JP4652017B2

JP4652017B2 - Motor drive device

Info

Publication number: JP4652017B2
Application number: JP2004318758A
Authority: JP
Inventors: 利明鈴木; 憲久齋藤
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: JP2006136039A

Description

本発明は、例えば、ユニポーラ型ステッピングモータ等のモータを駆動するモータ駆動装置に係り、特に、いわゆる「無効電力」を効率よく回収して有効利用することを可能にしたものに関する。 The present invention relates to a motor drive device that drives a motor such as a unipolar stepping motor, and more particularly to a device that can efficiently recover and effectively use so-called “reactive power”.

例えば、ユニポーラ型ステッピングモータを駆動するモータ駆動装置は、例えば、図７に示すような構成になっている。
まず、直流２４Ｖ電源２０１があり、又、トランジスタ２０３、アバランシェダイオード２０５、コイル２０７からなる回路と、トランジスタ２０９、アバランシェダイオード２１１、コイル２１３からなる回路が夫々設けられている。上記コイル２０７とコイル２１３は、その巻き数が同じであると共に巻き線方向が逆向きになっている。又、コイル２０７とコイル２１３は相互に電磁結合されている。
尚、トランジスタ２０３とアバランシェダイオード２０５、トランジスタ２０９とアバランシェダイオード２１１は、共に１個の電界効果トランジスタに置き換えることができる。 For example, a motor driving device that drives a unipolar stepping motor has a configuration as shown in FIG. 7, for example.
First, there is a DC 24V power source 201, and a circuit including a transistor 203, an avalanche diode 205, and a coil 207, and a circuit including a transistor 209, an avalanche diode 211, and a coil 213 are provided. The coil 207 and the coil 213 have the same number of turns and the winding direction is opposite. The coil 207 and the coil 213 are electromagnetically coupled to each other.
Note that the transistor 203 and the avalanche diode 205, and the transistor 209 and the avalanche diode 211 can both be replaced with one field effect transistor.

上記構成をなすモータ駆動装置による駆動時における電圧の変化を見てみると図８に示すようなものとなる。図８（ａ）は理想的な電圧変化を示す図であり、図８（ｂ）は実際の電圧変化を示す図であり、図８（ｃ）は無効電力の変化を示す図である。まず、図８（ａ）に示す理想的な電圧変化であるが、端子Ａ又は端子Ａ｀の電流がオフしたときには、電圧は変圧器の原理で供給電源２４Ｖの２倍の４８Ｖに上昇する。したがって、図８（ａ）に示すような電圧変化となる。 A change in voltage during driving by the motor driving apparatus having the above configuration is as shown in FIG. FIG. 8A shows an ideal voltage change, FIG. 8B shows an actual voltage change, and FIG. 8C shows a reactive power change. First, as an ideal voltage change shown in FIG. 8A, when the current at the terminal A or the terminal A ｀ is turned off, the voltage rises to 48V, which is twice the supply power 24V by the principle of the transformer. Therefore, the voltage changes as shown in FIG.

これに対して、実際には磁束の漏れがあるために、コイル２０７とコイル２１３は不完全な結合状態となり、等価的にインダクタンスが接続されたことになるために、端子Ａ、Ａ｀の電圧はトランジスタ２０５、トランジスタ２１１のアバランシェ電圧まで上昇することになる。それを示すのが図８（ｂ）である。図８（ｂ）に示すように、当所の電圧が８０〜９０Ｖにまで上昇する。
尚、図８（ｂ）において、大型モータ（４Ａ）の場合を実線で示し、小型モータ（１．２Ａ）の場合を破線で示す。 On the other hand, since there is actually leakage of magnetic flux, the coil 207 and the coil 213 are in an incompletely coupled state, and the inductance is equivalently connected. Rises to the avalanche voltage of the transistors 205 and 211. This is shown in FIG. As shown in FIG. 8 (b), the voltage at this place rises to 80-90V.
In FIG. 8B, the case of the large motor (4A) is indicated by a solid line, and the case of the small motor (1.2A) is indicated by a broken line.

