフから
オンへの切換タイミングでの電位差がなくなり(NGの
部分)、正常動作時(OKの部分)に比べると共振波形
が小さな振幅しか示さないようになる。この様な現象を
利用し、ステータコイルへの電流オン時におけるLC並
列共振回路の共振波形から脱調の有無を的確に判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータの
脱調を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このような脱調検出装置として、従来、
ステッピングモータのロータにエンコーダを取り付けて
おき、ロータが回転せずに振動している状態を当該エン
コーダにて検出したら脱調状態にあると判定する装置が
知られている(例えば、特開平1−283099号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の脱調検出装置では、エンコーダの検出信号をフィー
ドバックするため、ステッピングモータとエンコーダと
によるメカニカルクローズドループを構成しなければな
らず、ステッピングモータ全体の寸法を大型化してしま
うという問題があった。
【0004】例えば、ステッピングモータを利用した電
気式パワーステアリング装置においては、かかるステッ
ピングモータの大型化がパワーステアリング構成部品の
配置の自由度を制約し、コスト高となる問題を有してい
た。そこで、本発明は、ステッピングモータを大型化す
ることなく脱調状態を的確に検出することのできる脱調
検出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】かかる課題を解
決するためになされた本発明のステッピングモータの脱
調検出装置は、請求項1に記載した様に、ステッピング
モータのステータコイルに生じた逆起電力をリカバリ電
流として該ステータコイルに戻すリカバリ回路の電流又
は電圧を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果を
所定の基準と比較して脱調の有無を判定する判定手段と
からなる。
【0006】リカバリ回路の電流等を検出する構成であ
るので、エンコーダを用いる場合の様なメカニカルな結
合を必要とせず、部品の配置における自由度が高い。と
ころで、ステッピングモータの逆起電力は駆動電流のオ
ン/オフ反転時に大きく変化する。そこで、より具体的
には、請求項2に記載した様に、前記検出手段は、前記
リカバリ回路にLC並列共振回路を配設してこのLC並
列共振回路に生じる共振波形を検出する手段として構成
し、前記判定手段は、ステータコイルへの電流のオン時
又はオフ時における過渡現象に伴って前記検出手段の検
出した共振波形に基づいて脱調の有無を判定する手段と
して構成することができる。あるいは、請求項3に記載
した様に、前記検出手段は、前記リカバリ回路に抵抗を
配設してこのリカバリ回路の電流又は電圧を検出する手
段として構成し、前記判定手段は、ステータコイルへの
電流をオフにしてからオンにするまでの期間内の少なく
ともある時点において検出手段の検出した電流又は電圧
に基づいて脱調の有無を判定する手段として構成するこ
ともできる。
【0007】LC並列共振回路を採用するとき、例えば
図1(A)に示すように、ステッピングモータのステー
タコイルRLのリカバリ回路中に、並列共振回路LCを
配設してその電流IXを検出すると、同図(B)に実線
で示すように、モータ駆動電流IDがオンからオフにな
るときに負側へ大きく振動し、オフからオンになるとき
に正側へ大きく振動する。この実線はステッピングモー
タが正常動作をしている状態を示している。一方、ステ
ッピングモータが脱調した場合には、ステータとロータ
との磁気抵抗が大きくなるため、ステータコイルRLの
リアクタンスが減少し、駆動電流が大きくなる。従っ
て、この様な駆動電流の大きくなった状態でIDをオフ
にした時は、図示点線の様に、瞬間的に大きな過渡電流
を生じ、かつ速やかに負放電を終え、オフ期間の間に電
流IXが零に近づく。この結果、オフからオンへの切換
タイミングでの電位差がなくなり(NGの部分)、正常
動作時(OKの部分)に比べると共振波形が小さな振幅
しか示さないようになる。請求項2記載の装置によれ
ば、この様な現象を利用し、ステータコイルへの電流オ
ン時におけるLC並列共振回路の共振波形から脱調の有
無を的確に判定することができる。なお、オンからオフ
への切換直後について見るならば、実線で示した正常時
の共振波形振幅よりも、点線で示した脱調時の共振波形
振幅の方が大きいことが分かる。従って、請求項2記載
の装置によれば、この様な現象を利用し、ステータコイ
