JPS63234897A - ステツプモ−タの駆動装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気ディスク装置の磁気ヘッド送り制御、プリ
ンタの紙送り、印字位置制御及びＸＹブロックのペン制
御等、マイクロコンピュータの周辺機器の位置決めに多
用されるステップモータの駆動装置に関し、さらに詳し
くはステップモータの加速時間を短くするステップモー
タの駆動装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は例えば「オートメーション」第３１巻第９号第
２９頁に示されているステップモータを直線加速する場
合の従来のパターン図である。

このパターンによるステップモータの駆動は、起動周波
数ｆｔ、で起動して、時間ｔａ間に定速駆動周波数ｆｏ
まで直線加速した後、定速駆動したものを示している。

この場合、ステップモータにｍ番目のパルスを印加する
時刻（ステップモータの励磁の切り換えを行なう時刻）
はｔ　１そのパルス間隔はΔｔ　である。Δｔ　の逆数
は駆動層ＩＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
ｍ波数であり、この駆動周波数が直線的に増加するよう
に、時刻ｔ　を決定する。

自起動周波数ｆ、はモータの性能及び負荷に基づいて設
定する。又、定速駆動周波数輸及び加速に要する時間ｔ
　はモータの性能、負荷、使用条件によって設定する。

この場合、ｍ番目のパルスを印加する時刻ｔ　は、 ｔ　−（５〒；〒％−ｆＬ）／α 膳 となる。ここで、α、ｍは各々 ａ　−（ｆ　ｕ　　　ｆ　Ｌ　）　／　ｔ　−ｍ　−１
，２、・・・、Ｎ　であり、Ｎ　は、 ａ　　　　　　　　　　　　　ａ Ｎ　　−−（ｆＨ＋ｆＬ）／ｌ。

である。このｍ番目のパルスを印加する時刻ｔ　に従っ
て、自起動周波数ｆｔ、から定速駆動層波数ｆ・Ｈまで
加速駆動した後、等時間間隔でパルスを印加し、定速駆
動に移行するのである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述したステップモータを直線加速する従来
のパターンでは、加速に必要な時間ｔ。

によって、脱調が生じるか否かは分からない。又、加速
に必要な時間ｔ　がモータ性能限界に、対して最適でな
いと、加速するのに時間がかかってしまう。このため、
従来は実際にステップモータを駆動じて、適正な動作が
得られことを確認する必要があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、最適な動作
が確実に得られるとともに、加速時間を大幅に短縮でき
るステップモータの駆動装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明ではステップモータの起動時において、
ステップモータの動トルクが、ステップモータのロータ
の回転方向に作用するように、励磁の切り換え時刻を設
定する第１の励磁切り換え手段と、ステップモータの起
動後に、等しい時間間隔で記励磁の切り換えを行なう第
２の励磁切り換え手段とを備えたステップモータの駆動
装置を構成する。

［作　用］ 上記構成のステップモータの駆動装置は、起動時に第１
の励磁切り換え手段がステップモータのロータの回転方
向に動トルクがロータの回転方向に作用するように、励
磁の切り換え時刻を設定することにより、ステップモー
タの脱調を回避し、適正な動作が得られ、加速時間を大
幅に短くする。

又、起動後に第２の励磁切り換え手段が等しい時間間隔
で記励磁の切り換えを行なう。

「実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明に係るステップモータの駆動装置のブロ
ック図である。第１図において、１は中央処理装置（以
下、ＣＰＵという）、２は駆動回路、３は直流電源、４
はステップモータである。

ＣＰＵＩはステップモータ４の起動時において、第２図
に示す時刻ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ９にステップモータ
４の励磁の切り換えを行なう。この時刻ｔ１〜ｔ３は間
隔が徐々に短くなっている。この時刻ｔｌ。

ｔ２、ｔ３においては、発生トルクが正、即ちロータの
回転方向に作用する。又、時刻ｔ５以後は等しい時間間
隔で励磁の切り換えを行う。この時刻ｔ５以後の励磁の
切り換え時刻は １　−１　　　＋Δｔ ｎ　　　ｎ−１ によって表わせられる。ここで、ｎは５．６．７．８又
は９、Δｔは定数である。

