(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５つの励磁コイルが環状に接続されたＨＢ型の５相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータ用駆動装置であって、前記指令パルスを計数して前記ステッピングモータの電気角位置と回転速度とを管理するモータ回転管理部と、複数の励磁パターンを有する励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、前記モータ回転管理部で管理する電気角位置及び回転速度に基づいて対応する前記励磁シーケンスを前記励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子を有し、前記励磁パターン選択部で選択された前記励磁シーケンスの前記励磁パターンに従って各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、前記ステッピングモータの前記励磁相を切り替えるスイッチング部とを備えるステッピングモータ用駆動装置において、
前記励磁パターン記憶部に、前記励磁相の合成インピーダンスが４相励磁の励磁パターンよりも低い２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスが記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
ことを特徴とするステッピングモータ用駆動装置。
【請求項２】
前記励磁パターン記憶部に、４相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスが記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
請求項１記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項３】
前記高速用励磁シーケンスは、前記２相励磁の励磁パターンに、４相励磁の励磁パターン及び／又は３相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されてなる請求項１又は２記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項４】
前記励磁パターン記憶部に、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
請求項１〜３のいずれかに記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項５】
前記高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、前記回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されてなる請求項４記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項６】
前記回転速度が前記高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される前記高速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び／又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有してなる請求項４又は５記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項７】
前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有し、
前記励磁パターン記憶部に、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群が予め記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、複数の前記高速シーケンス群から、検出された前記電流飽和回転速度に対応する１つの前記高速シーケンス群を選択するように予め設定されてなる、
請求項３〜６のいずれかに記載のステッピングモータ用駆動装置。
【請求項８】
５つの励磁コイルが環状に接続されたＨＢ型の５相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータの駆動方法であって、
前記励磁相の合成インピーダンスが４相励磁の励磁パターンよりも低い２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスを、励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び
前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでな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９】
４相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスを、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、
前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでなる請求項８記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項１０】
前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、
前記高速領域のときに、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでなる請求項８又は９記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項１１】
前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群を前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、
前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出すること、及び、
複数の前記高速シーケンス群から、検出した前記電流飽和回転速度に対応する１つの前記高速シーケンス群を選択すること、
を含んでなる請求項１０記載のステッピングモータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５つの励磁コイルが環状に接続されたＨＢ型の５相ステッピングモータの励磁相を切り替えることにより、ステッピングモータをステップ駆動させる駆動装置及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、５つの励磁コイルを有する５相ステッピングモータのモータ回転子を駆動する場合には、外部からステッピングモータの駆動装置に対して指令パルスを入力し、駆動装置は、その入力した指令パルスを計数するとともに、その計数値に応じて５相ステッピングモータの励磁コイルに対する励磁を切り替えることにより、指令パルスの総数に比例した角度だけモータ回転子を回転させる制御が行われている。
【０００３】
また、例えば５相ステッピングモータのモータ回転子の位置決め分解能を細かくするために、５相ステッピングモータの機械的構造から決定される基本ステップ角を半分に分割して駆動するハーフステップ駆動や、基本ステップ角を更に細かい角度に分割して駆動するマイクロステップ駆動が行われている。
【０００４】
例えば特許第５３２７６６６号公報（以下、特許文献１と称する）には、Ｎ相ステッピングモータの基本ステップ角をｍ分割したマイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動装置が開示されている。
【０００５】
この特許文献１に係るステッピングモータの駆動装置は、微細ステップ（マイクロステップ）の歩進数を計数して出力するｍ分割カウンタ及び基本ステップ（フルステップ）の歩進数を計数して出力する基本ステップカウンタを有する電気角位置管理手段と、２つの励磁組の励磁組合せを出力する励磁相組合せ出力手段と、ｍ分割カウンタの値及び基本ステップカウンタの値に応じて励磁組合せにおける２つの励磁組の励磁割合を決定する励磁割合決定手段と、所定の単位励磁周期Ｔが計数される毎に単位励磁切替指令を出力する単位励磁周期出力手段と、単位励磁周期Ｔの整数倍で構成される組合せ励磁周期ＴＣが計数される毎に組合せ励磁切替指令を出力する組合せ励磁周期出力手段と、組合せ励磁切替指令が出力される毎に、又は組合せ励磁切替指令が出力される毎に加えて基本ステップカウンタの値が更新される毎に新たな励磁割合を記憶する励磁割合記憶手段と、励磁割合記憶手段に記憶されている励磁割合を用いて単位励磁切替指令が出力される毎に励磁を切り替えて駆動素子を介して順次出力してゆく励磁波形出力手段とを備えており、励磁組を構成する２相励磁が励磁コイルにおける全ての端子がモータ駆動電源の正極又は負極の何れかに接続している励磁であることに特徴を有する。
【０００６】
この特許文献１に係るステッピングモータの駆動装置について簡単に説明すると、特許文献１の駆動装置では、各フルステップ位置及び各マイクロステップ位置にそれぞれ対応する複数の励磁シーケンスが設定されている。この場合、フルステップ位置に対応する各励磁シーケンスは、２つの２相励磁パターンを組み合わせた１つの励磁組で構成されており、これらの２相励磁パターンの励磁を互いに時間的にずらして行うことにより、合成された４相励磁を実現している。また、マイクロステップ位置に対応する各励磁シーケンスは、２つの２相励磁パターンを有する２組の励磁組を、そのマイクロステップ位置に対応する励磁割合で組み合わせて構成されている。
【０００７】
更に、特許文献１の駆動装置では、指令パレスが入力される毎に各ステップ位置に対応するアドレスをカウントアップ又はカウントダウンして管理するとともに、当該アドレスに対応する励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスの励磁パターンを、指令パレスとは無関係に生成される単位励磁周期Ｔ毎に切り替えて、励磁コイルを所定のサイクル（励磁周期ＴＣ）で順番に励磁する。またこのとき、励磁周期ＴＣが繰り返される毎に、管理されているステップ位置のアドレスを確認して、対応する励磁シーケンスを選択する（更新する）。
【０００８】
更に特許文献１では、上述のように励磁周期ＴＣ毎にステップ位置のアドレスを選択するだけでなく、フルステップ位置のアドレスがカウントされる毎に、そのフルステップ位置に対応する励磁シーケンスを選択して（更新して）、２相励磁パターンによる励磁を所定のサイクル（励磁周期ＴＣ）で行う。
【０００９】
このような特許文献１の駆動装置によれば、ステッピングモータが例えば超低速領域でマイクロステップ駆動を行う際に、励磁シーケンスを更新する周期を安定させて、マイクロステップ駆動を滑らかな回転で安定して行うことができる。
【００１０】
また、ステッピングモータの回転速度を少し速くした低速領域や、更に速くした中速領域でマイクロステップ駆動を行う場合は、励磁シーケンスの更新時に、マイクロステップ位置に対応する励磁シーケンスの間引きをステッピングモータの回転速度に応じて適切に行いながら、マイクロステップ駆動を安定して行うことができる。更に、例えば低速領域又は中速領域において、マイクロステップ駆動からフルステップ駆動へ円滑に切り替えることが可能となるとともに、フルステップ駆動時における等速回転性を安定して維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５３２７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ステッピングモータは、優れた制御性を有することから、従来から精密機械装置や測定装置などの様々な分野の産業用装置に多く用いられている。
一方、近年の技術発達に伴い、回転速度が速くても所要のトルクが得られるステッピングモータや、低回転速度や超回転低速度の領域でより大きなトルクが得られるステッピングモータが新たに開発され、販売されてきている。また例えば、定格電流がより大きなステッピングモータを用いることにより、ステッピングモータのトルクアップやスピードアップを実現することもできる。
【００１３】
このため、ステッピングモータが既に組み付けられて稼働している産業用装置では、上述のようにステッピングモータのトルクを増大させることや、高速化することにより、産業用装置の効率化や生産性の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
特に、従来のステッピングモータは、低速領域や中速領域におけるトルクは十分に確保されていることが多いものの、モータの回転速度が速い高速領域では、角速度の増大に伴ってモータコイル（励磁コイル）のインピーダンスが高くなることに起因してモータコイルに電流が流れ難くなり、ある回転速度以上では所定の電流が励磁コイルに流れない電流飽和状態になる。このようにステッピングモータが電流飽和状態になると十分なトルクが得られないことから、ステッピングモータを取り換えずに装置の高速化を図ることは難しかった。
【００１５】
なお、上述したように定格電流がより大きなステッピングモータを用いることにより、高速領域のトルクを確保し易くなるものの、電流の増大に伴ってステッピングモータの発熱やその駆動装置（ドライバ）の発熱も大きくなるため、装置によっては定格電流が大きなステッピングモータを利用することができない場合もあった。
【００１６】
また、１台の産業用装置には、多数のステッピングモータと、そのステッピングモータを駆動する多数の駆動装置や制御装置（コントローラ）が用いられており、多いものでは、１台の装置に対して１００軸以上のステッピングモータが用いられることもある。
【００１７】
このため、１つの装置に組み付けられているステッピングモータを、トルクアップやスピードアップのために新型のステッピングモータや定格電流の大きなステッピングモータに取り換えるためには、多くのステッピングモータを同時に交換するとともに、専用の駆動装置や制御装置等も交換しなければならない。更には、電源の設計や配線の設計なども見直す必要もあるため、多額の費用を要する。
【００１８】
その上、ステッピングモータが用いられている産業用装置の多くは、所定の認証機関から安全規格の認証等を受けているため、装置部品のなかでも重要な部品となるステッピングモータやその駆動装置は、容易に取り換えることができないという問題もあった。このため、ユーザーからは、ステッピングモータを交換することなく、高速領域でのトルクを増大させて装置の高速化や生産性の向上を図ることが切望されていた。
【００１９】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内部のロジック回路の書き換えによって、ステッピングモータを交換することなく適用することが可能であり、且つ、低速領域や中速領域におけるトルクを確保しつつ、高速領域でのトルクを増大させることが可能なステッピングモータ用駆動装置、及びステッピングモータの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明により提供されるステッピングモータ用駆動装置は、５つの励磁コイルが環状に接続されたＨＢ型の５相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータ用駆動装置であって、前記指令パルスを計数して前記ステッピングモータの電気角位置と回転速度とを管理するモータ回転管理部と、複数の励磁パターンを有する励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、前記モータ回転管理部で管理する電気角位置及び回転速度に基づいて対応する前記励磁シーケンスを前記励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子を有し、前記励磁パターン選択部で選択された前記励磁シーケンスの前記励磁パターンに従って各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、前記ステッピングモータの前記励磁相を切り替えるスイッチング部とを備えるステッピングモータ用駆動装置において、前記励磁パターン記憶部に、前記励磁相の合成インピーダンスが４相励磁の励磁パターンよりも低い２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスが記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２１】
特に本発明に係るステッピングモータ用駆動装置では、前記励磁パターン記憶部に、４相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスが記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るステッピングモータ用駆動装置において、前記高速用励磁シーケンスは、前記２相励磁の励磁パターンに、４相励磁の励磁パターン及び／又は３相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されていることが好ましい。
【００２３】
また本発明のステッピングモータ用駆動装置において、前記励磁パターン記憶部に、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されていることが好ましい。
【００２４】
この場合、前記高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、前記回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されていることが好ましい。
