JPS63103696A - ステツピングモ−タの微小角駆動回路 - 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】 （産業上の利用骨ｌｆ） 本発明はステッピングモータの移動角を従来にも増して
微小に分割して駆動するステッピングモータの駆動回路
の改良に関する。

（従来の技術） ステッピングモータはパルスモータあるいは階動電動機
とも称され、入力パルスに対応してステップ駆動される
ものであり、２相〜多相式のものなど各種のものが実用
に供されている。５相ステツピングモータを例にとって
みれば、従来の駆動方式として１パルスで０．フ２°又
は０．３６°で駆動されているものであるが、移動角が
粗であって回転が円滑でないという欠点やドライブ周波
数との間に機械的な共振点があり、この周波数において
は駆動出来ないという現象が生ずるというような欠点が
あった。そこで、これらステッピングモータに特有な欠
点を克服するためにモータコイル（８）の電流制御を行
い、合成トルクベクトルの方向を徐々に変化させる事に
より、０．７２”を１０分割あるいは２０分割して１パ
ルスで０．０７２°又は０．０３６°等の移動角でステ
ップ駆動させる駆動方式が望まれていた。この要望に対
して、従来は、第４図に示すように１つのモータコイル
（８）に対して４個の出力素子（７）をブリッジに組み
、十Ｖの電圧をモータコイル（８）に与える事により電
流を流し、このモーターイル（８）に流れた電流を電流
検出用抵抗（９）でモータコイル（８）毎に各々検出し
、モータコイル（８）毎に出力素子（７）を独立してス
イッチング制御して微小角駆動を行う（即ち、５相パル
スモータであれば、５つのモータコイル（８）電流を５
つの制御回路（１０）が各々電流制御し、各々の出力素
子（７）をスイッチング制御して、モータコイル電流を
コントロールする。）という方法を採っていた。

（発明が解決使用とする問題点） 処が、この方式では、 ■　各相に４個の出力素子（７）をブリッジに組み、各
相毎に駆動電流を検出してコントロールしているため、
ｎ相ステッピングモータでは制御回路（１０）がｎ個必
要となって駆動回路が繁雑になり、１ストアツブの原因
となるものであり、■　十Ｖの電圧を各相毎に制御して
いるために最低でもｎ個の出力素子（））をスイッチン
グ制御しており（換言すれば、（ｎ−１）個の出力素子
（））で定格電流のスイッチング制御をなし、１個の出
力素子（））で微少負駆動電流のスイッチング制御をな
す、）、その結果出力素子（７）の発熱によ電力損失や
スイッチングノイズが発生すると言う欠点があり、 ■　更に、＋■の電圧を各相毎にスイッチング制御して
いるためにモーターコイルに流れる定格電流と微少負駆
動電流に電流リップルが生じ、その結果、停止位；ぺの
安定性に欠けるという欠点もある。

本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてなされたも
ので、その目的とする処は、ｎ相ステッピングモータに
おいて制御回路が（ｎ−１）相分のモータコイル電流を
制御する定格電流制御回路と１相分のモータコイル電流
を分割制御する微少負駆動電流制御回路の２回路で済み
、且つ、ステッピングモータ駆動時に制御される出力素
子も半導体チョッパと微少負駆動用出力素子の２個で済
むために出力素子の熱ロス及びスイッチングノイズが減
少し、加えて、従来の駆動方式に比べ（ｎ−１）相のモ
ータコイルに流す定格電流にはリップルが生ぜず、微小
角駆動回路される１相のモータコイルのみにリップルが
生ずる事になってより低振動のモータ駆動が出来ると言
うステッピングモータの微小角駆動回路を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、■　４個１組の
定格電流駆動用出力素子（１）を直・並列接続してブリ
ッジを組み５、 ■　、二のブリッジにおいて、直列接続された１対の定
格電流駆動用出力素子（１）の接続点（２）ｒＭにステ
ッピングモータのモータコイル（３）を接続してステッ
ピングモータ１相分のモータコイル定格電流励磁回路（
＾）を構成する。

■　そして、ステッピングモータの相数に対応せるモー
タコイル定格電流励磁回路（＾）を並列接続して定格電
流駆動回路＜８）を構成し、定格電流制御用センス抵抗
（４）をこの定格電流駆動回路（！３）に直列接続して
定格電流駆動回路（Ｂ）に流れる直流電源の出力を制御
している。

■　更に、前記定格型、流駆動用出力素子（１）の接続
点（２）に微小角駆動用出力素子（５）をそれぞれ接続
すると共に微小角駆動用出力素子（５）の出力端を並列
接続して微小角ＵＪＡ勅回路（Ｃ）を構成し、微小角制
御用センス抵抗（６）をこの微小角駆動回路（Ｃ）に直
列接続して微小角駆動用出力素子（５）をスイッチング
制御する、という技術的手段を採用している。

