JPS5843200A - ステツプモ−タの励磁方式 - Google Patents

ステツプモ−タの励磁方式

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JPS5843200A
JPS5843200A JP56138620A JP13862081A JPS5843200A JP S5843200 A JPS5843200 A JP S5843200A JP 56138620 A JP56138620 A JP 56138620A JP 13862081 A JP13862081 A JP 13862081A JP S5843200 A JPS5843200 A JP S5843200A
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JP
Japan
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phase
excitation
current
step motor
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP56138620A
Other languages
English (en)
Inventor
Fujio Moriguchi
森口 富士夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Priority to US06/413,116 priority patent/US4471282A/en
Publication of JPS5843200A publication Critical patent/JPS5843200A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P8/12Control or stabilisation of current

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号に応答して回転−動するステップモータの
励磁方式に関する。
ステップモータは回転角度の制御精度が高く、またフィ
ードバックを必要としないオープンループ制御を行うこ
とができることから、機器の機構部の駆動源として広範
囲な分野で使用されている0ステツプモータの駆動に際
しては、ロータ(回転子)の単ステップ動作ごとに、そ
の慣性モーメントに対して十分なトルクを確保しなけれ
ばならない。特に高速駆動が要求される場合には、かな
りの高トルクを発揮させる必要がある。
第1図はステップモータを高速駆動させるための、従来
提案されたチョッパ励磁方式による駆動回路を表わした
ものである。この回路はステップモータの4相の励磁コ
イルIA、  2A、  IB、2Bと接続されている
。このうち2相の励磁コイルIA、2Aの一端は、励磁
電流の供給をオイ・オフ制御するチョッパトランジスタ
3Aのエミッターコレクタを介して電源ライン4に接続
されている0またこれらの励磁コイルIA、2Aの他端
は、これらを選択的に励磁させるためのトランジスタ5
A、6Aのコレクタ・エミッタ、お゛よび各励磁コイル
IA、2Aに流れる励磁電流を検出するた  −めの電
流検出抵抗7Aを介して接地されている0電流検出抵抗
7Aの一端と基準電圧vRを入力する入力端子8Aとは
、コンパレータ。9Aの異なる入力端子に接続されてお
り、比較結果を出力する出力端子はチョッパトランジス
タ3Aのペースに接続されている。
他の2相、の励磁コイルIB、2Bを励磁させるための
回路部分の構成は、前記°した2相の励磁コ、イルIA
、2Aのそれと同一である。従ってこの回路部分につい
ては各部品に付した符号の末尾の文字AをBとして表わ
し、説明を省略する。
さてこの駆動回路では各トランジスタ5A、6A。
5B、6Bのベースにこれらのトランジスタを所定のタ
イミングで導通させる九めの甲御信号が供゛   給さ
れるようになっている。制御信号によって各h5:y9
哀*5A、6A、5B、6Bカよう択的。
導通すると、各励磁コイルIA、  2A、  IB、
2Bがこれに対応して励磁嬶れる。各励磁コイルIA。
