JP3365089B2 - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータの駆動装置Info
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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
動装置に関し、特に、振動および騒音を低減するステッ
ピングモータの駆動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のステッピングモータの駆動装置と
して、例えば、特開昭63−174592号公報に示さ
れたものがある。このステッピングモータの駆動装置
は、A相、B相、A(バー)相、およびB(バー)相の
励磁コイルを経時的に切り換えて、一相あるいは二相の
励磁コイルを選択する選択回路と、選択された相の励磁
コイルに供給する励磁電流の電流値を設定する電流設定
回路と、選択回路によって選択された一相あるいは二相
の励磁コイルに電流設定回路によって設定された電流値
の励磁電流を供給してステッピングモータを駆動する励
磁回路によって構成されている。電流設定回路は第1よ
り第5の抵抗を直列に接続した第1の直列抵抗回路と、
第6より第10の抵抗を直列に接続した第2の直列抵抗
回路を備え、第1および第2の直列抵抗回路は一端が第
11の抵抗を介して共通的に接地されるとともに他端が
固定電位の電源に接続されている。 【0003】以上の構成において、選択回路がA相、A
相およびB相、B相、B相およびA(バー)相、A(バ
ー)相、A(バー)相およびB(バー)相、B(バー)
相というように所定の回転順序で励磁コイルを選択す
る。同時に、電流設定回路は、A相およびA(バー)相
の励磁コイルに対しては、第1の直列抵抗回路の抵抗間
節点を所定の順序でアース電位にすることにより第1の
基準点の変化する電圧分圧値を読み取り、この電圧分圧
値に応じた電流値を設定し、また、B相およびB(バ
ー)相の励磁コイルに対しては、第2の直列抵抗回路の
第2の基準点から同じようにして電圧分圧値を読み取
り、この電圧分圧値に応じた電流値を設定する。 【0004】励磁回路は電流設定回路で経時的に設定さ
れる電流値の励磁電流を選択回路で選択された一相ある
いは二相の励磁コイルに供給してステッピングモータを
駆動する。このとき、電流設定回路は、前述した各抵抗
の抵抗値の設定によって一相の励磁コイルで駆動された
ときの励磁ベクトルと二相の励磁コイルで駆動されたと
きの励磁ベクトルが等しくなるように励磁電流の電流値
を設定する。これによってステッピングモータの回転を
滑らかにし、振動および騒音を低減している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のステッ
ピングモータの駆動装置によると、低速駆動時におい
て、例えば、A相およびB相の二相励磁状態のとき、ロ
ータが励磁電流によって定まる位相角に応じたステップ
角から位置的にずれ、そのステップ角の近傍で微小な振
動を繰り返した後、次のステップ角へ回転移行してい
く。このため、低速駆動時の振動およびそれに伴う騒音
の低減は不十分である。 【0006】従って、本発明の目的は低速駆動時の二相
励磁状態のとき励磁電流によって定まる位相角に対応し
たステップ角の位置へ的確にロータをステップ移行させ
ることにより振動および騒音を低減するステッピングモ
ータの駆動装置を提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、複数の相の励磁コイルから一相および二相
の励磁コイルを所定の順序で周期的に選択し、選択され
た励磁コイルに励磁ベクトルの長さが等しくなるように
所定の電流値の励磁電流を供給してステッピングモータ
を駆動するステッピングモータの駆動装置において、前
記所定の順序で周期的に前記一相および二相の励磁コイ
ルを選択する選択手段と、前記所定の電流値を設定する
電流設定手段と、前記選択手段によって選択された前記
一相および二相の励磁コイルに前記電流設定手段によっ
て設定された前記所定の電流値の前記励磁電流を供給す
る励磁手段とを備え、前記電流設定手段は、前記二相の
励磁コイルに供給される励磁電流によって定まる第1の
励磁ベクトルの第1の位相角が、前記二相の励磁コイル
のそれぞれの一相励磁時の励磁電流によって定まる第2
および第3の励磁ベクトルの第2および第3の位相角の
位相差の1/2の位相差に対応した第4の位相角より小
さいとき、前記第1の位相角を、前記第2の位相角と前
記第4の位相角の位相差の1/2の位相差に対応した第
5の位相角より小さくなるように前記二相の励磁コイル
に供給される励磁電流を設定し、前記第1の位相角が前
記第4の位相角より大きいとき、前記第1の位相角を、
前記第4の位相角と前記第3の位相角の位相差の1/2
の位相差に対応した第6の位相角より大きくなるように
前記二相の励磁コイルに供給される励磁電流を設定する
構成を有することを特徴とするステッピングモータの駆