又、アバランシェダイオード２０５、２１１内を電流が流れるために発熱し、その発熱量は次の式（Ｉ）に示すようなものである。
Ｐ_（Ｗ）＝Ｅ_（ＡＢ）×Ｉ_Ｍ／２×ｔ／Ｔ―――（Ｉ）
但し、
Ｅ_（ＡＢ）：アバランシェ電圧（Ｖ）
Ｉ_Ｍ：モータ電流（Ａ）
ｔ :初期の高電圧の時間
Ｔ：周期
図８（ｂ）に示す初期の高い電圧がサージ電圧であり、それによる電力が無効電力である。又、その時の大型モータ（４Ａ）の無効電流は図８（ｃ）に示すようなものである。 Further, since current flows in the avalanche diodes 205 and 211, heat is generated, and the amount of generated heat is as shown in the following equation (I).
P _(W) = E _(AB) × I _M / 2 × t / T— (I)
However,
E _(AB) : Avalanche voltage (V)
I _M : Motor current (A)
t: Initial high voltage time T: Period The initial high voltage shown in FIG. 8B is a surge voltage, and the resulting power is reactive power. The reactive current of the large motor (4A) at that time is as shown in FIG.

そこで、上記したような無効電力を処理するための回路を備えたモータ駆動装置が提案されている。その構成を図９に示す。まず、２４Ｖ電源３０１があり、又、トランジスタ３０３、３０５、整流素子３０４、３０６、整流素子３０７、コイル３０９からなる回路が設けられている。同様に、トランジスタ３１１、３１３、整流素子３１２、３１４、整流素子３１５、コイル３１７からなる回路が設けられている。又、上記両回路間にはスナバ回路３１９が介挿されている。このスナバ回路３１９はコンデンサ３２１と抵抗３２３とから構成されていて、上記両回路との間には整流素子３２５、３２７が介挿されている。 Therefore, a motor drive device having a circuit for processing reactive power as described above has been proposed. The configuration is shown in FIG. First, there is a 24V power supply 301, and a circuit including transistors 303 and 305, rectifying elements 304 and 306, a rectifying element 307, and a coil 309 is provided. Similarly, a circuit including transistors 311, 313, rectifying elements 312, 314, a rectifying element 315, and a coil 317 is provided. A snubber circuit 319 is interposed between the two circuits. The snubber circuit 319 includes a capacitor 321 and a resistor 323, and rectifier elements 325 and 327 are interposed between the two circuits.

そして、上記スナバ回路３１９は、初期時におけるサージ電圧をコンデンサ３２１に蓄電すると共に抵抗３２３を介して放電するように機能するものである。それによって、前述した無効電圧の発生による不具合を解消せんとするものである。 The snubber circuit 319 functions to store an initial surge voltage in the capacitor 321 and to discharge it through the resistor 323. As a result, the above-described problem caused by the generation of the reactive voltage is solved.

尚、本願発明に直接関係するものではないが、関連すると思われるものとして、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５等がある。 In addition, although not directly related to the present invention, there are Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and the like that are considered to be related.

特開平７−２５０４８６号公報JP-A-7-250486 特開平８−４７２７９号公報JP-A-8-47279 特開平９−２４７９８０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-247980 特開２００２−２４７８９４号公報JP 2002-247894 A 特開２００４−８７６４５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-87645

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、抵抗３２３を介して放熱する場合に、放熱のための大型の放熱ファンが必要になってしまい、それによって、装置の大型化、高コスト化を誘発してしまうという問題があった。
又、抵抗３２３を介して放熱する場合には、無効電圧がそのまま捨てられることになり、電力を無駄に消費してしまうという問題があった。
これらの問題はモータが大型になればなる程顕著であった。 The conventional configuration has the following problems.
First, when heat is radiated through the resistor 323, a large heat radiating fan is required for heat radiating, which leads to an increase in the size and cost of the apparatus.
Further, when heat is radiated through the resistor 323, the reactive voltage is discarded as it is, and there is a problem that power is wasted.
These problems become more pronounced as the motor becomes larger.

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、放熱のための大型のファンを要することなく、且つ、無効電圧を有効に利用することを可能にするモータ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and an object of the present invention is to provide a motor drive device that makes it possible to effectively use a reactive voltage without requiring a large fan for heat dissipation. Is to provide.

