(57)【要約】【課題】本発明は、４個のスイッチ素子からなるブリッジ型スイッチ回路の各スイッチ素子間の接続点間に２相巻線を接続し、簡単な構成で安定したステップ回転を得ることを目的とする。【解決手段】本発明によるステッピングモータの駆動方法及び装置は、ブリッジ型スイッチ回路(2)は４個のスイッチ素子(Q1〜Q4)を用い、２相巻線(20)の両端をブリッジ型スイッチ回路(2)の各スイッチ素子(Q1とQ2、Q3とQ4)間の各接続点(40、41)に接続し、ブリッジ型スイッチ回路(2)の上端(2a)に第１ＤＣ電源(42)を接続し、その下端(2b)にグランド(43)を接続し、前記２相巻線(20)の中間接続点(21)に第２ＤＣ電源(31)を接続して駆動する方法と構成である。【選択図】図１
2006246677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ相巻線(1)及びＢ相巻線(3)からなる２相巻線(20)を、ブリッジ構成の複数のスイッチ素子(Q1〜Q4)を用いたブリッジ型スイッチ回路(2)により、切換えてロータ(5)を駆動するようにしたステッピングモータの駆動方法において、
前記ブリッジ型スイッチ回路(2)は４個の前記スイッチ素子(Q1〜Q4)を用い、直列接続された前記２相巻線(20)の両端を前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の前記第１、第２スイッチ素子(Q1、Q2)間の第１接続点(40)及び前記第３、第４スイッチ素子(Q3、Q4)間の第２接続点(41)に接続し、前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の上端(2a)には第１ＤＣ電源(42)を接続すると共に、前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の下端(2b)を接地し、前記２相巻線(20)のＡ相巻線(1)とＢ相巻線(3)との中間接続点(21)に前記第１ＤＣ電源(42)の半分の電位からなる第２ＤＣ電源(31)を供給することを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項２】
Ａ相巻線(1)及びＢ相巻線(3)からなる２相巻線(20)を、ブリッジ構成の複数のスイッチ素子(Q1〜Q4)を用いたブリッジ型スイッチ回路(2)により、切換えてロータ(5)を駆動するようにしたステッピングモータの駆動装置において、
前記ブリッジ型スイッチ回路(2)は４個の前記スイッチ素子(Q1〜Q4)よりなり、直列接続された前記２相巻線(20)の両端は前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の前記第１、第２スイッチ素子(Q1、Q2)間の第１接続点(40)及び前記第３、第４スイッチ素子(Q3、Q4)間の第２接続点(41)に接続され、前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の上端(2a)には第１ＤＣ電源(42)が接続され、前記ブリッジ型スイッチ回路(2)の下端(2b)にはグランド(43)が接続され、前記２相巻線(20)のＡ相巻線(1)とＢ相巻線(3)との中間接続点(21)は前記第１ＤＣ電源(42)の半分の電位からなる第２ＤＣ電源(31)が接続されていることを特徴とするステッピングモータの駆動装置。
【請求項３】
前記第２ＤＣ電源(31)は、前記第１ＤＣ電源(42)が接続された定電圧回路(50)を含む第２ＤＣ電源回路(30)によって得るように構成されていることを特徴とする請求項２記載のステッピングモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの駆動方法及び装置に関し、特に、４個のスイッチ素子からなるブリッジ型スイッチ回路を用いて２相巻線を励磁し、ロータを高効率で安定して駆動するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種のステッピングモータの駆動方法としては、その巻線と結線によって２方式に分類され、バイポーラ方式とユニポーラ方式が採用され、汎用のモータでは、この両方式の選択もできるように８本のリード線を外に出して、ユーザがその結線方法を選択することによってモータの巻線方式を選択する方法も採用されている。
【０００３】
前述の両方式は、ドライバ回路と巻線の効率に以下の特徴があり、バイポーラ方式とユニポーラ方式がある。
前記バイポーラ方式の構成は、図４及び図５に示されるように、Ａ相巻線１が４個の第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる第１ブリッジ型スイッチ回路２に接続され、Ｂ相巻線３が第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８からなる第２ブリッジ型スイッチ回路４に接続され、合計８個のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８及び遅延回路（図示せず）を用いてロータ５の駆動を行っていた。
