JPH02273098A

JPH02273098A - ステッピングモータの駆動方式

Info

Publication number: JPH02273098A
Application number: JP1095721A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kondo; 康宏近藤; Satoshi Kawamura; 聡川村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-11-07
Also published as: US5103151A

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】産業上の利用分野本発明はフィードバック制御するステッピングモータの
駆動方式に関するものである。

従来の技術近年マイクロコンピュータの普及に伴ってステッピング
モータの使用が増加している。

以下従来のステッピングモータの駆動方式について説明
する。

第９図はステッピングモータの特定の励磁方式における
トルクカーブを示すものである。１は角度を表す横軸、
２はトルクを表す縦軸である。３〜６は各相を励磁した
とき発生するトルクカーブである。

以上のトルクカーブを例にとって従来の駆動方式につい
て説明する。

まずここで、４相ステツピングモータの２相励磁方式を
例にとり、第９図のトルクカーブ３が第１．２相を励磁
した場合のトルクカーブであり、以降順にトルクカー１
４は第２，３相、トルクカーブ５は第３，４相、トルク
カーブ６は第４，１相を励磁した場合のトルクカーブに
該当するものとする。また横軸１より上はＣＷ力方向ト
ルク下はＣＣＷ方向のトルクを意味するものとする。

ここでＣＷ方向回転をさせる場合について動作を説明す
ると、まず第１，２相を励磁するとトルクカーブ３が発
生し、ロータは７の位置で静止する。ここで第２，３相
を励磁するとトルクカーブは３から４に変化しロータ位
置７の点で再びＣＷ方向のトルクが作用しロータは８の
位置まで移動し静止する。この動作をくり返すことによ
ってロータは順次移動する。

この励磁方法を第１０図に示す。１１．１２゜１３．１
４はそれぞれ第１相、第２相、第３相。

第４相の励磁状態を示す。また７、８．９．１０は第９
図のロータの静止点？、８．９．１０に対応する点であ
る。

一方スチッピングモータの駆動方法をフィードバックの
有無によって分けることができる。ステッピングモータ
のロータ位置をフィードバックすることなく使用するオ
ーブンループ駆動と、ロータ位置をロータリーエンコー
ダによってフィードバックするクローズトループ駆動が
あり、それぞれについて以下に説明する。

まず最も一般的なオープンループ駆動について述べる。

オーブンループ駆動によって位置決めおよび定速度制御
することができるという点がステッピングモータの最大
の特色の−っである。第１０図に示した１１〜１４の各
相の駆動信号をマイクロコンピュータ等によって発生し
パワー素子のスイッチング信号として与える。ここでロ
ータは次の励磁信号が入る以前に第９図、第１０図に示
したロータの静止点７．８．９．１０等に達していれば
、ステッピングモータは脱調することな（回転する。こ
の時ロータはマイクロコンピュータ等によって発生した
スイッチング信号と同期して回転する訳であり定速度制
御することができる。

また特定の励磁状態で固定励磁すればロータは第９図に
示した静止点７．８，９．１０等のいづれか励磁条件に
対応した点で静止しその位置に留ろうとする。これ１こ
よって位置決め制御がオープンループで可能となる。こ
こでロータはいわゆるスティフネス特性を発揮しこれは
入力電圧、電流等によって制御し得る。この様子を第１
１図に示す。第１１図の横軸はロータの静止角度で０点
は第９図の静止点７，８，９．１０等に対応する。

縦軸は発生トルクである。１５．１６は発生トルクであ
り第９図のトルクカーブのうち上記の７゜８．９．１０
等の近傍をとり出したものである。

ここで第１１図の１５．１６は入力電圧、電流を変えた
場合の特性でありスティフネス特性１６は１５より高電
圧、高電流としたときの特性を表す。

次にクローズトループ駆動について説明する。

クローズトループ駆動はロータの位置をエンコーダ等に
よって検出しこの検出された位置信号をもとに各相の励
磁を切換え、ロータを回転させるものである。第１２図
は原理的構成図であり２０はエンコーダの円板、２１は
この円板に設けられたスリット、２２は発光素子、２３
は受光素子であり２４はステッピングモータ、２５は駆
動回路である。第１３図は動作説明の為のステッピング
モータのトルクカーブであるが第９図と同一内容である
。ここで各トルクカーブ３〜６がＣＷ力方向トルク発生
をする領域で交る点をそれぞれ２６゜２７．２８．２９
とする。

