(57)【要約】【課題】本発明は、３相ステッピングモータの駆動回路において、独立した３相巻線に独立して他の巻線とは接続せず独立させ、独立した３相巻線に夫々電源と独立した単相全波の通電制御回路を接続し、低い誘起電圧のもとで大きな電流を通電制御する駆動回路の実現を目的とする。【解決手段】本発明に成るステッピングモータの駆動回路においては、３相の各巻線を他の巻線とは接続せず独立させ、独立した３相巻線に夫々電源と独立した単相全波の通電制御回路を接続し、１２０度の位相角の低い誘起電圧のもとで大きな電流を流すことができるように構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相巻線を備えたステッピングモータの各相巻線に夫々１２０度の位相角を有する電流を通電し該ステッピングモータを回転させるための駆動回路において、複数の通電制御素子より成る通電回路と直流電源とを接続した同じ構成の通電制御回路３組を、夫々の直流電源を並列に、かつ夫々の通電制御回路の出力端を、独立した３相巻線に夫々接続してなること、を特徴とする独立巻線型３相ステッピングモータの駆動回路。
【請求項２】
上記通電制御回路は４個のパワーＭＯＳＦＥＴ素子をＨ型に接続してフルブリッジを形成し、該フルブリッジの上下アーム間に直流電源を、かつ上下に接続した２列のパワーＭＯＳＦＥＴ素子の夫々の接続点間に１個の巻線と電流センサーとを接続して構成し、３組の通電制御回路は夫々１相分の全波電流を通電し、かつ各相電流間の位相角を１２０度となるように構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の独立巻線型３相ステッピングモータの駆動回路。
【請求項３】
上記３組の通電制御回路に設けられたパワーＭＯＳＦＥＴ素子の夫々に通電信号を送るための信号増幅部と、該信号増幅部に通電順序とその電流値を指令するモータコイルの励磁パターン信号を送るための制御部と、該制御部に動作指令信号を送るための動作指令信号発生部とを備え、前記制御部には３組の単相全波通電順序ロジック信号発生回路と、３組の電流制御回路と、ＰＷＭ制御回路とを有し、制御部が動作指令信号発生部の指令を受け、基準パルス信号より第１の単相全波通電ロジック信号を生成し、該第１の通電ロジック信号より１２０度の位相差を有する第２、第３の通電ロジック信号を生成し、モータ電流基準電圧と対応する第１の通電電流信号を発生し、該第１の通電電流信号より１２０度の位相差を有する第２、第３の通電電流信号を生成して３組の電流制御回路に夫々入力し、該３組の電流制御回路に入力された通電電流信号と、前記３組の通電制御回路の電流検出回路から入力された電流帰還信号との差を演算して３組の通電指令信号を作成し、前記３組の通電ロジック信号と、３組の通電指令信号とをＰＷＭ制御回路を介して変調し、信号増幅部に送り、該信号増幅部の信号により前記３組の通電制御回路を制御して独立３相巻線に通電するように構成されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の独立巻線型３相ステッピングモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３相ステッピングモータの駆動回路に係り、特に独立した３相巻線に夫々独立した通電制御回路を接続し、低い誘起電圧のもとで大きな電流を流すことができる構成を特徴とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来から実施されている３相ステッピングモータの駆動回路の例を図２に示す。
【０００３】
【特許文献】参考とした特許文献はない。
【０００４】
図２に示す回路は３相ステッピングモータにおいて一般的に実施されている２相励磁方式回路の例で、通電制御回路が６個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子により構成され、２個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１とＦ４、Ｆ２とＦ５、Ｆ３とＦ６とを夫々直列に接続した３個の列を並列にして電源Ｖに接続し、各列の２個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子を直列に接続した接続点と、ステッピングモータの３個の巻線の一端Ｕ、Ｖ、Ｗと接続し、各巻線の他端を一緒に接続したスター接続としてあり、各列の下側パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６を一括して接地との間に電流検出抵抗４が接続され、該電流検出抵抗４の出力電圧を制御部２に負帰還信号として入力されている。
【０００５】
図２に示した通電制御回路を制御するために、指令信号発生回路１より、速度と、モータ電流指令値と、回転方向と、を指令する信号が制御部２に送られ、制御部２においてクロック信号発生回路よりパルス信号を発生し、該パルス信号より、３相半波の通電順序を指令するロジック信号発生回路から通電指令信号に対応する電流指令信号と通電制御回路に設けられた電流検出抵抗４の電圧の差から通電電流信号を発生し、通電指令信号と通電電流信号とを合成した通電指令信号がＰＷＭ制御回路により変調され、信号増幅部３送られ、信号増幅部３から通電制御回路に設けられた６個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１〜Ｆ６のゲート回路に通電信号を送り、６個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１からＦ６に通電してステッピングモータを所定方向に回転駆動するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示された従来の構成は、２個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子が直列に接続された３個の列が電源に対し並列に接続され、各列の中間接続点がスター接続されている３個の巻線の外部端子に接続されているので、通電するときには、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子の上側Ｆ１と下側Ｆ６がＯＮとなっているときに２個の巻線Ｕ、Ｗが直列に接続された回路に電流が流れ、巻線Ｖには電流が流れない。次に上側Ｆ２と下側側Ｆ４が０Ｎとなると、巻線Ｖ、Ｗに電流が流れ巻線Ｕには電流が流れない。
