JPH04372600A - パルスモータ駆動装置 - 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、バッテリを電源として
パルスモータを効率よく駆動するパルスモータ駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルスモータは、周知のように正確な動
作量を得ることができること等により、移動部材に対す
る駆動機構として、精密機械を始め、各種装置に広く用
いられるようになってきている。このパルスモータは、
複数個の駆動用コイルを持っており、相切換指令に基づ
いて、上記各コイルを駆動パルスで各相毎に順次励磁す
ることにより、所定の回転角度に駆動されるものである
。

【０００３】このようなパルスモータ駆動装置として、
例えば特開昭５７−１０１５９６号公報に記載されてい
るものが知られている。この特開昭５７−１０１５９６
号に記載の装置は、コイルを励磁する１ステップ分の駆
動パルスをチョッピングして本来の１ステップを複数分
割し、小ステップずつ回転させるようにしたもので、電
力消費の低減化や回路構成の簡略化およびローコスト化
が可能となる。

【０００４】また、このようなパルスモータの駆動電源
にはバッテリが用いられるが、バッテリ電圧が低下した
状態でパルスモータを駆動すると、脱調現象等の不具合
を生じるので、特開昭６２−２２５１９９号公報に記載
のように、バッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧が設定
電圧より低い場合はパルスモータの駆動を行わないよう
にして、脱調等の不具合の発生を防止するものも知られ
ている。

【０００５】さらに、特開昭６３−３６８４号公報に記
載のように、パルスモータの駆動用コイルに流れる電流
値を制御するために、その電流値をモニタ抵抗により電
圧値に変換し、この電圧値をコンパレータにより基準値
と比較させ、その比較結果によりチョッパドライバを制
御し、前記電流値が基準値に対応する値となるように制
御するものも知られている。

【０００６】このようにパルスモータの駆動装置につい
ては各種の提案がなされており、実際の製品もこれらの
技術が適宜組み合わされて構成されている。その一例を
図３により説明する。

【０００７】図３において、１１は図示しないパルスモ
ータの駆動用コイルの一つで、この駆動用コイル１１は
、コイル抵抗１２を直列に有すると共に、電流チョッピ
ング回路１３、励磁切換回路１４および電流検出回路１
５と直列接続している。上記励磁切換回路１４は、制御
回路１６からの相切換指令に基づき、対応する駆動用コ
イル１１を励磁すべくオン状態となる。電流検出回路１
５は、駆動用コイル１１に流れる電流値を電位差として
検出する。この電位差はコンパレータ１７により基準電
圧Ｖｒｅｆ　と比較され、その比較結果により電流チョ
ッピング回路１３が制御される。

【０００８】上記構成において、制御回路１６からの相
切換指令により励磁切換回路１４をオン状態にすると、
駆動用コイル１１に電圧が印加され、電流はコイル抵抗
１２と駆動用コイル１１とによって決まる時定数により
増大していく。この電流値が設定値に達したことを、電
流検出回路１５によって得られる電位差と基準電圧Ｖｒ
ｅｆ　との比較によりコンパレータ１７で検出し、電流
チョッピング回路１３を動作させて、駆動用コイル１１
への印加電圧をオフさせ、電流をカットオフする。カッ
トオフされた電流は、時定数にしたがって減少する。こ
のため、電流検出回路１５によって得られる電位差も減
少するので、基準電圧Ｖｒｅｆ　と適当なヒステリシス
を持たせたコンパレータ１７の作用により電流チョッピ
ング回路１３はオン状態に転じ、電流値は再び増大し始
める。そして、この電流値が設定値に達するとコンパレ
ータ１７の動作により電流チョッピング回路１３で電流
をカットオフする。そうして、この動作を繰り返すこと
によりコイル電流を定電流化する。

【０００９】また、図４は、上記動作時におけるコイル
１１への印加電圧と電流との関係の波形を示している。

【００１０】このような従来技術では、パルスモータの
駆動に安定な電圧源を使用することを前提としている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パルス
モータの駆動電源としてバッテリが用いられる場合、バ
ッテリは時間と共に電圧が低下するので、それぞれの電
圧において効率良くパルスモータを駆動できることが必
要である。また、バッテリ容量には限りがあるので、省
エネルギー動作が必要となる。この他、熱上昇の低減や
、パルスモータホールド時のパワーダウン動作を含め、
簡易な駆動システムを実現する必要がある。

