JPS61157298A

JPS61157298A - パルスモ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS61157298A
Application number: JP27855384A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakamura; 健次中村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-07-16

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】（産業上の利用分野）この発明はパルスモータの駆動装置に関し、特にパルス
モータを高速駆動するための駆動装量に関する。

（従来の技術）パルスモータの高速駆動を制限する主な要因は、励磁コ
イルのインダクタンス成分による励磁極切換時の励磁電
流立−１こりの遅れである。これを解決するためには、
励磁極切換当初に高電圧を与えて、強制的に電流を流し
てやればよい。パルスモータの駆動をミクロ的に見ると
、励磁極を切換えて位置を変える期間と、定位置を保持
する期間とに分れている。したがって高速駆動を可能に
するためには、励磁極切換期間において、当初、高電圧
を与えて強制的に電流を流して励！ｌ雷流を速やかに立
上らせ、しかるＩＬ位胃保持に必要な小電流に切換えて
やればＪ：い。小電流の周期は高速駆動ど直接的には無
関係であるが、この期間を設（Ｊることによりモータの
温度」−胃をおさえ、電力消費を節減することができる
。

強制的に電流を流すためには定格以上の高電圧を印加す
る必要があるが、この高電圧の印加時間はモータのイン
ダクタンスや電源電圧にＪ：って異イ【る。印加時間が
短ければトルクの低下や誤動作を引き起し、長過ぎると
電力Ｗｉ費の増大ヤモータの過熱にＪこる信頼性の低下
を引き起す。このため従来においては、モータの種類に
応じ最適の時間を予め設定ｌ）で高電圧を印加していた
。

また、高速駆動を実現するとともに、特に高周波領域に
おいて電力８′ｌ費や発熱を抑制するために、定電流源
を用いた駆動方式がＩ！Ｐ案されている。実用的には、
高電圧をチョッパして励磁コイルに印加し、一定電流に
より駆動でるＪ：うにしたチョッパ駆動方式が用いられ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）従来のＪ：うに、予め時間をもΩ定して高電圧を印加す
る場合、上述のように最適時間を設定したつもりであっ
ても、モータ個々のインダクタンスのばらつきや電源電
圧の変化により、設定時間内に励磁電流が十分に立上ら
なかったり、逆に立」−り過ぎたりする場合が生じる。

前置の場合は高電圧印加時間が知過ぎる場合と同様の結
果（１ヘルクの低下、誤動作）を生じ、後者の場合は高
電圧印加時間が長過ぎる場合と同様の結！Ｉｌｌ！（電
力消費の増大、モータ過熟による信頼性の低下）を引き
起す。

また上述したチョッパ駆動方式などの定電流源駆動方式
では、特別な電源回路が必要となり、構成の複雑化、］
ストの増大をｌＮ　＜。

それ故に、この発明の目的は、特別な電源回路なしに高
速駆動を実現すると同時に、モータ個々のインダクタン
スのばらつきや雷ｍ電圧の変化に影響されることのない
低消費電力のパルスモータ駆動装置を提供することであ
る。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、この発明においては、比較的
高い第１の電圧と比較的低い第２の電圧とを選択的にパ
ルスモータの励磁コイルに印加する電源と、該電源を制
御する制御手段と、第１の電圧印加のときに電源から励
磁コイルへと流れる電流が所定値に達したことを検出す
る電流検出手段とを設けている。制御手段は、励磁極切
換指令に応答して第１の電圧が励磁コイルに印加される
とともに、電流検出手段の検出出力に応答して第２の電
圧が励磁コイルに印加されるＪ：うに、制御を行ｔ【う
。

（実施例）第１図は、この発明によるパルスモータ駆動装置の一実
施例を示す回路図である。この駆動装置は、励磁極切換
時の立上りを改善する比較的高い電圧Ｖｔｌｉｇｈを出
力する高圧電源１と、保持力を保つ比較的低い電圧Ｖ１
−ｏｗを出力する低Ｔ［電源２とを有している。これら
の電圧ＶＨｉｇｈおにび”Ｉ−ｏｗは、スイッヂ回路３
により切換えられて、パルスモータの励磁コイル群４に
選択的に印加される。

スイッヂ回路３の状態は、フリップフロップ回路５のＱ
出力により制御される。Ｑ出力が“ハイ″のときは、ス
イッヂ回路３は、高圧電源１を励磁コイルれＹ４と接続
する第１の状態をとり、Ｑ出力が′″ロー′″ときは、
低圧電源２を励磁コイル群４と接続する第２の状態をと
る。