ステッピングモータのロータの静止位置とエンコーダの
スリット２１の位置関係をある一定のものに設定すれば
エンコーダの出力信号によりロータの位置を知ることが
できる。ここで前述のロータとスリットの位置関係を適
当に定めれば任意の位置で励磁の切換えをすることがで
きる。この励磁の切換点を第１３図の７．８，９．１０
の位置に選べば、ステッピングモータは例えば第１，２
相を励磁した場合のロータの静止点７に来たとき、エン
コーダ信号によってこれを検知し第２．３相の励磁に切
換えられる。このときトルクカーブは第１３図の３から
４に切換わるのであるから、切換点７で最大の起動トル
クＴ。を発生することになる。一方策１３図のトルクカ
ーブどうしの交点２６．２７，２８．２９で励磁の切換
えを行えばトルクカーブは第１３図の上半分に示される
最大トルクの点を移動する。これを第１３図に太線で図
示する。

ここでは説明を簡単にするために励磁の切換え点とトル
クカーブを時間的要素を省略した形で説明したが、実際
のステッピングモータでは巻線のインダクタンスの存在
の為に励磁の切換えから電流の立上りまでの時間遅れが
発生し、このためトルクの発生も時間遅れが生じる。こ
の点を考慮するため高速でモータを駆動する場合は励磁
の切換え点を第１３図の７〜８や２６〜２９よりも進相
させることが一般的でありこの進相角をリード角と称す
る。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来の駆動方式ではコストを下げよう
とするとオープンループ駆動にせざるを得ず、オーブン
ループ駆動は基本的にロータ位置とは無関係に励磁相を
切換える方式であるため、税調等起しやす（またトルク
カーブ上から見ても最適ポイントで通電切換できるとは
限らず、十分な特性を得られる方式ではない。そのため
モータの設定に当って負荷及び電源等の変動に対し十分
な余裕を見た設定とせざるを得す、この為モータは大型
になりまたコストも上昇するという問題点があり、さら
にトルクに十分な余裕を見るという事は、通常の条件下
ではこの余裕トルクは、振動や音となりこの点も問題と
なる。

一方クローズドループ駆動をすれば前記のモータ本体の
サイズ、振動、音等の問題点は改善されるが、エンコー
ダ等によるロータの位置センサを設ける必要があり、コ
スト高になると共にエンコーダ等を付けることにより結
局寸法が大きくなってしまうという問題点を有していた
。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので簡易にクロ
ーズトループ駆動のできるステッピングモータの駆動方
式を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段この目的を達成するために本発明のステッピングモータ
の駆動方式は、ステッピングモータの各相の通電角を１
８０°より小さくする。またステッピングモータの各相
の逆起電圧の符号が変化する点を基準としてステッピン
グモータの各相の励磁切換えタイミングを決定する方式
である。

作用この方式によってステッピングモータの各相が回転方向
に対して正トルクだけを常に発生させるタイミングで通
電させることができ、ステッピングモータの運転効率が
高まると共に、各相の非通電期間を利用して逆起電圧を
容易に検出することができ、エンコーダ等の位置センサ
を用いることなくロータの位置を知り、クローズトルー
プ駆動を行うことができ、安価、高効率で信頼性の高い
ステッピングモータの駆動方式を実現することができる
。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は動作説明ブロック図である。３０〜３３はステ
ッピングモータの第１〜４相、３４〜３７はスイッチン
グ素子、３８はステッピングモータの各相逆起電圧検出
回路、３８ａ、３８ｂは３８の中味であり各相に対応さ
せた各相逆起電圧検出回路、４３は主回路、４４は外部
より入力される指示信号、４５は主回路より外部に出力
する信号である。

