JPS6057319B2 - パルスモ−タ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルスモータ駆動装置に係り、特に、動作周波
数領域を広域にわたり、パルスモータを定電流で駆動す
るに好適なパルスモータ駆動装置に関する。

パルスモータのトルク特性は、一般に駆動周波数の上昇
とともにトルクは低下する。

この主原因はパルスモータの励磁巻線のインダクタンス
によるものである。第１図はパルスモータの１相分の等
価回路である。

励磁巻線のインダクタンスをＬ）励磁巻線の抵抗をＲと
すると電流ｉはｉ■旦（１−ｅ−■”） ・・・（１） となり、電流ｉは時間をの関数となりこれをグラフにす
ると第２図実線ａの如くなる。

第２図実線ａからパルスモータの励磁巻線の切換間隔が
充分長いとき、つまり駆動周波数が低いときは充分な電
流が流れるが、駆動周波数が高いときは電流が低下する
ことがわかる。

つまりトルクが低下する。このためパルスモータを高い
周波数で駆動するときは電圧を上げ電流の立上りを速く
して所定の電流に達するよう定電流回路で駆動される。

第３図はパルスモータを駆動する従来の定電流回路の動
作原理図である。パルスモータＭの各励磁巻線はスイッ
チ素子Ｓで順次切換えられ、そのモータ電流は抵抗Ｒ１
を流れる。

抵抗Ｒ１はモータ電流を電圧に変換するものである。抵
抗Ｒ１の電圧は基準電圧ＥＳとの差を差動増巾回路１で
比較増巾し、その出力を電圧ーパルス巾変換回路２に入
れ正のパルス巾に変換する。電圧−パルス巾変換回路２
は発振器３の負のトリガ−パルスでトリガーされる。

発振回路３は通常１５〜２０ＫＨｚで発振している。電
圧−パルス巾変換回路２の出力は、主スイッチング回路
４に入り、非安定化電源５をスイッチングする。

主スイッチング回路４の出力は、平滑回路６でリップル
をとり、パルスモータＭへ供給される。

制御系を説明すると、今仮にパルスモータＭの電流が小
さくなつたとすると、抵抗Ｒ１の電圧が小さくなる。抵
拍只，の電圧が小さくなると差動増巾回路１の出が正の
方向に大きくなる。電圧一パルス巾変換回路２の入力が
正の方向に大きくなると、それに比例して出力パルス巾
が広くなる。電圧−パルス巾変換回路２のパルス巾が広
くなると、主スイッチング回路４による非安定化電源５
．の０Ｎの時間が長くなり、平滑回路６の出力電圧が高
くなり、パルスモータＭの電流を大きくするように働く
。以上のようにして、パルスモータの高速駆動によるモ
ータ電流の減少を、パルスモータＭへの印．加電圧を上
げることで定電流制御を行いトルクの低下を防いでいる
。

従つてより高速でパルスモータＭを駆動するには、非安
定化電源５の電圧を高くすることにより、電圧−パルス
巾変換回路２の同一パルス巾に一対する平滑回路６の出
力電圧を高くすることにより達成される。しかしながら
上記スイッチング方式の定電流駆動には定電流制御範囲
を広くとれない欠点があつた。

第４図ａは発振回路３の出力波形であり、つまりこれが
電圧一パルス巾変換回路２のトリガ−パルスとなつてい
る。

第４図ｂは電圧−パルス巾変換回路２の出力波形で最少
パルス巾がＰＷｌ、最大パルス巾がＰＷ２であり、その
ダイナミックレンジはＰＷ２／ＰＷｌである。

いま、パルスモータＭを高速で駆動するときに”は非安
定化電源の電圧を高くすることにより、高速での定電流
駆動が可能であつたが、１台のパルスモータで低速駆動
するときは電圧−パルス巾変換回路２の最小パルス巾が
ＰＷｌより小さくならないため出力電圧が高くなりパル
スモータＭに過大電流が流れる欠点があつた。

またこれとは反対に低速駆動で過大電流が流れないよう
に半安定化電源５の電圧を低くしておくと、電圧−パル
ス巾変換回路２の最大パルス巾ＰＷ２のときのパルスモ
ータＭへの印加電圧が低くなつてしまう欠点があつた。
このためパルスモータを広い周波数領域で駆動するとき
には、非安定化電源５の電圧を高くし、低速駆動時の出
力電圧が高くなるのを防ぐために平滑回路の出力に第２
の負荷抵抗Ｒ２を接続し余分な電力を消費させ低出力電
圧時の制御を可能にする手段がとられていた。

本発明の目的は、負荷電力の制御範囲を広くしパルスモ
ータを広領域で駆動することのできるパルスモータ駆動
装置を提供することにある。

本発明は、電圧−パルス幅変換回路の出力にパルス幅減
少回路を付加することにより、見かけ上の最小パルスを
小さくして主スイッチング回路の駆動パルス幅のダイナ
ミックレンジを広くし、負荷電力の制御範囲を広くして
パルスモータを広領域で駆動しようというものである。
以下、本発明に実施例について説明する。