フリップフロップ回路５のセット人力Ｓには、励磁極を
切換えてパルスモータを回転させるための指令（励磁極
切換指令）として、駆動パルスＰが与えられる。フリッ
プフロップ回路５は駆動パルスＰの前縁でセラ１〜され
、このときＱ出力は“ハイ″となる。この駆動パルスＰ
は、パルスモータの駆動パターン（すなわち励磁コイル
群４の各相の励磁パターン）を発生するための駆動パタ
ーン発生回路６にも与えられる。駆動パターン発生回路
６は、駆動パルスＰの前縁ごとに駆動パターンへ、　Ｂ
、Ｃ，［）を所定のシーケンスで変化させ、スイッチン
グトランジスタ回路７の各々のトランジスタを選択的に
オン、オフさせる。これにＪ：す、励磁コイル群４の各
相は、所定のパターンに従って順次励磁される。駆動パ
ターンには１−２相、２−２相など種々の形式があるが
、この発明の木質とは関係がない。なお、駆動パルスＰ
および駆動パターン八、　Ｂ、Ｃ，Ｄは、コンピュータ
によりプログラムで発生することも可能である。

高圧電源１とスイッチ回路３との間には、高圧電源１か
ら励磁コイルｉｆ　４へ流れる電流■を検出するための
電流検出抵抗８が接続されている。電流検出抵抗８０両
端には、電流■が所定値Ｔｏに達したことを検出するた
めの比較器９が接続されている。電流Ｔが所定値■。に
達すると、比較器９の出力は“ハイ゛′となる。比較器
９の出力は、ＮΔＮＤゲート１０の一方入力に与えられ
る。ＮＡＮｒ）ゲート１０の他方入力にはフリップフロ
ップ回路５のＱ出力が与えられて、このＱ出力がパハイ
″状態のとぎに、比較器９から゛′ハイ″出力が出現す
るのを検出するよう構成されている。

ＮΔｔｌ）ゲー１−１０の出力は反転されて、フリップ
フロップ回路５のリセツＩ・入力Ｒに与えられる。

フリップフロップ回路５は、リセット人力Ｒに゛ハイ″
信号が与えられることにｊ；リリセットされ、このとぎ
Ｑ出力は“ロー″となる。

第２図は、第１同各部の波形を表わす波形図である。以
下第２図を参照して、第１図の回路の動作を説明する。

第２図（１）に示す駆動パルスＰがフリップフロップ回
路５のセフ１ル人力Ｓに与えられると、フリップフロッ
プ回路５は駆動パルスＰの前縁（立上り）でセットされ
て、そのＱ出力は“ハイ″となる。この“′ハイ″のＯ
出力により、スイッチ回路３は前記第１の状態に設定さ
れて、高圧電ｍ１を励磁コイル群４と接続する。したが
って、第２図（４）に示すように、駆動パルスＰの立上
りのタイミングで、励磁コイル群４に高電圧　　　　１
■Ｈｉ（ｌｈが印加される。

一方このどき、駆動パターン発生回路６は所定の駆Ｃ１
パターンを発生しており、それに応じて、スイッチング
トランジスタ回路７の所定の相のトランジスタのみがオ
ンしている。したがって、励磁コイル群４のうちの所定
の相のコイルのみに電流が流れ始める。第２図（２）は
、このとき電流検出抵抗８に流れる電流１を示している
。電流■の立上り速度は、励磁コイル群４のインダクタ
ンス、インピーダンスにより定まる。

電流■が所定値■。に達すると、電流検出抵抗８の両端
に生じる所定の電圧隣下を検出して、比較器９の出力が
″゛ハイ″２Ｚる。ＮＡＮＤゲート１０の一方入力は、
フリップフロップ回路５のＱ出力（駆動パルスＰの立上
りでセットされて“ハイ″状態にある）により既に能動
化されており、したがってＮＡＮＤゲート１０は、比較
器９から゛ハイ″出力が与えられると直ちに“″ロー′
′出力を生じる。第２図（３）に示すように、この“′
ロー″出力は反転されて、リセット信号としてフリップ
フロップ回路５のリセット入力Ｒに与えられる。

