JPH0951695A

JPH0951695A - ステップモータの状態検出装置

Info

Publication number: JPH0951695A
Application number: JP22472495A
Authority: JP
Inventors: Mochikiyo Nobuhara; 以清延原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】単一の電流検出回路で脱調等の異常を検出で
き、かつ軽負荷の脱調をも検出できるステップモータの
状態検出装置を提供すること。【解決手段】ステップモータＭの各相のコイル電流の
総和を抵抗３の端子電圧Ｖ_S により検知し、この検知信
号Ｖ_S のリップル成分を抽出し（１）、このリップル成
分を所定の基準値と比較し（２）、リップル成分が基準
値を超えている場合にステップモータに脱調が生じてい
ると判断するようにした。あるいは、信号Ｖ_S の立ち上
がり値を保持して基準値となし、ステップモータの励磁
相切り換え時と切り換え時との中間時点において信号Ｖ
_S が基準値に対して所定の範囲を外れているときにステ
ップモータに異常が生じていると判断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ステップモータに
おける脱調等の異常状態を検出するステップモータの状
態検出装置に関し、さらに詳細には、ステップモータの
モータコイル電流の全相和の異常をモニタすることによ
り、特別の同期信号を要しないでステップモータの状態
検出ができるステップモータの状態検出装置に関する。
また、軽負荷の脱調や断線、層間ショートをも検出でき
るステップモータの状態検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステップモータの脱調検出が可能な従来
の装置の例としては、特開平６−６６３４０号公報に記
載されたステップモータ制御装置がある。この制御装置
は、ステップモータのコイル電流を各相ごとに別々にモ
ニタし、出力素子がオンしたときのコイル電流が一定値
になるまでの時間を計測してこれを標準状態のものと比
較することにより、ロータリエンコーダのような特別の
位置センサなくして脱調検出を行うものである。

【０００３】即ち、ステップモータコイル電流はモータ
コイルのインダクタンスのため出力素子がオンしたとき
に立ち上がりが若干遅れるが、脱調時には波形が乱れて
立ち上がりの遅れが正常状態より大きくなるので、標準
状態との立ち上がりの位相差が所定の値より大きいとき
に脱調と判断してステップモータの初期設定をするよう
にしたものである。このステップモータ制御装置によ
り、例えばショックアブソーバの減衰力調整弁の駆動に
用いるステップモータに脱調が起こったときにこれを検
知して初期設定し、正しい減衰力を得られるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このステップ
モータ制御装置には以下の問題点があった。即ち、ステ
ップモータに生じる脱調には、アクチュエータが他の物
体に接触してロータが回転できなくなるメカニカルロッ
クのような負荷の重いものばかりでなく、トルク不足の
ためにロータ角の動きが本来のステップより遅れる軽負
荷のものもある。そしてこの軽負荷の脱調の場合には、
コイル電流の立ち上がり波形の乱れは、立ち上がりの位
相差として観測されるほど大きくないので、その検出に
はパターンマッチングが必要となる。このため、ショッ
クアブソーバの減衰力調整弁の駆動に用いる場合のよう
な、制御系コンピュータの容量に限りがある場合には軽
負荷の脱調の検出は現実的でなかった。

【０００５】このことから、軽負荷の脱調についてはこ
れを検出して何らかの対策を行うよりもむしろ、脱調し
ないように発生トルクに余裕のある大型のステップモー
タを用いて対処するのが一般的で、重量増加や消費電力
の無駄をまねいていた。また、ステップモータの各相ご
とにそれぞれ電流検出回路を設ける必要があり、回路構
成が複雑でコストも高いという問題点もあった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、モータ全相の電流和を検出す
ることにより、単一の電流検出回路で脱調等の異常を検
出でき、かつパターンマッチングを要しないで軽負荷の
脱調をも検出できる優れたステップモータの状態検出装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）この目的を達成するため本発明は、ステップモー
タの脱調等の異常状態を検出するステップモータの状態
検出装置であって、前記ステップモータの各相のコイル
電流の総和を検知する全電流検知手段と、この全電流検
知手段の検知信号のリップル成分を抽出するリップル抽
出手段と、このリップル抽出手段の出力値を所定の基準
値と比較し、その出力値が基準値を超えている場合にス
テップモータに脱調が生じていると判断する脱調判断手
段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】かかるステップモータの状態検出装置で
は、全電流検知手段によりステップモータの各相のコイ
ル電流の総和がモニタされる。そして、モニタされた全
コイル電流の検知信号からリップル抽出手段により変動
成分であるリップル成分が抽出される。そしてこのリッ
プル成分は、脱調判断手段により所定の基準値と比較さ
れ、リップル成分が基準値を超えている場合にステップ
モータに脱調が生じていると判断される。

【０００９】ここで、リップル抽出手段は例えば、ＲＣ
フィルタ、バンドパスフィルタ、共振フィルタ等を用
い、脱調により生じるリップル成分の周波数を通過域と
することにより実現される。リップル成分の周波数はス
テップモータのロータの機械共振周波数にほぼ等しいの
でこれを用いればよい。また、脱調判断手段における所
定の基準値は例えば、定電圧電源を用い、その電圧を直
接基準値とするかあるいは抵抗器を用いて適宜分圧して
基準値とするかすればよい。

【００１０】（２）また本発明は、ステップモータの脱
調等の異常状態を検出するステップモータの状態検出装
置であって、前記ステップモータの各相のコイル電流の
総和を検知する全電流検知手段と、この全電流検知手段
の検知信号の駆動開始時の立ち上がり値を保持するピー
ク保持手段と、前記全電流検知手段の検知信号を前記ピ
ーク保持手段が保持する立ち上がり値と比較し、前記検
知信号が前記立ち上がり値を含む所定の範囲内にないと
きに信号を発する発信手段と、前記ステップモータの励
磁相切り換え時から所定時間経過後に判定許容信号を出
力する判定許容手段と、前記発信手段の信号と前記判定
許容手段の判定許容信号とのアンド演算によりステップ
モータに異常が生じていると判断する異常判断手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１１】かかるステップモータの状態検出装置で
は、全電流検知手段によりステップモータの各相のコイ
ル電流の総和がモニタされる。そしてピーク保持手段
が、モニタされた全コイル電流の検知信号の立ち上がり
値を保持し、この保持される立ち上がり値は異常判断の
基準とされる。即ち、全電流検知手段の検知信号がこの
立ち上がり値と発信手段により比較され、立ち上がり値
を含む所定の範囲内にないときには信号が発される。一
方、判定許容手段が、ステップモータの励磁相切り換え
時を基準としてこれから所定時間経過後に判定許容信号
を出力するので、異常判断手段により発信手段の信号と
判定許容信号とのアンド演算がとられる。即ちステップ
モータの励磁相切り換え時付近が判断対象から除外さ
れ、励磁相切り換え時以外のときに発信手段の信号が発
されると異常判断手段によりステップモータに異常が生
じていると判断される。