第２図は動作原理図である。４６は時間軸でありステッ
ピングモータの移動角とも対応する。４７は電圧を表す
縦軸、４８は第１相に発生する逆起電圧、４９は第３相
に発生する逆起電圧、５０ａは第１相の通電波形、５０
ｂは第３相の通電波形である。永久磁石型ステッピング
モータは第２図に示すような逆起電圧が各相に発生する
が、ここで各相の励磁による発生力をｆ、各相の逆起電
圧をｅ、各相の励磁電流をｉ、ロータの速度をＶとする
とｆ＝−ｅｉ／ｖ（式１）従って各相の逆起電圧に対し同一位相の正弦波駆動を行
えば式１の発生力が得られる。ここで正弦波に近似させ
る方法として第２図の５０ａ、５０ｂに示した矩形波駆
動を行う。ここで５０ａ、５０ｂの通電期間は１８０°
より小さい電気角、例えば１２０°とする。１２０°の
通電角としたとき第２図の時間軸との交点５１と５２の
間、１８０°に対して、両端に各３０”の通電休止期間
が生じる。

第３相についても同様に各３０°の通電休止期間が生じ
る。従って第２図の交点５２を例にとれば、交点５２の
両側に各々３０”の通電休止期間が生じ、この間では第
１相及び第３相の逆起電圧が観測可能となる。

ここで実作動上逆起電圧４８が第２図の時間軸との交点
５１を検出してここから３０’遅れた点５４を第１相の
通電開始点、さらに交点５１から１６０°遅れた点５５
を通電終了点とすればステッピングモータの励磁はロー
タの回転と共に最も効率良くトルクを発生し得るポイン
トで切換えられることになる。

次にこの交点５１．５２等の検出方法と、交点から３０
’、１６０°等の通電タイミングの作成方法について述
べる。第２図において時間軸４６との交点５１．５２等
は第１相、第３相に発生する逆起電圧４８．４９の交点
、つまり逆起電圧４８゜４９が同一の電圧となる点であ
る。これは第１相。

第３相がバイファイラ巻されたステッピングモータに当
てはまり、かかるステッピングモータでは第１相と第３
相は逆極性となるように結線されているために、第２図
に示す如くちょうど１８ｏ。

位相のずれた逆起電圧が発生するためである。このこと
より第１相と第３相の電圧を比較し一致する点を検出す
れば第２図の交点５１．５２等を決定できる。同様にバ
イファイラ巻された第２相と第３相を比較して交点を決
定し、これ等の交点信号を通電タイミング決定信号とし
て利用する。この様子を第３図に示す。第３図の４６は
時間軸、４７は電圧を表す縦軸、４８は第１相に発生す
る逆起電圧、４９は第３相に発生する逆起電圧、６０は
第２相に発生する逆起電圧、６１は第４相に発生する逆
起電圧である。５１．５２．５３，６２゜６３は各相逆
起電圧が交る交点である。６４゜６５．６６．６７．６
８は前記の交点５１，６２゜５２．６’３．５３に対応
して発生させた通電タイミング決定信号である。ここで
第３図中のＴ、は各相の逆起電圧の１／２周期に相当す
る。７０は時間軸であり７１は通電タイミング決定信号
６４〜６８の周期Ｔ＋に反比例した周期Ｔ２で発生させ
た信号であり、７２はこの信号７１によって決定された
第３相の通電信号である。ここで信号７１の周期Ｔ２は
周期ＴＩに反比例して作成され、Ｔ２＝　　　　ＴＩの
関係を満足するものとする。

ｎここでｎは整数を表すものとする。ｎ＝１の場合につい
て考えれば、通電タイミング決定信号６６発生後、周期
Ｔ＋によって決定されたＴ２の周期を持つ信号を６回発
生させる。この信号を７１ａ〜７１ｆとすると信号７１
ｂで通電信号７２を立上げ、信号７１ｅで該信号７２を
立下げれば当初の目標である逆起電圧４９の交点５２か
ら３０゜離れた時点から１５０°の時点まで第３相を通
電する信号とすることができる。他の相についても同様
に通電信号を作成することができる。