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるモータ駆動装置は、電源と、上記電源に接続されアクチュエータ駆動用の２相のステッピングモータを駆動するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路に接続されモータ駆動回路において発生する無効電力を上記電源に回生させる回生型スナバ回路と、上記回生型スナバ回路により回生された電力をトランス及び整流素子を介して蓄電するコンデンサと、を具備し、上記回生型スナバ回路は、上記モータ駆動回路において発生したサージ電圧を蓄電するコンデンサと、上記コンデンサに蓄電されたサージ電圧による無効電力を上記電源に戻す無効電力回生コンバータ用電子部品と、から構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a motor driving device according to claim 1 of the present invention is connected to a power source, a motor driving circuit connected to the power source for driving a two-phase stepping motor for driving an actuator, and the motor driving circuit. A regenerative type snubber circuit that regenerates the reactive power generated in the motor drive circuit to the power source; and a capacitor that stores the electric power regenerated by the regenerative type snubber circuit via a transformer and a rectifier element. The snubber circuit is composed of a capacitor that stores the surge voltage generated in the motor drive circuit, and an electronic component for the reactive power regenerative converter that returns the reactive power generated by the surge voltage stored in the capacitor to the power source. It is characterized by.

以上詳述したように本願発明によるモータ駆動装置によると、電源と、上記電源に接続されモータを駆動するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路に接続されモータ駆動回路において発生する無効電力を上記電源に回生させる無効電力回生回路と、を具備した構成になっているので、まず、無効電力を無駄に消費することなく電源に戻して有効利用することができるようになった。又、放熱させる構成ではないので、放熱させるための大型の放熱ファンを必要とすることもなく、装置の大型化や高コスト化を防止することができる。
又、無効電力回生回路を上記モータ駆動回路において発生したサージ電圧を蓄電するコンデンサと、上記コンデンサに蓄電されたサージ電圧による無効電力を上記電源に戻す無効電力回生コンバータとから構成するようにした場合には、簡単な構成で所望の作用・効果を奏することができる。
又、モータとしては、例えば、ステッピングモータが想定され、又、ステッピングモータとしては、例えば、アクチュエータ駆動用のものが想定される。昨今、アクチュエータの大型化の要求があり、その際、無効電力を有効利用することができることは大きな効果があるものである。 As described above in detail, according to the motor driving device of the present invention, the power source, the motor driving circuit connected to the power source for driving the motor, and the reactive power generated in the motor driving circuit connected to the motor driving circuit for the power source Since the reactive power regeneration circuit for regenerating the power is provided, first, the reactive power can be returned to the power source and used effectively without wasting it. Moreover, since it is not the structure to dissipate heat, it is not necessary to have a large heat dissipating fan for dissipating heat, and it is possible to prevent the apparatus from becoming large and expensive.
In addition, when the reactive power regeneration circuit is configured by a capacitor that stores a surge voltage generated in the motor drive circuit, and a reactive power regeneration converter that returns the reactive power due to the surge voltage stored in the capacitor to the power source. Therefore, desired actions and effects can be achieved with a simple configuration.
As the motor, for example, a stepping motor is assumed, and as the stepping motor, for example, an actuator driving one is assumed. In recent years, there is a demand for increasing the size of the actuator, and at that time, the effective use of reactive power has a great effect.

以下、図１乃至図６を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態によるモータ駆動装置の構成を示す回路図である。まず、直流２４Ｖ電源１があり、又、Ａ相側回路３、Ｂ相側回路５が設けられている。上記Ａ相側回路３は、トランジスタ７、トランジスタ９、アバランシェダイオード８、アバランシェダイオード１０、Ａ相コイル１１、整流素子１３、整流素子１５から構成されている。同様に、上記Ｂ相側回路５は、トランジスタ１７、トランジスタ１９、アバランシェダイオード１８、アバランシェダイオード２０、Ａ相コイル２１、整流素子２３、整流素子２５から構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a motor drive device according to the present embodiment. First, there is a DC 24V power source 1, and an A phase side circuit 3 and a B phase side circuit 5 are provided. The A phase side circuit 3 includes a transistor 7, a transistor 9, an avalanche diode 8, an avalanche diode 10, an A phase coil 11, a rectifying element 13, and a rectifying element 15. Similarly, the B-phase side circuit 5 includes a transistor 17, a transistor 19, an avalanche diode 18, an avalanche diode 20, an A-phase coil 21, a rectifier element 23, and a rectifier element 25.

