JPH0332397A - パルスモータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パルスモータの駆動回路に関するものである
。

（従来の技術） 従来、パルスモータはディジタル信号により直接オーブ
ンループの制御を行うことができ、またパルスの周波数
に比例した回転速度を得ることができるとともに、モー
タの回転速度と人力パルス数とが完全に比例するため、
ＯＡ機器、情報端末機関連の制御用アクチュエータとし
て、速度制御、位置決め制御に広く用いられている。

第７図は従来のＰＭ型パルスモータの断面図、第８図は
永久磁石の斜視図である。

図において、１６はロータ、１７は外周面を円周方向に
分割着磁（第８図参照）シた永久磁石である。

該永久磁石１７の中心にはロータ軸１８が固定されてい
る。

１９、２０．２１は磁気回路を構成するヨークであり、
これらヨーク１９．２０．２１の内周部には磁極片２２
が形成され、それぞれ内側に折り曲げられて交互に配設
されている。これら磁極片２２の総数が上記永久磁石１
７の回転ステップ数となる。

２３、２４は第１、第２の駆動コイルであり、駆動コイ
ル２３．２４に電流を流すことによって上記磁極片２２
に磁極が誘起され、永久磁石１７との吸引、反発力によ
ってロータ１６が回転する。

駆動コイル２３．２４に流れる電流は、電源からコイル
に流れ込む電流Ｉ。

１、　−　Ｖ／　Ｒ（１、−（Ｒ／Ｌ）ｔ　　）と、ロ
ータ１６が回転することによって発生する逆起電圧によ
る電流１，１ １Ｒ＝Ｋｓｔｎ（ωｔ、　＋　０）を重合わせたものと
なる。

ここで、Ｒ；コイル抵抗 ■＝電源電圧 Ｌ：コイルインダクタンス ｔ；時間 に：比例定数 とする。

第３図は電流波形の一例を示す図である。第３図（Ａ）
は低インダクタンスの場合の低周波領域における波形図
、第３図（Ｂ）は高インダクタンスの場合の低周波領域
における波形図、第３図（Ｃ）は低インダクタンスの場
合の高周波領域における波形図、第３図（Ｄ）は高イン
ダクタンスの場合の高周波領域における波形図である。

定電流制御のため電流は一定値でクランプされている。

駆動コイルに流れる電流１ １　＝　Ｖ／Ｒ（Ｉ　　ｅ−（Ｒ／１．ｌｔ　）　十Ｋ
ｓｉｎ（ωｔ　＋　０　） は、駆動コイル２３．２４の抵抗及びインダクタンス成
分に影響され、またＰＭ型パルスモータの出力は駆動コ
イル２３．２４に流れる。したがって、ＰＭ型パルスモ
ータの動トルク特性は、駆動コイルのインダクタンス成
分により影響されることになる。

ところで最近のＯＡ機器では、高速、高出力化が、パル
スモータにおいては高周波特性の改良が要求されてきて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成のパルスモータの駆動回路にお
いては、第６図にａ線で示すように高周波領域ではトル
クが急激に低下して使用することができない。これは、
インダクタンスの大きなパルスモータは電流の立ち上が
り特性が悪く、高周波になるとパルスモータへのエネル
ギ注入効率が低下することになる。

その対策としてパルスモータの駆動電圧を上げることが
考えられるが、電源価格、駆動回路の使用部品価格等が
上昇してしまう。また、インダクタンスの小さなパルス
モータを使用すると高周波領域でトルクが急激に低下す
るを防止できるが、低周波領域では高出力を出せないと
いう問題がある。

本発明は、上記従来のパルスモータの駆動回路の問題点
を解決して、パルスモータのインダクタンス成分を変化
させることを可能にして低周波領域で高出力を供給する
とともに高周波領域でも使用することができ、しかも安
価なパルスモータを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明のパルスモータの駆動回路において
は、パルスモータ駆動用コイルの巻線を高インダクタン
ス側と低インダクタンス側に分割し、それぞれの端子を
選択することによりインダクタンスを切換え可能とする
スイッチング素子を各巻線に接続し、該スイッチング素
子をモータドライバを介してマイクロプロセッサに接続
するとともに、上記マイクロプロセッサは高周波領域で
の駆動の要否に応じて上記スイッチング素子を切り換え
てインダクタンスを選択する手段を有している。

（作用） 本発明によれば、上記のようにパルスモータ駆動用コイ
ルの巻線を高インダクタンス側と低インダクタンス側に
分割し、それぞれの端子を選択することによりインダク
タンスを切換え可能にするスイッチング素子を各巻線に
接続し、該スイッチング素子をモータドライバを介して
マイクロプロセッサに接続するとともに、上記マイクロ
プロセッサは高周波領域での駆動の要否に応じて上記ス
イッチング素子を切り換えてインダクタンスを選択する
手段を有しているので、低周波領域で高出力を供給する
とともに、高周波領域でも使用することが可能になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すパルスモータの駆動回路
のブロック図、第２図は本発明のパルスモータの駆動回
路の断面図である。

図において、６はロータ、７は外周面を円周方向に分割
着磁した永久磁石である。該永久磁石７の中心にはロー
フ軸８が固定されている。

９は中ヨーク、１０．１１は外ヨークであり、それぞれ
磁気回路を構成する。これらヨーク９，１０゜１１の内
周部には磁極片Ｉ２が形成され、それぞれ内側に折り曲
げられて交互に配設されている。これら磁極片１２の総
数が上記永久磁石７の回転ステップ数となる。

１３、１４は第１、第２の駆動コイルであり、駆動コイ
ル１３．１４に電流を流すことによって上記磁極片１２
に磁極が誘起され、永久磁石７との吸引、反発力によっ
てロータ６が回転する。