なおここで第３図の信号７１と通電タイミング決定信号
６４〜６８の時間軸上で一致するはずの部分、例えば信
号７１ｆと通電タイミング決定信号６８の位相ずれを検
出し、この誤差信号を信号７１の周期Ｔ２の決定にフィ
ードバックするという手法をとれば、Ｔ２により決定さ
れる通電信号７２等の精度はさらｌこ向上させることが
できる。

以上の本発明の一実施例における回路構成例を第４図に
示す。７５．７６はステッピングモータのバイファイラ
巻された相であり例えば第１相と第３相である。７７．
７８はスイッチング素子、７９はアナログスイッチであ
り主回路８３から出力される信号８７と同期して作動す
る、８０は電圧比較器、８１は積分回路、８２は電圧制
御型発振器、８３は主回路、８４は外部マイコンである
。

８５は比較器８０が作成した、第３図の通電タイミング
決定信号６４〜６８に該当するものであり８６は信号７
１に該当するものである。８６はＴ１／６周期の信号で
ある。

以上は本発明の一実施例における動作原理の説明である
が、実回路はスイッチング素子の保護用素子が入ってい
るため第３図に示したものとは若干具る逆起電圧波形が
出る。これを第５図と第６図に示す。第５図はバイファ
イラ巻されたステッピングモータのドライブ回路の一部
と逆起電圧波形である。７５．７６はステッピングモー
タのバイファイラ巻された二つの相、例えば第１相と第
３相である。７７．７８はスイッチング素子、９０．９
１はスイッチング素子７７．７８の逆バイアス防止用ダ
イオード、９２．９３はフライホイールダイオード、９
４はスイッチング素子７７゜７８の正方向の過電圧保護
用ツェナーダイオードである。４６は時間、４７は電圧
を表す軸である。

９５は第１相７５に発生する逆起電圧、９６は第３相７
６に発生する逆起電圧である。この各々の逆起電圧は本
来正弦波状に発生するものであり、この様子を第３図に
示したが、実回路では前記のスイッチング素子の保護素
子９０〜９４が入るため第５図に実線で示したような電
圧のクランプが発生する。例えば逆起電圧９５の正方向
のピーク部分９５ａはツェナーダイオード９４のツェナ
ー電圧Ｖｚとダイオード９２の順方向電圧Ｖｄと電源電
圧Ｖｃｃの和によって定る値でクランプされ実線９５ｂ
で示したような波形となる。逆起電圧９５の負方向のビ
ーク９５ｃは逆バイアス防止用ダイオード９０の順方向
電圧Ｖｄとグランドレベルによって定まる値−Ｖｄでク
ランプされ９５ｄで示したような波形となる。逆起電圧
９６も同様な波形となる。この場合も両逆起電圧９５と
９６の交点５２．５３は第３図に示したものと同−タイ
ミング、位置で発生していることは第５図と第３図の比
較からも明らかであり、前述の動作原理が適用できるこ
とがわかる。

次にモノファイラ巻されたステッピングモータに適用す
る場合について実施例を述べる。ステッピングモータに
おけるモノファイラ巻は固定子巻線の利用効果を高め、
モータの体積効率を上げる手段によく用いられるが、前
述のモノファイラ巻の第１，３相が一つの巻線に該当し
、同様に第２゜４相が他の一つの巻線に該当する。ここ
でバイポーラ駆動における前記の２つの巻線を改めて第
１相、第２相と呼ぶことにする。第６図に第２の実施例
の一相分について記す。９７はモノファイラ巻された第
１相、９８〜１０１はスイッチング素子、１０２〜１０
４はそれぞれのスイッチング素子の保護ダイオードであ
る。１０６は第１相の一方の端１０７から取り出した逆
起電圧、１０８は第１相の他の一方の端から取り出した
逆起電圧である。この二つの逆起電圧は前記のバイファ
イラ巻されたステッピングモータの場合と同様に上下で
クランプされた正弦波状のものである。正方向のクラン
プ電圧は第６図に示す駆動段の場合Ｖｃｃ±Ｖｄであり
、負方向のクランプ電圧は−Ｖｄである。ここで巻線の
発生電圧が正から負に切換わる時、この逆起電圧によっ
て巻線に流される電流ゼロになるから端子１０７と１０
９の電位は同一となる。これが第６図に示される交点１
１０〜１１３である。この交点の間の周期によって前記
のバイファイラ巻されたステッピングモータの駆動と同
様に位置センサを用いることな（フィードバック制御す
ることができる。

