JPH11252996A

JPH11252996A - パルスモータの駆動装置とその駆動方法

Info

Publication number: JPH11252996A
Application number: JP4330098A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Watabe; 博也渡部
Original assignee: NEC Yamagata Ltd
Current assignee: NEC Yamagata Ltd
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】パルスモータの駆動時、又は、減速時の振動
を抑えると共に、モータの回転トルクを約７０以上に維
持し、以って、起動時の駆動特性と、減速時の減速特性
を改善し、迅速な回転制御を可能にしたパルスモータの
駆動装置を提供する。【解決手段】複数の励磁相を遷移させて回転駆動させ
るパルスモータの駆動装置において、パルスモータの回
転角度を検出する角度検出手段５と、前記角度検出手段
５が所定の回転角度を検出した時、最大駆動トルクを発
生する励磁相に切替える励磁相の切替手段３ａとを設け
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスモータの駆
動装置とその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルスモータの回転軸に回転角検出セン
サ、例えばエンコーダを取り付けて、パルスモータを制
御するものとしては、例えば、特開平７−３３７０９７
号公報が知られている。この公報に示されている技術
は、パルスモータにエンコーダを取り付けて、モータを
複数の加速、減速条件で駆動し、エンコーダの信号をモ
ニタし、モータの脱調点を検出し、この脱調点の加速、
減速条件を基に以後のモータの加速、減速の駆動条件を
制御するものである。

【０００３】しかし、上記した従来のものは、次のよう
な問題点があった。第一の問題点は、毎回、事前の駆動
実験により駆動条件を設定しなければならないというこ
とである。その理由は、モータの脱調点はモータ負荷、
特に負荷の質量により変化する為である。前もって複数
の加速、減速条件で駆動実験を行い、その実験結果を基
に駆動条件を設定する方法ではモータ負荷毎に、その脱
調点を検出する為の駆動実験を行わなければならず、量
産化には不適当である。

【０００４】又、第二の問題点は、モータの脱調を完全
に防止できないということである。その理由は、あらか
じめ実験より求めた加速、減速の駆動条件で駆動させて
も、モータ負荷の変動、モータ駆動機構の劣化、などに
より脱調点が変化するためである。つまり、モータの脱
調発生の有無は検出できるが、防止は出来ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、パルスモータの駆
動時、又は、減速時の振動を抑えると共に、モータの回
転トルクを約７０以上に維持し、以て、起動時の駆動特
性と、減速時の減速特性を改善し、迅速な回転制御を可
能にした新規なパルスモータの駆動装置とその駆動方法
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わるパ
ルスモータの駆動装置の第１態様は、複数の励磁相を遷
移させて回転駆動させるパルスモータの駆動装置におい
て、前記パルスモータの回転角度を検出する角度検出手
段と、前記角度検出手段が所定の回転角度を検出した
時、最大駆動トルクを発生する励磁相に切替える励磁相
の切替手段とを設けたことを特徴とするものであり、
又、第２態様は、前記角度検出手段はエンコーダであ
り、このエンコーダはローテータの安定点と安定点との
略中間の角度位置を検出可能にしたものであり、この位
置を検出すると、前記切替手段は励磁相を切替えること
を特徴とするものであり、又、第３態様は、前記最大駆
動トルクは、回転方向に対する最大トルクであることを
特徴とするものであり、又、第４態様は、前記最大駆動
トルクは、回転方向と逆方向に対する最大トルクである
ことを特徴とするものである。

【０００７】又、本発明に係るパルスモータの駆動方法
の第１態様は、複数の励磁相を遷移させて回転駆動させ
るパルスモータの駆動方法であって、パルスモータの回
転角度を検出する角度検出手段が所定の回転角度を検出
すると、最大駆動トルクを発生する励磁相に切替えて、
パルスモータの回転を制御することを特徴とするもので
あり、又、第２態様は、前記回転角度とは、ローテータ
の安定点と安定点との略中間の角度であることを特徴と
するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、パルスモータの回転角
を検出する手段を備えたパルスモータの駆動装置であっ
て、指令パルスに対するパルスモータの回転角度を検出
し、回転角に応じて最大駆動トルクを発生させることが
できる励磁相をパルスモータに加えることにより、パル
スモータの立ち上がり、立ち下がり時間を短縮するもの
である。又、パルスモータの回転時、特に回転数が低い
スタート直後、又は、ストップ直前のモータ振動を防止
するものである。

【０００９】本発明では、モータ制御回路１から動作パ
ルス数データと駆動パラメータをパルス出力回路２に与
える。パルス出力回路２は、モータドライバ３に駆動パ
ルス２ａを出力するが、１パルス出力するごとにパルス
モータの回転角状態をパルスモータ４に直結しているエ
ンコーダ５によりモニタし、パルスモータ４が回転後、
振動を発生する前にトルクが最大となるポイントで、次
のパルスをモータに与えることで、モータ４の回転時の
振動を押さえ、滑らか且つ最大の加速度を得ることが出
来るように構成している。