動装置を提供する。 【0008】 【作用】例えば、A相の一相励磁とB相の一相励磁の間
に二相励磁に基づく3つの位相角を設け、励磁電流によ
って発生する磁界によりこの3つの位相角に対応した3
つのステップ角へロータを回転させる。このとき、第1
の位相角は通常であれば、90°×1/4=22.5°
であるが、これをA相の励磁電流のB相の励磁電流に対
する割合を大にして、例えば、17.0°(22.5°
−5.5°)とする。第2の位相角は通常のように、9
0°×2/4=45°とする。一方、第3の位相角は、
通常であれば、90°×3/4=67.5°であるが、
これをB相の励磁電流のA相の励磁電流に対する割合を
大にして、例えば、73.0°(67.5°+5.5
°)とする。この駆動条件でステッピングモータを駆動
したところ、ロータの位相角に応じたステップ角からの
位置ずれが減少し、それによってステップ角の近傍で発
生した微小な振動の振幅が小さくなり、騒音も低減し
た。 【0009】 【実施例】図1は本発明のステッピングモータの駆動装
置の一実施例を示し、励磁コイル5Aおよびロータ5B
よりなるモータ5の低速駆動時の振動および騒音を低減
する回路構成を有する。電流設定回路1はA相およびA
(バー)相の基準信号Vref1 とB相およびB(バ
ー)相の基準信号Vref2 を入力してA相、B相、A
(バー)相およびB(バー)相の電流値信号を出力する
ものであり、選択回路2は内部に有するクロック信号発
生回路のクロック信号に基づいてA相、A相およびB
相、B相、B相およびA(バー)相、A(バー)相、A
(バー)相およびB(バー)相、B(バー)相、B(バ
ー)相およびA相、A相という順序で一相励磁および二
相励磁のために励磁コイルの相選択を行うものであり、
励磁回路3は選択回路2によって選択された一相、ある
いは二相の励磁コイル5Aに電流設定回路1によって設
定された電流値の励磁電流を供給するものであり、制御
部4は起動信号STARTを入力して電流設定回路1、
選択回路2、および励磁回路3を制御するものである。
電流設定回路1は前述したクロック信号に同期して
「1」のアース電位信号を出力する出力端子C1、C2
およびC3と、前述した電流値信号を出力する出力端子
A、B、A(バー)およびB(バー)と、前述した基準
信号Vref1 およびVref2 を入力する入力端子V
ref1 およびVref2 を有する。入力端子Vref
1 およびVref2 はコンデンサCA およびCB と直列
抵抗群R1〜R5およびR7〜R10の接続点NA およ
びNB に接続され、出力端子C1〜C3は直列抵抗群の
抵抗間の節点A1 〜A3 およびB1 〜B3 に出力端子が
接続されたインバータI3 およびI4 、I2 および
I5 、およびI1 およびI6 の入力端子に接続され、出
力端子A、B、A(バー)、B(バー)は励磁回路3つ
の入力端子A、B、A(バー)、B(バー)にそれぞれ
接続されている。直列抵抗群R1〜R5およびR7〜R
10は節点NC およびND において共通に接続され、節
点NC はインバータI7 を介して電源Vcc(固定電
位、例えば、+5V)に接続されることにより常時アー
ス電位に設定されており、節点ND は抵抗R11を介して
電源Vccに接続されている。以上の構成において、以
下動作を説明する。図2において、クロック信号t0 が
出力されると、選択回路2はB(バー)相の励磁コイル
(以下、単にB(バー)相という)を選択し、電流設定
回路1はC1〜C3からともに「0」のアース電位信号
を出力する。そのために節点NB の電位は抵抗の和(R
7+R8+R9+R10)に比例して定まる第1の電位
となり、基準信号Vref2 として電流設定回路1に入
力する。その結果、B(バー)相に第1の電位に応じた
第1の電流値の励磁電流が励磁回路3から供給される。
第1の電流値は図2で示した階段状電流波形の最大値レ
ベルである。クロック信号t1 が出力されると、選択回
路2はA相の励磁コイル(以下、単にA相という)を選
択し、電流設定回路1は出力端子C1およびC2から
「0」のアース電位信号を、出力端子C3から「1」の
アース電位信号を出力する。その結果、基準信号Vre
f1 は抵抗R2に比例した第4の電位となり、Vref
2 は抵抗の和(R7+R8+R9)に比例した第2の電
位となる。それによってA相には第4の電流値(階段状
電流波形の第4位の電流レベル)の励磁電流が供給さ
れ、B(バー)相には第2の電流値(階段状電流波形第
2位の電流レベル)の励磁電流が供給される。以下、ク
ロック信号t2 およびt3 が出力されると、A相の励磁
電流は階段状に増加し、B(バー)相の励磁電流は階段
状に低下する。次に、クロック信号t4 が出力される
と、選択回路2はA相を選択し、電流設定回路1は出力
端子C1〜C3より「0」のアース電位信号を出力す
る。従って、基準信号Vref1 は抵抗の和(R2+R
3+R4+R5)に比例した第1の電位となり、A相に
は第1の電流値の電流レベルが流れる。図3においてA
