JPS63194599A - ステツピングモ−タの閉ル−プ制御回路 - Google Patents

ステツピングモ−タの閉ル−プ制御回路

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JPS63194599A
JPS63194599A JP2569487A JP2569487A JPS63194599A JP S63194599 A JPS63194599 A JP S63194599A JP 2569487 A JP2569487 A JP 2569487A JP 2569487 A JP2569487 A JP 2569487A JP S63194599 A JPS63194599 A JP S63194599A
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stepping motor
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Hideo Domeki
英雄 百目鬼
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Oriental Motor Co Ltd
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Oriental Motor Co Ltd
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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】 a、 産業上の利用分野 本発明はステッピングモータの閉ループ制御回路、とく
にトルクリップルを補正した閉ループ制御回路に関する
b、 従来の技術 ステッピングモータを間ループ制御すると充分な信頬性
を望むことができないので、閉ループ制御が研究されて
いる。
第4図は2相ハイブリツド形ステツピングモータの回転
軸に対して垂直な面における断面図、第5図はその回転
子の軸を通る面における断面図である。
固定子Sは多種構造であり、2相の電流(α相とβ相)
がそれぞれに対応する楢に供給される。
また回転子RTO軸SFには永久磁石MAGが取付けら
れ、さらにその永久磁石MAGに鉄心A、Bが取り付け
られている。
この種の構造のステッピングモータは第6図の2相多極
同期電動機としてモデル化することができる。
ここにおいて固定子は巻vA抵抗Rと自己インダクタン
スして表わされ、回転子は一定直流励磁電流■、と相互
インダクタンスMで表現されている。
回転子巻線と固定子巻線の巻線軸が一致したときの相互
インダクタンスをMとし、α相、β相の巻線電流を1α
、iβ1巻線誘起電圧をVα、Vβ。
回転子の回転角をθとするとき次の方程式が成立する。
dt      dt これらの方程式から iαニーJ丁It Sin  θ 1β=+f丁It cos  θ I、:定数 とすることにより、電流とモータの発生トルクの間に線
形関係を得ることができることが、いわゆる2軸理論に
従って導かれる。
第7図は、この理論に基づ〈従来技術によるステッピン
グモータの閉ループ制御回路の一例のブロックダイヤグ
ラムである。
110M回路に正弦波関数が記録されており、−5in
θとcos θに対応する信号が第1のバッファB1と
第2のバッファB2に呼び出される。電流指令回路PS
からの電流I7 は、第1のバッファBlと第2のバッ
ファB2からの信号をそれぞれ制御人力信号とする第1
のデジタルアナログ変換回路D/^lと第2のデジタル
アナログ変換回路Dハ2において、−1T 3!n θ
と +7 cos θ に比例する信号に変換される。
デジタルアナログ変換回路D/A1. D/A2の出力
は電流制御形インバータlに送られ、そして電流制御形
インバータによってステッピングモータ針が駆動される
。ステッピングモータ針の回転角が回転角検出手段SE
MSを用いて検出され、回転角検出手段5ENSの出力
に応じて次のステッピングモータ回転角θがl?o)1
回路からバッファ+31と82に呼び出され、再び前の
ステップと同様の過程を繰り返す。
C9発明が解決しようとする問題点 第3図は従来技術によって閉ループ制御されたステッピ
ングモータの出力トルクの変動を示すグラフである。
このグラフは、50極対に相等する歯角7.2°の2相
ハイプリント形ステツピングモータについて、可動子が
0°から7.2°まで回転するときの出力トルク↑(K
g Cm)を、電流指令!、をパラメータとして測定し
たものである。このグラフから分るように出力トルクT
は定常トルク成分Kt と、ロータの周期7.2°の4
倍の周期を有するドルクリ・ノプル成分に1の重ね合せ
である。本明細書中においてはにアとに、は、この駆動
