JPS5996897A

JPS5996897A - ステツプモ−タ励磁回路

Info

Publication number: JPS5996897A
Application number: JP20289182A
Authority: JP
Inventors: Fujio Moriguchi; 森口　富士夫
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1982-11-20
Filing date: 1982-11-20
Publication date: 1984-06-04

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】本発明はいわゆるミニアングル励磁方式によってステッ
プモータの励磁を行うステップモータ励磁回路に関する
。

複数の巻線を有するステップモータでは、２相励磁時に
各相の巻線に流す電流の比を相対的に変化させていくこ
とにより、基本角よりも小さな微少角でモータ軸を歩進
させることができる。この励磁方式を一般にミニアング
ル励磁方式あるいはミニステップ運転と呼んでいる。

第１図Ａは、２相ステツプモータでバイポーラ接続のミ
ニアングル励磁方式を行う場合における、各相に加える
電流波形の従来例を表わしたものである。今、ステップ
モータの一方の相（以下Ａ相という）に階段状の疑似サ
イン波１１を加えるとする。この場合、他方の相（以下
Ｂ相という）には、同じく階段状の疑似コサイン波１２
を加える。

同図Ｂは、Ａ相に加えられる電流ＩＡとＢ相に加えられ
る電流ＩＲがこのように変化した場合の、モータ軸に発
生するベクトルの変化をその一部について表わしたもの
である。このようにベクトルが順次変化する結果、ステ
ップモータは小刻みに回転する。疑似勺イン波１１およ
び疑似コサイン波１２の、１周期における分割数（階段
の数）を増加させれば、それだけ歩進の分解能が上昇し
、回転が滑らかになる。このためミニアングル励磁回路
は、ステップモータを微少角度で回転させたり、はぼ滑
らかな回転を行わせる用途に広く用いられている。

このようにミニアングル励磁方式では、１つのステップ
角を複数に分割して微少角度ずつ回転を行わせる。従っ
て、これらの微少角度ずつの各励磁ステージにおけるス
テップモータの発生トルクは、分割数が多くなればなる
ほど低下する。第２図を基にこれを具体的に説明する。

今、ステップモータのステップ角が１．８度とし、各ス
テップ角を４分割してミニアングルステップを行わせる
ものとする。ステップモータが回転角０度の位置ぶ１に
停止している場合を考える。この位置ｐ１から回転し次
の位置Ｊ２２に移動する励磁ステージでは、Ｂ相の電流
がＯからＯ１４アンペアに、またＡ相の電流が１．３か
ら１．０アンペアに、それぞれ−例として変化する。こ
のとき発生ずるトルクをＴ１とする。１ステツプ角ずつ
歩進させる通常の励磁方式では、この場合Ｂ相の電流が
Ｏから１．３アンペアに、またＡ相の電流が１．３から
Ｏアンペアにそれぞれ直ちに変化する。このとき発生す
るトルクを丁ＭＦＩＸとする。図に示したように、ミニ
アングルステップの１励磁ステージにおけるトルクＴ１
は、トルクＴＨ日×の約４０％にしかならない。従って
一定の時間間隔で励磁パルスを与えミニアングルステッ
プを行わせるとすれば、従来の回路ではステップモータ
の立ち上がりが悪く、モータ軸の回転に時間的な遅れが
発生してしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑み、モータ軸の回転遅れを
十分小さくすることのできるステップモータ励磁回路を
提供することをその目的とする。

本発明では各励磁ステージの当初で基本回転角の回転に
要する励磁を行わせ、十分なトルクを発生させる。次に
それらの励磁ステージ本来の励磁状態に移行させ、モー
タ軸を所望の位置まで回転させる。このように各励磁ス
テージにおいて２段階の励磁を行うことで、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図は本実施例のステップモータ励磁回路を表わした
ものである。この回路では、ステップモータの図示しな
い極歯に巻かれた２つの励磁コイル２１Ａ、２１Ｂにつ
いてバイポーラ励磁を行う。

一方の励磁コイル２１Ａについてこれを励磁制御する回
路部分と、他方の励磁コイル２１Ｂについてこれを励磁
制御する回路部分とは、全く同一の回路構成となってい
る。従って、特に必要とする場合を除き、Ａ相の励磁コ
イル２１Ａについての回路部分のみを説明する。なおり
相の励磁コイル２１Ｂについての回路部分については、
励磁コイル２１Ａについての回路部分に用いる添字Ａの
代わりに、添字Ｂを用いる。

