JPS60257793A - ステツピングモ−タの回転検出装置 - 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 各■機器への一マイクロコンビーュータの利用の増大と
共に、ステッピングモータも大幅に第１」用されている
。特に事務器分野の自動車用などに多く使わＪｌている
。本発明はこれ等のいづれの分野にも利用ず乙ととか可
能なステッピングモータに関するく）のである。

従来例の構成とその問題点 ステッピングモータｄ：、入力信号に対して一定角度も
しくは一定距離の移動を行うモータである。

従−３で制御対象の位置決めを、開ループ制御で行うこ
とかできる。これがステッピングモータの最大の特色で
あり、マイクロプロセッサ等により任意のステップ数の
制御パルスを出せば、モータから何らかのフィードバッ
クをかけることなく制御対象の位置決めができるところ
から、マイクロブ「Ｉ士ノザの急激な普及と共にステッ
ピングモータも大計に使用されるようにな−２ている。

さて前述したように、開ループ制御で位置決め制御かで
きるという点かステッピングモータの最大の特色でちる
か、反面ノイートバックかない為に、誤動作を一度でも
した場合は以後の位置決めにｊ、全てこの誤動作による
誤差を含ん／こものにな−、でし」う（、この点を改善
する方法としては従来から、モータに光学式エンコーダ
を組込んで回転子位置のフィードバックをかける方式が
用いられてきだ。これを第４図に示す。この方式によれ
ば、回転子の静止位置と同一か、もしくは一定のずれを
持／ヒせて出力がでる位置ｒ（エンコーダの円板１にス
リット２を設け、これを発光素子３と受光素子４とで検
出し、ステッピングモータ５の回転子位置を検出してい
る。この方法では、回転子の各静位置と１対１に対応し
た位置検出が可能であるから、位置検出手法としては極
めて確実度の高いものである。しかしながら、ステッピ
ングモータの回転子の運動は第５図（−）に示す様に、
オーバーシュートをくり返すのが一般的であり、このと
き前述の受光素子４にはこれに対応したパルス例が第５
図（ｂ）　Ｋ示すように出てくる。これを正常な位置検
出パルスとして使用する為には、正逆転の一組のパルス
は有効な位置信号でないとしてこれを除去する機能が必
要であり、このために発光、受光素子を２組設は正逆転
を区別すること及びこれを処理する論理回路が必要とな
る。従−・て検出用円板を取付け、これに設け／ζス’
）　ノｈ　２の位置と回転子の静止位置とを位置決めす
る必要のあることと共に、前述の機能を加える必要があ
りコストの面で不利な方法とな−っている。

〜方エンコーダを使用しない方法としては第６図に示す
方式が考えられる。同図にもとづいて説明すると、永久
磁石回転子６の回転による起電力を取り出す目的で設け
られた検出コイル７の出力を積分回路８によって積分し
、これを電圧比較回路９を通すことによってステッピン
グモータの回転状態を検出するものである。

この方法はエンコーダ方式と比べると回転の検出要素は
はるかに単純にな−〕でいる。しかしながら、モータ駆
動のだめの励磁コイルの他に回転検出のだめの検出コイ
ル７が必要であり、永久磁石型ステッピングモータを例
にとると第７図のコイル構造にする必要があり、第７図
に示したコイルボビン１ｏに励磁コイル１１と共に検出
コイル７を設ける必要がある。このため、コスト高にな
るという点の他、励磁コイル１１０巻線スペースが減少
しモータ特性上不利になるという欠点がある。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、モータの
外部に検出器を取シ付けることなく、また特別の検出コ
イルも設けることなく、信号処理の為の回路も簡単なも
のでステッピングモータの誤動作を検出し７、位置決め
制御の確実さを改善することを目的とする。

発明の構成 本発明は永久磁石型ステッピングモータの励磁コイルと
、該励磁コイルの永久磁石による起電力をとり出すだめ
のゲ−１・回路と、積分回路と電圧もしくは電流比較回
路とを設けた回転検出装置であり、これによりモータの
誤動作を検出することにより確実な位置決め制御をする
ことのできるものである。

実施例の説明 次に本発明の実施例を第１図にもとついて説明する。第
１図において、２１は永久磁石型ステッピングモータの
回転子で、永久磁石を構成要素とする。２２は該ステッ
ピングモータの励磁コイル、２３は励磁コイル２２のス
イッチング用トランジスタ、２４はゲート回路、２５は
積分回路、２６嬬：電圧比較回路、２７は前記スイッチ
ング用トランジスタ２３及びゲート回路２４を制御する
信号の入力部、２８は電源である。