上記Ａ相側回路３とＢ相側回路５には、無効電力回生回路としての回生型スナバ回路３１が接続されている。この回生型スナバ回路３１によって無効電力を回収して有効利用するようにしたものである。上記回生型スナバ回路３１は、サージ電圧を蓄電するコンデンサ３２と無効電力回生コンバータ用電子部品（本実施の形態では、カーレントモードＰＷＭＩＣと称される電子部品を使用している）３３を備えている。又、上記回生型スナバ回路３１にはトランス３７、整流素子４２、トランス３７から放出する電力を蓄電するコンデンサ４０が接続されている。 A regeneration type snubber circuit 31 as a reactive power regeneration circuit is connected to the A phase side circuit 3 and the B phase side circuit 5. This regenerative snubber circuit 31 collects reactive power and uses it effectively. The regenerative snubber circuit 31 includes a capacitor 32 that stores a surge voltage and an electronic component for a reactive power regenerative converter (in this embodiment, an electronic component called a current mode PWMIC is used) 33. Yes. The regenerative snubber circuit 31 is connected to a transformer 37, a rectifying element 42, and a capacitor 40 that stores electric power discharged from the transformer 37.

上記回生型スナバ回路３１の構成について図２を参照して詳細に説明する。図２は上記回生型スナバ回路３１の構成を詳細に示した回路図であり、まず、共通線３４と共通線３６との間には、抵抗４１、ツェナーダイオード４３、抵抗４５が直列接続された状態で設けられている。又、共通線３４と共通線３６との間には抵抗４７、抵抗４９が直列接続された状態で設けられている。又、バイポーラトランジスタ５１が設けられていて、このバイポーラトランジスタ５１のベース端子Ｂは上記ツェナーダイオード４３と抵抗４５の間に分岐接続されている。又、バイポーラトランジスタ５１のエミッタ端子Ｅは無効電力回生コンバータ用電子部品３３の１番端子に接続されている。又、バイポーラトランジスタ５１のコレクタ端子Ｃは上記抵抗４９に接続されていると共に無効電力回生コンバータ用電子部品３３の２番端子に接続されている。 The configuration of the regenerative snubber circuit 31 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the configuration of the regenerative snubber circuit 31. First, a resistor 41, a Zener diode 43, and a resistor 45 are connected in series between the common line 34 and the common line 36. It is provided in the state. A resistor 47 and a resistor 49 are provided in series between the common line 34 and the common line 36. A bipolar transistor 51 is provided, and a base terminal B of the bipolar transistor 51 is branched and connected between the Zener diode 43 and the resistor 45. The emitter terminal E of the bipolar transistor 51 is connected to the first terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33. The collector terminal C of the bipolar transistor 51 is connected to the resistor 49 and to the second terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33.

上記無効電力回生コンバータ用電子部品３３の７番端子には電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５３が接続されている。上記電界効果トランジスタ５３のゲート端子（Ｇ）は抵抗４７と抵抗４９との間に分岐接続されている。又、電界効果トランジスタ５３のソース端子（Ｓ）は既に説明したように、無効電力コンバータ用電子部品３３の７番端子に接続されている。又、電界効果トランジスタ５３のドレイン端子（Ｄ）は共通線３４に接続されている。そして、上記電界効果トランジスタ５３と抵抗４７、抵抗４９とによって起動回路を構成している。 A field effect transistor (FET) 53 is connected to the seventh terminal of the electronic component 33 for the reactive power regeneration converter. The gate terminal (G) of the field effect transistor 53 is branched and connected between a resistor 47 and a resistor 49. Further, the source terminal (S) of the field effect transistor 53 is connected to the seventh terminal of the reactive power converter electronic component 33 as described above. The drain terminal (D) of the field effect transistor 53 is connected to the common line 34. The field effect transistor 53, the resistor 47, and the resistor 49 constitute an activation circuit.