また、前記回転速度が前記高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される前記高速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び／又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有することが好ましい。
【００２５】
更に、本発明のステッピングモータ用駆動装置は、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有し、前記励磁パターン記憶部に、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群が予め記憶されており、前記励磁パターン選択部は、複数の前記高速シーケンス群から、検出された前記電流飽和回転速度に対応する１つの前記高速シーケンス群を選択するように予め設定されていることが好ましい。
【００２６】
次に、本発明により提供されるステッピングモータの駆動方法は、５つの励磁コイルが環状に接続されたＨＢ型の５相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータの駆動方法であって、前記励磁相の合成インピーダンスが４相励磁の励磁パターンよりも低い２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスを、励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択することを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２７】
特に、本発明に係るステッピングモータの駆動方法は、４相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスを、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択することを含んでいることが好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るステッピングモータの駆動方法は、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、前記高速領域のときに、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択することを含んでいることが好ましい。
【００２９】
この場合、本発明の駆動方法は、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群を前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出すること、及び、複数の前記高速シーケンス群から、検出した前記電流飽和回転速度に対応する１つの前記高速シーケンス群を選択することを含んでいることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るステッピングモータ用駆動装置は、指令パルスの計数によりステッピングモータの電気角位置（アドレス）及び回転速度を管理するモータ回転管理部と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することによりステッピングモータの励磁相を切り替えるスイッチング部とを備える。
【００３１】
特に、本発明の励磁パターン選択部は、中速領域のときに、４相励磁の励磁パターンのみを有する中速用励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択し、また、４相励磁では電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い高速回転速度以上である高速領域のときに、２相励磁の励磁パターンを例えば４相励磁の励磁パターン等に混ぜた（組み合わせた）高速用励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択するように予め設定されている。
【００３２】
このような本発明のステッピングモータ用駆動装置によれば、ステッピングモータの回転速度が低速領域のときは、例えば従来のようなマイクロステップ駆動を行う低速用励磁シーケンスやその他の低速用励磁シーケンスを利用することにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。
【００３３】
また、回転速度が中速領域のときには、同時に４つの励磁コイルを励磁する４相励磁の励磁パターンを用いてフルステップ駆動を行う。これにより、ステッピングモータをより滑らかに中速領域で回転させるとともに、４相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。
【００３４】
更に、回転速度が高速領域のときには、２相励磁の励磁パターンを少なくとも１つ有する高速用励磁シーケンスに従ってフルステップ駆動を行う。例えば２相励磁の励磁パターンを選択して５相ステッピングモータの励磁を行う場合、中速領域のような４相励磁の励磁パターンで励磁を行う場合に比べて、例えば設定された所定の電流が適切に流れた場合の合成トルクは小さくなるものの、励磁されたコイル全体の合成インピーダンスを低くすることができる（すなわち、５つの励磁コイルのうちの２つのコイルが励磁されたときの合成インピーダンスは、５つの励磁コイルのうちの４つのコイルが励磁されたときの合成インピーダンスよりも低くなる）。
【００３５】
このため、モータの回転速度が速くなって励磁コイルのインピーダンスが高くなることにより４相励磁では電流が飽和する回転速度（電流飽和回転速度）よりも速い高速領域においては、合成インピーダンスが低い２相励磁の励磁パターンを利用することにより、電流が飽和した４相励磁の励磁パターンよりも、ステッピングモータに電流が流れ易くなり、その結果、より大きな合成トルクを高速領域で得ることができる。
【００３６】
従って、このような２相励磁の励磁パターンを例えば４相励磁の励磁パターン等に混ぜ込んで高速用励磁シーケンスが設定されており、その高速用励磁シーケンスが高速領域で選択されることにより、ステッピングモータの定格電流を大きくすることや発熱を増大させることなく、高速領域におけるトルクの減少割合を従来よりも小さくできるため、高速領域のトルクを効果的に伸ばすことができる。
【００３７】
しかも、本発明の駆動装置は、従来の駆動装置における内部のロジック回路（プログラム）を書き換えることによって、従来のステッピングモータに対して適用することが可能であるため、種々の装置に既に組み付けられているステッピングモータの交換を行う必要がない。このため、ステッピングモータの上述のような高速領域におけるトルクアップや、そのトルクアップによるスピードアップを、大きなコスト負担を生じさせずに実現することができる。
【００３８】
このような本発明の駆動装置において、高速用励磁シーケンスは、２相励磁の励磁パターンに、４相励磁の励磁パターン及び／又は３相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されている。このように、例えばステッピングモータの回転特性や振動特性等を考慮して、２相励磁の励磁パターンと、４相励磁の励磁パターン及び／又は３相励磁の励磁パターンとを適切に組み合わせることにより、ステッピングモータの振動を抑えて高速回転を行うことができるとともに、脱調現象を効果的に防止することができる。
【００３９】
また本発明のステッピングモータ用駆動装置において、励磁パターン記憶部には、高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、励磁パターン選択部は、回転速度に基づいて高速シーケンス群から対応する高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されている。
【００４０】
これにより、高速領域の各回転速度範囲において、回転速度に適切に対応する高速用励磁シーケンスを選択してステッピングモータをステップ駆動させることができるため、ステッピングモータを、より速い回転速度まで円滑に高速回転させることができるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。
【００４１】
この場合、高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されている。これにより、回転速度が高速になっても、指令パルスの入力に従って高速用励磁シーケンスを更新する際に、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくし、高速用励磁シーケンスに従ったステップ駆動を安定して行い易くすることができる。
【００４２】
また本発明において、回転速度が高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される高速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び／又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有する。これにより、高速領域でフルステップ駆動を行う際に、モータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。
【００４３】
更に、本発明の駆動装置は、ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有しており、励磁パターン記憶部には、電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の高速シーケンス群が予め記憶されており、励磁パターン選択部は、複数の高速シーケンス群から、検出された電流飽和回転速度に対応する１つの高速シーケンス群を選択するように予め設定されている。これにより、電流飽和回転速度の大きさによってステッピングモータのインダクタンスに基づくモータ特性を判別し、そのステッピングモータに合う最適な高速シーケンス群を選択できるため、ステッピングモータをより円滑に高速領域で回転させることができる。
【００４４】
次に、本発明に係るステッピングモータの駆動方法では、４相励磁の励磁パターンのみを有する中速用励磁シーケンスと、２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスとを励磁パターン記憶部に予め記憶させておく。そして、ステッピングモータを中速領域でステップ駆動させるときは中速用励磁シーケンスを選択し、また、高速領域でステップ駆動させるときは高速用励磁シーケンスを選択する。
【００４５】
これにより、ステッピングモータの回転速度が低速領域のときは、例えば従来のようなマイクロステップ駆動を行う低速用励磁シーケンスなどを利用することにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、回転速度が中速領域のときには、同時に４つの励磁コイルを励磁する４相励磁の励磁パターンを用いてフルステップ駆動を行うことにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、４相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。
【００４６】
更に、回転速度が高速領域のときには、合成インピーダンスが４相励磁よりも低い少なくとも１つの２相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを有する高速用励磁シーケンスに従ってフルステップ駆動を行うことにより、電流が飽和する４相励磁の励磁パターンよりも、ステッピングモータに電流が流れ易くなり、その結果、より大きな合成トルクを得ることができる。従って、高速領域においてステッピングモータのトルクの減少割合を従来よりも小さくし、高速領域のトルクを効果的に伸ばすことができる。
【００４７】
このような本発明の駆動方法では、高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、励磁パターン記憶部に予め記憶させておき、そして、回転速度が高速領域のときに、高速シーケンス群から、その回転速度に対応する１つの高速用励磁シーケンスを選択する。
【００４８】
これにより、高速領域の各回転速度範囲において、それぞれの回転速度範囲に適切に対応する高速用励磁シーケンスを選択してステッピングモータをステップ駆動させることができるため、ステッピングモータを、より速い回転速度まで円滑に高速回転させることができるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。
【００４９】
この場合、電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の高速シーケンス群を励磁パターン記憶部に予め記憶させておき、そして、ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して電流飽和回転速度を検出し、その検出した電流飽和回転速度に基づいて、複数の高速シーケンス群から対応する１つの高速シーケンス群を選択する。これにより、電流飽和回転速度の大きさによってステッピングモータのインダクタンスに基づくモータ特性を判別し、そのステッピングモータに合う最適な高速シーケンス群を選択できるため、ステッピングモータをより円滑に高速領域で回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、５相ステッピングモータの励磁コイルと、各励磁コイルに流す励磁電流の方向とを定義する図であり、（ｂ）は、励磁電流が流れたときに各励磁コイルが生成するトルクベクトルの関係を定義する図である。
【図３】指令パルスＣＷＰ入力時（ＣＷ方向）における低速領域及び中速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。
【図４】指令パルスＣＷＰ入力時（ＣＷ方向）における高速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。
【図５】指令パルスＣＣＷＰ入力時（ＣＣＷ方向）における低速領域及び中速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。
【図６】指令パルスＣＣＷＰ入力時（ＣＣＷ方向）高速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。
【図７】マイクロステップ駆動を行う際の１つのフルステップ位置から次のフルステップ位置までの各ステップ位置における低速励磁シーケンスの励磁パターンを説明する図である。
【図８】低速領域における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。
【図９】非励磁時における励磁コイルの電極接続状態を説明する模式図である。
【図１０】中速領域における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。
【図１１】電流が飽和する前における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。
【図１２】電流が飽和したときにおける単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。
【図１３】電流飽和判定速度と、選択される高速シーケンス群との関係を説明する図である。
【図１４】定格電流が１．４Ａ／相の小インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。
【図１５】定格電流が１．４Ａ／相の中インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。
【図１６】定格電流が２．８Ａ／相の小インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１８】第１の実施形態に係る本発明の駆動装置（出力段チョッパ型）と従来の駆動装置とを、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例１のグラフである。
【図１９】第１の実施形態に係る本発明の駆動装置（出力段チョッパ型）と従来の駆動装置とを、実施例１とは異なる定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例２のグラフである。
【図２０】第１の実施形態に係る本発明の駆動装置（出力段チョッパ型）を定格電流が２．８Ａ／相のステッピングモータに適用し、２．４Ａ／相の設定で電流を出力した場合のトルクと、従来の駆動装置を定格電流が同じ２．８Ａ／相のステッピングモータに適用し、２．８Ａ／相の設定で電流を出力した場合のトルクとを比較した実施例３のグラフである。
【図２１】第２の実施形態に係る本発明の駆動装置（モータ駆動電圧変換型）と従来の駆動装置とを、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例４のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図１は、第１の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。図２の（ａ）は、ステッピングモータの励磁コイルと励磁電流の方向とを定義する図であり、（ｂ）は、励磁電流が流れたときに各励磁コイルが生成するトルクベクトルを定義する図である。図３〜図６は、ＣＷ又はＣＣＷ方向における角速度領域の励磁パターンの例を示す模式図である。
【００５２】
図１に示す第１の実施形態に係るステッピングモータ１用の駆動装置１０は、ペンダゴン結線方式のＨＢ型５相ステッピングモータ１に接続され、例えば定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ１をステップ駆動させるドライバである。この駆動装置１０には、コントローラ等の外部機器から指令パルスＣＷＰ（ＣｌｏｃｋＷｉｓｅ Ｐｕｌｓｅ）又は指令パルスＣＣＷＰ（ＣｏｕｎｔｅｒＣｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ Ｐｕｌｓｅ）が入力されるとともに、マイクロステップ駆動するときの分解能（フルステップ角の分割数）を決定する分解能指令が入力される。