以−ヒのように構成さ？ｌ−／ζ本実施例について以丁
その動作を説明する。第２図に本実施例に於る各部電圧
波形を示す。励磁巻線２２に第２図Ａに示す励磁パルス
を印加すると、回転子２１が正常に回転しているときは
励磁巻線２２に永久磁石回転子２１による第２図Ｃに示
す起電力が発生ずる。

ここで、ゲート回路２４によ−、て第２図Ａに示す励磁
パルスの非導通期間Ａ。のみの起電力を第２図りに示す
如く取り出す。第２図Ａに示す励磁パルスの導通期間Ａ
１　は励磁巻線２２には永久磁石回転子２１による第２
図Ａに示す起電力の他にモータの駆動用電源２８の電圧
がか＼るため、回転子の正常回転の検出に用いるには不
向きであるため、この励磁パルスＡの導通期間Ａ１　の
間の励磁巻線電圧はゲート回路２４によりカットする。

以上の如くにして得られた第２図りに示す起電力波形を
積分回路２５に通すと第２図Ｅに示す電圧波形が得られ
る。これを電圧比較回路２６を通すことＫよって第２図
ＦＫ示す出力波形が得られる。

ここで、永久磁石回転子−２１が正常回転していないと
きは、永久磁石回転子２１による起電力が励磁巻線２２
に生じないか、発生しても第２図りに示すものより低レ
ベルとなるため、第２図Ｅに示す積分波形も波高値が低
下する。従って、電圧比較回路２６の基準電圧を適尚に
選べば、電圧比較回路２６の第２図Ｆに示す出力は常に
ゼロレベルとなる。以上の方法Ｖこよ−て回転子が正常
回転しているときは第２図への駆動パルスと同期のとね
。

た第２図Ｆのパルス状出力が発生し、正常回転してい々
いときは常（てゼロとなる回転検出信号を得ることがで
きる。

以−トの信号を用いて、正常回転しているか否かの判定
をする方法としては励磁パルスＡの立上りで信号Ｆがハ
イレベルか否かの判別をすれはよい。

なお、このとき電圧比較回路２６にヒステリシス特性を
持たせ、第２図Ｅに示す積分波形が基準電圧より下っ／
ζ後も信号Ｆがハイレベルである期間ｔを設ければ、回
転判定の確実さが増す。この励磁パルスを第３図の巻線
２２ａに加えるものとすると、同様の処理を第２図Ｂに
示す励磁パルスによ−〕て励磁される巻線２２ｂについ
ても行えばより確実な回転判定かできることは云う址で
もなし１゜なお、第３図は本発明を永久磁石型ステッピ
ングモータに実施した例を示し、だもので、第３図にお
いて、２１は永久磁石回転子、２２ａ　、２２ｂは第１
図に示した励磁巻線、２９は回転子軸、３０ａ。

３０ｂ、３１ａ、３１ｂはヨーク、３２は取伺板、３３
幻二軸受固定板、３４ａ　、３４ｂは軸受メタルである
。１ 第１図における信号入力部２８は以上に説明し７だ励磁
パルスＡと、ゲート回路２４の制御用信号入力部で、励
磁パルスＢにっｂても同様に構成する。

なお以」−の説明中の電圧波形を電流波形、電圧比較［
！ｔｈｊ路を電流比較回路とおき換えてもよいことば云
う寸でもない。

発明の効果 以上の如く本発明は、光学式エンコーダやホール素子を
用いることなく、また特別の検出巻線も用いることなく
ステッピングモータの回転検出をすることができ、検出
回路も、ゲート回路、積分回路、電圧捷だ（ｄ電流比較
回路を用いるだけであるため汎用のオペアンプ等によっ
て安価に構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステッピングモータの回転検出装置の
回路図、第２図は同装置の各部の出力波形図、第３図は
同装置を用いたステッピングモータの分解斜視図、第４
図は従来のステッピングモータの回転検出装置を示す構
成図、第５図は同動作説明図、第６図は他の従来例にか
かる回転検出装置の回路図、第７図は同装置に用いる検
出巻線の一部切欠斜視図である。 ２１　・・永久磁石回転子、２２・・・・励磁巻線、２
４・　ゲート回路、２６・・・積分回路、２６・・・電
圧比較回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ７ 第２図 ７４ノ 第３図 第４図 ３　１　。 図 （Ｃ１） 喪 （ｂ） 乎 丁１４１ｒげ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁巻線に接続され、永久磁石回転子の回転時に前記励
   磁巻線に発生ずる起電力を励磁パルスの非導通期間に取
   り出すゲート回路と、このゲー［・回路に接続された積
   分回路と、この積分ｌ１１１路に接続され、回転検出信
   号を出力する電流比較回路もしくは電流比較回路とより
   なるステッピングモータの回転検出装置Ｃ９