JPS5937678B2 - パルスモ−タの定電流駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルスモータの定電流駆動回路における定電
流特性を改善したものである。

パルスモータはステップモータあるいは陽動電動機とも
称され、基本的にステップ駆動されるものであるため、
ドライブ周波数との間に機械的な共振点があり、この周
波数においては駆動できないという現象が生じる。

このため、モータ自身の構造や分配回路、励磁回路など
の駆動回路に種々の工夫がなされているが、この種の駆
動回路は電源に対してインダクタンス性の負荷が接続さ
れた形となつているので、特定の周波数に対して電気的
な共振現象が生じて定電流特性がくずれ、駆動電流が増
大して駆動回路やパルスモータが温度上昇して故障や動
作不良を起こす原因となつていた。本発明は、このよう
な従来の問題点を解決することを目的としてなされたも
のであり、直流電源の出力を制御する半導体チョッパと
この半導体チョッパを制御する制御回路とを備えた定電
流電源に、駆動巻線スイッチング回路と低い値を有する
センス抵抗とを直列に接続し、センス抵抗の一端を制御
回路のセンス端子に接続したパルスモータの定電流駆動
回路において、二個の直列抵抗と順方向のダイオードと
が直列に接続され、かつ両抵抗の中点を順方向のダイオ
ードを経て直流定電圧回路に接続した補障回路を定電流
電源の出力端子とセンス端子間に挿入することにより、
低域および共振点付近での出力電流の上昇を抑制して所
定周波数域内で定電流ドライブを行えるようにし、簡単
な回路構段によつて良好な定電流特性を有するパルスモ
ータの定電流駆動回路を提供したものである。以下、添
付図面によつて従来例と本発明の一実施例を詳述する。

第１図は従来回路の一般的な例を示すものであり、１は
定電流電源で、直流電源２、直流電源２の出力をチヨツ
・橿満する半導体チョッパ３、半導体チョッパ３をパル
ス幅変調または周波数変調スイッチング作用によつて制
御する制御回路４、フライホイルダイオード５、半導体
チョッパ３の出力側に直列に挿入されたリアクトル６、
小容量の平滑コンデンサＴなどから構成されている。

なお平滑コンデンサＴは省略されることもあり、また直
流電源２は電池記号で示しているが一般には交流電源を
全波整流して得た直流電源が用いられる。１１は駆動巻
線スイツチング回路であり、スイツチ素子としてトラン
ジスタ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを直並列接続し
、同様にトランジスタ１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ
を直並列接続してバイポーラ励磁回路を構成し、これと
１オーム程度の低い値を有するセンス抵抗１６とが直列
に定電流電源１の出力端子１ａ，１ｂ間に接続されてい
る。

２１＆１駆動巻線２２，２３と回転子２４を有するパル
スモータであり、駆動巻線２２はトランジスタ１２ａ，
１２ｂの接続点とトランジスタ１３ａ，１３ｂの接続点
との間に挿入され、駆動巻線２３はトランジスタ１４ａ
，１４ｂの接続点とトランジスタ１５ａ，１５ｂの接続
点との間に挿入されている。

また駆動巻線スイツチング回路１１の各トランジスタの
ベースと制御回路４の一つの制御端子４ａは、分配回路
（図示せず）に適宜接続されており、駆動巻線スイツチ
ング回路１１とセンス抵抗１６との接続点は制御回路４
のセンス端子４ｂに接続されている。以上の構成におい
て、パルスモータ２１は定電流電源１の出力によつて駆
動され、分配回路によつて開閉制御される駆動巻線スイ
ツチング回路１１の開閉に対応した角度だけ回転して、
所定のステツプ駆動がなされるのであるが、図示の回路
は、パルスモータ２１の機械的な共振点で生ずる共振現
象や駆動回路の電気的な共振現象を防止する手段を施し
てないものであり、次にこれらの共振を防止する手段を
施した本発明の実施例を第２図により説明する。

なお、第２図において第１図と同一の部分には同一の番
号を付して説明を省略してある。また駆動巻線スイツチ
ング回路１１に第１図においてはバイポーラ励磁回路の
例を示しているが、これはユニポーラ励磁回路とするこ
ともでき、パルスモータ２１の種類などに応じて適宜の
回路を選定すればよいので、第２図においては具体的な
構成は示していない。第２図において、駆動巻線スイツ
チング回路１１にはコンデンサ３１が並列に接続され、
さらに抵抗３２，３３と順方向のダイオード３４を直列
接続し、かつ抵抗３２，３３の中点を順方向のダイオー
ド３５を経て定電流電源１の出力電圧よりも低い電圧を
有する直流電圧回路３６に接続した補償回路３７が出力
端子１ａとセンス端子４ｂ間に挿入され、センス抵抗１
６の一端は抵抗３８を経てセンス端子４ｂに接続されて
いる。