相の励磁ベクトルをAで示した。次に、クロック信号t
5 が出力されると、A相とB相が選択され、出力端子C
1から「1」のアース電位信号が、出力端子C2および
C3から「0」のアース電位信号が出力される。従っ
て、基準信号Vref1は抵抗の和(R2+R3+R
4)に比例した第2の電位となり、基準信号Vref2
は抵抗R7に比例した第4の電位になる。その結果、図
2に示すように、A相には’で示した第2の電流値の
励磁電流が供給され、B相には’で示した第4の電流
値の励磁電流が供給される。このときの励磁ベクトルの
位相角θ1 は、図3に示すように、’となる。励磁ベ
クトル’の位相角を前述した直列抵抗群R1〜R5お
よびR6〜R10の抵抗値の設定により17.0°(=
22.5°−5.5°)に設定している。一方、従来の
ステッピングモータの駆動装置によると、A相およびB
相の励磁電流を図2のの破線で示すように設定し、こ
のときの励磁ベクトルの位相角θ2 を図3ので示すよ
うに、22.5°(=90°×1/4)に設定してい
る。次に、クロック信号t6 が出力されると、A相およ
びB相の選択をそのまま継続し、また、出力端子C1お
よびC3は「0」のアース電位信号を出力し、出力端子
C2は「1」のアース電位を出力する。従って、基準信
号Vref1 は抵抗の和(R2+R3)に比例した第3
の電位となり、基準信号Vref2 は抵抗の和(R7+
R8)に比例した第3の電位となる。その結果、A相お
よびB相の励磁電流は、図2でによって示すように、
ともに第3の電流値となり、励磁ベクトルは、図3で
によって示すように、45°(=90°×2/4)の位
相角θ3 を有する。次に、クロック信号t7 が出力され
ると、同じように、A相およびB相の選択をそのまま継
続し、また、出力端子C1およびC2は「0」のアース
電位信号を出力し、出力端子C3は「1」のアース電位
信号を出力する。従って、基準信号Vref1 は抵抗R
2に比例した第4の電位となり、基準信号Vref2 は
抵抗の和(R7+R8+R9)に比例した第2の電位と
なる。その結果、A相の励磁電流は、図2で’によっ
て示すように、第4の電流値となり、B相の励磁電流
は、図2で’によって示すように、第2の電流値とな
る。このときの励磁ベクトルの位相角をθ5 、前述した
直列抵抗群R1〜R5およびR6〜R10の抵抗値の設
定により、図3で’によって示すように、73.0°
(=67.5°+5.5°)に設定している。一方、従
来のステッピングモータの駆動装置によると、A相およ
びB相の励磁電流を図2のの破線で示すように設定
し、このときの励磁ベクトルを、図3ので示すよう
に、67.5°(=90°×3/4)の位相角θ4 に設
定している。次に、クロック信号t8 が出力されると、
B相のみの選択となり、出力端子C1〜C3のアース電
位信号は「0」となり、B相の励磁電流は、図2のBで
示すように、第1の電流値となり、励磁ベクトルは図3
のBで示すように、A相のそれに対して90°となる。
この動作がクロック信号t9 、t10、t11──の出力に
応じて周期的に繰り返され、ステッピングモータ5はこ
のクロック信号t0 、t1 、t2──の周波数に応じた
速度で駆動される。以上の実施例において、クロック信
号t5 の出力時のA相の励磁電流’は、 Ia cos17° となり、B相の励磁電流’は、 Ib sin17° となる。ここで、Ia およびIb はA相およびB相の第
1の電流値の励磁電流である。同じように、クロック信
号t7 の出力時のA相の励磁電流’は、 Ia cos73° となり、B相の励磁電流’は、 Ib sin73° となる。図2において、実施例のように、実線の階段状
波形の励磁電流でステッピングモータ5を駆動したとき
は、騒音レベルは72.5dBAであった。一方、一部
破線で示した階段状波形の励磁電流でステッピングモー
タ5を駆動したときは、騒音レベルは77.4dBAで
あった。これによって、本発明の振動およびそれに伴う
騒音の低減効果が確認された。図4および図5は時間
(ミリ秒)に対するロータ5Bの回転時のステップ角を
示し、波形はロータ5Bの振動を示している。回転方向
は時計方向とし、1ステップ角は0.45°であり、ク
ロック信号は20pps(パルス/秒)とした。図4は
本発明のものであり、図5は従来のものである。図6は
図4および図5を同一時間軸上で重ね合せたものであ
り、本発明は従来に比較して振動波形の振幅が小さく、
かつ、1ステップ角が0.45°に近くなってそれぞれ
均等であることを示している。図7および図8は40の
サンプルのステップ角(横軸)に対する理想位置からの
ずれである誤差角(縦軸)を示し、図7は本発明のもの
であり、図8は従来のものである。本発明では、25番
目のサンプルで0.05°の最大誤差が観察された。一
方、従来では、15番目のサンプルで0.14°の最大
誤差が観察された。図9および図10は時間(ミリ秒)
に対するロータ5Bの回転時のステップ角を示し、クロ
ック信号を500ppsとし、ステップ角のレンジを1
8.0°〜22.5°とした以外は、図4および図5と
