JPS6188795A - ステツプモ−タ駆動回路 - Google Patents

ステツプモ−タ駆動回路

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JPS6188795A
JPS6188795A JP20633684A JP20633684A JPS6188795A JP S6188795 A JPS6188795 A JP S6188795A JP 20633684 A JP20633684 A JP 20633684A JP 20633684 A JP20633684 A JP 20633684A JP S6188795 A JPS6188795 A JP S6188795A
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JP
Japan
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step motor
pulse
excitation
current
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Pending
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JP20633684A
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English (en)
Inventor
Kiyomichi Kubota
久保田 清道
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque

Landscapes

  • 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ステップモータ駆動回路に係シ、特にX−Y
プロッタ等に使用するに好適なステップモータ駆動回路
に関する。
〔発明の背景〕
第2図は、従来のチョッパ一方式定電流ステッグモータ
駆動回路の構成を示すものである。
パルス発生器lから送シ出されるステップモータ2の駆
動用指令パルスレート(可変調周波数)3は、パルス分
配器4によりφ1o5.φ2o6゜φ3o7.φ408
の図示の位相差をもり4相の並列パルスに分配され混合
器9でパルス巾変調信号11Oと混合合成された後電力
増巾及びスイッチング回路11の入力信号φ1112+
φ2113+φ3114+φ4115となる。前記φt
t12+φzt13.φjllLφ4115・は、電力
増巾及びスイッチング回路ll内においてステップモー
タ2の固定子16巻MLt17゜La 18. Ls 
19. L420 (区別図示せず)へ供給するパルス
巾変調励磁電流It o 21 + It o 22J
3o23+I4024に増巾された後巻線Lt 17.
 L218. Ll19゜L420、固定子16鉄心の
組合わせにおいて、励磁磁束G s + G z + 
Gs +、 G4  (図示せず)に変換される。前記
励磁電流It o 2l−I4624の「オン」 「オ
フ」制御によシ鉄心の固定子16と永久磁石の回転子3
2の位置の相対関係および回転子32の起硼力と固定子
の励磁極性との合成値によシ磁束通路が変化しステップ
モータ2の回転子32を所定の変位だけ歩進させること
ができる。
又、本例ではチョッパ一式定電流駆動方式を採用してい
るがその構成は下記の如くでるる。固定子巻線L+ 1
7. L218. Ls 19. L420を流れる励
磁電流信号1to21〜I4024は常に集約された電
流I25となり励磁電流検出用抵抗器26を介して接地
側27に流れ込む。又、前記電流125による電圧降下
V28は抵抗器26の一端より検出され、電圧−パルス
巾変調変換器(V−PWM変換器)29へと導びかれる
。さらに、V−PWM変換器29内部では検出電圧v2
8がパルス巾変調設定値と比牧され、検出電流値工の増
減に牛ない、V  PWM変換器29から混合器9へ出
力するパルス巾変調信号lOの変調波形中(つまり)く
ルス波形面積)を増減し、等制約には励磁電流Ito 
211 I20221 I302L I4024、(す
なわち検出電流I25の平均値)が一定になるように制
御する。又、前記パルス発生器11パルス分配器4、混
合器9、成力増巾及びスイッチング回路11、ステップ
モータ2、V−PWM変換器29には′1源E30によ
り駆動1力が供給されチョッパ一方式の定電流ステップ
モータ駆動回路31を構成している。
−ffにステップモータ2を自起動周波数外で、瞬時逆
転駆動や指令パルスレート3の少ない間欠運動から周波
数を高くし連続回転(加減速)をさせる場合には、高周
波駆動を必要とする。しかし、固定子巻線L117〜L
420のインダクタンスによシ高速動作時励磁電流I+
o21〜I4024が減少し発生トルクが減少するのが
一般的である。このことは、負荷トルクの変動、ステッ
プモータに機械的共振が発生した場合、税調、ステップ
角度誤差人間の聴覚に鋭敏な周波数の振動や音響負荷と
の機械的共振等一般には乱調現象と呼ばれる不安定現象
を生ずることになる。したがって、上記した欠点をなく
す工夫として高速駆動動作を行なう時励磁電流を一定に
する定電流駆動方式の工夫が多種なされているが上記し
た従来例もその一例でるるか次のような欠点を有してい
る。
すなわち、ステップモータ2に低速、高速両応答特性を
もたせた定電流ステップモータ駆動方式では、高速時に
安定した動作が行なえるように高速駆動時に必要な励磁
電流値に定電流駆動回路の定数を設定する必要がめる。
このことは、低速動作時ではステップモータは必要以上
の駆動電流が巻線に供甜されることになシ過大な駆動ト