回路で当該ステッピングモータを駆動したときの定常ト
ルク成分とトルクリップル成分を意味するとする。
この現象は、ステッピングモータを非突極同朋電動機と
等価として扱い、電流に関して線形化した制御を行うと
き、ステッピングモータの歯の突極性に基づくリラクタ
ンストルクが存在するために発生する。
本発明は、トルク脈動を少くしてステ・ノピングモータ
を滑らかに制御することができ、かつ出力トルク特性を
改善することができるステッピングモータの閉ループ制
御回路を提供することを目的とする。
d、 問題点を解決するための手段 上記問題点は、正弦波関数が記録されているROM回路
と、出力電流を外部信号により制御することができる電
流指令回路と、ステッピングモータの回転角に対応して
定まる角度θに関する一5in θとcon θの値が
それぞれROM回路から呼び出される第1のバッファ回
路、第2のバッファ回路と、上記電流指令回路の出力電
流と第1のバッファ回路、第2のバッファ回路の出力の
積に対応するアナログ信号をそれぞれ発生する第1の[
1/A変換回路、第2のD/A変換回路と、第1のD電
変換回路。
第2のD/A変換回路の出力に応じてステッピングモー
タを駆動するための2相電流をステッピングモータに供
給する電流制御形インバータ回路と、ステッピングモー
タの回転角を検出する回転角検出手段と、上記角度θに
対応してROM回路からcos4θの値が呼び出される
第3のバッファ回路と、上記電流指令回路の出力がlt
/(1−K cosθ)になるように上記第3のバッフ
ァ回路の出力によって電流指令回路を制御する電流指令
制御回路を備えることを特徴とするステッピングモータ
の閉ループ制御回路によって解決された。ここにおいて
Itはステッピングモータの平均出力トルクに対応する
電流、Kt は定常トルク成分を 与えるトルク定数、
に7はトルクリップル成分、K ’* Km/Ktであ
る。
e、 作用 電流I旨令回路の出力電流指令を■とするとき、第1の
D電変換回路と第2のD/^変換回路の出力はそれぞれ
−1sin θ+ I cos θに比例し、そのとき
のステッピングモータの平均出力トルクTは!に比例す
る。このとき前に説明したようにステッピングモータの
トルクはcos 4θに比例するリップルを有する。す
なわち定常トルク成分を与えるトルク定数をに7.トル
クリップル成分をに。
とすると、ステッピングモータの出力トルクTは次式に
従って変化する。
T  = 1 (1−−cos4θ) にT 本発明に係るステッピングモータの閉ループ制御回路に
おいては、電流指令回路の出力指令電流Iを一定とせず
、次式に従って変化させる。
に宛 1 = Io /(1−−cos4θ)K丁 ここにおいてIo は平均出力トルクに対応する電流値
である。
この結果、ステッピングモータの出力トルクTはIoに
比例することとなり、出力トルクTのリフプルがなくな
る。
なおKm/にアは通常0.05〜0.2の値いを有する
ので、■を次式に従って変化させても同様の結果が得ら
れる。
に靴 1−1゜(1+ −cos4θ) に! f、 実施例 第1図は本発明に係るステッピングモータの閉ループ制
御回路のブロックダイヤグラムである。
ステッピングモータSMの軸に角度検出手段SEMSと
しての14400パルス/回転のパルスを発生するエン
コーダが取付けられ、エンコーダの出力パルスを計数す
ることによりステッピングモータSHの回転角が検出さ
れる。この実施例においては歯角で(第4図参照)が7
.2°である(50極対相当)ので、電気角度θに対す
るsin θ、 cos θの値がその1周期当り14
400150 = 288に分割して120M回路に用
意されている。
ステッピングモータSHの回転角に対応する角度θにつ
いての一5in θ、 coll θ、 cos4θの
値いが第1のバッファ回路81.第2のバッファ回路B
2゜第3のバッファ回路B3にRO!1回路から呼び出
される。
ステッピングモータの構造によって、定常トルク成分を
与えるトルク定数Krに対するトルクリップル成分に1
の比率Kl/に?は予め分っている。
電流指令制御回路CONは、上記バッファ回路B3の出
力と上記比率Km/に7から、慣用の加算回路等を用い
て次の式の値に対応する信号を発生し、K諏 K =a l + −cos4θ T 電流指令回路psからの電流指令!。と上式の値にの積
に対応する電流Kl。を第1のD/A変換回路D/りl
と第2のD/A変換回路El/A2に供給する。
D/AI、 D/^2から、それぞれバッファ回路Bl
、 B2の出力−sin θ、 COB θと電流K1
6の積に対応するα相電流とβ相電流のための信号が電
流制御形インバータIに送られる。
電流制御形インバータlは、2相多掻ステ7ピングモー
タSHのための駆動電流を作り、ステッピングモータS
Hに供給してモータを駆動する。