【００１０】モータ制動時に於いても、上記と同様のタ
イミングで逆方向のトルクをあたえる事により、最大の
制動特性が得られる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明に係わるパルスモータの駆動
装置とその駆動方法の具体例を図面を参照しながら詳細
に説明する。図１は、本発明に係わるパルスモータの駆
動装置の具体例を示すブロック図、図２は本発明の動作
を説明する図であって、これらの図には、複数の励磁相
を遷移させて回転駆動させるパルスモータの駆動装置に
おいて、パルスモータの回転角度を検出する角度検出手
段５と、前記角度検出手段５が所定の回転角度を検出し
た時、最大駆動トルクを発生する励磁相に切替える励磁
相の切替手段３ａとを設けたことを特徴とするパルスモ
ータの駆動装置が示されている。

【００１２】次に、本発明を更に詳細に説明する。モー
タ制御回路１は、パルスモータ４を制御する指令を生
成、出力するユニットで、動作パルス数データ、駆動す
る為の駆動パラメータ、例えばモータの励磁電流、制動
開始ポイントなどのデータをパルス出力回路２に与え
る。パルスの出力回路２では、モータ制御回路１よりの
指令にもとづいてパルスを出力するが、パルスモータ４
の駆動状態をフィードバックパルス５ａで監視しながら
パルス出力回路２の駆動パルス２ａの周波数をリアルタ
イムで可変する。また、駆動パルス２ａの数のカウント
も行っており、指令パルス数分の出力が終了し、モータ
の停止状態が安定したところでモータ制御回路１に対し
て駆動完了信号を出力し、モータ４の動作が終了したこ
とを知らせる。励磁相を切り替える切替手段を含むモー
タドライバ３はパルス出力回路２で生成されたパルスを
基にパルスモータ４を回転させる為の回転励磁相のパタ
ーンを生成し、モータ４を駆動するに十分な電流と電圧
値に昇圧する。パルスモータ４にはモータドライバ３で
生成された電圧が入力され、回転運動に変換する。

【００１３】又、本発明では、モータ軸に直結した回転
角を検出するエンコーダ５をモータ４に取り付けてお
き、モータ４の所定の回転変位量に基づきフィードバッ
クパルス５ａを出力する。次に、図１の回路の動作につ
いて、図を参照して説明する。パルスモータは、モータ
コイルの巻き取り構造の違いにより４相パルスモータと
５相パルスモータに分類される。以下の説明では、４相
パルスモータについて説明するが、基本的に５相パルス
モータとは１パルス当たりの分解能が異なるのみで、動
作原理は４相パルスモータと同様である。

【００１４】図２はパルスモータ４の励磁相とパルスモ
ータ４の回転角、回転子に発生するトルクの関係を表し
たものである。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはモータドライバ３から
出力されるパルスモータ４の励磁相パターンを示したも
のである。今、図２に示すように、モータの励磁パター
ンがＡの状態にあったとする。Ａの励磁状態では、Ａの
トルク曲線とトルクの０ラインが交差するポイントで且
つ、モータの回転方向と発生トルクが相反するポイント
０、４がモータの安定点となる。例えば、現在モータの
回転角が０ポイントにあったとする。次に励磁相をＢに
切替える。すると、現在位置０のポイントでは、正転ト
ルクの最大値がモータにかかることとなりモータは正転
方向に回り出す。しかし、１のポイントを通過すると今
度は逆転トルクがモータにかかることとなり、１のポイ
ントをオーバーランしてまた１のポイントに戻されるの
で、励磁相をＣに切替える。

【００１５】このようにして、励磁パターンをＣ、Ｄと
順に切替えていった場合、モータ４は回転角２、３へと
移動して行き、結局励磁相を切替えるごとに１．８度ず
つ回転することとなる。図５は、その時のモータ４の回
転角と駆動パルス数を表したものである。モータ４が１
パルス分回転するごとにトルク０のポイントを通過し、
オーバーシュート、アンダーシュートを繰り返した後、
次第に振動が収束し停止する。駆動パルス間隔ｔは、モ
ータが追従するに十分な余裕を取った時間を設定する必
要がある。

【００１６】図２は、モータ４に取り付けた１．８度よ
り小さい分解能を持つエンコーダ５によりモータ４の回
転角を検出し、回転角を検出した時出力されるフィード
バックパルス５ａに基づき、パルス出力回路２から駆動
パルス２ａを出力し、このパルスにより切替手段３ａが
励磁相を順に切替える場合のパルスモータ４の励磁相と
パルスモータ４の回転角、回転子に発生するトルクの関
係を表した図である。モータ４に取り付けた本発明のエ
ンコーダ５では、特に、０ポイントから７ポイントの各
ポイントの中間点を検出できるように構成している。モ
ータ４が０ポイントから１ポイントに回転する時に、エ
ンコーダ５で中間の０１ポイントを検出し、次の励磁相
Ｃに切替える。０１ポイントではまだ最大正転トルクの
７０％のトルク発生があり、励磁相Ｃに切替えても同じ
正転トルクを発生するが、その後１ポイントを通過する
ときには、励磁相がＢ相のままだとトルクが０になるの
に対して、Ｃ相に替えた場合は、最大トルクがモータ４
に加わり、最大の加速度を発生することが可能になる。
同じようにして励磁相をＤ、Ａと順に切替えていくこと
によりモータ４のトルクは常に正転方向に７０％から１
００％のトルクを維持することが出来、回転数は急激に
上昇する。

