JPH09163798A - ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置Info
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- JPH09163798A JPH09163798A JP34585795A JP34585795A JPH09163798A JP H09163798 A JPH09163798 A JP H09163798A JP 34585795 A JP34585795 A JP 34585795A JP 34585795 A JP34585795 A JP 34585795A JP H09163798 A JPH09163798 A JP H09163798A
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Abstract
応できて、ドライバ回路は既存のものの利用ですみ、よ
り高精度で定速・低振動なステッピングモータのマイク
ロステップ駆動装置を提供する。 【解決手段】 図1(A)は駆動対象のステッピングモ
ータのみのトルク特性、図1(B)は該ステッピングモ
ータの回転軸に取り付けた第2のステッピングモータの
ディテントトルクを表す。両モータは磁気的に独立して
おり、その合成トルクは、図1(C)のようになる。モ
ータ単体ではディテントトルクの高調波成分を含んだ特
性となっているが(図1(A)のI)、両モータでディ
テントトルクが打ち消され(図1(C))、マイクロス
テップ駆動装置に最適な正弦波状のトルク特性となる。
これにより振動成分が押さえられ、より定速・低振動な
駆動が実現できる。
Description
タのマイクロステップ駆動装置に関し、例えば、原稿台
固定方式の複写機に装備される光学系駆動装置,イメー
ジスキャナ等の情報読取機器の情報読取装置,ファクシ
ミリの原稿または記録紙の紙送り装置等に応用して好適
なものである。
て、相電流の大きさを細かく変化させることで近似的に
励磁極を回転させる、いわゆる、マイクロステップ駆動
が実用化されている。図5は、マイクロステップ駆動を
行うための基本的な回路構成図で、図5は2相モータの
例を示し、マイクロコンピュータ11が、リードオンリ
ーメモリ(ROM)12から運転パターンや励磁信号の
データテーブルを読み込み、D/Aコンバータ13,1
4を介して励磁信号としてドライバ15に入力される。
ドライバ15は定電流駆動等によってステッピングモー
タ16を駆動する。なお、図6に励磁信号、すなわち、
励磁電流波形を示す。2相モータの場合、正弦波状(A
相)と余弦波状(B相)の電流波形を与えるのが一般的
で、これにより通常のフルステップ駆動,ハーフステッ
プ駆動よりも高分解能で低振動な駆動が得られる。
クロ的には速度一定の低振動な駆動であるといえるが、
振動が零というわけではない。その微小ステップごとに
角度誤差を持っており、回転角度が均一とならないため
である。このような問題に対し、特開昭57−1931
70号公報,特開昭63−171197号公報,特開平
1−218394号公報,特開平3−270697号公
報で公知であるように、モータの特性に応じて励磁電流
を補正することで、微小ステップごとの角度誤差をなく
し回転角度を均一にする方法が提案されている。
な励磁電流による補正方法は、モータの種類や負荷条件
によってその補正具合が個々に異なってしまうという問
題がある。そのため、例えば、使用するモータが決まる
と、そのモータの特性を調べてからはじめて補正回路を
設計できることになり、駆動システムとしての開発期間
が長くなってしまったり、ドライバの複雑化を招くこと
になる。また、近年では、マイクロステップ専用の安価
なドライバが市販されてきているが、安価に利用できる
ということで励磁電流のデータテーブルがある程度決ま
ってしまい、上述の補正を行う場合、補正回路が別途必
要となり、結局コストアップを招くことになる。
れたもので、モータの設計開発の段階から比較的安易に
対応できて、ドライバ回路は既存のものの利用ですみ、
より高精度で定速低振動なステッピングモータのマイク
ロステップ駆動装置を提供することを目的としてなされ
たものである。
ッピングモータと、該ステッピングモータをマイクロス
テップ駆動する制御手段を具備するステッピングモータ
のマイクロステップ駆動装置において、前記ステッピン
グモータが永久磁石を使用したPM型もしくはHB型
で、該ステッピングモータの軸に、同型の第2のステッ
ピングモータが前記ステッピングモータに対し前記ステ
ッピングモータのディテントトルク周期の半分だけ回転
方向にずらして取り付けられていることを特徴とし、も
って、モータの設計開発の時期から比較的安易に対応で
きて、ドライバ回路は既存のものの利用ですみ、より高
精度で定速・低振動のステッピングモータのマイクロス
テップ駆動装置を提供するものである。
て、前記ステッピングモータの軸に取り付けられる前記
第2のステッピングモータが巻線のない構造であること
を特徴とし、もって、取り付けた第2のステッピングモ
ータに巻線がないので誘起電圧が発生して駆動トルクに
影響を及ぼすことがなく、高速駆動時においても、より
高精度で定速・低振動な駆動を実現できるようにしたも
のである。
て、前記ステッピングモータの軸に取り付けられた前記
第2のステッピングモータをマイクロステップ駆動す
る、前記ステッピングモータと同様な第2の制御手段を
具備し、前記ステッピングモータの励磁パターンに対
し、前記第2のステッピングモータが、取り付けられた
機械的位相差の相当する電気的位相差をもって同じ励磁
パターンで駆動されることを特徴とし、もって、取り付
けられた前記第2のステッピングモータをディテントト
ルクの打ち消す役割のほかに、駆動にも使用するように
し、請求項1,2記載の発明よりも、トルクアップする
ようにしたものである。
発明において、モータ停止の際、保持のためにステッピ
ングモータ自体もしくは駆動系に機械的保持機構を有す
ることを特徴とし、もって、請求項1,2又は3の発明
では、ディテントトルクが打ち消され、無励磁時の保持