2A、IB、2Bの励磁動作の初期状態では、励磁電流
による電流検出抵抗7Aまたは7Bの電圧降下が小さい
。従ってこの状態ではコンパレータ9Aまたは9Bに供
給される電圧V。は低く、チョッパトランジスタ3Aま
たは3Bは導通状態を保っている。この回路では電源ラ
イン4から各チョッパトランジスタ3A、3Bに比較的
高い電圧が印加されている0このためこの初期状態にお
いて励磁電流は急速に増加する。励磁電流の増加と共に
電流検出抵抗7Aまたは7Bの電圧降下が増大するので
、電圧V。がこれに伴って上昇する。
電圧V。が基準電圧vRにまで上昇すると、この時点で
対応するチョッパトランジスタ3Atたは3Bが遮断状
態となる。これ以後は、電圧V。と基準電圧vRとの関
係でチョッパトランジスタ3Aまたは3Bはオン拳オフ
動作を繰シ返し、励磁コイルの励磁動作が定電流制御さ
れることとなる0 このように従来提案されたステップモータの励1゜ 磁方式によれハ1.定電流制御を前提として各励磁コイ
ルの励磁電流を急速に立5上がらせるので、ステップモ
ータを高速駆動させるのに十分な高トルクを発生させる
ことができる。
ところが提案の励磁方式によって1−2相励磁によりス
テップモータを駆動させようとすると、2相を同時に励
磁させるときに各励磁コイルに流れる励磁電流は、1相
を単独で励磁させるときのそれの2倍となる。従って1
相励磁のときと2相同時励磁のときにステップモータに
発生する磁気エネルギに大きな差が生じ、トルクが不均
一となった。特にステップモータに負荷がかかつている
場合、第2図に示すように、ノ;ルス信号の措給周−期
T1  ごとにロータの回転する角度は、1相励磁時に
θ1.であるとすると2相励磁時にはこれよりも大きな
角度の712  となシ、時間に対する回転角度の特性
はリニアとならなかった。従って例えば−ファクシミリ
に用いられる原稿読取機構のステップモータにこのよう
な励磁方式を使用した場合には、各走査ラインの間隔に
広狭を生じ、正確な画像データを得ることができないと
いう問題殖あったO 本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、定電流
制御方式によって励磁コイルの励磁を行う励磁方式にお
いて:1−2相励磁を行う場合、相励磁の数によらず均
一なトルクを発生させることのできるステップモ〒りの
励磁方式を提供することを目的とする。
本発明では各励磁コイルに流れる励磁電流の最大値を所
定の値に保つ定電流制御子−と、1相励磁時と2相励磁
時とで前記所定の値を2段階に変化させる電流値設定、
手段とによって、1相励磁時−と2相励磁時で励磁電流
の大きさを変化させ、ステップモータ内に頼生する磁気
エネルギの均一化を図って前記した目的を達成する。
以下実施例につき本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明の励磁方式を採用したユニポーラ4相ス
テツプモータの駆動回路を示したもので−ある。この回
路はステップモータの4相の励磁コイルIIA、  1
*−A、IIB、12Bと接続さiている。このうちA
相およびA相励磁コイル11A。
12Aの一端は、励磁電流の供給をオン・オフ制御する
チョッパトランジスタ13Aのエミッタ・コレクタを介
して電源ライン14に接続されておリ、他端は各相励磁
コイルIIA、12Aを選択して相励磁を行わせるため
のトランジスタ15A。
16Aの対応するコレクタ撮子に接続されている。
トランジスタ1.5A、16Aのエミッタ端子は、一端
が接地された電流検出抵抗17Aの他端に接続されると
共に分圧回路18Aを介してジンパレータ19Aの入力
端子の一方に接続されている。コンパレータ19Aの他
方の入力端子は基準電圧vRefを入力する入力端子2
0A−に接続されている0 分圧回路18Aは第1の抵抗21Aと第2の抵抗22A
およびスイッチング用のトランジスタ23Aが直列接続
された回路である。両抵抗21A。
22Aの抵抗値は互に等しい比較的高い抵抗値に設定さ
れており、これらの抵抗の接続点に現われる電圧が1ン
バレータtc+A”9比較されるようにft v−Cい
、o2゜llffilmf ) 9””し’9xfi 