【００１２】ここで、ピーク保持手段は例えば、全電流
検知手段の検知信号を時間微分する微分回路と、その微
分信号のピーク値を保持するピーク保持回路とにより実
現できる。また、判定許容手段は、例えば、全電流検知
手段の検知信号に含まれる励磁相切り換え時の重畳ピー
クを、判定許容信号を出力するための基準とすることが
できる。

【００１３】以下、本発明の望ましい実施態様を挙げて
説明する。

【００１４】（３）ステップモータの駆動状態を検知す
る駆動検知手段と、この駆動検知手段によりステップモ
ータの非駆動状態が検知されているときに前記脱調判断
手段による判断を禁止する禁止手段とを備えることを特
徴とする前記（１）に記載のステップモータの状態検出
装置。

【００１５】このステップモータの状態検出装置では、
駆動検知手段により、ステップモータが駆動されている
か否かがモニタされている。ステップモータが駆動され
ていないときには、そのことが駆動検知手段に検知され
そして脱調判断手段に伝達され、脱調判断手段における
脱調判断が禁止される。ステップモータが非駆動状態に
あるときにはフィルタリンギングや種々のノイズ等誤判
断の要因となるものが多いので、これによる誤判断を防
止できるものである。

【００１６】ここで、駆動検知手段は例えば、ステップ
モータの各相への駆動信号の論理和をとるオアゲートに
より実現できる。また、禁止手段は例えば、脱調判断手
段に所定の基準値を供給する抵抗器をバイパスする素子
を設け、この素子を駆動検知手段からの信号により制御
することにより実現できる。

【００１７】（４）前記駆動検知手段のモニタ信号が非
駆動から駆動に変化したときに、所定時間遅延して脱調
判断手段における脱調判断禁止を解除する遅延手段を有
することを特徴とする前記（３）に記載のステップモー
タの状態検出装置。

【００１８】このステップモータの状態検出装置では、
ステップモータの駆動が開始されたときに、遅延手段に
より、脱調判断手段における脱調判断の開始が所定時間
遅延して開始される。ステップモータの駆動開始直後は
フィルタリンギング等誤判断の要因となるものが多いの
で、これによる誤判断を防止できるものである。

【００１９】ここで遅延手段は例えば、ステップモータ
非駆動時に充電され駆動時に放電するキャパシタを設
け、このキャパシタ電圧により禁止手段による判断禁止
が継続するようにすることにより実現される。この場合
にはキャパシタの放電の時定数が遅延時間となる。

【００２０】（５）前記全電流検知手段の検知信号のス
テップモータ正常駆動時における値より低い一定の中間
値を供給する中間値供給手段と、この中間値と前記全電
流検知手段の検知信号とのいずれか高い方を選択して前
記リップル抽出手段に供給するハイセレクト手段とを有
することを特徴とする前記（１）、（３）、（４）のい
ずれかに記載のステップモータの状態検出装置。

【００２１】このステップモータの状態検出装置では、
ステップモータ非駆動時には中間値供給手段からの中間
値がハイセレクト手段により選択されリップル抽出手段
に供給される。そしてステップモータ駆動時には、全電
流検知手段の検知信号が中間値を上回るのでハイセレク
ト手段により選択されリップル抽出手段に供給される。
これにより、リップル抽出手段への入力信号のステップ
モータの駆動時と非駆動時とのＤＣレベル差が軽減さ
れ、誤判断の要因が除去される。

【００２２】ここで中間値供給手段は例えば、定電圧電
源を用い、その電圧を直接中間値とするかあるいは抵抗
器を用いて適宜分圧して中間値とするかすればよい。そ
してこの中間値は、ステップモータ正常駆動時における
全電流検知手段の出力値を予め測定してこれより若干低
い値とすればよい。

【００２３】（６）前記発信手段が、前記検知信号が前
記立ち上がり値より大きく所定比率以上であるときに信
号を発する第１発信手段であり、前記異常判断手段が、
ステップモータの脱調を判断する第１異常判断手段であ
ることを特徴とする前記（２）に記載のステップモータ
の状態検出装置。

【００２４】ステップモータに脱調が生ずると、全電流
検知手段の検知信号が正常時より大きくなるので、この
ステップモータの状態検出装置では、正常時の値を示す
立ち上がり値との比較により、脱調を検出できる。ここ
で所定比率は例えば、１．０５倍程度がよい。

【００２５】（７）前記発信手段が、前記検知信号が前
記立ち上がり値より大きく所定比率以上であるときに信
号を発する第２発信手段であり、前記異常判断手段が、
ステップモータの層間ショートを判断する第２異常判断
手段であることを特徴とする前記（２）に記載のステッ
プモータの状態検出装置。

【００２６】（８）前記全電流検知手段の検知信号を前
記ピーク保持手段が保持する立ち上がり値と比較し、前
記検知信号が前記立ち上がり値より大きく所定比率以上
であるときに信号を発する第２発信手段と、前記第２発
信手段の信号と前記判定許容手段の判定許容信号とのア
ンド演算によりステップモータに層間ショートが生じて
いると判断する異常判断手段とを備えたことを特徴とす
る前記（６）に記載のステップモータの状態検出装置。

【００２７】ステップモータに層間ショートが生ずる
と、その相が励磁されるステップにおける全電流検知手
段の検知信号が正常時より大きくなるので、（７）又は
（８）のステップモータの状態検出装置では、正常時の
値を示す立ち上がり値との比較により、層間ショートを
検出できる。ここで所定比率は例えば、１．４倍程度が
よい。

【００２８】（９）前記発信手段が、前記検知信号が前
記立ち上がり値より小さく所定比率以下であるときに信
号を発する第３発信手段であり、前記異常判断手段が、
ステップモータの断線又は地絡を判断する第３異常判断
手段であることを特徴とする前記（２）に記載のステッ
プモータの状態検出装置。

【００２９】（１０）前記全電流検知手段の検知信号を
前記ピーク保持手段が保持する立ち上がり値と比較し、
前記検知信号が前記立ち上がり値より小さく所定比率以
下であるときに信号を発する第３発信手段と、前記第３
発信手段の信号と前記判定許容手段の判定許容信号との
アンド演算によりステップモータに断線又は地絡が生じ
ていると判断する異常判断手段とを備えたことを特徴と
する前記（６）、（７）、（８）のいずれかに記載のス
テップモータの状態検出装置。

【００３０】ステップモータに断線又は地絡が生ずる
と、その相が励磁されるステップにおける全電流検知手
段の検知信号が正常時より小さくなるので、（９）又は
（１０）のステップモータの状態検出装置では、正常時
の値を示す立ち上がり値との比較により、断線又は地絡
を検出できる。ここで所定比率は例えば、０．８倍程度
がよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施の形態を
図面を参照して詳細に説明する。

【００３２】本発明の第１の実施の形態に係るステップ
モータの状態検出装置Ｓについて説明する。図１に、４
相のステップモータＭに駆動回路Ｐを接続し、更に状態
検出装置Ｓを接続したものを示す。

