JPS62260597A - ステツピングモ−タコイルの電流制限回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ステッピングモータの動作停止後、すなわち
ホールド時に各コイルに供給する電流を制限ｆるステッ
ピングモータコイルの電流制限回路に関するものである
。

従来の技術 近年、ステッピングモータは動作時に大きなトルクを必
要とし、指示位置に停止した後、すなわちホールドした
ときには、ステッピングモータのコイルに供給する電流
を制限し、ホールド時の消費電力の低減及びコイルの温
度上昇による焼損を防いでいた。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のステッピン
グモータコイルの電流制限回路の一例について説明する
。

第３図、第４図は従来のステッピングモータの電流制限
回路の回路図を示すものである。第３図において、１０
１はインバータ回路、１０２はノく７７７回路、１０３
は切換え信号Ｅ１で前記インバータ回路１０１及びバッ
ファ回路１０２の入力となる。１０４，１０５はそれぞ
れ電圧値ｖ１及びｖ２の定電圧電源端子で、Ｖ、）ｖ２
とする。１０６゜１０７はアナログスイッチ、１０Ｂは
前記アナログスイッチ１０６の制菌信号であシ、前記ノ
く７７７回路１０２の出力部と接続しである。１０９は
前記アナログスイッチ１０７の制御信号であり、前記イ
ンバータ回路１０１の出力部と接続しである。１１０，
１１１．１１２，１１３は４相ステリビングモータの各
相のコイルで、１１４，１１５゜１１６　、１１７１ｉ
前記４相ステツピングモータの各相のコイル１１０，１
１１．１１２，１１３に供給する電流のオン、オフを行
うトランジスタである。１１８，１１９，１２０，１２
１は、前記トランジスタ１１４，１１５，１１６，１１
７のそれぞれのペースに接続される抵抗、１２２，１２
３゜１２４　、１２５は前記トランジスタ１１４，１１
５゜１１６．１１７をオン、オフさせるそれぞれのパル
ス入力端子である。１２６　、１２７　、１２８　。

１２９はそれぞれダイオードであり、前記トランジスタ
１１４，１１５，１１６，１１７のそれぞれのオフ時に
生じる逆起電力を吸収するためのものである。

また、１３１はバッファ回路、１３２は切換え信号Ｅ２
．１３３は電圧値ｖ１の定電圧電源端子、１３４はアナ
ログスイッチ、１３６は前記アナログスイッチ１３４の
制御信号であり、前記バッフ１回路１３１の出力と接続
しである。１３６は大電力用抵抗、１３７　、１３８　
、１３９　、１４０は４相ステツピングモータの各相の
コイルで、１４１゜１４２　、１４３　、１４４は前記
ステッピングモータの各相のコイル１３７，１３８，１
３９，１４０に供給する電流のオン、オフを行うトラン
ジスタ、１４５　、１４６　、１４７　、１４８は前記
トランジスタ１４１．１４２，１４３，１４４のそれぞ
れのベースに接続される抵抗、１４９　、１６０　。

１５１．１５２は前記トランジスタ１４１，１４２゜１
４３　、１４４をＯＮ　、ＯＦＦさせるそれぞれのパル
ス入力端子である。１６３　、１５４　、１５６゜１５
６はそれぞれダイオードであり、前記トランジスタ１４
１．１４２，１４３，１４４のそれぞれＯＦＦ時に生じ
る逆起電力を吸収するだめのものである。

以上のように構成されたモータコイルの電流制限回路に
ついて、以下その動作について説明する。

ステッピングモータは２相励磁で使用するものとする。

まず、ステッピングモータを動作させる時は、切換え信
号Ｅ１によりバッフ１回路１０２を介してアナログスイ
ッチ１０６をＯＮ、インバータ回路１０１を介してアナ
ログスイッチ１０７をオフとする。すなわち、ステッピ
ングモータのコイル１１０〜１１３の一方は定電圧電源
ｖ１に接続される。この状態でパルス人力φ１．φ２．
φ５．φ４のいずれか２相を順次入力し、トランジスタ
１１４〜１１７を介して４相ステツピングモータのコイ
ルのうちパルス入力に対応した２相を励磁する。