23A l>EB!M断状態のとき、励磁電流の値に比
例して電流検出抵抗17Aの一端に現われる電圧vlは
、そのままコンパレータ19Aに印加される。これに対
してトランジスタ23Aが導通状態のときには、電圧V
、が抵抗21A、22Aによって分圧され、その半分の
電圧v2がコンパレータ19Aに印加されるようになっ
ている。
B相およびπ相の励磁コイルIIB、12Bを励磁させ
るための回路部分の構成は、以上説明したA相およびX
相の励磁コイルIIA、12Aのそれと同一である。従
ってこの回路部分については各部品に付した符号の末尾
の文字AをBとして表わし、説明を省略する。
さて、この駆動回路が動作状態となると、各トランジス
タ15A、16A、15B、16B、23A。
23Bのベースに制御信号25〜29 が供給されてく
る。第4図はこのような制御信号25〜29を作成する
制御回路を、^わしたものである。制御回路は、図示し
な、いR’OM(リード・オンリ・メ、モリ)から出力
されるレロックパルス31の供給を受け、これを計数す
る8進のカウンタ32と、カウンタ32の計数値に応じ
て各制御信号25〜29を出力するデコーダ33とによ
り構成されている。カウンタ32の各計数値“O#〜“
7″に対してデコーダ33から出力される制御信号25
〜29の波形は、それぞれ第5図a −’ eに示す通
りである。このうち、相励磁を行わせるためのトランジ
スタ15A、16A、15B、16Bのベースに供給さ
れる制御信号25〜28 は、図で示すように、順にし
周期ずつ位相の異なる波形を有しており、カウンタ32
の計数が進むごとに、2つの制御信号が同時にH()・
イ)レベルである状態と1つの制御信号のみがHレベル
である状態とが交互に繰り返されるように設定されてい
る。各トランジスタ15A、16A、15B、16Bは
制御信号25〜28 がHレベルとなったとき導通する
ので、これらの制御信号25〜28 によってステップ
モータの1−2相励磁が行われることとなる。これに対
して、各分圧回路18A、18B(第3図)のトランジ
スタ23A、23Bのベースに供給される制御信号29
1d、カラ/り32の計数がカウントアツプされるごと
に電圧レベルが変化し、各制御信号25〜28 のうち
の1つがHレベルとなるとき、すなわち1相励磁が行わ
れるときにHレベルの状態となる。制御信号29がHレ
ベルとなったとき、各分圧回路18A、18Bは分圧動
作を行うまずクロックパルス31によってカウンタ32
が“O” を計数すると、A相およびπ相についての制
御信号25.28(第5図a、d)がHレベルの状態で
出力される。これによりトランジスタ15A、16B6
r導通する。このとき2つのコンノくレータ19A、1
’9Bにはすでに基準電圧vRefが入力されている。
この初期状態では基準電圧VR6fは電圧v1ヨりも大
きく、両コンノ(レータ19A。
19Bは比較信号を出力してそれぞれのチョツノ(トラ
ンジスタ13A、13Bを導通させている。これにより
A相および宥和励磁コイルIIA、12Bには、電源ラ
イン14を通じて励磁電流が゛流れ始める。励磁電流が
一定数に従って増加すると、電流検出抵抗17A、17
Bの一端にそれぞれ現われる電圧v1は過渡的に上昇す
る。電圧■、が基準電圧vRefに到達すると各コンパ
レータ19A。
19Bはこの時点で比較信号の出力を停止し、それぞれ
に対応するチョッパトランジスタ13A。
13Bを遮断状態とする。
ところでコンパレータの入力端子2OA、20Bに供給
される基準電圧vRefは、基準電圧発生回路によって
作成されている。−基準電圧発生回路は第6図に示すよ
うに、鋸歯状波発生器34と、これに直列に接続された
直流分阻止用のコンデンサー35と、コンデンサ35を
経て出力される鋸歯状波に直流電圧を重畳するための定
電圧発生器36によって構成されている0このように基
準電圧V  は鋸歯状波によって周期的に電圧が変化す
るので、これ以後コンハL/−夕19A、19Bはチョ
ッパトランジスタ13A、13Bをオン・オフ制・御し
、励磁電流を定電流制御することとなる。こうしてA相
およびπ相の、同時励磁が行われている間、ロータ(図
示せず::°i″1′はその極歯がそれぞれの励磁相を
