JP2001025275A - モータ速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードウエア構成を変更することなく、直流
モータ、３相交流モータのいずれにも適用することので
きる構成簡単で低コストのモータ速度制御装置を提供す
ること。 【解決手段】 直流電源の正極３０および負極３１間に
接続された複数のスイッチング素子６ａ〜８ｂのオンオ
フ時間を制御して、直流モータ１または交流モータ２の
正転または逆転可能な速度制御を行うモータ速度制御装
置において、前記オンオフ時間のみを制御して、前記直
流モータ１または前記交流モータ２のいずれか一方の前
記速度制御への切り換えを可能にしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つの装置で直流
モータまたは交流モータの速度制御を可能にしたモータ
速度制御装置に係わり、特に、エレベータードア装置ま
たはそれと同様の機能、構成を備える装置に適用される
モータ速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流モータに適用されるチョッパ
制御方式のモータ速度制御装置としては、ドア開閉指令
器からの信号をマイクロコンピュータに入力し、そこか
ら出力されるパルス信号によってゲートドライブ回路を
介してスイッチング素子を駆動して直流モータを駆動す
るとともに、その時の直流モータの電流や回転速度を検
出し、マイクロコンピュータがこれらの検出信号やドア
マシンベースに設た開端リミットスイッチ、閉端リミッ
トスイッチからの信号を取り込み、スイッチング素子の
オンオフ時間を制御して、直流モータの回転速度を適正
に制御するものが知られている。

【０００３】また、３相交流モータに適用されるインバ
ータ制御方式のモータ速度制御装置としては、上記の装
置と同様に、ドア開閉指令器からの信号をマイクロコン
ピュータに入力し、そこから出力されるパルス信号とと
もに、３相交流モータの電流や回転速度の各検出信号、
開端リミットスイッチ、閉端リミットスイッチからの信
号に基づいてスイッチング素子を駆動するオンオフ時間
を制御して３相交流モータの回転速度を適正に制御する
ものが知られている。

【０００４】一方、特開平１０−２９１７５５号公報に
は、３相交流モータに適用されるインバータ制御方式お
よび直流モータに適用されるチョッパ制御方式の統合型
モータ速度制御装置が開示されており、この装置では、
直流モータを駆動する場合は、この装置に設けられる一
方のスイッチを開放して他方のスイッチを閉成すること
により、先に説明した従来の直流モータに適用されるチ
ョッパ制御方式のモータ速度制御装置を構成し、３相交
流モータを駆動する場合は、直流モータに代えて３相交
流モータを接続し、前記一方のスイッチを閉成して前記
他方のスイッチを開放することにより、先に説明した３
相交流モータに適用されるインバータ制御方式のモータ
速度制御装置を構成することが記載されている。

【０００５】このように、前記公報に示される装置は、
スイッチを設け、これらを切り換え制御することによ
り、１つのモータ速度制御装置で直流モータまたは交流
モータの速度制御を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に示されるモータ速度制御装置は、１つのモータ速度
制御装置で直流モータまたは交流モータの駆動制御を行
うことはできるものの、スイッチ手段を必要とし、ま
た、これらのスイッチ手段を設置するスペースも必要と
していた。そして、このようなスイッチ手段を設けるこ
とはモータ速度制御装置の構造上の制約をもたらすとと
もにコストアップの原因となっていた。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
直流モータ、交流モータの種類によらずに、同一のハー
ドウエア構成を使用して、より信頼性の高い、交流・直
流モータ兼用のモータ速度制御装置を提供するととも
に、ハードウエア構成の小形化、コスト低減化を図った
モータ速度制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。

【０００９】直流電源の正極および負極間に接続された
複数のスイッチング素子のオンオフ時間を制御して、直
流モータまたは交流モータの正転または逆転可能な速度
制御を行うモータ速度制御装置において、前記オンオフ
時間のみを制御して、前記直流モータまたは前記交流モ
ータのいずれか一方の前記速度制御への切り換えを可能
にしたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項１に記載のモータ速度制御装
置において、前記直流モータをエレベータドアの開閉速
度制御に用いることを特徴とする。