【００５３】
ここで、指令パルスＣＷＰは、５相ステッピングモータ１のモータ回転子（ロータ）を所定の回動位置まで時計回りに正転させるための指令パルスである。指令パルスＣＣＷＰは所定の回動位置まで反時計回りに逆転させるための指令パルスである。
【００５４】
次に、５相ステッピングモータ１の電気角一周（７．２°）をフルステップ（基本ステップ）の位置で１０分割する際の励磁について、図２〜図６を用いて説明する。
先ず、図２（ａ）に示すように、ペンタゴン結線方式を採用した５相ステッピングモータ１の励磁コイルを１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅとし、各励磁コイル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに流れる励磁電流をＡ，ａ；Ｂ，ｂ；Ｃ，ｃ；Ｄ，ｄ；Ｅ，ｅと定義する。
【００５５】
この場合、励磁電流Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと、励磁電流ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとは、互いに対応するアルファベットについて、励磁コイル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで反対の向きに流れる電流を示す。また、例えば励磁コイル１ａに励磁電流Ａを流したときを励磁相Ａと表し、反対向きの励磁電流ａを流したときを励磁相ａと表す。励磁コイル１ｂ〜１ｅについても、励磁コイル１ａの場合と同様とする。
【００５６】
更に、図２（ｂ）に示すように、５相ステッピングモータ１の励磁コイル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに励磁電流Ａ，ａ；Ｂ，ｂ；Ｃ，ｃ；Ｄ，ｄ；Ｅ，ｅがそれぞれ流れたときに生成されるトルクベクトルを、励磁電流の各アルファベットに対応させて、それぞれトルクベクトルＶＡ，Ｖａ，ＶＢ，Ｖｂ，ＶＣ，Ｖｃ，ＶＤ，Ｖｄ，ＶＥ，Ｖｅと定義する。すなわち、励磁コイル１ａに流れる電流は、励磁電流Ａと励磁電流ａとでは互いに逆方向となり、トルクベクトルＶＡとトルクベクトルＶａも互いに逆方向のベクトルとなる。
【００５７】
次に、ステッピングモータ１のモータ回転子（ロータ）を各ステップ位置に位置決めする際の励磁相の表示について説明する。なお、表現を簡略化するために、５相の励磁コイル１ａ〜１ｅのうちの複数の励磁コイルに対して同時に励磁電流を流すことにより、多相励磁を行う際の励磁相の組み合わせのことを励磁パターン（励磁組）と呼ぶ。
【００５８】
例えば、励磁相Ａ及び励磁相Ｂの２相を同時に励磁することを２相励磁と称し、これを励磁パターンＡＢと表記する。また、励磁相Ａ、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、及び励磁相Ｄの４相を同時に励磁することを４相励磁と呼び、これを励磁パターンＡＢＣＤと表記する。更に、４相励磁を実現するために、励磁パターンＢＣと励磁パターンＡＤとを時間的にずらして順番に励磁することにより、４相励磁を２相励磁の合成により実現する場合を、組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤと表記することにする。
【００５９】
例えば本実施形態においては、図３に示したように、励磁パターンＡＢＣＤの４相の励磁を行うことにより４相励磁を実現し、又は、組み合わせ励磁パターンＡＢ−ＣＤの励磁を行うことにより合成による４相励磁を実現し、それによって、モータ回転子をアドレス「０００」に対応するフルステップの位置に位置決めすることができる。
【００６０】
そして、指令パルスＣＷＰが入力されるときは、励磁相を、ＡＢＣＤ→ＢＣＤＥ→ＣＤＥａ→ＤＥａｂ→Ｅａｂｃ→ａｂｃｄ→ｂｃｄｅ→ｃｄｅＡ→ｄｅＡＢ→ｅＡＢＣの順序で励磁パターンを１０回切り換えて変更することにより、モータ回転子を、フルステップ位置で０．７２°ずつ１０回ステップ駆動（歩進）させて、電気角一周となる７．２°を回転（正転）させることができる。
【００６１】
更に、この１０回のフルステップ位置の歩進を５０回繰り返すことにより、モータ回転子を３６０°、すなわち機械角で丁度１回転させることができる。なお、指令パルスＣＣＷＰが入力されるときは、励磁相を上記とは逆方向の順序で変更することにより、モータ回転子を逆転させることができる。
【００６２】
上述のように５相ステッピングモータ１をステップ駆動させる本実施形態の駆動装置１０は、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰの入力により励磁コイル１ａ〜１ｅを励磁するための励磁パターンを出力する励磁パターン出力部３０と、複数のスイッチング素子（パワー素子）ＴＲ１〜ＴＲ１０を有し、励磁パターン出力部３０から出力される励磁パターンに従って各スイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ１０のＯＮ／ＯＦＦを制御する出力段としてのスイッチング部４０と、５相ステッピングモータ１の出力段チョッパ型の定電流制御を行うモータ電流制御部５０とを有する。
【００６３】
本実施形態の励磁パターン出力部３０は、入力される指令パルスを計数して電気角位置（ステップ位置）に対応するアドレスを管理する電気角位置管理部（アドレスカウンタ）３１と、指令パルスＣＷＰ及びＣＣＷＰの計数によりステッピングモータ１の回転速度を管理するモータ回転速度管理部（速度計測カウンタ）３２と、一定の単位励磁周期Ｔを管理する励磁周期カウンタ部３３と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部（メモリ）３４と、励磁パターン記憶部３４から励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスに従って励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に出力する励磁パターン選択部３５と、ＰＷＭ定電流コントロール回路５１からの信号に従って励磁信号又は非励磁信号を出力する励磁／非励磁処理部３６と、励磁コイルに流れる電流が飽和したことを判定する電流飽和判定部３７とを有する。
【００６４】
なお、本実施形態では、ステッピングモータ１の電気角位置と回転速度とを、電気角位置管理部３１とモータ回転速度管理部３２の別々の処理部で管理しているが、本発明では、上記２つの管理を１つのモータ回転管理部で管理しても良い。また、その他の処理を行う部分についても、１つの処理部で形成されても良いし、複数の処理部で形成されても良い。
【００６５】
励磁パターン出力部３０における電気角位置管理部３１は、電気角位置（ステップ位置）に対応するアドレスを管理しており、管理されるアドレスの数は、マイクロステップの分解能に応じて設定される。例えば本実施形態の場合、分解能は、フルステップ角度（０．７２°）を４０分割する「１／４０」に設定される。このため、管理されるアドレスの数は、図３に示すように「０００」〜「３９９」の４００個（フルステップ駆動１０回×マイクロステップ分割数４０）に設定される。なお、本実施形態の駆動装置１０においては、マイクロステップの分解能をユーザーが所定の範囲で任意に設定することが可能であり、その設定された分解能に基づいてアドレスの管理が行われる。
【００６６】
この電気角位置管理部３１は、指令パルスＣＷＰが入力される毎にアドレスの数値をカウントアップし、指令パルスＣＣＷＰが入力される毎にアドレスの数値をカウントダウンして、その値を管理するとともに、アドレスの数値をモータ回転速度管理部３２や励磁パターン選択部３５に出力する。
【００６７】
なお、この電気角位置管理部３１は、ステッピングモータ１の電気角位置の管理することが可能であれば、例えば前述した特許文献１に記載されているように基本ステップ（フルステップ）の歩進数を計数する基本ステップカウンタと、マイクロステップの歩進数を計数する回数分割カウンタとを有する手段より形成することも可能である。
【００６８】
モータ回転速度管理部３２は、指令パルスＣＷＰ及びＣＣＷＰを計数して単位時間当たりのパルス入力数から、ステッピングモータ１の演算上の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の値を励磁パターン選択部３５に出力する。
【００６９】
励磁周期カウンタ部３３は、指令パルスＣＷＰ及びＣＣＷＰとは無関係な一定の単位励磁周期Ｔを管理するとともに、単位励磁周期Ｔ毎に励磁切替指令を出力する。励磁周期カウンタ部３３が管理する単位励磁周期Ｔは、後述する定電流制御においてＰＷＭのタイミングと同期させるために、ＰＷＭ定電流コントロール回路５１にも出力される。
【００７０】
また、この励磁周期カウンタ部３３は、単位励磁周期Ｔの整数倍で構成されるシーケンス周期ＳＴを管理するとともに、シーケンス周期ＳＴが計数される毎に、励磁シーケンスを電気角位置管理部３１で管理されているアドレスの値に従って切り替える（又は維持する）シーケンス切替指令を出力する。例えば分解能が１／４０に設定されるとともに単位励磁周期Ｔが１３．１２μｓに設定されている場合には、１３．１２毎に励磁切替指令が出力されるとともに、低速領域及び中速領域では５２４．８μｓ（１３．１２μｓ×４０）毎にシーケンス切替指令が出力される。
【００７１】
励磁パターン記憶部３４には、図７及び図８に示すような低速用励磁シーケンス、図１０〜図１２に示すような中速用励磁シーケンス、及び図１４〜図１６に示すような複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群などが記憶されている。
【００７２】
この場合、低速用励磁シーケンスは、ステッピングモータ１の回転速度が、予め設定した所定の第１回転速度未満となる低速領域において、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動させるように、フルステップ位置及びマイクロステップ位置の各ステップ位置で位置決めする励磁シーケンスである。ここで、本実施形態における第１回転速度は、例えば後述する電流飽和回転速度よりも小さい所定の回転速度（言い換えると、電流が飽和に至る前の所定の回転速度）として、１．５ｒｐｓ（９０ｒｐｍ）に設定されており、この第１回転速度は、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ１において中速領域との境界となる中速判定速度となる。
【００７３】
例えば本実施形態（分解能が１／４０の場合）の励磁パターン記憶部３４には、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動させるために、「０００」〜「３９９」のアドレスに対応する４００種類の低速用励磁シーケンスが設定されて記憶される。
【００７４】
また、各低速用励磁シーケンスは、各アドレスが対応する電気角位置にモータ回転子を位置決めする複数の励磁パターンを有する。特に本実施形態の場合、それぞれの低速用励磁シーケンスは、励磁周期カウンタ部３３から出力される励磁切替指令により、単位励磁周期Ｔ毎に切り替えられる４０回分の励磁パターンを有する。
【００７５】
この場合、フルステップ位置のアドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による４相励磁を実現するために、２つの２相励磁の励磁パターンの組み合わせにより形成される。
【００７６】
例えば図３及び図７に示したように、フルステップ位置のアドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスは、２０回分の励磁パターンＢＣと２０回分の励磁パターンＡＤとを組み合わせて設定される（すなわち、組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤ）。
【００７７】
この場合、励磁パターンＢＣによるトルクベクトル（すなわち、ＶＢ＋ＶＣ）の向きと、励磁パターンＡＤによるトルクベクトル（すなわち、ＶＡ＋ＶＤ）の向きとは同じ向きになる（図２を参考）。また、励磁パターンＢＣによる合成されたトルクベクトルの大きさは、励磁パターンＡＤによる合成されたトルクベクトルよりも大きくなる。そして、このアドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスは、これらの２つの励磁パターンＢＣと励磁パターンＡＤが交互に繰り返されることによって、合成による４相励磁ＡＢＣＤを実現する。
【００７８】
また、次のフルステップ位置のアドレス「０４０」に対応する低速用励磁シーケンスは、２０回分の励磁パターンＣＤと２０回分の励磁パターンＢＥとを組み合わせて設定され、これらの２つの２相励磁パターンＣＤ及び２相励磁パターンＢＥが交互に繰り返されることによって、合成による４相励磁ＢＣＤＥを実現する。以降同様に、フルステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による４相励磁を実現する２つの２相励磁パターンをそれぞれ２０回ずつ有する。
【００７９】
一方、フルステップ位置のアドレス間に設定されるマイクロステップ位置のアドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置における２つの２相励磁パターンを組み合わせた第１の組み合わせ励磁パターンと、その次のフルステップ位置における２つの２相励磁パターンを組み合わせた第２の組み合わせ励磁パターンとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて形成される。
【００８０】
例えば図３及び図７に示したように、アドレス「０００」と「０４０」の間に設定されるそれぞれのマイクロステップ位置のアドレス「００１」〜「０３９」に対応する各低速用励磁シーケンスは、当該フルステップ位置の４相励磁ＡＢＣＤを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第１の組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤと、次のフルステップ位置の４相励磁ＢＣＤＥを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第２の組み合わせ励磁パターンＣＤ−ＢＥとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている。
【００８１】
この場合、アドレスの数値が大きくなるほど、第１の組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤの回数を漸減させるとともに、第２の組み合わせ励磁パターンＣＤ−ＢＥの回数を漸増させることによって、それぞれのマイクロステップ位置の各低速用励磁シーケンスが設定されている。
【００８２】
なお、アドレス「０４１」以降も同様に、第１の組み合わせ励磁パターンと第２の組み合わせ励磁パターンとを、所定の割合で組み合わせることによって、マイクロステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスが設定されている。
【００８３】
なお、本発明における低速用励磁シーケンスは、上述のような１／４０の分解能を有するマイクロステップ駆動を行うものに限定されるものではなく、１／４０よりも大きい分解能又は小さい分解能を有するマイクロステップ駆動を行うように設定されても良く、或いは、低速領域でマイクロステップ駆動を行わず、フルステップ駆動又はハーフステップ駆動を行うように設定されても良い。
【００８４】
また、本実施形態の駆動装置１０には、第１回転速度（中速判定速度）として、上述したように１．５ｒｐｓ（９０ｒｐｍ）が設定されているが、これとは別に、１．０ｒｐｓ（６０ｒｐｍ）の値も予備的に設定されており、１．５ｒｐｓと１．０ｒｐｓとがスイッチによって切り替えることができるようになっている。この１．０ｒｐｓの設定は、１．４Ａ／相のインダクタンスが非常に大きいモータを使う場合の予備的な設定であり、通常は１．５ｒｐｓに設定されている。
【００８５】
更に本発明では、上述のように中速判定速度として所定の速度が設定される代わりに、例えば、後述するようなＰＷＭ定電流コントロール回路５１で生成するノコギリ波と基準電流及び検出電流間の誤差信号との比較に基づいて、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部を、励磁パターン出力部３０に設けておくことも可能である。この中速判定部における具体的な処理については後述する。
【００８６】
本実施形態の励磁パターン記憶部３４に記憶される中速用励磁シーケンスは、ステッピングモータ１の回転速度が、上述した第１回転速度（中速判定速度）以上で、所定の第２回転速度未満となる中速領域において、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動ではなく、フルステップ駆動させるように位置決めする励磁シーケンスである。この場合、第２回転速度は、例えば後述する電流飽和回転速度よりも大きくなる５．６５ｒｐｓ（３３９ｒｐｍ）に設定され、この第２回転速度は、高速領域との境界となる高速判定速度となる。
【００８７】
例えば図３〜図６及び図１０等に示したように、本実施形態の励磁パターン記憶部３４には１０種類の中速用励磁シーケンスが記憶されており、それぞれの中速用励磁シーケンスは、単位励磁周期Ｔが４０サイクルする４０回分の励磁パターンを有する。
【００８８】
