JPS58107094A - パルスモ−タ制御装置 - 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】 本発明は、パルスモータ制御装置に関し、特に失調させ
ずにそのパルスモータめ回転速度を、所望の値に制御す
る装置に関する。

一般にパルスモータには、駆動パルスが一定の周波数の
範囲内にある場合に、駆動パルスの数とパルスモータの
回転角とが比例しないいわゆる失調状態のあることが知
られている。仮に、１つのパルスで１／Ｎ回転するパル
スモータがあったとすると、周波数がＦ　（Ｈｚ　）な
らば、単位時間当りＦ／Ｎ回転するはずである。しかし
、その周波数が失調を生ずる範囲内にあるときは、バｔ
Ｌスモータは単位時間当りＦ／Ｎ回転せず、回転速度が
周波数に対応しなくなる。この失調の生ずる周波数範囲
は、例えば、２相励磁の場合、１２５乃至１４０　（Ｈ
ｚ　）の範囲でその中心周波数は１３２（Ｈｚ　）であ
る。このような失調は、パルスモータの回転数と、機械
自身の持つ固有振動数との共振に由来すると考えられる
。

このような失調の生じやすい周波数領域において、失調
させずにパルスモータを駆動する手段としては、まず、
慣性負荷を設け、これに゛よって機械の固有振動数をず
ら゛す方法が知られている。しかし、この方法によれば
駆動系全体の形状が大きくなり過ぎるとい一同題があり
、更には、共振点がずれることから、他の周波数領域で
失調が生ずるという問題も生ずる。他の失調対策として
パルスモータの回転軸と機械の駆動軸との間にスリップ
機構を設け、これによって振動の減衰を図り失調を防ぐ
方法が知られている。この方法を採用した場合、スリッ
プ機構による機械的損失が増大し、モータのみかけ上の
トルクが低下するという問題がある。また、モータと機
械の駆動軸とがスリップするため、位置決め等の移動量
を制御するものには利用できないという問題点がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものでパルスモータ
の回転速度を設定する設定部と、この出力に応じた周波
数のパルス列を出力するＶ／Ｆ変換手段とを有するパル
スモータｉ１１制御装胃において、慣性負荷あるいは、
スリップ機構を何ら使用することなく、失調の生ずる周
波数領域においても失調を生ずることなしに所望の回転
速度でパルスモータを回転するため、設定部の出力が失
調の生ずる周波数領域にあるか否かを判断する判断部と
、これによって失調の生ずる周波数領域にパルスモータ
の回転速度が設定されたと判断されたときに、パルスモ
ータを失調の生ずる周波数領域よりも高い領域及び低い
領域で交互に駆動することによって、その平均回転速度
を、所望の回転速度と一致させる配分手段とを備えたも
のである。

以下、第１図乃至第４図に示す一実施例に基づいて本発
明を詳述する。

第１図は、本発明の基本的な構成を示すブロック図であ
る。この図において、設定部１は、直流電源１１の他、
抵抗１２．１４及び可変抵抗１３を直列に接続した構成
となっており、可変抵抗１３の値を変化させることによ
って点Ｐのアースに対する電位（以下ｒＶｐＪとする）
が変化するようになっている。このｖｐは、判断手段と
しての判別部２に入力されるように接続されている。判
別部２は、Ｖｐが一定範囲（後述するように、失調の生
ずる周波数範囲に対応する）にあるときは、Ｖｐをパル
ス電圧発生部４に対して出力し、それ以外の範囲にある
ときは、Ｖｐを配分手段としてのＶ／Ｆ変換器５に対し
て出力するように接続されている。また、パルス電圧発
生部４の出力は、前記Ｖ／Ｆ変換器５に入力され、Ｖ／
Ｆ変換Ｉ５の出力は、ドライバーアンプ６を介してパル
スモータ７にλカされるようにそれぞれ接続されている
。

次に、第１図に示したパルスモータ制ｉｌ装置を詳細に
第２図に示す。この図において、判別部２は、Ｖｐが入
力される２つのリミタ２１Ａ、２１Ｂを有しており、各
々コンパレータ２２Ａ、２２Ｂに接続されている。この
うち、コンパレータ２２Ａの出力は、ＯＲ回路２４及び
ＮＯＲ回路２３に各々入力され、またインバータ２６を
介してＡＮＤ＠路２７に入力されるように接続されてい
る。

