JPS6359790A - Driving method for stepping motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the difference of static torque characteristic in between monophase and two-phase excitations, by changing the current value per phase in monophase and two-phase excitations. CONSTITUTION:Each exciting phase phi1-phi4 is constituted so that either high driving voltage VH or low driving voltage VL may be impressed through change-over switches S 1 and S 2. A stepping motor is controlled by changing over the voltage so that the high driving voltage VH may be impressed when the driving exciting phase is in monophase excitation while the low driving voltage VL may be impressed when the driving exciting phase is in two-phase excitation. In this way, the total driving current in the monophase and two-phase excitations can be levelled, so that either of the monophase exciting or two- phase exciting state can be obtained which is basically equal static torque characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はステッピングモータを１−２相励磁で駆動する
際の駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a driving method for driving a stepping motor with 1-2 phase excitation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ステッピングモータは、複数の励磁相（励磁コイル）を
有するステータの極歯とロータの磁極とを対峙させ、各
励磁相に一定の順序でパルスを入力することにより前記
ロータを一定角度（ステップ角）づづ回転させるよう構
成されている。In a stepping motor, the pole teeth of a stator having multiple excitation phases (excitation coils) are opposed to the magnetic poles of a rotor, and the rotor is rotated at a constant angle (step angle) by inputting pulses to each excitation phase in a constant order. It is configured to rotate continuously.

したがって、ロータの基準位置（初期位置）からの回転
角度は入力パルスの数に比例し、この入力パルスによっ
てステッピングモータ（負荷を含もつの停止位置を制御
することができる。Therefore, the rotation angle of the rotor from the reference position (initial position) is proportional to the number of input pulses, and the stop position of the stepping motor (including the load) can be controlled by these input pulses.

また、回転速度はパルス周波数すなわち各励磁相の駆動
電流切替速度によって制御される。Further, the rotation speed is controlled by the pulse frequency, that is, the drive current switching speed of each excitation phase.

この種のステッピングモータの駆動方式としては、各励
磁相を１相づつ励磁する１−１相励磁、２相づつ同時に
励磁する２−２相励磁、あるいは１相励磁と２相励磁を
交互に繰返すタイプの１−２相励磁などが採用されてい
る。Drive methods for this type of stepping motor include 1-1 phase excitation in which each excitation phase is excited one by one, 2-2 phase excitation in which two phases are simultaneously excited, or 1-phase excitation and 2-phase excitation are alternately repeated. Type 1-2 phase excitation is adopted.

本発明は１−２相励磁でステッピングモータを駆動する
場合の改良に関する。The present invention relates to improvements in driving a stepping motor with 1-2 phase excitation.

第１図は従来のステッピングモータの駆動回路（ユニポ
ーラ式）を例示する。FIG. 1 illustrates a conventional stepping motor drive circuit (unipolar type).

第１図において、ロータ１の周囲には複数（図示の例で
は４（１１ｉｌ）の励磁相Φ１、Φ２、Φ３、Φ４が配
置され、それぞれの励磁相には駆動指令信号でオン（導
通状態）になるトランジスタＴｒｌ、Ｔｒ２、Ｔｒ３、
Ｔｒ４が接続されている。In FIG. 1, a plurality (in the illustrated example, 4 (11ils) of excitation phases Φ1, Φ2, Φ3, and Φ4 are arranged around a rotor 1, and each excitation phase is turned on (conducting state) by a drive command signal. Transistors Trl, Tr2, Tr3,
Tr4 is connected.

図示の駆動回路においては、励磁相Φ１　　（Ｉ相）と
励磁相Φ３　（Ｉ［［相）が共通の磁極に巻回され、励
磁相Φ２　（ｎ相）と励磁相Φ４　（ＩＶ相）がもう一
方の磁極を共通にして巻回されており１、各励磁相には
一定の駆動電圧ＶＤが印加されるよう構成されている。In the illustrated drive circuit, excitation phase Φ1 (I phase) and excitation phase Φ3 (I[[phase) are wound around a common magnetic pole, and excitation phase Φ2 (n phase) and excitation phase Φ4 (IV phase) are They are wound with one magnetic pole in common 1, and are configured so that a constant drive voltage VD is applied to each excitation phase.