【００１２】また、図３の回路では、電流検出回路１５
による検出電圧はパルスモータに有効に利用されないの
で、消費電流が無駄になる問題を有している。

【００１３】このようにパルスモータの駆動装置として
は、駆動電源であるバッテリ電圧の低下に対しても効率
良く所定のトルクが得られ、しかも省エネルギー動作を
行う簡易な駆動システムの実現が要望されている。

【００１４】本発明の目的は、バッテリ電圧の変動に対
しても均一なトルクで駆動でき、省エネルギー動作等の
要望に対してもこれらを満足することができるパルスモ
ータ駆動装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のパルスモータ駆
動装置は、相切換指令によりパルスモータの各コイルを
励磁用のバッテリからの駆動パルスにより相毎に順次励
磁して駆動するパルスモータ駆動装置において、前記コ
イルの前記バッテリの電圧を検出する電圧検出回路と、
前記バッテリの電圧値に対応して予めデューティ比が設
定されているデューティ比設定手段と、前記駆動パルス
を前記電圧検出回路により検出されたバッテリ電圧に対
応するデューティ比によりチョッピングするチョッピン
グ制御回路とを備えたものである。

【００１６】

【作用】本発明は、あらかじめデューティ比が設定され
ているデューティ比設定手段のバッテリの電圧値に対応
したデューティ比により、電圧検出回路で検出されたバ
ッテリの電圧に従い、チョッピング制御手段でコイル励
磁用の駆動パルスをチョッピングするので、バッテリ電
圧の変動に対しても均一なトルクで駆動でき、無駄な発
熱の低減および省エネルギー動作が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のパルスモータ駆動装置の一実
施例を図面を参照して説明する。

【００１８】図１において、２１はパルスモータで、こ
のパルスモータ２１は、図示していないが複数の駆動用
コイルを持っており、これら駆動用コイルがドライブ回
路２２によってバッテリ２３を電源として順次励磁され
ることにより、所定回転角に駆動される。２４は装置全
体を統括制御する中央演算処理装置（ＣＰＵ）で、この
中央演算処理装置２４は、データバス２５を介してパル
ス発生器２６、電圧検出回路として機能するアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２７およびチョッピング
制御回路２８とそれぞれ接続している。

【００１９】中央演算処理装置２４は、パルス発生器２
６に対して、パルスモータ２１を所定速度で所定量回転
させるための相切換指令を与える。パルス発生器２６は
この相切換指令を入力することにより、パルスモータ２
１の例えば２つの駆動用コイルを４相構造に接続した駆
動用コイルに対する各相毎の駆動パルスを生じ、これら
は各相毎に設けられたアンドゲート２９Ａ　，２９Ｂ　
，２９Ｃ　，２９Ｄ　の、対応する一方の入力端にそれ
ぞれ入力される。

【００２０】アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ
２７は、励磁用電源であるバッテリ２３の電圧を検出し
てこれをデジタル信号に変換するもので、このアナログ
／デジタルコンバータ２７によって検出されたバッテリ
２３の電圧は、中央演算処理装置２４に取り込まれる。 中央演算処理装置２４には、このバッテリ電圧に対応し
たデューティ比が予め設定されており、バッテリ電圧が
取り込まれたことにより、対応するデューティ比を、デ
ータバス２５を介してチョッピング制御回路２８に出力
する。すなわち、中央演算処理装置２４はデューティ比
設定手段２４ａ　としての機能を有する。

【００２１】チョッピング制御回路２８には、前記パル
ス発生器２６から、チョッピング用のクロックパルスｆ
が入力されており、このクロックパルスｆを基に前記デ
ューティ比に応じたチョッピング用のパルス波を生じる
。このチョッピング用のパルス波は、前記各相毎に設け
られたアンドゲート２９Ａ　，２９Ｂ　，２９Ｃ　，２
９Ｄ　の他方の入力端にそれぞれ入力される。

