JPS5836194A - パルスモ−タ駆動回路 - 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】 励磁回路にパルス幅変調方式の定電流回路を用いて、モ
ータ回転の立上りの改善と高能率な運転を行なうパルス
モーダ駆動回路に関する。

パルスモー夕では小形で高トルク．高出力および高安定
のもθ要求されるため、多相励磁されるのが普通となっ
ている。さらにモータ回転の立上の改善と高能率な運転
を行うため、励磁回路に供給する負荷電流をスイッチン
グ回路によるパルス幅制御によって制御するパルス幅変
調（ＰＷＭ）方式の定電流回路を用いる駆動回路も多く
なっている。この種のパルスモータ駆動回路の従来の例
を図を参照して説明する。

第１図は５相パルスモータの励磁コイルを２−３相励磁
して駆動するパルスモータ駆動回路の一例である。図に
おいて、１は分配回路または相切換回路であり、入力パ
ルスφ。を受けて励磁の順序を決定するための信号を作
り出す。２人は励磁回路を流れる電流を電圧に変換する
抵抗、３Ａは分配回路１からの相切換信号φＡを受けて
励磁回路を付勢するトランジスタスイッチ、４人は比較
回路、５ＡはパルスＩＩＬ＆調５（ＰＷＭ）　、６Ａは
パルス幅変調器５人からの出力信号に応じてオン・オフ
制御されるトランジスタスイッチ、７Ａは励磁コイル、
８人は励磁回路をオフした場合に励磁コイルに発生する
逆起電力を抑制するダイオードである。

これら２Ａ〜８人から一つの相すなわち人相の励磁回路
２０Ａが構成されている。他の相、例えば、Ｂ相、Ｃ相
、Ｄ相、Ｃ相の励磁回路２０Ｂ−２０Ｂも同様な要素に
よって構成される。図では数字の後に相別の記号を付し
て示されている。例えば、電流検出抵抗２Ｂ、トランジ
スタスイッチ３Ｂ。

比較回路４Ｂ、パルス幅変調器５Ｂ、トランジスタスイ
ッチ６Ｂ、励磁コイル７Ｂ、およびグンピンクダイオー
ド８Ｂによって励磁相Ｂの励磁回路２０　Ｂが構成され
ている。このパルスモータ駆動回路の動作の概要を説明
する。第３図の波形φ。

に示されるような入力パルスφ。が相切換回路ｌに入力
されると、波形φＡ〜φＥに示されるような各励磁相の
駆動用の相信号が相切換回路１から出力される。このパ
ルスモータ駆動回路は２−３相励磁を行う駆動方式とな
っているので、各相信号φＡ〜φＥは、時系列には、常
に２つの相または３つの相の相信号が高レベルとなり、
２相励磁、３相励磁が交互に繰返されて励磁相が順次切
換っていくような信号となっている。例えば、第３図を
参照すると時刻ｔ。からは、人相信号φＡが高レベル吉
なり、その前から高レベルとなっているＤ相信号φＤと
Ｅ相信号φＥとによって、Ｄ相、Ｃ相およびＡ相の３相
励磁となる。次の時刻【、では、Ｄ相信号が低レベルと
なるので、Ｃ相および人相の２相励磁となる。

さらに次の時刻ｔ２からは、Ｂ相信号φＢが高レベルと
なり、その前から高レベルとなっているＥ相信号φＥと
Ａ相信号とに共に、Ｅ相１人相およびＢ相の３相励磁と
なる。このように２相励磁および３相励磁が交互に繰返
されて、励磁相が順次切換っていくような各励磁相の駆
動用の相信号φＡ〜φＥが各励磁回路２０Ａ〜２０Ｂに
与えられる。各励磁相の励磁回路２０Ａ〜２０Ｂはパル
ス幅変調器ｌこよる定電流制御できる構成をもつので、
この定電流制御のための基準電圧ＶＲが比較回路４Ａ〜
４Ｅに与えられる。またパルス幅変調器駆動用の高周波
のスイッチングパルスに各励磁回路のパルス幅変調器５
八〜５Ｅに与えられる。基準電圧ＶＲを適当に設定して
おくと、励磁回路２ＯＡは相駆動信号φＡによりトラン
ジスタスイッチ３Ａがオン状態となって動作状態にある
とき、励磁コイル３Ａに流れる電流値を電流検出抵抗２
人により検出し、検出された電圧を比較回路４人によっ
て比較し、比較出力をパルス幅変調器５人に供給し、こ
のパルス幅変調器５Ａの出力によりトランジスタスイッ
チ６Ａｆｄ−オン・オフ制御を行うことによって、励磁
コイル３人を流れる電流を基準電圧ＶＲに対応したもの
とするように定電流制御を行う。このため、基準電圧ｖ
Ｒを適当に設定することにより、励磁コイルに流れる電
流を任意に設定できる。このような励磁回路に定電流制
御を行うＰＷＭ変調方式を用いることにより、励磁コイ
ルζこかける電源電圧を高く設定することで励磁の立上
りを改善し、供給する電流も負荷状態に応じて、適宜制
御されるので高能率な運転を行うパルスモータ駆動回路
が得られるが、この回路では各励磁相の励磁回路ごとに
、比較的に複雑な回路構成のパルス幅変調回路などの定
電流制御回路を持つため回路が複雑であり、コスト的に
も高くつくものであった。

