JPH11262296A - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】出力トルクを低下させることなく振動や騒音を
低減し、出力トルク特性及び振動特性をともに向上させ
る。 【解決手段】励磁制御回路６からドライバ２及び３に対
して電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＩＲＣＢを
出力する。ドライバ２及び３は、電流リミット設定変更
信号ＩＲＣＡ及びＩＲＣＢが“Ｈ”の期間において、ス
テータコイル４及び５に流れる電流の絶対値の上限を定
める電流リミット設定値を下側電流リミット設定値に変
更する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間においてステー
タコイル５の電流値が上側電流リミット設定値まで上昇
する間に、ステータコイル４の電流値は下降して下側電
流リミット設定値に維持され、ロータにステータコイル
４の比較的弱いヒステリシスブレーキが比較的長い期間
にわたって作用し、ロータは滑らかに回転するととも
に、出力トルクが著しく低下することもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ステッピングモータ
に駆動電力を供給する駆動装置に関し、特に、ステッピ
ングモータの出力トルク特性及び振動特性の向上を実現
するステッピングモータ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステータとロータとの位置関係に基づい
てステータの励磁相を切り換えることによってロータの
回転角度を制御するようにしたステッピングモータで
は、ロータに巻線を備えておらず、負荷状態に拘らずス
テータから常に一定のエネルギが供給されるため、負荷
変動に対応したトルクを発生することはできない。この
ため、負荷変動の範囲に対してできるだけ大きなトルク
を発生するステッピングモータを選択する必要がある。
一方、ステッピングモータが使用される装置の小型化の
要請にともない、ステッピングモータの小型化の要請も
強く、ステッピングモータにおいて相対的な出力トルク
特性の向上が望まれる。

【０００３】一般に、ステッピングモータでは、ロータ
が通過したステータのコイルの磁力がロータに対して回
転方向と反対方向に作用する所謂ヒステリシスブレーキ
によって出力トルクの低下を招く。

【０００４】そこで、従来のステッピングモータ駆動装
置では、図１１及び図１２に示すように、ロータ４１の
歯がステータのＡ相コイル４２又はＢ相コイル４３に対
向した後におけるＡ相コイル４２又はＢ相コイル４３の
電流リミット制御期間ｔａを短くし、ロータ４１の歯が
通過した後におけるステータのＡ相コイル４２又はＢ相
コイル４３の電流値を急峻に低下させることにより、ヒ
ステリシスブレーキの作用する時間を短縮して出力トル
クを向上させるようにしたものがある。

【０００５】ところが、Ａ相コイル４２の電流リミット
制御期間ｔａを例えば図１１に示すａ点からｂ点までと
してヒステリシスブレーキの作用する期間を短縮する
と、図１１の線図Ｌａに示すようにｂ点からｄ点までの
比較的広い範囲においてロータにヒステリシスブレーキ
が殆ど作用せず、この間においてロータが急速に回転
し、ステッピングモータに振動や騒音を発生する問題が
生じる。

【０００６】一方、ステッピングモータの振動や騒音を
低減する手段として、特開平８−３３１８９６号公報に
開示された構成では、２相励磁から１相励磁、及び、１
相励磁から２相励磁に変化する間に、励磁電流を１→１
／２→０→−１／２→−１に変化させ、１−２相励磁に
中間励磁モードを作成することにより、１−２相励磁に
おける３ステップを５ステップとし、ロータの円滑な回
転状態を得るようにしている。

【０００７】また、従来知られているマイクロステップ
駆動方式では、Ａ相及びＢ相の設定電流を決定するＡＶ
Ｒ端子及びＢＶＲ端子に正弦波を全波整流した電圧を例
えば１／４サイクルの間隔で印加することにより、１ス
テップを移動中の電流設定値をリニアに変化させてモー
タに流れる電流を正弦波形とし、ロータの円滑な回転状
態を得るようにしている。このマイクロステップ駆動方
式も、中間励磁モードを作成する点で、特開平８−３３
１８９６号公報に開示された構成と同様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−３３１８９６号公報に開示された構成やマイクロス
テップ駆動方式では、中間励磁モードにおけるヒステリ
シスブレーキによりロータの回転を円滑にするものであ
り、ロータの回転中におけるヒステリシスブレーキの作
用期間が長時間化することよる出力トルクの低下を招
く。したがって、従来の駆動装置では、出力トルクを低
下させることなく振動や騒音を低減化することができな
い問題があった。

