(57)【要約】【課題】従来のステップモータドライバは、２相励磁ベクトル和電流値が１相励磁電流値よりも大きくなるので、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でトルクムラが発生し、回転駆動がスムーズでなくなっている。【解決手段】本発明によるステップモータドライバでは、相数判定回路３０は、励磁電流を２つの相に流すタイミングか否かを励磁シーケンス発生回路２０からの励磁相信号２０ａに基づいて判定する。電流値設定回路４０は、励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングを相数判定回路３０からの相数信号３０ａに基づいて検出した際に、２相励磁ベクトル和電流値が１相励磁電流値と等しくなるように、駆動回路１０が巻線に流す励磁電流を変更する。【選択図】図１
2010183675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニポーラ方式で結線された励磁巻線（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）を有する２相ステップモータを駆動するために、前記励磁巻線（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）に含まれる順方向Ａ相巻線（１ａ）、逆方向Ａ相巻線（１ｂ）、順方向Ｂ相巻線（２ａ）、及び逆方向Ｂ相巻線（２ｂ）の中から所定順序で選択された１つの相と２つの相とに交互に励磁電流を流すステップモータドライバであって、
前記２つの相に励磁電流を流すタイミングの２相励磁ベクトル和電流値（ＩＡＢ）を、前記１つの相に励磁電流を流すタイミングの１相励磁電流値（ＩＡ，ＩＢ）と等しくすることを特徴とするステップモータドライバ。
【請求項２】
前記励磁電流を流す相を決定する励磁シーケンス発生回路（２０）と、
前記励磁シーケンス発生回路（２０）に接続されるとともに前記各相巻線（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）に接続され、前記励磁シーケンス発生回路（２０）からの励磁相信号（２０ａ）に基づいて対応する前記各相巻線（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）に励磁電流を流す複数の駆動回路（１０）と、
前記励磁シーケンス発生回路（２０）に接続され、前記励磁相信号（２０ａ）に基づいて、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングか否かを判定する相数判定回路（３０）と、
前記相数判定回路（３０）に接続されるとともに前記各駆動回路（１０）に接続され、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングを前記相数判定回路（３０）からの相数信号（３０ａ）に基づいて検出した際に、前記駆動回路（１０）が前記巻線（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）に流す励磁電流を
【数１】
2010183675.tif 000005
に変更する（但し、但し、Ｉ１’は第１相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ２’は第２相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ１は第１相に流す１相励磁電流値であり、Ｉ２は第２相に流す１相励磁電流値である）ことで、前記２相励磁ベクトル和電流値を前記１相励磁電流値と等しくする複数の電流値設定回路（４０）と
を備えていることを特徴とする請求項１記載のステップモータドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステップモータドライバに関し、特に、２つの相に励磁電流を流す際の２相励磁ベクトル和電流値を、１つの相に励磁電流を流す際の１相励磁電流値と等しくすることで、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でのトルクムラの発生を防止でき、回転駆動をスムーズにすることができるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のステップモータドライバとしては、例えば特許文献１等に示されているステップモータドライバが用いられている。図３はユニポーラ方式の２相ステップモータを示す回路図であり、図４は図３の２相ステップモータを駆動するための励磁シーケンスを示す説明図である。
図３に示すように、２相ステップモータには、Ａ相巻線１と、Ｂ相巻線２と、定電圧源３と、第１〜第４スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と、ロータ４とが設けられている。Ａ相巻線１の中間位置には定電圧源３が接続され、このＡ相巻線１の両端は第１及び第２スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２を介して接地されている。すなわち、Ａ相巻線１に流れる電流の向きは、第１及び第２スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２の開閉状態に応じて切り換えられる。換言すると、前記Ａ相巻線１には、順方向の磁束を発生する順方向Ａ相巻線１ａと、逆方向の磁束を発生する逆方向Ａ相巻線１ｂとが含まれている。同様に、Ｂ相巻線２の中間位置にも定電圧源３が接続され、このＢ相巻線２の両端は第３及び第４スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４を介して接地されている。すなわち、Ｂ相巻線２には、順方向の磁束を発生する順方向Ｂ相巻線２ａと、逆方向の磁束を発生する逆方向Ｂ相巻線２ｂとが含まれている。そして、図４に示す励磁シーケンスのように、順方向Ａ相巻線１ａ、逆方向Ａ相巻線１ｂ、順方向Ｂ相巻線２ａ、及び逆方向Ｂ相巻線２ｂの中から所定順序で選択された１つの相と２つの相とに交互に励磁電流が流されることで、２相ステップモータが駆動される。
