JPH04317598A - 駆動装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は駆動装置に関し、詳しく
はコイルを有し該コイルに通電されて駆動力を発生する
駆動機と、前記通電を行なって前記駆動機を駆動する駆
動回路からなる駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の駆動装置、例えばステッピング
モータを駆動機とする駆動装置では、特に駆動回路のパ
ワートランジスタなどの駆動素子（以下、パワー素子と
いう）など装置の発熱部を冷却する方式として従来２つ
の方式が採用されている。

【０００３】第１の方式は、上記のパワー素子などに対
して発熱量に相応した大型の放熱部材、いわゆるヒート
シンクを取り付け、空気の対流を利用して冷却する自然
冷却方式である。

【０００４】また第２の方式は、上記のパワー素子のヒ
ートシンクを小型とし、別に冷却用のファン、即ちモー
タによる扇風機を設け、このファンによりヒートシンク
を介し発熱素子を強制的に空冷し、ヒートシンクの冷却
効率を向上させる強制空冷方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記の２つの
冷却方式では次のような欠点があった。まず、自然冷却
方式の場合、冷却効果は一般にヒートシンクの放熱面積
とその取り付け方向（空気の対流から決定される向き）
によりほぼ決まり、モータの駆動回路においてはパワー
素子による発熱が著しいため大型のヒートシンクが必要
となる。しかし、ヒートシンク（一般にアルミ材からな
る）の大型化はコストアップ、装置の大型化、及び取り
付け方法（方向等）の制限等の問題が生じる。

【０００６】一方、強制空冷方式の場合、空気の流れを
強制的に形成するため、装置の取り付け方向等には自由
度が得られる。しかしながら、冷却ファンを駆動するた
めの電源回路を必要とするため、以下のような欠点が有
る。

【０００７】・ヒートシンクの小型化によりせっかく得
たスペースをファンの電源回路が使用することになり、
装置の小型化ができない。

【０００８】・ファンの電源回路そのものが新たな発熱
源となってしまう。

【０００９】・モータが駆動されておらず、モータ駆動
回路の発熱がない、もしくは少ない場合でもファンの駆
動による強制冷却を続けるので、消費電力の無駄が発生
するとともに、ファンの寿命も短くなってしまう。

【００１０】・冷却ファンによるコストアップがヒート
シンクの小型化によるコストダウンにより相殺できたと
しても、電源回路によるコストアップが発生してしまう
。

【００１１】そこで本発明の課題は、この種の駆動装置
において、上記のような従来の欠点を解消し、装置の冷
却を効率良く行なえ、省電力を図れ、更に装置の小型化
およびコストダウンが図れる構成を提供することにある
。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、上述した種類の駆動装置で、発熱
部を冷却するためのファンなど電動の冷却手段を有する
駆動装置において、駆動機の駆動時でコイルの通電を遮
断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起電力に
より前記冷却手段を駆動する回路を設けた構成を採用し
た。

【００１３】

【作用】このような構成によれば、駆動機の駆動時に駆
動機のコイルの通電を遮断ないし切り換えた時に駆動機
のコイルに発生する逆起電力により冷却手段を駆動でき
、装置の発熱部の冷却を行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。ここではステッピングモータを駆動機とするモータ
駆動装置を例示する。

【００１５】図１は実施例のモータ駆動装置の全体の回
路構成を示している。図１において符号１は駆動機のス
テッピングモータであり、いわゆるペンタゴン接続され
た５つのコイルＬ１〜Ｌ５を有する５相のモータとする
。符号２はモータ１を駆動するための電力を供給する電
源回路である。

【００１６】また符号Ｔ１〜Ｔ１０はモータ１を駆動す
るためのパワートランジスタであり、それぞれに不図示
の小型のヒートシンクが取り付けられているものとする
。電源回路２からトランジスタＴ１〜Ｔ１０を介してモ
ータ１の各コイルＬ１〜Ｌ５に駆動電圧が印加され、ト
ランジスタＴ１〜Ｔ１０がＩＣからなるトランジスタ駆
動回路３の制御によって選択的にオン、オフされること
により、コイルＬ１〜Ｌ５の通電が切り換えられ、いわ
ゆる励磁相が切り換えられて、モータ１が駆動される。

【００１７】トランジスタＴ１〜Ｔ１０のそれぞれのコ
レクタ、エミッタ間にはダイオードＤ１〜Ｄ１０が接続
されている。また電源回路２とトランジスタＴ１、Ｔ３
、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９のそれぞれとの間の電源ラインにも
ダイオードＤ１１〜Ｄ１５が挿入されている。