これによりステップモータは動作を開始する。次に指示
位置に停止した後、切換え信号Ｅ３によりバッファ回路
１０２を介してアナログスイッチ１０６をオフ、インバ
ータ回路１０１を介してアナログスイッチ１０アをオン
する。すなわち、ステッピングモータのコイル１１０〜
１１３の一方は定電圧電源ｖ２に接続される。ここで定
電圧電源ｖ２は定電圧電源ｖ１に比べて低い電圧である
為、ステッピングモータのいずれか２つのコイルに供給
される電流は制限される。すなわち、停止時（ホールド
時）にステッピングモータのコイルに供給する電流を制
限するものである。したがって、停止時の電流制限によ
ってステッピングモータの停止時の消費電力の低減及び
温度上昇による焼損を防止することが可能である。しか
し、２つの定電圧電源が必要となり、コスト、実装面積
の面で不都合であった。

また、同様に第４図について説明する。ステッピングモ
ータを動作させるには、切換え信号Ｅ２１３２によって
アナログスイッチ１３４をオンとする。この時、パルス
人力φ５．φ６．φ７．φ８の信号にしたがって各コイ
ル１３７〜１４０に電流が供給され、ステッピングモー
タは動作を開始する。

ここまでは第３図の動作と同じである。次に指示位置に
停止した以後は、切換信号Ｅ２によってアナログスイッ
チ１３４をオフとする。このことによってステッピング
モータのコイル１３７〜１４０のいずれか２相に流れる
電流は電源Ｖ、１３３から大電力用抵抗１３６を介して
供給されるため、アナログスイッチ１３４がオンのとき
と比べてステッピングモータのコイルのいずれか２相に
供給される電流は制限される。したがって第３図と同様
に、ステッピングモータの停止時の消費電力の低減及び
温度上昇による焼損を防ぐことが可能である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、ステッピングモー
タの停止時においてコイルの電力消費及び温度上昇の低
減は可能であるが、そのためにｖｌ。

ｖｌという２つの定電圧電源が必要となり、部品点数、
コスト、実装面績の面で不都合であった。

また、第４図のようにした場合は抵抗１３６で消費され
る電力はコイルで消費される電力に比べて一般に２〜３
倍となる。このため、抵抗１３らは大電力用のものが必
要となり、発熱に対する配慮もしなければならない。以
上のように、部品点数が多くなったり、ステッピングモ
ータのコイル以外での消費電力が増加したりする問題点
を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、ステッピングモータの動作
中はモータ仕様内の最大電流を各コイルに供給し、ステ
ッピングモータの停止後には、ステッピングモータのコ
イルに供給する電流を制限し、ステッピングモータのコ
イル部で消費される電力及び温度上昇を減少させ、また
ステッピングモータのコイル以外で消費される電力及び
温度上昇をも減少することのできるステッピングモータ
コイルの電流制限回路を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明のステッピングモー
タの電流制限回路は、ステッピングモータのコイルに電
流を供給する定電圧電源と定電流電源ト、ステッピング
モータの各相のコイルの一方の端を定電圧電源または定
電流電源に接続するアナログスイッチまたはマルチプレ
クサと、ステッピングモータのコイルに供給する電流を
オン。

オフするトランジスタとを備え、アナログスイッチまた
はマルチプレクサによりステッピングモータのコイルの
一方の端と定電流電源とが接続されり場合、ステッピン
グモータのコイルに制限された電流が流れるように構成
されている。

