JP2007236040A

JP2007236040A - ステッピングモータの駆動制御装置および空気調和機

Info

Publication number: JP2007236040A
Application number: JP2006051573A
Authority: JP
Inventors: Izumi Yamamoto; 泉山本
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】駆動するステッピングモータが複数台である場合、その制御に必要とされる制御素子（マイクロコンピュータ）の使用ポート数を少なくする。
【解決手段】駆動コイルＬＡ〜ＬＤのハイサイド側を制御するハイサイドドライブ素子と、駆動コイルのローサイド側に接続されて通電を所定の順序にしたがって切り替える複数のローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４と、それら各素子に駆動制御信号を出力するマイクロコンピュータＭＣとを含み、例えば２台のステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２の動作を制御するにあたって、各ステッピングモータのハイサイドＨＳ１，ＨＳ２側にハイサイドドライブ素子Ｑ１，Ｑ２を接続するとともに、一つのローサイドドライブ素子（例えばＩＣ１１）に対して各ステッピングモータの同相関係にある駆動コイル（例えばＬＡ１とＬＡ２）を共通に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステッピングモータの駆動制御装置に関し、さらに詳しく言えば、複数台のステッピングモータを駆動するのに特にコスト的に好適なステッピングモータの駆動制御装置に関するものである。

ステッピングモータは種々の機械駆動系に用いられているが、空気調和機の分野では主として風向板を動かすために用いられている。風向板駆動用の場合、通常、１−２相励磁方式のステッピングモータが使用される。

図２に示すように、１−２相励磁方式のステッピングモータＳＭは、４つの駆動コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣおよびＬＤでロータＲを回転させる。各駆動コイルのハイサイド側である駆動コイルＬＡ，ＬＢのセンタータップおよび駆動コイルＬＣ，ＬＤのセンタータップには、例えばＤＣ１２Ｖの電源が加えられる。

各駆動コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤのローサイド側には、コネクタＣＮを介してローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４が接続される。通常、このローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４は、ダーリントン接続のトランジスタから構成され、その各々が制御素子であるマイクロコンピュータＭＣの所定の制御ポートに接続される。

マイクロコンピュータＭＣは、あらかじめ格納されているプログラムにしたがってローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４を所定の順序でオン，オフする。これにより、駆動コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤの通電が切り替えられ、ロータＲが回転する。

ところで、特許文献１に記載されているように、風向板として上下風向板と左右風向板とを有する空気調和機では、その各風向板ごとにステッピングモータが用いられる。２台のステッピングモータを駆動するには、図２に示すローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４の組がもう１組必要となる。

そうすると、マイクロコンピュータＭＣの制御ポートのうち、８個の制御ポートがステッピングモータ駆動用ポートとして占められてしまうため、他の制御を犠牲にするか、もしくは新たに多ポートの高価なマイクロコンピュータを採用しなければならない、という問題が生ずる。

特開平０５−７９６８０号公報

したがって、本発明の課題は、駆動するステッピングモータが複数台である場合、その制御に必要とされる制御素子（マイクロコンピュータ）の使用ポート数を少なくすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ロータを回転駆動する駆動コイルのハイサイド側を制御するハイサイドドライブ素子と、上記駆動コイルのローサイド側に接続され、上記駆動コイルに対する通電を所定の順序にしたがって切り替える複数のローサイドドライブ素子と、上記ハイサイドドライブ素子および上記ローサイドドライブ素子の各々に駆動制御信号を出力する制御素子とを含み、少なくとも２台のステッピングモータの動作を制御するステッピングモータの駆動制御装置において、上記各ステッピングモータの駆動コイルのハイサイド側に上記ハイサイドドライブ素子がそれぞれ接続されるとともに、一つの上記ローサイドドライブ素子に対して上記各ステッピングモータの同相関係にある駆動コイルのローサイド側が共通に接続されることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記ローサイドドライブ素子に接続される上記複数の駆動コイルは、それぞれ電流を上記ローサイドドライブ素子側に流すダイオードを介して上記ローサイドドライブ素子に接続される。