さて励磁コイル２１Ａの一端には、第１のスイッチング
トランジスタ２２Ａのエミッタと、第２のスイッチング
トランジスタ２３Ａのコレクタが接続されてｄ３す、他
端には、第３のスイッチングトランジスタ２４Ａのエミ
ッタと、第４のスイッチングトランジスタ２５Ａのコレ
クタが接続されている。第１および第３のスイッチング
トランジスタ２２Ａ、２４Ａのコレクタは、共通して電
源ライン２６に接続されている。また第２および第４の
スイッチングトランジスタ２３Ａ、２５Ａのエミッタは
、一端を接地した電流検出抵抗２７Ａの他端に接続され
ると共に、電流制御回路２８Ａの入力端子ＩＮに接続さ
れている。第１および第４のスイッチングトランジスタ
２２Ａ、２５Ａのベースは、Ａ相ドライバ回路２９Ａの
出力端子０１．０２に接続されており、第２および第３
のスイッチングトランジスタ２３Ａ、２４Ａのベースは
、入相ドライバ回路３１Ａの出力端子ｏ１．０２に接続
されている。

Ａ相ドライバ回路２９Ａと入相ドライバ回路３１Ａの第
１または第２の入力端子１＋、Ｉ２は、リード・オンリ
・メモリ（ＲＯＭ）３２の対応する第１または第２の出
ノ〕端子■、■に接続されている。これらの出力端子■
、■から後述する２値信号３３１．３．３２が出力され
ると、励磁コイル２１Ａの励磁電流が交番変化し、バイ
ポーラ運転が行われることになる。

電流制御回路２８Ａは、一種の分圧回路である。

この回路の２つの制御入力端子Ｃ５、Ｃ６は、リード・
オンリ・メモリ３２の対応する出力端子■、■に接続さ
れている。これらの出ノｊ端子■、■から出力される２
値信号３３ｓ　、３３６に応じて、電流制御回路２８Ａ
はその入力端子ＩＮに印加される電圧を４段階に変化さ
せ、その出力端子ＯＵＴから出力するようになっている
。

コンパレータ３４Ａは、電流制御回路２８Ａから出力さ
れる電圧Ｖ（ＯＡ）と基準電圧Ｖ（Ｓ）の比較を行う。

ここで基準電圧Ｖ（Ｓ）は、三角波発生器３５から直流
阻止キャパシス３６を介して出力される三角波を、定電
圧印加端子３７に印加される所定の直流電圧に重畳させ
たものである。

コンパレータ３４Ａの出力信号３８Ａは、Ａ相および入
相ドライバ回路２９Ａ、３１Ａの入ノｊ端子Ｉ５、Ｉ６
に共通して入ノコされる。

Ａ相および入相ドライバ回路２９Ａ、３１Ａは、それら
の２つの入力端子１＋、Ｉ５またはＩ２、Ｉ６に共に信
号“′１″が入力したときのみ、その出力端子０１．０
２からこれらに接続されたスイッチングトランジスタ２
２Ａ、２５Ａまたは２３Ａ、２．４Ａを導通させるだめ
の信号を出力するようになっている。従って、モータク
ロック端子３９からカウンタ４１に対してモータクロッ
クパルス４２が供給されたとし、カウンタ４１の出力端
子Ｄｏ”Ｄ＋から出力される計数値４３によって、リー
ド・オンリ・メモリ３２の番地指定が行われたとすれば
、これに応じてステップモータの駆動が行われることに
なる。

なお、励磁コイル２１Ｂに関する回路部分において、Ｂ
相および百相ドライバ回路２９Ｂ、３１Ｂの、コンパレ
ータ３４Ｂと接続されない側の入力端子Ｉ３、Ｉ４は、
それぞれリード・オンリ・メモリ３２の対応する出力端
子■、■に接続されている。また電流制御回路２８Ｂの
２つの制御入力端子Ｃ７、Ｃ８は、リード・オンリ・メ
モリ３２の対応する出力端子■、■に接続されており、
それぞれ２値信号３３７．３３ａが供給されるようにな
っている。