作用 本発明は上記した構成によって、ステッピングモータを
動作させる時には、ステッピングモータの各相のコイル
の一方の端を定電圧電源に接続し、またステッピングモ
ータの停止時には、ステッピングモータの各相のコイル
の一方の端を定電流電源に接続する少なくとも１つのア
ナログスイッチまたはマルチプレクサを設けることによ
り、ステッピングモータの動作時には、ステッピングモ
ータの各相のコイルにモータ仕様内の最大電流を流し、
大きなトルクを発生させ、次にステッピングモータの停
止後には、ステッピングモータの各相のコイルに流れる
電流は定電流電源から供給される電流に制限される。し
たがってステッピングモータの停止後、モータコイル以
外で消費される電力は定電流電源で発生するが、定電流
電源を用いることで内部トランジスタのコレクターエミ
ッタ電圧を小さくすることができ消費電力及び温度上昇
の低減が実現できる。

実施例 以下本発明の一実施例におけるステッピングモータコイ
ルの電流制限回路について図面を参照しながら説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例におけるステッピングモ
ータコイルの電流制限回路の回路図である。１はインバ
ー２回路、２はバッファ回路、３は切換え信号Ｅ５．４
は電圧値ｖ１の定電圧電源端子、５は定電流電源である
。６は定電流電源６の電流入力部で定電圧電源端子４と
接続しである。

７は定電流電源５の電流出力部である。８は第１のアナ
ログスイッチで、９は第１のアナログスイッチ８をオン
、オフする制御信号であり、インバータ回路１の出力部
に接続しである。１ｏは第１のアナログスイッチ８の一
方の端子で、定電流電源の電流出力部７と接続しである
。１１は第１のアナログスイッチのもう一方の端子であ
る。１２は第２のアナログスイッチ、１３は第２のアナ
ログスイッチ１２をオン、オフする制御信号である。

１４は第２のアナログスイッチ１２の一方の端子で定電
圧電源端子４と接続してあり、１５は第２のアナログス
イッチのもう一方の端子である。

１６．１７．１８．１９は４相ステツピングモータの各
相のコイル、２０，２１．２２．２３は４相ステツピン
グモータのコイル１６　、１７　、１８゜１９に供給す
る電流をそれぞれオン、オフするトランジスタである。

２４．２５．２６．２７はトランジスタ２０，２１．２
２．２３のそれぞれのベースに接続される抵抗、２８．
２９．３０．３１はトランジスタをオン、オフさせるそ
れぞれのパルス入力端子である。３２．３３．３４．３
５はそれぞれダイオードであり、前記トランジスタ２０
．２１．２２．２３のそれぞれのオフ時に生じる逆起電
力を吸収するためのものである。３６は４相ステツピン
グモータの駆動回路で、前トランジスタ２Ｂ　、２９．
３０．３１と、前記抵抗２４．２５．２６．２７とから
構成される。

以上のように構成されたモータコイルの電流制限回路に
ついてその動作を説明する。

まずステッピングモータは２相励磁で使用するものとす
る。ステッピングモータを動作させる時は、切換え信号
Ｅ３によりバッファ回路２を介して第２のアナログスイ
ッチ１２をＯＮとし、またインバータ回路１を介して第
１のアナログスイッチ８をＯＦＦ　とし、ステッピング
モータの各相のコイル１６〜１９を定電圧電源ｖ１に接
続する。この状態でパルス人力φ１．φ２．φ３．φ４
のいずれか２相を順次入力し、４相ステツピングモータ
の駆動回路３６を介して４相ステツピングモータのコイ
ルのいずれか２相を励磁する。これにより４相ステツピ
ングモータは動作を開始する。そして指示位置に停止し
た時、例えばステッピングモータのコイル１６と１８の
２相が励磁されているとする。

