JPH09266699A - ステッピングモータの制御方法および制御装置 - Google Patents

ステッピングモータの制御方法および制御装置

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JPH09266699A
JPH09266699A JP8074867A JP7486796A JPH09266699A JP H09266699 A JPH09266699 A JP H09266699A JP 8074867 A JP8074867 A JP 8074867A JP 7486796 A JP7486796 A JP 7486796A JP H09266699 A JPH09266699 A JP H09266699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stepping motor
excitation
temperature
switching element
input pulse
Prior art date
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Pending
Application number
JP8074867A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Sato
晃広 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータのトルクの低下を抑えつ
つ、スイッチング素子の温度上昇を抑えること。 【解決手段】 ステッピングモータ1の励磁コイルを通
電励磁させるためのスイッチング素子Sの温度を温度測
定素子12によって検出し、その検出温度が所定の温度
を超えたときに、入力パルスの所定の単位数当たりにお
いてON状態となるスイッチング素子Sの数を減らすよ
うに、MPU10が励磁コイルの励磁方式を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、励磁コイルを通電
励磁させるためのスイッチング素子の温度上昇を防止す
るステッピングモータの制御方法および制御装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、3相交流モータのスイッ
チング素子として用いるトランジスタの温度上昇の防止
対策として、特開昭63−69467号公報に記載の方
法が知られている。
【0003】かかる方法は、トランジスタの温度に応じ
て、その動作の休止時間を変化させることにより、トラ
ンジスタの電力損失を低減して温度上昇を防止しようと
する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法は、スイッチング素子の温度上昇を防止すべ
く、その休止時間を長くした場合に、モータへの供給電
流が低下して、結果的にモータのトルクが低下してしま
うという問題があった。
【0005】本発明の目的は、ステッピングモータのト
ルクの低下を抑えつつ、スイッチング素子の温度上昇を
抑えることができるステッピングモータの制御方法およ
び制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のステッピングモータの制御方法は、入力パルスに基づ
き、スイッチング素子を介して励磁コイルを所定の相数
分ずつ通電励磁することによって、ステッピングモータ
を作動させるステッピングモータの制御方法において、
前記スイッチング素子の温度を監視し、前記スイッチン
グ素子が所定の温度を超えたときに、前記励磁コイルの
励磁方式を変更して、前記入力パルスの所定の単位数当
たりにおいてON状態となる前記スイッチング素子の数
を減らす励磁方式とすることを特徴とする。
【0007】本発明の請求項2に記載のステッピングモ
ータの制御方法は、請求項1において、前記スイッチン
グ素子が所定の温度を超えたときに変更する励磁方式
は、前記入力パルスの所定の単位数当たりにおいてON
状態となる前記スイッチング素子の数を減らし、かつ前
記入力パルスの1パルス当たりにおいて励磁される前記
励磁コイルの相数の最低数を維持する励磁方式であるこ
とを特徴とする。
【0008】本発明の請求項3に記載のステッピングモ
ータの制御装置は、入力パルスに基づき、スイッチング
素子を介して励磁コイルを所定の相数分ずつ通電励磁す
ることによって、ステッピングモータを作動させるステ
ッピングモータの制御装置において、前記スイッチング
素子の温度を検出する検出手段と、前記励磁コイルの励
磁方式として、前記入力パルスの所定の単位数当たりに
おいてON状態となる前記スイッチング素子の数を異な