さらに、時刻ｔ４は時刻ｔｌ、　ｔ２、ｔ３における励
磁の切り換えから時刻ｔ５以後における励磁の切り換え
に円滑に移行するように設定された時刻である。

ＣＰＵＩはステップ−モータ４の励磁の切り換え時間ｔ
１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を以下のように設定する。

ステップモータ４のトルクＴはロータ回転角θに依存し
、次式で表わされる位置エネルギｎを最大にする最適励
磁切り換え角αが存在する。

Ｅ ｎ−Ｊ’　　　Ｔｄθ ここで、θＢは加速を終了するロータ回転角である。

ＣＰＵＩはロータの回転角が最適励磁切り換え角αにな
る時刻ｔｌ、　ｔ２、ｔ３において、励磁の切り換えを
行なう。又、時刻ｔ４は時刻ｔ４における励磁の切り換
え角と時刻ｔ５における励磁の切り換え角の最適励磁切
り換え角αからのずれの絶対値の和が最小となるような
時刻とする。

第３図は本発明による励磁の切り換えと従来の等しい時
間間隔の励磁の切り換えとの動トルクの計算結果を示す
図である。第３図に示すように、本発明に係るステップ
モータの駆動装置は、起動時の動トルクが負になること
なく、円滑に定速駆動に移行し、起動時からｌＯｎ＋ｓ
ｅｃ程度の短い加速時間で自起動周波数を越えた定速駆
動周波数へ税調を生じることなく加速する。これに対し
て、従来の等しい時間間隔の励磁の切り換えにおいては
、駆動周波数が自起動周波数より高いので、トルクが負
になり、税調を生じる。従って、本発明に係るステップ
モータの駆動装置は、ステップモータ４の高速性能を有
効に改善していることが明白である。

なお、本実施例では最適励磁切り換え角αにより励磁の
切り換え時間１１〜ｔ４を設定したが、励磁の切り換え
時間ｔ１〜ｔ４における励磁の切り換え角がトルク変動
周期の１／８未満であっても、本実施例と同様の効果を
奏する。

又、本実施例では起動時に励磁切り換え時刻を時刻ｔ１
、ｔ２、ｔ３、ｔ４の各ステップについて補償したが、
１ステツプ（時刻ｔｌ）から有限のステップ数までのい
ずれの補償ステップ数によっても、本実施例と同様の効
果を奏する。

第４図は補償ステップ数と最大定速駆動周波数の関係に
ついての説明図である。第４図に示すように、１ステツ
プだけの補償によっても、自起動周波数の１．５倍程度
の定速駆動周波数が得られ、又補償ステップ数を７程度
にすると、ステップモータ４の定速駆動周波数が高速性
能の限界である最大連続応答周波数に近付き、非常に短
い加速時間でモータ駆動周波数の高速化が達成されてい
る。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、起動時における励
磁の切り換え時刻を最適励磁切り換え角をもとに設定し
てステップモータを駆動制御し、定速駆動に移行するよ
うにしたので、税調を回避し、適正に動作し、かつ加速
時間が大幅に短いステップモータの駆動装置が得られる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るステップモータの駆動装置のブロ
ック図、第２図は第１図に示したステップモータの駆動
装置による励磁の切り換え時刻の説明図、第３図は第１
図に示したステップモータの駆動装置による励磁の切り
換えと動トルクの関係を示す説明図、第４図は補償ステ
ップ数と最大定速駆動周波数の関係を示す説明図１、第
５図はステップモータを直線加速する場合の従来のパタ
ーン図である。 各図中、１は中央処理装置（ＣＰＵ）　、２は駆動回路
、３は直流電源、４はステップモータである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ステップモータのステータの各励磁巻線を順次所定時
   刻に切り換えることにより、該ステップモータを回転制
   御するステップモータの駆動装置において、前記ステッ
   プモータの起動時に、該ステップモータの動トルクが該
   ステップモータのロータの回転方向に作用するように、
   前記励磁の切り変え時刻を設定する第１の励磁切り換え
   手段と、前記ステップモータの起動後に、等しい時間間
   隔で前記励磁の切り換えを行なう第２の励磁切り換え手
   段とを備えたことを特徴とするステップモータの駆動装
   置。