第２図は１−２相励磁における駆動指令信号の切換えタ
イミングを示し、第３図は第２図の場合の各励磁相の駆
動電流を示す。なお、第２図および第３図中の下段には
切換パルスが示されている。FIG. 2 shows the switching timing of the drive command signal in 1-2 phase excitation, and FIG. 3 shows the drive current of each excitation phase in the case of FIG. Note that switching pulses are shown in the lower rows of FIGS. 2 and 3.

１−２相励磁における励磁相の切換えは、第２図に示す
ごと＜　ｉ　ｎ−ｎ−ｎｍ−ｍ−ｍｒｖ−ｒｖ−ＩＶＩ
−Ｉ−１■−・・・−・−・の順序で行われている。Switching of the excitation phase in 1-2 phase excitation is as shown in Fig. 2 <i n-n-nm-m-mrv-rv-IVI
-I-1■-...--.

また第３図に示すごとく、従来の１−２相励磁において
は、切換え時の瞬間的な電流のふらつきはあるにしても
、ｌ相励磁状態であっても２相励磁状態であっても各励
磁相ごとに常に同じ駆動電流が流れていた。Furthermore, as shown in Figure 3, in conventional 1-2 phase excitation, although there is instantaneous current fluctuation at the time of switching, each The same drive current always flows for each excitation phase.

第４図は第３図のような駆動電流が流れるときに発生す
る静トルク特性を例示するグラフであり、２相励磁は１
相励磁の和として表され、２相励磁のビークトルクは１
相励磁の約１．４倍である。Figure 4 is a graph illustrating the static torque characteristics that occur when the drive current as shown in Figure 3 flows.
Expressed as the sum of phase excitation, the peak torque of two-phase excitation is 1
This is approximately 1.4 times that of phase excitation.

なお、第４図には２相励磁の静トルクとしてＩＩＩ相の
場合のみが示されており、■■相、■■相あるいはＩＶ
Ｉ相の静トルクは位相がずれるだけの同様の曲線で表さ
れる。Note that Fig. 4 shows only the case of III phase as the static torque of two-phase excitation;
The I-phase static torque is represented by a similar curve, only with a phase shift.

第５図は第４図の一部を拡大して示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a part of FIG. 4 enlarged.

第４図および第５図に示すごとく、２相励磁と１相励磁
とでは、静トルク特性のトクル零点近傍すなわち第５図
中のＡ点およびＢ点における傾きＫが大き（相違してい
る。As shown in FIGS. 4 and 5, two-phase excitation and one-phase excitation have large slopes K near the torque zero point of the static torque characteristic, that is, at points A and B in FIG. 5 (they are different).

この傾きＫはいわゆるトルク定数と呼ばれるものであり
、その大小によってモータ停止時の位置決め特性が異な
ってくる。This slope K is what is called a torque constant, and the positioning characteristics when the motor is stopped differs depending on its magnitude.

第６図（Ａ）は２相励磁の途中でモータが停止した時の
位置決め特性を例示し、第６図（Ｂ）は１相励磁の途中
でモータが停止した時の位置決め特性を例示する。FIG. 6(A) illustrates the positioning characteristics when the motor stops during two-phase excitation, and FIG. 6(B) illustrates the positioning characteristics when the motor stops during one-phase excitation.

第６図の（Ａ）および（Ｂ）の横軸は時間ｔを示し、縦
軸は停止位置（角度θ）を示し、θ０は目標値（停止目
標位置）を示す。In FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis indicates time t, the vertical axis indicates the stop position (angle θ), and θ0 indicates the target value (stop target position).

以上のように、従来のステンピングモータにあっては、
各励磁相を常に実質上同じ電流で駆動していたので、１
−２相励磁で運転するに際しモータを所定角度回転させ
て位置設定するとき（ステップ応答させるとき）、第６
図（Ａ）および第６図（Ｂ）に示すごとく停止タイミン
グによって位置決め特性に差が生じ、停止位置（目標位
置）に対する誤差に大小が生じ、その調整が困難であり
停止位置にばらつきが生じやすいという問題があった。As mentioned above, in the conventional stamping motor,
Since each excitation phase was always driven with substantially the same current, 1
- When operating with two-phase excitation and setting the position by rotating the motor by a predetermined angle (when making a step response), the sixth
As shown in Figures (A) and 6 (B), there are differences in positioning characteristics depending on the stop timing, and errors with respect to the stop position (target position) vary in size, making adjustment difficult and causing variations in the stop position. There was a problem.