【０００９】この発明の目的は、出力トルクを低下させ
ることなく振動や騒音を低減することができ、出力トル
ク特性及び振動特性をともに向上させることができるス
テッピングモータ駆動装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、ステータコイルの磁力がロータの回転方向と逆方向
に作用する範囲における励磁中のステータコイルに流れ
る電流の絶対値を、ステータコイルの磁力がロータの回
転方向に作用する範囲における励磁中のステータコイル
に流れる電流の絶対値よりも低くする電流制限値下降制
御を実行することを特徴とする。

【００１１】請求項１に記載した発明においては、ステ
ータコイルの磁力がロータの回転方向と逆方向に作用す
る範囲において、ステータコイルに流れる電流の絶対値
が低くされ、ステータコイルに生じる磁力が弱くなる。
したがって、ステータコイルからロータに対して回転方
向と逆方向に作用するヒステリシスブレーキが小さくな
り、出力トルクが著しく低下することがない。

【００１２】即ち、図１３に示すように、ロータがＡ相
ステータコイルを通過した後においてＡ相ステータコイ
ルの磁力がロータの回転方向と逆方向に作用する範囲に
おいて、Ａ相ステータコイルの電流値が設定値Ｓａから
設定値Ｓｂに低下され、図１１の線図Ｌｂに示すように
ａ点からｃ点までの比較的広い範囲においてロータに作
用するヒステリシスブレーキが弱められる。したがっ
て、Ａ相ステータコイルの磁力がロータの回転方向と逆
方向に作用する範囲においてＡ相ステータコイルの電流
値の設定値Ｓａが維持される場合に比較して、ロータに
対するヒステリシスブレーキの作用を弱くすることがで
き、ステッピングモータの出力トルクの減衰量を少なく
することができる。

【００１３】また、ステータコイルの電流リミット制御
時間を短縮することによってロータに対するヒステリシ
スブレーキの作用する期間を短くする構成（図１２参
照）に比較して、ロータが急速に回転する範囲を狭くし
てロータの回転を円滑にすることができ、ステッピング
モータの振動特性及び騒音特性を改善することができ
る。

【００１４】請求項２に記載した発明は、前記電流制限
値下降制御の開始時に、ステータコイルに対する電圧の
印加を停止することを特徴とする。

【００１５】請求項２に記載した発明においては、ステ
ータコイルに流れる電流の絶対値を低くする電流制限値
下降制御の開始時に、ステータコイルに対する電圧の印
加が停止される。したがって、電流制限値下降制御の開
始時にステータコイルの電流の絶対値が素早く低下す
る。

【００１６】請求項３に記載した発明は、前記電流制限
値下降制御の開始時に、ステータコイルに対して逆電圧
を印加することを特徴とする。

【００１７】請求項３に記載した発明においては、ステ
ータコイルに流れる電流の絶対値を低くする電流制限値
下降制御の開始時に、ステータコイルに逆電圧が印加さ
れる。したがって、電流制限値下降制御の開始時にステ
ータコイルの電流の絶対値がより素早く低下する。

【００１８】請求項４に記載した発明は、前記ステータ
コイルに対する電圧の印加の停止、又は、ステータコイ
ルに対する逆電圧の印加を命令する信号を、ステータコ
イルに対する励磁命令信号、又は、電流制限値下降制御
の開始を命令する信号に重畳したことを特徴とする。

【００１９】請求項４に記載した発明においては、ステ
ータコイルに対する電圧の印加の停止、又は、ステータ
コイルに対する逆電圧の印加を命令する信号が、励磁命
令信号、又は、電流制限値下降制御の開始を命令する信
号に重畳される。したがって、ステータコイルに対する
電圧の印加の停止、又は、ステータコイルに対する逆電
圧の印加を命令する信号が励磁命令信号、又は、電流制
限値下降制御の開始を命令する信号に正確に同期して出
力される。

【００２０】請求項５に記載した発明は、前記ステータ
コイルに対する電圧の印加の停止、又は、ステータコイ
ルに対する逆電圧の印加を、ステータコイルに流れる電
流値が前記電流制限値下降制御において下降された値に
一致するまでの間において実行することを特徴とする。

【００２１】請求項５に記載した発明においては、電流
制限値下降制御とともに開始されたステータコイルに対
する電圧の印加の停止、又は、ステータコイルに対する
逆電圧の印加が、ステータコイルに流れる電流値が電流
制限値下降制御において設定された電流値に一致するま
で継続される。したがって、電流制限値下降制御時にス
テータコイルの電流値が所定の電流値まで素早くかつ確
実に低下する。

【００２２】請求項６に記載した発明は、前記電流制限
値下降制御時に、ステータコイルに流れる電流値を基準
値と比較する比較器と、この比較器の出力信号に基づい
てステータコイルに対する電圧の印加をオン／オフする
スイッチング手段と、を設けたことを特徴とする。