ルク阻止トルクが発生することになる。つまシ、振動騒
音等の発生によりなめらかな回転部Wbを行なわせるこ
とが不可能になり、高精度の軌跡制御、高品質の画質、
低騒音を要求されるX−Yレコーダ、XYプロッタ等の
用途に“は便用不可能な欠点を有する。
また、高速時に必要な定′I4を流値に回路を設定する
ことは回転子32の停止、回転を含め常に固定予巻a 
Lt 17〜L420に励磁電流1to21〜I402
4が流れることになシ固定子巻線Lt17〜L420抵
抗値に比例しfc、電力損失による発熱、温度上昇を生
ずる。しまたがって回転子32の軸の機械的膨張等によ
る摩擦力の増加、長期間にわたる通電ではステツブモー
220巻線L117〜L420、電気的絶縁材料の劣化
を生ずる等人体に危険性かぁシ安定した性能を維持でき
ない欠点を有する。更には、励磁電流l1o21〜I4
024を検出して定シ流駆動を行なっているので指令パ
ルスレート3が少ない間欠運動を行なっている場合は問
題ないが、周波数が高くなり連続回転に近づくと励磁電
流1to21〜I4024が巻線Ll 17〜L420
のインダクタ7スの影響を受けて前記電流信号l1o2
1〜Lo24の確立が遅れてくる。このことは、指令パ
ルスレート3に対する出力トルク、及び変位の発生に時
間遅れを発生することを意味しステップモータに加減速
運動をさせる場合、速度を徐々に加速しないと自起動限
界周波数以上で脱調する危険性があり安定した高速駆動
を行えない欠点を有している。
また、ステップモータの励磁シーケンスは用途によシ多
様化されていて例えば4相機の駆動方式を例にとれば、
常に1相の巻線に励磁電流を印加するl相励母方式、常
に2相の巻線に励5B電流を印加する2相励磁方式、前
記2方式に対し回転ステップ角を1/2とする目的でl
相又は2相巻線に交互に励磁電流を印加する1−2相励
磁方式等がらるが、前記1−2相励磁方式の励磁−流は
l相巻線、2相巻線と交互に流れるのでl相励磁方式、
2相励磁方式と比較し検出用抵抗器26を流れる電流I
25は一定とならず、V−PWM変換器29で制御でき
る範囲から外れだりするため安定した動作を期待できず
従来例の回路構成ではステップモータ2に1−2相励磁
の駆動方式を採用実現できない欠点を有している。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、消費成力が少なく、乱調現象を生ぜず
低速から高速まで応答性が良く安定した駆動が可能でか
つ全ての励磁シーケンスに適用可能なチョッパ一方式“
シ流可変形ステップモータ駆動回路を提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、従来のステップモータ駆動回路31で励磁電
流検出抵抗器26、電圧−パルス巾変調変換器29から
なるフィードバック方式のチョッパ方式定電流作成回路
の代りに、指令パルスレート3を入力信号とし、混合器
9ヘパルス巾変調信号43を出力する周波数−パルス巾
変調変換器(f−PWM変換器)33をフィード7オア
ード方式のチョッパ一方式電流可変信号作成回路として
ステップモータ駆動回路34に採用したものである。前
記f−PWM変換器33は図3に示すように指令パルス
レート3の周波数f44の増減に関係なく一定面積を有
するパルスの励磁電流Ilo 21−I< o 24と
して出力する従来例45に対して指令パルスレート3の
周波数f44が高くなるにつれてパルス巾変調信号43
のパルス面積を増大し励磁電流1xt39〜I4142
を増加する方式を採用し、上記目的を達成せしむるもの
である。
〔発明の実施例〕
第1図は、本発明のチョッパ一方式電流可変形ステップ
モータ駆動回路の構成を示す。パルス発生器1から送り
出される指令パルスレート3はパルス分配器4によりφ
1o5.φ2o6.φ3o7.φ4゜8の図示の位相差
をもつ4相の並列パルスに分配され混合器9でパルス巾
変調信号43と混合合成されその後、電力増巾及びスイ
ッチング回路11の入力信号φ1235+φ223Lφ
3237.φ4238となる。電力増巾及びスイッチン
グ回路11内部では前記入力信号等がステップモータ2
の固定子16の巻線L+17〜L420(区別図示せず
)へ供給するパルス巾変調励磁電流11.39〜I目−
42に増巾された後、巻線L+17〜L420.固定子
16により励磁6束01〜G4(図示せず)に変換され
る。前記電流L r 39〜14142の「オン」、「
オフ」制御により回転子32は従来例と同様所定の変位
を行なう。又、本発明は指令パルスレート3を入力信号
とし混合器、9ヘパルス巾変調信号43を出力する周波
数−・ルス巾変調変換器(f−P〜VM変換器)33を
チョッパ一方式の電流可変信号作成回路として設けてお
υ、指令パルスレート3の周波数f44の高低によりパ
ルス巾変調信号43のパルス面積を増減するか又は一定
のパルス面、債に、、!整でさるようにした設定回路を
内蔵している。更には、図に示すように各ブロックに駆
動出力を供給する電源30がろシ前記組合せによりチョ
ッパ一方式の電流可変形ステップモータ駆動回路34を
構成している。
本発明例によれば、ステップモータ2が低速時および高
速時に必要な励磁電流値1+o39〜I4042を比例
的に増減又は一定となるように回路設定かつ出力できる
ので、従来例の如く低速時に発生する過大な駆動トルク
、及び、阻止トルクによる振動、騒音がなくなめらかな
回転運動を行なわせるこ、とが可能となシ、高樗度の軌
跡制御、高品質の画質、低騒音のXYレコーダXYブロ
ックに使用できる効果がある。
又、ステップモータ2の特性に合わせて低速から高速ま
で励磁電流値1xo39〜Lo42を増減し出力するこ
とが可能となったことは、ステップモータ2の巻線L1
17〜L420の抵抗器による電力煩失、ジュール熱に