第５図には本発明の一実施例が示されている。

図中第３図において用いられる符号と同一の符号の付さ
れているものは同一の部品・同一の機能を有するもので
ある。図において、電圧−パルス巾変換回路２と発振回
路３の出力端および主スイッチング回路４との間にダイ
オードＤｌ，Ｄ２およびＤ３がカソードを共通にしてそ
れぞれのアノードが接続されている。

またダイオードＤ１〜Ｄ３のカソードの共通点Ｐから電
源＋■へ抵抗Ｒ３を介して接続されている。点Ｐは電圧
一パルス巾変換回路２の出力が“Ｌ゛のときは“Ｌ゛、
また発振回路３の出力が゜゜Ｌ゛のときも“Ｌ゛となる
。

従つて点Ｐが゛Ｈ゛となるのは、電圧−パルス巾変換回
路２の出力と、発振回路３の出力が゜゜Ｈ゛のときのみ
点Ｐば゜Ｈ゛となる。点Ｐが“゜Ｈ゛のときは主スイッ
チング回路４が０Ｎとなる。つまりダイオードＤ１およ
びＤ２はＡＮＤ回路を形成し、ダイオードＤ３はレベル
シフトダイオードとして働く。第４図Ｃはこのようにし
て得られるＰ点の波形図である。図から明らかなる如く
、図Ｃは発振回路３の出力波形ａと電圧−パルス巾変換
回路２の出力波形ｂとのＡＮＤでありパルス巾が発振回
路３のパルス巾ＰＷＯだけ狭くなりそのダイナミックレ
ンジはＰＷ２″／ＰＷｌ′である。

最小パルス巾、最大パルス巾共にパルス巾がＰＷＯだけ
狭くなるがこれは最小パルス巾の減少の割合が著しく効
果的に働く。

従つて本実施例によれば最小パルス巾をより狭くするこ
とができるから出力電圧を低くして、定電流特性が得ら
れパルスモータを低速でも駆動が可能となり広領域での
駆動が効果がある。

第６図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例が第５図図示実施例と異る点はダイオードＤ２
は取り除き点Ｐとアース間にコンデンサＣが挿入接続さ
れている点である。

すなわち、電圧−パルス巾変換回路２の出力端および主
スイッチング回路４の入力端にダイオードＤｌ，Ｄ３が
カソードを共通にして接続されている。

共通点Ｐからコモン間にコンデンサＣが、また共通点Ｐ
から電源間に抵抗Ｒ３が接続されている。点Ｐは電圧−
パルス巾変換回路２の出力が゜゛Ｌ゛のときは点Ｐぱ゜
Ｌ゛であるが、電圧−パルス巾変換回路の出力が゜゜Ｈ
゛となつても点Ｐは直ちに゜゜Ｈ゛とはならず、抵抗Ｒ
３とコンデンサＣとで決る時定数で点Ｐの電圧は徐々に
上昇する。

従つて主スイッチング回路４が０Ｎとなるにはある時間
経過後に０Ｎとなる。ダイオードＤ２はレベルシフトダ
イオードとして働く。第７図ａは発振回路３の出力波形
であり、つまりこれが電圧−パルス巾変換回路２のトリ
ガ−パルスとなつている。

第７図ｂは電圧−パルス巾変換回路２の出力波形で最小
パルス巾がＰＷｌ、最大パルス巾がＰＷ２であり、その
ダイナミックレンジはＰＷ２／ＰＷｌである。

第７図ｃはＰ点の電圧上昇の過程を示し、第７図ｄは主
スイッチング回路４が０Ｎとなる過程を表す波形図であ
る。

図から明らかなる如く、第７図Ｃは電圧一パルス巾変換
回路２の出力波形第７図ｂよりも抵抗Ｒ３、コンデンサ
Ｃのために立上りが遅れる。

そしてこの遅れのパルス巾だけ狭くしたことになりその
ダイナミックレンジはである。

このようにすることによつて、最小パルス巾、最大パル
ス巾共にパルス巾がＰＷ３だけ狭くなるがこれは最大パ
ルス巾の減少の割合が著しく大きく効果的に働く。

従つて最小パルス巾をより狭くすることができるから出
力電圧を低くしてかつ定電流特性が得られパルスモータ
を低速でも駆動が可能となり広領域での駆動に効果があ
る。

第８図には、本発明の別な実施例が示されている。

本実施例が第５図図示実施例と異る点は、点Ｐ・とアー
ス間にコンデンサＣが挿入接続されている点である。

すなわち、電圧−パルス巾変換回路２の出力端と発振回
路３の出力端および主スイッチング回路４の入力端間に
ダイオードＤｌ，Ｄ２およびＤ３のア１ノードがそれぞ
れ接続され、カソードを共通点Ｐとし、共通点Ｐとコモ
ン間にコンデンサＣが、また共通点Ｐと電源間に抵抗Ｒ
３が接続されている。