【００２３】請求項６に記載した発明においては、ステ
ータコイルに流れる電流値を基準値と比較する比較器
と、この比較器の出力信号に基づいてステータコイルに
対する電圧の印加をオン／オフするスイッチング手段
と、により、電流制限値下降制御時にステータコイルの
電流値が設定値に一致するようにステータコイルに対す
る電圧の印加が制御される。したがって、電流制限値下
降制御の開始時にステータコイルに対する電圧の印加の
停止、又は、ステータコイルに対する逆電圧の印加を命
令するためのみの信号を出力する必要がない。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施形
態に係るステッピングモータ駆動装置の構成を示す図で
ある。この実施形態に係るステッピングモータ駆動装置
１０は、Ａ相ドライバ２、Ｂ相ドライバ３及び励磁制御
回路６によって構成されている。Ａ相ドライバ２は、ス
テッピングモータ１のＡ相ステータコイル４を駆動す
る。Ｂ相ドライバ３は、Ｂ相ステータコイル５を駆動す
る。励磁制御回路６は、Ａ相ドライバ２に対してＡ相励
磁命令信号ＡＰＬ及びＡ相電流リミット設定変更信号Ｉ
ＲＣＡを出力し、Ｂ相ドライバ３に対してＢ相励磁命令
信号ＢＰＬ及びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢ
を出力する。

【００２５】図２は、上記ステッピングモータ駆動装置
における２相励磁時の各信号のタイミングチャートであ
る。ステッピングモータ駆動装置１０の励磁制御回路６
からＡ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３のそれぞれに対
して出力されるＡ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命
令信号ＢＰＬは、４ステップを１周期として２ステップ
の間に“Ｈ”にされる信号である。Ｂ相励磁命令信号Ｂ
ＰＬはＡ相励磁命令信号ＡＰＬに対して１ステップ遅れ
て出力される。Ａ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３は、
Ａ相ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５に対し
て、Ａ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰ
Ｌの“Ｈ”期間において＋極性の電圧を印加し、“Ｌ”
期間において−極性の電圧を印加する。

【００２６】また、励磁制御回路６から出力されるＡ相
電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミッ
ト設定変更信号ＩＲＣＢは、２ステップを１周期として
１ステップの間に“Ｈ”にされる信号であり、Ａ相励磁
命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬにおける
“Ｈ”及び“Ｌ”のそれぞれの期間の中間のタイミング
で立ち上がる。Ｂ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢ
はＡ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡに対して１ス
テップ遅れて出力される。Ａ相ドライバ２及びＢ相ドラ
イバ３は、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及び
Ｂ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢが“Ｈ”の期間
において、Ａ相ステータコイル４及びＢ相ステータコイ
ル５に流れる電流の絶対値の上限を定める電流リミット
設定値を例えば１／２の値に下降する。

【００２７】即ち、Ａ相ステータコイル４及びＢ相ステ
ータコイル５に流れる電流の絶対値の上限は、Ａ相電流
リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミット設
定変更信号ＩＲＣＢの“Ｌ”又は“Ｈ”の状態に応じ
て、大きい方の電流リミット設定値又は小さい方の電流
リミット設定値のいずれかに設定される。以下に、大き
い方の電流リミット設定値を上側電流リミット設定値、
小さい方の電流リミット設定値を下側電流リミット設定
値と言う。

【００２８】励磁制御回路６から出力される各信号を上
記のように制御することにより、図２に示すように、例
えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間においてＢ相ステ
ータコイル５の電流値が上側電流リミット設定値まで上
昇する間に、Ａ相ステータコイル４の電流値は下降して
下側電流リミット設定値に維持される。ステッピングモ
ータ１のロータは、Ａ相ステータコイル４の電流値が上
側電流リミット設定値に一致する時刻ｔ１から微小時間
経過後にＡ相ステータコイル４に最も接近し、時刻ｔ２
から微小時間を経過するまでの間においてＢ相ステータ
コイル５に最も接近する位置に向かって移動する。

【００２９】したがって、Ｂ相ステータコイル５の電流
値が上昇しており、Ｂ相ステータコイル５に最も接近す
る位置に向かってロータが移動している間において、Ａ
相ステータコイル４に一定の電流が流れることにより、
ロータに対してＡ相ステータコイル４のヒステリシスブ
レーキが比較的長い時間にわたって作用し、ロータは滑
らかに回転することになる。このときＡ相ステータコイ
ル４の電流値が下側電流リミット設定値によって規定さ
れているためＡ相ステータコイル４からロータに作用す
るヒステリシスブレーキは比較的弱く、ステッピングモ
ータ１の出力トルクが著しく低下することはない。