【０００３】
次に、図５は図３の２相ステップモータを駆動するための従来のステップモータドライバを示すブロック図であり、図６は図５のドライバを用いた場合の電流ベクトルを示す説明図である。なお、図５では、順方向Ａ相巻線１ａと順方向Ｂ相巻線２ａとに係る回路のみを示しているが、逆方向Ａ相巻線１ｂと逆方向Ｂ相巻線２ｂとに係る回路も同様である。
【０００４】
図５において、トランジスタから構成された第１及び第３スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３のベースには駆動回路１０がそれぞれ接続されており、各駆動回路１０には、励磁シーケンス発生回路２０が接続されている。励磁シーケンス発生回路２０は、図４に示す励磁シーケンスで各巻線１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを励磁するための励磁相信号２０ａを各駆動回路１０に入力し、順方向Ａ相巻線１ａと順方向Ｂ相巻線２ａとの駆動回路１０は、対応する巻線１ａ，２ａが励磁されるタイミングを前記励磁相信号２０ａに基づいて検出し、検出したタイミングで第１及び第３スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３をＯＮする。すなわち、Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａが個々に励磁されるタイミング（図４のＳｔｅｐ１，４のタイミング）と、Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａが同時に励磁されるタイミング（図４のＳｔｅｐ２のタイミング）とでは、各巻線１ａ,２ａに同じ励磁電流が流される。
【０００５】
従って従来装置では、図６に示すように、Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａに同時に励磁電流が流されるタイミングの２相励磁ベクトル和電流値Ｉ-ＡＢは、前記Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａに個々に励磁電流が流されるタイミングの１相励磁電流値Ｉ-Ａ，ＩＢよりも大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来のステップモータドライバでは、２相励磁ベクトル和電流値ＩＡＢが１相励磁電流値ＩＡ，ＩＢよりも大きくなるので、１相励磁タイミングで発生するトルクに比べて、２相励磁タイミングで発生するトルクが大きくなる。このため、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でトルクムラが発生し、回転駆動がスムーズでなくなっている。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でのトルクムラの発生を防止でき、回転駆動をスムーズにすることができるステップモータドライバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るステップモータドライバは、ユニポーラ方式で結線された励磁巻線を有する２相ステップモータを駆動するために、前記励磁巻線に含まれる順方向Ａ相巻線、逆方向Ａ相巻線、順方向Ｂ相巻線、及び逆方向Ｂ相巻線の中から所定順序で選択された１つの相と２つの相とに交互に励磁電流を流すステップモータドライバであって、前記２つの相に励磁電流を流すタイミングの２相励磁ベクトル和電流値を、前記１つの相に励磁電流を流すタイミングの１相励磁電流値と等しくする。
【００１０】
また、前記励磁電流を流す相を決定する励磁シーケンス発生回路と、前記励磁シーケンス発生回路に接続されるとともに前記各相巻線に接続され、前記励磁シーケンス発生回路からの励磁相信号に基づいて対応する前記各相巻線に励磁電流を流す複数の駆動回路と、前記励磁シーケンス発生回路に接続され、前記励磁相信号に基づいて、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングか否かを判定する相数判定回路と、前記相数判定回路に接続されるとともに前記各駆動回路に接続され、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングを前記相数判定回路からの相数信号に基づいて検出した際に、前記駆動回路が前記巻線に流す励磁電流を
【数１】
2010183675.tif 000003
に変更する（但し、但し、Ｉ１’は第１相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ２’は第２相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ１は第１相に流す１相励磁電流値であり、Ｉ２は第２相に流す１相励磁電流値である）ことで、前記２相励磁ベクトル和電流値を前記１相励磁電流値と等しくする複数の電流値設定回路とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステップモータドライバによれば、２つの相に励磁電流を流すタイミングの２相励磁ベクトル和電流値を、１つの相に励磁電流を流すタイミングの１相励磁電流値と等しくするので、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でのトルクムラの発生を防止でき、回転駆動をスムーズにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるステップモータドライバを示すブロック図である。