〔目的〕〔the purpose〕

本発明の目的はこのような従来技術の問題を解決でき、
１−２相励磁で運転擦る場合でも、モータ停止時の位置
決め特性を安定化させることができ、容易にモータ角度
を正確に制御しうるステッピングモータ駆動方法を提供
することである。The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art,
To provide a stepping motor driving method capable of stabilizing positioning characteristics when the motor is stopped even when operating with 1-2 phase excitation, and easily controlling the motor angle accurately.

〔目的達成のための手段〕[Means to achieve the purpose]

本発明は、ステンピングモータの１−２相励磁において
、１相励磁時と２相励磁時とで相あたりの電流値を変化
させることにより、１相励磁時および２相励磁時の静ト
ルク特性の差異を減少させることにより、上記目的を達
成するものである。In the 1-2 phase excitation of a stamping motor, the present invention improves the static torque characteristics during 1-phase excitation and 2-phase excitation by changing the current value per phase between 1-phase excitation and 2-phase excitation. The above objective is achieved by reducing the difference between the two.

〔実施例〕〔Example〕

以下第７図〜第１２図を参照して本発明を具体的に説明
する。The present invention will be specifically described below with reference to FIGS. 7 to 12.

第７図は本発明の一実施例によるステフビングモータの
駆動回路を示す。FIG. 7 shows a driving circuit for a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

第７図において、ロータ１の周囲に複数（図示の例では
４個）の励磁相Φｌ、Φ２、Φ３、Φ４が配置され、そ
れぞれの励磁相には駆動指令信号でオン（導通状！３）
になるトランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４が
接続されている。In FIG. 7, a plurality of (four in the illustrated example) excitation phases Φl, Φ2, Φ3, and Φ4 are arranged around the rotor 1, and each excitation phase is turned on (conducting state! 3) by a drive command signal.
Transistors Tri, Tr2, Tr3, and Tr4 are connected.

図示の駆動回路においては、第１図の場合と同様、励磁
相Φ１　　（Ｉ相）と励磁相Φ３　（Ｉ［ｌ相）が共通
の磁極に巻回され、励磁相Φ２　（ｎ相）と励磁相Φ４
　　（ｒＶ相）がもう一方の磁極を共通にして巻回され
ている。In the illustrated drive circuit, the excitation phase Φ1 (I phase) and the excitation phase Φ3 (I[l phase) are wound around a common magnetic pole, and the excitation phase Φ2 (n phase) Phase Φ4
(rV phase) is wound with the other magnetic pole in common.

然して、本発明によれば、各励磁相Φ１〜Φ４には切換
えスイッチＳ１、Ｓ２を介して高い駆動電圧ＶＨまたは
低い駆動電圧ＶＬのいずれかが印加されるよう構成され
、各切換えスイッチＳ１、Ｓ２は駆動する励磁相が１相
励磁の時には高い駆動電圧ＶＨを印加し、駆動する励磁
相が２相励磁のときには低い駆動電圧ＶＬを印加するよ
う切換え制御される。According to the present invention, each of the excitation phases Φ1 to Φ4 is configured to be applied with either the high drive voltage VH or the low drive voltage VL via the changeover switches S1 and S2, and each of the changeover switches S1 and S2 is controlled to apply a high drive voltage VH when the excitation phase to be driven is one-phase excitation, and to apply a low drive voltage VL when the excitation phase to be driven is two-phase excitation.

第８図中の（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、各励磁相Φ１
〜の４（Ｉ相〜■相）の駆動指令信号、Ｉ■相側の駆動
電圧、およびＩ■相側の駆動電圧のタイミングチャート
であり、第９図は各励磁相の駆動電流のタイミングチャ
ートである。(A) to (C) in FIG. 8 are each excitation phase Φ1
9 is a timing chart of the drive command signals of 4 (I phase to ■ phase), the drive voltage of the I■ phase side, and the drive voltage of the I■ phase side, and FIG. 9 is a timing chart of the drive current of each excitation phase. It is.