【００３０】図３は、この発明の第２の実施形態に係る
ステッピングモータ駆動装置の構成を示す図である。こ
の実施形態に係るステッピングモータ駆動装置１０の励
磁制御回路６は、図１に示したＡ相励磁命令信号ＡＰ
Ｌ、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ、Ｂ相励磁
命令信号ＢＰＬ及びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲ
ＣＢに加えて、Ａ相ドライバ２に対してＡ相励磁停止信
号ＥＮＡを出力するとともに、Ｂ相ドライバ３に対して
Ｂ相励磁停止信号ＥＮＢを出力する。

【００３１】図４は、上記ステッピングモータ駆動装置
における２相励磁時の各信号のタイミングチャートであ
る。ステッピングモータ駆動装置１０の励磁制御回路６
からＡ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３のそれぞれに対
して出力されるＡ相励磁命令信号ＡＰＬ、Ｂ相励磁命令
信号ＢＰＬ、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及
びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢは、図２に示
したものと同様の信号である。

【００３２】励磁制御回路６から出力されるＡ相励磁停
止信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止信号ＥＮＢは、２ステッ
プを１周期として例えば１／２ステップの間に“Ｈ”に
される信号であり、Ａ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励
磁命令信号ＢＰＬにおける“Ｈ”及び“Ｌ”のそれぞれ
の期間の中間のタイミングで立ち上がる。Ｂ相励磁停止
信号ＥＮＢはＡ相励磁停止信号ＥＮＡに対して１ステッ
プ遅れて出力される。Ａ相ドライバ２及びＢ相ドライバ
３は、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止信号Ｅ
ＮＢの“Ｈ”期間においてＡ相ステータコイル４及びＢ
相ステータコイル５に対する電圧の印加を停止する。

【００３３】なお、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励
磁停止信号ＥＮＢの“Ｈ”期間としては、Ａ相ステータ
コイル４及びＢ相ステータコイル５に流れる電流の絶対
値がＡ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電
流リミット設定変更信号ＩＲＣＢにより下側電流リミッ
ト設定値になるまでの期間が設定される。

【００３４】励磁制御回路６から出力される各信号を上
記のように制御することにより、Ｂ相ステータコイル５
又はＡ相ステータコイル４の電流値が上側電流リミット
設定値まで上昇する間に、Ａ相ステータコイル４又はＢ
相ステータコイル５の電流値を下側電流リミット設定値
により早く下降させることができる。

【００３５】即ち、図１及び図２に示した第１の実施形
態に係るステッピングモータ駆動装置では、Ａ相電流リ
ミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミット設定
変更信号ＩＲＣＢによりＡ相ドライバ２及びＢ相ドライ
バ３がＡ相ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５
に流れる電流の絶対値の上限を低下させたとしても、既
に蓄積された電気的エネルギによりＡ相ステータコイル
４及びＢ相ステータコイル５の実際の電流値を素早く低
下させることはできない。

【００３６】そこで、この実施形態に係るステッピング
モータ駆動装置では、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相
励磁停止信号ＥＮＢにより、Ａ相ステータコイル４及び
Ｂ相ステータコイル５の実際の電流値が下側電流リミッ
ト設定値に一致するまでＡ相ステータコイル４及びＢ相
ステータコイル５に対する電圧の印加を停止することに
より、蓄積されている電気的エネルギを発散させてＡ相
ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５の実際の電
流値を下側電流リミット設定値により早く一致させるよ
うにしている。

【００３７】図５は、この発明の第３の実施形態に係る
ステッピングモータ駆動装置の２相励磁バイポーラ駆動
時における信号のタイミングチャートである。この実施
形態に係るステッピングモータ駆動装置では、図４に示
したＡ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰ
ＬにＡ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止信号ＥＮ
Ｂの信号の内容を重畳して励磁制御回路６から出力す
る。具体的には、Ａ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁
命令信号ＢＰＬの“Ｈ”期間及び“Ｌ”期間として、Ａ
相ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５の電流値
が上側電流リミット設定値から下側電流リミット設定値
に下降するまでの期間を与えている。

【００３８】図５に示すＡ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ
相励磁命令信号ＢＰＬを励磁制御回路６から出力するこ
とにより、Ａ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３は、Ａ相
ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５に対して＋
極性の電圧又は−極性の電圧を印加すべき間における一
定期間に、−極性の電圧又は＋極性の電圧を印加するこ
とになる。このように、Ａ相ステータコイル４及びＢ相
ステータコイル５の電流値が下側電流リミット設定値に
下降するまでの間にＡ相ステータコイル４及びＢ相ステ
ータコイル５に逆極性の電圧を印加することにより、コ
イル特性やロータの回転数等の影響によって電流の下降
速度が遅い場合にも、Ｂ相ステータコイル５又はＡ相ス
テータコイル４の電流値が上側電流リミット設定値まで
上昇する間に、Ａ相ステータコイル４又はＢ相ステータ
コイル５の実際の電流値を下側電流リミット設定値まで
確実に下降させることができる。