【０００４】
また、図６及び図７で示されるユニポーラ方式の構成は、図６及び図７で示されるように、４個の第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に各々Ａ相巻線１、Ａ／相巻線１ａ、Ｂ相巻線３及びＢ／相巻線３ａが接続され、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の作動によって前記巻線１、１ａ、３、３ａが励磁されてロータ５の駆動が行われる。
【０００５】
また、前述のバイポーラ方式及びユニポーラ方式の欠点を克服する方式として、特許文献１に示される２相ステップモータの駆動方法が提案されている。
この特許文献１の方法においては、図示していないが、２相バイポーラ方式のＡ相巻線及びＢ相巻線を結線し、３相インバータによって駆動する方法であり、擬似的に３相の結線にすることによって、従来のバイポーラ方式の８個のスイッチ素子を６個にて代用できる方法である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５３５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のステッピングモータの駆動方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来のバイポーラ方式の場合には、ドライバ回路として、２段のブリッジ型スイッチ回路を必要とするため８個のスイッチ素子を用いなければならず、回路の簡略化が困難であった。
また、従来のユニポーラ方式の場合には、ドライバ回路は４個のスイッチ素子で構成できるが、巻線は全巻線の半分しか使用できず、効率は低下していた。
また、特許文献１の方法においては、６個のスイッチ素子で駆動可能であるが、駆動モータとしてトルクリップルが発生し、かつ、１回転中に遅速のムラが発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるステッピングモータの駆動方法は、Ａ相及びＢ相からなる２相巻線を、ブリッジ構成の複数のスイッチ素子を用いたブリッジ型スイッチ回路により、切換えてロータを駆動するようにしたステッピングモータの駆動方法において、前記ブリッジ型スイッチ回路は４個の前記スイッチ素子を用い、直列接続された前記２相巻線の両端を前記ブリッジ型スイッチ回路の前記第１、第２スイッチ素子間の第１接続点及び前記第３、第４スイッチ素子間の第２接続点に接続し、前記ブリッジ型スイッチ回路の上端には第１ＤＣ電源を接続すると共に、前記ブリッジ型スイッチ回路の下端を接地し、前記２相巻線のＡ相巻線とＢ相巻線との中間接続点に前記第１ＤＣ電源の半分の電位からなる第２ＤＣ電源を供給する方法であり、また、本発明によるステッピングモータの駆動装置は、Ａ相及びＢ相からなる２相巻線を、ブリッジ構成の複数のスイッチ素子を用いたブリッジ型スイッチ回路により、切換えてロータを駆動するようにしたステッピングモータの駆動装置において、前記ブリッジ型スイッチ回路は４個の前記スイッチ素子よりなり、直列接続された前記２相巻線の両端は前記ブリッジ型スイッチ回路の前記第１、第２スイッチ素子間の第１接続点及び前記第３、第４スイッチ素子間の第２接続点に接続され、前記ブリッジ型スイッチ回路の上端には第１ＤＣ電源が接続され、前記ブリッジ型スイッチ回路の下端にはグランドが接続され、前記２相巻線のＡ相巻線とＢ相巻線との中間接続点は前記第１ＤＣ電源の半分の電位からなる第２ＤＣ電源が接続されている構成であり、また、前記第２ＤＣ電源は、前記第１ＤＣ電源が接続された定電圧回路を含む第２ＤＣ電源回路によって得るようにした構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるステッピングモータの駆動方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、直列接続した２相巻線を、４個のスイッチ素子で構成されるブリッジ型スイッチ回路の各スイッチ素子間の接続点に接続して励磁駆動するため、スイッチ素子が少ないにも拘わらず、従来のバイポーラ方式及びユニポーラ方式等の欠点をなくし、高効率で安定した動作を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、４個のスイッチ素子からなるブリッジ型スイッチ回路を用いて２相巻線を励磁し、ロータを高効率で安定して駆動するようにしたステッピングモータの駆動方法及び装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１１】
以下、図面と共に本発明によるステッピングモータの駆動方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１において符号２で示されるものは、図２のステッピングモータ１０のロータ５を駆動するための２相巻線２０に接続されたブリッジ型スイッチ回路であり、このブリッジ型スイッチ回路２は周知のスイッチングトランジスタからなる４個の第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されている。