すなわち、第８図（Ａ）のような１−２相励磁運転に際
し、第８図（Ｂ）、（Ｃ）のように１相励磁時に高い駆
動電圧ＶＨを印加し２相励磁時に低い駆動電圧ＶＬ印加
するようスイッチＳ１、Ｓ２　（第７図）が切換え制御
され、これによって、各励磁相Φ１〜Φ４に第９図のよ
うな１相励磁時に電流値が上昇するような駆動電流が供
給される。That is, during the 1-2 phase excitation operation as shown in FIG. 8(A), a high driving voltage VH is applied during 1-phase excitation and a low driving voltage is applied during 2-phase excitation as shown in FIGS. 8(B) and (C). Switches S1 and S2 (Fig. 7) are switched and controlled to apply VL, thereby supplying each excitation phase Φ1 to Φ4 with a drive current whose current value increases during one-phase excitation as shown in Fig. 9. Ru.

したがって、第９図から明らかなごとく、１相励磁時お
よび２相励磁時における合計の駆動電流を平準化させる
ことができ、駆動電圧（電流）を適当な値に調整するこ
とにより１相励磁状態および２相励磁状態のいずれにお
いても基本的に等しい静トルク特性を得ることが可能に
なる。Therefore, as is clear from Fig. 9, the total drive current during 1-phase excitation and 2-phase excitation can be equalized, and by adjusting the drive voltage (current) to an appropriate value, the 1-phase excitation state can be adjusted. It becomes possible to obtain basically the same static torque characteristics in both the two-phase excitation state and the two-phase excitation state.

第１０図は第９図のような駆動電流が流れるときの静ト
ルク特性を部分的に例示するグラフであり、１相励磁（
Ｉ相、■相）を実線で示し、２相励磁（ＩＩＩ相）を鎖
線で示す。FIG. 10 is a graph partially illustrating the static torque characteristics when the drive current as shown in FIG.
Phase I, phase ■) are shown by solid lines, and two-phase excitation (phase III) is shown by chain lines.

第１０図から明らかなごとく、駆動電圧を前述のごとく
１相励磁と２相励磁とで切換えることにより、１相励磁
の静トルク特性（実線）と２相励磁の静トルク特性（鎖
線）とをほぼ同じ特性に揃えることができ、もって、ト
ルク零点近傍の両特性曲線の傾きすなわち第１０図中の
点Ａおよび点Ｂにおける（頃きＫもほぼ同じにすること
ができる。As is clear from Fig. 10, by switching the drive voltage between 1-phase excitation and 2-phase excitation as described above, the static torque characteristics of 1-phase excitation (solid line) and the static torque characteristics of 2-phase excitation (dashed line) can be changed. The characteristics can be made almost the same, and the slopes of both characteristic curves near the torque zero point, that is, the slopes K at points A and B in FIG. 10 can also be made almost the same.

したがって、１相励磁状態と２相励磁状態での位置決め
特性などもほぼ間じにすることができ、停止位置を容易
かつ正確に設定できモータを安定して作動させうるステ
ッピングモータ駆動方法が得られる。Therefore, the positioning characteristics in the 1-phase excitation state and the 2-phase excitation state can be made almost the same, and a stepping motor driving method that can easily and accurately set the stop position and operate the motor stably can be obtained. .

なお、駆動電圧をＶＨとＶＬに切換える方法としては、
第７図の方法の他に、第１１図に示すように低い駆動電
圧ＶＬに対しオンオフ制御されるトランジスタ２を介し
て付加電圧Ｖを加える方法、あるいは第１２図に示すよ
うに、チョッパ３を介して駆動電圧ＶＤを印加する構成
とし、該チョッパによるチョッピング周波数を変化させ
ることにより各励磁相の駆動電流を変化させる方法を採
用することも可能である。Note that the method for switching the drive voltage between VH and VL is as follows:
In addition to the method shown in FIG. 7, there is also a method of applying an additional voltage V via a transistor 2 that is turned on and off with respect to a low driving voltage VL as shown in FIG. It is also possible to employ a method in which the driving voltage VD is applied through the chopper, and the driving current of each excitation phase is changed by changing the chopping frequency of the chopper.

本発明は、１−２相励磁するステッピングモータであれ
ば、励磁相の数や相の切接順序に関係なく、さらに駆動
回路の方式にも関係なく広く適用することができる。The present invention can be widely applied to a stepping motor that excites one or two phases, regardless of the number of excitation phases or the order in which the phases are cut, and regardless of the type of drive circuit.

