JPH0759398A - ステッピングモータの駆動方式 - Google Patents

ステッピングモータの駆動方式

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JPH0759398A
JPH0759398A JP20136193A JP20136193A JPH0759398A JP H0759398 A JPH0759398 A JP H0759398A JP 20136193 A JP20136193 A JP 20136193A JP 20136193 A JP20136193 A JP 20136193A JP H0759398 A JPH0759398 A JP H0759398A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速回転時には従来の微小角駆動による駆動
を行い、高速回転時には通常のフルステップ駆動による
駆動を行うことができ、しかも低速回転から高速回転ま
で或いは高速回転から低速回転までの全域に亘って不連
続なポイントのない滑らかな回転を得るようにする。 【構成】 低速回転時には、ステッピングモータ8の駆
動回路7を構成する出力素子のオン・オフデューティを
変化させることによりステッピングモータ8の各相の励
磁電流を制御して微小角駆動を行い、高速回転時には、
前記各相の励磁電流制御を遮断してフルステップ駆動を
行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータの
駆動方式に関し、更に詳しくは、低速回転時には微小角
駆動方式(マイクロステップ方式)で回転駆動し、高速
回転時にはフルステップ駆動方式で回転駆動するように
したステッピングモータの駆動方式に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモータは、一般的に、基本
ステップ角θS 又はその1/2でステップ駆動される
が、各相の励磁電流を制御することにより、そのステッ
プ角をさらに細分化(多分割化)することが可能であ
る。このような各相電流制御によりステップ角を多分割
化して駆動する方式は、一般に、微小角駆動方式(マイ
クロステップ駆動方式)と呼ばれている。
【0003】ところで、この微小角駆動方式の場合に
は、ステッピングモータの駆動回路を構成する出力素子
(スイッチングトランジスタ等のスイッチング素子)の
オン・オフデューティを変化させることにより各相の励
磁電流を制御して微小角駆動を行うようにしている。な
お、オン・オフデューティとは、PWM(Pulse WidthM
odulation) の1周期中におけるオン期間とオフ期間と
の比率をいうものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如きステッピングモータの微小角駆動方式にあっては、
高速回転時に、出力素子のスイッチング(微小角駆動を
行わせる場合の出力素子のオン・オフのスイッチング)
と外部の発振器から入力されるパルス信号による励磁シ
ーケンスの切り替わりにより干渉が生じて、ステッピン
グモータの回転に振動を生じるといった問題点がある。
すなわち、高速回転になるにつれて励磁切換のタイミン
グが速くなり、オン・オフデューティの切換周波数に近
づくと、各相巻線に流れる励磁電流のコントロールが不
完全になって各期間に流れる励磁電流に変動を生じ、そ
の結果、ステッピングモータのロータに振動を生じるお
それがある。
【0005】本発明は、このような従来の問題点を解消
すべくなされたものであって、その目的は、低速回転時
には従来の微小角駆動による駆動を行い、高速回転時に
は通常のフルステップ駆動による駆動を行うことがで
き、高速回転域での出力素子のスイッチングと外部の発
振器から入力されるパルス信号による励磁シーケンスの
切り替わりにより干渉に起因する振動の発生を防止で
き、しかも低速回転から高速回転まで或いは高速回転か
ら低速回転までの全域に亘って不連続なポイントのない
滑らかな回転を得ることができるようなステッピングモ
ータの駆動方式を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、低速回転時には、ステッピングモー
タの駆動回路を構成する出力素子のオン・オフデューテ
ィを変化させることにより前記ステッピングモータの各
相の励磁電流を制御して微小角駆動を行い、高速回転時
には、前記各相の励磁電流制御を遮断してフルステップ
駆動を行うようにしている。
【0007】また、本発明では、低速回転から高速回転
への移行時において一定の回転速度以上の場合では、回
転速度に応じて、前記出力素子のオン・オフのパターン
を前記オン・オフデューティを変化させることによる各
相電流制御パターンからフルステップ駆動のパターンに
徐々に近づけ、高速回転から低速回転への移行時におい
て一定の回転速度以下の場合では、回転速度に応じて、
前記出力素子のオン・オフのパターンを前記フルステッ