また、各中速用励磁シーケンスは、４つの相を同時に励磁することにより、それぞれのフルステップ位置に対応する単一の４相励磁を実現する４相励磁パターンのみを有する。例えば本実施形態において、指令パルスＣＷＰの入力時（ＣＷ方向）において１つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「０００」〜「０３９」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相Ａ、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、及び励磁相Ｄの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤのみを４０回分有する。この４相励磁パターンＡＢＣＤの励磁により、ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤのトルクベクトルが生成される。
【００８９】
また、指令パルスＣＷＰの入力時（ＣＷ方向）において次のフルステップ位置に位置決めするアドレス「０４０」〜「０７９」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、励磁相Ｄ、及び励磁相Ｅの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＢＣＤＥのみを４０回分有する。以降同様に、各フルステップ位置に位置決めする複数（４０個）のアドレスに対応する中速用励磁シーケンスは、フルステップ位置に位置決めするために４相が同時に励磁される４相励磁パターンのみを４０回分有する。
【００９０】
一方、指令パルスＣＣＷＰの入力時（ＣＣＷ方向）においては、１つのフルステップ位置に位置決めするアドレスの数値が指令パルスＣＷＰの入力時（ＣＣＷ方向）とは異なり、例えば図５に示したように、１つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「００１」〜「０４０」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、励磁相Ｄ、及び励磁相Ｅの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＢＣＤＥのみを４０回分有する。
【００９１】
更に、本実施形態の励磁パターン記憶部３４には、ステッピングモータ１のインダクタンスに基づくモータ特性に対応した複数の高速シーケンス群が予め記憶されている。また、それぞれの高速シーケンス群は、ステッピングモータ１の回転速度が上述した第２回転速度以上となる高速領域において、所定の回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する。
【００９２】
特に本実施形態において、励磁パターン記憶部３４には、図１３に示したように、１つの定格電流に対して３種類の高速シーケンス群が予め設定されており、例えば、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ１用として、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群、及び小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が設定されている。
【００９３】
この場合、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、後述するように電流飽和判定部３７にて励磁電流が中速領域で飽和したことを判定した時点の回転速度（電流飽和回転速度：略して飽和ＭＲＰＳ）が、所定の第１設定値（２ｒｐｓ）より小さいときに、励磁パターン選択部３５で選択される高速シーケンス群である。
【００９４】
また、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、電流飽和回転速度が、前記第１設定値（２ｒｐｓ）以上で所定の第２設定値（３．５ｒｐｓ）より小さいときに励磁パターン選択部３５で選択される高速シーケンス群であり、小インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、電流飽和回転速度が前記第２設定値（３．５ｒｐｓ）以上のときに励磁パターン選択部３５で選択される高速シーケンス群である。
【００９５】
また同様に、定格電流が２．４Ａ／相のステッピングモータ１用や、２．８Ａ／相のステッピングモータ１用として、それぞれ、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群、及び、小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の３種類の高速シーケンス群がそれぞれ設定されている。なお、本実施形態では、１つの定格電流に対して３種類の高速シーケンス群が設定されているが、本発明では、１つの定格電流に対して２種類の高速シーケンス群が設定されていても良いし、４種類以上の高速シーケンス群が設定されていても良い。
【００９６】
また、大、中、小の各インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、モータ回転速度管理部３２で管理される回転速度の速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスが、各フルステップ位置に位置決めするアドレスに対応して設定されている。
【００９７】
例えば定格電流が１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、指令パルスＣＷＰ入力時（ＣＷ方向）に１つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「０００」〜「０３９」に対応する高速用励磁シーケンスとして、図１４に示したような第１高速用励磁シーケンス１１〜第６高速用励磁シーケンス１６の６種類の励磁シーケンスが設定されている。
【００９８】
具体的に説明すると、１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における第１高速用励磁シーケンス１１は、回転速度が５．６５ｒｐｓ以上６．００ｒｐｓ未満の範囲のときに選択される励磁シーケンスである。また、第２高速用励磁シーケンス１２〜第６高速用励磁シーケンス１６は、それぞれ、回転速度が６．００ｒｐｓ以上７．６３ｒｐｓ未満の範囲、７．６３ｒｐｓ以上９．５３ｒｐｓ未満の範囲、９．５３ｒｐｓ以上１０．１７ｒｐｓ未満の範囲、１０．１７ｒｐｓ以上１０．９０ｒｐｓ未満の範囲、１０．９０ｒｐｓ以上の範囲のときに選択される高速用励磁シーケンスである。この場合、７．６３ｒｐｓの回転速度を、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が遅れ始めやすくなる超高速判定速度として規定する。
【００９９】
また、１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群におけるそれぞれの高速用励磁シーケンス１１〜１６は、１つのフルステップ位置に位置決めする２相励磁の励磁パターン（例えば２相励磁パターンＢＣ）と、その他の多相励磁の励磁パターンとの組み合わせにより設定されている。この場合、１つのフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターン（２相励磁パターンＢＣ）は、各高速用励磁シーケンス１１〜１６の最初の繰り返し回数（すなわち、「００」回）、又は、最初から数回分の繰り返し回数（例えば、「００」回〜「０２」回）に設定されている。
【０１００】
また、このような２相励磁パターン（２相励磁パターンＢＣ）と組み合わされるその他の多相励磁パターンとしては、図４に示したように、４相を同時に励磁してそのフルステップ位置に位置決めする４相励磁パターン（例えば４相励磁パターンＡＢＣＤ）、フルステップ位置間にあるハーフステップ位置に位置決めする３相励磁パターン（例えば３相励磁パターンＢＣＤ）、次のフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターン（例えば２相励磁パターンＣＤ）、及び、４相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする４相励磁パターン（例えば４相励磁パターンＢＣＤＥ）の中の少なくとも１つの励磁パターンが、ステッピングモータ１の回転特性や回転速度、更にステッピングモータ１の使い方などに応じて組み合わされる。
【０１０１】
これらのその他の多相励磁パターンを組み合わせることにより、後述するように、ステッピングモータ１に振動や脱調現象を生じさせ難くして、ステッピングモータ１を滑らかに回転させられることが可能となる。
【０１０２】
更に、各高速用励磁シーケンス１１〜１６に設定される励磁パターンの繰り返し回数（磁シーケンス全体の励磁長さ）は、上述した低速用励磁シーケンスや中速用励磁シーケンスで設定される繰り返し回数（４０回）よりも少なくされており、しかも、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、励磁パターンの繰り返し回数をより少なくしている。
【０１０３】
これにより、ステッピングモータ１を高速領域でステップ駆動させるときに、フルステップ位置の変更による高速用励磁シーケンスの切り替わり時（シーケンス更新時）に、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくできる。
【０１０４】
より具体的に説明すると、本実施形態において、ステッピングモータ１をステップ駆動させるために励磁シーケンスの切り替え（更新）が行われるが、その励磁シーケンスを切り替えるタイミングは、後述するように、励磁パターン選択部３５が励磁周期カウンタ部３３からシーケンス切替指令を受けたときと、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスがフルステップ位置の数値に切り替わるときである。
【０１０５】
特に高速領域では、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰの入力によるアドレスのカウントアップ又はカウントダウンが速いため、アドレスがフルステップ位置の数値に切り替わる間隔が、シーケンス切替指令を受ける間隔よりも短くなる。このため、高速領域では、実質的に、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスがフルステップ位置の数値に切り替わるタイミングで、励磁シーケンスの切り替えが行われる。
【０１０６】
このような場合において、高速領域では高速用励磁シーケンスの切り替え間隔が短くなるため、例えば高速用励磁シーケンスにおける励磁パターンの繰り返し回数が４０サイクルもある（高速用励磁シーケンスが４０回の励磁パターンを有する）と、励磁パターンを４０回も繰り返す前に、高速用励磁シーケンスが次のフルステップ位置の高速用励磁シーケンスに切り替えられてしまい、高速用励磁シーケンスの後側の回数に設定される励磁パターンが間引かれることになる（後側の励磁パターンが出力されないことになる）。
【０１０７】
これに対して、上述のように各高速用励磁シーケンスにおける励磁パターンの繰り返し回数を４０サイクルよりも少なくし、且つ、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、励磁パターンの繰り返し回数をより少なくすることにより、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくし、高速用励磁シーケンスに従ったフルステップ駆動を安定して行い易くすることができる。
【０１０８】
ここで、図１４に示した１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における第１高速用励磁シーケンス１１〜第６高速用励磁シーケンス１６を具体的に見てみると、指令パルスＣＷＰ入力時（ＣＷ方向）におけるアドレス「０００」〜「０３９」に対応する第１高速用励磁シーケンス１１は、「００」回〜「０２」回のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０３」回〜「２６」回のサイクルに設定され、４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤとを有し、合計の繰り返し回数が２７回分の励磁パターンから形成されている。
【０１０９】
このように第１高速用励磁シーケンス１１が、コイル全体の合成インピーダンスが４相励磁パターンＡＢＣＤよりも低い２相励磁パターンＢＣを有することにより、後述するように、高速領域では電流が飽和する４相励磁の励磁パターンよりもステッピングモータ１に電流を流れ易くすることができる。それにより、電流飽和に伴う合成トルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が５．６５ｒｐｓ以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。
【０１１０】
また、第１高速用励磁シーケンス１１が、２相励磁パターンＢＣだけでなく、４相励磁パターンＡＢＣＤを後段側に有することにより、例えば高速用励磁シーケンスが、フルステップ位置のアドレス変更により切り換わるとき（更新されるとき）に緩和的な作用を発揮し、ステッピングモータ１の振動を生じ難くできるとともに、脱調現象を効果的に防止することができる。
【０１１１】
また図１４に示したように、回転速度が６．００ｒｐｓ以上７．６３ｒｐｓ未満の範囲で選択される第２高速用励磁シーケンス１２は、「００」回〜「０２」回のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０３」回〜「２０」回のサイクルに設定され、４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤとを有する。
【０１１２】
すなわち、この第２高速用励磁シーケンス１２は、合計の繰り返し回数が２１回分の励磁パターンから形成されており、第１高速用励磁シーケンス１１よりも励磁パターンの繰り返し回数を減少させている。この第２高速用励磁シーケンス１２も、第１高速用励磁シーケンス１１と同様に、電流飽和に伴う合成トルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が６．００ｒｐｓ以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。
【０１１３】
回転速度が７．６３ｒｐｓ（超高速判定速度）以上９．５３ｒｐｓ未満の範囲で選択される第３高速用励磁シーケンス１３は、「００」回のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０１」回〜「１６」回のサイクルに設定され、４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤと、「１７」回〜「１９」回のサイクルに設定され、次のフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターンＣＤとを有し、合計の繰り返し回数が２０回分の励磁パターンから形成されている。
【０１１４】
これにより、回転速度が７．６３ｒｐｓ以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。また、次のフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターンＣＤを有することによって、超高速判定速度（７．６３ｒｐｓ）以上の高速領域において、モータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。
【０１１５】
回転速度が９．５３ｒｐｓ以上１０．１７ｒｐｓ未満の範囲で選択される第４高速用励磁シーケンス１４、及び、回転速度が１０．１７ｒｐｓ以上１０．９０ｒｐｓ未満の範囲で選択される第５高速用励磁シーケンス１５は、２相励磁パターンＢＣ、４相励磁パターンＡＢＣＤ、及び２相励磁パターンＣＤを図１４に示した割合で有するため、第３高速用励磁シーケンス１３と同様に、それぞれの範囲の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となるとともに、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。
【０１１６】
回転速度が１０．９０ｒｐｓ以上の範囲で選択される第６高速用励磁シーケンス１６は、「００」回〜「０２」回のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０３」回〜「０４」回のサイクルに設定され、ハーフステップ位置に位置決めする３相励磁パターンＢＣＤと、「０５」回〜「１３」回のサイクルに設定され、４相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする４相励磁パターンＢＣＤＥとを有し、合計の繰り返し回数が１４回分の励磁パターンから形成されている。
【０１１７】
このような高速領域で選択される第６高速用励磁シーケンス１６は、その高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となるとともに、指令パルスの入力に対してモータの回転が遅れないように、モータを次のフルステップ位置までより一層回転させ易くすることができる。
【０１１８】
本実施形態の励磁パターン出力部３０における励磁パターン選択部３５は、上述した励磁パターン記憶部３４に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部３２で管理される回転速度と、電気角位置管理部３１で管理されるアドレス（電気角位置）とに基づいて、適切な１つの励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って、励磁パターンを出力段であるスイッチング部４０に単位励磁周期Ｔ毎に出力する。
【０１１９】
本実施形態の励磁パターン出力部３０における励磁／非励磁処理部３６は、モータ電流制御部５０のＰＷＭ定電流コントロール回路５１からの信号に従って、励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより、励磁コイル１ａ〜１ｅに流れる電流を一定に制御する出力段チョッパ型の電流制御を行う。
【０１２０】