なお実回路では巻線等のインダクタンスが影響して各巻
線の逆起電圧と、これによる電流の間に過渡現象理論等
で論じられる位相ずれが発生するので、高速駆動時には
この位相ずれも考慮した方がより精度の高い制御が可能
である。

なお前述の内容は、通電タイミング切換信号からハード
ウェアで３０”の遅れ、さらに１２０°の通電角を決定
する方法を示したが、この通電タイミング切換信号によ
って外部Ｃｐｕ等に信号を返し、ソフトウェアで通電信
号を作成することも可能である。

次に当駆動式における外部回路との指示のやりとりにつ
いて述べる。前述したようにステッピングモータはマイ
コン等の外部回路から回転量や回転スピードを制御しや
すいという点が最大の特色である。

本発明においてもこのステッピングモータ本来の特色を
失うことなく、されに閉ループ制御のメリットである信
頼性の高さ、高効率を生かした駆動をすることができる
。

一つにはカウンタ等を用いて外部回路よりの回転指示角
をステップ数に対応させてデジタルカウンタに一担収納
し、前述の通電タイミング決定信号もしくはこれによる
相切換信号が発生する毎にこのデジタルカウンタから減
算し、デジタルカウンタの残差が零になるまでモータを
駆動するという方法が考えられる。さらにこのデジタル
カウンタの残差によってステッピングモータの移動スピ
ードを制御し、スローアップ、スローダウン等の手法を
使うことも可能である。

以上のように本発明はステッピングモータのオーブンル
ープ駆動の持つ、税調、振動等の欠点を取り去り、かつ
クローズトループ駆動のようにエンコーダ等の位置セン
サを設けることな（信頼性が高く、かつ滑らかな駆動方
式を提供するものである。この様子を第７図を用いて説
明する。第７図の１１４は時間軸、１１５は角度を表す
縦軸１１６はオーブンループ駆動のステッピングのロー
タの軌跡である。前述したようにステ・ソビングモータ
はオーブンループで位置決め、定速運転等の制御ができ
る点が特色の一つであるが、駆動すべき負荷のバラ付き
、モータの特性の）くう付き、各部の温度ドリフト等に
よる変動要因に対して十分な信頼性を確保しつつステッ
ピングモータの動作保証をしようとすると、ステッピン
グモータの１ステツプ角の移動時間ｔ、は外部からのス
テ・ツブ指令周期Ｔｃｋよりも十分小さくないといけな
い。この場合ロータが時間ｔ、の間に１ステ・ツブ角移
動した後前記のＴｃｋに至るまでの時間はロータは第７
図１１６ａに示す如く振動をすることになり、これが外
部に音や振動となって出てゆく。

またステッピングモータの立上り時間ｔ１と外部からの
ステップ指令周期Ｔｃｋとの間には前記の各種バラ付き
を考慮した時間差を設ける必要のあるため本来の能力よ
りもかなり低い駆動スピードとせざるを得ない。本発明
による駆動方式はエンコーダ等の位置センサを用いるこ
となく、ステッピングモータの移動量を把握し、信頼性
の高い、静粛で高速な駆動方式を実現できる。

また前述したようにステッピングモータの従来の駆動方
式は第９図に示した如く各励磁相に於る静止点７〜１０
にロータが達した時、次のトルクカーブへと励時を切換
える訳であるが、これを各相の発生トルクとしてみたと
き必ずしも式ｌを満足する形とはならず、ブレーキトル
クを発生する領域がある。本発明によれば、この通常の
１８０゜通電方式におけるブレーキトルクの発生もさけ
られるため、入力に対する出力効率のよい駆動方式を実
現できる。