ここで切換え信号Ｅ３により第１のアナログスイッチ８
をオン、第２のアナログスイッチ１２をオフトスると、
ステッピングモータの各相のコイル１６〜１９は定電流
電源５に接続され、ステッピングモータのコイル１６と
１８に流れる電流はそれぞれ定電流電源５の電流値工の
半分、すなわち工／２となる。このとき、それぞれのコ
イル１６．１８には、外乱によって位置ずれしないよう
に、外乱打ち勝つためのホールディングトルクを得られ
るような電流が必要である。本発明では前記定電流電源
５の電流値工を変えるだけで簡単にホールディングトル
クを調整できる。さらに、ステッピングモータの停止後
には、各相のコイルで消費される電力及び温度上昇の低
減が図れ、また、各相のコイル以外で消費される無駄な
電力や温度上弁も減少することができる。なぜなら、コ
イル以外で消費される無駄な電力は、定電流電源６で発
生すると考えられるが、定電流電源５の内部のトランジ
スタ（図示していない）のコレクターエミッタ電圧を小
さくすることができ、よって定電流電源６で消費される
電力を減少することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すステッピングモー
タコイルの電流制限回路の回路図である。

同図において、４１はバッフ７回路、４２は切換え信号
Ｅ３．４３は電圧値ｖ１の定電圧電源端子、４４は定電
流電源で、定電流工を流すものである。

４５は定電流電源４４の電流入力部で定電圧電源端子４
３と接続しである。４６は定電流電源４４の電流出力部
である。４７はマルチプレクサ、４８．４９はマルチプ
レクサのそれぞれの入力部で、４８は定電圧電源端子４
と、また４９は定電流電源の電流出力部４６とそれぞれ
つながっている。ｅｉＯはマルチプレクサ４７の出力部
、６１はマルチプレクサの出力部５ｏをマルチプレクサ
の入力部４８もしくは４９に切換える制御信号であり前
記バッファ回路４１の出力部と接続しである。

５２．５３．５４．５５は４相ステソビングモータの各
相のコイル、６６はステッピングモータの駆動回路で４
つのトランジスタから成る。６７゜５８．５９．６０は
ステッピングモータの駆動回路を動作させるそれぞれの
パルス入力端子である。

６１．６２，６３．８４は逆起電力を吸収するためのダ
イオードである。６２〜６４は第１図の構成と同様なも
のである。第１図の構成と異なるのは、インバータ回路
１．第１のアナログスイッチ８、及び第２のアナログス
イッチ１２を廃止して、かわりにマルチプレクサ４７を
設けた点である。

上記のように構成されたステッピングモータコイルの電
流制限回路について、以下その動作を説明する。

第１図同様にステッピングモータは２相励磁で使用する
ものとする。まず、ステッピングモータを動作させる時
は、切換え信号Ｅ５４２によりバッファ回路４１を介し
てマルチプレクサの出力部５０とマルチプレクサの入力
部４８を接続する。この状態でパルス人力φ１．φ２．
φ５．φ４のいずれか２相を順次入力し、４相ステツピ
ングモータの駆動回路５６を介して４相ステツピングモ
ータのコイルのうちパルス入力に対応した２相を励磁す
る。これにより４相ステツピングモータは動作を開始す
る。次に指示位置に停止した後、切換え信号！、にによ
りバッファ回路４１を介してマルチプレクサの出力部５
０とマルチプレクサの入力部４９とを接続する。これに
よυ、ステッピングモータの各コイル５２．５３．６４
．５５は定電流電源４４に接続される。ステッピングモ
ータは２相励磁されているため、第１図と同様に各相の
コイルは停止時にＩ／２の電流値に制限される。

以上のように、本実施例によれば、ステッピングモータ
を動作させる時、ステッピングモータの各相のコイルの
一方の端を定電圧電源に接続し、またステッピングモー
タの停止時には、ステッピングモータの各相のコイルの
一方の端を定電流電源に接続する少なくとも１つのアナ
ログスイッチまたはマルチプレクサを設けることにより
、ステッピングモータの動作時には、ステッピングモー
タの各相のコイルにモータ仕様内の最大電流を流し、大
きなトルクを発生させ、次にステッピングモータの停止
後には、定電流電源に切換えることにより、ステッピン
グモータの各相のコイルに供給する電流を制限する。し
たがって、ステッピングモータの停止後には、各相のコ
イルで消費される電力及び温度上昇の低減が図れ、また
、第１図と同様に各相のコイル以外で消費される無駄な
電力は定電流電源４４と考えられるが、第１図のときと
同じ理由で、定電流電源４４で消費される電力及び温度
上昇を低減することができる。さらに定電流電源は１つ
の定電圧電源を用いれば簡単に構成でき、しかもＩＣ化
しやすい為、部品点数が少なくなり、コスト面からみて
も効果が得られる。