上記共通線３４と共通線３６との間には、コンデンサ５５、ダイオード５７、電界効果トランジスタ５９、抵抗６１が直列接続された状態で設けられている。又、上記コンデンサ５５とダイオード５７との間には抵抗６３が分岐接続されていて、この抵抗６３の他端は共通線３４に接続されている。上記電界効果トランジスタ５９のゲート端子（Ｇ）は、抵抗６４を介して無効電力回生コンバータ用電子部品３３の６番端子に接続されている。又、電界効果トランジスタ５９のソース端子（Ｓ）は抵抗６１側に接続されている。又、電界効果トランジスタ５９のドレイン端子（Ｄ）はダイオード５７側に接続されている。又、上記電界効果トランジスタ５９と抵抗６１との間には抵抗６５が分岐接続されていて、この抵抗６５は無効電力回生コンバータ用電子部品３３の３番端子に接続されている。 Between the common line 34 and the common line 36, a capacitor 55, a diode 57, a field effect transistor 59, and a resistor 61 are provided in series. A resistor 63 is branched between the capacitor 55 and the diode 57, and the other end of the resistor 63 is connected to the common line 34. The gate terminal (G) of the field effect transistor 59 is connected to the sixth terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33 via the resistor 64. The source terminal (S) of the field effect transistor 59 is connected to the resistor 61 side. The drain terminal (D) of the field effect transistor 59 is connected to the diode 57 side. A resistor 65 is branched between the field effect transistor 59 and the resistor 61. The resistor 65 is connected to the third terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33.

又、共通線３６には、コンデンサ６７、コンデンサ６９、コンデンサ７１、コンデンサ７３が接続されている。上記コンデンサ６７の他端は無効電力回生コンバータ用電子部品３３の８番端子に接続されている。又、上記コンデンサ６９の他端は無効電力回生コンバータ用電子部品３３の４番端子に接続されている。上記コンデンサ７１の他端は電界効果トランジスタ５３と無効電力回生コンバータ用電子部品３３の７番端子の間に分岐接続されている。上記コンデンサ７３の他端は抵抗６５と無効電力回生コンバータ用電子部品３３の３番端子の間に分岐接続されている。又、上記コンデンサ６７とコンデンサ６９との間には抵抗７５が設けられている。 Further, a capacitor 67, a capacitor 69, a capacitor 71, and a capacitor 73 are connected to the common line 36. The other end of the capacitor 67 is connected to the eighth terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33. The other end of the capacitor 69 is connected to the fourth terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33. The other end of the capacitor 71 is branched and connected between the field effect transistor 53 and the seventh terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33. The other end of the capacitor 73 is branched and connected between the resistor 65 and the third terminal of the reactive power regenerative converter electronic component 33. A resistor 75 is provided between the capacitor 67 and the capacitor 69.

ところで、上記構成をなすモータ駆動装置は、例えば、図３に示すようなアクチュエータに使用されているステッピングモータを駆動させるために使用される。図３は電動アクチュエータの全体の構成を示す断面図であり、まず、ハウジング１０１がある。上記ハウジング１０１にはモータカバ１０３が連結されている。上記モータカバ１０３内にはステッピングモータ１０５が収容・配置されている。このステッピングモータ１０５を既に説明したモータ駆動装置によって駆動させるものである。 By the way, the motor drive device having the above-described configuration is used for driving a stepping motor used in an actuator as shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the electric actuator. First, there is a housing 101. A motor cover 103 is connected to the housing 101. A stepping motor 105 is accommodated in the motor cover 103. The stepping motor 105 is driven by the motor driving device already described.

上記ステッピングモータ１０５の回転軸１０５ａにはジョイント部材１０７を介してボールネジ１０９が連結されている。上記ボールネジ１０９にはボールナット１１１が螺合していて、このボールナット１１１には中空ロッド１１３が固着されている。又、上記中空ロッド１１３の先端にはロッド１１５が連結されている。上記ジョイント部材１０７は軸受部材１０８、１１０によって回転可能に支持されている。 A ball screw 109 is connected to the rotation shaft 105 a of the stepping motor 105 through a joint member 107. A ball nut 111 is screwed into the ball screw 109, and a hollow rod 113 is fixed to the ball nut 111. A rod 115 is connected to the tip of the hollow rod 113. The joint member 107 is rotatably supported by bearing members 108 and 110.