らせる複数の励磁方式が設定可能な設定手段と、前記検
出手段の検出温度が所定の温度を超えたときに、前記設
定手段によって設定される励磁方式を変更して、前記入
力パルスの所定の単位数当たりにおいてON状態となる
前記スイッチング素子の数を減らす励磁方式とする変更
手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】本発明の請求項4に記載のステッピングモ
ータの制御装置は、請求項3において、前記設定手段
は、前記励磁コイルの励磁方式として、前記入力パルス
の1パルス当たりにおいて励磁される前記励磁コイルの
相数の最低数を維持したまま、前記入力パルスの所定の
単位数当たりにおいてON状態となる前記スイッチング
素子の数を異ならせる複数の励磁方式が設定可能であ
り、前記変更手段は、前記スイッチング素子が所定の温
度を超えたときに、前記入力パルスの1パルス当たりに
おいて励磁される前記励磁コイルの相数の最低数を維持
したまま、前記入力パルスの所定の単位数当たりにおい
てON状態となる前記スイッチング素子の数を減らす励
磁方式に変更することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0011】本例において、制御対象となるステッピン
グモータは、図1のような3相ステッピングモータ1で
あり、その通電方式は、ユニファイラ巻された3つの励
磁コイルA、B、Cの双方向に通電するバイポーラ通電
方式となっている。励磁コイルA、B、およびCのそれ
ぞれには、双方向の通電回路を選択的に形成するための
スイッチング素子としてのMOS形のFET(電界効果
トランジスタ)SA−1,SA−2、SB−1,SB−
2、およびSC−1,SC−2が接続され、それらのゲ
ート電極に、後述するプリドライブ回路2からの制御信
号AH,AL、BH,BL、およびCH,CLが入力さ
れる。そして、これらの励磁コイルA、B、Cが後述す
るように所定の相分ずつ通電励磁されることによって、
ステッピングモータ1が作動し、それがロータリ形であ
るときはロータが回転し、それがリニア形であるときは
スライダが直線移動することになる。
【0012】図2は、このようなステッピングモータ1
の制御装置のブロック構成図であり、この図において
は、前述した図1中の6つのFET(SA−1,SA−
2、SB−1,SB−2、およびSC−1,SC−2)
をまとめてスイッチング素子Sとして表している。
【0013】図2において、10はMPU(マイクロプ
ロセッサユニット)であり、プリドライブ回路11を介
して、前述した駆動信号AH,AL、BH,BL、およ
びCH,CLをスイッチング素子Sに出力することによ
って、ステッピングモータ1を駆動制御する。MPU1
0には、励磁コイルA、B、Cを励磁させる励磁方式を
複数設定可能な設定手段としての機能と、その設定手段
によって設定される励磁方式を変更する変更手段として
の機能が備わっている。それらの機能は作用と共に後述
する。12は、スイッチング素子Sの温度を検出する検
出手段としての温度測定素子であり、その検出温度は、
I/F回路(インターフェイス回路)13を介してMP
U10に入力される。温度測定素子12は、スイッチン
グ素子Sとしての図1中の6つのFET(SA−1,S
A−2、SB−1,SB−2、およびSC−1,SC−
2)の内の少なくとも1つの温度を代表して検出するも
のであってもよい。
【0014】次に、作用について説明する。
【0015】本例の場合、MPU10は、入力パルスの
基づいて励磁コイルA、B、Cを励磁する励磁方式とし
て、図4(a)のような2−3相励磁方式と、図4
(b)のような2相励磁方式が設定可能である。これら
の図4(a)、(b)において、制御信号AH,AL、
BH,BL、およびCH,CLの「ON」は、対応する
スイッチング素子Sとしての6つのFET(SA−1,
SA−2、SB−1,SB−2、およびSC−1,SC
−2)をON状態とする信号であることを意味し、それ
らの「OFF」は、対応するスイッチング素子SをOF
F状態とする信号であることを意味する。したがって、
図4(a)の2−3相励磁方式の場合には、励磁コイル
A、B、Cに対して2相、3相の通電励磁を交互に繰り
返すことになり、図4(b)の2相励磁方式の場合に
は、励磁コイルA、B、Cに対して2相ずつの通電励磁
となる。
【0016】MPU10は、このような2つの励磁方式
を温度測定素子12の検出温度に応じて変更する。
【0017】すなわち、その検出温度が図3中の所定の
しきい値Ta以下の通常の温度のときは、ステッピング
モータ1の励磁方式として図4(a)の2−3相励磁方
式を設定し、また検出温度がしきい値Taを越えた異常
