JPH10146097A - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

ステッピングモータ駆動装置

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JPH10146097A
JPH10146097A JP8300370A JP30037096A JPH10146097A JP H10146097 A JPH10146097 A JP H10146097A JP 8300370 A JP8300370 A JP 8300370A JP 30037096 A JP30037096 A JP 30037096A JP H10146097 A JPH10146097 A JP H10146097A
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JP
Japan
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stepping motor
duty ratio
pulse width
width modulation
control circuit
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JP8300370A
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English (en)
Inventor
Makoto Kimura
誠 木村
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータのホールド時における発生
振動音を抑制することができるステッピングモータ駆動
装置の提供。 【解決手段】ステッピングモータ3のステップ駆動およ
びホールドをパルス幅変調制御されたパルス幅変調信号
で行なうPWM制御回路を備えたステッピングモータ駆
動装置において、ステッピングモータ3のホールド時に
パルス幅変調信号のオンデューティ比を変動させるオン
デューティ比変動制御回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タ駆動装置に関し、特に、ステッピングモータのホール
ド時における振動音抑制技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ステッピングモータ駆動装置とし
ては、例えば、実開平5−316794号公報「ステッ
ピングモータ駆動方法およびその装置」に記載されてい
るようなものがある。このステッピングモータの駆動装
置においては、ステッピングモータの一定駆動の間、つ
まり加速、定速、減速時、および、駆動速度の変更時に
おいて、パルス幅変調(PWM)信号のオンデューティ
比を可変することにより、ステッピングモータ駆動回路
からステッピングモータに出力される出力パルスのオン
デューティ比を可変制御するようにしたもので、これに
より、ステッピングモータのトルク、発熱、騒音を制御
可能に構成したものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のステッピングモータ駆動装置においては、上述のよう
に、ステッピングモータの一定駆動の間、つまり加速、
定速、減速時、および、駆動速度の変更時においての
み、パルス幅変調(PWM)信号のオンデューティ比を
可変させるようにしたものであって、ステッピングモー
タのホールド時にあっては、従来通りオンデューティ比
が一定であったため、以下に述べるような問題点があっ
た。
【0004】即ち、一般に、ステッピングモータにおい
て、高トルクを得るためには、相電流を多く流す必要が
あり、チョッピングを高い周波数(可聴域外の20〜3
0Hz)で行なうと、ステッピングモータ駆動用トランジ
スタのチョッピング損失が増大し、トランジスタが発熱
するため、放熱板を取り付ける必要が生じ、コストアッ
プとなる。
【0005】また、車両等においては、ステッピングモ
ータを使用し、チョッピングを高い周波数で行なうと、
AMラジオ等にそのチョッピングノイズが入り込むとい
う問題点がある。このラジオノイズを低減させるには、
トランジスタのスイッチング速度を遅くするか、チョッ
ピング周波数を低くする必要があるが、スイッチング速
度を遅くすると、トランジスタのスイッチング損失が増
大するため、放熱板の取り付けの必要性が生じ、これに
より、コストアップを招くことになる。従って、チョッ
ピング損失を減少させ、車両等のラジオノイズ性を低コ
ストで実現するためには、チョッピング周波数を低くす