【００３３】まず、駆動回路Ｐについて簡単に説明す
る。駆動回路Ｐは、ステップモータＭの励磁コイルＬに
励磁電流を供給する出力素子Ｔ１と、この出力素子Ｔ１
のオンオフを司るドライブ素子Ｔ２とをステップモータ
Ｍの各相ごとに備え、更に各ドライブ素子Ｔ２を制御す
る制御装置（ＣＰＵ）９１を有している。そして各出力
素子Ｔ１には、フリーホイルダイオードＤが付設されて
いる。

【００３４】かかる駆動回路Ｐにおいては、ＣＰＵ９１
からある相のドライブ素子Ｔ２のベース極にアクティブ
・ハイの制御信号が入来すると、ドライブ素子Ｔ２がオ
ンして電源Ｖ_IGからその相の抵抗９２、９３、ドライブ
素子Ｔ２を通って電流が流れる。この電流のため抵抗９
２に生ずる電圧降下がその相の出力素子Ｔ１のベース極
へのアクティブ・ローの制御信号として作用するので、
出力素子Ｔ１がオンして電源Ｖ_IGから当該出力素子Ｔ１
を経由してステップモータＭの該当する相の励磁コイル
Ｌに励磁電流が流れる。そしてＣＰＵ９１が順次制御信
号を入来させる相を変更することによりステップモータ
Ｍのロータが回転させられる。フリーホイルダイオード
Ｄは、その相の制御信号がオフされたときに、励磁コイ
ルＬのインダクタンスによって生ずる電流を環流させる
ことによりステップモータＭのステップ振動の軽減を図
るものである。

【００３５】次に状態検出装置Ｓについて説明する。状
態検出装置Ｓは、ステップモータＭのコモン端子９４と
接地との間に介挿された抵抗３と、この抵抗３のステッ
プモータＭ側の端子５に接続されたリップル成分抽出回
路１と、このリップル成分抽出回路１の出力信号を所定
の基準と比較するレベル判定回路２とを有している。リ
ップル成分抽出回路１及びレベル判定回路２の詳細は後
述する。また、ＣＰＵ９１から各ドライブ素子Ｔ２への
制御信号の論理和を出力する４入力ＯＲゲート４が設け
られている。

【００３６】この状態検出装置Ｓは、ステップモータＭ
のコモン端子９４から接地への電流、即ちステップモー
タＭの励磁コイルＬの電流の全相和（以下、「全電流」
という）を、抵抗３により電圧信号としてモニタし、そ
の出力値からリップル成分抽出回路１によりリップル成
分を抽出し、抽出されたリップル成分をレベル判定回路
２で所定の基準と比較して基準を超えている場合にステ
ップモータＭに脱調等の異常が起こっていると判定する
ものである。抵抗３の抵抗値は、あまり大きいと発熱や
モータ性能低下が生じるので、検出される電圧値が正常
時で０．１Ｖ程度になるようなものとする。そして４入
力ＯＲゲート４は、ステップモータＭが駆動状態にある
ときにのみ、異常判定を行わせるものである。

【００３７】リップル成分抽出回路１の構成を図２によ
り説明する。図２に示すリップル成分抽出回路１は、同
期ＲＣフィルタ７を主体とし、その前段にＣＭＯＳアナ
ログスイッチ９を設け、後段に差動増幅回路８を設けた
ものである。そして、ＣＭＯＳアナログスイッチ９の更
に前段にノイズ除去のためのＲＣフィルタ１１と信号を
１０倍程度に増幅して後の処理に適した大きさにするプ
リアンプ１２とを備え、同期ＲＣフィルタ７と差動増幅
回路８との間にはバッファアンプ１３を備えている。同
期ＲＣフィルタ７のカットオフ周波数はリップル周波数
成分に対し充分低く設定されており、コンデンサ７Ａに
はＤＣ成分に相当する基準電圧が発生する。また、差動
増幅回路８は差動増幅器８Ａを中心に構成され、バッフ
ァアンプ１３からの出力が差動増幅器８Ａの−端子に入
力され、プリアンプ１２からの出力が分岐されて差動増
幅器８Ａの＋端子に入力され、これらの入力の差を演算
することによりリップル成分の抽出を行わせるようにな
っている。

【００３８】この回路でＣＭＯＳアナログスイッチ９
は、４入力ＯＲゲート４の出力により回路を断続するも
のであり、ステップモータＭが駆動状態にあるときには
オンしてリップル成分の抽出を行わせ、ステップモータ
Ｍが駆動状態にないときにはオフしてリップル成分の抽
出のための基準電圧の変動を防止するものである。

【００３９】続いてレベル判定回路２の構成を図３によ
り説明する。図３に示すレベル判定回路２は、リップル
成分抽出回路１の出力信号を基準値と比較するコンパレ
ータ１５と、このコンパレータ１５に比較のための基準
値を供給する抵抗１７、１８と、ステップモータＭが駆
動状態にないときに基準値を引き上げるトランジスタ１
６と、を有している。コンパレータ１５は、リップル成
分抽出回路１の出力信号を＋端子に受け、そして基準値
を−端子に受け、リップル成分抽出回路１の出力信号が
基準値より高いときにハイ信号を出力するものである。

【００４０】尚、リップル成分抽出回路１とレベル判定
回路２との間には、図４に示すようなシミュレーテドイ
ンダクタ型の共振フィルタを介挿してもよい。

【００４１】次に、リップル成分抽出回路１とレベル判
定回路２とにより構成される状態検出装置Ｓの作用を説
明する。このためにまず、ステップモータＭの状態と全
電流との関係を説明する。

【００４２】図５は、ステップモータＭが脱調を起こさ
ず正常に駆動されている状態での（ａ）ロータの回転角
θ、（ｂ）全電流Ｉ_S、（ｃ）抽出されたリップル成分
Ｖ_F、を示す。（ａ）に見るように、正常状態ではロー
タの回転角θは、ステップと共に規則正しく進行してい
る。そして（ｂ）に見るように、全電流Ｉ_S は駆動開始
から終了までほぼ一定である。ステップと共に通電相は
順次交替されるが通電相の個数は一定だからである。
（ｃ）のリップル成分Ｖ_F については後述する。

【００４３】図６は、ステップモータＭの駆動中に脱調
が起こった状態での（ａ）ロータの回転角θ、（ｂ）全
電流Ｉ_S、（ｃ）抽出されたリップル成分Ｖ_F、を示
す。（ａ）に見るように、脱調Ｅが起こったときにはロ
ータの回転角θの進行が乱れている。そして（ｂ）に見
るように、脱調Ｅが起こったときには全電流Ｉ_S も一定
値からはずれリップルを含む波形を示す。脱調時には、
通電相の移動とロータの実際の回転角θとの間の速度差
が大きいためである。このリップル成分の周波数はロー
タの機械共振周波数にほぼ等しく、この機械共振周波数
はステップモータＭのホールディングトルクとロータの
慣性モーメントにより定まる。（ｃ）のリップル成分Ｖ
_F については後述する。