他方、コンパレータ２２Ｂの出力は、ＮＯＲ回路２３及
びＡＮＤ回路２７に入力されるように接続されている。

次に、ＮＯＲ回路２３の出力は、ＯＲ回路２４に入力さ
れ、、ＯＲ回路２４の出力はゲート２５に入力されるよ
うに各々接続され−でいる。

このゲート２５には、Ｖｐが入力されており、ＯＲ回路
２４の出力に制御されてＶ／Ｆ麦換器５に出力される。

また、ＡＮＤ回路２７の出力は、ゲート２８に入力され
、Ｖｐの後述するＶ／Ｔ変換器への出力を制御するとと
もに、後述するゲート４３にも入力され、パルス電圧発
生部４がＶ／Ｆ変換器５を制御する。

ここで、判別部２の動作を第３図に示す縮図に従って説
明する。なお、この図において、ｖｐの電圧がｖＩｔ乃
至ｖｈの範囲内にあれば、そのＶｐをＶ／Ｆ変換器に直
接入力してパルスモータを駆動したと轡に、失調が生ず
るものとする。

リミタ２１Ａは、ｖｐ　＞Ｖｈの部分を出力し、リミタ
２１Ｂは、ｖｐ≧ｖｊ！の部分を出力する機能を有する
。このため、時刻ｔｌ乃至【２の如く、ＶｐがＶ２より
低い場合には、リミタ２１Ａ、２１リミタ２１Ａ、２１
Ｂの出力を正規化するコンパレータ２２Ａ、２２Ｂから
は何も出力されない。

従ってＮＯＲ回路２３の入力は、いずれもｒＯＪとなる
ので、出力は「１」となる。これがＯＲ回路２４を介し
てゲート２５に印加されるので、ゲ−ト２５が導通し、
ＶｐがＶ／Ｆ変換Ｉ５に入力されることとなる。

次ニ、ＢＨＩＪｔ２乃１３ノ如＜、Ｖｌ　≦Ｖｐ　≦Ｖ
ｈの場合を説明する。この場合は、リミタ２１Ｂの出力
があるので、コンパレータ２２Ｂの出力が「１」となる
。他方、リミタ２１Ａの出力はないので、コンパレータ
２２Ａの出力は「０」のままである。したがって、ＮＯ
Ｒ回路２３の出力は「０」となり、ＯＲ回路２４の出力
も「０」となってゲート２５は、非導通となる。他方、
ＡＮＤ回路２７は、その入力がいずれも「１」となるの
で、出力も「１」となり、ゲート２８が導通となる。こ
のため、ｖｐがパルス電圧発生１１１４に入力されるこ
ととなる。

つぎに、時刻ｔ３以後の如＜、Ｖｈ　＜Ｖｐの場合を説
明する。この場合には、リミタ２１Ａ、２１Ｂともに出
力があるのでコンパレータ２２Ａ、２２Ｂの出力は、い
ずれも「１」となる。このため、ＡＮＤ回路２７は、そ
の入力の一方が「０」となるので、出力はｒＯＪとなり
、ゲート２８は非導通となる。他方、ＮＯＲ回路２３の
出力は「０」となるものの、ＯＲ回路２４の入力の一方
が「１」であるので、出力は「１」となり、ゲート２５
が導通し、ＶｐがＶ／Ｆ変換機５に入力されることとな
る。

すなわち、判別部２は、Ｖｌ≦Ｖｐ≦ｖｈの場合は、Ｖ
ｐをパルス電圧発生部４に対して出力し、他（１）Ｖｐ
　＜Ｖｌ　、　Ｖｐ　＞Ｖｈ　ｆ）場合ニハ、ＶｐｅＶ
／Ｆ変換器５に対して出力する機能を有している。

次に、パルス電圧発生部４は、Ｖ／Ｔ変換器４１と、ク
ランパ４２と、ゲート４３とを直列に接続した構成とな
っている。詳述すると、まずＶ／Ｔ変換器４１は、入力
電圧の大小に応じて、所望のパルスの幅を変化させ、こ
れを出力する機能を有している。次に、クランパ４２は
、Ｖ／Ｔ変換１１４１の出力を一定の電圧だけ上昇させ
る機能を有する。ゲート４３は、前述した・ＡＮＤ回路
２７の出力によって制御され、ゲート２８と同様の動作
をする。

さらに、Ｖ／Ｆ変換器５は、入力電圧に応じて周波数が
変化したパルス列を出力し、これがドライバーアンプ６
によって必要な値に増幅され、パルスモータ７に印加さ
れるようになっている。