〔効果〕〔effect〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、１相
励磁時と２相励磁時とで、相あたりの電流値を変化させ
ることにより静トルク特性の差異を減少させるので、モ
ータ停止時の位置決め特性を安定化させることができ、
容易にモータ角度を正確に制御しうるステッピングモー
タ駆動方法が得られる。As is clear from the above explanation, according to the present invention, the difference in static torque characteristics is reduced by changing the current value per phase between one-phase excitation and two-phase excitation, so that when the motor is stopped, Positioning characteristics can be stabilized,
A stepping motor driving method that can easily and accurately control the motor angle can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のステッピングモータの駆動回路を励磁す
る回路図、第２図は１−２相励磁における駆動指令信号
の切換えタイミングを例示するタイミングチャート、第
３図は第２図の場合の各励磁相の駆動電流を示すタイミ
ングチャート、第４図は第３図の駆動電流による静トル
ク特性を示すグラフ、第５図は第４図の部分拡大図、第
６図の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ２相励磁時に停止
したときおよび１相励磁時に停止したときの位置決め特
性を励磁するグラフ、第７図は本発明を実施するのに好
適なステッピングモータの駆動回路を例示する回路図、
第８図の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、第
７図における各励磁相の駆動指令信号、■■相側の駆動
電圧およびＩＩＩＶ相側の駆動電圧を例示するタイミン
グチャート、第９図は第８図による各励磁相の駆動電流
を示すタイミングチャート、第１０図は第９図の駆動電
流による１相励磁および２相励磁時の静トルク特性を部
分的に示すグラフ、第１１図は励磁相の駆動電圧切換え
のための他の方法を示す回路図、第１２図は励磁相の駆
動電流切換えのためのさらに他の方法を示す回路図であ
る。 １・・−−−−−−・−・ロータ、Φ１、Φ２、Φ３、
Φ４−・−・・−−励磁相、ＶＨ−・−・・−・・高い
駆動電圧、ＶＬ・・・・・・−−一−−低い駆動電圧、
Ｔ・−・−・−・−・−静トルク、θ−・−−−−−−
・・・角度。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅 第２図 第３図 すη千對ハ゛１し人　ＬＪＬＬＪＬ−ゴし−Ｊ’ｌＬ−
ゴし一コし−」ニーＪＬＪｔＪｌ第４図 第５図 ・、ノ′Fig. 1 is a circuit diagram for exciting a drive circuit of a conventional stepping motor, Fig. 2 is a timing chart illustrating switching timing of drive command signals in 1-2 phase excitation, and Fig. 3 is a circuit diagram for excitation of a drive circuit of a conventional stepping motor. 4 is a graph showing static torque characteristics due to the drive current in FIG. 3, FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4, and (A) and (B) in FIG. ) are graphs showing the positioning characteristics when stopped during two-phase excitation and when stopped during one-phase excitation, respectively; FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a stepping motor drive circuit suitable for implementing the present invention;
(A), (B), and (C) of FIG. 8 are timing charts illustrating the drive command signal of each excitation phase, the drive voltage of the ■■ phase side, and the drive voltage of the IIIV phase side in FIG. 7, respectively. , FIG. 9 is a timing chart showing the drive current of each excitation phase according to FIG. 8, and FIG. 10 is a graph partially showing static torque characteristics during one-phase excitation and two-phase excitation using the drive current of FIG. 9. FIG. 11 is a circuit diagram showing another method for switching the excitation phase drive voltage, and FIG. 12 is a circuit diagram showing still another method for switching the excitation phase drive current. 1.--------Rotor, Φ1, Φ2, Φ3,
Φ4----Excitation phase, VH----High driving voltage, VL----Low driving voltage,
T・−・−・−・−・−Static torque, θ−・−−−−−
···angle. Agent Patent Attorney Yasushi Ooto
Goshikoshi-” nee JLJtJlFigure 4Figure 5・、ノ'

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）ステッピングモータの１−２相励磁において、１
相励磁時と２相励磁時とで、相あたりの電流値を変化さ
せることにより静トルク特性の差異を減少させることを
特徴とするステッピングモータ駆動方法。(1) In 1-2 phase excitation of a stepping motor, 1
A stepping motor driving method characterized in that a difference in static torque characteristics is reduced by changing a current value per phase between phase excitation and two-phase excitation.