【図２】図２のドライバを用いた場合の電流ベクトルを示す説明図である。
【図３】ユニポーラ方式の２相ステップモータを示す回路図である。
【図４】図３の２相ステップモータを駆動するための励磁シーケンスを示す説明図である。
【図５】図３の２相ステップモータを駆動するための従来のステップモータドライバを示すブロック図である。
【図６】図５のドライバを用いた場合の電流ベクトルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるステップモータドライバを示すブロック図である。なお、図１のステップモータドライバが駆動する２相ステップモータの全体としての構成は図３に示す構成と同様であり、図１のステップモータドライバが使用する励磁シーケンスは図４に示す構成と同様である。
図１において、トランジスタから構成された第１及び第３スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３のベースには駆動回路１０がそれぞれ接続されており、各駆動回路１０には、励磁シーケンス発生回路２０が接続されている。励磁シーケンス発生回路２０は、図４に示す励磁シーケンスで各相巻線１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを励磁するための励磁相信号２０ａを各駆動回路１０に入力し、順方向Ａ相巻線１ａと順方向Ｂ相巻線２ａの駆動回路１０は、対応する巻線１ａ，２ａが励磁されるタイミングを前記励磁相信号２０ａに基づいて検出し、検出したタイミングで各スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３をＯＮする。なお、図１では、順方向Ａ相巻線１ａと順方向Ｂ相巻線２ａとに係る回路のみを示しているが、逆方向Ａ相巻線１ｂと逆方向Ｂ相巻線２ｂ（図３参照）とに係る回路も同様である。すなわち、図４に示す励磁シーケンスのように、順方向Ａ相巻線１ａ、逆方向Ａ相巻線１ｂ、順方向Ｂ相巻線２ａ、及び逆方向Ｂ相巻線２ｂの中から所定順序で選択された１つの相と２つの相とに交互に励磁電流が流されることで、２相ステップモータが駆動される。
【００１４】
励磁シーケンス発生回路２０には、相数判定回路３０が接続されており、相数判定回路３０は、励磁電流を２つの相に流すタイミングか否かを励磁シーケンス発生回路２０からの励磁相信号２０ａに基づいて判定する。なお、励磁相信号２０ａはパラレルに入力される複数のパルス信号から構成されており、相数判定回路３０は任意の演算処理回路で構成される。
【００１５】
相数判定回路３０には、相毎に設けられた複数の電流値設定回路４０が接続されており、各電流値設定回路４０は、各相の駆動回路にそれぞれ接続されている。各電流値設定回路４０は、前記相数判定回路３０からの相数信号３０ａに基づいて、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングを検出する。また、各電流値設定回路４０は、前記励磁電流が前記２つの相に流されるタイミングを検出した際に、前記駆動回路１０が前記巻線１ａ，２ａに流す励磁電流を以下のように変更する。
【００１６】
【数２】
2010183675.tif 000004
【００１７】
但し、Ｉ１’は第１相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ２’は第２相に流す２相励磁電流値であり、Ｉ１は第１相に流す１相励磁電流値であり、Ｉ２は第２相に流す１相励磁電流値である。１相励磁電流値は、１つの相に励磁電流を流すタイミングの電流値であり、２相励磁電流値は、２つの相に励磁電流を流すタイミングの電流値である。なお、電流値の変更は、ＰＷＭ制御等により、第１及び第３スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３の閉成時間を制御することで実施される。また、--Ｉ１＝Ｉ２とすると、Ｉ１’及びＩ２’はＩ１／√２となる。
【００１８】
これにより、図２に示すように、Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａに同時に励磁電流が流されるタイミングの２相励磁ベクトル和電流値Ｉ-ＡＢは、前記Ａ相巻線１ａ及びＢ相巻線２ａに個々に励磁電流が流されるタイミングの１相励磁電流値Ｉ-Ａ，ＩＢと等しくされる。他の相の巻線に励磁電流が流される場合も同様である。従って、１相励磁タイミングと２相励磁タイミングとの間でのトルクムラの発生を防止でき、回転駆動をスムーズにすることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ  各相巻線
１０  駆動回路
２０  励磁シーケンス発生回路
２０ａ  励磁相信号
３０  相数判定回路
３０ａ  相数信号
４０  電流値設定回路
【図１】
2010183675.tif 000006
【図２】
2010183675.tif 000007
【図３】
2010183675.tif 000008
【図４】
2010183675.tif 000009
【図５】
2010183675.tif 000010
【図６】
2010183675.tif 000011