る必要がある。ところが、パルス幅変調(PWM)信号
のチョッピング周波数を低くすると可聴周波数域に設定
されてしまい、ステッピングモータのホールド時におけ
るモータコイルに流れる電流変動が大きくなるため、こ
のモータコイルの電流変動に起因し、ステッピングモー
タの構成部品であるコイルステータ等が振動し、図4
(パルス幅変調(PWM)信号のオンデューティ比が一
定の場合のモータ発振音のパワースペクトラム特性図)
に示すように、チョッピング周波数f(4K Hz )に対
して、周波数1f(4K Hz )、2f(8K Hz )、3
f(12K Hz )、・・・において、ピーキーな音が発
生し、聴感を損なうという問題点があった。
【0006】本発明は、上述のような従来の問題点に着
目してなされたもので、ステッピングモータのホールド
時における発生振動音を抑制することができるステッピ
ングモータ駆動装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明請求項1記載のステッピングモータ駆動装置
は、ステッピングモータのステップ駆動およびホールド
をパルス幅変調制御されたパルス幅変調信号で行なうP
WM制御回路を備えたステッピングモータ駆動装置にお
いて、前記ステッピングモータのホールド時に前記パル
ス幅変調信号のオンデューティ比を変動させるオンデュ
ーティ比変動制御回路を備えた手段とした。また、請求
項2記載のステッピングモータ駆動装置では、前記オン
デューティ比変動制御回路が、前記ステッピングモータ
のホールド時に前記パルス幅変調信号のオンデューティ
比をスイープ状に変動させるように構成されている手段
とした。また、請求項3記載のステッピングモータ駆動
装置では、前記オンデューティ比変動制御回路が、前記
ステッピングモータのホールド時に前記パルス幅変調信
号のオンデューティ比をランダム状に変動させるように
構成されている手段とした。また、請求項4記載のステ
ッピングモータ駆動装置では、減衰力特性可変型ショッ
クアブソーバにおける減衰力特性可変手段を駆動する駆
動用ステッピングモータに請求項1〜3に記載のステッ
ピングモータ駆動装置を適用した。
【0008】
【作用】この発明請求項1記載のステッピングモータ駆
動装置では、上述のように、ステッピングモータのホー
ルド時に、前記パルス幅変調信号のオンデューティ比を
変動させると、図6に示すように、モータコイルに流れ
る相電流の平均電流値が一定ではなくなることから、図
5に示すように、電流変動に起因する振動音の発生周波
数帯が分散化されると共に、振動音のピークレベルを低
下させることができる。また、請求項2記載のステッピ
ングモータ駆動装置では、前記オンデューティ比をスイ
ープ状に、また、請求項3記載のステッピングモータ駆
動装置では、ランダム状にそれぞれ変動させるもので、
前者(スイープ状)による場合は、後者(ランダム状)
による場合に比べると、乱数をとる必要がないためプロ
グラムを組む作業が容易であるという点で優れ、また、
後者(ランダム状)による場合は、前者(スイープ状)
による場合に比べると、うなり音を発生させるおそれが
なくなる点で優れる。また、請求項4記載のステッピン
グモータ駆動装置では、減衰力特性可変型ショックアブ
ソーバにおける減衰力特性可変手段を駆動する駆動用ス
テッピングモータに前記請求項1〜3記載のステッピン
グモータ駆動装置を適用することによって、ステッピン
グモータのホールド時における振動音を抑制し、これに
より、車両走行中における車内に伝達される異音のレベ
ルを低減させることができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】図3は、発明の実施の形態のステ
ッピングモータ駆動装置において、車両のサスペンショ
ンに用いられる減衰力可変型ショックアブソーバSAを
示す断面図であり、この図に示すように、この減衰力可
変型ショックアブソーバSAは、シリンダ1とシリンダ
1内を上部室Aと下部室Bとに画成したピストン2と、
シリンダ1の外周にリザーバ室Cを形成した外筒4と、
下部室Bとリザーバ室Cとを画成したベース5と、ピス
トン2に連結されたピストンロッド6の摺動をガイドす
るガイド部材7と外筒4と車体との間に介装されるサス
ペンションスプリング8と、バンパラバー9と、を備
え、また、ピストンロッド6内には特許請求の範囲(請
求項4)に記載の減衰力特性可変手段を構成するロータ
リーバルブ10が設けられると共に、ショックアブソー
バSAの上端にはコントロールロッド11を介して前記
ロータリーバルブ10をステップ回転駆動させるステッ
ピングモータ3が取り付けられた構造となっている。そ