これに対して、パルス幅変調回路などの定電流制御回路
を各励磁相の励磁回路ごとに持たず、励磁回路の全体を
−まとめにして定電流制御するパルスモーク駆動回路が
提案された。その回路の例を第２図に示す。第２図にお
いて、第１図と同じものは同じ符号を付して一部説明を
省略するが、第２図のパルスモーク駆動回路では、各励
磁相の励磁回路３０Ａ〜３０Ｂは電流検出抵抗、比較回
路。

パルス幅変調回路などはもたず、励磁回路全体として、
各励磁相を流れる電流の総電流値を抵抗２により検出し
、それを基準電圧ＶＲと比較回路４によって比較し、こ
の比較出力をパルス幅変調器５に供給し、このパルス幅
変調器の出力の高周波スイッチングパルスにより、トラ
ンジスタスイッチ５をオン・オフ制御して、定電流制御
するようになっている。単相励磁では、励磁回路の全体
を流れる′電流も一相の励磁回路を流れる電流と同じで
あり、定電流制御も容易に行なえるが、ここでは、２−
３相励磁して駆動するパルスモータ駆動回路であるため
、励磁相数が２相、３相と切換るので各励磁相の駆動用
の相信号φえ〜φ。により、励磁相数を判別回路４０に
より判別し、定電流制御されるための電流設定の基準電
圧ＶＲを電圧発生回路５０により、複数の基準電圧を切
換えて出力し、比較回路４に加えられるような構成とな
っている。

このため、各励磁相の励磁回路−ごとに定電流制御のた
めの比較回路、パルス幅変調回路などを持たないかわり
に、相数判別回路４０と複数個の基準電圧ＶＲを発生す
る基量電圧発生回路５０とが付加されている。なお、第
１図では、図示を省略したが、３１はフリーホイーリ、
ングダイオードであり、Ｐ　Ｗ　Ｍ制御のトランジスタ
スイッチ６がオフのときの励磁コイルに流れ続ける電流
を順環電流として流すためのダイオードである。

この第２図のパルスモータ駆動回路の動作を第３図の波
形図を参照して説明する。相切換回路１は入力パルスφ
。を受けて第３図に示すような各相信号φＡ〜φＥを出
力する。相数判別回路４０は各相信号へ〜φＥから、２
相励磁の時は論理出力°Ｌ“を、：３相ｌ肋磁の時は論
理出力”Ｈｏを出力するような多数決論理回路で構成さ
れており、第３図に示すような相判別信号を出力する。

基準電圧発生回路５０は、相判別信号に応じて励磁回路
に流れる総電流を設定する基準電圧ＶＲを切換えて出力
する。

１つの相の励磁回路に流れる電流値αに対応する設定電
圧をｖヶとすると、相数判別信号が°Ｌ′で２相励磁の
ときは、設定電圧２Ｖ、を、相数判別信号が°Ｈ１で３
相励磁のときは設定電圧３Ｖ、をそれぞれ切換えて出力
する。入力パルスφ。が相切換回路１に供給され、相信
号φ６〜φＥが出力されて、励磁指定された相が、例え
ば人相、Ｂ相の２相である場合、相信号φＡ〜φＥでト
ランジスタスイッチ３Ａ。