形成するステータ(固定子j図示せず)の極歯の中間に
位置するようにステップ動作を行う0 続いて、ROMから次のクロックパルスが読み出される
と、カウンタ32は“1″を計数する0これにより第5
図に示すようにl相についての制御信号28(同図d)
の電圧レベルのみがHレベルからしくロー)レベルに変
化する。またこれと同時に制御信号29(同図e)の電
圧レベルがLし4ルからHレベルに変化する。子の結果
トランジスタ16Bは遮断状態となり、■和動畔のため
の回路動作が停止される。ま几分圧回路18Aのトラン
ジスタ23Aが導通し電圧v2がコンノくレータ19A
に印加される。電圧v2は電圧V、のみの電圧なので、
コンパレータ19Aは電圧v1′ において制、御した
電流値の2倍の電流値でA相励磁コイルIIAの励磁電
流を制御する。こう、してA相のみの1相励磁が行われ
ている間、ロータはその極歯がA轡勲磁を形成するステ
ータの極歯と1111: 対向することと逐る位置までステップ動作する0以下同
様にしてクロックパ、ルスが所定の周期で入力さ−hる
たびにカウンタ32の計数が進行し、ステップモータの
駆動が継続して行われる。このとき励磁制御は説明した
と同様の回路動作によって行われ、各相の励磁コイルI
IA、12A、llB12Bにそれぞれ流れる励磁電流
38A〜38D(第7図a−d)は段階的に変化する。
以上説明したように本発明によれば】−2相励磁におけ
るトルクの均一化を図ったので、ステップモータの低速
回転域においても円滑な回転特性を得ることができ、ス
テップモータを用いた装置の振動4騒音の発生を十分低
減させることができる0 なお実施例では1相励磁時に励磁コイルに流れる励磁電
流の値を、2相励磁時に各励磁コイルに流れる励磁電流
の値の2倍に設定したが、ステップモータにかかる負荷
等の諸条件に応じてこの比率を変化させてもよいことは
もちろんである0例えばファクシミリ等のロール状記録
用紙の搬送系を負荷とするステップモータでは、この倍
率を1.5〜2.5 程度の範囲で調節することにより
円滑な回転特性が得られる。
また実施例ではコンパレータに入力する基準電圧の波形
を鋸歯状波としたが、特にこれに限定されるものではな
く、規則的に変化する波形であれば他の波形でも構わな
いことはいうまでもない0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来提案されたチョッパ励磁方式を採用したス
テップモータの駆動回路を示す回路図、第2図は第1図
に示した駆動回路によシ駆動されるステップモータの回
転特性を示した特性図、第3図〜第7図は本発明の一実
施例を説明するためのもので、このうち第3図はステッ
プ七−夕の駆動回路の要部を示した回路図、第4図は各
相の励磁を制御する制御回路を示すブロック図、第5図
は制御回路、から出力される各種制御信号の電圧波。 形を表わした波形図、第6図はコンパレータに供給され
る基準電圧を作成する基準電圧発生回路のブロック図、
第、7図は1−2相励磁で駆動されるステップモータの
・各励磁コイルに流れる励磁電流の時間的変化を表わし
危説明図である。 11A・・・・・・A相励磁コイル 11B・・・・・・B相励磁コイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ステップモータの各相の励磁コイルに流れる励磁電流を
    検出する電流検出手段と、電流検出手段によシ検出され
    た励磁電流を所定の電流値に制御する定電流制御手段と
    、ステップモータの1相励磁時と2和動i時に前記所定
    の電流値をそれぞれに対応した異なった電流値に設定す
    る電流設定手段とをステップモータの駆動回路に具備さ
    せ、1−2相励磁制御を行うステップモータの1相励磁
    時と2相励磁時において、各相ρ励磁コイルに流れる電
    流を変化させることを特徴とするステップモータの励磁
    方式。
JP56138620A 1981-09-04 1981-09-04 ステツプモ−タの励磁方式 Pending JPS5843200A (ja)

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