（作　　用） しかして、１相のモータコイル（３）のみに微小角駆動
用出力素子（５）を通して微小角駆動電流を流し、この
微小角駆動電流を微小角制御用センス抵抗（６）にて検
出しつつ漸増・漸減するように励磁シーケンスを組む事
により、この相のトルクベクトルを漸増・漸減させ、同
時に残りの他の（ｎ−１）相のモータコイル（３）には
定格電流（ＤＶ電流）を流し、これらのトルクベクトル
を合成する事により合成トルクベクトルの方向を徐々に
変え、ステッピングモータの微小角駆動を行うものであ
る。

尚、合成トルクベクトルの大きさは、合成■・ルクベク
トルの方向の変化に伴って漸増・漸減するものである。

（実　施　例） 以下、添付図面によって本発明の一実施例を詳述する０
本実施例では、５相ステツピングモータを例に取って説
明するが、勿論、これに限られるものでなく、２相〜多
相ステツピングモータに適用出来る事は言うまでもない
。

第１図は本発明にかかる駆動回路の一実施例で、直流電
源（１，’ｌＪ示ぜず、）の出力をチョッパ制御する半
導体チョッパ（１１）、半導体チョッパ（１１）をパル
ス幅変調スイッチング作用によって制御する定格電流制
御回路（Ｄ）、フライホイルダイオード（１２）、半導
体チョッパ（１１）の出力側に直−列に挿入されたりア
クドル（１３）、平滑コンデンサ（１４）、パルス幅変
調スイッチング作用によって微小角駆動用出力素子（５
）を制御する微小角駆動電流制御回路（Ｅ）などから構
成されている。直流電源（図示せず、）は一般には交流
電源を全波整流して得た直流電源が用いられる。（Ｆ）
は駆動巻線スイッチング回路であり、定格電流駆動用出
力素子（１）と微小角駆動用出力素子〈５）とで構成さ
れている。即ち、４個１組の定格電流駆動用出力素子（
］）を直・並列接続してブリッジを組んであり、このブ
リッジにおいて、直列接続された１対の定格電流駆動用
出力素子（１）の接続点（２）間にステッピングモータ
のモータコイル（３）を接続してステッピングモータ１
相分のモータコイル定格電流励磁回路（＾）を構成しで
ある０本実施例では５相ステツピングモータを例として
採用しているので、Ａ−Ｅ相才で５個のモータコイル定
格電流励磁回路（＾）が設けられる事になる。勿論、ス
テッピングモータの相数が５相でない場合には、ステッ
ピングモータの相数に対応せるモータコイル定格電流励
磁回路（＾）が設けられる事になる。これらステッピン
グモータの相数に対応して設けられたモータコイル定格
電流励磁回路（＾）を並列接続して定格電流駆動回路（
Ｂ）を楕成し、１オ一ム程度の低い抵抗値を有する定格
電流制御用センス抵抗（４）をこの定格電流駆動回路（
８）に直列接続して定格電流駆動回路（Ｂ）に流れる直
流電源の出力を制御する。又、モータコイル定格電流励
磁回路（＾）の定格電流駆動用出力素子（１）の接続点
（２）に微小角駆動用出力素子（５）を接続１２．１０
個の微小角駆動用出力素子（５）の出力段を互いに並列
接続して微小角駆動回路（Ｃ）を構成し、同様に１オ一
ム程度の低い抵抗値を有する微小角制御用センス抵抗（
６）をこの微小角駆動回路（Ｃ）に直列接続して微小角
駆動用出力素子（５）をパルス幅変調スイッチング制御
する。

以ヒの構成において、定電ｉＥ（［源のトｖ電圧をパル
ス幅変調スイッチング制御して得たＤＶ電圧をパルスモ
ータのモータコイル（３）に与え、駆動電流を流すこと
により駆動されるのであるが、独自の励磁シーケンスに
より定格電流側費用センス抵抗（４）には４．相分の定
格電流が流れ、微小角制御用センス抵抗（６）には１相
分の分割制御された電流が流れる。即ち、本回路では、
定格電流制御用センス抵抗（４）の検出により定格電流
制御用センス抵抗（４）に４相分のモータコイル（３）
に定格電流が流れるのであるが、この定格電流を検出し
て定格電流駆動回路＜８）にて半導体チョッパ（１１）
が＋Ｖ電圧をパルス幅変調スイッチング制御し、このＤ
Ｖ［圧がモータコイル（３）に与えられる。又、５相の
内残りの１相を微小角駆動のための電流制御を行うので
あるが、微小角制御用センス抵抗（６）の検出により、
１相のみ１個の微少負駆動用出力素子（５）がモータコ
イル（３）にかかるＤＶ電圧をスイッチング制御してモ
ータコイル（３）に微小角駆動電流を流す、この点を第
３図に従って説明する。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｅ相には定格電流が流れ、Ｄ相には１０分
割された微小角駆動電流が流れたものとすると、第２図
Ｘ部分のように励磁シーケンスに従ってＤ相のトルクベ
クトルが１０分割される事になり、このトルクベクトル
が刻々変化する事により、その合成トルクベクトルの方
向が微小量づつ回転移動し、その結果ステッピングモー
タの微小角駆動がなされるのである。