よって、ステッピングモータ１０５が回転・駆動されることによりボールネジ１０９が回転する。このボールネジ１０９の回転によってその回転を規制されているボールナット１１１が軸方向に移動し、それによって、中空ロッド１１３ひいてはロッド１１５が軸方向に移動することになる。 Therefore, the ball screw 109 is rotated by rotating and driving the stepping motor 105. The ball nut 111 whose rotation is restricted by the rotation of the ball screw 109 moves in the axial direction, and thereby the hollow rod 113 and thus the rod 115 moves in the axial direction.

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、基本的には直流２４Ｖ電源１からの電源がＡ相側回路３とＢ相側回路５を介してステッピングモータ１０５に供給され、それによって、ステッピングモータ１０５を駆動するものである。その際、抵抗４７、抵抗４９、電界効果トランジスタ５３から構成された起動回路は、本回路を４２Ｖで起動させると共に２７Ｖで停止させるように機能する。又、抵抗４１、ツェナーダイオード４３、抵抗４５、ハイポーラトランジスタ５１から構成された回路によって、スナバ電圧（ＶＦＬ）が基準点（ＶＭ３）に対し２７Ｖ以上６２Ｖまで電圧に比例した電流モード制御を行う。 The operation will be described based on the above configuration.
First, the power from the DC 24V power source 1 is basically supplied to the stepping motor 105 via the A-phase side circuit 3 and the B-phase side circuit 5, thereby driving the stepping motor 105. At that time, the starting circuit composed of the resistor 47, the resistor 49, and the field effect transistor 53 functions to start this circuit at 42V and stop it at 27V. In addition, the current mode control in which the snubber voltage (VFL) is proportional to the voltage from 27 V to 62 V with respect to the reference point (VM3) is performed by a circuit constituted by the resistor 41, the Zener diode 43, the resistor 45, and the hyperpolar transistor 51.

そして、上記電流をトランス３７の一次側に蓄えると共に、二次側から整流素子４２を介して放出する。そして、これをコンデンサ４０に蓄電することにより直流２４Ｖ電源１の供給を軽減する。それによって、無効電力となった回生型スナバ回路３１の電力を動力源に回生することが可能になるものである。 The current is stored on the primary side of the transformer 37 and is discharged from the secondary side via the rectifying element 42. Then, by storing this in the capacitor 40, the supply of the DC 24V power source 1 is reduced. As a result, the power of the regenerative snubber circuit 31 that has become reactive power can be regenerated as a power source.

上記回生型スナバ回路３１に関しては、所定の設定を施すことにより、２７Ｖから６２Ｖの３５Ｖ間は電圧に比例した電流が流れる理想的な回路として実現できる。又、抵抗６１に関しては、次の式（ＩＩ）に示す電圧時にモータの定格電流（ＭＡＸ）になるように、その値が設定されるものである。
（ＶＦＬ）−（ＶＭ３）＝６２Ｖ―――（ＩＩ）
又、無効電圧回生コンバータ用電子部品３３の３番端子が１Ｖに達したところで電界効果トランジスタ５９をオフとするように働くため、最大ピーク電流値は次の式（ＩＩＩ）に示すような値としている。
１（Ｖ）／０．６８（Ω）≒１．５（Ａ）―――（ＩＩＩ） The regenerative snubber circuit 31 can be realized as an ideal circuit in which a current proportional to the voltage flows between 27V and 35V by applying predetermined settings. The value of the resistor 61 is set so that the rated current (MAX) of the motor is obtained at the voltage shown in the following formula (II).
(VFL)-(VM3) = 62V --- (II)
Since the field effect transistor 59 is turned off when the third terminal of the electronic component 33 for the reactive voltage regenerative converter reaches 1V, the maximum peak current value is as shown in the following equation (III). Yes.
1 (V) /0.68 (Ω) ≒ 1.5 (A) --- (III)