【００１１】また、請求項１に記載のモータ速度制御装
置において、当該モータ速度制御装置は、前記複数のス
イッチング素子の出力を３相交流モータに接続するため
の３本のモータ用出力線を備え、直流モータの接続時
は、前記複数のモータ用出力線のうち２本を前記直流モ
ータに接続し、１本を空き端子とし、この空き端子が常
時零電圧となるように、前記空き端子に対応する前記ス
イッチング素子のオンオフ時間を制御することを特徴と
する。

【００１２】また、請求項１に記載のモータ速度制御装
置において、当該モータ速度制御装置は、前記複数のス
イッチング素子から３相交流モータに接続するための３
本のモータ用出力線を備え、直流モータの接続時は、前
記複数のモータ用出力線のうち２本を前記直流モータに
接続し、１本を空き端子とし、この空き端子に対応する
前記スイッチング素子のオンオフ時間が全てオフ時間と
なるように制御することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１から図５を用いて説明する。

【００１４】図１は、エレベータドア制御装置に適用さ
れた本実施形態に係るモータ速度制御装置の構成を示す
図である。

【００１５】同図において、１は直流モータ、２は３相
交流モータ、３はドア開閉指令器、４はマイクロコンピ
ュータ、５は制御を行わないときや緊急時にオンオフ時
間指令を遮断するオンオフ時間指令遮断機能を備えるゲ
ートドライブ回路、６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８
ｂはスイッチング素子、９は交流電源、１０はダイオー
ド回路、１１は平滑コンデンサ、１２，１３はモータの
電流を検出する電流検出器、１４はモータの回転速度を
検出する回転速度検出器、１５は整流回路、１６はスイ
ッチング回路、２１，２２，２３，２４，２５，２６は
それぞれゲートドライブ回路５からスイッチング素子６
ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂに接続される信号
線、２７，２８，２９はそれぞれスイッチング回路１６
の出力側から後述するコネクタ３２に接続される出力
線、３０，３１は整流回路１５からスイッチング回路１
６に接続される直流電源の正極および負極、３２は直流
モータ１または３相交流モータ２を接続するためのモー
タ速度制御装置に設けられるコネクタ、１０１は駆動プ
ーリ、１０２はモータ側駆動ベルト、１０３は減速プー
リ、１０４はドア駆動ベルト、１０５，１０６はエレベ
ータのドア、１０７はドアマシンベース、１０８は開端
リミットスイッチ、１０９は閉端リミットスイッチであ
る。

【００１６】同図に示すように、コネクタ３２には直流
モータ１が接続されている場合を示し、３相交流モータ
２を接続する場合は、点線で示すように、直流モータ１
に代えて、コネクタ３２に３相交流モータ２を接続す
る。

【００１７】直流モータ１を使用する場合は、同図に示
すように、直流モータ１の正極３０を出力線２７に、直
流モータ１の負極を出力線２８に接続する。出力線２９
の末端は、コネクタ３２で空端子となり接続されない。
整流回路１５の正極３０と出力線２７、２８、２９との
間にスイッチング素子６ａ、７ａ、８ａが、また、整流
回路１５の負極３１と出力線２７、２８、２９との間に
スイッチング素子６ｂ、７ｂ、８ｂがそれぞれ接続され
る。マイクロコンピュータ４からのオンオフ時間指令、
即ち、パルス幅指令は、ゲートドライブ回路５を経て、
各々の信号線２１，２２，２３，２４，２５，２６を介
してスイッチング素子６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，
８ｂのゲートに伝達される。電流検出器１２，１３は出
力線２７，２８の電流を検出し、また、回転速度検出器
１４はモータの回転速度を検出して、それぞれがマイク
ロコンピュータ４に入力され制御情報として使用され
る。なお、このエレベータードア制御装置では、回転速
度検出器１４にロータリエンコーダ等を使用してドアの
位置も同時に検出する。

【００１８】直流モータ１の軸に取り付けられた軸駆動
プーリ１０１は、モータ側駆動ベルト１０２を介して、
直流モータ１の動力を減速プーリ１０３に伝える。減速
プーリ１０３に伝えられた動力は、ドア側駆動ベルト１
０４によりドア１０５，１０６を開閉する。開端リミッ
トスイッチ１０８から開端位置情報がマイクロコンピュ
ータ４へ伝えられ、同様に閉端リミットスイッチ１０９
から閉端位置情報がマイクロコンピュータ４へ伝えら
れ、回転速度検出器１４によって得られているマイクロ
コンピュータ４内のドア位置情報と照合される。