ルへの電流オフ時におけるLC並列共振回路の共振波形
から脱調の有無を的確に判定することもできる。
【0008】一方、リカバリ回路に抵抗を配設する装置
の作用は、図2の例示により理解することができる。同
図(A)に示すように、ステータコイルRLのリカバリ
回路中にシャント抵抗Rを配設してリカバリ電流IRを
検出すると、同図(B)に示すように、パルス電圧VG
Sがオンからオフになるときに負側に落ち込む。この落
込み量は駆動電流IDの変化量に対応する。従って、脱
調時の様に駆動電流IDが上昇するとオフ時のリカバリ
電流IRのピークが深くなる(図示点線NGIR)。従
って、オフ時のリカバリ電流IRの値を基準値と比較す
るなどすれば、脱調の発生を的確に検出することができ
る。また、オフ期間内のリカバリ電流を実線/点線で比
較すると、ある一点以外は必ず両者に差が生じる。従っ
て、IDオフ直後に限らず、IDオフ期間の全タイミン
グ(実線と点線の交差する1点を除く)中のいずれかの
時点又は期間において、リカバリ電流IRを検出し、こ
れを正常動作時に検出されるべき値等と比較することに
より、脱調の有無を判定することができる。
【0009】なお、駆動電流IDのピーク値を検出して
も同様の判定はできるが、そのためには駆動回路内に抵
抗を配置しなければならず、この抵抗で常時電力が消費
されることとなるので、エネルギ消費を考えたときに不
利となる。この点、逆起電力のリカバリ回路に抵抗を配
置する構成では、こうしたエネルギロスは小さく、有利
である。
【0010】
【実施例】以下、本発明を適用した電動式パワーステア
リング装置の実施例について説明する。図3は、実施例
の電動式パワーステアリング装置を示す。
【0011】パワーステアリング装置は、ギヤハウジン
グ1内にラックアンドピニオン機構を有し、ステアリン
グホイール3に加わった操舵力をこのラックアンドピニ
オン機構を介して車輪5,5に伝達する。そして、ラッ
クに対してアシストの動力を付与するステッピングモー
タ7と、このステッピングモータ7に対して、車速セン
サ9やトルクセンサ11からの出力信号に応じてバッテ
リ13からの電力を供給するコントローラ15とからな
る電動式パワーアシスト機構を備えている。
【0012】ステッピングモータ7は、図4に示すよう
に、12本の歯を有するステータ21と、8本の歯を有
するロータ23とを備える。ステータ21の12本の歯
は、4本ずつを一組として3グループに分けられ、それ
ぞれにコイルが巻かれている。なお、図ではコイル25
aだけしか示していないが、他の2グループにもコイル
25b,25cがコイル25aと同様の巻方で巻かれて
いる。ここで、正常動作時にはロータ23が図示実線の
位置にあるが、脱調すると同図点線の様に通電中のステ
ータ歯とロータ歯とがずれたままとなる。
【0013】コントローラ15は、CPU31を備えた
コンピュータで構成され、バッテリ13及びステッピン
グモータ7の各コイル25a〜25cと、図5に示すよ
うな関係で接続されている。即ち、コントローラ15と
各コイル25a〜25cとは、車速及び操舵トルクに応
じてバッテリ電圧を供給するためのMOSFET33a
〜33cを介して接続される。また、各コイル25a〜
25cに生じる逆起電力を戻すためのリカバリ回路には
ダイオード35a〜35cと共にLC並列共振回路37
a〜37cを配置してある。そして、CPU31は、こ
のLC並列共振回路37a〜37cに生じるリンキング
電流IXを検出している。
【0014】CPU31は、図6に示す処理により、ス
テピングモータ7における脱調の有無を判定する。即
ち、各LC並列共振回路37a〜37cからリンキング
電流IXを取り込み(S1)、それぞれのコイル25a
〜25cに対する駆動電流IDをオフからオンに切り換
えるタイミングになったとき(S2;YES)、リンキ
ング電流IXの共振波形の振幅を調べて、図1のOKの
場合に相当するかNGの場合に相当するかを判定する
(S3)。NGと判定された場合には、脱調が生じてい
るものと判断し、駆動電流IDを増加再入力する指示を
行い(S4)、脱調状態を脱するように制御する。
【0015】なお、車速センサ9やトルクセンサ11の
出力信号に応じての駆動電流制御は、公知の電動式パワ
ーステアリング装置におけると同様になされる。即ち、
車速が高くなるほどアシスト力を弱める等の制御を行っ
ている。以上の様に、本実施例によれば、リカバリ回路
に配設したLC並列共振回路37a〜37cにおける共
振波形について所定のタイミングで判定して脱調状態の
有無を判定するので、従来のエンコーダを用いた装置に
比べて装置全体を小型化でき、パワーステアリング構成