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、いわゆる無効電力を無駄に消費することなく直流２４Ｖ電源に戻してこれを有効利用することができる。その際、従来のように大型の放熱用ファンを必要とすることもなく、設備の大型化や高コスト化を来たすことなく所望の効果を得ることができる。
又、従来のように無効電力を抵抗を介して放熱するものではないので、ステッピングモータ１０５のモータ駆動装置の発熱を防ぐことができる。
これらの効果はステッピングモータ１０５が大型化すればするほど顕著である。特に、昨今、図３に示したアクチュエータの大型化の事例が増加していて、大型のステッピングモータの利用が必要になっている。そのような大型のステッピングモータに本実施の形態の構成を適用することにより顕著な効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, the so-called reactive power can be returned to the DC 24V power supply without being wasted and used effectively. At this time, a desired effect can be obtained without requiring a large heat dissipating fan as in the prior art and without increasing the size and cost of the equipment.
Further, since the reactive power is not radiated through the resistor as in the prior art, heat generation of the motor driving device of the stepping motor 105 can be prevented.
These effects become more remarkable as the stepping motor 105 becomes larger. In particular, in recent years, the number of cases of increasing the size of the actuator shown in FIG. 3 is increasing, and it is necessary to use a large stepping motor. A remarkable effect can be obtained by applying the configuration of the present embodiment to such a large stepping motor.

以下、実際に実験して得られたデータを参照しながらその作用・効果を説明する。
まず、図４は比較例（図７に示した従来例、大型モータの場合）の場合の電圧変化を示すもので、横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって電圧変化を示す図である。この図４から明らかなように、立ち上がり直後にサージ電圧が発生しており、それによる無効電力が生じているものである。この電力は、図７に示した出力トランジスタのアバランシェダイオード１０５、１１１の電圧（約８５Ｖ）に抑制される。

尚、上記比較例とは、上記したように、本実施の形態のような回生型スナバ回路３１を備えていない図７に示すような駆動装置の場合を意味している。

これに対して、本実施の形態の場合には、図５に示すような特性図となる。この場合には、立ち上がり直後のサージ電圧は７５Ｖに抑制され、無効電力による発熱は生じていないものである。すなわち、立ち上がり時の電圧がアバランシェダイオード８、１０、１８、２０の電圧（８５Ｖ）に達しておらず、アバランシェダイオード８、１０、１８、２０の抑制作用が機能していないものである。つまり、そのような無効電力は効果的に回生されて直流２４Ｖ電源１に戻されて有効利用されているものである。 Hereinafter, the operation and effect will be described with reference to data obtained through actual experiments.
First, FIG. 4 shows the voltage change in the case of the comparative example (conventional example shown in FIG. 7, in the case of a large motor), and shows the voltage change with time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis. is there. As is apparent from FIG. 4, a surge voltage is generated immediately after the rise, and reactive power is generated as a result. This power is suppressed to the voltage (about 85 V) of the avalanche diodes 105 and 111 of the output transistor shown in FIG.

The comparative example means the case of the driving device as shown in FIG. 7 that does not include the regenerative snubber circuit 31 as in the present embodiment as described above.

On the other hand, in the case of the present embodiment, a characteristic diagram as shown in FIG. 5 is obtained. In this case, the surge voltage immediately after the rise is suppressed to 75 V, and no heat is generated due to reactive power. That is, the rising voltage does not reach the voltage (85 V) of the avalanche diodes 8, 10, 18, and 20, and the suppression action of the avalanche diodes 8, 10, 18, and 20 does not function. That is, such reactive power is effectively regenerated and returned to the DC 24V power source 1 for effective use.

又、図６は本実施の形態の場合と比較例の場合のモータ電流変化を示すものであり、横軸に時間をとり縦軸に電流値をとって電流変化を示す図である。この図６から明らかなように、比較例の２４Ｖ駆動源電流値は通常回路で１．９４Ａ平均となっている。これに対して、本実施の形態の場合には、１．２７５Ａ平均となっていて、略０．６６５Ａ程度低下していることがわかる（７０％負荷時）。
因みに、定格負荷時に換算すると、２．７４Ａ−１．８Ａ＝０．９４Ａの節約となる。これを無効電力による発熱に換算すると２２Ｗ以上の発熱となる。 FIG. 6 shows the motor current change in the case of the present embodiment and the comparative example, and shows the current change with time on the horizontal axis and current value on the vertical axis. As is apparent from FIG. 6, the 24V drive source current value of the comparative example is 1.94 A average in the normal circuit. On the other hand, in the case of the present embodiment, it is found that the average is 1.275A, which is about 0.665A lower (70% load).
Incidentally, when converted at the rated load, a saving of 2.74A-1.8A = 0.94A is obtained. When this is converted into heat generated by reactive power, the heat generated is 22 W or more.