【００１２】
前記２相巻線２０は、互いに直列に接続され中間接続点２１を有するＡ相巻線１とＢ相巻線３とから構成され、前記中間接続点２１は図３で示される第２ＤＣ電源回路３０からの第２ＤＣ電源３１が供給されていると共に、前記２相巻線２０の両端は前記ブリッジ型スイッチ回路２の第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２間の第１接続点４０及び前記第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４間の第２接続点４１に接続されている。
尚、前記各巻線１、３は、黒丸印の位置が巻線の巻始め位置を示し、反対側が巻終り位置である。
【００１３】
前記ブリッジ型スイッチ回路２の上端２ａは２４Ｖの電圧からなる第１ＤＣ電源４２に抵抗Ｒ１を介して接続され、このブリッジ型スイッチ回路２の下端２ｂは抵抗Ｒ２を介してグランド４３に接続されている。
【００１４】
前記ブリッジ型スイッチ回路２の前記中間接続点２１に第２ＤＣ電源３１を供給するための第２ＤＣ電源回路３０は、前述の図３に示されるように構成されている。
前記第２ＤＣ電源３１は、前記第１ＤＣ電源４２の電圧（２４Ｖ）の半分の電圧である１２Ｖよりなり、前記第１ＤＣ電源４２が定電圧回路５０とコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３からなる第２ＤＣ電源回路３０に接続され、この第１ＤＣ電源４２が定電圧回路５０で１２Ｖ電圧の定電圧になり、第２ＤＣ電源３１として出力されるように構成されている。
【００１５】
次に、前述のステッピングモータ１０の駆動方法について述べる。
前記ロータ５を、例えば、１．８°のフルステップでＣＣＷ方向のステップ駆動する場合、第１ステップ：ＡＢ／、第２ステップ：Ａ／Ｂ、第３ステップ：Ａ／Ｂ、第４ステップ：ＡＢ（但し、ＡはＡ相巻線順方向励磁、Ａ／はＡ相巻線逆方向励磁、ＢはＢ相巻線順方向励磁、Ｂ／はＢ相巻線逆方向励磁を示す）。
また、前述の各ステップの各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、第１ステップ：Ｑ１とＱ３がＯＮ、第２ステップ：Ｑ２、Ｑ３がＯＮ、第３ステップ：Ｑ２、Ｑ４がＯＮ、第４ステップ：Ｑ４、Ｑ１がＯＮとなる。
【００１６】
また、前記ロータ５を、例えば、０．９°のハーフステップでＣＣＷ方向のステップ駆動する場合、第１ステップ：Ａ、第２ステップ：ＡＢ／、第３ステップ：Ｂ／、第４ステップ：Ａ／Ｂ／、第５ステップ：Ａ／、第６ステップ：Ａ／Ｂ、第７ステップ：Ｂ、第８ステップ：ＡＢ（各記号表示は前述と同じ）。
また、前述の各ステップの各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、第１ステップ：Ｑ１がＯＮ、第２ステップ：Ｑ１、Ｑ３がＯＮ、第３ステップ：Ｑ３がＯＮ、第４ステップ：Ｑ２、Ｑ３がＯＮ、第５ステップ：Ｑ２がＯＮ、第６ステップ：Ｑ２、Ｑ４がＯＮ、第７ステップ：Ｑ４がＯＮ、第８ステップ：Ｑ４、Ｑ１がＯＮとなる。
【００１７】
前述の各ステップ動作を繰り返すことにより、ロータ５のフルステップ駆動及びハーフステップ駆動を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、電流検出抵抗である抵抗Ｒ１とＲ２の電圧降下を検出することにより電源電圧との差分が巻線電流値として負帰還制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるステッピングモータの駆動方法及び装置を示す回路図である。
【図２】図１のステッピングモータを示す構成図である。
【図３】図１で用いる第２ＤＣ電源回路の回路図である。
【図４】従来のバイポーラ方式を示す回路図である。
【図５】図４のステッピングモータを示す構成図である。
【図６】従来のユニポーラ方式を示す回路図である。
【図７】図６のステッピングモータを示す構成図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    Ａ相巻線
２    ブリッジ型スイッチ回路
２ａ    上端
２ｂ    下端
３    Ｂ相巻線
５    ロータ
Ｑ１〜Ｑ４    第１〜第４スイッチ素子
１０    ステッピングモータ
２０    ２相巻線
２１    中間接続点
３０    第２ＤＣ電源回路
３１    第２ＤＣ電源
４０    第１接続点
４１    第２接続点
４２    第１ＤＣ電源
４３    グランド
５０    定電圧回路
【図１】
2006246677.tif 000003
【図２】
2006246677.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006246677.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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