ここで、モータ電流制御部５０と励磁／非励磁処理部３６による出力段チョッパ型の定電流制御について、図１及び図８等を参照しながら説明する。
本実施形態のモータ電流制御部５０は、励磁コイル１ａ〜１ｅを励磁する電力を供給する電源ＰＳ１と、電源ＰＳ１の電圧を平滑化するコンデンサＣ１と、定電流駆動を行うために励磁コイル１ａ〜１ｅに流れている電流を検出する電流検出抵抗Ｒ１と、励磁コイル１ａ〜１ｅのインピーダンスに応じて励磁コイル１ａ〜１ｅに対する励磁出力の時間を調節するＰＷＭ定電流コントロール回路５１とを有しており、出力段チョッパ型の定電流制御を行う従来の一般的なモータ電流制御部と同様に構成されている。
【０１２１】
ここで、例えば図８に示すように、励磁パターン出力部３０の励磁パターン選択部３５が、励磁周期カウンタ部３３から励磁切替指令が出力される毎（単位励磁周期Ｔ毎）に、例えば、２相励磁パターンＢＣ、２相励磁パターンＡＤ、２相励磁パターンＢＣ、２相励磁パターンＡＤ、・・・というように所定の励磁シーケンスに従った励磁パターンを出力する場合を例にして、定電流制御について説明する。
【０１２２】
このとき、単位励磁周期Ｔの情報は、モータ電流制御部５０のＰＷＭ定電流コントロール回路５１にも出力され、単位励磁周期Ｔ毎に略三角形状の複数の振動を有するノコギリ波を生成する。また同時に、ＰＷＭ定電流コントロール回路５１は、一定の励磁電流を得るために、基準電流値と図１の電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電流との誤差信号を生成し、誤差信号のレベルと上述のノコギリ波のレベルとを比較する。そして、誤差信号≧ノコギリ波の関係が成立する場合には、励磁／非励磁処理部３６で励磁出力を励磁状態にして、励磁コイルに所定の電流を流す（励磁コイルを励磁する）。
【０１２３】
また、誤差信号＜ノコギリ波の関係が成立する場合には、ＰＷＭ定電流コントロール回路５１から信号を出力して、励磁／非励磁処理部３６で励磁出力を非励磁状態する。特に、この非励磁状態のときには、励磁コイル１ａ〜１ｅの端子をハイインピーダンス状態にならないように、図９の（ａ）及び（ｂ）に示したように、全ての端子を正極に接続する（以下、この状態を「ポジティブＯＦＦ」と言う）か、或いは、全ての端子を負極に接続する（以下、この状態を「ネガティブＯＦＦ」と言う）。このような「ポジティブＯＦＦ」や「ネガティブＯＦＦ」を行うことにより、励磁出力を切り換える際の電流のオーバーシュートを減少させ、ダンピング特性を向上させることが可能となり、振動の低減や騒音の低減を図ることができる。
【０１２４】
なお、本実施形態においては、励磁／非励磁処理部３６によって励磁出力を非励磁状態にするときは、すべての非励磁状態で常に「ポジティブＯＦＦ」を選択しても良いし、常に「ネガティブＯＦＦ」を選択しても良い。或いは、非励磁状態のときに、「ポジティブＯＦＦ」と「ネガティブＯＦＦ」とを規則的に（例えば交互に）切り替えても良いし、「ポジティブＯＦＦ」と「ネガティブＯＦＦ」とをランダムに切り替えても良い。
【０１２５】
このような出力段チョッパ型の定電流制御を行うことにより、例えば図８に示すように、回転速度が遅いために電流検出抵抗Ｒ１を流れる電流が増加し易い場合には、誤差信号のレベルが下降するので、励磁出力の時間が短くなり、結果的に励磁コイル１ａ〜１ｅに流れる電流を減少させた制御を行うことができる。
【０１２６】
一方、例えば回転速度が速くなることによって電流検出抵抗Ｒ１を流れる電流が減少する場合には（例えば図１１を参照）、誤差信号のレベルが上昇するので、励磁出力の時間を長くすることができ、それにより、励磁コイル１ａ〜１ｅに流れる電流を増加させる制御を行うことができる。このように、本実施形態の駆動装置１０では、単位励磁周期Ｔ毎の励磁出力と定電流制御の両方を簡単な回路構成で同時に行うことができる。
【０１２７】
電流飽和判定部３７は、例えば図１２に示すように、１回の単位励磁周期Ｔ内で非励磁状態があるかないかを判定して、非励磁状態がない場合にフラグ１を立てる第１判定部と、フラグ１の状態を確認して、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで続いたらフラグ２を立てて電流が飽和したことを判定する第２判定部とを有する。
【０１２８】
例えば中速領域において４相励磁パターンで励磁コイル１ａ〜１ｅの励磁を行う場合、ステッピングモータ１の回転速度が速くなると、励磁コイルのインピーダンスが高くなる。このため、ステッピングモータ１の回転が、ある回転速度よりも速くなると、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられてしまい、十分なトルクが得られなくなる。このように、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられる状態が、電流が飽和した状態となる。なお、電流が飽和に達する回転速度は、そのステッピングモータのモータ特性毎に異なる。
【０１２９】
本実施形態の電流飽和判定部３７では、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられるか否かを、言い換えると、定電流制御において１回の単位励磁周期Ｔ内で非励磁状態があるかないかを第１判定部で判定する。この場合、第１判定部では、１回の単位励磁周期Ｔ内で非励磁状態があったときには第１判定部がフラグ１を倒した状態を維持し、１回の単位励磁周期Ｔ内で非励磁状態がなかった場合にはフラグ１を立てる処理を行う。また、例えばフラグ１が立った後に、１回の単位励磁周期Ｔ内で非励磁状態があったと判定された場合には、フラグ１を再び倒す処理を行う。
【０１３０】
更に、電流飽和判定部３７の第２判定部では、第１判定部の処理によりフラグ１が立っているか倒れているかを判定し、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで維持されたときを、ステッピングモータ１に流れる電流が飽和して所定の大きさまで流れなくなる電流飽和状態に達した時点と判定し、フラグ２を立てる処理を行う。
【０１３１】
また同時に、電流飽和判定部３７では、フラグ２を立てたときに、その時点でモータ回転速度管理部３２で管理されているステッピングモータ１の回転速度を検出して電流飽和回転速度としてメモリに記憶する。この電流飽和判定部３７で検出された電流飽和回転速度は、上述したような励磁パターン記憶部３４に記憶されている大、中、小の３種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群から、１つの高速シーケンス群を励磁パターン選択部３５で選択するときに利用される。
【０１３２】
なお、上述したように中速判定速度として所定の速度が予め設定される代わりに、例えば励磁パターン出力部３０に、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部（図示省略）を備えることも可能であり、この場合、中速判定部は、励磁出力の励磁デューティー比（すなわち、「励磁出力時間／単位励磁周期Ｔ」で表される単位励磁周期Ｔ内における励磁出力時間（ＯＮ時間）の割合）が６０％を超えるか否かを判定し、６０％を超えた場合にフラグ１を立てる中速第１判定部と、フラグ１の状態を確認して、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで続いたらフラグ２を立てる中速第２判定部とを有する。
【０１３３】
そして、このような中速判定部では、中速第１判定部にて、ＯＮ時間を計測して励磁デューティー比が６０％を超えていない場合にはフラグ１を倒した状態を維持し、励磁デューティー比が６０％を超えた場合にはフラグ１を立てる処理を行う。また、例えばフラグ１が立った後に、励磁デューティー比が６０％以下になったと判定された場合には、フラグ１を再び倒す処理を行う。更に、中速第２判定部にて、第１判定部の処理によりフラグ１が立っているか倒れているかを判定し、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで維持された場合を、ステッピングモータの回転速度が中速領域にあると判定してフラグ２を立てる処理を行うことによって、励磁パターン選択部３５に中速領域の信号を出力することが可能である。
【０１３４】
本実施形態のスイッチング部（出力段）４０は、各相の励磁コイル１ａ〜１ｅとモータ電流制御部５０の正極との導通又は遮断を制御するスイッチング素子（ハイサイドパワー素子）ＴＲ１，ＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ７，ＴＲ９と、各相の励磁コイル１ａ〜１ｅとモータ電流制御部５０の負極との導通又は遮断を制御するスイッチング素子（ローサイドパワー素子）ＴＲ２，ＴＲ４，ＴＲ６，ＴＲ８，ＴＲ１０と、励磁コイル１ａ〜１ｅが発した起電力をバイパスするダイオードＤ１〜Ｄ１０と、励磁パターン出力部３０から出力される励磁パターンに従って各スイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ１０のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるパワー素子駆動回路４１と、ステッピングモータ１に接続される出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５とを有しており、従来の一般的なスイッチング部（出力段）と同様に構成されている。
【０１３５】
次に、上述した本実施形態の駆動装置１０を用いて、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ１をステップ駆動する方法について説明する。
励磁パターン出力部３０に、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰが入力されると、電気角位置管理部３１では、指令パルスＣＷＰが入力される毎にアドレスをカウントアップし、指令パルスＣＣＷＰが入力される毎にアドレスをカウントダウンして、そのアドレスの数値を管理するとともに、そのアドレスの数値をモータ回転速度管理部３２や励磁パターン選択部３５に出力する。また、モータ回転速度管理部３２では、単位時間当たりのパルス入力数からステッピングモータ１の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の数値を励磁パターン選択部３５に出力する。
【０１３６】
また、励磁パターン出力部３０の励磁周期カウンタ部３３は、指令パルスＣＷＰ及びＣＣＷＰとは無関係な一定の単位励磁周期Ｔを管理するとともに、単位励磁周期Ｔ毎に励磁切替指令を励磁パターン選択部３５及びＰＷＭ定電流コントロール回路５１に出力する。更に、励磁周期カウンタ部３３は、一定のシーケンス周期ＳＴ（単位励磁周期Ｔの整数倍の周期）毎にシーケンス切替指令を励磁パターン選択部３５に出力する。
【０１３７】
励磁パターン出力部３０の励磁パターン選択部３５では、励磁パターン記憶部３４に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部３２から出力される回転速度と、電気角位置管理部３１から出力されるアドレスの数値とに基づいて、条件に合った励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って、励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に順番に出力する。
【０１３８】
また同時に、励磁パターン出力部３０の励磁／非励磁処理部３６は、モータ電流制御部５０のＰＷＭ定電流コントロール回路５１からの信号に従って励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより定電流制御を行う。
【０１３９】
これにより、スイッチング部４０では、励磁パターン選択部３５から出力される励磁パターンと、励磁／非励磁処理部３６からの信号に従ってスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ１０のＯＮとＯＦＦを制御することにより、励磁コイルに対する励磁を切り替えて、ステッピングモータ１をステップ駆動させることができる。
【０１４０】
ここで、例えば指令パルスの入力が遅く、ステッピングモータ１を、回転速度が第１回転速度（１．５ｒｐｓ）未満の低速領域で回転させる場合について、図３、図７、及び図８を参照しながら説明する。特に本実施形態では、低速領域のときに分解能が１／４０のマイクロステップ駆動を行う場合について説明するが、本発明は、低速領域のときに、マイクロステップ駆動を行わずに、フルステップ駆動又はハーフステップ駆動を行う場合にも適用することが可能である。
【０１４１】
低速領域において、例えば電気角位置管理部３１で管理されているアドレスが「０００」の場合、励磁パターン選択部３５は、励磁パターン記憶部３４に記憶されている複数の低速用励磁シーケンスから、アドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンス、すなわち、２０回の励磁パターンＢＣと２０回の励磁パターンＡＤとが交互に組み合わされた低速用励磁シーケンス（図７を参照）を選択し、この選択した低速用励磁シーケンスに従って、励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に順番に切り替えてスイッチング部４０に出力する。
【０１４２】
これにより、励磁コイル１ａ〜１ｅでは、２組の励磁パターンＢＣと励磁パターンＡＤが交互に繰り返されることによって、合成による４相励磁ＡＢＣＤのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をアドレス「０００」のフルステップ位置に位置決めすることができる。
【０１４３】
そして、励磁パターン選択部３５は、アドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力（単位励磁周期Ｔ毎の出力）が４０回行われると、励磁周期カウンタ部３３からシーケンス切替指令を受けて、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスの数値を読み出し、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択する。
【０１４４】
例えば、アドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスの励磁パターンを４０回行った後にシーケンス切替指令を受けたときに、電気角位置管理部３１のアドレスが「０００」である場合、再びアドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスを選択して、その低速用励磁シーケンスの励磁パターンを４０回行う。
【０１４５】
一方、シーケンス切替指令を受けたときに、電気角位置管理部３１のアドレスが指令パルスＣＷＰの入力により「００１」にカウントアップされている場合は、そのアドレス「００１」に対応する低速用励磁シーケンスを選択して励磁シーケンスの切り替えを行い、「００１」に対応する低速用励磁シーケンスに従って４０回の励磁パターンの出力を行う。
【０１４６】
この場合、アドレス「００１」〜「０３９」に対応する各低速用励磁シーケンスは、前述したように、当該フルステップ位置の４相励磁ＡＢＣＤを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第１の組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤと、次のフルステップ位置の４相励磁ＢＣＤＥを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第２の組み合わせ励磁パターンＣＤ−ＢＥとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている（図３及び図７を参照）。
【０１４７】
このため、アドレス「００１」に対応する低速用励磁シーケンス（すなわち、２０回の励磁パターンＢＣ、１９回の励磁パターンＡＤ、及び１回の励磁パターンＢＥが組み合わされた低速用励磁シーケンス）に従って励磁パターンの出力を４０回行うことにより、フルステップ位置間を４０分割したアドレス「００１」に対応するマイクロステップ位置にモータ回転子を位置決めすることができる。
【０１４８】
以下同様に、低速用励磁シーケンスに従った励磁パターン出力を４０回ずつ行いながら、シーケンス切替指令を受ける度に電気角位置管理部３１で管理されているアドレスに対応した低速用励磁シーケンスを選択して低速用励磁シーケンスの更新（切り替え）を行うことにより、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動させることができる。
【０１４９】
なお、本実施形態では、上述のように低速用励磁シーケンスの励磁パターンを４０回行う毎（シーケンス切替指令を受ける毎）に、低速用励磁シーケンスの更新を行うだけでなく、指令パルスＣＷＰ又は指令パルスＣＣＷＰの入力により、電気角位置管理部３１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎にも、低速用励磁シーケンスの更新を行う。
【０１５０】
これにより、ステッピングモータ１を低速領域で安定してマイクロステップ駆動させることができるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、例えば低速領域内でステッピングモータ１の回転速度が速くなっても、励磁シーケンスの更新時に、フルステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスが間引かれることを防止するとともに、マイクロステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスの間引きを少なくして、マイクロステップ駆動を円滑に行うことができる。
【０１５１】