共通する。図9は本発明であり、図10の従来のものに
比較してうねり(リップル)が小さい。図11より図1
4は図4、図5、図9および図10と時間およびステッ
プ角においてレンジが相違するものの、ロータ5Bの振
動を観察した点で共通する。 (1)図11(本発明) ステップ角 0.45° クロック信号 1000pps (2)図12(従来) ステップ角 図11と同じ クロック信号 図11と同じ (3)図13(本発明) ステップ角 0.45° クロック信号 2000pps (4)図14(従来) ステップ角 図13と同じ クロック信号 図13と同じ 図11より図14の結果から明らかなように、1000
pps以上の回転速度では、本発明と従来との間に振動
に関する差異は見られなかった。 【0010】 【発明の効果】以上説明した通り、本発明のステッピン
グモータの駆動装置によると、低速駆動時の二相励磁状
態のとき励磁電流によって定まる位相角を、例えば、位
相角が45°以下のとき従来より一般的に設定されてい
る位相角より小さくし、位相角が45°以上のとき従来
より一般的に設定されている位相角より大きくしたの
で、ステッピングモータの振動および騒音を低減するこ
とができる。
動装置に関し、特に、振動および騒音を低減するステッ
ピングモータの駆動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のステッピングモータの駆動装置と
して、例えば、特開昭63−174592号公報に示さ
れたものがある。このステッピングモータの駆動装置
は、A相、B相、A(バー)相、およびB(バー)相の
励磁コイルを経時的に切り換えて、一相あるいは二相の
励磁コイルを選択する選択回路と、選択された相の励磁
コイルに供給する励磁電流の電流値を設定する電流設定
回路と、選択回路によって選択された一相あるいは二相
の励磁コイルに電流設定回路によって設定された電流値
の励磁電流を供給してステッピングモータを駆動する励
磁回路によって構成されている。電流設定回路は第1よ
り第5の抵抗を直列に接続した第1の直列抵抗回路と、
第6より第10の抵抗を直列に接続した第2の直列抵抗
回路を備え、第1および第2の直列抵抗回路は一端が第
11の抵抗を介して共通的に接地されるとともに他端が
固定電位の電源に接続されている。 【0003】以上の構成において、選択回路がA相、A
相およびB相、B相、B相およびA(バー)相、A(バ
ー)相、A(バー)相およびB(バー)相、B(バー)
相というように所定の回転順序で励磁コイルを選択す
る。同時に、電流設定回路は、A相およびA(バー)相
の励磁コイルに対しては、第1の直列抵抗回路の抵抗間
節点を所定の順序でアース電位にすることにより第1の
基準点の変化する電圧分圧値を読み取り、この電圧分圧
値に応じた電流値を設定し、また、B相およびB(バ
ー)相の励磁コイルに対しては、第2の直列抵抗回路の
第2の基準点から同じようにして電圧分圧値を読み取
り、この電圧分圧値に応じた電流値を設定する。 【0004】励磁回路は電流設定回路で経時的に設定さ
れる電流値の励磁電流を選択回路で選択された一相ある
いは二相の励磁コイルに供給してステッピングモータを
駆動する。このとき、電流設定回路は、前述した各抵抗
の抵抗値の設定によって一相の励磁コイルで駆動された
ときの励磁ベクトルと二相の励磁コイルで駆動されたと
きの励磁ベクトルが等しくなるように励磁電流の電流値
を設定する。これによってステッピングモータの回転を
滑らかにし、振動および騒音を低減している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のステッ
ピングモータの駆動装置によると、低速駆動時におい
て、例えば、A相およびB相の二相励磁状態のとき、ロ
ータが励磁電流によって定まる位相角に応じたステップ
角から位置的にずれ、そのステップ角の近傍で微小な振
動を繰り返した後、次のステップ角へ回転移行してい
く。このため、低速駆動時の振動およびそれに伴う騒音
の低減は不十分である。 【0006】従って、本発明の目的は低速駆動時の二相
励磁状態のとき励磁電流によって定まる位相角に対応し
たステップ角の位置へ的確にロータをステップ移行させ
ることにより振動および騒音を低減するステッピングモ
ータの駆動装置を提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、複数の相の励磁コイルから一相および二相
の励磁コイルを所定の順序で周期的に選択し、選択され
た励磁コイルに励磁ベクトルの長さが等しくなるように
所定の電流値の励磁電流を供給してステッピングモータ
を駆動するステッピングモータの駆動装置において、前
記所定の順序で周期的に前記一相および二相の励磁コイ
ルを選択する選択手段と、前記所定の電流値を設定する
電流設定手段と、前記選択手段によって選択された前記
一相および二相の励磁コイルに前記電流設定手段によっ
て設定された前記所定の電流値の前記励磁電流を供給す
る励磁手段とを備え、前記電流設定手段は、前記二相の