トルクがないが、本発明によると機械的保持機構を設け
ることで停止保持を可能としたものである。
微小ステップごとの回転角度の不均一や振動成分の存在
の原因としては、ステッピングモータのもつ角度トルク
特性における高調波成分の存在があげられる。この高調
波成分は永久磁石による誘起電圧によるものと、巻線イ
ンダクタンスの変動によるもの、ディテントトルクによ
るものがあり、特に、ディテントトルクによるものが大
きい。
角度トルク特性(I)とディテントトルク(II)とを併
せて示す。この場合、図1(A)より、1相励磁時のト
ルク特性(I)にディテントトルク(II)が第4高調波
となって入ってきているのがわかる。マイクロステップ
駆動において、角度トルク特性は正弦波であることが前
提であるので、このディテントトルクが振動成分の原因
といえる。逆に、このディテントトルクを押さえること
ができれば、マイクロステップ駆動における振動成分を
押さえることができるといえる。
動装置に用いられるステッピングモータの外観図で、駆
動対象となるステッピングモータ21は、永久磁石を用
いたPM型もしくはHB型のモータである。その軸23
にはステッピングモータ22が取り付けてあり、その型
や仕様が駆動対象のステッピングモータ21と同じもの
となっている。その際、モータ21と22は互いに磁気
的に独立しており、モータのディテントトルク周期の半
分だけ回転方向にずらして取り付けられている。図1の
トルク特性を説明すると、図1(A)は駆動対象のステ
ッピングモータ21のみのトルク特性であり、図1
(B)は、取り付けられた第2のステッピングモータ2
2のディテントトルクを表している。両モータは磁気的
に独立しているので、合成トルクは重ね合せとなり、図
1(C)に示すようになる。モータ単体では、図1
(A)に示すように、ディテントトルクの高調波成分を
含んだ特性となっていたが、両モータでディテントトル
クが打ち消され、マイクロステップ駆動装置に最適な正
弦波状のトルク特性となったことが確認できる。これに
より振動成分が押さえられ、より定速・低振動な駆動が
実現できる。
ントトルクを打ち消す役割をしており、その打ち消すた
めのトルクもディテントトルクであり、磁性体である磁
極と磁性体である磁極の引き合う力であるが、その発生
機構に励磁電流は関係してこない。すなわち、巻線は必
要ないことがいえる。また、モータを高速で駆動した場
合、励磁していない取り付けモータ22の巻線に誘起電
圧が発生し、駆動トルクに悪影響を与えるので、巻線が
ない構造の方が高速なマイクロステップ駆動としては有
効といえる。
造として、駆動モータ21と同様の駆動用として両モー
タで駆動することも可能である。図3は駆動装置のブロ
ック図(ただし、モータ21用のD/A13a,13b
及びドライバ15aと、モータ22用のD/A13b,
14b及びドライバ15bは同様の特性を持っている)
を、図4はその際の励磁電流波形を示す。励磁電流波形
はモータ21と22の取り付け角、すなわちディテント
トルク周期の半分の位相差を持って与えられる。そうす
ることで、トルクは単体のときの2倍の値となり、トル
ク体積比をあげることができる。なお、位相差を与えず
に励磁すると、安定点がディテントトルク周期の1/4
だけずれてしまい、しかもトルクは2倍にはならない。
える。この駆動装置はディテントトルクをモータ21と
22で打ち消しあっているので保持トルクがない。その
ため、停止保持の必要な場合、この装置ではモータ軸も
しくは駆動系に対し、機械的な保持機構もしくは励磁に
よる保持が必要となる。
モータと、該ステッピングモータをマイクロステップ駆
動する制御手段を具備するステッピングモータのマイク
ロステップ駆動装置において、前記ステッピングモータ
が永久磁石を使用したPM型もしくはHB型で、該ステ
ッピングモータの軸に、同型の第2のステッピングモー
タが前記ステッピングモータに対し前記ステッピングモ
ータのディテントトルク周期の半分だけ回転方向にずら
して取り付けられているので、モータの設計開発の時期
から比較的安易に対応できて、ドライバ回路は既存のも
のの利用ですみ、より高精度で定速・低振動のステッピ
ングモータのマイクロステップ駆動装置を提供すること
ができる。
において、前記ステッピングモータの軸に取り付けられ
る前記第2のステッピングモータが巻線のない構造であ
るので、取り付けた第2のステッピングモータに誘起電
圧が発生して駆動トルクに影響を及ぼすようなことがな
く、高速駆動時においても、より高精度で定速・低振動
の駆動を実現できる。
において、前記ステッピングモータの軸に取り付けられ
た前記第2のステッピングモータをマイクロステップ駆
動する、前記ステッピングモータと同様な第2の制御手
段を具備し、前記ステッピングモータの励磁パターンに
対し、前記第2のステッピングモータを、取り付けられ
た機械的位相差の相当する電気的位相差をもって同じ励
磁パターンで駆動するようにしたので、取り付けた第2
のモータをディテントトルクの打ち消す役割のほかに、
駆動にも使用でき、請求項1,2記載の発明よりもトル
クアップすることができる。
は3の発明において、モータ停止の際、保持のためにス
テッピングモータ自体もしくは駆動系に機械的保持機構
を持たせたので、請求項1,2又は3の発明では、ディ
テントトルクが打ち消され、無励磁時の保持トルクがな
いが、本発明によると、機械的保持機構を設けることで
停止保持が可能となる。
性を説明するための図である。
れるステッピングモータの外観図である。
例を説明するためのブロック図である。
ステッピングモータの励磁電流の例を示す図である。
ップ駆動装置の基本回路を示す図である。
示す図である。
b,14,14a,14b…D/A変換器、15…ドラ
イバ、16,21,22…マイクロステッピングモー
タ、23…軸。
Claims (4)
- 【請求項1】 ステッピングモータと、該ステッピング
モータをマイクロステップ駆動する制御手段を具備する
ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置におい