以上説明したステップモータ励磁回路によるステップモ
ータの駆動を次に具体的に説明する。このステップモー
タ励磁回路は１．８度のステップ角を４分割してミニア
ングルステップを行う回路である。一般にＮ分割（Ｎは
任意の整数）のミニアングルステップを行う場合、モー
タクロックパルス４２の周波数ば、基本角で歩進させる
回路のＮ倍の周波数となる。しかしながら本実施例のス
テップモータ励磁回路では、これが更に２倍の２Ｎ倍の
周波数に設定されている。これは後に詳細に説明するよ
うに、１つのミニアングルステップにおいて、それぞれ
２段階励磁が行われるからである。

今、カウンタ４１の計数値が零にセットされている状態
で、モータクロック端子３９からモータクロックパルス
４２の供給が開始されるものとする。これによりカウン
タ４１の計数が開始され、そのデータ出力端子り、〜Ｄ
４に数値１１０１１から“３１″までの値が計数値４３
として、順次かつサイクリックに出ノ〕されることにな
る。リード・オンリ・メモリ３２はこの計数値４３をア
ドレス情報としてデータの読み出しを行う。そしてその
出力端子■〜■から２値信号３３１〜３３８を出力する
。

第４図はリード・オンリ・メモリ内のデータの内容を示
したデータ配置図である。今、計数値４３として初期的
な数値１（ＯＩＩが出力されているとする。このときス
テップモータのモータ軸が、回転角０度の位置Ｊ２１（
第２図）に停止している。

リード・オンリ・メモリ３２はこの状態で、その出力端
子■〜■に次の２値信号３３１〜３３Ｂを出力している
。

Ｏ番地・・・・・・３３　＋　、３３５．３３　ｓ　＝
　”　１　”３３２〜３３４．３３７．３３ｅ　＝“Ｏ
１１この信号状態では、４つのドライバ回路２９Ａ１２
９Ｂ、’、３１Ａ、３１Ｂのうち信号“１″の供給を受
けるＡ相ドライバ回路２９Ａが動作状態にある。このと
き電流制御回路２８Ａに供給される２値信号３３ｓ　、
３３６は信号″゛１．１″の状態にあり、電流検出抵抗
２７Ａの両端に発生する電圧を最も高い比率で分圧し、
出力端子０ＬＩＴがら出カする。Ａ相ドライバ回路２９
Ａはこの状態でコンパレータ３４Ａから出力される電圧
によってオン・オフ制御を行い、励磁コイル２１Ａに流
れる電流を１．３アンペアの値に定電流制御する。この
とぎ入相、Ｂ相および百相ドライバ回路３１Ａ、２９８
．３１８は共に非動作状態にある。

最初のモータクロックパルス４２が発生し、計数値４３
として数値゛１′″がリード・オンリ・メモリ３２に入
力されたとする。この段階でリード・オンリ・メモリ３
２は次の２値信号３３１〜３３８を出力する。

１番地・・・・・・３３３．３３７．３３ａ　＝　’“
１″３３＋　、３３２．３３４〜３３６−”Ｏ”この信
号状態のもとでは、Ｂ相ドライバ回路２９Ｂのみが動作
状態となる。このとき電流制御回路２８Ｂに供給さ、れ
る２値信号３３７．３３ｅが共に信号Ｊ（Ｉ　１１の状
態となり、電流検出抵抗２７Ｂの両端に発生する電圧を
最も高い比率で分圧する。

この結果、励磁コイル２１Ｂに流れる電流は０アンペア
から１．３アンペアに変化する。すなわちＢ相について
の励磁が行われ、ステップモータは位置ぶ１から、１２
２の方向に向って最大の回転トルクＴＭ日×を受ける。

次に２つ目のモータクロックパルス４２が発生すると、
計数値４３として数値゛２″がリード・オンリ・メモリ
３２に入力される。この段階でリード・オンリ・メモリ
３２は次の２値信号３３１〜３３Ｂを出力する。

２番地・・・・・・３３＋　、３３ｓ、３３ｓ　、３３
７−１１１　Ｉ＋３３２．３３４．３３５．３３Ｂ −゛０′″ この信号状態のもとでは、Ａ相およびＢ相ドライバ回路
２９Ａ、２９Ｂが動作状態となる。このとき一方の電流
制御回路２８Ａに供給される２値信号３３５．３３ｇは
信号“ｃＯｌｌ　Ｉ＋の状態にあり、他方の電流制御回
路２８８に供給される２値信号３３７．３３ａは信号“
ｌｉ、Ｑｌ＋の状態にある。この状態で一方の電流制御
回路２８Ａ°は、電流検出抵抗２７Ａの両端に発生する
電圧を２番目に高い比率で分圧する。また他方の電流制
御回路２８Ｂは、電流検出抵抗２７Ｂの両端に発生する
電圧を３番目に高い比率で分圧する。この結果、Ａ相の
励磁コイル２１Ａには１アンペアの定電流が流れ、Ｂ相
の励磁コイル２１Ｂには０．７アンペアの定電流が流れ
る。すなわちこのときＡＢ相についての励磁が行われ、
モータ軸は比較的弱いトルクＴ１で位置兎２まで回転す
る。

