Ignacio,
Se posso sugerir, leia a "data sheet" do L297, que você vai ver que usando um circuito simples como o exemplo que há na própria Data sheet, ou mesmo num circuito como da CNC3AX, poderá usar tensões muito mais altas do que está usando, e isso fará com que a performance da sua criatura melhore - e bem...
Pelo que está parecendo, você está usando o L297 sem sua melhor característica, que é a possibilidade de controlar a "corrente" através de um acionamento em PWM...
Sugiro fortemente estudar os circuitos, e verá que poderá melhorar em muito os resultados obtidos até agora...
Uso motores iguais aos seus numa máquina também similar em tamanho, e uso para controle dos motores esta placa (cnc3ax), e consigo velocidades de uns 2000 mm/min facilmente...