３Ｂがオン状態とされ、人相励磁回路３０ＡとＢ相励磁
回路３０Ｂが駆動される。この時、励磁回路全体を流れ
る総電流は人相励磁回路３０ＡとＢ相励磁回路３０１３
を流れる電流の和電流であり、この電流を電流検出抵抗
２により検出して比較回路４に加える。その時、相数判
別信号により基準電圧発生回路５０は２相励磁の場合の
基準電圧２Ｖ、を出しており、これが比較回路４の他の
入力端に加えられている。比較回路４からの比較出力！
１、パルス幅変調回路５に加えられており、電流検出結
果と２相励磁の時の基準電圧２ｖｃｔが比較され、その
比較結果に応じて、パルス幅の変化する高周波スイツチ
ンクパルスをパルス幅変調回路５が生成し、トランジス
タスイッチ６に加えて、直流電源電圧ＶＤＴ、をスイッ
チングしスイッチング幅が制御され、入相励磁回路、Ｂ
相励磁回路に供給される電流の和が設定値に等しくなる
ように制御される。次の入相、Ｂ相、Ｃ相の３相励磁の
場合も、入相、Ｂ相の２相励磁の場合と同様に、人相励
磁回路、Ｂ相励磁回路、Ｃ相励磁回路に供給される電流
の和が、設定値（この場合、電流設定の基準電圧は３　
Ｖ、　）に等しくなるように制御される。

以後も同様に、Ｂ相、Ｃ相の２相励磁→ＢＫｆＡ、Ｃ相
、Ｄ相の３相励磁→Ｃ相、Ｄ相の２相励磁と入力パルス
φ。に応じて切換えられて駆動される。

ところで第２図のパルスモータ駆動回路で連続運転した
場合、第３図の波形図に示すように、各励磁回路に流れ
る各相電流ＩＡ〜ＩＩは、それぞれの相の励磁指定区間
の間相数判別信号の切換りごとに電流値が上昇し、他の
間では電流値が一定であるようなものとなる。これは各
相の励磁回路は誘導性負荷を有するものであり、新たに
励磁指定された励磁回路の立上りが悪いことと、各相の
励磁回路の供給電流を、励磁回路全体の総電流として定
電流制御していることにより起こるものである。

このように、各励磁回路を流れる各相電流ＩＡ〜ＩＥは
、励磁指定された相での各電流値は等しくならないため
、このようなパルスモータ駆動回路では構成が簡単にな
ったものの、モータの出力トルクの低下や、ピッチ角度
の不正確が生ずる欠点を有していた。

更に説明を加えると、各相への供給電流の和を定電流制
御しているため、励磁相が新たに加わった場合、加わっ
た時点での新たな相への供給電流（直及び引き続き励磁
される相への供給電流値を初期値として、それ以後相の
切り換えが発生するまでは設定電流値から前記初期値の
和を差し引いた電流値が励磁相へ等配分されることとな
る。従って各相への電流値がアンバランスになっていた
。これを第３図を参照して説明すると、今り、Ｅ相が励
磁され新たに人相が励磁されるタイミンクを見ると、人
相が励磁に加わる瞬間でのり、Ｅ相の電流は、Ｄ相で１
α囚）、Ｅ相で一α囚）であり、次の３ 相切換、つまりＤ相励磁の停止までは設定電流が３α（
Ｍであって、Ｄ　、　Ｅ　、および人相にはそれぞれ１
　　　　　　　　４　　　２ −〔：３α−（〒α十τα＋０）〕−１丁Ａ＋が供給さ
れることになる。

本発明は各相の電流のアンバランスを改善することを第
１の目的とし、パルス幅制御回路等の定電流制御回路を
相全体に共通として励磁回路を簡単化しかつパルスモー
タ−駆動回路各相の電流のアンバランスを改善すること
を第２の目的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、新たな励
磁相の発生時に引き続き励磁する相への電流供給を所定
時間Δを抑制する電流抑制回路を備える。所定時間Δｔ
とは、新たな励磁相が電源電圧を受け、その抵抗および
インダクタンス等（こよって決まる時定数で電流が増加
し、一方引き続き励磁される相では電源電圧が遮断され
その抵抗、インダクタンス等によって決まる時定数で電
流が低減し、新たな励磁相の電流値と引き続き励磁され
る相の電流値がほぼ等しくなる時間である。この所定時
間Δを後は、定電流制御の実効が現われて励磁相全体の
電流値和が新たな設定電流値に等しくなって各相には実
質上等しい電流値が供給されることになる。これにより
相切換の瞬間ならびにその後においても、各相の電流の
アンバランスが解消される。