励磁コイルに供給される励磁電流によって定まる第1の
励磁ベクトルの第1の位相角が、前記二相の励磁コイル
のそれぞれの一相励磁時の励磁電流によって定まる第2
および第3の励磁ベクトルの第2および第3の位相角の
位相差の1/2の位相差に対応した第4の位相角より小
さいとき、前記第1の位相角を、前記第2の位相角と前
記第4の位相角の位相差の1/2の位相差に対応した第
5の位相角より小さくなるように前記二相の励磁コイル
に供給される励磁電流を設定し、前記第1の位相角が前
記第4の位相角より大きいとき、前記第1の位相角を、
前記第4の位相角と前記第3の位相角の位相差の1/2
の位相差に対応した第6の位相角より大きくなるように
前記二相の励磁コイルに供給される励磁電流を設定する
構成を有することを特徴とするステッピングモータの駆
動装置を提供する。 【0008】 【作用】例えば、A相の一相励磁とB相の一相励磁の間
に二相励磁に基づく3つの位相角を設け、励磁電流によ
って発生する磁界によりこの3つの位相角に対応した3
つのステップ角へロータを回転させる。このとき、第1
の位相角は通常であれば、90°×1/4=22.5°
であるが、これをA相の励磁電流のB相の励磁電流に対
する割合を大にして、例えば、17.0°(22.5°
−5.5°)とする。第2の位相角は通常のように、9
0°×2/4=45°とする。一方、第3の位相角は、
通常であれば、90°×3/4=67.5°であるが、
これをB相の励磁電流のA相の励磁電流に対する割合を
大にして、例えば、73.0°(67.5°+5.5
°)とする。この駆動条件でステッピングモータを駆動
したところ、ロータの位相角に応じたステップ角からの
位置ずれが減少し、それによってステップ角の近傍で発
生した微小な振動の振幅が小さくなり、騒音も低減し
た。 【0009】 【実施例】図1は本発明のステッピングモータの駆動装
置の一実施例を示し、励磁コイル5Aおよびロータ5B
よりなるモータ5の低速駆動時の振動および騒音を低減
する回路構成を有する。電流設定回路1はA相およびA
(バー)相の基準信号Vref1 とB相およびB(バ
ー)相の基準信号Vref2 を入力してA相、B相、A
(バー)相およびB(バー)相の電流値信号を出力する
ものであり、選択回路2は内部に有するクロック信号発
生回路のクロック信号に基づいてA相、A相およびB
相、B相、B相およびA(バー)相、A(バー)相、A
(バー)相およびB(バー)相、B(バー)相、B(バ
ー)相およびA相、A相という順序で一相励磁および二
相励磁のために励磁コイルの相選択を行うものであり、
励磁回路3は選択回路2によって選択された一相、ある
いは二相の励磁コイル5Aに電流設定回路1によって設
定された電流値の励磁電流を供給するものであり、制御
部4は起動信号STARTを入力して電流設定回路1、
選択回路2、および励磁回路3を制御するものである。
電流設定回路1は前述したクロック信号に同期して
「1」のアース電位信号を出力する出力端子C1、C2
およびC3と、前述した電流値信号を出力する出力端子
A、B、A(バー)およびB(バー)と、前述した基準
信号Vref1 およびVref2 を入力する入力端子V
ref1 およびVref2 を有する。入力端子Vref
1 およびVref2 はコンデンサCA およびCB と直列
抵抗群R1〜R5およびR7〜R10の接続点NA およ
びNB に接続され、出力端子C1〜C3は直列抵抗群の
抵抗間の節点A1 〜A3 およびB1 〜B3 に出力端子が
接続されたインバータI3 およびI4 、I2 および
I5 、およびI1 およびI6 の入力端子に接続され、出
力端子A、B、A(バー)、B(バー)は励磁回路3つ
の入力端子A、B、A(バー)、B(バー)にそれぞれ
接続されている。直列抵抗群R1〜R5およびR7〜R
10は節点NC およびND において共通に接続され、節
点NC はインバータI7 を介して電源Vcc(固定電
位、例えば、+5V)に接続されることにより常時アー
ス電位に設定されており、節点ND は抵抗R11を介して
電源Vccに接続されている。以上の構成において、以
下動作を説明する。図2において、クロック信号t0 が
出力されると、選択回路2はB(バー)相の励磁コイル
(以下、単にB(バー)相という)を選択し、電流設定
回路1はC1〜C3からともに「0」のアース電位信号
を出力する。そのために節点NB の電位は抵抗の和(R
7+R8+R9+R10)に比例して定まる第1の電位
となり、基準信号Vref2 として電流設定回路1に入
力する。その結果、B(バー)相に第1の電位に応じた
第1の電流値の励磁電流が励磁回路3から供給される。
第1の電流値は図2で示した階段状電流波形の最大値レ
ベルである。クロック信号t1 が出力されると、選択回
路2はA相の励磁コイル(以下、単にA相という)を選
択し、電流設定回路1は出力端子C1およびC2から
「0」のアース電位信号を、出力端子C3から「1」の
アース電位信号を出力する。その結果、基準信号Vre
f1 は抵抗R2に比例した第4の電位となり、Vref