次に、本実施形態において、ステッピングモータ１の回転速度を高めて、回転速度が１．５ｒｐｓ（第１回転速度）以上で、５．６５ｒｐｓ（第２回転速度）未満となる中速領域でステッピングモータ１を回転させる場合には、ステッピングモータ１のステップ駆動を、低速領域のマイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替える。
【０１５２】
この場合、励磁シーケンスの更新が、上述のようにシーケンス切替指令を受ける毎に行われるとともに電気角位置管理部３１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎に行われるため、例えば低速領域において指令パルスの入力が速くなって、フルステップ位置のアドレスが切り替わる周期が、シーケンス切替指令が出力される一定の周期よりも短くなった場合には、励磁シーケンスの更新時を、フルステップ位置のアドレスが切り替わるタイミングに合わせることができる。
【０１５３】
そして、このような低速領域において、励磁シーケンスの更新がフルステップ位置のアドレスが切り替わるタイミングに合わせられることにより、低速領域のマイクロステップ駆動から、中速領域のフルステップ駆動に切り替えるときに、振動や脱調現象を生じさせ難くすることができるとともに、ステップ駆動の等速回転性を安定して維持することができる。
【０１５４】
この中速領域では、図３、図１０及び図１１に示したように、例えば指令パルスＣＷＰの入力時に電気角位置管理部３１で管理されているアドレスが「０００」〜「０３９」の場合に、励磁パターン選択部３５は、励磁パターン記憶部３４に記憶されている複数の中速用励磁シーケンスから、アドレス「０００」〜「０３９」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相Ａ〜Ｄの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤのみを４０サイクル分有する中速用励磁シーケンスを選択し、この選択した中速用励磁シーケンスに従って４相励磁パターンＡＢＣＤを単位励磁周期Ｔ毎にスイッチング部４０に出力する。これにより、励磁コイル１ａ〜１ｅでは４相励磁ＡＢＣＤのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をフルステップ位置に位置決めすることができる。
【０１５５】
また、励磁パターン選択部３５が励磁周期カウンタ部３３からシーケンス切替指令を受けると、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスの数値を読み、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択する。この場合、電気角位置管理部３１のアドレスが「０００」〜「０３９」の場合は、同じ中速用励磁シーケンスが励磁パターン選択部３５で再び選択される。
【０１５６】
そして、指令パルスＣＷＰの入力により電気角位置管理部３１のアドレスが、「０３９」からフルステップ位置に対応するアドレス「０４０」にカウントアップされたときに、励磁パターン選択部３５は、アドレス「０４０」〜「０７９」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相Ｂ〜Ｅの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＢＣＤＥのみを４０サイクル分有する中速用励磁シーケンスを選択することにより、中速用励磁シーケンスの切り替え（更新）がなされる。
【０１５７】
以下同様に、中速用励磁シーケンスに従った４相励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部３１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に中速用励磁シーケンスを切り替える（更新する）ことにより、ステッピングモータ１を中速領域で安定してフルステップ駆動させることができ、また、４相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。
【０１５８】
また、この中速領域でステッピングモータ１をフルステップ駆動させているときに、中速領域内でステッピングモータ１の回転速度が速くなると、励磁コイルのインピーダンスが高くなって電流が飽和する状態となる（言い換えると、中速領域内で電流が飽和するように第１回転速度（中速判定速度）と第２回転速度（高速判定速度）とが予め設定されている）。この場合、本実施形態では、励磁パターン出力部３０の電流飽和判定部３７で、上述したようにフラグ１及びフラグ２を立てる処理を行うことにより（図１２を参照）、電流飽和状態に達した時点を判定するとともに、電流飽和状態に達したときのモータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度を検出して電流飽和回転速度として記憶する。
【０１５９】
そして、励磁パターン選択部３５は、励磁パターン記憶部３４に記憶されている大、中、小の３種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群（図１３を参照）から、電流飽和判定部３７で検出された電流飽和回転速度に基づいて１つの高速シーケンス群を選択する。本実施形態においては、例えば電流飽和回転速度が４．０ｒｐｓで、励磁パターン選択部３５によって小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が選択される場合を例に挙げて説明する。
【０１６０】
また、ステッピングモータ１の回転速度を更に高めて、回転速度が５．６５ｒｐｓ（第２回転速度）以上となる高速領域においてステッピングモータ１をフルステップ駆動で回転させる場合には、定格電流が１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群から、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度と、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスとに基づいて、１つの高速用励磁シーケンスを選択する。
【０１６１】
例えばモータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が５．８０ｒｐｓで、電気角位置管理部３１で管理されているアドレスが「０００」の場合には、図１４に示したように、アドレス「０００」〜「０３９」に対応する第１高速用励磁シーケンス１１、すなわち、「００」〜「０２」のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０３」〜「２６」のサイクルに設定され、４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤとを有する第１高速用励磁シーケンス１１を選択し、この選択した高速用励磁シーケンス１１に従って各励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に順番に出力する。
【０１６２】
なおこの場合、励磁周期カウンタ部３３では、単位励磁周期Ｔ毎に励磁切替指令を出力するとともに、第１高速用励磁シーケンス１１における励磁パターンの繰り返し回数に応じた間隔でシーケンス切替指令が出力される。
【０１６３】
また、指令パルスＣＷＰの入力により、電気角位置管理部３１のアドレスが「０３９」からフルステップ位置に対応するアドレス「０４０」にカウントアップされたときには、励磁パターン選択部３５は、図４に示すようなアドレス「０４０」〜「０７９」に対応する励磁パターン成分を有する次の第１高速用励磁シーケンス１１を選択して、高速用励磁シーケンスの切り替え（更新）がなされる。
【０１６４】
以下同様に、高速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部３１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に高速用励磁シーケンスを切り替える（更新する）ことにより、ステッピングモータ１を高速領域で安定してフルステップ駆動させることができる。
【０１６５】
また、第１高速用励磁シーケンス１１が、上述のようにコイル全体の合成インピーダンスが４相励磁パターンよりも低い２相励磁パターンを有して形成されていることにより、ステッピングモータ１に電流を流れ易くすることができるため、例えば４相励磁パターンのみを有する励磁シーケンスに比べて、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さくし、回転速度が５．６５ｒｐｓ以上６．００ｒｐｓ未満の範囲の高速領域においてトルクを増大させることができる。
【０１６６】
更に、第１高速用励磁シーケンス１１が、２相励磁パターンＢＣだけでなく、「０３」〜「２０」の後側のサイクルに４相励磁パターンＡＢＣＤを有することにより、ステッピングモータ１の振動を生じ難くできるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。
【０１６７】
なお、ここでは、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が５．６５ｒｐｓ以上６．００ｒｐｓ未満の範囲の高速領域の場合について説明したが、例えば電気角位置管理部３１で管理されているアドレスが「０００」であって、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が６．００ｒｐｓ以上７．６３ｒｐｓ未満の範囲の場合には、図１４に示した第２高速用励磁シーケンス１２、すなわち、「００」〜「０２」のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０３」〜「２０」のサイクルに設定される４相励磁パターンＡＢＣＤとを有する第２高速用励磁シーケンス１２が選択される。これにより、第１高速用励磁シーケンス１１と同様に、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が６．００ｒｐｓ以上７．６３ｒｐｓ未満の範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができる。
【０１６８】
また、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が７．６３ｒｐｓ以上９．５３ｒｐｓ未満の範囲の場合には、図１４に示した第３高速用励磁シーケンス１３、すなわち、「００」のサイクルに設定される２相励磁パターンＢＣと、「０１」〜「１６」のサイクルに設定される４相励磁パターンＡＢＣＤと、「１７」〜「１９」のサイクルに設定され、次のフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターンＣＤとを有する第３高速用励磁シーケンス１３が選択される。
【０１６９】
これにより、第１高速用励磁シーケンス１１と同様に、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が７．６３ｒｐｓ以上９．５３ｒｐｓ未満の範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができる。また、その高速領域においてモータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。
【０１７０】
更に、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が９．５３ｒｐｓ以上１０．１７ｒｐｓ未満の範囲の場合には、２相励磁パターンＢＣ、４相励磁パターンＡＢＣＤ、及び２相励磁パターンＣＤを図１４に示した割合で有する第４高速用励磁シーケンス１４が選択され、また、管理されている回転速度が１０．１７ｒｐｓ以上１０．９０ｒｐｓ未満の範囲の場合には、２相励磁パターンＢＣ、４相励磁パターンＡＢＣＤ、及び２相励磁パターンＣＤを図１４に示した割合で有する第５高速用励磁シーケンス１５が選択される。更にまた、モータ回転速度管理部３２で管理されている回転速度が１０．９０ｒｐｓ以上の範囲の場合には、２相励磁パターンＢＣ、３相励磁パターンＢＣＤ、及び４相励磁パターンＢＣＤＥを図１４に示した割合で有する第６高速用励磁シーケンス１６が選択される。
【０１７１】
これらの第４高速用励磁シーケンス１４〜第６高速用励磁シーケンス１６が選択される場合でも、それぞれの回転速度範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができるとともに、各高速領域においてモータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。
【０１７２】
またその他の例として、本実施形態において、定格電流が１．４Ａ／相の中インダクタンスタイプの高速シーケンス群に設定される５種類の高速用励磁シーケンスを図１５に示し、定格電流が２．８Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群に設定される４種類の高速用励磁シーケンスを図１６に示す。
【０１７３】
これらの高速シーケンス群やその他のタイプの高速シーケンス群においても、各高速用励磁シーケンスは、１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の場合と同様に、１つのフルステップ位置に位置決めする２相励磁の励磁パターン（例えば２相励磁パターンＢＣ）と、その他の多相励磁の励磁パターンとを有する。
【０１７４】
従って、ステッピングモータ１のモータ特性に対応する何れの高速シーケンス群においても、高速領域のトルクを安定して効果的に伸ばすことが可能となり、更には、高速用励磁シーケンスが切り換わるときにステッピングモータ１の振動を生じ難くできるとともに脱調現象を効果的に防止することや、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを防止すること等のような１．４Ａ／相小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の場合と同様の効果が得られる。
【０１７５】
次に、本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ１用の駆動装置として、定電流制御を、上述した第１の実施形態に係る出力段チョッパ型とは異なるモータ駆動電圧変換型（以下、ＤＶ型と略記する）で行う駆動装置２０について、図１７を参照しながら説明する。
【０１７６】
第２の実施形態に係る駆動装置２０は、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰが入力されて、５相ステッピングモータ１の励磁コイル１ａ〜１ｅを励磁するための励磁パターンを出力する励磁パターン出力部６０と、複数のスイッチング素子（パワー素子）ＴＲ１〜ＴＲ１０を有する出力段としてのスイッチング部４０と、ＤＶ型の定電流制御を行うモータ電流制御部７０とを有する。この場合、スイッチング部４０は、前述した第１の実施形態に係るスイッチング部４０と同様に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【０１７７】
第２の実施形態に係るモータ電流制御部７０では、ＤＶ型の定電流制御が行われる。このモータ電流制御部７０は、５相ステッピングモータ１の励磁コイル１ａ〜１ｅを励磁する電力を供給する電源ＰＳ２と、電源ＰＳ２の電圧を平滑化する第１コンデンサＣ２ａと、励磁コイル１ａ〜１ｅに流れる電流を検出する第１及び第２電流検出抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂと、検出された電流に基づいて定電流制御を行うＰＷＭ定電流コントロール回路７１と、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能なスイッチング素子ＴＲ１１と、ＰＷＭ定電流コントロール回路７１からの出力信号に基づいてスイッチング素子ＴＲ１１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるパワー素子駆動回路７２と、励磁コイル１ａ〜１ｅが発する起電力をバイパスするダイオードＤ１１と、ＰＷＭにより生じた間欠的な電圧を入力して平滑化したモータ駆動電圧を生成するチョークコイルＬ２及び第２コンデンサＣ２ｂと、モータ駆動電圧をデジタル化して励磁パターン出力部６０に送るＡ／Ｄ変換器７３とを有する。
【０１７８】
この場合、ＰＷＭ定電流コントロール回路７１は、励磁コイル１ａ〜１ｅに流れる電流と基準電流との差を誤差信号として生成してスイッチング素子ＴＲ１１のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。これにより、励磁コイル１ａ〜１ｅに供給する電圧を調節して、ステッピングモータ１の励磁コイルに対する総電流が所定の電流に定まるように制御することができる。
【０１７９】
例えば、第１及び第２電流検出抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを流れる電流が減少した場合には、誤差信号のレベルが上昇するので、ＰＷＭ定電流コントロール回路７１によって、スイッチング素子ＴＲ１１のオン時間を長くする。それにより、スイッチング素子ＴＲ１１を通過した電圧は、チョークコイルＬ２及び第２コンデンサＣ２ｂにより平滑化されて高い電圧となって励磁コイル１ａ〜１ｅに印加されるので、励磁電圧を増加させる制御を行うことができる。
【０１８０】
一方、第１及び第２電流検出抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを流れる電流が増加した場合には、誤差信号のレベルが下降するので、スイッチング素子ＴＲ１１のオン時間を短くして、励磁電圧を減少させる制御を行う。このように、モータ電流制御部７０を用いて５相ステッピングモータ１の励磁電圧を適宜調節することによって、励磁周期カウンタ部６３が管理する単位励磁周期Ｔとは無関係に励磁電流を安定化させ、５相ステッピングモータ１を定電流駆動することができる。
【０１８１】