【００１９】ここで、ドア開閉指令器３から閉指令が出
力されると、マイクロコンピュータ４は、直流モータ１
を正転方向に制御するように、スイッチング素子６ａ，
７ｂから出力するパルスのオンオフ時間のオン時間を大
きくしていく。スイッチング素子６ｂにはスイッチング
素子６ａとオン・オフが逆のパルスを出力し、スイッチ
ング素子７ａには、スイッチング素子７ｂとオン・オフ
が逆のパルスを出力する。スイッチング素子６ａと６ｂ
のオン・オフタイミングおよびスイッチング素子７ａと
７ｂのオン・オフタイミングには、直流電源短絡防止の
ための非ラップ時間が設けられる。また、スイッチング
素子８ａ，８ｂを通じて正極３０と負極３１間が短絡し
ないように、スイッチング素子８ａ，８ｂのオンオフ時
間指令は零電圧指令にて常時固定される。マイクロコン
ピュータ４は、回転速度検出器１４の出力からドア位置
を検出して、スイッチング素子６ａ，７ｂに出力するオ
ンオフ時間指令を調節して、ドア１０５，１０６を加
速、定常速度走行、減速して、閉端にてドア１０５，１
０６を停止するように制御する。

【００２０】また、ドア開閉指令器３から開指令が出力
されると、マイクロコンピュータ４は、直流モータ１が
逆転する方向に制御するように、スイッチング素子７
ａ，６ｂから出力するパルスのオンオフ時間のオン時間
を大きくしていく。閉動作と同様に、スイッチング素子
７ｂにはスイッチング素子７ａとオン・オフが逆のパル
スを出力し、スイッチング素子６ａにはスイッチング素
子６ｂとオン・オフが逆のパルスを出力する。また、ス
イッチング素子８ａ、８ｂのオンオフ時間指令は前記と
同様の理由により常時固定される。マイクロコンピュー
タ４は、モータ回転速度検出器１４の出力からドア位置
を検出して、スイッチング素子７ａ，６ｂから出力する
パルスのオンオフ時間を調節して、ドア１０５，１０６
を加速、定常速度走行、減速して、開端にてドア１０
５，１０６停止するように制御する。

【００２１】また、３相交流モータ２を使用する場合
は、同図の点線で示すように、３相交流モータ２の３相
の各端子を、コネクタ３２において３相の各出力線２７
〜２９に接続する。マイクロコンピュータ４から出力さ
れる３相のオンオフ時間指令は、ゲートドライブ回路５
を経て、各々の信号線２１，２２，２３，２４，２５，
２６を介してスイッチング素子６ａ，６ｂ，７ａ，７
ｂ，８ａ，８ｂの各ゲートに伝達される。

【００２２】３相交流モータ２の軸に取り付けられた駆
動プーリ１０１は、直流モータ１の場合と同様に動作す
る。

【００２３】ドア開閉指令器３から閉指令が出された場
合は、マイクロコンピュータ４は、３相交流モータ２が
正転する方向に制御されるように、スイッチング素子６
ａ〜８ｂにオンオフ時間指令を出力する。スイッチング
素子６ａと６ｂ、スイッチング素子７ａと７ｂ、スイッ
チング素子８ａと８ｂは、互いに逆のパルスが出力され
ており、それらのオン・オフタイミングには、先に述べ
たと同様に、直流電源短絡防止のため非ラップ時間が設
けられる。マイクロコンピュータ４は、モータ回転速度
検出器１４の出力からドア位置を検出して、スイッチン
グ素子６ａ〜８ｂから出力するパルスのオンオフ時間を
調節して、ドア１０５，１０６を加速、定常速度走行、
減速して、閉端にてドア１０５，１０６を停止するよう
に制御する。