な温度のときは、ステッピングモータ1の励磁方式とし
て図4(b)の2相励磁方式を設定する。
【0018】ところで、2−3相励磁方式と2相励磁方
式とを比較した場合、2つの入力パルス当たりにおいて
ON状態となるスイッチング素子Sの数は、前者が5
(=3+2)、後者が4(=2+2)となり、後者の方
が少ない。したがって、スイッチング素子Sの検出温度
がしきい値Ta以下の通常時は、単位入力パルス当たり
においてON状態となるスイッチング素子Sの数の多い
励磁方式によってステッピングモータ1を駆動してい
て、その検出温度がしきい値Taを越えた異常時に、単
位入力パルス当たりにおいてON状態となるスイッチン
グ素子Sの数の少ない励磁方式に変更してステッピング
モータ1を駆動することになり、その異常時に、単位入
力パルス当たりにおいてON状態となるスイッチ素子S
の数が減る分だけ、スイッチ素子Sの温度上昇が抑えら
れることになる。そして、スイッチング素子Sの検出温
度が再びしきい値Ta以下となったときは、通常時の励
磁方式に戻す。これらの結果、スイッチング素子Sの温
度がしきい値Ta以下に抑えられることになる。
【0019】また、2−3相励磁方式においては、最低
トルクが2相励磁のときに発生するため、2相励磁方式
に変更しても最低トルクは変化しない。つまり、入力パ
ルスの1パルス当たりにおいて励磁される励磁コイルの
相数の最低数を維持するように、励磁コイルの励磁方式
を変更することになるため、ステッピングモータ1の最
低トルクが確保される。したがって、2−3相励磁方式
を2相励磁方式に変更することによって、最低トルクを
確保しつつスイッチング素子Sの発熱を抑えて、ステッ
ピングモータ1の脱調を防止できることになる。
【0020】なお、本発明の制御対象は、上述したバイ
ポーラ通電方式の3相ステッピングモータに限定される
ことはなく、バイファイラ巻された励磁コイルを一方向
に通電するユニポーラ通電方式であったり、3相以外の
2相、4相、5相などのステッピングモータであったり
してもよく、またしきい値Ta以下の通常時における励
磁コイルの励磁方式と、しきい値Taを越えた異常時に
おける励磁コイルの励磁方式も何ら上述した例に限定さ
れることはなく、要は、しきい値Taを越えたときに、
単位入力パルス当たりにおいてON状態となるスイッチ
ング素子Sの数を減らす励磁方式に変更できればよい。
励磁方式としては、ステッピングモータの形式に応じ
て、1相励磁方式、2相励磁方式、1−2相励磁方式、
4相励磁方式、3−4相励磁方式などを変更可能に組み
合わせることが可能である。その場合、前述した2相励
磁方式と2−3相励磁方式の組み合わせのように、1相
励磁方式と1−2相励磁方式とを変更可能に組み合わせ
たり、4相励磁方式と4−5相励磁方式とを変更可能に
組み合わせたりして、入力パルスの1パルス当たりにお
いて励磁される励磁コイルの相数の最低数を維持するこ
とにより、それらの励磁方式の変更の如何に拘わらず、
最低トルクを確保することが可能となる。また、ステッ
ピングモータの構造も何ら限定されることはなく、PM
形(永久磁石形)、VR形(可変リアクタンス形)、ま
たはハイブリッド形(複合形)であってもよい。
【0021】さらに、スイッチング素子Sの検出温度の
しきい値を複数設定し、それらのしきい値を越える毎
に、単位入力パルス当たりにおいてON状態となるスイ
ッチング素子の数を減らすように、励磁方式を変更する
ことも可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に記載のステッピングモータの制御方法は、励磁コイル
を通電励磁させるスイッチング素子の温度を監視し、そ
れが所定の温度を超えたときに、入力パルスの所定の単
位数当たりにおいてON状態となるスイッチング素子の
数を減らすように、励磁コイルの励磁方式を変更するた
め、スイッチング素子の温度が所定の温度を超えたとき
に、ステッピングモータへの供給電流の低下を抑えつ
つ、スイッチング素子の発熱量を小さくして、その温度
上昇を抑えることができる。
【0023】また、本発明の請求項2に記載のステッピ
ングモータの駆動方法は、スイッチング素子が所定の温
度を超えたときに、入力パルスの所定の単位数当たりに
おいてON状態となるスイッチング素子の数を減らし、
かつ入力パルスの1パルス当たりにおいて励磁される励
磁コイルの相数の最低数を維持するように、励磁コイル
の励磁方式を変更するため、ステッピングモータの最低
トルクを確保したまま、スイッチング素子の発熱量を小
さくして、その温度上昇を抑えることができる。
【0024】本発明の請求項3に記載のステッピングモ
ータの制御装置は、励磁コイルを通電励磁させるスイッ