して、このステッピングモータ3としては、図2に示す
ような、ユニポーラ4相駆動によるW1−2相励磁方式
のものが用いられている。
【0010】次に、図2は、前記減衰力特性可変型ショ
ックアブソーバSAのステッピングモータを駆動制御す
る駆動装置12部分を示すブロック図であり、この駆動
装置12には、各ステッピングモータ3の各相(A相,
A' 相,B相,B' 相)に印加する相電流を発生させる
スイッチング回路12aと、該スイッチング回路12a
をインタフェース回路I/Fを経由して制御するマイク
ロプロセンサユニットMPUとを主な構成として備えて
いる。
【0011】前記各ステッピングモータ3には、車両電
源(DC12V)が供給されており、この車両電源から
変圧回路12bを介して得られたDC5Vの電源が前記
マイクロプロセンサユニットMPUに供給されている。
【0012】そして、このマイクロプロセンサユニット
MPUには、パルス幅変調信号を出力するPWM制御回
路と、前記スイッチング回路12aにパルス幅変調信号
を供給するステップ駆動回路と、ステッピングモータ3
のホールド時においては、パルス幅変調信号のオンデュ
ーティ比を変動制御するオンデューティ比変動制御回路
とを備えている。
【0013】次に、本発明の実施の形態の作用を説明す
る。図6は、ステッピングモータ3のホールド時におい
て、スイッチング回路12aに対するパルス信号のオン
デューティ比をスイープ状に変動制御した場合のステッ
ピングモータ3の各相(A相,A' 相,B相,B' 相)
に印加される相電流の変動状態を示すタイムチャートで
あって、このように、スイッチング回路12aに対する
パルス信号のオンデューティ比をスイープ状に変動させ
ることにより、相電流の立ち上がり/立ち下がりの周期
が一定ではなくなることから、平均電流値も変動するこ
とになる。
【0014】従って、図4(パルス幅変調(PWM)信
号のオンデューティ比を変動させた場合のモータ発振音
のパワースペクトラム特性図)に示すように、チョッピ
ング周波数(4K Hz )成分が低下するため、電流変動
に起因して発生する振動音の周波数帯が分散化されると
共に、振動音のピークレベルを低下させることができる
ようになる。
【0015】また、図7は、ステッピングモータ3のホ
ールド時において、スイッチング回路12aに対するパ
ルス信号のオンデューティ比をランダムに変動制御した
場合のステッピングモータ3の各相(A相,A' 相,B
相,B' 相)に印加される相電流の変動状態を示すタイ
ムチャートであって、このように、スイッチング回路1
2aに対するパルス信号のオンデューティ比をランダム
状に変動させることによっても、相電流の立ち上がり/
立ち下がりの周期が一定ではなくなることから、平均電
流値も変動し、これにより、チョッピング周波数(4K
Hz )成分が低下するため、電流変動に起因して発生す
る振動音の周波数帯が分散化されると共に、振動音のピ
ークレベルを低下させることができるようになる。
【0016】以上説明してきたように、この発明の実施
の形態のステッピングモータの駆動装置にあっては、ス
テッピングモータ3のホールド時における発生振動音を
抑制することができるようになるという効果が得られ
る。
【0017】以上、発明の実施の形態を図面に基づいて
説明してきたが、具体的な構成はこの発明の実施の形態
に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【0018】例えば、発明の実施の形態では、ステップ
モータ3のホールド時にのみパルス幅変調信号のオンデ
ューティ比を変動させるようにしたが、ステップモータ
3のイニシャライズ時または駆動時におけるパルス幅変
調信号のオンデューティ比の可変制御については任意で
ある。
【0019】また、発明の実施の形態では、ステッピン
グモータ3として、ユニポーラ4相駆動による1−2相
励磁方式のものを用いる場合を例にとったが、その種類
や駆動方式等は任意である。
【0020】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明請求項
1記載のステッピングモータ駆動装置にあっては、ステ
ッピングモータのステップ駆動およびホールドをパルス
幅変調制御されたパルス幅変調信号で行なうPWM制御
回路を備えたステッピングモータ駆動装置において、前
記ステッピングモータのホールド時に前記パルス幅変調
信号のオンデューティ比を変動させるオンデューティ比
変動制御回路を備えた構成としたことで、モータコイル
に流れる相電流の平均電流値が一定ではなくなることか
ら、電流変動に起因する振動音の発生周波数帯が分散化
されると共に、振動音のピークレベルを低下させること