【００４４】状態検出装置Ｓでは、端子５から抵抗３を
経由してステップモータＭの全電流Ｉ_S が接地に流れ
る。従って、端子５の電位は全電流Ｉ_S と抵抗３の抵抗
値との積となり、抵抗３の抵抗値は固定値であるので、
端子５の電位をモニタすることにより全電流Ｉ_S に比例
する信号Ｖ_S が得られる。そしてこの信号Ｖ_S がリップ
ル成分抽出回路１に入力される。従ってリップル成分抽
出回路１に入力される信号Ｖ_S は、図５、６の（ｂ）に
示す全電流Ｉ_S と同様の波形を示す。即ち正常時は平坦
であり（図５（ｂ））、脱調時にはリップルを含む（図
６（ｂ））。

【００４５】図２のリップル成分抽出回路１では、ＣＰ
Ｕ９１からいずれかの相のドライブ素子Ｔ２に制御信号
が出力されているとき、即ちステップモータＭが駆動状
態にあるときにＣＭＯＳアナログスイッチ９がオンされ
作動可能となる。この状態のときに入力された信号Ｖ_S
は、ＲＣフィルタ１１とプリアンプ１２とを経由してか
ら２分され、一方は同期ＲＣフィルタ７に、もう一方は
差動増幅回路８に至る。同期ＲＣフィルタ７では、信号
Ｖ_S （プリアンプ１２で増幅されたもの、以下同じ）の
直流成分がキャパシタ７Ａに保持され、この直流成分が
増幅器１３を経て差動増幅回路８に至る。そして差動増
幅回路８の差動増幅器８Ａでは、キャパシタ７Ａに保持
される直流成分を−端子に受け、そして信号Ｖ_S 全体を
＋端子に受ける。

【００４６】従って、信号Ｖ_S が図５（ｂ）のように平
坦である正常時には、差動増幅器８Ａの両入力端子への
入力には殆ど差がなく、その差であるリップル成分Ｖ_F
は、図５（ｃ）に示すようにほぼゼロである。一方脱調
時は、信号Ｖ_S には図６（ｂ）のようにリップルが含ま
れているが、これはロータの機械共振周波数にほぼ等し
い周波数を有する交流成分であるため同期ＲＣフィルタ
７のキャパシタ７Ａに保持されない。このためキャパシ
タ７Ａに保持される直流成分は脱調Ｅが起こったときに
も変化がない。従って、差動増幅器８Ａの出力は脱調Ｅ
が起こったときにはゼロからはずれ、図６（ｃ）のよう
にリップル成分Ｖ_F がピーク状に抽出される。そしてこ
のリップル成分Ｖ_F は、図３のレベル判定回路２に送ら
れ、コンパレータ１５の＋端子に入力される。

【００４７】レベル判定回路２のコンパレータ１５は、
＋端子にリップル成分Ｖ_F を受けると共に−端子に比較
のための基準値を受ける。この基準値は、５Ｖ電源Ｖ_CC
を供給源とする。そしてステップモータＭが駆動状態に
あるときには４入力ＯＲゲート４からの入力がハイであ
るためトランジスタ１６がオフされているので、５Ｖが
抵抗１７、１８により分圧された電圧値が基準値Ｖ_R と
なる。この基準値Ｖ_Rは、図５（ｃ）のような正常運転
時にはリップル成分Ｖ_F が基準値Ｖ_R を超えることがな
く、そして図６（ｃ）のような脱調時にはリップル成分
Ｖ_F が基準値Ｖ_R を超えるように、抵抗１７、１８の抵
抗値の比により設定される。

【００４８】従って、図５（ｃ）のような正常運転時に
はコンパレータ１５の出力は常時ローである。一方図６
（ｃ）のような脱調時には、脱調Ｅが起こったときにリ
ップル成分Ｖ_F が基準値Ｖ_R を超え、コンパレータ１５
がハイを出力する。このハイ信号により、ステップモー
タＭにおける脱調が検出される。脱調が検出されたとき
には、警告を発してその旨を使用者に通報する。

【００４９】また、ステップモータＭが駆動状態にない
ときには４入力ＯＲゲート４からの入力がローであるた
めトランジスタ１６がオンとなり、コンパレータ１５に
おける基準値Ｖ_R が電源Ｖ_CCの５Ｖに固定され、このた
めコンパレータ１５の出力はローに固定されている。フ
ィルタのリンギングやノイズ等による誤検出が生じるの
を防ぐためである。

【００５０】このコンパレータ１５のハイ信号を図１の
駆動回路ＰのＣＰＵ９１に伝達して図９に示すような脱
調処理を行うことができる。この処理では、脱調信号が
あると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ２へ進みＣＰＵ９１の内部
に設けられた脱調カウンタを１カウントアップする。そ
してその結果脱調カウンタの値が設定値（例えば５）に
達した場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、Ｓ４へ進みステップ
モータＭを原点位置に復帰させる。そして脱調カウンタ
をリセットし（Ｓ５）、ステップモータＭの駆動のパル
スレートを低下させる（Ｓ６）。パルスレートを低下さ
せるのは、脱調が起こらないようにステップモータＭの
トルクを増大させるためである。Ｓ３の設定値は、ノイ
ズ等による偶発的なハイ信号が発生したときにＳ４以下
の処理が行われてしまうのを防ぐためのものであり、実
際に脱調が起こったときにはコンパレータ１５が連続し
てハイ信号を発生するのですぐ設定値に達してＳ４以下
の処理が行われることとなる。

【００５１】かくして、図２のリップル成分抽出回路１
及び図３のレベル判定回路２を有する状態検出装置Ｓに
よれば、ロータリエンコーダ等を併設することなくステ
ップモータＭの脱調検出を行うことができる。また、図
９の脱調処理を行うことにより、脱調が起こったときに
ステップモータＭの駆動トルクを増大させてそれ以後脱
調を繰り返さないようにすることができる。これによ
り、過大な出力を有するステップモータを使用する必要
を排除できる。

【００５２】また、この状態検出装置Ｓによれば、ステ
ップモータＭの脱調ばかりでなく、コイル断線や層間シ
ョートも検出することができる（全相に均等に生じた場
合を除く）。コイル断線や層間ショートがステップモー
タＭのある相に生じると、全電流Ｉ_S が段付になり、脱
調の場合より大きいリップル成分が生じる。そしてこの
場合のリップル成分の周波数はステップモータＭの駆動
のパルスレートの１／２であるが、脱調の場合のリップ
ル成分の周波数であるロータの機械共振周波数に近いの
で、リップル成分抽出回路１で抽出可能だからである。

【００５３】尚、図５、６の（ｂ）には示していない
が、全電流Ｉ_S や信号Ｖ_S には、厳密には後述する図１
６のようなステップ切換時のヒゲ状のピークが重畳され
ている。しかしこのピークは非常に周波数が高く、差動
増幅回路８の通過域の外にあるため、脱調と誤判定され
ることはない。