勿論、励磁シーケンスを液室選定する事により、任意の
分割数が得られる事は言うまでもない。

以上に述べたように、本発明は５相のモータコイルク３
）に流れる定格電流のうち４相分は、十ｖ電圧を半導体
チシッパ（１１）にて制御する事により得られたＤＶ電
圧によって流れるものであり、残りの１相分は微少負駆
動用出力素子（５）のスイッチング制御を行うことで微
小角駆動を行うものである。

（効　　果） 本発明は叙上のように、４個１ｍの定格電流駆動用出力
素子を直・並列接続してブリッジを組むと共にこのブリ
ッジにおいて直列接続された１対の定格電流駆動用出力
素子の接続点間にステッピングモータのモータコイルを
接続してステッピングモータ１相分のモータコイル定格
電流励磁回路を構成し、ステッピングモータの相数に対
応せるモータコイル定格電流励磁回路を並列接続して定
格電流駆動回路を構成し、直流電源の出力ｇ制御用の定
格電流制御用センス抵抗を定格電流駆動回路に直列接続
し、モータコイル定格電流励磁回路の定格電流駆動用出
力素子の接続点に微小角駆動用出力素子を接続して微小
角駆動回路を槓成し、微小角駆動用出力素子をスイッチ
ング制御する微小角１Ｍｗ用センス抵抗を微小角駆動回
路に直列接続しであるので、 ■ｎ相ステッピングモータの（ｎｌ）相分の定格電流は
、定格電流制御用センス抵抗を通って流れ、残りの１相
分は微小角制御用センス抵抗を通って流れ、その結果、
定格電流制御用センス抵抗の電圧変化を検知する定格電
流制御ＩＴｉ回路と、微小角制御用センス抵抗の電圧変
化を検知する微小角駆動電流制御回路の２回路で微小角
駆動出来ると言う利点があり、 ■（ｎ−１＞相のモータコイルに流れる定格電流は、定
格電流１ｔｉＩＩ御回路にて安定に制御されたＤＶ電圧
にて流される事になり、残りの１相分のみが微少負駆動
電流制御回路にてスイッチング制御されてリップルを生
ずるため、リップル発生量は従来の１／ｎになり、その
結果ステッピングモーターの振動が少なく、且つ、停止
位置が安定するという利点も有り、 ■　スイッチング制御される素子が回路全体で半導体チ
シッパと微少負駆動用出力素子の２閾しかないためｎ個
の出力素子を作動させねばならない従来回路に比べて熱
損失が少なく、又スイッチングノイズも少ないという利
点もある。

尚、ステッピングモータの２相弐〜多相式まで応用が自
在である。

【図面の簡単な説明】

第１１聞・・・本発明に係るステッピングモータの微小
角ｗＡ動回路の一例を示す結線図、 第２ＵＪ！Ｊ・・・本発明の励磁パターンシーケンス図
、第３図・・・本発明のトルクベクトル図、第４図・・
・従来例の結線図、 （＾）・・・モータコイル定格電流励磁駆動回路、（Ｂ
）・・・定格電流駆動回路、 （Ｃ）・・・微小角駆動回路、 ４０）・・・定格電流制御回路、 （Ｅ）・・・微小角駆動電流側御回路、（Ｆ）・・・駆
動巻線スイッチング回路、（１）・・・定格電流ｇＥ＠
用出力出力素子２）・・・接続点、 （３）・・・モータコイル、 （４）・・・定格電流制御用センス抵抗、（５）・・・
微小角′ＩｊＡ効用出力素子、（６）・・・微小角制御
用センス抵抗、（））・・・出力素子、 （８）・・・モータコイル、 （９）・・・電流検出用抵抗、 （１０）・・・制御回路、 （１１）・・・半導体チョッパ、 （１２）・・・フライホイルダイオード、（１３）・・
・リアクトル、 （１４）・・・平滑コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）４個１組の定格電流駆動用出力素子を直・並列接
   続してブリッジを組むと共にこのブリッジにおいて直列
   接続された１対の定格電流駆動用出力素子の接続点間に
   ステッピングモータのモータコイルを接続してステッピ
   ングモータ１相分のモータコイル定格電流励磁回路を構
   成し、ステッピングモータの相数に対応せるモータコイ
   ル定格電流励磁回路を並列接続して定格電流駆動回路を
   構成し、直流電源の出力制御用の定格電流制御用センス
   抵抗を定格電流駆動回路に直列接続し、前記定格電流駆
   動用出力素子の接続点に微小角駆動用出力素子をそれぞ
   れ接続すると共に微小角駆動用出力素子の出力端を互い
   に並列接続して微小角駆動回路を構成し、微小角駆動用
   出力素子をスイッチング制御する微小角制御用センス抵
   抗を微小角駆動回路に直列接続したことを特徴とするス
   テッピングモータの微小角駆動回路。