また、第２の実施形態に係る励磁パターン出力部６０は、入力される指令パルスを計数して電気角位置に対応するアドレスを管理する電気角位置管理部６１と、指令パルスの計数によりステッピングモータ１の回転速度を管理するモータ回転速度管理部６２と、一定の単位励磁周期Ｔを管理する励磁周期カウンタ部６３と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部（メモリ）６４と、励磁パターン記憶部６４から１つの励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスに従って励磁パターンを出力する励磁パターン選択部６５と、励磁コイルに流れる電流が飽和したことを判定する電流飽和判定部６７とを有する。
【０１８２】
この場合、電気角位置管理部６１、モータ回転速度管理部６２、励磁周期カウンタ部６３、及び励磁パターン選択部６５については、前述した第１の実施形態に係る励磁パターン出力部３０の各処理部と同様に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【０１８３】
また、この第２の実施形態の駆動装置２０では、上述したようにＤＶ型の定電流制御が行われるため、電流飽和判定部６７では、モータ電流制御部７０における励磁・非励磁状態を判定して、前述した第１の実施形態の場合と同様にフラグ１及びフラグ２を立てる処理を行うことにより、電流が飽和状態に達した時点を検出するとともに、その時点での回転速度を電流飽和回転速度としてメモリに記憶する。この場合、モータ電流制御部７０には平滑回路が設けられているため、前述した第１の実施形態における出力段チョッパ型の場合に比べて、電流が飽和した状態をより安定して検出することが可能である。
【０１８４】
更に、この励磁パターン出力部６０のメモリには、中速判定速度（第１回転速度）として、例えば１．５ｒｐｓの回転速度が設定されており、高速判定速度（第２回転速度）として、例えば５．６５ｒｐｓの回転速度が設定されている。
【０１８５】
なお、第２の実施形態に係る励磁パターン出力部６０では、中速判定速度として所定の速度（１．５ｒｐｓ）が設定される代わりに、前述の第１の実施形態で説明したような、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部を設けることも可能である。
【０１８６】
この場合、第２の実施形態に係る中速判定部は、励磁出力の励磁デューティー比が７０％を超えるか否かを判定し、７０％を超えた場合にフラグ１を立てる中速第１判定部と、フラグ１の状態を確認して、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで続いたらフラグ２を立てる中速第２判定部とを有する。従って、この中速判定部では、フラグ１が立った状態が３回の単位励磁周期Ｔで維持された場合に回転速度が中速領域にあると判定して、励磁パターン選択部３５に中速領域の信号を出力することが可能である。
【０１８７】
なお、第２の実施形態の駆動装置２０では、ＤＶ型の定電流制御を行うため、前述した第１の実施形態における出力段チョッパ型の場合よりも電流飽和状態を安定して検出することができる。従って、第２の実施形態では、中速判定速度（第１回転速度）を、前述した第１の実施形態と同様の１．５ｒｐｓ（又は１．５ｒｐｓよりも少し大きな数値）に設定することでき、また、中速判定部を設ける場合には、中速第１判定部にてフラグ１を立てる際の励磁デューティー比の判定基準を、前述した第１の実施形態の場合の６０％よりも大きな７０％に設定することが可能である。それにより、電流が飽和する前に、低速領域のマイクロステップ駆動から中速領域のフルステップ駆動に安定して切り替えることができ、また、第１の実施形態における出力段チョッパ型の場合よりも速い回転速度までマイクロステップ駆動を行うことが可能となる。
【０１８８】
第２の実施形態に係る励磁パターン記憶部６４には、ステッピングモータ１の回転速度が所定の第１回転速度（中速判定速度、例えば１．５ｒｐｓ）未満となる低速領域用の低速用励磁シーケンスと、ステッピングモータ１の回転速度が第１回転速度以上で所定の第２回転速度（高速判定速度、例えば５．６５ｒｐｓ）未満となる中速領域用の中速用励磁シーケンスと、ステッピングモータ１の回転速度が第２回転速度以上となる高速領域用の複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群などが記憶されている。
【０１８９】
この場合、低速用励磁シーケンスは、低速領域においてステッピングモータ１をマイクロステップ駆動させるように、フルステップ位置及びマイクロステップ位置の各ステップ位置で位置決めする励磁シーケンスである。
【０１９０】
例えば分解能が１／４０の場合には、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動させるために、図３及び図５に示したように、「０００」〜「３９９」のアドレスに対応する４００種類の低速用励磁シーケンスが設定されて記憶される。また、各低速用励磁シーケンスは、各アドレスの電気角位置に位置決めできるように組み合わされた複数の２相励磁パターンを有しており、各励磁パターンは、励磁周期カウンタ部６３から出力される励磁切替指令に基づいて切り替えられる。
【０１９１】
この場合、フルステップ位置のアドレス（例えば「０００」）に対応する低速用励磁シーケンスは、合成による４相励磁を実現するために、２つの２相励磁の励磁パターンの組み合わせにより形成される。一方、マイクロステップ位置のアドレス（例えば「００１」〜「０３９」）に対応する低速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置における２つの２相励磁パターンを組み合わせた第１の組み合わせ励磁パターンと、その次のフルステップ位置における２つの２相励磁パターンを組み合わせた第２の組み合わせ励磁パターンとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて形成される。
【０１９２】
より具体的に説明すると、フルステップ位置のアドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスは、励磁パターンＢＣと励磁パターンＡＤとが同じ回数又は時間割合（励磁デューティー比）で組み合わされて設定されており、それによって、合成による４相励磁ＡＢＣＤを実現する。
【０１９３】
更に、次のフルステップ位置のアドレス「０４０」に対応する低速用励磁シーケンスは、励磁パターンＣＤと励磁パターンＢＥとが同じ回数又は時間割合で組み合わされて設定されており、それによって、合成による４相励磁ＢＣＤＥを実現する。以降同様に、フルステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による４相励磁を実現する２つの２相励磁パターンを同じ回数又は時間割合で有する。
【０１９４】
また、アドレス「０００」と「０４０」の間に設定されるマイクロステップ位置のアドレス「００１」〜「０３９」に対応する各低速用励磁シーケンスは、当該フルステップ位置の４相励磁ＡＢＣＤを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第１の組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤと、次のフルステップ位置の４相励磁ＢＣＤＥを実現する２つの２相励磁パターンを組み合わせた第２の組み合わせ励磁パターンＣＤ−ＢＥとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている。
【０１９５】
この場合、アドレスの数値が大きくなるほど、第１の組み合わせ励磁パターンＢＣ−ＡＤの回数又は時間割合を漸減させるとともに、第２の組み合わせ励磁パターンＣＤ−ＢＥの回数又は時間割合を漸増させることによって、それぞれのマイクロステップ位置の各低速用励磁シーケンスが設定されている。なお、アドレス「０４１」以降も同様に、マイクロステップ位置の各アドレスに対応する第１の組み合わせ励磁パターンと第２の組み合わせ励磁パターンとを、所定の割合で組み合わせることで各マイクロステップ位置に対応する低速用励磁シーケンスが設定されている。
【０１９６】
また、この第２の実施形態における中速用励磁シーケンスは、中速領域においてステッピングモータ１をフルステップ駆動させるように各フルステップ位置で位置決めする励磁シーケンスであり、励磁パターン記憶部６４には、それぞれのフルステップ位置に位置決めする１０種類の中速用励磁シーケンスが記憶されている（図３及び図５を参照）。
【０１９７】
各中速用励磁シーケンスは、４つの相を同時に励磁することにより、それぞれのフルステップ位置に対応する４相励磁を実現する４相励磁パターンのみを有する。例えば、指令パルスＣＷＰの入力時（ＣＷ方向）における１つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「０００」〜「０３９」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相Ａ、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、及び励磁相Ｄの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤのみを有し、この４相励磁パターンＡＢＣＤによりＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤのトルクベクトルが形成される。
【０１９８】
また、次のアドレス「０４０」〜「０７９」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相Ｂ、励磁相Ｃ、励磁相Ｄ、及び励磁相Ｅの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＢＣＤＥのみを有する。以降同様に、各中速用励磁シーケンスは、対応するフルステップ位置に位置決めするための４相励磁パターンのみを有する。
【０１９９】
更に、励磁パターン記憶部６４には、ステッピングモータ１のインダクタンスに基づくモータ特性に対応した複数の高速シーケンス群（例えば大、中、小の各インダクタンスタイプに対応する３種類の高速シーケンス群）が予め記憶されているとともに（図１３を参照）、それぞれの高速シーケンス群は、高速領域において所定の回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する。
【０２００】
また、各高速シーケンス群には、モータ回転速度管理部６２で管理される回転速度の速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスが設定されており、例えば定格電流が１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、第１の実施形態の場合と同様に、第１高速用励磁シーケンス〜第６高速用励磁シーケンスの６種類の励磁シーケンスが設定されている。
【０２０１】
この場合、第１高速用励磁シーケンス〜第６高速用励磁シーケンスは、それぞれ、ステッピングモータ１の回転速度が所定の回転速度範囲のときに選択される励磁シーケンスであり、第１〜第６の各高速用励磁シーケンスは、第１の実施形態の場合における第１高速用励磁シーケンス〜第６高速用励磁シーケンスと異なる回転速度範囲で選択される。
【０２０２】
また、１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における各高速用励磁シーケンスは、１つのフルステップ位置に位置決めする２相励磁の励磁パターン（例えば２相励磁パターンＢＣ）と、その他の多相励磁の励磁パターンとの組み合わせにより形成されている（図４及び図６を参照）。この場合、１つのフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターン（２相励磁パターンＢＣ）は、各高速用励磁シーケンスの最初の段階（すなわち、最初の繰り返し回数若しくは最初から数回分の繰り返し回数、又は初め側の時間割合）に設定される。
【０２０３】
また、上記２相励磁パターンに組み合わされるその他の多相励磁パターンとしては、前述の第１の実施形態の場合と同様に、４相を同時に励磁してそのフルステップ位置に位置決めする４相励磁パターン、次のフルステップ位置に位置決めする２相励磁パターン、４相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする４相励磁パターン、及び、２つのフルステップ位置間のハーフステップ位置に位置決めする３相励磁パターンの中の少なくとも１つの励磁パターンが、ステッピングモータ１の回転特性や回転速度、更にステッピングモータ１の使い方などに応じて組み合わされる。
【０２０４】
更に、各高速用励磁シーケンスにおけるシーケンス全体の励磁長さ（すなわち、励磁パターンの繰り返し回数又は励磁時間）は、前述の第１の実施形態の場合と同様に、上述した低速用励磁シーケンスや中速用励磁シーケンスよりも短くされており、しかも、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、シーケンス全体の励磁長さがより短くされている。
【０２０５】
以上のように、第２の実施形態に係る駆動装置２０では、ステッピングモータ１の回転速度及びアドレスに応じた複数の励磁シーケンスが励磁パターン記憶部６４に記憶されており、また、励磁パターン選択部６５は、励磁パターン記憶部６４に記憶されている複数の励磁シーケンスの中からモータ回転速度管理部６２で管理される回転速度と、電気角位置管理部６１で管理されるアドレス（電気角位置）とに基づいて適切な１つの励磁シーケンスを選択することができる。
【０２０６】
次に、上述した第２の実施形態の駆動装置２０を用いて、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ１をステップ駆動する方法について説明する。
励磁パターン出力部６０に、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰが入力されると、電気角位置管理部６１で、指令パルスＣＷＰが入力される毎にアドレスの数値をカウントアップし、指令パルスＣＣＷＰが入力される毎にアドレスの数値をカウントダウンしてその数値を管理するとともに、そのアドレスの数値をモータ回転速度管理部６２や励磁パターン選択部６５に出力する。また、モータ回転速度管理部６２では、単位時間当たりのパルス入力数からステッピングモータ１の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の数値を励磁パターン選択部６５に出力する。
【０２０７】
また、励磁パターン出力部６０の励磁周期カウンタ部６３は、指令パルスとは無関係な一定の単位励磁周期Ｔを管理するとともに、単位励磁周期Ｔ毎に励磁切替指令を励磁パターン選択部６５に出力する。更に、励磁周期カウンタ部６３は、一定のシーケンス周期ＳＴ（単位励磁周期Ｔの整数倍の周期）毎にシーケンス切替指令を励磁パターン選択部６５に出力する。
【０２０８】
励磁パターン出力部６０の励磁パターン選択部６５では、励磁パターン記憶部６４に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部６２から出力される回転速度と、電気角位置管理部６１から出力されるアドレスの値とに基づいて、条件に合った励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って励磁パターンを、単位励磁周期Ｔ毎に順番に出力する。これにより、スイッチング部４０では、励磁パターン選択部６５から出力される励磁パターンに従ってスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ１０のＯＮとＯＦＦを制御することにより、５つの励磁コイル１ａ〜１ｅに対する励磁を切り替えて、ステッピングモータ１をステップ駆動させることができる。
【０２０９】
例えばステッピングモータ１を低速領域で回転させる場合、電気角位置管理部６１で管理されているアドレスが「０００」であれば、励磁パターン選択部６５は、励磁パターン記憶部６４に記憶されている複数の低速用励磁シーケンスから、アドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンス、すなわち、２相励磁パターンＢＣと２相励磁パターンＡＤとが同じ回数又は時間割合で組み合わされた低速用励磁シーケンスを選択し、この選択した低速用励磁シーケンスに従って励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に切り替えながらスイッチング部４０に出力する。
【０２１０】
これにより、励磁コイル１ａ〜１ｅでは、２組の励磁パターンＢＣと励磁パターンＡＤが交互に繰り返されることによって、合成による４相励磁ＡＢＣＤのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をアドレス「０００」のフルステップ位置に位置決めすることができる。
【０２１１】
そして、励磁パターン選択部６５は、アドレス「０００」に対応する低速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力が所定のサイクル又は所定の時間で行われると、励磁周期カウンタ部６３からシーケンス切替指令を受けて、電気角位置管理部６１で管理されているアドレスの数値を読み、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択することにより、低速用励磁シーケンスの更新（切り替え）を行う。
【０２１２】
以下同様に、低速用励磁シーケンスに従った励磁パターン出力を所定のサイクル又は所定の時間で行いながら、シーケンス切替指令を受ける毎に電気角位置管理部６１で管理されているアドレスに対応した低速用励磁シーケンスの更新（切り替え）を行うことにより、ステッピングモータ１を低速領域で安定してマイクロステップ駆動させることができる。更に、この第２の実施形態では、シーケンス切替指令を受ける毎に低速用励磁シーケンスの更新を行うとともに、指令パルスＣＷＰ又はＣＣＷＰの入力により電気角位置管理部６１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎にも、低速用励磁シーケンスの更新を行う。