よる発熱、温度上昇を極めて少なくすることができ、回
転子32の熱膨張による摩擦力の増加、巻線L+17〜
L420、絶縁材料(図示せず)の劣化の防止が可能と
なり、安全性、信頼性の高いチョッパ一方式社流可変形
ステップモータ駆動回路34を構成できる効果がある。
更には、指令パルスレート3の周波数が高くなるとステ
ップモータ2の巻線L+17〜L420のインダクタン
ス分の影響を受けて励磁電流値11139〜I4142
が減少し出力トルク、及び変位の発生に時間遅れを生ず
るのが一般的であるが、本発明によれば指令パルスレー
ト3を受信し時間遅れを無視できる程度にパルス巾変調
信号43をf−・PWM変換器33から出力できるので
、励磁電流Iz39〜L+・42の減少分の補償が可能
となり自起動以外の周波数でも高加速の加減速駆動を安
定して行なえる効果がある。
最後に、本発明は等制約にはフィード7オアード方式の
チョッパ一方式電流可変信号作成回路を内蔵しているの
で、従来例の如く励磁電流値を検出してフィードバック
するチョッパ一方式定電流回路を構成する方式と比較し
、多種類ある励磁シーケンスに制限がなく適用でき、例
えば4相ステツプモータではl相励磁駆動方式、2相励
d駆動方式、1−2相励磁駆動方式と全ての駆動方式に
適用実現可能であり、技術的貢献度は大となる効果があ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ステップモータを消費電力が少なく、
乱調現象を生ぜず低速から高速寸で応答性が良く安定し
て駆動でき、かつ、全ての励磁シーダンスに適用できる
効果がめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回路構成を示す略図、第2図は従来の
回路構成を示す略図である。 33・・・周波数−パルス巾変調変換器(f −I) 
WM変換器、43・・・パルス巾変調信号、3・・・指
令パルスレート(可変調周波数)45・・・従来例の励
磁電流波形、46・・・本発明の励磁電流波形。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ステップモータを駆動する信号を発生するパルス発
    生器、このパルス発生器からの信号を分配し混合器へ入
    力するパルス分配器、前記混合器からの出力をステップ
    モータへ伝達する電力増巾回路、及び駆動電源から構成
    されるステップモータ駆動回路において、前記パルス発
    生器と前記混合器との間にチョッパー式電流可変信号作
    成回路を設けたことを特徴とするステップモータ駆動回
    路。
JP20633684A 1984-10-03 1984-10-03 ステツプモ−タ駆動回路 Pending JPS6188795A (ja)

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JP20633684A JPS6188795A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 ステツプモ−タ駆動回路

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JP20633684A JPS6188795A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 ステツプモ−タ駆動回路

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JPS6188795A true JPS6188795A (ja) 1986-05-07

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ID=16521610

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JP20633684A Pending JPS6188795A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 ステツプモ−タ駆動回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332396A (ja) * 1989-06-28 1991-02-12 Sharp Corp ステッピングモータ駆動装置
FR2683407A1 (fr) * 1991-11-05 1993-05-07 Europ Propulsion Dispositif de commande d'un moteur pas-a-pas pour l'entrainement en rotation d'un mobile de grande inertie, notamment pour des applications spatiales.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332396A (ja) * 1989-06-28 1991-02-12 Sharp Corp ステッピングモータ駆動装置
FR2683407A1 (fr) * 1991-11-05 1993-05-07 Europ Propulsion Dispositif de commande d'un moteur pas-a-pas pour l'entrainement en rotation d'un mobile de grande inertie, notamment pour des applications spatiales.

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