部品の配置の自由度を向上させることができる。
【0016】次に、第2実施例を説明する。第2実施例
は、図7に示すように、LC並列共振回路に代えてシャ
ント抵抗41a〜41cを配置した以外は第1実施例と
同様である。CPU31は、このシャント抵抗41a〜
41cを介してリカバリ電流IRを取り込み、以下の処
理を実行している。
【0017】CPU31は、図8に示す様に、まず各抵
抗41a〜41cを介してリカバリ電流IRを取り込み
(S11)、それぞれのコイル25a〜25cに対する
駆動電流IDをオンからオフに切り換えるタイミングに
なったとき(S12;YES)、リカバリ電流IRのピ
ーク値が基準電流よりも大きいか否かを判定する(S1
3)。大きいと判定された場合には、脱調が生じている
ものと判断し、駆動電流IDを増加再入力する指示を行
い(S14)、脱調状態を脱するように制御する。
【0018】この第2実施例においても、第1実施例と
同様に、従来のエンコーダを用いた装置に比べて装置全
体を小型化でき、パワーステアリング構成部品の配置の
自由度を向上させることができる。以上、本発明の実施
例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々なる態
様に変形することが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ステッピングモータを大型化することなく脱調状態を的
確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項2記載の発明の構成及び作用を説明す
るための説明図である。
【図2】 請求項3記載の発明の構成及び作用を説明す
るための説明図である。
【図3】 実施例の電動式パワーステアリング装置の全
体を示す構成図である。
【図4】 実施例の電動式パワーステアリング装置に用
いるステッピングモータの構成図である。
【図5】 第1実施例におけるステッピングモータ駆動
及び脱調検出回路の構成図である。
【図6】 第1実施例における脱調検出処理のフローチ
ャートである。
【図7】 第2実施例におけるステッピングモータ駆動
及び脱調検出回路の構成図である。
【図8】 第2実施例における脱調検出処理のフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1・・・ギヤハウジング、3・・・ステアリングホイー
ル、5・・・車輪、7・・・ステッピングモータ、9・
・・車速センサ、11・・・トルクセンサ、13・・・
バッテリ、15・・・コントローラ、21・・・ステー
タ、23・・・ロータ、25a〜25c・・・コイル、
31・・・CPU、33a〜33c・・・MOSFE
T、35a〜35c・・・ダイオードと、37a〜37
c・・・LC並列共振回路、41a〜41c・・・抵
抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータのステータコイルに
    生じた逆起電力をリカバリ電流として該ステータコイル
    に戻すリカバリ回路の電流又は電圧を検出する検出手段
    と、該検出手段の検出結果を所定の基準と比較して脱調
    の有無を判定する判定手段とからなるステッピングモー
    タの脱調検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のステッピングモータの脱
    調検出装置において、 前記検出手段は、前記リカバリ回路にLC並列共振回路
    を配設してこのLC並列共振回路に生じる共振波形を検
    出する手段として構成し、 前記判定手段は、ステータコイルへの電流のオン時又は
    オフ時における過渡現象に伴って前記検出手段の検出し
    た共振波形に基づいて脱調の有無を判定する手段として
    構成したことを特徴とするステッピングモータの脱調検
    出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のステッピングモータの脱
    調検出装置において、 前記検出手段は、前記リカバリ回路に抵抗を配設してこ
    のリカバリ回路の電流又は電圧を検出する手段として構
    成し、 前記判定手段は、ステータコイルへの電流をオフにして
    からオンにするまでの期間内の少なくともある時点にお
    いて検出手段の検出した電流又は電圧に基づいて脱調の
    有無を判定する手段として構成したことを特徴とするス
    テッピングモータの脱調検出装置。
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