【００２４】また、ドア開閉指令器３から開指令が出さ
れた場合は、マイクロコンピュータ４は、３相交流モー
タ２が逆転する方向に制御されるよう、スイッチング素
子６ａ〜８ｂにオンオフ時間指令を出力する。閉動作時
と同様に、マイクロコンピュータ４は、回転速度検出器
１４の出力からドア位置を検出して、スイッチング素子
７ａ〜８ｂから出力するパルスのオンオフ時間を調節し
て、ドア１０５，１０６を加速、定常速度走行、減速し
て、開端にてドア１０５，１０６停止するように制御す
る。

【００２５】このように、本実施形態のモータ速度制御
装置は、３相交流モータにて確立されたモータ速度制御
装置を用いて、３相交流モータ２および直流モータ１の
いずれも選択して制御することができる。

【００２６】次に、本実施形態に係るモータ速度制御装
置のオンオフ時間指令の作成方法を図２から図５を用い
て説明する。

【００２７】図２は、３相交流モータ２をインバータ制
御する場合のオンオフ時間指令の作成法を説明するため
の図である。

【００２８】同図において、横軸は時間、縦軸は、上か
ら３角波とＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電圧指令の状態、３角
波とＵ相電圧指令を比較して得られるスイッチング素子
６ａ，６ｂのオンオフ時間指令の状態、３角波とＶ相電
圧指令を比較して得られるスイッチング素子７ａ，７ｂ
のオンオフ時間指令の状態、３角波とＷ相電圧指令を比
較して得られるスイッチング素子８ａ，８ｂのオンオフ
時間指令の各状態を示している。

【００２９】このオンオフ時間指令作成法は、マイクロ
コンピュータ４内にてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電圧指令を
それぞれ３角波と比較してオンオフ時間を決める方式で
あり、ここで、一定周波数の場合は定回転となる。

【００３０】図３は、直流モータ１をチョッパ制御する
場合のオンオフ時間指令作成法を説明するための図であ
る。

【００３１】同図において、横軸は時間、縦軸は、上か
ら３角波とＰ側，Ｎ側，空端子の各電圧指令の状態、３
角波とＰ側電圧指令を比較して得られるスイッチング素
子６ａ，６ｂのオンオフ時間指令の状態、３角波とＮ側
電圧指令を比較して得られるスイッチング素子７ａ，７
ｂのオンオフ時間指令の状態、３角波と零電圧指令を比
較して得られるスイッチング素子８ａ，８ｂのオンオフ
時間指令の状態を示している。

【００３２】このオンオフ時間指令作成法は、図２に示
す方式と同様に、マイクロコンピュータ４内にてＮ側お
よびＰ側の電圧指令と３角波を比較してオンオフ時間を
決める方式であり、ここで、一定の正電圧指令の場合は
正側定回転となる。図１の出力線２９に対応する電圧指
令を図３では、空端子用指令として零電圧指令で固定さ
れている。このように、このオンオフ時間指令作成法
は、直流モータをチョッパ制御する場合に空き端子に対
応するスイッチング素子８ａ、８ｂに常時、零電圧指令
に対応するオンオフ時間指令をマイクロコンピュータ４
から出力するようにした点に特徴がある。

【００３３】一方、図示していないが、直流モータをチ
ョッパ制御する場合に空き端子に対応するスイッチング
素子８ａ、８ｂにオンオフ時間指令をマイクロコンピュ
ータ４から出力しないで、図１の直流電源の正極３０と
負極３１が短絡しないようにスイッチング素子８ａ、８
ｂの両方を常時オフしておく方法もある。

【００３４】上記のごとく、本実施形態によれば、図２
および図３に示すように、３相交流モータをインバータ
制御する場合と直流モータをチョッパ制御する場合との
切り換えは、マイクロコンピュータ４内で発生させる電
圧指令を変えることにより容易に行うことができる。

【００３５】図４および図５は、それぞれ図３に示すオ
ンオフ時間指令作成法によって作成されたオンオフ時間
指令と実際に直流モータ１に印加される出力線２７，２
８間の電圧との関係を説明するための図である。