第2図は電流指令回路の出力電流指令■。をパラメータ
として、ステッピングモータの位置角(deg)に対す
る出力トルクT (Wgcm)を測定した結果を示すグ
ラフである。このグラフから明らかなように出力トルク
Tの変動はほぼゼロとなっている。
g、 発明の効果 ステッピングモータを応答速度を向上させるために間ル
ープ制御でなく閉ループ制御したときにも、ステッピン
グモータの出力トルクの変動をほぼゼロとすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るステッピングモータの閉ループ制
御回路の好ましい実施例のブロックダイヤグラム、第2
図は第1図のステッピングモータの閉ループ制御回路を
用いたステッピングモータのトルクの測定値を示すグラ
フ、第3図は従来技術によるステッピングモータの閉ル
ープII 御回路を用いたステッピングモータのトルク
の測定値を示すグラフ、第4図は2相ハイブリツド形ス
テンピングモータの回転軸に対して垂直な面における断
面図、第5図はその回転子の軸を通る面における断面図
、第6図はステッピングモータの2相多掻同期電動機と
してのモデル、第7図は従来の技術によるステッピング
モータの閉ループ制御回路の一例のブロックダイヤグラ
ムである。 81、 B2. B3・・・バッファ回路、CON・・
・電流指令制御回路、 D/AI、 D/A2・・・デジタル/アナログ変換回
路、■・・・電流制御形インバータ、 ps・・・電流指令回路   ROM・・・120M回
路、5ENS・・・角度検出手段、 SM・・・ステッピングモータ。 特許出願人  オリエンタルモーター株式会社(ほか2
名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Irをステッピングモータの平均出力トルクに対
    応する電流、K_Tを定常トルク成分を与えるトルク定
    数、K_Rをトルクリップル成分とするとき、K≒K_
    R/K_Tとして、正弦波関数が記録されているROM
    回路と、電流指令信号を外部信号により制御することが
    できる電流指令回路と、ステッピングモータの回転角に
    対応して定まる角度θに関する−sinθとcosθの
    値がそれぞれROM回路から呼び出される第1のバッフ
    ァ回路,第2のバッファ回路と、上記電流指令回路の出
    力電流と第1のバッファ回路,第2のバッファ回路の出
    力の積に対応するアナログ信号をそれぞれ発生する第1
    のD/A変換回路,第2のD/A変換回路と、第1のD
    /A変換回路,第2のD/A変換回路の出力に応じてス
    テッピングモータを駆動するための2相電流をステッピ
    ングモータに供給する電流制御形インバータ回路と、ス
    テッピングモータの回転角を検出する回転角検出手段と
    、上記角度θに対応してROM回路からcos4θの値
    が呼び出される第3のバッファ回路と、上記電流指令回
    路の出力がI_T/(1−Kcos4θ)になるように
    上記第3のバッファ回路の出力によって電流指令回路を
    制御する電流指令制御回路を備えることを特徴とするス
    テッピングモータの閉ループ制御回路。
  2. (2)上記K_RとK_Tの比率K_R/K_Tが0.
    2以下であって、上記電流指令制御回路が次式の値Kに
    対応する信号を作り、上記電流指令回路の電流指令I_
    0と上記値Kの積に対応する電流指令KI_0を出力す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のステッ
    ピングモータの閉ループ制御回路。 K=1+(K_R/K_T)cos4θ
JP62025694A 1987-02-06 1987-02-06 ステツピングモ−タの閉ル−プ制御回路 Expired - Lifetime JPH0650958B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0287997A (ja) * 1988-09-22 1990-03-28 Brother Ind Ltd 可変リラクタンスモータの回転制御装置
JPH0287996A (ja) * 1988-09-22 1990-03-28 Brother Ind Ltd 可変リラクタンスモータの回転制御装置

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JPS59165983A (ja) * 1983-03-09 1984-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回転体の回転制御装置

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