【００１８】一方、符号４は冷却用のファンであり、特
にトランジスタＴ１〜Ｔ１０および電源回路２などの装
置の発熱部を冷却するものである。このファン４のモー
タを駆動するためにトランジスタＴ１１、ツェナーダイ
オードＺＤ、及びダイオードＤ２１〜Ｄ２５からなるフ
ァン駆動回路５が設けられている。この回路５は、この
種の駆動装置の回路においてモータのコイルの励磁相切
り換え時にコイルに発生する逆起電力からパワートラン
ジスタなどの素子を保護し、電気的ダンパーとしての役
割をなすＦＢＣ（フライバックコントロール）回路を転
用したものである。

【００１９】ダイオードＤ２１〜Ｄ２５のそれぞれのア
ノード側はダイオードＤ１１〜Ｄ１５のそれぞれのカソ
ード側に接続され、ダイオードＤ２１〜Ｄ２５のカソー
ドはトランジスタＴ１１のコレクタに接続されている。 トランジスタＴ１１のコレクタ、ベース間にツェナーダ
イオードＺＤが接続されている。そしてトランジスタＴ
１１のコレクタ、エミッタがファン４の電源ラインの両
端の接続端子に接続されている。

【００２０】なお本実施例の装置の物的な構成は図２の
ようになる。モータ１と別体にコントロールボックス６
が設けられ、同ボックス６内に設けられた回路基板７上
に図１に示したトランジスタＴ１〜Ｔ１０以下からなる
モータ駆動回路８が設けられ、その中にファン駆動回路
５が設けられる。電源回路２は回路基板７と別にボック
ス６内に設けられる。冷却用のファン４はボックス６の
側壁に設けられる。

【００２１】次に上記構成による動作を説明する。図１
の構成において、トランジスタ駆動回路３によってトラ
ンジスタＴ１〜Ｔ１０が選択的にオン、オフされ、電源
回路２の出力電流がコイルＬ１〜Ｌ５に順次切り換えて
印加され、通電されることによりモータ１が回転駆動さ
れる。トランジスタＴ１〜Ｔ１０はそれぞれコイルＬ１
〜Ｌ５に対応して符号１φ〜５φで示すように５組のペ
アになっており、ペアのトランジスタどうしは対応した
コイルの通電時と通電遮断時で逆にオン、オフされる。

【００２２】ここでコイルＬ１について考えると、通電
時にはトランジスタＴ１がオフ、トランジスタＴ２がオ
ンされ、コイルＬ１に電源回路２からの電流が矢印方向
に印加される。励磁相の切り換え時には逆にトランジス
タＴ１がオン、トランジスタＴ２がオフされ、電源電流
の通電が遮断される。この時、コイルＬ１のインダクタ
ンスによる逆起電力により通電時と同じ向きの電流Ｉ１
が発生し、ダイオードＤ１、Ｄ２１を介し電流Ｉｚとな
ってファン駆動回路５に流れ込む。

【００２３】この時、ファン４のモータに印加される電
圧Ｖ１、即ちトランジスタＴ１１のコレクタ、エミッタ
間の電圧が、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖ
ｚにトランジスタＴ１１のベース、エミッタ間の電圧Ｖ
ＢＥを加えた高さより高くなろうとすると、トランジス
タＴ１１がオンして電流Ｉ３が流れるので、Ｖ１≦ＶＢ
Ｅ＋Ｖｚ となり、ほぼ定電圧に制御され、ファン４に対し電圧Ｖ
１に応じた電流Ｉ２が流れる。

【００２４】ここでモータ１は５相のモータで４相励磁
で駆動するため、電気角３６０゜に対しコイルＬ１〜Ｌ
５より上記逆起電力がそれぞれ１回、計５回発生し、こ
の逆起電力によりファン４に印加される電圧Ｖ１及び電
流Ｉ２は、例えばモータ１が１ｋｐｐｓでの連続駆動時
において図３に示すように７３〜８０％のデューティー
比のパルス電圧、電流として印加されることになる。電
圧Ｖ１は例えば約１８Ｖに設定される。モータ１の回転
速度に応じたステップレートが高くなるほど上記デュー
ティー比も高くなる。すなわちファン４はモータ１の回
転速度に応じてＰＷＭ（パルス幅変調）方式で給電され
て回転駆動され、送風により装置の発熱部の冷却を行な
うことができる。