【００３９】また、図４に示したＡ相励磁停止信号ＥＮ
Ａ及びＢ相励磁停止信号ＥＮＢは、Ａ相励磁命令信号Ａ
ＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬに確実に同期させる必
要があるが、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止
信号ＥＮＢの内容をＡ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励
磁命令信号ＢＰＬに重畳させることによって、両者を確
実に同期させることができるとともに、信号線数を削減
することもできる。

【００４０】なお、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励
磁停止信号ＥＮＢの内容をＡ相電流リミット設定変更信
号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢ
に重畳するようにしてもよい。

【００４１】図６は、この発明の第２の実施形態に係る
ステッピングモータ駆動装置の１−２相励磁時における
各信号のタイミングチャートである。ステッピングモー
タ駆動装置１０の励磁制御回路６からＡ相ドライバ２及
びＢ相ドライバ３のそれぞれに対して出力されるＡ相励
磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬは、８ス
テップを１周期として４ステップの間に“Ｈ”にされる
信号である。Ｂ相励磁命令信号ＢＰＬはＡ相励磁命令信
号ＡＰＬに対して２ステップ遅れて出力される。Ａ相ド
ライバ２及びＢ相ドライバ３は、Ａ相ステータコイル４
及びＢ相ステータコイル５に対して、Ａ相励磁命令信号
ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬの“Ｈ”期間におい
て＋極性の電圧を印加し、“Ｌ”期間において−極性の
電圧を印加する。

【００４２】また、励磁制御回路６から出力されるＡ相
電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミッ
ト設定変更信号ＩＲＣＢは、４ステップを１周期として
１ステップの間に“Ｈ”にされる信号であり、Ａ相励磁
命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬにおける
“Ｈ”及び“Ｌ”のそれぞれの期間の中間のタイミング
で立ち上がる。Ｂ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢ
はＡ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡに対して２ス
テップ遅れて出力される。Ａ相ドライバ２及びＢ相ドラ
イバ３は、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及び
Ｂ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢが“Ｈ”の期間
において、Ａ相ステータコイル４及びＢ相ステータコイ
ル５に流れる電流の絶対値の上限を定める電流リミット
設定値を下側電流リミット設定値にする。

【００４３】さらに、励磁制御回路６から出力されるＡ
相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止信号ＥＮＢは、
４ステップを１周期として、Ａ相励磁命令信号ＡＰＬ及
びＢ相励磁命令信号ＢＰＬにおける“Ｈ”及び“Ｌ”の
それぞれの期間の中間のタイミングから例えば１／２ス
テップの間に“Ｈ”にされ、次の１／２ステップの間に
“Ｌ”にされ、次の１ステップの間に“Ｈ”にされる信
号である。Ｂ相励磁停止信号ＥＮＢはＡ相励磁停止信号
ＥＮＡに対して２ステップ遅れて出力される。Ａ相ドラ
イバ２及びＢ相ドライバ３は、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ
及びＢ相励磁停止信号ＥＮＢの“Ｈ”期間においてＡ相
ステータコイル４及びＢ相ステータコイル５に対する電
圧の印加を停止する。

【００４４】以上の構成により、１−２相励磁時におい
ては、Ａ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３からＡ相ステ
ータコイル４及びＢ相ステータコイル５に対して３ステ
ップの間に連続して同一極性の電流が供給され、この３
ステップの期間の最後の１ステップの間においてＡ相電
流リミット設定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミット
設定変更信号ＩＲＣＢが“Ｈ”にされるとともに、最後
の１ステップの前半においてＡ相励磁停止信号ＥＮＡ及
びＢ相励磁停止信号ＥＮＢが“Ｈ”にされる。したがっ
て、１−２相励磁時に、Ａ相ステータコイル４及びＢ相
ステータコイル５に連続して同一極性の電流が供給され
る３ステップの期間のうち、Ａ相ステータコイル４及び
Ｂ相ステータコイル５からロータに対してヒステリシス
ブレーキが作用する期間である最後の１ステップにおい
て、正確にＡ相ステータコイル４及びＢ相ステータコイ
ル５の電流リミット設定値を低下させることができると
ともに、電圧の印加を停止することができる。これによ
って、１−２相励磁時にも、影響力の小さいヒステリシ
スブレーキを比較的長期間にわたって確実に作用させる
ことができ、出力トルクの著しい低下を生じることな
く、円滑な回転動作を得ることができる。