点Ｐは電圧−パルス巾変換回路２の出力がプ゜Ｌ゛のと
きは点Ｐぱ゛Ｌ゛、また発振回路３の出力が！゜Ｌ゛の
ときも点Ｐ゜“Ｌ゛となる。

点Ｐは電圧−パルス巾変換回路２の出力と発振回路３の
出力が共に゜゜Ｈ゛となつても点Ｐは直ちに６゜Ｈ゛と
はならず、抵拍Ｂ３とコンデンサＣとで決る時定数で点
Ｐの電圧は徐々に上昇する。従つて主スイッチング回路
４が０Ｎとなるにはある時間経過後にＯＮとなる。ダイ
オードＤ３はレベルシフトダイオードである。第９図ａ
は発振回路３の出力波形であり、つまりこれが電圧一パ
ルス巾変換回路２のトリガ−パルスとなつている。

第９図ｂは電圧−パルス巾変換回路２の出力波形で最小
パルス巾がＰＷｌ、最大パルス巾がＰＷ２であり、その
ダイナミックレンジはＰＷ２／ＰＷｌである。

第９図ｃは上記Ｐ点の電圧上昇の過程を示し、第９図ｄ
は主スイッチング回路４が０Ｎとなる過程を表す波形図
である。

図から明らかなる如く、 ＰＷｌ″＝ＰＷｌ−（ＰＷＯ＋ＰＷ３） となり、電圧−パルス巾変換回路２の出力パルス巾より
も、発振回路のパルスＰＷＯと抵抗Ｒ３とコンデンサＣ
による遅れ巾ＰＷ３の和の分だけ狭くすることができる
。

そしてこのときのダイナミック５レンジはとなる。

このようにすることによつて最小パルス巾、最大パルス
巾共にパルス巾が〔ＰＷＯ＋ＰＷ３〕だけ狭くなるがこ
れは最小パルス巾の減少の割合が著しく大きくなり効果
的に働く。

従つて最小パルス巾をより狭くすることができるから出
力電圧を低くしてかつ定電流特性が得られ、パルスモー
タを低速でも駆動が可能となり広領域での駆動に効果が
ある。

以上説明したように本発明によれば、負荷電力・の制御
範囲を広くしパルスモータを広領域で駆動することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はパルスモータの１相分の等価回路図、第２図は
電流一時間特性図、第３図は従来の駆動装置の原理図、
第４図は電圧−パルス巾変換回路の波形図、第５図は本
発明に係るパルスモータ駆動装置の実施例を示す回路、
第６図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第７図は
電圧−パルス幅変換回路の波形図、第８図は本発明の第
３の実施例を示す回路図、第９図は電圧一パルス幅変換
回路の波形図である。 １・・・差動増巾回路、２・・・電圧−パルス巾変換回
路、３・・・発振回路、４・・・主スイッチング回路、
Ｄ１〜Ｄ３・・・ダイオード、Ｃ・・・コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルスモータに直列に接続された抵抗によつて生じ
   る電圧と基準電圧との差を増幅する差動増幅回路と、該
   差動増幅回路の出力電圧をパルス幅に変換する電圧パル
   ス幅変換回路と、該変換回路の出力を周期的にトリガす
   る発振回路と、前記変換回路の出力によつて作動する主
   スイッチング回路と、該主スイッチング回路の出力電圧
   を平滑する平滑回路と、該平滑回路の出力を上記パルス
   モータに供給し上記パルスモータの励磁巻線を切換える
   スイッチ回路とを有するパルスモータ駆動装置において
   、上記電圧パルス幅変換回路の出力端と上記主スイッチ
   ング回路の入力端との間にパルス幅減少回路を設けたこ
   とを特徴とするパルスモータ駆動装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記パ
   ルス幅減少回路は、アノードを共通とする３個のダイオ
   ードと、該３個のダイオードの共通接続点に接続される
   と共に他端に電源の接続される抵抗とによつて構成する
   ことを特徴とするパルスモータ駆動装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記パ
   ルス幅減少回路は、アノードを共通にする２個のダイオ
   ードと、該２個のダイオードの共通点とアース間に挿入
   されるコンデンサと、該共通接続点に接続されると共に
   他端に電源の接続される抵抗とによつて構成したことを
   特徴とするパルスモータ駆動装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記パ
   ルス幅減少回路は、アノードを共通にする３個のダイオ
   ードと、該３個のダイオードの共通接続点に接続される
   と共に他端に電源の接続される抵抗と、前記共通接続点
   とアース間に挿入接続されるコンデンサとによつて構成
   したことを特徴とするパルスモータ駆動装置。