【００２５】以上のような本実施例によれば、従来の強
制空冷方式に比べてファンを用いる点では同じだが、上
述のようにモータ１の駆動時で励磁相の切り換えにより
コイルＬ１〜Ｌ５に発生する逆起電力によりファン４を
駆動するので、ファン４専用の電源回路が不要である。 しかもファン駆動回路５は先述のようにＦＢＣ回路を転
用したものであり、ファン駆動回路５のために特にコス
トがかかる訳ではなく、全体としてコストダウンが図れ
る。

【００２６】また、先述のようにファン駆動回路５に流
れ込んだ電流ＩｚはＰＷＭ方式で制御されて一部（Ｉ２
）はファン４により消費され、残り（Ｉ３）は（ＦＢＣ
回路の本来の役割通り）トランジスタＴ１１で消費され
る。ＰＷＭ制御によれば、逆起電力の電圧のデューティ
ー比が高い時、つまりモータ１が高速で駆動されトラン
ジスタＴ１〜Ｔ１０などの発熱が著しい時にファン４の
駆動電圧、電流のパルス幅が大きくパルス間隔が狭くな
り、ファン４は高速回転し高い冷却能力を発揮する。反
対に逆起電力の電圧のデューティー比が低い時、つまり
モータ４が低速で駆動され発熱が少ない時はファン４は
低速回転し、少ない発熱に見合った冷却能力となる。更
にモータ１が停止すると上記逆起電力が発生せず上記デ
ューティー比が０となってファン４も停止する。即ち発
熱が止まるとファン４も停止する。

【００２７】このようにファン４がセンサなどを用いず
に自動的にＰＷＭ制御方式でモータ１の駆動に対応して
駆動され、無駄なく効率良く効果的に冷却を行なえ、消
費電力の無駄がない。ファン４の寿命も長くなる。

【００２８】また従来ではＦＢＣ回路においてモータの
逆起電力を抵抗、トランジスタなどでいたずらに消費し
ていたのに対し、本実施例ではその逆起電力を冷却に使
用するので、この点でも消費電力の無駄を省ける。

【００２９】更に本実施例では強制空冷方式なのでパワ
ートランジスタなどのヒートシンクを小型にできるとと
もに、ファン４の専用の電源がなく、その電源のための
スペースも不要なので装置全体の小型化が図れる。

【００３０】なお以上のように、コイルの逆起電力によ
り冷却用ファンを駆動する構成は、モータの駆動装置に
限らず、例えばプリンタの活字を打撃する印字ハンマな
どとして用いられ、高速で間欠的に駆動されるソレノイ
ドの駆動装置などにも適用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、コイルを有し該コイルに通電されて駆動力を
発生する駆動機と、前記通電を行なって前記駆動機を駆
動する駆動回路からなる駆動装置であって、更に該装置
の発熱部を冷却するための電動の冷却手段を有する駆動
装置において、前記駆動機の駆動時でコイルの通電を遮
断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起電力に
より前記冷却手段を駆動する回路を設けた構成を採用し
たので、前記冷却手段専用の電源が不要であり、冷却手
段による冷却を無駄なく、効率良く、効果的に行なえ、
省電力化および冷却手段の長寿命化が図れ、さらに装置
の小型化およびコストダウンなどが図れるという優れた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるモータ駆動装置の回路の
構成を示す回路図である。

【図２】同装置の物的な構成を示す透視斜視図である。

【図３】同装置のファン駆動回路５によるファン４の駆
動電圧、電流の波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１　　ステッピングモータ ２　　電源回路 ３　　トランジスタ駆動回路 ４　　冷却用のファン ５　　ファン駆動回路 ６　　コントロールボックス ７　　回路基板 ８　　モータ駆動回路 Ｄ１〜Ｄ１５、Ｄ２１〜Ｄ２５　　ダイオードＬ１〜Ｌ
５　　コイル Ｔ１〜Ｔ１１　　トランジスタ ＺＤ　　ツェナーダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コイルを有し該コイルに通電されて駆
   動力を発生する駆動機と、前記通電を行なって前記駆動
   機を駆動する駆動回路からなる駆動装置であって、更に
   該装置の発熱部を冷却するための電動の冷却手段を有す
   る駆動装置において、前記駆動機の駆動時でコイルの通
   電を遮断ないし切り換えた時に該コイルに発生する逆起
   電力により前記冷却手段を駆動する回路を設けたことを
   特徴とする駆動装置。