本発明において、上記ステッピングモータが１−２相励磁方式である場合、複数台のステッピングモータに対して上記ローサイドドライブ素子が４つ用いられる。また、上記ステッピングモータが空気調和機の特に風向板駆動用のモータであることが好ましく、したがって、本発明には、上記ステッピングモータを備えている空気調和機が含まれる。

本発明によれば、一つのローサイドドライブ素子に対して各ステッピングモータの同相関係にある駆動コイルのローサイド側が共通に接続されるため、ステッピングモータの台数が増えた場合、ハイサイドドライブ素子はその台数分必要とされるものの、ローサイドドライブ素子は１台分だけでよく、したがって、制御素子（マイクロコンピュータ）の使用ポート数を少なくすることができる。

次に、図１により、第１および第２の２台のステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２を駆動制御する実施形態を例にして本発明を説明する。本発明は、特に空気調和機に搭載されている各種制御を実行するマイクロコンピュータの有効利用を図ることを主眼としたなされたもので、ここでは、第１ステッピングモータＳＭ１は上下風向板の駆動用モータで、第２ステッピングモータＳＭ２は左右風向板の駆動用モータを想定している。

なお、各ステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２は、先の図２で説明した４つの駆動コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤを備える１−２相励磁方式のステッピングモータであり、第１ステッピングモータＳＭ１については、４つの駆動コイル（ローサイド側）をＬＡ１，ＬＢ１，ＬＣ１，ＬＤ１とし、その共通のハイサイド側をＨＳ１とする。また、第２ステッピングモータＳＭ２については、４つの駆動コイル（ローサイド側）をＬＡ２，ＬＢ２，ＬＣ２，ＬＤ２とし、その共通のハイサイド側をＨＳ２とする。

これら２台のステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２において、ＬＡ１とＬＡ２とが同相関係，ＬＢ１とＬＢ２とが同相関係，ＬＣ１とＬＣ２とが同相関係，ＬＤ１とＬＤ２とが同相関係にあるものとする。なお、ＣＮ１，ＣＮ２は、各ステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２を本発明の駆動制御装置１０に接続するコネクタである。

本発明の駆動制御装置１０は、ハイサイドドライブ素子およびローサイドドライブ素子と、これら各ドライブ素子を制御する制御素子とを備える。この例において、ハイサイドドライブ素子は、例えばＤＣ１２Ｖの駆動電源ＰＷと第１ステッピングモータＳＭ１のハイサイド側ＨＳ１との間に接続されるトランジスタＱ１と、同じく、駆動電源ＰＷと第２ステッピングモータＳＭ２のハイサイド側ＨＳ２との間に接続されるトランジスタＱ２とからなる。

また、ローサイドドライブ素子として、４つのドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４を備える。これらローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４は、先にも説明したように、ダーリントン接続のトランジスタにより構成されてよい。

制御素子にはマイクロコンピュータＭＣが用いられ、その６つの制御ポートにハイサイドドライブ素子としてのトランジスタＱ１，Ｑ２およびローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４が接続される。なお、図１には６つの制御ポートしか示されていないが、空気調和機に必要とされる他の制御を行うための制御ポートが設けられていてもよい。

ローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４には、各ステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２の同相関係にある駆動コイルがそれぞれ共通に接続される。すなわち、駆動コイルＬＡ１とＬＡ２は、ともにローサイドドライブ素子ＩＣ１１に接続される。

この場合、一方の駆動コイルの電流が他方の駆動コイル側に流れ込まないようにするため、駆動コイルＬＡ１とＬＡ２は、それぞれ電流の流れ方向をローサイドドライブ素子ＩＣ１１側とするダイオードＤ１，Ｄ２を介してローサイドドライブ素子ＩＣ１１に接続される。