【００４５】なお、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲ
ＣＡ及びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢの入力
時にＡ相ドライバ２及びＢ相ドライバ３からＡ相ステー
タコイル４及びＢ相ステータコイル５に設定する下側電
流リミット設定値は、ステッピングモータ１におけるス
テータコイルの電流下降率と出力トルクの減衰率及び騒
音減少率との関係から決定することができる。例えば、
ステッピングモータ１におけるステータコイルの電流下
降率と出力トルクの減衰率及び騒音減少率との関係が、
それぞれ図７及び図８に示すように表される場合には、
出力トルクの減衰量ができるだけ小さく、かつ、騒音減
少量が大きくなるように、下側電流リミット設定値とし
て、上側電流リミット設定値の２０〜８０％を選択す
る。ここに、図８に示す電圧下降率と騒音減少率との関
係は、ステッピングモータ１を共振板に取り付け、ステ
ータコイルの電流値を変化させた際にステッピングモー
タ１が発生する振動を騒音に変換して測定した結果であ
る。

【００４６】また、Ａ相励磁停止信号ＥＮＡ及びＢ相励
磁停止信号ＥＮＢにおける“Ｈ”の期間を固定的に設定
すると、ステッピングモータ１の固体差によりステータ
コイルの実際の電流値が下側電流リミット設定値まで低
下しない場合を生じる可能性がある。そこで、ステータ
コイルに流れる電流値を検出する電流検出抵抗を設け、
電流検出抵抗の電圧を下側電流リミット設定値に対応す
る基準電圧と比較し、両者が一致するまでＡ相励磁停止
信号ＥＮＡ及びＢ相励磁停止信号ＥＮＢを“Ｈ”にす
る。この構成によって、ステッピングモータ１の固体差
に拘らず、常に、ステータコイルの実際の電流値を下側
電流リミット設定値に確実に一致させることができる。

【００４７】例えば、図９に示すように、Ａ相ドライバ
２に、Ａ相ステータコイル４に流れる電流値を検出する
電流検出抵抗Ｒ１、電流検出抵抗Ｒ１における電圧を基
準電圧と比較するコンパレータＣＭＰ１、コンパレータ
ＣＭＰ１における上側基準電圧を設定する抵抗Ｒ２及び
Ｒ３、コンパレータＣＭＰ１の基準電圧を励磁制御回路
６から出力される電流リミット設定変更信号ＩＲＣＡに
基づいて下側の値に下降する基準電圧変更用の抵抗Ｒ４
及びトランジスタＴＲ５、並びに、ステータコイル４を
駆動するバイポーラ駆動トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４の
うち電源ＶＭ側のトランジスタＴＲ１及びＴＲ２のベー
ス端子にコンパレータＣＭＰ１の出力と励磁制御回路６
から出力される励磁命令信号ＡＰＬとの論理積を駆動信
号として供給するゲートＡＮＤ１及びＡＮＤ２を設け
る。

【００４８】この構成により、励磁制御回路６から電流
リミット設定変更信号ＩＲＣＡが出力されると、トラン
ジスタＴＲ５がオンしてコンパレータＣＭＰ１の基準電
圧が抵抗Ｒ４によって低下し、コンパレータＣＭＰ１の
出力が低下する結果、ゲートＡＮＤ１又はＡＮＤ２から
電源側の駆動トランジスタＴＲ１又はＴＲ２に出力され
る駆動信号が“Ｌ”になり、電源ＶＭからステータコイ
ル４に電流が供給されなくなる。

【００４９】一方、ステータコイル４を駆動するバイポ
ーラ駆動トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４のうち接地側の駆
動トランジスタＴＲ３又はＴＲ４は励磁命令信号ＡＰＬ
によってオンしており、ステータコイル４は駆動トラン
ジスタＴＲ３又はＴＲ４と電流検出抵抗Ｒ１とを介して
接地されている。したがって、ステータコイル４に残留
しているコイルエネルギが、駆動トランジスタＴＲ３又
はＴＲ４と電流検出抵抗Ｒ１とを介して開放され、ステ
ータコイル４の電流値が低下する。

【００５０】これによって、電流検出抵抗Ｒ１に流れる
電流値が低下して電流検出抵抗Ｒ１における電圧がコン
パレータＣＭＰ１に設定されている小さい方の基準電圧
より低くなるとコンパレータＣＭＰ１の出力が上昇し、
ゲートＡＮＤ１又はＡＮＤ２から出力される駆動信号が
“Ｈ”になり、電源ＶＭ側の駆動トランジスタＴＲ１又
はＴＲ２を介して電源ＶＭからステータコイル４に電流
が供給される。