次に、上記実施例の全体的動作を第４図に沿って説明す
る。まず、時刻Ｔ１１以前においては、Ｖｐ＜Ｖｆｆｉ
となっている。このため、判別部２は、Ｖ／Ｆ変換器５
に対してｖｐを出力する。Ｖ／Ｆ変換１５は、第４図に
示すようなパルス列を出力し、これがドライバーアンプ
６によって必要な電圧に増幅され、パルスモータ７に印
加される。従ってパルスモータ７は、パルス列の周波数
に応じた速度で回転することとなる。なお、第４図のＳ
ｉ、ｓｈ　はｖｐがそれＦｔＬＶｊ！　、　Ｖｈ　Ｊ−
すＶ）、且つこれが直接Ｖ／Ｆ変換Ｉ５に入力されて所
定のパルス列が出力され、これによってパルスモータ７
が失調することな（回転すると仮定した場合の回転速度
を表わしたものである。次に、時刻Ｔ１１乃至Ｔ　１２
ニおイテハ、Ｖｌ　＜Ｖｐ　＜Ｖｈ　テアリ、；またＶ
ｐ　＜　（Ｖｈ−Ｖｌ）／２となッテイる。このため、
判別部２はＶｐをパルス電圧発生部４に対してＶｐを出
力する。このｖｐは、第２図に示すように、まずＶ／Ｔ
変換器４１に入力される。

このＶ／Ｔ変換器４１は、第４図に示すように、周期が
Ｔｕで、且つパルス幅がＴ１のパルスを出力する。なお
、第４図には、説明上１周期分しか示されていないが、
実際には、時刻Ｔ　１１７’ｌ至Ｔ１２の長さに応じて
必要数の出力がなされる。以下同様である。このＶ／Ｔ
Ｉ’ｊｍ器４１の出力は、クランパ４２によって、必要
な電圧だけ上昇され、ゲート４３を介してＶ／Ｆ変換Ｉ
５に入力される。

このＶ／Ｆ変換１５の出力は、Ｔ１間と（Ｔｕ　−Ｔ１
）間で入力電圧が異なるため、１周期Ｔｕ内において、
興なる周波数のパルス列となる。このため。パルスモ〜
り７は、１周期下Ｕのうち、Ｔ１１Ｉでは回転速度が早
く、（Ｔｕ−ＴＩ）間で遅くなる。

ここで、第４図の［パルスモータ７の回転速度」の中で
、二点鎖線で示すものは各周期Ｔｕにおける平均速度を
示しである。また同図から明らかなように、各瞬時にお
けるパルスモータ７の現実の速度は、失調を生じる速度
の領域（Ｓｈ　−８１）の外である。したがって所望の
速度でモータを回転したならば失調する場合であっても
、失調速度よりも速い速度と遅い速度とを交互に繰り返
し、しかもその平均速度を所望の速度に一致させている
ので、失調することなく所望の回転速度を彎られる。

上記実施例において、パルスモータの平均速度を調整す
る方法として、失調速度よりも早い速度の時間と遅い時
間との割合を変化していた。この他の方法として、その
時間の割合を一定とし、前記速い方の速度または遅い方
の速度を変化するよ１１”、”ＩＩ うにしてもよい。但し、この場合、自起動周波数板上の
速度でパルスモータを回転させる必要がある。

以上のように本発明によれば、失調の生ずる周波数領域
においてパルスモータを使用する場合にこの周波数領域
よりも高い領域及び低い領域において交互にパルスモー
タを駆動し、平均の回転速度を、失調が生じない場合に
得られる回転速度と一致させることとしたので、慣性負
荷あるいはスリップ機構を何ら使用することなく、失調
の生ずる周波数領域においても失調を生ずることなく良
好に回転制御することができるというすぐれた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるパルスモータ制御装置の基本的
な構成を示すブロック図、第２図は第１図の装置を詳細
に示すブロック図、第３図は判別部の動作を示す線図、
第４図は全体的動作を示す線図である。 １・・・設定部、　２・・・判断手段としての判別部、
４・・・配分手段としてのパルス電圧発生部、　５・・
・Ｖ／Ｆ変換器、　７・・・パルスモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルスモータの回転速度を設定する設定部と、この出力
   に対応した周波数のパルス列を出力するＶ／Ｆ変換手段
   とを有するパルスモータ制御装置において、設定部の出
   力が失調の生ずる周波数領域にあるか否かを判断する判
   断手段と、失調の生ずる周波数領域にバ、ルスモー夕の
   回転速度が設定されたときに、パルスモータを失調の生
   ずる周波数領域よりも高い領域及び低い領域で交互に駆
   動することによって、その平均回転速度を、所望の回転
   速度と一致させる配分手段とを備えたことを特・徴とす
   るパルスモータ制御装置。