【０２１３】
これにより、ステッピングモータ１を低速領域でより安定してマイクロステップ駆動させることができるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、例えば低速領域内でステッピングモータ１の回転速度が速くなっても、励磁シーケンスの更新時に、フルステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスが間引かれることを防止できるとともに、マイクロステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスの間引きを少なくして、マイクロステップ駆動を円滑に行うことができる。
【０２１４】
次に、中速領域でステッピングモータ１を回転させる場合、ステッピングモータ１のステップ駆動を、低速領域のマイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替える。この場合、励磁シーケンスの更新が、上述のようにシーケンス切替指令を受ける毎に行われるだけでなく、電気角位置管理部６１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎に行われることにより、前述の第１の実施形態と同様に、低速領域のマイクロステップ駆動から、中速領域のフルステップ駆動に切り替えるときに、振動や脱調現象を生じさせ難くすることができるとともに、ステップ駆動の等速回転性を安定して維持することができる。
【０２１５】
この中速領域では、例えば指令パルスＣＷＰの入力時（ＣＷ方向）における電気角位置管理部６１で管理されているアドレスが「０００」〜「０３９」の場合に、励磁パターン選択部６５は、励磁パターン記憶部６４に記憶されている複数の中速用励磁シーケンスから、アドレス「０００」〜「０３９」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相Ａ〜Ｄの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤのみを有する中速用励磁シーケンスを選択し、この選択した中速用励磁シーケンスに従って４相励磁パターンＡＢＣＤをスイッチング部４０に出力する。これにより、励磁コイル１ａ〜１ｅでは４相励磁ＡＢＣＤのトルクベクトル（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）を生成し、モータ回転子をフルステップ位置に位置決めすることができる。
【０２１６】
また、指令パルスＣＷＰの入力により電気角位置管理部６１のアドレスが、「０３９」からフルステップ位置に対応するアドレス「０４０」にカウントアップされたときには、励磁パターン選択部６５は、アドレス「０４０」〜「０７９」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相Ｂ〜Ｅの４相が同時に励磁される４相励磁パターンＢＣＤＥのみを有する中速用励磁シーケンスを選択することにより、中速用励磁シーケンスの切り替えがなされる。
【０２１７】
以下同様に、中速用励磁シーケンスに従った４相励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部６１のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に中速用励磁シーケンスを切り替えることにより、ステッピングモータ１を中速領域で安定してフルステップ駆動させることができ、また、４相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。
【０２１８】
また、この中速領域において電流が飽和した状態になると、励磁パターン出力部６０の電流飽和判定部６７で、前述の第１の実施形態の場合と同様にフラグ１及びフラグ２を立てる処理を行う。これにより、電流飽和状態に達した時点を判定するとともに、電流飽和状態に達したときのモータ回転速度管理部６２で管理されている回転速度を検出して電流飽和回転速度として記憶する。
【０２１９】
そして、励磁パターン選択部６５は、励磁パターン記憶部６４に記憶されている大、中、小の３種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群（図１３を参考）から、電流飽和判定部６７で検出された電流飽和回転速度に基づいて１つの高速シーケンス群を選択する。この第２の実施形態においては、例えば電流飽和回転速度が４．０ｒｐｓで、励磁パターン選択部６５によって小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が選択される場合を例に挙げて説明する。
【０２２０】
高速領域でステッピングモータ１を回転させる場合、励磁パターン選択部６５が、定格電流が１．４Ａ／相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群から、モータ回転速度管理部６２で管理されている回転速度と、電気角位置管理部６１で管理されているアドレスとに基づいて、１つの高速用励磁シーケンスを選択する。
【０２２１】
例えば電気角位置管理部６１で管理されているアドレスが「０００」で、且つ、モータ回転速度管理部６２で管理されている回転速度が、ある所定の回転速度範囲内のときには、励磁パターン選択部６５は、２相励磁パターンＢＣと、４相が同時に励磁される４相励磁パターンＡＢＣＤとを有する第１高速用励磁シーケンスを選択し、この選択した高速用励磁シーケンスに従って各励磁パターンを単位励磁周期Ｔ毎に順番に出力する。
【０２２２】
また、モータ回転速度管理部６２で管理されている回転速度が前記所定の回転速度範囲よりも大きいときは、その回転速度に基づいて、第２高速用励磁シーケンス〜第６高速用励磁シーケンスのうちから、対応する１つの高速用励磁シーケンスが選択される。
【０２２３】
これにより、当該第１の実施形態の場合と同様に、高速領域のそれぞれの速度範囲におけるトルクを安定して効果的に伸ばすことが可能となり、更には、高速用励磁シーケンスが切り換わるときにステッピングモータ１の振動を生じ難くできるとともに脱調現象を効果的に防止することや、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを防止すること等の効果も得られる。
【実施例１】
【０２２４】
実施例１として、前述した第１の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置１０（図１を参照）と、中速領域及び高速領域において同時に４相を励磁する４相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ（小インダクタンスタイプ）に適用した。
【０２２５】
この場合、ステッピングモータを様々な回転速度でステップ駆動させるとともに、所定の回転速度において得られるステッピングモータのトルクを測定することにより、２つの駆動装置で得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。
【０２２６】
図１８に、本発明の駆動装置１０を用いて得られるステッピングモータのトルク特性と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性とを重ねたグラフを示す。ここで、図１８のグラフの横軸は、１分間当たりの回転速度（ｒｐｍ）を表し、縦軸は、各回転速度で得られるステッピングモータのトルクの大きさ（Ｎ・ｍ）を表している。また同グラフにおいて、本発明の駆動装置１０を用いて得られるステッピングモータのトルク特性を実線で示すとともに、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性を点線で示す。
【０２２７】
図１８に示したように、本発明の駆動装置１０と従来の駆動装置との間で励磁シーケンスが変わらない低速領域（例えば回転速度が０ｒｐｍよりも大きく９０ｒｐｍ未満の領域）や、中速領域（例えば回転速度が９０ｒｐｍ以上３３９ｒｐｍ未満の領域）では、これら２つの駆動装置で得られるステッピングモータのトルクは変わらなかった。一方、回転速度が３３９ｒｐｍ以上となる高速領域（特に、回転速度が６００ｒｐｍ以上の領域）では、本発明の駆動装置１０を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。
【０２２８】
またこれにより、高速領域においてより大きなトルクが得られる本発明の駆動装置１０を用いる場合、従来の駆動装置を用いる場合に比べて、１．５倍位の高速化が可能であることが判った。このような高速化が可能になれば、例えば定電圧指令の対象外となるＤＣ２４Ｖ入力タイプの本発明の駆動装置１０で、ＤＣ３６Ｖ入力タイプの従来の駆動装置に相当する高速特性が得られることになる。
【実施例２】
【０２２９】
実施例２として、前述した第１の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置１０と、中速領域及び高速領域において４相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ（中インダクタンスタイプ）に適用した場合に得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。
【０２３０】
図１９に、本発明の駆動装置１０を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（実線）と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（点線）とを重ねたグラフを示す。
【０２３１】
図１９に示したように、低速領域（例えば回転速度が０ｒｐｍよりも大きく９０ｒｐｍ未満の領域）や、中速領域（例えば回転速度が９０ｒｐｍ以上３３９ｒｐｍ未満の領域）では、２つの駆動装置で得られるトルクは変わらなかったが、回転速度が３３９ｒｐｍ以上となる高速領域では、本発明の駆動装置１０を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。
【実施例３】
【０２３２】
実施例３として、前述した第１の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置１０と、中速領域及び高速領域において４相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が２．８Ａ／相の同じステッピングモータ（小インダクタンスタイプ）に適用した場合に得られるトルク特性を比較した。
【０２３３】
図２０に、本発明の駆動装置１０を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（実線）と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（点線）とを重ねたグラフを示す。この場合、従来の駆動装置ではステッピングモータに２．８Ａ／相の励磁電流を出力した場合に得られるトルク特性を示しているのに対し、本発明の駆動装置１０では、励磁電流の出力を２．４Ａ／相と低く設定した場合に得られるトルク特性を示している。
【０２３４】
図２０に示したように、出力する電流の大きさの違いから、回転速度が６００ｒｐｍより小さい低速領域や中速領域では、従来の駆動装置の方が本発明の駆動装置１０よりも大きなトルクが得られている。一方、回転速度が６００ｒｐｍよりも大きくなると、本発明の駆動装置１０を用いることにより、ステッピングモータの定格電流よりも０．４Ａ／相少ない電流の設定であっても、定格電流を出力する従来の駆動装置よりも大きなトルクを得られることが確認できた。すなわち、本発明の駆動装置１０によれば、出力する励磁電流が少なくても大きなトルクが得られることが確認された。
【実施例４】
【０２３５】
実施例４として、前述した第２の実施形態に係る本発明のＤＶ型の駆動装置２０（図１７を参照）と、中速領域及び高速領域において４相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が１．４Ａ／相のステッピングモータ（中インダクタンスタイプ）に適用した場合に得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。
【０２３６】
図２１に、本発明の駆動装置２０を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（実線）と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性（点線）とを重ねたグラフを示す。
【０２３７】
図２１に示したように、本発明の駆動装置２０と従来の駆動装置とでは、実施例１や実施例２の場合と同様に、低速領域や中速領域で得られるトルクは変わらなかったものの、高速領域では、本発明の駆動装置２０を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。
【符号の説明】
【０２３８】
１                ステッピングモータ
１ａ〜１ｅ        励磁コイル
１０                駆動装置
１１                第１高速用励磁シーケンス
１２                第２高速用励磁シーケンス
１３                第３高速用励磁シーケンス
１４                第４高速用励磁シーケンス
１５                第５高速用励磁シーケンス
１６                第６高速用励磁シーケンス
２０                駆動装置
３０                励磁パターン出力部
３１                電気角位置管理部（アドレスカウンタ）
３２                モータ回転速度管理部（速度計測カウンタ）
３３                励磁周期カウンタ部
３４                励磁パターン記憶部（メモリ）
３５                励磁パターン選択部
３６                励磁／非励磁処理部
３７                電流飽和判定部
４０                スイッチング部（出力段）
４１                パワー素子駆動回路
５０                モータ電流制御部
５１                ＰＷＭ定電流コントロール回路
６０                励磁パターン出力部
６１                電気角位置管理部
６２                モータ回転速度管理部
６３                励磁周期カウンタ部
６４                励磁パターン記憶部（メモリ）
６５                励磁パターン選択部
６７                電流飽和判定部
７０                モータ電流制御部
７１                ＰＷＭ定電流コントロール回路
７２                パワー素子駆動回路
７３                Ａ／Ｄ変換器
Ａ，ａ              励磁コイルに流れる励磁電流の方向
Ｂ，ｂ              励磁コイルに流れる励磁電流の方向
Ｃ，ｃ              励磁コイルに流れる励磁電流の方向
Ｄ，ｄ              励磁コイルに流れる励磁電流の方向
Ｅ，ｅ              励磁コイルに流れる励磁電流の方向
ＣＷＰ，ＣＣＷＰ    指令パルス
Ｃ１                コンデンサ
Ｃ２ａ              第１コンデンサ
Ｃ２ｂ              第２コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ１１        ダイオード
Ｌ２                チョークコイル
ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５  出力端子
ＰＳ１，ＰＳ２      電源
Ｒ１                電流検出抵抗
Ｒ２ａ              第１電流検出抵抗
Ｒ２ｂ              第２電流検出抵抗
Ｔ                  単位励磁周期
ＴＲ１〜ＴＲ１１    スイッチング素子（パワー素子）
ＶＡ，Ｖａ          トルクベクトル
ＶＢ，Ｖｂ          トルクベクトル
ＶＣ，Ｖｃ          トルクベクトル
ＶＤ，Ｖｄ          トルクベクトル
ＶＥ，Ｖｅ          トルクベクトル
【図１】
0006425305.tif 000002
【図２】
0006425305.tif 000003
【図３】
0006425305.tif 000004
【図４】
0006425305.tif 000005
【図５】
0006425305.tif 000006
【図６】
0006425305.tif 000007
【図７】
0006425305.tif 000008
【図８】
0006425305.tif 000009
【図９】
0006425305.tif 000010
【図１０】
0006425305.tif 000011
【図１１】
0006425305.tif 000012
【図１２】
0006425305.tif 000013
【図１３】
0006425305.tif 000014
【図１４】
0006425305.tif 000015
【図１５】
0006425305.tif 000016
【図１６】
0006425305.tif 000017
【図１７】
0006425305.tif 000018
【図１８】
0006425305.tif 000019
【図１９】
0006425305.tif 000020
【図２０】
0006425305.tif 000021
【図２１】
0006425305.tif 000022