【００５４】続いて、本実施の形態の状態検出装置Ｓの
変形例を説明する。

【００５５】まずリップル成分抽出回路の変形例を説明
する。図２に示すリップル成分抽出回路１において、Ｃ
ＭＯＳアナログスイッチ９を除去し代わりにプリアンプ
１２の次段に図７に示すハイセレクタ１０を介挿するこ
とができる。ハイセレクタ１０は、オペアンプ１０Ａと
ダイオード１０Ｂとを中心に構成されている。オペアン
プ１０Ａの＋端子側には図２のプリアンプ１２からの信
号Ｖ_S が入力され、一方、−端子側には、１２Ｖ電源Ｖ
_IGの電圧を抵抗２０、２１により分圧した電圧が入力さ
れるようになっている。そして、オペアンプ１０Ａの−
端子に入力される分圧値Ｖ_D は、図５（ｂ）に示す正常
状態での信号Ｖ_S （図６（ｂ）のうち脱調Ｅ以外のとき
も同じ）より若干低い値となるように抵抗２０、２１の
抵抗値の比により設定されている。

【００５６】このハイセレクタ１０は、信号Ｖ_S と電源
Ｖ_IGの分圧値とのいずれか高い方を出力するものであ
る。従って、ステップモータＭが駆動状態でないときに
は、入力信号が０であるため、分圧値Ｖ_D を出力する。
ステップモータＭが駆動状態になると、正常状態では分
圧値Ｖ_D より若干高い信号Ｖ_S を出力する。このため図
２のリップル成分抽出回路１では、処理する信号にステ
ップモータＭの駆動のオンオフにより生じるＤＣレベル
差が低減され、フィルタのリンギングが抑制される。従
って、ハイセレクタ１０を用いることにより誤検出を防
止することができる。

【００５７】リップル成分抽出回路の他の変形例として
は、同期ＲＣフィルタ７に代えて公知のバンドパスフィ
ルタや公知の共振フィルタを用いることが挙げられる。
この場合にバンドパスフィルタや共振フィルタの通過周
波数域には、脱調に伴うリップル成分の周波数が含まれ
ていなければならない。具体的には前記したようにステ
ップモータＭのロータの機械共振周波数である。また、
ステップモータＭの脱調の他、コイル断線や層間ショー
トをも検出しようとする場合には、ステップモータＭの
駆動のパルスレートの１／２が通過周波数域に含まれる
ようにしなければならない。

【００５８】次にレベル判定回路の変形例を図８の回路
図により説明する。図８に示すレベル判定回路２Ａは、
図３のレベル判定回路２において、トランジスタ１６の
オン→オフ反転時の過渡特性を調整するためのキャパシ
タ２５、ダイオード２４を設けたものである。即ち、キ
ャパシタ２５には、ステップモータＭが非駆動状態にあ
り４入力ＯＲゲート４の信号がローであるときには電源
Ｖ_CCから供給される電荷が蓄えられる。そしてステップ
モータＭが非駆動状態から駆動状態になり４入力ＯＲゲ
ート４の信号がローからハイに変化したときに、このキ
ャパシタ２５の蓄積電荷が消滅するまでの間はトランジ
スタ１６がオンし続けるものである。これにより、トラ
ンジスタ１６のオフ反転を遅延させ、フィルタのリンギ
ングによる誤判定の生じやすいステップモータＭの駆動
開始直後を判定対象外とすることができる。その遅延時
間は、キャパシタ２５を囲む閉回路の時定数による。

【００５９】次に、本発明の第２の実施の形態に係るス
テップモータの状態検出装置Ｕについて説明する。状態
検出装置Ｕは図１０に示すようにステップモータＭのコ
モン端子９４と接地との間に抵抗３を介挿することによ
り設けられ、この点では図１の状態検出装置Ｓと同様で
ある。抵抗３の抵抗値は図１のものと同様、検出電圧値
が正常時で０．１Ｖ程度になるように選択される。ただ
し、後述するタイミング発生回路４８を有しているの
で、ステップモータＭの駆動状態を検出する４入力ＯＲ
ゲートは設けられていない。また、駆動回路Ｐそれ自体
も図１のものと同じである。尚、以下の説明では駆動回
路ＰによるステップモータＭの駆動のパルスレートは４
００パルス／秒、即ち１ステップの時間は２．５ミリ秒
とする。

【００６０】この状態検出装置Ｕは、抵抗３により検出
される電圧信号（全電流Ｉ_S を表す）を１０倍程度に増
幅するプリアンプ１２と、このプリアンプ１２の出力Ｖ
_S から所定の基準電圧を抽出する基準電圧発生回路２７
と、プリアンプ１２の出力Ｖ_S と基準電圧との比較によ
り脱調その他のステップモータＭの異常を検出するため
の脱調判定回路３３、層間ショート判定回路３８、及び
断線地絡判定回路４３とを有している。更に、プリアン
プ１２の出力に基づき検出タイミングを発生するタイミ
ング発生回路４８と、この検出タイミングに該当すると
きにのみ脱調判定回路３３等の判定を有効ならしめるＡ
ＮＤゲート５３、５４、５５とを備えている。ここでプ
リアンプ１２は、図２中のプリアンプ１２と同じもので
ある。また、プリアンプ１２の前段に図２に示すＲＣフ
ィルタ１１を介挿してもよい。

【００６１】基準電圧発生回路２７の構成を図１１に示
す。基準電圧発生回路２７は、微分回路２９とピークホ
ールド回路３０とボルテージフォロワ３１とを直列接続
してなる。この基準電圧発生回路２７は後述するよう
に、ステップモータＭの駆動開始時の出力Ｖ_S の立ち上
がりをホールドすることにより平坦時の出力を脱調判定
回路３３等に比較の基準電圧として供給するものであ
る。

【００６２】脱調判定回路３３の構成を図１２に示す。
脱調判定回路３３は、プリアンプ１２の出力Ｖ_S を抵抗
３５、３６により分圧し、これをコンパレータ３４によ
り基準電圧と比較するように構成したものである。抵抗
３５、３６の抵抗値は、出力Ｖ_S の０．９５倍程度の電
圧がコンパレータ３４の＋端子に入力されるように設定
されている。出力Ｖ_S が基準電圧の１．０５倍を超えた
ときにオン判定させるためである。

【００６３】層間ショート判定回路３８の構成を図１３
に示す。層間ショート判定回路３８は、プリアンプ１２
の出力Ｖ_S を抵抗４０、４１により分圧し、これをコン
パレータ３９により基準電圧と比較するように構成した
ものである。抵抗４０、４１の抵抗値は、出力Ｖ_S の
０．７倍程度の電圧がコンパレータ３９の＋端子に入力
されるように設定されている。出力Ｖ_S が基準電圧の
１．４倍を超えたときにオン判定させるためである。

