JPS60131097A - 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 各種機器へのマイクロコンピ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利用されている。％　ｖ
ｃ”Ｉ３務器分野の自動車用などに多く使われている。

本発明はこれ等のいづれの分野にも利用することが可能
なステッピングモータに関するものである。

従来例の構成とその問題点 ステッピングモータは、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。

従って制御対象の位置決めを、開ループ制御で行うこと
ができる。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
御パルスを出ぜば、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、マイクロプロセッサ−の急激な普及と共にステッピ
ングモータも大量に使用されるようになっている。

さて前述したように、開ループ制御で位置決め制御がで
きるという点がステッピングモータの最大の特色である
が、反面フィードバンクがない為に、誤動作を一度でも
した場合は以後の位置決めは全てこの誤動作による誤差
を含んだものに４二つてし甘う。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１１９、子位置のフィードバックをかける方式が用
いられてきた。これを第１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
たせて出力がでる位置にエンコーダの円板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Ｌ、
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２図（ａ）に示す様に、オーバ
ーシュートラ＜９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２図（ｂ
）に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。従っ
て検出用円板を取付け、これに設けたスリット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。

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
外部に検出器を取付けることなく、寸だ信号処理の為の
回路も簡単なもので回転子の誤動作を検出し、位置決め
制御の確実さを改善するステッピングモータの回転検出
装置全提供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固定子に設け
られた検出巻線と積分回路と電圧もしくは電流比較回路
とを設けたものであり、これによりモータの誤動作を検
出することにより＠実な位置決め制御をすることができ
るものである０実施例の説明 次に本発明の実施例と第３図にもとづいて説明する。第
３図において、５１Ｌ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ｆる。６は該ステッ
ピングモータＶ（設けられた検出用巻線、７は積分回路
、８は電圧比較１１１路である。

第４図に検出巻線６の実施例を示す。第４図において、
９は励磁用主巻線１０を巻付けるための巻枠で、検出巻
線６も巻付けられている。この検出巻線６は第５図に示
すタイプの永久磁石型ステッピングモータに実施したも
ので、第５図において１１ａ、１１ｂは第４図に示した
励磁用主巻線１ｏである固定子巻線の５ａは回転子の永
久磁石部分である。又、１２は回転子軸、１３２Ｌ、１
３ｂ１４已、１４ｂはヨーク、１６は取付板、１６は軸
受固定板、１７ａ、１了すは軸受メタルである。

以上のように構成された本実施例について以下その動作
を説明する。第６図に本実施例における谷部電圧波形を
示す。固定子巻線１１ａ側に検出巻線６が設けられてい
るとき、同定子巻線１１２Ｌに第６図Ａに示す励磁パル
スを、固定子巻線１１ｂにＢｉ印加すると、回転子が正
常回転しているときは検出巻線６に、Ｃに示す電圧波形
が発生する〇この電圧波形Ｃｖ？−は回転子に含まれる
永久磁石６＆の発電による正弦波状の基本波と共に、励
磁パルス人の立上りで発生する過渡現象による電圧Ｃ１
と同パルスの立下りで発生する電圧Ｃ２とが含捷れる。

この電圧Ｃ１と０２とは回転子の回転とは無関係に発生
するが、正弦波状の基本波は回転子が正常回転しなかっ
たときは波高値が変化する。

通常のステッピングモータの誤動作は、過負荷や共振等
によシ回転子が回転できなくなることにより発生するの
で、該正弦波の波高値は低下する。

従って検出巻線の電圧波形Ｃｆ積分回路７によって積分
すれば、Ｄで示す積分回路７の出力波形は回転子か正常
回転しているときは高く、１具！ｌ１１１作していると
きは低い値となる。従ってこれを電ｆ、ｌＥ　Ｊ−し較
回路８によって比較すれは、回転子が正常に運動した場
合のみパルス出力Ｅｉ出力することができる。この出力
Ｅｉ誤動作検出信号としてマイクロプロセッサ−等によ
って、誤動作検出信号を読みとればステッピングモータ
が正常回転しているかどうか知ることができる。誤動作
を検出した場合は、位置決めの再設定を行えばこの誤動
作による影響を除去できる。再設定の方法としてｋｌニ
ａｋ　ｊｌｉｌ＋御物に機械的なストッパーを設けてお
き、ことＶ（至るのに十分なパルスをステッピングモー
タに供給すればよい。

正常回転しているかどうかの判定方法としては電圧比較
回路８の出力信号Ｅの立上シでハイレベルになり励磁パ
ルスＢの立下りでロウレベルになる信号Ｆを作って各励
磁パルスＡ、Ｂの立上りの直前に信号Ｆがバインベルか
否かを判別すれば、ステッピングモータの誤動作検出が
できる。

また別の方法としては励磁パルスＡの立上りの直前で信
号Ｅがハイレベルか否かを判断してもよい。

またマイクロプロセツサのプログラムの煩雑さをさける
ために各励［Ｉ好パルス１４．１５を切換える直前に必
ず信号Ｅを検査したい場合は、信号Ｅが４回以上連続し
てロウレベルだったとき、モータの誤動作が発生したと
判断するようにしてもよい。なお第３図における電圧比
較回路８にヒステリシス特性を持たせ、第６図の励磁パ
ルスＡの立上り後も信号Ｅが１時間だけハイレベルであ
るようにすれば、この信号Ｅの検査の確実性が増す。

なおこの実かり例において第３図の７を積分回路とした
が、ローパスフィルターとしてもよい。丑たこの実施例
では第５図の固定子巻線１１ａにのみ検出巻線６を設け
るとしたが、固定子巻線１６にも同様に検出巻線を設け
、第６図の信号Ｅと同様のものを、信号Ｅと共に誤動作
検出に用いれは、さらに誤動作検出の確実さが増すこと
は首う捷でもない。

発明の効果 本発明は固定子に検出巻線を設けたことにより、光年式
エンコーダやホール素子等を用いることなく回転の検出
ができ、捷たこの巻線はたかだか数１０ターンの巻線で
十分にイ、Ｊ弓をとり出すことができるので製造上から
も安価に実現できるものである。またこれに組合せる積
分回路と電圧比較回路とによって容易に回転異常を検出
でき、この回路部も昨今のＩＣの発達によりオペアンプ
等が安価に入手できるので、以上の組合せによってステ
ッピングモータの回転検出が確実かつ安価に実９１でき
るものである０

【図面の簡単な説明】

第１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２図は同モータの動作説明図、第３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４図は同装置ねに用いる検出巻線部の一部切欠斜視図
、第５図は同ステンピングモータの分解斜視図、第６図
は同各部の出力波形図である。 ５ａ・・・・・・永久磁石（回転子）、６・・・・・検
出巻線、ア・・・・・・積分回路、８・・・・・・電圧
比較回路、１１ａ。 １１ｂ・・・・・・固定子巻線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 妃　２　図 Ｃａ） （ｂ） 時間 第３図 第４図 第　５　区 ６６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 永久磁石を固定子もしくは回転子に有し、固定子に施さ
   れた主巻線と、主巻線とは別に施された回転検出巻線と
   を有するステッピングモータと、回転検出巻線に接続さ
   れた積分回路と、この積分回路に接続され、誤動作検出
   信号として出力する電圧比較回路もしくは電流比較回路
   とよりなるス。 テンピングモータの回転検出装置。