【００２２】図２は、例えばアンドゲート２９Ａ　に対
する一方の入力、すなわちパルス発生器２６からの駆動
パルスａと、他方の入力、すなわちチョッピング制御回
路２８からのチョッピング用パルス波ｂと、これらの論
理積、すなわちアンドゲート２９Ａ　の出力ｃとの関係
を示している。図から明らかなように、チョッピング用
パルス波ｂは駆動パルスａより高周波であり、このパル
ス波ｂによりチョッピングされた駆動パルスｃがドライ
ブ回路２２に入力され、パルスモータ２１の対応するコ
イルの相を励磁する。

【００２３】ここで、前記デューティ比は、駆動パルス
ａに対するチョッピングの割合を決定するものであり、
バッテリ２３の電圧が変化しても、それぞれの電圧での
パルスモータ２１の出力トルクが一定となるように、予
め実験等により求めておく。

【００２４】上記構成において、中央演算処理装置２４
は、パルスモータ２１を起動する場合、先ずバッテリ２
３の電圧を取り込み、この電圧値に対応するデューティ
比をチョッピング制御回路２８に設定し、このチョッピ
ング制御回路２８から上記デューティ比に対応するチョ
ッピング用パルス波ｂを出力させる。例えばバッテリ電
圧が低い場合は、デューティ比のオン部分の幅を広げ、
反対にバッテリ電圧が高い場合は、デューティ比のオフ
部分の幅を広げる。

【００２５】この状態で、中央演算処理装置２４からパ
ルス発生器２６に対して相切換指令を出力すると、パル
ス発生器２６は各相毎の駆動パルスａを順次出力する。 この駆動パルスａは、チョッピング制御回路２８からの
上記デューティ比に対応したチョッピング用パルス波ｂ
と共にアンドゲート２９Ａ　に入力されるので、このア
ンドゲート２９Ａ　からはチョッピング用パルス波によ
りチョッピングされた駆動パルスｃが出力され、ドライ
ブ回路２２を介してパルスモータ２１のコイルの該当す
る相が励磁される。

【００２６】このように、バッテリ２３の電圧に対応し
たデューティ比に従って、各相毎の駆動パルスがチョッ
ピングされるので、バッテリ２３の電圧変化に対してパ
ルスモータ２１の出力トルクを一定にして駆動すること
ができる。このため、無駄な発熱を低減することができ
、省エネルギー動作が可能となる。

【００２７】なお、パルスモータ２１のホールド時には
、相出力は一定にしておき、デューティ比をホールドに
必要な値までコントロールすることにより、パワーダウ
ンモードが可能になる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のパルスモータ駆動装置によれば
、あらかじめデューティ比が設定されているデューティ
比設定手段のバッテリの電圧値に対応したデューティ比
により、電圧検出回路で検出されたバッテリの電圧に従
い、チョッピング制御手段でコイル励磁用の駆動パルス
をチョッピングするので、バッテリ電圧の変動に対して
も均一なトルクで駆動でき、無駄な発熱の低減および省
エネルギー動作をできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルスモータ駆動装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】同上動作を説明する波形図である。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【図４】同上動作を説明する波形図である。

【符号の説明】

２１　　　　パルスモータ ２３　　　　バッテリ ２４ａ　　　デューティ比設定手段 ２７　　　　電圧検出回路としての機能を有するアナロ
グ／デジタル（Ａ／Ｄ ）コンバータ ２８　　　　チョッピング回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　相切換指令によりパルスモータの各コ
   イルを励磁用のバッテリからの駆動パルスにより相毎に
   順次励磁して駆動するパルスモータ駆動装置において、
   前記コイルの前記バッテリの電圧を検出する電圧検出回
   路と、前記バッテリの電圧値に対応して予めデューティ
   比が設定されているデューティ比設定手段と、前記駆動
   パルスを前記電圧検出回路により検出されたバッテリ電
   圧に対応するデューティ比によりチョッピングするチョ
   ッピング制御回路とを備えたことを特徴とするパルスモ
   ータ駆動装置。