JPH0340798A - ステッピングモータの駆動回路装置 - 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における各相の励磁コイ
ルを選択的に励磁する駆動回路装置に関するものである
。

（発明の背景） ステッピングモータにおいては、各相の励磁コイルを選
択的に順次励磁することにより回転子（リニアモータで
は移動子）を回転（移動）させる、この場合励磁コイル
をオン・オフする為のスイッチング素子をオンにして、
励磁コイルを励磁する時には、電源電圧はコイルの抵抗
だけでなくコイルのインダクタンスと逆起電圧にも打ち
勝たなければならない、特にコイルのインダクタンスは
電流の立上がりを遅らせる作用を持つ。

一方ステッピングモークでは、その高速運転における回
転数の上限を決める要因は高速回転時のトルク低下であ
る。このトルクの低下は、励磁相の切換えに対して励磁
電流が追従できずに遅れることに原因がある。この遅れ
はコイルのインダクタンスのために避けられないもので
ある。

そこで従来よりこの励磁電流の遅れを小さくするために
種々の提案がなされている。例えばコイルの抵抗に比べ
て大きい直列抵抗を挿入して時定数の低減を図るものが
あるが、この方式は抵抗損が増えるという問題がある。

高圧および低圧の２つの電源を用い励磁相の切換え初期
には高電圧で駆動しその後低電圧に切換える方式も公知
であるが、この方式では２種の電源が必要となって装置
が大型化、複雑化する。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、抵
抗損が増えず、装置が大型化したり複雑化することなく
高速運転の上限を高めることが回前なステッピングモー
タの駆動回路装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、各相の励磁コイルを選択的
に励磁することにより駆動するステッピングモータにお
いて、励磁コイルの励磁電流をオン・オフするスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子のオフ時に励磁コイ
ルの励磁エネルギーにより充電されるコンデンサと、前
記スイッチング素子のオン時にこのコンデンサの充電電
圧を前記励磁コイルに導くダイオードとを備えることを
特徴とするステッピングモータの駆動回路装置により達
成される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の原理図、第２図は各部出力
波形図である。

第１図において符号１０は直流電源であり、この電源１
０にはダイオード１２、スイッチング素子１４、励磁コ
イル１６、スイッチング素子１８が順に直列接続されて
いる。２０はダイオード１２に並列接続されたコンデン
サ、２２と２４はスイッチング素子１４．１８のオフ時
にコイル１６の磁気エネルギーによりコイル１６に流れ
続ける電流を通すダイオードであり、この電流がコンデ
ンサ２０を図示の極性に充電するちのである。なおこの
図は１つのコイル１Ｂに対するちののみを示しているが
、実際は励磁相に対するコイルの数に対応して同じ回路
が並列接続されるのは勿論である。

今、スイッチング素子１４．１８がオン（閉）している
とすれば、電源１０からはダイオード１２、スイッチン
グ素子１４、コイル１６、スイッチング素子１８を通る
電流ｉ、が流れる。

スイッチング素子１４．１８を第２図に示す時刻ｔ、で
オフ（開）にすると、コイル１６にはコイル１６自身が
持つ磁気エネルギーによって逆起電圧ｅＲが図に示す向
きの極性に発生し、電流を流し続けようとする。スイッ
チング素子１４．１８がオフなのでこの時のコイル１６
の電流ｉゎはダイオード２４、コイル１６、ダイオード
２２を通ってコンデンサ２０に流れる。従ってこの電流
ｉｔ、によってコンデンサ２０は図示の極性に充電され
、その充電電圧ｅｃは増加する。ここで電源電圧をｅ（
一定）とすれば、逆起電圧ｅ４は電源電圧ｅとコンデン
サ２０の充電電圧ｅｃとの和に等しく、 ｅ大＝ｅｃ＋８ となるから、コイル１６に加わる電圧ｅＲは電源電圧ｅ
よりも大きくなる。従ってコイル１６の電流ｉが零にな
るまでの時間Ｔｏは短くなる。

第２図の最下段に示した図はコンデンサ２０やダイオー
ド２２．２４を持たない従来回路におけるコイル電流五
〇を示し、この場合のコイル電流ｉ０が零になるまでの
時間Ｔ′は本発明の場合の時間Ｔｏに比べ著しく長くな
っていることが解る。

コイル１６の電磁エネルギーがなくなると電流ｉが零に
なり、コンデンサ２０の充電が終了する。従ってコイル
１６の逆起電圧ｅ８も零になる。この時ダイオード２２
．２４に逆バイアス電圧がかかるのでコンデンサ２０は
放電することなくコンデンサ電圧ｅｃは保持される。

次に時刻ｔ２においてスイッチング素子１４．１８がオ
ン（閉）になると、コイル１６にはコンデンサ２０と電
源１０が直列接続されることになって、コイル１６には
（ｅｃ＋ｅ）の電圧が加わる。従ってコイル１６の電流
ｉ、の立上がりが速くなる。

コンデンサ２０が完全に放電すれば、電流ｉ。

はダイオード１２を通ってコイル１６に供給されるよう
になり、この時のコイル電圧は電源電圧ｅになる。

第３図は本発明による実際の駆動回路を示す図である。

この回路は２相バイポーラ型の６のであり、コイル１６
Ａには両方向に電流を流すことにより装置の小型化を図
った６のである。この図においてコイル１６Ａに矢印方
向に電流を流す場合４゜には、ＮＰＮトランジスタから
なるスイッチング素子１４Ａ、１６Ａをオン・オフする
ことにより、前記第１図の６のと同一の回路となり、こ
の場合の対応する部分には同一符号にＡを付して示した
から、その説明は繰り返さない。コイル１６Ａに逆方向
に電流を流す時には他のスイッチング素子１４Ｂ、１８
Ｂをオン・オフする。

（発明の効果） 本発明は以上のように、スイッチング素子の才。

フ時に励磁コイルの磁気エネルギーによって充電される
コンデンサと、このスイッチング素子のオン時にこのコ
ンデンサの充電電圧をこの励磁コイルに導くダイオード
とを備えるちのであるから、コイル電流の立上がりと立
下がりを速め、高速運転の上限を高くすることができる
。また励磁コイルの時定数を小さくするための高抵抗が
不要であるから、抵抗損がなく効率が高くなり、電源も
２種類用意する必要がないから、装置の大型化や複雑化
を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は各部出力波形図
、第３図は一実施例の回路図である。 １０、ＩＯＡ・・・直流電源、 １４．１４Ａ、１８．１８Ａ ・・・スイッチング素子、 １６．１６Ａ・・・励磁コイル、 ２２．２２Ａ、２４．２４Ａ・・・ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各相の励磁コイルを選択的に励磁することにより駆動す
   るステッピングモータにおいて、励磁コイルの励磁電流
   をオン・オフするスイッチング素子と、このスイッチン
   グ素子のオフ時に励磁コイルの励磁エネルギーにより充
   電されるコンデンサと、前記スイッチング素子のオン時
   にこのコンデンサの充電電圧を前記励磁コイルに導くダ
   イオードとを備えることを特徴とするステッピングモー
   タの駆動回路装置。