て、前記ステッピングモータが永久磁石を使用したPM
型もしくはHB型で、該ステッピングモータの軸に、同
型の第2のステッピングモータが前記ステッピングモー
タに対し前記ステッピングモータのディテントトルク周
期の半分だけ回転方向にずらして取り付けられているこ
とを特徴とするステッピングモータのマイクロステップ
駆動装置。 - 【請求項2】 前記ステッピングモータの軸に取り付け
られる前記第2のステッピングモータが巻線のない構造
であることを特徴とする請求項1記載のステッピングモ
ータのマイクロステップ駆動装置。 - 【請求項3】 前記ステッピングモータの軸に取り付け
られた前記第2のステッピングモータをマイクロステッ
プ駆動する、前記ステッピングモータと同様な第2の制
御手段を具備し、前記ステッピングモータの励磁パター
ンに対し、前記第2のステッピングモータが、取り付け
られた機械的位相差の相当する電気的位相差をもって同
じ励磁パターンで駆動されることを特徴とする請求項1
記載のステッピングモータのマイクロステップ駆動装
置。 - 【請求項4】 モータ停止の際、保持のためにステッピ
ングモータ自体もしくは駆動系に機械的保持機構を有す
ることを特徴とする請求項1又は2又は3記載のステッ
ピングモータのマイクロステップ駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34585795A JP3729547B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34585795A JP3729547B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09163798A true JPH09163798A (ja) | 1997-06-20 |
JP3729547B2 JP3729547B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=18379466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34585795A Expired - Fee Related JP3729547B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3729547B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7898123B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-03-01 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Permanent magnet type rotary machine |
JP2013161054A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Denso Corp | 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 |
US8553297B2 (en) | 2010-12-06 | 2013-10-08 | Seiko Epson Corporation | Driving apparatus |
US8963475B2 (en) | 2010-10-05 | 2015-02-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Micro-step driving control apparatus for stepping motor |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP34585795A patent/JP3729547B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7898123B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-03-01 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Permanent magnet type rotary machine |
US8963475B2 (en) | 2010-10-05 | 2015-02-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Micro-step driving control apparatus for stepping motor |
US8553297B2 (en) | 2010-12-06 | 2013-10-08 | Seiko Epson Corporation | Driving apparatus |
JP2013161054A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Denso Corp | 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 |
US9036234B2 (en) | 2012-02-08 | 2015-05-19 | Denso Corporation | Head-up display device for vehicle |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3729547B2 (ja) | 2005-12-21 |
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Effective date: 20050531 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A521 | Written amendment |
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