プ駆動のパターンから前記各相電流制御パターンに徐々
に近づけるようにしている。
【0008】
【作用】低速回転時には微小角駆動方式で駆動されて振
動の少ない滑らかな回転が得られると共に、高速回転時
には通常のフルステップ駆動方式で駆動されるため、出
力素子のスイッチングのタイミングと励磁シーケンスの
切り替わりのタイミングとが干渉することにより生じる
振動の発生が抑えられる。
【0009】また、低速回転時と高速回転時との駆動方
式の切り替えを回転速度に応じて徐々に行うようにした
ことにより、回転速度の変化に不連続なポイントがな
く、低速から高速まで或いは高速から低速まで滑らかな
回転が得られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例に付いて図面を参照
して詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明に係る駆動方式を実施する
ステッピングモータの駆動回路を示すものであって、同
図において、1は正転又は逆転指令パルス(CW又はC
CW)が入力されるパルス入力回路、2は演算回路、3
はPWMパターン発生回路、4は周波数−パルス変換回
路、5はPWMパターン変調回路、6はPWMパターン
合成回路、7は複数の出力素子(スイッチング素子)等
を含む駆動回路、8はこの駆動回路7から供給される励
磁電流にて駆動されるステッピングモータである。
【0012】次に、本例の駆動回路の回路動作を説明す
ると、以下の通りである。
【0013】まず、パルス入力回路1に正転又は逆転指
令パルス信号が入力されると、これに応じたパルス信号
(PULSE)及び回転方向信号(DIR)が演算回路
2に入力される。この演算回路2では、通常のフルステ
ップ駆動での1ステップ内における微小角停止位置デー
タ(D)と、フルステップ駆動での励磁シーケンス位置
データ(S)とが、それぞれ演算されて出力される。
【0014】演算回路2から出力される微小角停止位置
データ(D)はPWMパターン発生回路3に入力される
と共に、演算回路2から出力される励磁シーケンス位置
データ(S)は周波数−パルス変換回路4に入力され
る。そして、PWMパターン発生回路3においては、前
記微小角停止位置データ(D)に基づいて、各励磁シー
ケンスでのPWMパターンが作成される。一方、周波数
−パルス変換回路4においては、フルステップ駆動での
周波数を基に、ある一定の周波数f以上では周波数に応
じたデューティのパルス信号(M1 ,M2 )を発生す
る。
【0015】なお、これらのパルス信号(M1 ,M2
は、PWMパターン発生回路3より発生されるPWMパ
ターンに同期した信号であり、前記M1 ,M2 は互いに
対称な波形である(図7参照)。
【0016】PWMパターン変調回路5には、上述のP
WMパターン及びパルス信号(M1,M2 )がそれぞれ
情報信号として入力される。そして、このPWMパター
ン変調回路5では、PWMパターン発生回路3からのP
WMパターンと、周波数−パルス変換回路4から発生さ
れる回転速度に応じたパルス信号(M1 ,M2 )との論
理積及び論理和が演算され、その演算に基づいて、各励
磁シーケンスにおけるPWMパターンのオン・オフのデ
ューティが通常のフルステップ駆動でのオン若しくはオ
フのパターンに近づけられるように各励磁シーケンスが
制御される。
【0017】この制御された励磁シーケンスはPWMパ
ターン変調回路5からPWMパターン合成回路6に入力
され、ここで各励磁シーケンス毎のPWMパターンが各
相毎の励磁シーケンスに合成されて、その合成信号が駆
動回路7の出力素子のスイッチング信号(駆動信号)と
して出力される。
【0018】かくして、ステッピングモータ8は前記駆
動回路7からのスイッチング信号により、回転駆動され
るように構成されている。
【0019】図2は、5相ステッピングモータのペンタ
ゴン結線での微小角駆動パターンを示し、図3は5相ス
テッピングモータのペンタゴン結線でのフルステップ駆
動パターンを示し、図4は駆動回路7内のA相出力素子
における微小角駆動時、並びにフルステップ駆動時のス
イッチングデューティを示す。
【0020】また、図5はA相出力素子について、微小
角駆動からフルステップ駆動に移行する際のスイッチン
グデューティの変化を具体的に示すものである。この場
合には、A相の上アーム駆動素子(直列接続された一対
のスイッチング素子の一方の駆動素子)Aについては、
シーケンスのオンデューティを増やすと共にシーケン
ス,,,及びのオンデューティを減らすこと
により、微小角駆動からフルステップ駆動に徐々に近づ
けて最終的にはフルステップ駆動の駆動パターンに設定
する。
【0021】
【外1】
【0022】また、図6は、微小角駆動時の各励磁シー
ケンスでのPWMパターンを示し、図7は図6で示した
PWMパターンと、回転速度に応じたオンデューティの
パルス信号(M1,M2)との論理合成の態様を示して
いる。図6に示すPWMパターンによりステッピングモ