第４図に本発明の一実施例を示す。第４図において１０
０が電流抑制回路であり、この実施例では、相切換回路
ｌと励磁回路３０Ａ〜３０Ｅの間に介挿されている。電
流抑制回路１００において、各相の励磁信号φＡ〜φＥ
は、直接にアンドゲートＡ　１−　Ａ５とＡ６〜ＡＩＯ
の一入力端に印加されると共に、抵抗（Ｒ，）、−コン
デンサ（−）およびインバータ（ＩＮＩ）でなる遅延回
路を介してアンドゲートＡ１〜Ａ５の他の入力端に印加
される。相判別信号φＲは直接にナンドゲー）ＮＡＩの
一入力端に印加され、また前記所定時間Δｔの遅延を与
える、抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２およびインバータＩＮ
、でなる遅延回路を介してナントゲートＮＡ１の他の入
力端に印加される。１つの相が新たに励磁されるとき、
つまり相判別信号φＲが高レベル［１月になるときに、
ナンドゲー）ＮＡ　１の出力はまず低レベルｒＬＪとな
り、Δを後に高レベルｒＨＪとなる。

φＲ＝ｒＬＪ　　の間は常時ＮＡＩの出力は「１月であ
る。

これにより、アンドケートＡ６〜人ｌＯは、新たな励磁
相が加わるときにＩｔの間ゲート閉（オフ）となり、相
信号φＡ〜φＥを遮断する。これらのアントゲ−）Ａ６
〜ＡＩＯは、新たにｒＨＪとなった相信号もＩｔの間遮
断する。遅延回路（Ｒ１ｌｃ、　ｌ　ｔｓ＋）の遅延時
間はＩｔと等しいかそれ以上とされており、これらが新
たに励磁される相のＩｔの励磁遅れを補償する。すなわ
ち、今人相が新たに励磁される（φＡ→Ｈ）とすると、
φＡがＨになると同時にアンドケートＡＮＩの出力がＨ
になり、遅延回路（Ｉｔ、　、Ｃ，、ＩＮ、）がΔＴ≧
Δｔの時間後にＬとなってアン１−ゲートＡＮ１の出力
がＬに復帰する。これに対シてＨレベルのＤ相（φＤ）
およびＥ相（φＥ）では、ＨとなってからΔＴ以上経過
しているのでアントゲ−）Ａ４．Ａ５の出力はＬのまま
であり、ΔＴ幅のパルスを生じない。つまり各相に対応
付けた５組の遅延回路（Ｒ１＋　ＣＨ＋　ＩＮ＋　）は
、新たに励磁付勢があるときのみ相信号φＡ〜φＥの立
上りΔＴの間のみＨとなってアントゲ−）Ａｌ〜Ａ５の
出力をΔＴの間Ｈとする。アントゲ−）Ａｔ〜Ａ５の出
力と八６〜ＡＩＯの出力はオアゲートＯＲＩ〜ＯＲ５に
与えられるので、それらの出力である励磁回路付勢信号
へ′〜φ。′は、相信号へ〜φＥが新たに付勢レベルＨ
になったときには遅れＩｔなくＨとなるが、すでに励磁
レベルＨにあってその後新たに励磁相が加わるときには
そのときからＩｔの間りになる。相信号へ〜φＥと励磁
付勢信号φＡ′〜φＥ′の相関を第５図に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス幅変調方式の定電流制御を各励磁
回路に用いる２−３相励磁パルスモ一タ駆動回路の回路
構成図、第２図は励磁回路を全体としてパルス幅変調方
式の定電流制御している２−３相励磁のパルスモーク駆
動回路の回路構成図、第、３図はその波形図、第４図は
本発明のパルスモーク駆動回路の一実施例を示す回路構
成図、第５図は第４図に示す電流抑制回路の入出力φＡ
〜φＥ。 φＡ′〜φＥ／の相関を示すタイムチャートである。 ｌ：相切換回路　　　　　４，４Ａ〜４Ｅ：比較回路５
．５Ａ〜５Ｅ：パルス幅変調回路 １１Ａ〜１１Ｅ：オペアンプ　１２：基準電圧発生回路
４０：相数判別回路　　　５０：基準電圧発生回路１０
　（１：電流抑制回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁相数に応じた設定電流に対応する複数の基準電圧を
   発生する基準電圧発生回路と、この基準電圧と励磁相の
   総通電電流値に対応する電圧とを比較する比較回路と、
   この比較回路の出力に応じて励磁回路の通電電流をパル
   ス幅制御するスイツチンク回路を備えるパルス幅変調方
   式のパルスモーク駆動回路において、新たな励磁相の発
   生時に、引き続き励磁する相への電流供給を所定時間抑
   止する電流抑制回路を備えたことを特徴とするパルスモ
   ーク駆動回路。