【００６４】断線地絡判定回路４３の構成を図１４に示
す。断線地絡判定回路４３は、基準電圧を抵抗４５、４
６により分圧し、これをコンパレータ４４によりプリア
ンプ１２の出力Ｖ_S と比較するように構成したものであ
る。抵抗４５、４６の抵抗値は、基準電圧の０．８倍程
度の電圧がコンパレータ３９の＋端子に入力されるよう
に設定されている。出力Ｖ_S が基準電圧の０．８倍を下
回ったときにオン判定させるためである。

【００６５】タイミング発生回路４８の構成を図１５に
示す。タイミング発生回路４８は、プリアンプ１２の出
力Ｖ_S に基づいてトリガパルスを発生するトリガパルス
発生回路４９と、そのトリガパルスに起動され約１ミリ
秒の第１パルスを発生する第１ワンショットタイマ５０
と、この第１パルスに起動されその立ち下がり後に約
０．２ミリ秒の第２パルスを発生する第２ワンショット
タイマ５１と、を直列接続してなる。このタイミング発
生回路４８は、プリアンプ１２の出力Ｖ_S 、即ち全電流
Ｉ_S に含まれる後述するヒゲパルスを基準に第２パルス
を発生してＡＮＤゲート５３、５４、５５に送り、脱調
判定回路３３等の判定をそのときに限り有効ならしめる
ためのものである。

【００６６】状態検出装置Ｕの作用を説明する。

【００６７】まず基準電圧発生回路２７の作用を説明す
る。このためまず、全電流Ｉ_S 及びこれと比例するプリ
アンプ１２出力Ｖ_S の波形を説明する。図１６（ａ）の
カーブｄにＶ_S の波形を示す。Ｖ_S は、ステップモータ
Ｍの駆動開始から終了までほぼ一定の値を示すが、駆動
ステップの境目のところでヒゲ状の鋭いピークＬを示
し、また脱調Ｅが起こったときにはリップルが生じてい
る。ピークＬは、前ステップのコイル電流が完全に減衰
するより先に次ステップのコイル電流が立ち上がり、こ
れらが重畳するために生じるものである。また、脱調Ｅ
の際のリップル成分は、前記第１の形態で説明したよう
に通電相の移動とロータの実際の回転角θとの間の速度
差が大きいために生じるものである。

【００６８】基準電圧発生回路２７は、かかる出力Ｖ_S
の立ち上がり時Ｑの値を、脱調判定回路３３等での比較
のための基準電圧として供給するものである。このため
基準電圧発生回路２７の微分回路２９（図１１）は、出
力Ｖ_S の微分信号を出力する。この微分信号を図１６
（ｂ）のカーブｅに示す。そして微分回路２９の次段の
ピークホールド回路３０及びボルテージフォロワ３１
（図１１）により、カーブｅの立ち上がり時の値Ｖ_R が
ホールドされ、これにより出力Ｖ_S の立ち上がり時Ｑの
値が抽出される。即ち基準電圧発生回路２７は、出力Ｖ
_S の立ち上がり時Ｑの値Ｖ_R を、ピークＬに影響されず
に微分回路２９で抽出し、これをホールドするのであ
る。尚、カーブｅにはピークＬが重畳されているので、
特に最初のピークＬにより値Ｖ_R を超えることがないよ
うに微分回路２９の時定数を設定しなければならない。
また、駆動終了後には微分信号に破線で示す負成分ｅ'
が生じるが、微分回路２９にクランプダイオードを入れ
ればこの負成分ｅ' は除去される。

【００６９】次に脱調判定回路３３の作用を説明する。
脱調判定回路３３では図１２で説明したように、出力Ｖ
_S を抵抗３５、３６により０．９５倍程度に分圧したも
のをコンパレータ３４の＋端子に受け、そして基準値Ｖ
_R をコンパレータ３４の−端子に受ける。従ってコンパ
レータ３４の出力は、出力Ｖ_S が基準値Ｖ_R の１．０５
倍を超えたときにハイとなる。１．０５倍というマージ
ンをとったのは、出力Ｖ_S に通常生じうる変動によりコ
ンパレータ３４がハイ出力しないようにするためであ
る。

【００７０】具体的には、ピークＬの時点と脱調Ｅの時
点とで出力Ｖ_S が基準値Ｖ_R の１．０５倍（図１６にＶ
_T で示す）を超えることとなる。従って、コンパレータ
３４の出力は、図１６（ａ）のカーブｆのようになる。
カーブｆは、ピークＬ又は脱調Ｅのいずれかに対応して
ハイ出力しているので、脱調判定のためにはピークＬに
対応するものを除去する必要があり、このためにＡＮＤ
ゲート５３でタイミング発生回路４８（図１０）からの
第２パルス（カーブｇ）とのＡＮＤ演算をとるのであ
る。

【００７１】このためタイミング発生回路４８の作用を
説明する。タイミング発生回路４８（図１５）ではまず
トリガパルス発生回路４９がプリアンプ出力Ｖ_S からエ
ッジを抽出してトリガパルスを発生する。従ってトリガ
パルス発生回路４９の出力は図１７（ａ）に示すよう
に、出力Ｖ_S のピークＬに対応するヒゲ状のトリガパル
スを含んでいる。トリガパルス間の間隔は１ステップの
時間に等しく、ここでは２．５ミリ秒である。そしてこ
のトリガパルスにより第１ワンショットタイマ５０が起
動される。第１ワンショットタイマ５０の出力は、トリ
ガパルス後１ミリ秒の間だけオンとなる。これが図１７
（ｂ）に示す第１パルスである。

【００７２】この第１パルスにより第２ワンショットタ
イマ５１が起動される。第２ワンショットタイマ５１の
出力は、第１パルスの立ち下がり後０．２ミリ秒の間だ
けオンとなる。これが図１７（ｃ）に示す第２パルスで
あり、ＡＮＤゲート５３に送られるものである。この第
２パルスは、ピークＬから次のピークＬまでの中央付近
でオンし他のタイミングではオフすることにより、ピー
クＬが起こっている時点を判定対象から外すことを狙い
とするものである。

【００７３】そしてＡＮＤゲート５３は、脱調判定回路
３３からの出力（図１６（ａ）のカーブｆ）と、タイミ
ング発生回路４８からの出力（同カーブｇ）とを受け、
これらの論理積を出力する。従ってＡＮＤゲート５３の
出力は、図１６（ａ）のカーブｈに示すように、ヒゲ状
のピークＬに対応するものが除かれ脱調Ｅに対応すると
きにのみオンとなっている。これにより、ステップモー
タＭの脱調を判定できるのである。

【００７４】層間ショート判定回路３８及び断線地絡判
定回路４３も、基本的な作用は脱調判定回路３３と共通
する。

【００７５】層間ショート判定回路３８では、図１３で
説明したように、出力Ｖ_S を抵抗４０、４１により０．
７倍程度に分圧したものをコンパレータ３９の＋端子に
受け、そして基準値Ｖ_R をコンパレータ３９の−端子に
受ける。従ってコンパレータ３９の出力は、出力Ｖ_S が
基準値Ｖ_R の１．４倍を超えたときにハイとなる。１．
４倍というマージンをとったのは、ステップモータＭの
脱調が起こったときにコンパレータ３９がハイ出力しな
いようにするためである。ステップモータＭに層間ショ
ートが発生すると、その相が励磁されるステップでは抵
抗の減少によりコイル電流が通常の１．４倍を超えて大
きくなるため、コンパレータ３９がハイ出力し層間ショ
ート判定回路３８の出力がハイとなる。