このように２個の巻線が直列に接続された回路においては各巻線の誘起電圧が加算され高くなり高速時の通電を妨げることになり応答速度の範囲が低下するという問題が発生する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に成るステッピングモータの駆動回路においては、３相の各巻線を他の巻線とは接続せず独立させ、独立した３相巻線に独立した単相全波の通電制御回路を接続し、１２０度の位相角の電流を低い誘起電圧のもとで大きな電流を流すことができるように構成した。
【０００８】
このように独立した巻線に独立した通電制御回路により夫々通電する構成であると各相の誘起電圧が加算されず低いので、高速時の通電を妨げることがないから応答速度を高くすることができる。
【０００９】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図１は本発明になる独立巻線型３相ステッピングモータの制御回路図の一例で、３個の巻線Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３に通電する為の独立した通電制御回路が設けられ、各通電制御回路は２個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子を直列に接続した列を２個電源に並列に接続してフルブリッジ回路を構成し、各列の２個のパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子の接続点の間に電流センサーと巻線とを直列に接続し、各パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子のゲート端子に通電信号を送るための信号増幅部３と、該信号増幅部３に通電順序指令信号と、電流指令信号と前記各フルブリッジ組に接続された電流センサーの出力とより形成された定電流通電指令信号と、を内臓したＰＷＭ信号発生回路により変調した信号を送るための制御部２と、該制御部２に速度と回転方向を指令する指令信号発生部１とを有し、指令信号発生部１の指令信号により前記通電制御回路を制御して独立３相巻線に通電するように構成されている。
【００１１】
図１の構成を詳細に説明すると、第１相の巻線Ｃ１の通電制御回路は、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−１とＦ１−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ１−２とＦ１−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２の列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−１と巻線Ｃ１とが直列に接続され、第２相の巻線Ｃ２の通電制御回路は、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−１とＦ２−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ２−２とＦ２−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−２と巻線Ｃ２とが直列に接続され、第３相の巻線Ｃ３の通電制御回路は、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−１とＦ３−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ３−２とＦ３−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−３と巻線Ｃ３とが直列に接続されている。
【００１２】
そして電流センサー４−１と、４−２と、４−３との夫々の出力信号が独立して制御部２に帰還され、制御部２の中に設けられた各相の電流制御回路に夫々入力されて各相毎に電流指令信号が発生するようになっている。
【００１３】
第１相の通電制御回路Ｔ1においては、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−１とＦ１−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ１−２とＦ１−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２の列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−１と巻線Ｃ１とが直列に接続されているから、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−１とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−４がＯＮとなっているときは第１相巻線Ｃ−１には左から右へ半波の電流を流すことができ、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−２とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ１−３が０Ｎとなっているときは第１相巻線Ｃ−１に右から左へ半波の電流を流すことができ、全体として単相全波の通電ができるようになっている。
【００１４】