2 は抵抗の和(R7+R8+R9)に比例した第2の電
位となる。それによってA相には第4の電流値(階段状
電流波形の第4位の電流レベル)の励磁電流が供給さ
れ、B(バー)相には第2の電流値(階段状電流波形第
2位の電流レベル)の励磁電流が供給される。以下、ク
ロック信号t2 およびt3 が出力されると、A相の励磁
電流は階段状に増加し、B(バー)相の励磁電流は階段
状に低下する。次に、クロック信号t4 が出力される
と、選択回路2はA相を選択し、電流設定回路1は出力
端子C1〜C3より「0」のアース電位信号を出力す
る。従って、基準信号Vref1 は抵抗の和(R2+R
3+R4+R5)に比例した第1の電位となり、A相に
は第1の電流値の電流レベルが流れる。図3においてA
相の励磁ベクトルをAで示した。次に、クロック信号t
5 が出力されると、A相とB相が選択され、出力端子C
1から「1」のアース電位信号が、出力端子C2および
C3から「0」のアース電位信号が出力される。従っ
て、基準信号Vref1は抵抗の和(R2+R3+R
4)に比例した第2の電位となり、基準信号Vref2
は抵抗R7に比例した第4の電位になる。その結果、図
2に示すように、A相には’で示した第2の電流値の
励磁電流が供給され、B相には’で示した第4の電流
値の励磁電流が供給される。このときの励磁ベクトルの
位相角θ1 は、図3に示すように、’となる。励磁ベ
クトル’の位相角を前述した直列抵抗群R1〜R5お
よびR6〜R10の抵抗値の設定により17.0°(=
22.5°−5.5°)に設定している。一方、従来の
ステッピングモータの駆動装置によると、A相およびB
相の励磁電流を図2のの破線で示すように設定し、こ
のときの励磁ベクトルの位相角θ2 を図3ので示すよ
うに、22.5°(=90°×1/4)に設定してい
る。次に、クロック信号t6 が出力されると、A相およ
びB相の選択をそのまま継続し、また、出力端子C1お
よびC3は「0」のアース電位信号を出力し、出力端子
C2は「1」のアース電位を出力する。従って、基準信
号Vref1 は抵抗の和(R2+R3)に比例した第3
の電位となり、基準信号Vref2 は抵抗の和(R7+
R8)に比例した第3の電位となる。その結果、A相お
よびB相の励磁電流は、図2でによって示すように、
ともに第3の電流値となり、励磁ベクトルは、図3で
によって示すように、45°(=90°×2/4)の位
相角θ3 を有する。次に、クロック信号t7 が出力され
ると、同じように、A相およびB相の選択をそのまま継
続し、また、出力端子C1およびC2は「0」のアース
電位信号を出力し、出力端子C3は「1」のアース電位
信号を出力する。従って、基準信号Vref1 は抵抗R
2に比例した第4の電位となり、基準信号Vref2 は
抵抗の和(R7+R8+R9)に比例した第2の電位と
なる。その結果、A相の励磁電流は、図2で’によっ
て示すように、第4の電流値となり、B相の励磁電流
は、図2で’によって示すように、第2の電流値とな
る。このときの励磁ベクトルの位相角をθ5 、前述した
直列抵抗群R1〜R5およびR6〜R10の抵抗値の設
定により、図3で’によって示すように、73.0°
(=67.5°+5.5°)に設定している。一方、従
来のステッピングモータの駆動装置によると、A相およ
びB相の励磁電流を図2のの破線で示すように設定
し、このときの励磁ベクトルを、図3ので示すよう
に、67.5°(=90°×3/4)の位相角θ4 に設
定している。次に、クロック信号t8 が出力されると、
B相のみの選択となり、出力端子C1〜C3のアース電
位信号は「0」となり、B相の励磁電流は、図2のBで
示すように、第1の電流値となり、励磁ベクトルは図3
のBで示すように、A相のそれに対して90°となる。
この動作がクロック信号t9 、t10、t11──の出力に
応じて周期的に繰り返され、ステッピングモータ5はこ
のクロック信号t0 、t1 、t2──の周波数に応じた
速度で駆動される。以上の実施例において、クロック信
号t5 の出力時のA相の励磁電流’は、 Ia cos17° となり、B相の励磁電流’は、 Ib sin17° となる。ここで、Ia およびIb はA相およびB相の第
1の電流値の励磁電流である。同じように、クロック信
号t7 の出力時のA相の励磁電流’は、 Ia cos73° となり、B相の励磁電流’は、 Ib sin73° となる。図2において、実施例のように、実線の階段状
波形の励磁電流でステッピングモータ5を駆動したとき
は、騒音レベルは72.5dBAであった。一方、一部
破線で示した階段状波形の励磁電流でステッピングモー
タ5を駆動したときは、騒音レベルは77.4dBAで
あった。これによって、本発明の振動およびそれに伴う
騒音の低減効果が確認された。図4および図5は時間
(ミリ秒)に対するロータ5Bの回転時のステップ角を
示し、波形はロータ5Bの振動を示している。回転方向
は時計方向とし、1ステップ角は0.45°であり、ク
ロック信号は20pps(パルス/秒)とした。図4は
本発明のものであり、図5は従来のものである。図6は