ータ8を微小角駆動方式にて回転駆動する際には、各シ
ーケンス〜の区間には図8及び下記の表1に示され
るPWMパターンとなり、出力素子のオンデューティが
図8の示す如くに設定される。
【0023】
【表1】
【0024】
【外2】
【0025】このような駆動方式によれば、微小角駆動
による低速回転とフルステップ駆動による高速回転とに
切り替え駆動できることとなる。しかも、既述のように
微小角駆動とフルステップ駆動との間の移行動作を回転
速度に応じて徐々に行うようにしているため、低速回転
から高速回転へ或いは高速回転から低速回転への変動動
作に不連続なポイントがなく、可変速度領域の全域に亘
って滑らかな回転を得ることが可能である。
【0026】以上、本発明の一実施例につき述べたが、
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能であ
る。例えば、PWMパターン変調回路5において作成す
るPWMパターンについては、回転速度に応じて、微小
角駆動のパターンからフルステップ駆動のパターンへ、
或いはフルステップ駆動のパターンから微小角駆動のパ
ターンに徐々に変化するような制御であれば、適宜に変
更可能である。
【0027】
【発明の効果】以上の如く、本発明は、低速回転時に
は、ステッピングモータの駆動回路を構成する出力素子
のオン・オフデューティを変化させることにより前記ス
テッピングモータの各相の励磁電流を制御して微小角駆
動を行い、高速回転時には、前記各相の励磁電流制御を
遮断してフルステップ駆動を行うようにしたものである
から、低速回転時には微小角駆動による駆動を行い、高
速回転時には通常のフルステップ駆動による駆動を行う
ことができる。従って、低速回転域では、従来の微小角
駆動方式と同様に振動の少ない滑らかな回転を得ること
ができ、停止時には回転位置の位置決めを微細に行うこ
とができる。また、高速回転域では、出力素子のスイッ
チングと励磁シーケンスの切り替わりによる振動の発生
がないため、通常のフルステップ駆動と同等の特性を得
ることができる。
【0028】また、本発明では、低速回転時と高速回転
時との駆動方式の切り替えを回転速度に応じて徐々の行
うような構成を採用しているため、低速回転から高速回
転まで或いは高速回転から低速回転までの全域に亘って
不連続なポイントがなく、滑らかな回転を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る駆動方式を実施するように構成さ
れたステッピングモータ駆動回路である。
【図2】5相ステッピングモータのペンタゴン結線での
微小角駆動パターンを示す波形図である。
【図3】5相ステッピングモータのペンタゴン結線での
フルステップ駆動パターンを示す波形図である。
【図4】駆動回路内のA相出力素子における微小角駆動
及びフルステップ駆動のスイッチングデューティを示す
タイムチャートである。
【図5】A相出力素子について、微小角駆動からフルス
テップ駆動に移行する際のスイッチングデューティの変
化を示すタイムチャートである。
【図6】微小角駆動時の各励磁シーケンスでのPWMパ
ターンを示す波形図である。
【図7】図6のPWMパターンと回転速度に応じたオン
デューティのパルス信号M1,M2との論理合成して成
る信号を示す波形図である。
【図8】微小角駆動時におけるシーケンスを示すタイム
チャートである。
【符号の説明】
1 パルス入力回路 2 演算回路 3 PWMパターン発生回路 4 周波数−パルス変換回路 5 PWMパターン変調回路 6 PWMパターン合成回路 7 駆動回路 8 ステッピングモータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低速回転時には、ステッピングモータの
    駆動回路を構成する出力素子のオン・オフデューティを
    変化させることにより前記ステッピングモータの各相の
    励磁電流を制御して微小角駆動を行い、高速回転時に
    は、前記各相の励磁電流制御を遮断してフルステップ駆
    動を行うようにしたことを特徴とするステッピングモー
    タの駆動方式。
  2. 【請求項2】 低速回転から高速回転への移行時におい
    て一定の回転速度以上の場合では、回転速度に応じて、
    前記出力素子のオン・オフのパターンを前記オン・オフ
    デューティを変化させることによる各相電流制御パター
    ンからフルステップ駆動のパターンに徐々に近づけ、高
    速回転から低速回転への移行時において一定の回転速度
    以下の場合では、回転速度に応じて、前記出力素子のオ
    ン・オフのパターンを前記フルステップ駆動のパターン
    から前記各相電流制御パターンに徐々に近づけるように
    したことを特徴とする請求項1に記載のステッピングモ
    ータの駆動方式。
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