次に３つ目のモータクロックパルス４２が発生ずる。こ
のとぎリード・オンリ・メモリ３２から３番地に収容さ
れたデータが出力される。この状態では人相およびＢ相
ドライバ回路３１Ａ、２９Ｂが動作状態となる。電流制
御回路２８Ａには２値信号３３５．３３６として信号゛
０．０″が供給され、電流検出抵抗２７Ａの両端に発生
する電圧が最も低い比率で分圧される。この結果、Ａ相
の励磁コイル２１Ａには、逆方向に０．４アンペアの電
流が流される。他方の電流制御回路２８Ｂには信号゛′
０．１゛′が供給されるので、Ｂ相の励磁コイル２１Ｂ
には今までの方向（正方向）に１アンペアの電流が流さ
れることになる。これにより、ステップモータは位置ぷ
２がらｐ３の方向に向って、最大の回転トルクＴ　ＭＦ
Ｉ　Ｘを受ける。

次に４つ目のモータクロックパルス４２が発生する。こ
の場合にはＡ相およびＢ相ドライバ回路２９Ａ、２９Ｂ
が再び動作状態となり、Ａ相およびＢ相の励磁コイル２
１Ａ、２１Ｂに正方向に０．７アンペアの電流が流れる
。このときＡＢ相についての励磁が行われ、モータ軸は
比較的弱いトルクＴ１で位置ｐ３まで回転する。

以下同様にして、ステップモータのモータ軸には各励磁
ステージの最初の段階で大きなトルクＴＭ日×が与えら
れ、次にその励磁ステージにおける所定のトルクＴ１が
与えられる。この結果ステップモル夕は十分なトルクで
応答住良（回転することができる。

なお以上説明した実施例ではモータクロックパルスを等
間隔に発生させるものとして説明したが、これに限られ
るものではない。負荷の大きさに応じてパルス間隔を設
定すれば、ステップモータを円滑に駆動することかで・
きる。

このように本発明によればミニアングル励磁方式におい
て各励磁ステージで２段階の励磁を行ったので、ステッ
プモータをより直線的に駆動させることができる。また
回転トルクを実質的に増加させることができるので、従
来に比して小型のステップモータを用いることができ、
装置を安価かつ小型に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のステップモータ励磁回路によるミニアン
グル励磁方式を説明するためのもので、同図Ａは各相に
加える電流波形の波形図、同図Ｂはモータ軸に発生ずる
ベクトルを示したベクトル図、第２図は２つの励磁コイ
ルに流れる電流とステップモータの回転角および発生す
るトルクの関係を表わした特性図、第３図は本発明の一
実施例におけるステップモータ励磁回路の回路図、第４
図はこの回路に使用されているリード・オンリ・メモリ
内の記憶データの配置関係を表わしたデータ配置図であ
る。２１・・・・・・励磁コイル３２・・・・・・リード・オンリ・メモリ２８・・・・
・・電流制御回路２９Ａ・・・・・・Ａ相ドライバ回路２９Ｂ・・・・・・Ｂ相ドライバ回路３１Ａ・・・・・・入相ドライバ回路３１、　Ｂ・・・・・・百相ドライバ回路出　　願　　
人富士ゼロックス株式会社代　　理　　人弁理士　山　内　梅　雄第　１　図（Ａ）　　　　　　　　　　　ＣＢ）日＋　ｔ％’！　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　−Ｉｓ第２図口転円

Claims

【特許請求の範囲】

複数の励磁相を有し、そのうちの２相の励磁電流を、各
励磁ステージにおいてそれらの比が段階的に変化するよ
うに変化させて励磁を行い、基本回転角よりも微少な角
度ずつモータ軸を歩進させるミニアングル励磁方式を用
いた回路において、基本回転角の回転に要する励磁を各
励磁ステージの当初で一時的に行なわせ、次にその励磁
ステージの本来の励磁状態に移行させる２段階励磁手段
を備えたことを特徴とするステップモータ励磁回路。