ここで、コンデンサ３１は機械的な共振現象をなくすた
めのものである。

すなわち、パルスモータ２１の１次、２次、３次などの
機械的な共振点では、共振に伴つてセンス抵抗１６に流
れる電流が変化し、この変化が半導体チヨツパ３、リア
クトル６を通じて定電流電源１の出力端子１ａに出力さ
れて駆動不能な状態に達するのであるが、この変化量が
コンデンサ３１を通じてセンス抵抗１６に流れてセンス
抵抗１６の両端に電圧として検出されるから、これを制
御回路４に帰還されることにより出力電圧Ｖ。を安定さ
せ、共振現象を低減させるように作用するのである。従
つてコンデンサ３１の値を適正に選定しておけば駆動に
悪影響を与えるような共振現象をなくし、実質的には機
械的な共振のない駆動回路が得られるのである。ところ
で、定電流電源１の負荷となる駆動巻線スイツチング回
路１１や駆動巻線２２，２３がインダクタンス性の負荷
であるため、ドライブ周波数の低い領域では出力電流１
。が増加し、低減で第３図実線のＡのようなピークが生
ずる。また数１００ないし１０００（Ｐｐ８）程度の中
域においてはコンデンサ７，３１などと負荷回路のイン
ダクタンスとの電気的な直列共振現象が生ずるため、こ
の共振周波数Ｆ。付近においても第３図実線のＢのよう
な第２のピークが生ずる。これは、周波数Ｆ。の信号が
入つても実際に共振を起こしているのは全体の時間のう
ちの一部であり、インピーダンスは刻々と変化し、てい
るので電流は無制限には増大せず、見かけ上の平均的電
流は抑制されてＢのようななだらかな山状となるのであ
る。補償回路３７はこのようなピークによる定電流特性
のくずれを防止し、電流増加に伴う駆動回路やパルスモ
ータの温度上昇をなくして故障の発生を防ぐものである
。すなわち、出力電流１。が増加するような状態では補
償回路３７の抵抗３２，３３とダイオード３４を通じて
補償電流１。が流れるので、センス抵抗１６によつてこ
の電流増加を抑えるような帰還作用が強まり、出力電圧
Ｖ。が調整されて出力電流１。の増加が抑制されるので
ある。また、抵抗３２，３３の接続点が直流定電圧回路
３６にダイオード３５を経て接続されているので、出力
電圧。が定電圧回路３６の電圧２（例えば＋５）より高
くなると、ダイオード３５を通じて定電圧回路３６の方
へ流れるから、接続点の電圧Ｖ，は一定の範囲以上に変
動することはなく、補償電流１ｃが無制限に増加するこ
とはない。従つて、抵抗３２と抵抗３３の値を適正に選
定しておけば補償回路３７の作用によりドライブ周波数
に対する出力電流１。の特性は第３図の破線のようにな
り、低域でのピークＡはＡ′に、中域でのピークＢはＢ
′となつて周波数特性が大幅に改善されるのであり、抵
抗３２，３３の比が適正であれば、低域から２０００〜
３０００（Ｐｐｓ）付近の中域までの最も多用される周
波数域内において出力電流をほぼ一定に保つことができ
、駆動特性が改善されて定電流ドライブを行うことがで
きるようになるのである。なお、定電流電源１の出力波
形は十分に平滑されたものである方が安定し、所定周波
数内でのパルスモータの共振も大幅に抑えられる。

平滑コンデンサ７は直列共振点での瞬間にリアクトル６
が誘導性であるため、エネルギーの供給が間に合わず電
流が減少するのを防ぎ、共振点付近でのエネルギー不足
を補うものであるが、この平滑コンデンサ７に大容量の
ものを使用すると半導体チヨツパ３の負荷電流が増大し
て過負荷となるため、従来は数μＦ程度の小容量のもの
が使用されており、十分な平滑作用を発揮できないとい
う問題がある。そこで、平滑コンデンサ７に直列に保護
抵抗８を挿入して半導体チヨツパ３に規定以上の電流が
流れることを防ぐと、平滑コンデンサ７として容量の大
きいものを使用することができ、例えば保護抵抗を３０
Ω、平滑コンデンサ７を２００μＦとすることにより、
中域における電流の減少を補うことが可能となり、一層
良好な駆動特性が得られる。以上述べたように、本発明
は二個の直列抵抗と順方向のダイオードを直列に接続し
、かつ両抵抗の中点を順方向のダイオードを経て直流定
電圧回路に接続した補償回路を設けたものであり、低域
での出力電流および中域での共振点付近での出力電流の
増加を抑制して出力電流の周波数特性を改善し、簡単な
回路構成によつて良好な定電流特性を有するパルスモー
タの定電流駆動回路を得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルスモータの定電流駆動回路の一例を
示す結線図、第２図は本発明の一実施例の結線図、第３
図は同上の周波数特性図である。 １は定電流電源、１ａは出力端子、２は直流電源、３は
半導体チヨツパ、４は制御回路、４ｂはセンス端子、１
１は駆動巻線スイツチング回路、１６はセンス抵抗、２
１はパルスモータ、３２，３３は抵抗、３４，３５はダ
イオード、３６は定電圧回路、３７は補償回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源の出力を制御する半導体チョッパとこの半
   導体チョッパを制御する制御回路とを備えた定電流電源
   に、駆動巻線スイッチング回路と低い値を有するセンス
   抵抗とを直列に接続し、センス抵抗の一端を制御回路の
   センス端子に接続したパルスモータの定電流駆動回路に
   おいて、二個の直列抵抗と順方向のダイオードとが直列
   に接続され、かつ両抵抗の中点を順方向のダイオードを
   経て直流定電圧回路に接続した補償回路を定電流電源の
   出力端子とセンス端子間に挿入することにより、低域お
   よび共振点付近での出力電流の上昇を抑制して所定周波
   数域内で定電流ドライブを行えるようにしたことを特徴
   とするパルスモータの定電流駆動回路。