【００７６】そして層間ショート判定回路３８の出力
は、層間ショート発生時ばかりでなく、脱調判定回路３
３の場合と同じように出力Ｖ_S のピークＬの時点でもオ
ンとなる。そこでＡＮＤゲート５４でこれとタイミング
発生回路４８の出力との論理積をとり、ピークＬに対応
するものを除いて層間ショートに対応するときのみハイ
出力となるようにしている。これにより、ステップモー
タＭの層間ショートを判定できるのである。

【００７７】断線地絡判定回路４３では、図１４で説明
したように、出力Ｖ_S をコンパレータ４４の−端子に受
け、そして基準値Ｖ_R を抵抗４５、４６で０．８倍程度
に分圧したものをコンパレータ４４の＋端子に受ける。
従ってコンパレータ４４の出力は、出力Ｖ_S が基準値Ｖ
_R の０．８倍を下回ったときにハイとなる。０．８倍と
いうマージンをとったのは、出力Ｖ_S に通常生じうる変
動によりコンパレータ４４がハイ出力しないようにする
ためである。ステップモータＭに断線又は地絡が発生す
ると、その相が励磁されるステップではコイル電流が通
常より著しく減少するため、コンパレータ４４がハイ出
力し、断線地絡判定回路４３の出力がハイとなる。

【００７８】そして断線地絡判定回路４３の出力は、断
線又は地絡発生時ばかりでなく、出力Ｖ_S のピークＬの
時点でもハイとなることがある。ピークＬの周波数が非
常に高くリンギングを起しやすいためである。そこでＡ
ＮＤゲート５５でこれとタイミング発生回路４８の出力
との論理積をとり、ピークＬに対応するものを除いて断
線又は地絡に対応するときのみハイ出力となるようにし
ている。これにより、ステップモータＭの断線又は地絡
を判定できるのである。

【００７９】このように状態検出装置Ｕでは、脱調、層
間ショート、断線又は地絡を別々に判定するので、ＡＮ
Ｄゲート５３、５４、５５のハイ信号を駆動回路ＰのＣ
ＰＵ９１に伝達して図１８に示すような異常処理を行う
ことができる。この処理では、断線又は地絡の信号、即
ちＡＮＤゲート５５のハイ信号があると（Ｓ１１：Ｙｅ
ｓ）、Ｓ１２へ進みＣＰＵ９１の内部に設けられた断線
地絡カウンタを１カウントアップする。そしてその結果
断線地絡カウンタの値が設定値（例えば１０）に達した
場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、Ｓ１７で警報を発して終
了する。

【００８０】また層間ショートの信号、即ちＡＮＤゲー
ト５４のハイ信号があると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、Ｓ１５
へ進みＣＰＵ９１の内部に設けられた層間ショートカウ
ンタを１カウントアップする。そしてその結果層間ショ
ートカウンタの値が設定値（例えば４）に達した場合に
は（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、Ｓ１７で警報を発して終了す
る。このように断線又は地絡若しくは層間ショートが検
出されＳ１７の警報が発されたときは、Ｓ１８以下の脱
調検出は行わない。

【００８１】脱調信号、即ちＡＮＤゲート５３のハイ信
号があると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、Ｓ１９へ進みＣＰＵ９
１の内部に設けられた脱調カウンタを１カウントアップ
する。そしてその結果脱調カウンタの値が設定値（例え
ば５）に達した場合には（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、Ｓ２１へ
進みステップモータＭを原点位置に復帰させる。そして
脱調カウンタをリセットし（Ｓ２２）、ステップモータ
Ｍの駆動のパルスレートを低下させる（Ｓ２３）。パル
スレートを低下させるのは、脱調が起こらないようにス
テップモータＭのトルクを増大させるためである。

【００８２】このフローでＳ１３、Ｓ１６、Ｓ２０の設
定値は、ノイズ等による偶発的なハイ信号が発生したと
きに異常処理が行われてしまうのを防ぐためのものであ
り、実際に脱調等の異常が起こったときにはその異常の
種類に応じたＡＮＤゲートが連続してハイ信号を発生す
るのですぐ設定値に達して所定の異常処理が行われるこ
ととなる。

【００８３】かくして、図１０に示す状態検出装置Ｕに
よれば、ロータリエンコーダ等を併設することなくステ
ップモータＭの脱調、層間ショート、断線又は地絡の検
出を行うことができる。また、図１８の異常処理を行う
ことにより、層間ショートや断線又は地絡が起こったと
きに警報を発して使用者に注意を喚起でき、また脱調が
起こったときにはステップモータＭの駆動トルクを増大
させてそれ以後脱調を繰り返さないようにすることがで
きる。これにより、過大な出力を有するステップモータ
を使用する必要を排除できる。

【００８４】続いて、本実施の形態の状態検出装置Ｕの
変形例を説明する。図１０の状態検出装置Ｕにおいて
は、タイミング発生回路４８の次段に図１９に示す禁止
回路５７を挿入することができる。禁止回路５７は、ス
テップモータＭの回転方向が反転するときに脱調等の判
定を一時的に禁止させるためのものである。ステップモ
ータＭの反転時には負荷の大きさやロータの機械的共振
により脱調時のようなリップルが全電流Ｉ_S に生じるの
で、状態検出装置Ｕでの誤判定の原因となりうるからで
ある。

【００８５】禁止回路５７は、インバータ５８とＡＮＤ
ゲート５９とにより構成される。インバータ５８には駆
動回路Ｐから、ステップモータＭの回転方向が反転する
際にハイ出力を印加させるようにする。そして、タイミ
ング発生回路４８の第２パルスとこのインバータ５８の
出力との論理積をＡＮＤゲート５９で出力してＡＮＤゲ
ート５３、５４、５５に送るようにする。かかる禁止回
路５７を用いると、ステップモータＭの回転方向が反転
するときには、ＡＮＤゲート５３、５４、５５へ送られ
る第２パルスが一時的にオフされることになり、その間
はステップモータＭの脱調、層間ショート、断線又は地
絡の判定が停止され、誤判定が防止される。

【００８６】別の変形例としては、基準電圧発生回路２
７中に禁止回路を設けることが挙げられる。基準電圧発
生回路２７でのピークホールドは、ピークホールド回路
３０の電解コンデンサ３０Ａに貯められる電圧を利用し
ているので、長時間経過したときの放電による電圧低下
により誤判定が起こりうるからである。また、ステップ
モータＭが長時間駆動されないときには電解コンデンサ
３０Ａが完全に放電してしまい次回通電されても電圧が
出力Ｖ_S の立ち上がり値Ｖ_R まで上昇しきれないことも
誤判定の原因となる。これを防止するための禁止回路と
しては、ピークホールド回路３０と同様の構成で放電の
時定数のみを小さくしたものを設け、これの出力電圧が
本来のピークホールド回路３０の出力電圧に対し所定の
許容範囲内にあるときにのみ判定を許可する構成が考え
られる。