同様に第２相の通電制御回路Ｔ2においては、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−１とＦ２−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ２−２とＦ２−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２の列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−２と第２相巻線Ｃ２とが直列に接続されているから、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−１とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−４がＯＮとなっているときは第１相巻線Ｃ−２には左から右へ半波の電流を流すことができ、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−２とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ２−３が０Ｎとなっているときは第２相巻線Ｃ−２に右から左へ半波の電流を流すことができ、全体として単相全波の通電ができるようになっている。
【００１５】
同様に第３相の通電制御回路Ｔ3においては、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−１とＦ３−３とを直列に接続した第１列と、Ｆ３−２とＦ３−４とを直列に接続した第２列より成るフルブリッジで構成され、第１列と第２の列との夫々の制御素子の中間接続点の間に電流センサー４−３１と第３相巻線Ｃ３とが直列に接続されているから、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−１とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−４がＯＮとなっているときは第３相巻線Ｃ−３には左から右へ半波の電流を流すことができ、パワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−２とパワーＭＯＳＦＥＴ制御素子Ｆ３−３が０Ｎとなっているときは第３相巻線Ｃ−３に右から左へ半波の電流を流すことができ、全体として単相全波の通電ができるようになっている。
【００１６】
上記３組の通電制御回路に設けられたパワーＭＯＳＦＥＴ素子の夫々に通電信号を送るための信号増幅部と、該信号増幅部に通電順序を指令するロジック信号と、電流指令信号と、を送るための制御部と、該制御部に動作指令信号を送るための動作指令信号発生部とを備え、前記制御部には３組の単相全波通電ロジック信号発生回路と、３組の通電電流信号発生回路と、３組の電流制御回路と、ＰＷＭ制御回路とを有し、制御部が動作指令信号発生部１の指令を受け、基準パルス信号より第１の単相全波通電ロジック信号を生成し、該第１の通電ロジック信号より１２０度の位相差を有する第２、第３の通電ロジック信号を生成し、トルク指令を受け、該トルクと対応する第１の通電電流信号を発生し、該第１の通電電流信号より１２０度の位相差を有する第２、第３の通電電流信号を生成して３組の電流制御回路に夫々入力し、該３組の電流制御回路に入力された通電電流信号と、前記３組の通電制御回路の電流検出回路から入力された速度帰還信号との差を演算して３組の通電電流指令信号を作成し、前記３組の通電ロジック信号と、３組の通電電流指令信号とを、夫々第１相分、第２相分、第３相分をセットにしてＰＷＭ制御回路を介して変調し、信号増幅部に送り、該信号増幅部の信号により前記３組の通電制御回路を制御して独立３相巻線に通電するように構成されている。
【００１７】
図１のように構成されていると、第１相巻線Ｃ―１、第２相巻線Ｃ―２、第３相巻線Ｃ―３毎に通電制御回路のフルブリッジ回路が設けられているから、夫々単相全波の通電ができるようになっており、各巻線は独立した夫々の通電制御回路により制御されており、電流センサーが各通電制御回路毎に設けられており電流指令値と電流検出素子の出力電圧差信号により制御されているから各巻線の電流は電流指令値と一致する定電流に保持され独立して制御されているので電流波形Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3が図４に示すように１２０度位相の正弦波を保つことが出来るようになっている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に成る独立３相巻線型ステッピングモータの駆動回路は、上記のような構成であるから、各相の巻線には夫々単相全波の通電制御回路により１２０度の位相角の電流が独立して流れるから、複数相の巻線の誘起電圧が加算されないので誘起電圧が低く高い周波数においても通電可能となり、高速応答に対応できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に成る独立３相巻線型ステッピングモータの駆動回路の例の回路図である。
【図２】従来技術になる３相ステッピングモータ駆動回路の回路図である。
【図３】本発明に成る独立３相巻線型ステッピングモータの駆動回路の例の通電電流波形を示す図である。
【符号の説明】
１    指令信号発生回路
２    制御部
３    信号増幅部
４−１，４−２，４−３    電流センサー
Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３  本発明に成るステッピングモータの巻線
Ｆ１〜Ｆ６  パワーＭＯＳＦＥＴ素子
Ｆ１−１〜Ｆ３−４  パワーＭＯＳＦＥＴ素子
Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3  各相の電流波形
Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3  第１、第２、第３の通電制御回路
Ｕ、Ｖ、Ｗ  従来技術のステッピングモータの巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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