チング素子の温度を検出し、その検出温度が所定の温度
を超えたときに、入力パルスの所定の単位数当たりにお
いてON状態となるスイッチング素子の数を減らすよう
に、励磁コイルの励磁方式を変更するため、スイッチン
グ素子の温度が所定の温度を超えたときに、ステッピン
グモータへの供給電流の低下を抑えつつ、スイッチング
素子の発熱量を小さくして、その温度上昇を抑えること
ができる。
【0025】また、本発明の請求項4に記載のステッピ
ングモータの駆動装置は、スイッチング素子が所定の温
度を超えたときに、入力パルスの所定の単位数当たりに
おいてON状態となるスイッチング素子の数を減らし、
かつ入力パルスの1パルス当たりにおいて励磁される励
磁コイルの相数の最低数を維持するように、励磁コイル
の励磁方式を変更するため、ステッピングモータの最低
トルクを確保したまま、スイッチング素子の発熱量を小
さくして、その温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって制御可能なステッピングモータ
の駆動回路の説明図である。
【図2】本発明の実施形態としての制御装置のブロック
構成図である。
【図3】図2に示す温度測定素子12の検出温度の説明
図である。
【図4】本発明の実施形態によって変更可能な励磁方式
の説明図である。
【符号の説明】
1 ステッピングモータ 10 MPU 11 プリドライブ回路 12 温度測定素子 13 I/F回路 S スイッチング素子 SA−1,SA−2、SB−1,SB−2、SC−1,
SC−2 FET A、B、C 励磁コイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パルスに基づき、スイッチング素子
    を介して励磁コイルを所定の相数分ずつ通電励磁するこ
    とによって、ステッピングモータを作動させるステッピ
    ングモータの制御方法において、 前記スイッチング素子の温度を監視し、 前記スイッチング素子が所定の温度を超えたときに、前
    記励磁コイルの励磁方式を変更して、前記入力パルスの
    所定の単位数当たりにおいてON状態となる前記スイッ
    チング素子の数を減らす励磁方式とすることを特徴とす
    るステッピングモータの制御方法。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング素子が所定の温度を超
    えたときに変更する励磁方式は、前記入力パルスの所定
    の単位数当たりにおいてON状態となる前記スイッチン
    グ素子の数を減らし、かつ前記入力パルスの1パルス当
    たりにおいて励磁される前記励磁コイルの相数の最低数
    を維持する励磁方式である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制御方法。
  3. 【請求項3】 入力パルスに基づき、スイッチング素子
    を介して励磁コイルを所定の相数分ずつ通電励磁するこ
    とによって、ステッピングモータを作動させるステッピ
    ングモータの制御装置において、 前記スイッチング素子の温度を検出する検出手段と、 前記励磁コイルの励磁方式として、前記入力パルスの所
    定の単位数当たりにおいてON状態となる前記スイッチ
    ング素子の数を異ならせる複数の励磁方式が設定可能な
    設定手段と、 前記検出手段の検出温度が所定の温度を超えたときに、
    前記設定手段によって設定される励磁方式を変更して、
    前記入力パルスの所定の単位数当たりにおいてON状態
    となる前記スイッチング素子の数を減らす励磁方式とす
    る変更手段とを備えたことを特徴とするステッピングモ
    ータの制御装置。
  4. 【請求項4】 前記設定手段は、前記励磁コイルの励磁
    方式として、前記入力パルスの1パルス当たりにおいて
    励磁される前記励磁コイルの相数の最低数を維持したま
    ま、前記入力パルスの所定の単位数当たりにおいてON
    状態となる前記スイッチング素子の数を異ならせる複数
    の励磁方式が設定可能であり、 前記変更手段は、前記スイッチング素子が所定の温度を
    超えたときに、前記入力パルスの1パルス当たりにおい
    て励磁される前記励磁コイルの相数の最低数を維持した
    まま、前記入力パルスの所定の単位数当たりにおいてO
    N状態となる前記スイッチング素子の数を減らす励磁方
    式に変更することを特徴とする請求項3に記載のステッ
    ピングモータの制御装置。
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