【００８７】以上詳細に説明したように、前記第１の実
施の形態に係るステップモータの状態検出装置Ｓによれ
ば、ステップモータＭの全電流Ｉ_S に比例する信号Ｖ_S
を抵抗３によりモニタし、リップル成分抽出回路１で抽
出したリップルの大きさをレベル判定回路２で基準値と
比較して基準値を超えているときにステップモータに脱
調が起こったと判断するようにしたので、ステップモー
タにロータリエンコーダ等を付設することなく、またパ
ターンマッチングのような複雑なデータ解析をすること
なく、ステップモータの脱調を検出することができる。
また、メカニカルロックのような重負荷の脱調ばかりで
なくトルク不足によるステップ遅れのような軽負荷の脱
調をも検出でき、更にステップモータの層間ショートや
コイル断線のような故障をも検出することができる。

【００８８】更に、４入力ＯＲゲート４によりステップ
モータ非駆動時は判断を中止させ、ハイセレクタ１０に
よりリップル抽出回路１への入力のＤＣレベル差を緩和
し、またキャパシタ２５によりステップモータ駆動開始
直後を判断対象から除外することにより、誤判断の原因
となりうる要因を極力排除して高精度な脱調検出を行う
ことができる。このように信頼度の高い脱調検出ができ
るので、脱調防止のために過剰なトルクを有する大型ス
テップモータを使用する必要を排除でき、重量増や消費
電力の増大を防止できるものである。

【００８９】また、前記第２の実施の形態に係るステッ
プモータの状態検出装置Ｕによれば、ステップモータＭ
の全電流Ｉ_S に比例する信号Ｖ_S を抵抗３によりモニタ
し、これを基準電圧発生回路２７で微分値のピークをホ
ールドして比較の基準電圧を得るので、信号Ｖ_S に重畳
されているステップ切換時のヒゲ状ピークに影響されな
い適正な基準電圧により脱調等の異常判定に供すること
ができる。そして、信号Ｖ_S に重畳されているステップ
切換時のヒゲ状ピークをトリガとしてタイミング発生回
路４８でヒゲ状ピークの中間時点に第２パルスを発生
し、この第２パルス発生中のみ脱調等の異常判定を行う
ようにしたので、ヒゲ状ピークを異常と誤判定すること
なく信頼度の高い異常判定を行うことができる。

【００９０】更に、脱調、層間ショート、断線又は地絡
のそれぞれに判定回路等を設けたので、これらを区別し
て検出できる。また、禁止回路５７を設けてステップモ
ータ反転時を判断対象から除外することにより誤判定の
要因を減らして高精度な異常判定を行うことができる。
かくして、ステップモータにロータリエンコーダ等を付
設する必要やパターンマッチングのような複雑なデータ
解析をする必要のない優れたステップモータの状態検出
装置が実現されている。

【００９１】以上各実施の形態について説明したが、本
発明は上記各実施の形態に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が
できることはいうまでもない。例えば前記各実施の形態
に記した数値や回路の具体的構成は、単なる例示であ
る。

【００９２】

【発明の効果】本発明によれば、モータ全相の電流和を
検出することにより、単一の電流検出回路で脱調等の異
常を検出でき、かつパターンマッチングを要しないで軽
負荷の脱調をも検出できる優れたステップモータの状態
検出装置を提供できるものである。これにより、ロータ
リエンコーダ等の設置が困難で制御コンピュータの容量
にも限りがあるような用途でも的確にステップモータの
状態を検出し、脱調等に対処できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るステップモータの状態検
出装置の概略構成をステップモータの駆動回路と共に示
した図である。

【図２】リップル成分抽出回路の構成を示す回路図であ
る。

【図３】レベル判定回路の構成を示す回路図である。

【図４】シミュレーテドインダクタ型共振フィルタを示
す回路図である。

【図５】正常駆動時における（ａ）ロータ進角、（ｂ）
全電流、（ｃ）リップル成分を示すグラフである。

【図６】脱調発生時における（ａ）ロータ進角、（ｂ）
全電流、（ｃ）リップル成分を示すグラフである。

【図７】ハイセレクタの構成を示す回路図である。

【図８】レベル判定回路の変形例の構成を示す回路図で
ある。

【図９】脱調処理のフローチャートである。

【図１０】第２の実施形態に係るステップモータの状態
検出装置の概略構成を示した図である。

【図１１】基準電圧発生回路の構成を示す回路図であ
る。

【図１２】脱調判定回路の構成を示す回路図である。

【図１３】層間ショート判定回路の構成を示す回路図で
ある。

【図１４】断線地絡判定回路の構成を示す回路図であ
る。

【図１５】タイミング発生回路の構成を示す回路図であ
る。

【図１６】ステップモータの全電流と各種信号との関係
を示すグラフである。

【図１７】トリガパルスとこれにより起動されるパルス
とを示すグラフである。

【図１８】異常処理のフローチャートである。

【図１９】禁止回路の構成を示す図である。

【符号の説明】

１リップル成分抽出回路２レベル判定回路３抵抗７同期ＲＣフィルタ８作動増幅回路１５コンパレータ２７基準電圧発生回路３３脱調判定回路３８層間ショート判定回路４３断線地絡判定回路４８タイミング発生回路５３、５４、５５ＡＮＤゲートＭステップモータＳ、Ｕ状態検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップモータの脱調等の異常状態を検
出するステップモータの状態検出装置において、前記ステップモータの各相のコイル電流の総和を検知す
る全電流検知手段と、この全電流検知手段の検知信号のリップル成分を抽出す
るリップル抽出手段と、このリップル抽出手段の出力値を所定の基準値と比較
し、その出力値が基準値を超えている場合にステップモ
ータに脱調が生じていると判断する脱調判断手段とを備
えたことを特徴とするステップモータの状態検出装置。
【請求項２】ステップモータの脱調等の異常状態を検
出するステップモータの状態検出装置において、前記ステップモータの各相のコイル電流の総和を検知す
る全電流検知手段と、この全電流検知手段の検知信号の駆動開始時の立ち上が
り値を保持するピーク保持手段と、前記全電流検知手段の検知信号を前記ピーク保持手段が
保持する立ち上がり値と比較し、前記検知信号が前記立
ち上がり値を含む所定の範囲内にないときに信号を発す
る発信手段と、前記ステップモータの励磁相切り換え時から所定時間経
過後に判定許容信号を出力する判定許容手段と、前記発信手段の信号と前記判定許容手段の判定許容信号
とのアンド演算によりステップモータに異常が生じてい
ると判断する異常判断手段とを備えたことを特徴とする
ステップモータの状態検出装置。