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記一実施の形態では２相のステッピングモータを例に挙げて説明しているが、その他の様々なモータの駆動装置に適用可能である。
又、無効電力回生回路の構成としては様々なものが考えられ、図示したものはあくまで一例である。 The present invention is not limited to the one embodiment.
First, in the above-described embodiment, a two-phase stepping motor is described as an example, but the present invention can be applied to various other motor driving devices.
Various configurations of the reactive power regeneration circuit are conceivable, and the illustrated configuration is merely an example.

本発明は、例えば、ユニポーラ型ステッピングモータ等のモータを駆動するモータ駆動装置に係り、特に、いわゆる「無効電流」を効率よく回収して有効利用することを可能にしたものに関し、例えば、大型のアクチュエータを駆動するステッピングモータの駆動に好適である。 The present invention relates to a motor drive device that drives a motor such as a unipolar stepping motor, and more particularly to a device that can efficiently recover and effectively use a so-called “reactive current”. It is suitable for driving a stepping motor that drives an actuator.

本発明の一実施の形態を示す図で、モータ駆動装置の構成を示す回路図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is a circuit diagram which shows the structure of a motor drive device. 本発明の一実施の形態を示す図で、図１の一部を詳細に示す回路図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention, and is a circuit diagram which shows a part of FIG. 1 in detail. 本発明の一実施の形態を示す図で、モータ駆動装置によって駆動されるステッピングモータと該ステッピングモータが使用されるアクチュエータの構成を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows the structure of the stepping motor driven by a motor drive device, and the actuator in which this stepping motor is used. 本発明の一実施の形態における作用・効果を説明するための図で、比較例の場合の電圧変化を示す波形図である。It is a figure for demonstrating the effect | action and effect in one embodiment of this invention, and is a wave form diagram which shows the voltage change in the case of a comparative example. 本発明の一実施の形態を示す図で、電圧変化を示す波形図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is a wave form diagram which shows a voltage change. 本発明の一実施の形態における作用・効果を説明するための図で、本実施の形態の場合と比較例におけるモータ供給源電流の変化を示す波形図である。It is a figure for demonstrating the effect | action and effect in one Embodiment of this invention, and is a wave form diagram which shows the change of the motor supply source current in the case of this Embodiment, and a comparative example. 従来例を示す図で、モータ駆動装置の構成を示す回路図である。It is a figure which shows a prior art example, and is a circuit diagram which shows the structure of a motor drive device. 従来例を示す図で、図８（ａ）は理想的な電圧変化を示す特性図、図８（ｂ）は実際の電圧変化を示す特性図、図８（ｃ）は無効電流の変化を示す特性図である。FIG. 8A is a characteristic diagram showing an ideal voltage change, FIG. 8B is a characteristic chart showing an actual voltage change, and FIG. 8C shows a reactive current change. FIG. 従来例を示す図で、モータ駆動装置の構成を示す回路図である。It is a figure which shows a prior art example, and is a circuit diagram which shows the structure of a motor drive device.

Explanation of symbols

１２４Ｖ電源
３Ａ相側回路
５Ｂ相側回路
３１無効電力回生回路
４０コンデンサ
３３無効電力回生コンバータ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 24V power supply 3 A phase side circuit 5 B phase side circuit 31 Reactive power regeneration circuit 40 Capacitor 33 Reactive power regeneration converter

Claims

Power supply,
A motor drive circuit connected to the power source for driving a two-phase stepping motor for driving the actuator;
A regenerative snubber circuit connected to the motor drive circuit for regenerating reactive power generated in the motor drive circuit to the power supply; a capacitor for storing the power regenerated by the regenerative snubber circuit via a transformer and a rectifier; Comprising
The regenerative snubber circuit includes a capacitor that stores a surge voltage generated in the motor drive circuit, and an electronic component for a reactive power regenerative converter that returns reactive power generated by the surge voltage stored in the capacitor to the power source. The motor drive device characterized by the above-mentioned.