図4および図5を同一時間軸上で重ね合せたものであ
り、本発明は従来に比較して振動波形の振幅が小さく、
かつ、1ステップ角が0.45°に近くなってそれぞれ
均等であることを示している。図7および図8は40の
サンプルのステップ角(横軸)に対する理想位置からの
ずれである誤差角(縦軸)を示し、図7は本発明のもの
であり、図8は従来のものである。本発明では、25番
目のサンプルで0.05°の最大誤差が観察された。一
方、従来では、15番目のサンプルで0.14°の最大
誤差が観察された。図9および図10は時間(ミリ秒)
に対するロータ5Bの回転時のステップ角を示し、クロ
ック信号を500ppsとし、ステップ角のレンジを1
8.0°〜22.5°とした以外は、図4および図5と
共通する。図9は本発明であり、図10の従来のものに
比較してうねり(リップル)が小さい。図11より図1
4は図4、図5、図9および図10と時間およびステッ
プ角においてレンジが相違するものの、ロータ5Bの振
動を観察した点で共通する。 (1)図11(本発明) ステップ角 0.45° クロック信号 1000pps (2)図12(従来) ステップ角 図11と同じ クロック信号 図11と同じ (3)図13(本発明) ステップ角 0.45° クロック信号 2000pps (4)図14(従来) ステップ角 図13と同じ クロック信号 図13と同じ 図11より図14の結果から明らかなように、1000
pps以上の回転速度では、本発明と従来との間に振動
に関する差異は見られなかった。 【0010】 【発明の効果】以上説明した通り、本発明のステッピン
グモータの駆動装置によると、低速駆動時の二相励磁状
態のとき励磁電流によって定まる位相角を、例えば、位
相角が45°以下のとき従来より一般的に設定されてい
る位相角より小さくし、位相角が45°以上のとき従来
より一般的に設定されている位相角より大きくしたの
で、ステッピングモータの振動および騒音を低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例の動作における電流波形を示
すタイミングチャート図。 【図3】本発明の励磁電流による励磁ベクトルの位相を
示すベクトル図。 【図4】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図5】従来のステッピングモータの駆動装置のロータ
のステップ角を示すグラフ。 【図6】本発明と従来のステッピングモータの駆動装置
のロータのステップ角を示すグラフ。 【図7】本発明のロータのステップ角の誤差を示すグラ
フ。 【図8】従来のステッピングモータの駆動装置のロータ
のステップ角の誤差を示すグラフ。 【図9】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図10】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【図11】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図12】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【図13】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図14】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【符号の説明】 1 電流設定回路 2 選択回路 3 励磁回路 4 制御部 5 モータ 5A 励磁コイル 5B ロータ R1〜R11 抵抗 I1 〜I7 インバータ CA 、CB コンデンサ Vcc 電源
すタイミングチャート図。 【図3】本発明の励磁電流による励磁ベクトルの位相を
示すベクトル図。 【図4】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図5】従来のステッピングモータの駆動装置のロータ
のステップ角を示すグラフ。 【図6】本発明と従来のステッピングモータの駆動装置
のロータのステップ角を示すグラフ。 【図7】本発明のロータのステップ角の誤差を示すグラ
フ。 【図8】従来のステッピングモータの駆動装置のロータ
のステップ角の誤差を示すグラフ。 【図9】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図10】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【図11】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図12】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【図13】本発明のロータのステップ角を示すグラフ。 【図14】従来のステッピングモータの駆動装置のロー