ＩＣ５化された定電流電源を複数個設ける構成にすれば
、定電流電源の発熱を分散でき、温度上外はさらに低減
できる。

なお、第１及び第２の実施例において、４相のステッピ
ングモータを２相励磁することを例にとって説明してき
たが、４相ステツピングモータに限らず、また励磁方法
についても２相励磁に限定するものではない。さらに、
定電流電源６及び４４については複数個設ける構成であ
ってもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、ステッピングモータを動作させ
る時には、ステッピングモータの各相のコイルの一方の
端を定電圧電源に接続し、またステッピングモータの停
止時には、ステッピングモータの各相のコイルの一方の
端を定電流電源に接続する少なくとも１つのアナログス
イッチまたはマルチプレクサを設けることによシ、ステ
ッピングモータの動作時には、ステッピングモータの各
相のコイルにモータ仕様内の最大電流を流し、大きなト
ルクを発生させ、次にステッピングモータの停止後には
、ステッピングモータの各相のコイルに流れる電流は定
電流電源から供給される電流に制限される、したがって
、ステ・・・ピングモータの停止後には、各相のコイル
で消費される電力及び温度上昇の低減が図れ、また、各
相のコイル以外で消費される無駄な電力は定電流電源部
で発生すると考えられるが定電流電源を用いれば電源内
部のトランジスタのコレクターエミ、ノタ電圧を小さく
することができ、よって消費電力の低減及び、発熱や温
度上昇の低減が可能となる。

さらに定電流電源は１つの定電圧電源の電圧を用いれば
簡単に構成でき、しかもＩＣ化しやすい為、部品点数が
少なくなり、コスト面からみても過大な効果が得られる
。またＩＣ化された定電流電源を複数個設ける構成にす
れば、定電流電源の発熱を分散でき、温度上昇はさらに
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるステッピングモータ
コイルの電流制限回路の回路図、第２図は本発明の他の
実施例におけるステッピングモータコイルの電流制限回
路の回路図、第３図、第４図は従来のステッピングモー
タコイルの電流制限回路の回路図である。 ６．４４・・・・・・定電流電源、８．１２・・・・・
・アナログスイッチ、３６．５６・・・・・・ステッピ
ングモータの駆動回路、４７・・・・・・マルチプレク
サ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステッピングモータの複数のコイルに電流を供給
   する定電圧電源及び少なくとも１つの定電流電源と、前
   記ステッピングモータの複数のコイルの一方の端を前記
   定電圧電源または前記定電流電源に接続する少なくとも
   １つのアナログスイッチまたはマルチプレクサと、前記
   ステッピングモータのコイルに供給する電流をオン，オ
   フする複数のトランジスタとを備え、前記少なくとも１
   つのアナログスイッチまたはマルチプレクサにより前記
   ステッピングモータの複数のコイルの一方の端と前記定
   電流電源とが接続された場合、ステッピングモータの複
   数のコイルに制限された電流が流れるようにしたステッ
   ピングモータコイルの電流制限回路。
2. （２）少なくとも１つのアナログスイッチまたはマルチ
   プレクサによりステッピングモータの複数のコイルの一
   方の端を、前記ステッピングモータを動作させるときに
   は定電圧電源に、また停止後には定電流電源に接続する
   特許請求の範囲第１項記載のステッピングモータコイル
   の電流制限回路。