このリセット信号によりフリップフロップ回路５はリセ
ットされ、そのＱ出力は“ロー″となる。

したがってＮＡＮＤゲート１０の出力は直ちに反転し、
このためリセット信号は第２図（３）に示す如く短時間
幅のものとなる。一方、スイ・ソチ回路３は、フリップ
フロップ回路５のＱ出力が“ロー″になったことに応答
して前記第２の状態に設定され、低圧電？ｌ１ｉｉ２を
励磁コイル群４と接続する。この時点で、電流検出紙抗
日に流れる電流■は、第２図（２）に示す如く１０に低
下する。

第３図は、励磁コイル群４の１相に流れる電流を示す波
形図である。Ｔ１は高電圧■ｌｌｉｇｈが印加される期
間を表わし、Ｔ２は低電圧ＶＬＯＷが印加される期間を
表わしている。例えば１相励■の場合を考えれば、高電
圧期間Ｔ１の電流波形は、第２図（２）の電流■の波形
とほぼ同じである。その後、低電ＩＮＩＪ門Ｔ２におい
て、電流は位置保持に必要な一定小電流にまで低下する
。

なお、上述の実施例においては、電源として高圧電源１
と低圧電１２とを用いて、これをスイッチ回路３により
切換えるようにしているが、電流が所定値に達したとぎ
に高電圧から低電圧に切換ねる電源であれば、どの様な
構成のものであってもにい。また電流検出抵抗８の位置
は、スイ・ソチ回路３の下流側であっても、励■］イル
？！Ｙ４に流れる電流値のピークは高電圧印加時に生じ
るので、動作的に問題はない。

〈発明の効果）以上のように、この発明によれば、励１１１極切換当初
において高電圧を印加するので高速駆動が実現できるこ
とはもちろん、励ｍコイル群に流れる全電流値を検出し
て高電圧と低電圧とを切換えるＪ：うにしているので、
モータ個々のインダクタンスのばらつきや電源電圧の変
化にかかわらず全励磁電流■は常に一定値にまで立−１
−る。コイルの駆動エネルギーとなるのは電圧Ｖと全回
１１電流■とのｆｌＶ　Ｘ　Ｔであり、この発明では上
記のＪ：うにＴは常に一定値にまで立上るため、高速駆
動に加えて、トルクのむらが少なく、低消費電力で安定
な駆動が実現される。また定電流源駆動方式におけるヂ
ョッパ電源等のように、特別な電源回路を用いる必要が
イ【いので、構成の複雑化やコストの増大を招くことも
／Ｔい。さらに励！６　覆べぎ］イル数が変化でる励磁
方式においても、全励磁電流■は常に一定値にまで立上
るので、トルク変動は電源電圧Ｖの変動の範囲内におさ
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるパルスモータ駆動装置の一実施
例を示す回路図、第２図は第１同各部の波形を示す波形
図、第３図は励ｖＡ］イル１相に流れる電流を示す波形
図である。１・・・高圧電源、２・・・低圧電源、３・・・スイッ
チ回路、４・・・励磁］イル群、５・・・フリツプフロ
ツプ回路、８・・・電流検出抵抗、９・・・比較器、１
０・・・Ｎ△Ｎｌ’）ゲート特許出願人　゛株式会ン１　島汁製作所一一一一一一一
一」良ヒに〉 −へｔｉ）■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　パルスモータの励磁コイルに接続されて、比較
的高い第１の電圧と比較的低い第２の電圧とを選択的に
前記励磁コイルに印加するための電源と、前記第１の電圧の印加のときに前記電源から前記励磁コ
イルへと流れる電流が所定値に達したことを検出する電
流検出手段と、励磁極切換指令に応答して前記第１の電圧が前記励磁コ
イルに印加され、前記電流検出手段の検出出力に応答し
て前記第２の電圧が前記励磁コイルに印加されるように
前記電源を制御する制御手段とを備える、パルスモータ
駆動装置。
（２）　前記電源は、前記第１の電圧を発生する高圧電
源と、前記第２の電圧を発生する低圧電源と、前記高圧
および低圧電源と前記励磁コイルとの間に配置されて、
前記高圧電源を前記励磁コイルに接続する第１の状態と
前記低圧電源を前記励磁コイルに接続する第２の状態と
を選択的にとり得る切換手段とを含み、前記電流検出手段は、前記高圧電源と前記切換手段との
間に接続され、前記制御手段は、前記励磁極切換指令に応答して前記切
換手段を第１の状態に設定し、前記電流検出手段の検出
出力に応答して前記切換手段を第２の状態に設定する、
特許請求の範囲第１項記載のパルスモータ駆動装置。