【００５１】したがって、電源の供給を停止してステー
タコイル４における電流の絶対値を下降させる際に、ス
テータコイル４に残留しているコイルエネルギを接地側
の駆動トランジスタＴＲ３又はＴＲ４及び電流検出抵抗
Ｒ１を介して確実に開放することができ、ステータコイ
ル４の電流値を素早く低下させることができる。また、
電流検出抵抗Ｒ１の電圧値を基準電圧と比較するコンパ
レータＣＭＰ１の出力に基づいて電源側の駆動トランジ
スタＴＲ１及びＴＲ２をオン／オフすることにより、励
磁制御回路６から励磁停止信号ＥＮＡを出力することな
く、ステータコイル４の実際の電流値が小さい方の電流
リミット設定値に一致するまでの間において正確にステ
ータコイル４に対する電源の供給を停止することができ
る。以上の構成及び効果は、Ｂ相ステータコイル５につ
いても同様である。

【００５２】また、ステッピングモータ１のステータコ
イル４及び５をユニポーラ駆動トランジスタを介して駆
動する場合には、図１０に示すように、ユニポーラ駆動
トランジスタＴＲ１１を電源ＶＭとステータコイル４と
の間に配置し、ＧＮＤとユニポーラ駆動トランジスタＴ
Ｒ１１及びステータコイル４との間にダイオードＤ１を
挿入する。これによって、トランジスタＴＲ１１がオフ
した時に、ステータコイル４に残留するコイルエネルギ
が図中矢印で示すようにＧＮＤに流れ、ステータコイル
４の電流値を素早く下降させることができる。

【００５３】さらに、ステッピングモータ１の出力トル
ク特性を向上するためには、ステータコイルの実際の電
流値が上側電流リミット設定値に達するまでの時間をで
きるだけ短時間化することが望ましい。このためには、
ステータコイル４，５の巻線のインダクタンスを下げて
コイルを流れる電流の立ち上がりを早くすべきである。
これによって、ステータコイルの発熱量を抑制する効果
も得られる。

【００５４】加えて、ステッピングモータ１を円滑に回
転させるためには、Ａ相電流リミット設定変更信号ＩＲ
ＣＡ及びＢ相電流リミット設定変更信号ＩＲＣＢはＡ相
励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令信号ＢＰＬに完全
に同期させる必要がある。そこで、Ａ相電流リミット設
定変更信号ＩＲＣＡ及びＢ相電流リミット設定変更信号
ＩＲＣＢは、Ａ相励磁命令信号ＡＰＬ及びＢ相励磁命令
信号ＢＰＬの出力回路と同一の動作クロックに基づいて
動作している回路から出力することが考えられる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、ステ
ータコイルの磁力がロータの回転方向と逆方向に作用す
る範囲において、ステータコイルに流れる電流の絶対値
を低し、ステータコイルに生じる磁力を弱くすることに
より、ステータコイルからロータに対して回転方向と逆
方向に作用するヒステリシスブレーキを小さくすること
ができ、出力トルクの減衰量を少なくすることができる
とともに、ステータコイルの電流リミット制御時間を短
縮することによってロータに対するヒステリシスブレー
キの作用する期間を短くする構成に比較して、ロータが
急速に回転する範囲を狭くしてロータの回転を円滑にす
ることができ、ステッピングモータの振動特性及び騒音
特性を改善することができる。

【００５６】請求項２に記載した発明によれば、ステー
タコイルに流れる電流の絶対値を低くする電流制限値下
降制御の開始時に、ステータコイルに対する電圧の印加
を停止することにより、電流制限値下降制御の開始時に
ステータコイルの電流の絶対値を素早く低下させること
ができる。

【００５７】請求項３に記載した発明によれば、ステー
タコイルに流れる電流の絶対値を低くする電流制限値下
降制御の開始時に、ステータコイルに逆電圧を印加する
ことにより、電流制限値下降制御の開始時にステータコ
イルの電流の絶対値をより素早く低下させることができ
る。

【００５８】請求項４に記載した発明によれば、ステー
タコイルに対する電圧の印加の停止、又は、ステータコ
イルに対する逆電圧の印加を命令する信号を、励磁命令
信号、又は、電流制限値下降制御の開始を命令する信号
に重畳することにより、ステータコイルに対する電圧の
印加の停止、又は、ステータコイルに対する逆電圧の印
加を命令する信号を励磁命令信号、又は、電流制限値下
降制御の開始を命令する信号に正確に同期して出力する
ことができ、ステータコイルに流れる電流の絶対値を常
に正確なタイミングで低下させることができる。