次に外部回路と同期したスピードで回転させる、あるい
は外部回路によって指示された位置にロータを停止させ
る一実施例について述べる。

第８図は原理説明図である。４６は時間もしくはロータ
の回転角を表す横軸、２はロータの発生するトルクを表
す縦軸である。３は第１相と第２相を励磁したときのト
ルクカーブ、４は第２相と第３相、５は第３相と第４相
、６は第４相と第１相を励磁したときのトルクカーブで
ある。また１２０は第１相、１２１は第２相、１２２は
第３相、１２３は第４相だけを励磁したときのトルクカ
ーブである。この３〜４の２相励磁をした場合のトルク
カーブと１２０〜１２３の１相励磁をした場合のトルク
カーブとはピーク値等多少異る場合が多いが、説明を簡
易にする為に同一の波形としである。

さてここで本発明による駆動方式によれば、２相励磁で
使用するのであれば第８図の１２４゜１２５．１２６．
１２７の通電タイミング決定信号の発生ポイント（交点
）によって次の励磁状態に切換える訳であり、この様子
を１２８〜１３１に示す。１２８は第１相、１２９は第
２相、１３０は第３相、１３１は第４相の通電信号であ
り、各々１２６，１２７，１２４，１２５の各交点によ
ってタイミングが決定される事は前述の通りである。

さてここで外部よりステップ信号を入力しつつロータを
移動させる場合について説明すると、ロータは交点１２
４に達し、通電タイミング決定信号が生成されても外部
より次のステップ信号が入力しなかった時、通常のトル
クカーブを３から４へ切換える励磁の変更を行うのでは
なく、トルクカーブ１２０の励磁を行いロータを交点１
２４に保持するトルクを発生させる。これは第１相だけ
を励磁した場合に該当する。次に外部よりステップ信号
が入力したときトルクカーブを１２０から４に切換える
。もしも交点１２４に到達する以前にステップ信号が入
漁されていれば本発明による通常の動作でトルクカー１
３から４に切換える。

以上の動作によってステッピングモータは外部からのス
テップ信号に同期して、かつ最適なタイミングで励磁相
の切換えを行うことができる。またロータを特定の位置
に停止させる場合も同様である。

以上のように本実施例によれば、エンコーダ等の位置セ
ンサを有することなく、またビット数の多いデジタルカ
ウンタ等のコスト高になるデバイスも持つことな（外部
より入力された指令に対し同期したスピードで、脱調す
ることなく滑らかな回路を得ることができ、また任意の
ステップに停止させることもできる。

またマイクロコンピュータ等外部回路から指令を入力す
るのに要する信号線も通常は共通線と電源線以外にステ
ッピングモータの相数分だけは必要であるが、当方式に
よれば電源線以外にステップ指令入力線と方向指令入力
線の２本のみでも構成することができる。

なお前述の実施例はいづれも、バイファイラ巻であれば
いわゆる４相モータ、モノファイラ巻であれば２相モー
タをとりあげたが、本発明は４相以上のステッピングモ
ータにも適用可能である。

また第２の実施例において通常の２相励磁駆動から１相
励磁駆動に切換えて外部指令の待ちの状態を作成する方
法を提供したが、負荷の慣性が太き（さらにロータの回
転が進んだにもかかわらずなお外部指令の入らない時は
各交点での励磁切換信号検出の都度外部にロータステッ
プの移動信号を出力しつつ、第８図における待ちの状態
をトルクカーブ１２０よりトルクカーブ３．トルクカー
ブ１２１という様に各交点１２５，１２６・・・の通る
毎に切換えてゆ（方法も可能である。