上記駆動コイル１３．１４は分割され、スイッチング素
子２．３に接続されている。そして、該スイッチング素
子２．３を２ａ、　３ａ側に接続することにより高抵抗
、高インダクタンス側を選択することができ、また２ｂ
、　３ｂ側に接続することにより、低抵抗、低インダク
タンス側を選択することができる。

上記パルスモータ１を駆動するため、各駆動コイル１３
１４はモータドライバ４に接続されている。

そして、マイクロプロセッサ５は該モータトライバ４に
接続されていて、駆動コイル１３．１４へノ相信号の供
給、スイッチング素子２，３のスイッチングタイミング
、相電流のチョッピング値等の制御を行う。

第２図に示すように、ステータ９．１０．　Ｉｔはパル
スモータ（の磁気回路を構成している。磁気回路に流れ
る磁束１５は、駆動コイル１３．１４に流れる電流ＩＥ
によって決定されるが、その際、磁束はパルスモータ１
のインダクタンス成分りに比例すすなわち、磁束Φは、 Φ−Ｌ・■ゆ である。

したがって、スイッチング素子２．３を高インダクタン
スとなる２ａ、　３ａ側とし、パルスモータ１を駆動す
ると、大きな磁束を得ることができ、大きな出力が得ら
れる。しかし電流波形は１＝Ｖ／Ｒ（Ｌ　　ｅ−（Ｒ／
Ｌ”　）＋Ｋｓｔｎ（ωを十θ） であり、高インダクタンスの場合には第３図に示すよう
に立ち上がりが遅くなる。

この場合、使用周波数を上げていくと、パルスモータ１
へのエネルギ注入効率が悪くなり、軸出力は低下する。

一方、低インダクタンスの場合、第３図に示すように高
周波領域になっても電流の平均値が著しく低下すること
はないので、軸出力は低下せず高周波領域まで使用する
ことが可能である。

第４図にパルスモータの外観図を示す。第４図（Ａ）は
パルスモータ１の正面図、第４図（Ｂ）は同側面図であ
る。

２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃが駆動コイル１．３．１４
の端子であり、第１図の端子２ａ、　２ｂ、　２ｃに相
当する。

ここで、プリンタ印字用紙の給送機構に上記パルスモー
タ駆動回路を採用した場合について説明する。

第５図は、２相励磁とした場合のマイクロプロセッサの
信号波形図である。

第１図のマイクロプロセッサ５がスイッチング素子２，
３にコイル選択信号Ａを出すことによってスイッチング
素子２．３が２ａ、　３ａ又は２ｂ、　３ｂ側と接続さ
れる。

次に、マイクロプロセッサ５がモータドライバ４に相電
流の値を定める信号Ｂを出す。そして、マイクロプロセ
ッサ５は、回転する周波数に応して低速回転であれば信
号ｃ、　ｃ’を２相の相信号として、また高速回転であ
れば信号り、Ｄ’を２相の相信号として選択して出力す
る。

これにより、複写紙等負荷の大きな紙に対しては低速、
高出力を、薄く負荷の小さな紙に対しては高速、低出力
を選択することが可能になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、説明したように本発明によれば、パルスモータ駆
動用コイルの巻線を高インダクタンス側と低インダクタ
ンス側に分割し、それぞれの端子を選択することにより
インダクタンスを切換え可能にするスイッチング素子を
各巻線に接続し、該スイッチング素子をモータドライバ
を介してマイクロプロセッサに接続するとともに、上記
マイクロプロセッサは高周波領域での駆動の要否に応じ
て上記スイッチング素子を切り換えてインダクタンスを
選択する手段を有しているので、高インダクタンスの場
合には、低周波数領域でパルスモータを駆動させること
によって高出力を得ることができ、低インダクタンスの
場合には、高周波数頭１ 域まで駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すパルスモータの駆動回路
のブロック図、第２図は本発明のパルスモータの断面図
、第３図は電流波形の一例を示す図、第３図（Ａ）は低
インダクタンスの場合の低周波領域における波形図、第
３図（Ｂ）は高インダクタンスの場合の低周波領域にお
ける波形図、第３図（Ｃ）は低インダクタンスの場合の
高周波領域における波形図、第３図（Ｄ）は高インダク
タンスの場合の高周波領域における波形図、第４図は本
発明のパルスモータの外観図、第４図（Ａ）はパルスモ
ータの正面図、第４図（ロ）はパルスモータの側面図、
第５図は２相励磁とした場合のマイクロプロセッサの信
号波形図、第６図はパルスモータの動トルク特性図、第
７図は従来のＰＭ型パルスモータの断面図、第８図は永
久磁石の斜視図である。 １・・・パルスモータ、２．３・・・スイッチング素子
、４・・・モータドライバ、５・・・マイクロプロセッ
サ、２ ９、１０．１１・・・ステータ、１０．１１．１３．１
４．２３．２４・・・駆動コイル、１６・・・ロータ、
１７・・・永久磁石、１８・・・ロータ軸、１９．２０
．２１・・・ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）パルスモータ駆動用コイルの巻線を高インダクタ
   ンス側と低インダクタンス側に分割し、（ｂ）それぞれ
   の端子を選択することによりインダクタンスを切換え可
   能にするスイッチング素子を各巻線に接続し、 （ｃ）該スイッチング素子をモータドライバを介してマ
   イクロプロセッサに接続するとともに、（ｄ）上記マイ
   クロプロセッサは高周波領域での駆動の要否に応じて上
   記スイッチング素子を切り換えてインダクタンスを選択
   する手段を有することを特徴とするパルスモータの駆動
   回路。