【００５９】請求項５に記載した発明によれば、電流制
限値下降制御とともに開始されたステータコイルに対す
る電圧の印加の停止、又は、ステータコイルに対する逆
電圧の印加を、ステータコイルに流れる電流値が電流制
限値下降制御において設定された電流値に一致するまで
継続することにより、電流制限値下降制御時にステータ
コイルの電流値を所定の電流値まで素早くかつ確実に低
下させることができる。

【００６０】請求項６に記載した発明によれば、ステー
タコイルに流れる電流値を基準値と比較する比較器と、
この比較器の出力信号に基づいてステータコイルに対す
る電圧の印加をオン／オフするスイッチング手段と、に
より、電流制限値下降制御時にステータコイルの電流値
が設定値に一致するようにステータコイルに対する電圧
の印加を制御することにより、電流制限値下降制御の開
始時にステータコイルに対する電圧の印加の停止、又
は、ステータコイルに対する逆電圧の印加を命令するた
めのみの信号を出力する必要がなく、ステータスコイル
に印加する電圧の制御を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係るステッピング
モータ駆動装置の構成を示す図である。

【図２】上記ステッピングモータ駆動装置における２相
励磁時の各信号のタイミングチャートである。

【図３】この発明の第２の実施形態に係るステッピング
モータ駆動装置の構成を示す図である。

【図４】上記ステッピングモータ駆動装置における２相
励磁時の各信号のタイミングチャートである。

【図５】この発明の第３の実施形態に係るステッピング
モータ駆動装置の２相励磁時における信号のタイミング
チャートである。

【図６】この発明の第２の実施形態に係るステッピング
モータ駆動装置の１−２相励磁時における各信号のタイ
ミングチャートである。

【図７】この発明の実施形態に係る駆動装置によって駆
動されるステッピングモータにおけるステータコイルの
電流下降率と出力トルクの減衰率との関係を示す図であ
る。

【図８】この発明の実施形態に係る駆動装置によって駆
動されるステッピングモータにおけるステータコイルの
電流下降率と騒音減少率との関係を示す図である。

【図９】バイポーラ駆動のステッピングモータに適用し
た場合におけるステッピングモータ駆動装置の構成を示
す図である。

【図１０】モノポーラ駆動のステッピングモータに適用
した場合におけるステッピングモータ駆動装置を構成を
示す図である。

【図１１】一般的なステッピングモータにおけるロータ
の回転状態を示す図である。

【図１２】従来の駆動装置によって駆動されるステッピ
ングモータのＡ相ステータコイル及びＢ相ステータコイ
ルの電流の変化を示す図である。

【図１３】この発明の作用を説明するＡ相ステータコイ
ル及びＢ相ステータコイルの電流の変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１−ステッピングモータ ２−Ａ相ドライバ ３−Ｂ相ドライバ ４−Ａ相ステータコイル ５−Ｂ相ステータコイル ６−励磁制御回路 １０−ステッピングモータ駆動装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータコイルの磁力がロータの回転方向
   と逆方向に作用する範囲における励磁中のステータコイ
   ルに流れる電流の絶対値を、ステータコイルの磁力がロ
   ータの回転方向に作用する範囲における励磁中のステー
   タコイルに流れる電流の絶対値よりも低くする電流制限
   値下降制御を実行することを特徴とするステッピングモ
   ータ駆動装置。
2. 【請求項２】前記電流制限値下降制御の開始時に、ステ
   ータコイルに対する電圧の印加を停止する請求項１に記
   載のステッピングモータ駆動装置。
3. 【請求項３】前記電流制限値下降制御の開始時に、ステ
   ータコイルに対して逆電圧を印加する請求項１に記載の
   ステッピングモータ駆動装置。
4. 【請求項４】前記ステータコイルに対する電圧の印加の
   停止、又は、ステータコイルに対する逆電圧の印加を命
   令する信号を、ステータコイルに対する励磁命令信号、
   又は、電流制限値下降制御の開始を命令する信号に重畳
   した請求項２又は３に記載のステッピングモータ駆動装
   置。
5. 【請求項５】前記ステータコイルに対する電圧の印加の
   停止、又は、ステータコイルに対する逆電圧の印加を、
   ステータコイルに流れる電流値が前記電流制限値下降制
   御において下降された値に一致するまでの間において実
   行する請求項２〜４のステッピングモータ駆動装置。
6. 【請求項６】前記電流制限値下降制御時に、ステータコ
   イルに流れる電流値を基準値と比較する比較器と、この
   比較器の出力信号に基づいてステータコイルに対する電
   圧の印加をオン／オフするスイッチング手段と、を設け
   た請求項５に記載のステッピングモータ駆動装置。