発明の効果以上のように本発明はスッピングモータの各相巻線の通
電角を１８０°より小さくし、これによって生じた非通
電期間に各相巻線に発生する逆起電圧を検出し、最適の
通電タイミングを決定することによって位置センサを用
いることなくステッピングモータのクローズトループ駆
動をすることができ、また外部指令入力に同期して回転
、停止させることのでりきる優れた駆動方式を安価に実
現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例における動作説明ブロッ
ク図、第２図は前記実施例における動作原理図、第３図
は前記実施例における通電信号作成方法説明図、第４図
は前記実施例の回路構成図、第５図は実回路図及びこの
回路における逆起電圧説明図、第６図は本発明の第２の
実施例であるバイポーラ駆動の実回路図及びこの回路で
の逆起電圧説明図、第７図は従来の駆動回路によるステ
ッピングモータの動作説明図、第８図は本発明の第３の
実施例における動作説明図、第９図はステッピングモー
タのトルクカーブ特性図、第１０図は従来の駆動方式の
励磁説明図、第１１図はステッピングモータのスティフ
ネス特性図、第１２図は従来のクローズトループ駆動方
式のブロック図、第１３図はクローズトループ駆動方式
の動作説明図。１・・・・・・角度、２・・・・・・トルク、３〜６・
・・・・・各相の励磁によるトルクカーブ、７〜１０・
・・・・・ロータの静止点、１１〜１４・・・・・・各
相の励磁信号、１５・・・・・・低電圧でのスティフネ
ス特性、１６・・・・・・高電圧でのスティフネス特性
、１７・・・・・・角度、１８・・・・・・トルク、２
０・・・・・・エンコーダ円板、２４・・・・・・ステ
ッピングモータ、２５・・・・・・クローズトループ駆
動回路、２６〜２９・・・・・・クローズトループ駆動
励磁切換え点、３０〜３３・・・・・・ステッピングモ
ータの各相巻線、３４〜３７・・・・・・スイッチング
素子、３８・・・・・・各相逆起電圧検出回路、３８ａ
・・・・・・第１相と第３相の逆起電圧検出回路、３８
ｂ・・・・・・第２相と第４相の逆起電圧検出回路、４
３・・・・・・主回路、４６・・・・・・時間軸または
角度軸、４７・・・・・・電圧軸、４８・・・・・・第
１相の逆起電圧、４９・・・・・・第３相の逆起電圧、
５０ａ・・・・・・第１相の通電波形、５０ｂ・・・・
・・第３相の通電波形、５１，５２．５３・・・・・・
第１相と第３相の逆起電圧の交点、５４・・・・・・交
点から３０゜ずれた点、５５・・・・・・交点から１５
０°ずれた点、６０・・・・・・第２相の逆起電圧、６
１・・・・・・第４相の逆起電圧、６２．６３・・・・
・・第２相と第４相の逆起電圧の交点、６４〜６８・・
・・・・通電タイミング決定信号、７０・・・・・・時
間軸、７１．７１ａ−ｆ・旧・・Ｔ＋／６周期の信号、
７２・・・・・・第３相の通電信号、７５・・・・・・
ステッピングモータの第１相、７６・・・・・・第３相
、７７．７８・・・・・・スイッチング素子、７９・・
・・・・アナログスイッチ、８０・・・・・・電圧比較
器、８１・・・・・・積分回路、８２・・・・・・電圧
制御型発振器、８３・・・・・・主回路、８４・・・・
・・外部マイコン、８５・・・・・・通電タイミング決
定信号、８６・・・・・・Ｔ１／６周期の信号、９０〜
９３・・・・・・ダイオード、９４・・・・・・ツェナ
ーダイオード、９５・・・・・・第１相の逆起電圧、９
６・・・・・・第３相の逆起電圧、９７・・・・・・モ
ノファイラ巻された巻線の１相分、９８〜１０１スイツ
チング素子、１０２〜１０５・・・・・・ダイオード、
１０６・・・・・・１０７の電圧波形、１０８・・・・
・・１０９の電圧波形、１１０〜１１３・・・・・・逆
起電圧の交点、１１４・・・・・・時間軸、１１５・・
・・・・角度、１２０・・・・・・第１相を励磁したト
ルクカーブ、１２１・・・・・・第２相を励磁したトル
クカーブ、１２２・・・・・・第３相を励磁したトルク
カーブ、１２３・・・・・・第４相を励磁したトルクカ
ーブ、１２８・・・・・・第１相の励磁信号、１２９・
・・・・・第２相の励磁信号、１３０・・・・・・第３
相の励磁信号、 ■・・・・・・第４相の励磁信号。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステッピングモータの各相の通電角を１８０゜よ