タのステップ角を示すグラフ。 【符号の説明】 1 電流設定回路 2 選択回路 3 励磁回路 4 制御部 5 モータ 5A 励磁コイル 5B ロータ R1〜R11 抵抗 I1 〜I7 インバータ CA 、CB コンデンサ Vcc 電源
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平3−270696(JP,A)
特開 平2−32797(JP,A)
特開 平4−150795(JP,A)
特開 昭63−174592(JP,A)
特開 昭61−218400(JP,A)
特開 昭63−171197(JP,A)
特開 平1−298996(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02P 8/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数の相の励磁コイルから一相および二相
の励磁コイルを所定の順序で周期的に選択し、選択され
た励磁コイルに励磁ベクトルの長さが等しくなるように
所定の電流値の励磁電流を供給してステッピングモータ
を駆動するステッピングモータの駆動装置において、 前記所定の順序で周期的に前記一相および二相の励磁コ
イルを選択する選択手段と、前記所定の電流値を設定す
る電流設定手段と、 前記選択手段によって選択された前記一相および二相の
励磁コイルに前記電流設定手段によって設定された前記
所定の電流値の前記励磁電流を供給する励磁手段とを備
え、 前記電流設定手段は、前記二相の励磁コイルに供給され
る励磁電流によって定まる第1の励磁ベクトルの第1の
位相角が、前記二相の励磁コイルのそれぞれの一相励磁
時の励磁電流によって定まる第2および第3の励磁ベク
トルの第2および第3の位相角の位相差の1/2の位相
差に対応した第4の位相角より小さいとき、前記第1の
位相角を、前記第2の位相角と前記第4の位相角の位相
差の1/2の位相差に対応した第5の位相角より小さく
なるように前記二相の励磁コイルに供給される励磁電流
を設定し、 前記第1の位相角が前記第4の位相角より大きいとき、
前記第1の位相角を、前記第4の位相角と前記第3の位
相角の位相差の1/2の位相差に対応した第6の位相角
より大きくなるように前記二相の励磁コイルに供給され
る励磁電流を設定する構成を有することを特徴とするス
テッピングモータの駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25401494A JP3365089B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | ステッピングモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25401494A JP3365089B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | ステッピングモータの駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08126394A JPH08126394A (ja) | 1996-05-17 |
JP3365089B2 true JP3365089B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=17259064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25401494A Expired - Fee Related JP3365089B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | ステッピングモータの駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3365089B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JP4215064B2 (ja) | 2006-04-03 | 2009-01-28 | セイコーエプソン株式会社 | ステッピングモータの制御方法、ステッピングモータの制御装置およびプリンタ |
JP4172492B2 (ja) | 2006-04-03 | 2008-10-29 | セイコーエプソン株式会社 | ステッピングモータの制御方法、ステッピングモータの制御装置およびプリンタ |
CN103762915B (zh) * | 2013-12-27 | 2016-08-17 | 深圳市赛亿科技开发有限公司 | 一种步进电机控制方法 |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP25401494A patent/JP3365089B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH08126394A (ja) | 1996-05-17 |
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