【００１７】図３は、モータ４の駆動パルス数とモータ
の回転数を表したものである。モータ４はトルクの変動
も少なく、なめらか且つ急速に回転数が上昇する。図４
は、駆動パルス２ａとフィードバックパルス５ａのタイ
ミングを表したタイミングチャートである。フィードバ
ックパルス５ａは、０から７ポイントの各ポイントの中
間点でパルスが出力される。フィードバックパルス５ａ
の発生タイミングで次の駆動パルス２ａを出力すること
により、モータ４の励磁相が次の相に切替わる。

【００１８】次に、本発明の他の具体例について図２を
参照して説明する。モータ４が今、正転方向に回転して
いるとする。モータ４が０ポイントを通過したところで
最大の制動トルクを与えるためには、モータ４と回転方
向が逆で且つ最大のトルクを発生できる励磁相、つま
り、Ｄ相を与えれば、最大の制動特性を得られることと
なる。しかし、モータ４には慣性があるので、すぐには
停止することが出来ない。従って、モータ４はＤの励磁
相を与えても０ポイントを通過し、１ポイントまで回転
する。１ポイントまで回転するとＤの励磁相では、逆転
トルクが０となり、制動が働かなくなるので、モータ４
に取り付けたエンコーダ５により、０ポイントと１ポイ
ントの中間点０１ポイントを検出し、０１ポイントを通
過した瞬間にモータ励磁相をＡ相に切替えることによ
り、最大の制動力が１ポイントを通過時にも加わること
となる。このように、モータ励磁相を駆動パルス２ａに
より、順にＢ、Ｃと切替えることによりモータに最大の
制動トルクを発生することが出来る。

【００１９】この具体例は、モータの減速特性を改善
し、減速時のモータ振動押さえるという新たな効果をも
生み出している。

【００２０】

【発明の効果】第１の効果は、パルスモータ駆動時の振
動を大幅に低減することが出来る。その理由は、フィー
ドバックパルスにより、駆動パルスを適切なタイミング
で発振させることにより、モータの振動が発生する要因
を取り除くことが出来るからである。

【００２１】第２の効果は、パルスモータの駆動特性を
大幅に改善することが出来る。その理由は、フィードバ
ックパルスにより、駆動パルスを適切なタイミングで発
振させることにより、モータの回転子トルクを常に７０
％から１００％の間で維持することが可能であるからで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルスモータの駆動装置のブロッ
ク図である。

【図２】本発明の動作を説明する図である。

【図３】駆動パルスと回転数の関係を示すグラフであ
る。

【図４】フィードバックパルスと駆動パルスとのタイミ
ングチャートである。

【図５】駆動パルスと回転角の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１モータ制御回路２パルス生成回路２ａ駆動パルス３モータドライバ３ａ切替手段４パルスモータ５エンコーダ５ａフィードバックパルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の励磁相を遷移させて回転駆動させ
るパルスモータの駆動装置において、前記パルスモータの回転角度を検出する角度検出手段
と、前記角度検出手段が所定の回転角度を検出した時、
最大駆動トルクを発生する励磁相に切替える励磁相の切
替手段とを設けたことを特徴とするパルスモータの駆動
装置。
【請求項２】前記角度検出手段はエンコーダであり、
このエンコーダはローテータの安定点と安定点との略中
間の角度位置を検出可能にしたものであり、この位置を
検出すると、前記切替手段は励磁相を切替えることを特
徴とする請求項１記載のパルスモータの駆動装置。
【請求項３】前記最大駆動トルクは、回転方向に対す
る最大トルクであることを特徴とする請求項１又は２記
載のパルスモータの駆動装置。
【請求項４】前記最大駆動トルクは、回転方向と逆方
向に対する最大トルクであることを特徴とする請求項１
又は２記載のパルスモータの駆動装置。
【請求項５】複数の励磁相を遷移させて回転駆動させ
るパルスモータの駆動方法であって、前記パルスモータの回転角度を検出する角度検出手段が
所定の回転角度を検出すると、最大駆動トルクを発生す
る励磁相に切替えて、前記パルスモータの回転を制御す
ることを特徴とするパルスモータの駆動方法。
【請求項６】前記回転角度とは、ローテータの安定点
と安定点との略中間の角度であることを特徴とする請求
項５記載のパルスモータの駆動方法。