り小さく設定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）ステッピングモータの各相の通電角を１２０゜に
設定したことを特徴とする請求項１記載のステッピング
モータの駆動方式。
（３）ステッピングモータの各相の通電角を１８０゜よ
り小さく設定し、前記各相の逆起電圧の符号が変化する
点および、またはこの逆起電圧の符号が変化する点間の
周期を用いて各相の通電タイミングと通電時間を決定す
ることを特徴とするステッピングモータの駆動方式。
（４）ステッピングモータの各相の逆起電圧の符号が変
化する点を位置センサによって検出することを特徴とす
る請求項３記載のステッピングモータの駆動方式。
（５）ステッピングモータの各相逆起電圧の符号が変化
する点を各相の通電休止期間を利用して行うことを特徴
とする請求項３記載のステッピングモータの駆動方式。
（６）バイファイラ巻されたステッピングモータの各相
逆起電圧の符号が変化する点を各相の通電休止期間を利
用して、バイファイラ巻された巻線どうしの逆起電圧を
比較することによって検出することを特徴とする請求項
３記載のステッピングモータの駆動方式。
（７）バイポーラ駆動方式において、各相逆起電圧の符
号が変化する点を各相の通電休止期間を利用して検出す
ることを特徴とする請求項３記載のステッピングモータ
の駆動方式。
（８）バイポーラ駆動方式において、各相の両端の逆起
電圧が同一になる点を、各相の通電休止期間を利用して
検出することを特徴とする請求項３記載のステッピング
モータの駆動方式。
（９）ステッピングモータの各相の逆起電圧によって通
電タイミング決定信号を決定し、該通電タイミング決定
信号の発生周期の関数となる周波数を有する基準クロッ
クを発生し、該クロックによって各相の通電タイミング
を決定することを特徴としたステッピングモータの駆動
方式。
（１０）ステッピングモータの各相の逆起電圧によって
通電タイミング決定信号を決定し、該通電タイミング決
定信号の発生周期の関数として時間Ｔ＿１およびＴ＿２
を決定し、各相の通電期間を前記通電タイミング決定信
号発生時点よりＴ＿１からＴ＿２の間とすることを特徴
としたステッピングモータの駆動方式。
（１１）ステッピングモータの各相の逆起電圧によって
通電タイミング決定信号を決定し、ステッピングモータ
の起動加速時・高速時・減速時は該通電タイミング決定
信号を用いて通電タイミング決定し、低速時もしくはホ
ールド時にはオープンループ動作による励磁をすること
を特徴とするステッピングモータの駆動方式。
（１２）ステッピングモータの各相の逆起電圧によって
通電タイミング決定信号を決定し、該通電タイミング決
定信号を用いて通電タイミングを決定するステッピング
モータの駆動方式において、外部より任意の周期の駆動
信号を受け付け、前記通電タイミング決定信号発生時も
しくは前記通電タイミング決定時に前記の外部より受け
付けた駆動信号が旧状態から更新されていない時、それ
まで行っていた通電方式を変更することを特徴としたス
テッピングモータの駆動方式。
（１３）外部より受付けた駆動信号が旧状態から更新さ
れていない時、通電方式をホールドモードとすることを
特徴とする請求項１２記載のステッピングモータの駆動
方式。
（１４）外部より受付けた駆動信号が旧状態から更新さ
れていない時、通電方式を２相励磁方式より１相励磁方
式に切換え、１相励磁によるホールドモードとすること
を特徴とする請求項１２記載のステッピングモータの駆
動方式。
（１５）外部より受付けた駆動信号が旧状態から更新さ
れていない時、通電方式をｎ相励磁方式（ｎ；整数）よ
り（ｎ−ｍ）相励磁方式（ｍ；整数，ｍ＜ｎ）に切換え
、ホールドモードとすることを特徴とする請求項１２記
載のステッピングモータの駆動方式。
（１６）ステッピングモータの励磁方式はマイクロステ
ップ励磁方式であることを特徴とする請求項１２記載の
ステッピングモータの駆動方式。
（１７）ステッピングモータの各相の逆起電圧によって
通電タイミング決定信号を発生し、該通電タイミング決
定信号により外部Ｃｐｕに対する割込信号を発生するこ
とを特徴とする請求項１２記載のステッピングモータの
駆動方式。