ができ、これにより、ステッピングモータのホールド時
における発生振動音を抑制することができるようになる
という効果が得られる。
【0021】また、請求項2記載のステッピングモータ
駆動装置では、ステッピングモータのホールド時に前記
パルス幅変調信号のオンデューティ比をスイープ状に変
動させることにより、ランダム状に変動させる場合に比
べると、乱数をとる必要がないためプログラムを組む作
業が容易であり、また、請求項3記載のステッピングモ
ータ駆動装置ではランダム状に変動させることにより、
スイープ状に変動させる場合に比べると、うなり音を発
生させるおそれがなくなる。
【0022】また、請求項4記載のステッピングモータ
駆動装置では、減衰力特性可変型ショックアブソーバに
おける減衰力特性可変手段を駆動する駆動用ステッピン
グモータに請求項1記載のステッピングモータ駆動装置
を適用することによって、各ステッピングモータの振動
によって車内に伝達される異音のレベルを低減させるこ
とができると共に、減衰力特性の切り換えがより小さな
ステップで行なわれるため、減衰力波形の乱れをなくす
ことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ステッピングモータ駆動装置のクレーム
対応図である。
【図2】本発明のステッピングモータ駆動装置を、車両
の減衰力特性可変型ショックアブソーバにおける減衰力
特性可変手段を駆動する駆動用ステッピングモータに適
用した発明の実施の形態を示す駆動装置部分のシステム
ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に適用した車両の減衰力特
性可変型ショックアブソーバを示す断面図である。
【図4】パルス幅変調(PWM)信号のオンデューティ
比が一定の場合のモータ発振音のパワースペクトラム特
性図である。
【図5】パルス幅変調(PWM)信号のオンデューティ
比をスイープ状に変動させた場合のモータ発振音のパワ
ースペクトラム特性図である。
【図6】ステッピングモータのホールド時において、ス
イッチング回路に対するパルス信号のオンデューティ比
をスイープ状に変動制御した場合のステッピングモータ
の各相に印加される相電流の変動状態を示すタイムチャ
ートである。
【図7】ステッピングモータのホールド時において、ス
イッチング回路に対するパルス信号のオンデューティ比
をランダム状に変動制御した場合のステッピングモータ
の各相に印加される相電流の変動状態を示すタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
3 ステッピングモータ MPU マイクロプロセンサユニット(PWM制御回
路、オンデューティ比変動制御回路) SA 減衰力可変型ショックアブソーバ 10 ロータリーバルブ(減衰力特性可変手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステッピングモータのステップ駆動および
    ホールドをパルス幅変調制御されたパルス幅変調信号で
    行なうPWM制御回路を備えたステッピングモータ駆動
    装置において、 前記ステッピングモータのホールド時に前記パルス幅変
    調信号のオンデューティ比を変動させるオンデューティ
    比変動制御回路を備えたことを特徴とするステッピング
    モータ駆動装置。
  2. 【請求項2】前記オンデューティ比変動制御回路が、前
    記ステッピングモータのホールド時に前記パルス幅変調
    信号のオンデューティ比をスイープ状に変動させるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のス
    テッピングモータ駆動装置。
  3. 【請求項3】前記オンデューティ比変動制御回路が、前
    記ステッピングモータのホールド時に前記パルス幅変調
    信号のオンデューティ比をランダム状に変動させるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のス
    テッピングモータ駆動装置。
  4. 【請求項4】前記ステッピングモータが減衰力可変型シ
    ョックアブソーバにおける減衰力特性可変手段を駆動す
    る駆動用ステッピングモータである請求項1〜3のいず
    れかに記載のステッピングモータ駆動装置。
JP8300370A 1996-11-12 1996-11-12 ステッピングモータ駆動装置 Pending JPH10146097A (ja)

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