同様にして、駆動コイルＬＢ１とＬＢ２は、ともにダイオードＤ３，Ｄ４を介してローサイドドライブ素子ＩＣ１２に接続され、駆動コイルＬＣ１とＬＣ２は、ともにダイオードＤ５，Ｄ６を介してローサイドドライブ素子ＩＣ１３に接続される。また、駆動コイルＬＤ１とＬＤ２は、ともにダイオードＤ７，Ｄ８を介してローサイドドライブ素子ＩＣ１４に接続される。

第１ステッピングモータＳＭ１を駆動する場合には、トランジスタＱ１をオン（トランジスタＱ２はオフ）として、そのハイサイド側ＨＳ１に電源を印加した状態で、ローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４に駆動信号を与えることにより、図示しない上下風向板を駆動することができる。

同様にして、第２ステッピングモータＳＭ２を駆動する場合には、トランジスタＱ２をオン（トランジスタＱ１はオフ）として、そのハイサイド側ＨＳ２に電源を印加した状態で、ローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４に駆動信号を与えることにより、図示しない左右風向板を駆動することができる。

また、第１，第２ステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２を同時に駆動する場合には、トランジスタＱ１，Ｑ２をともにオンとして、ローサイドドライブ素子ＩＣ１１〜ＩＣ１４に駆動信号を与えればよい。ただし、同じパルスでの駆動となるため、個別に駆動する場合には、上記したようにトランジスタＱ１，Ｑ２を切り替える。

ここで、本発明と従来例とにおいて、マイクロコンピュータＭＣの使用ポート数について比較する。図２の従来例で２台のステッピングモータＳＭ１，ＳＭ２を駆動する場合には８ポートが必要とされるが、本発明の場合には６ポートでよいことから、２ポート分使用ポートを少なくすることができる。

また、ステッピングモータが３台の場合、図２の従来例では１２本のポートが必要とされるが、本発明によれば、ハイサイドドライブ素子用のポートを１つ増やすだけでよく７ポートで済ませられることから、５ポート分使用ポートを少なくすることができる。

本発明の実施形態の回路構成を示す模式図。従来例の回路構成を示す模式図。

符号の説明

１０駆動制御装置
Ｑ１，Ｑ２トランジスタ（ハイサイドドライブ素子）
ＩＣ１１〜ＩＣ１４ローサイドドライブ素子
Ｄ１〜Ｄ８ダイオード
ＭＣマイクロコンピュータ
ＳＭ１，ＳＭ２ステッピングモータ
ＬＡ１〜ＬＤ１，ＬＡ２〜ＬＤ２駆動コイル（ローサイド側）
ＨＳ１，ＨＳ２ハイサイド側

Claims

ロータを回転駆動する駆動コイルのハイサイド側を制御するハイサイドドライブ素子と、上記駆動コイルのローサイド側に接続され、上記駆動コイルに対する通電を所定の順序にしたがって切り替える複数のローサイドドライブ素子と、上記ハイサイドドライブ素子および上記ローサイドドライブ素子の各々に駆動制御信号を出力する制御素子とを含み、少なくとも２台のステッピングモータの動作を制御するステッピングモータの駆動制御装置において、
上記各ステッピングモータの駆動コイルのハイサイド側に上記ハイサイドドライブ素子がそれぞれ接続されるとともに、一つの上記ローサイドドライブ素子に対して上記各ステッピングモータの同相関係にある駆動コイルのローサイド側が共通に接続されることを特徴とするステッピングモータの駆動制御装置。
上記ローサイドドライブ素子に接続される上記複数の駆動コイルは、それぞれ電流を上記ローサイドドライブ素子側に流すダイオードを介して上記ローサイドドライブ素子に接続される請求項１に記載のステッピングモータの駆動制御装置。
上記ステッピングモータが１−２相励磁方式である場合、複数台のステッピングモータに対して上記ローサイドドライブ素子が４つ用いられる請求項１または２に記載のステッピングモータの駆動制御装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステッピングモータの駆動制御装置を備えている空気調和機。