【００３６】これらの図において、横軸は時間、縦軸
は、上から３角波とＰ側およびＮ側の各電圧指令の状
態、３角波とＰ側電圧指令を比較して得られるスイッチ
ング素子６ａ，６ｂのオンオフ時間指令の状態、３角波
とＮ側電圧指令を比較して得られるスイッチング素子７
ａ，７ｂのオンオフ時間指令の状態、出力線２７，２８
間の出力電圧の状態を示している。

【００３７】図４は正電圧指令時を示しており、出力線
２７，２８間の出力電圧も正側の出力のみとなり、直流
モータ１は正転する。

【００３８】図５は、図４の正電圧指令時に対して負電
圧指令時を示しており、出力線２７、２８間の出力電圧
も負側の出力のみとなり、直流モータ１は逆転すること
になる。

【００３９】なお、正電圧指令時、負電圧指令時とも
に、出力電圧のオンオフ時間指令は、従来技術の方式の
ものと異なるが、オン時間は同じになる。また、電位差
Ｖは、直流電源の正極側３０と負極側３１の電位差であ
る。

【００４０】このように、本実施形態によれば、図１に
示すように、６つのスイッチング素子を持った３相交流
モータのインバータ制御方式のモータ速度制御装置を基
本に、ハードウエア回路を変更せずに直流モータのチョ
ッパ制御方式をマイクロコンピュータのソフトウエアを
変更することによって達成することができ、同一のハー
ドウエア回路を用いて複種類のモータのモータ速度制御
装置を実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明のモータ速度制御装置によれば、
速度制御される直流モータ、３相交流モータの種類に係
わらず、モータ速度制御装置のハードウェア構成を変更
することなく、スイッチング素子のオンオフ時間のみを
変更することにより、直流モータおよび３相交流モータ
のいずれの速度制御も行うことができ、従来技術のよう
な直流モータと交流モータとの駆動を切り換えるための
スイッチ手段を必要とせず、低コストのモータ速度制御
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エレベータドア制御装置に適用した、本発明の
一実施形態に係るモータ速度制御装置の構成を示す図で
ある。

【図２】本実施形態に係る３相交流モータ２をインバー
タ制御する場合のオンオフ時間指令作成法を説明するた
めの図である。

【図３】本実施形態に係る直流モータ１をチョッパ制御
する場合のオンオフ時間指令作成法を説明するための図
である。

【図４】図３に示すオンオフ時間指令作成法によって作
成されたオンオフ時間指令と実際に直流モータ１に印加
される出力線２７，２８間の電圧との関係を説明する図
である。

【図５】図３に示すオンオフ時間指令作成法によって作
成されたオンオフ時間指令と実際に直流モータ１に印加
される出力線２７，２８間の電圧との関係を説明する図
である。

【符号の説明】

１ 直流モータ ２ ３相交流モータ ３ ドア開閉指令器 ４ マイクロコンピュータ ５ ゲートドライブ回路 ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ スイッチング素
子 ９ 交流電源 １０ ダイオード回路 １１ 平滑コンデンサ １２，１３ 電流検出器 １４ 回転速度検出器 １５ 整流回路 １６ スイッチング回路 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 信号線 ３０ 直流電源の正極 ３１ 直流電源の負極 ３２ コネクタ １０５，１０６ ドア １０７ ドアマシンベース １０８ 開端リミットスイッチ １０９ 閉端リミットスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 一朗 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 小野 陽一 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 江口 康治 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 Ｆターム(参考） 3F307 BA01 EA21 5H550 AA07 AA17 BB10 CC05 DD06 DD10 GG08 HA08 HB07 HB12 HB16 HB20 JJ03 KK05 LL07 LL22 LL36 PP04 5H571 AA09 BB10 CC05 DD10 GG07 GG10 HA09 HB01 HC03 HD02 JJ03 KK05 LL07 LL22 LL33 PP01 PP02 5H576 AA07 AA16 BB10 CC05 DD04 DD10 EE30 GG07 GG10 HA03 HB02 HB10 JJ03 KK05 LL07 LL22 LL42 PP01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源の正極および負極間に接続され
   た複数のスイッチング素子のオンオフ時間を制御して、
   直流モータまたは交流モータの正転または逆転可能な速
   度制御を行うモータ速度制御装置において、 前記オンオフ時間のみを制御して、前記直流モータまた
   は前記交流モータのいずれか一方の前記速度制御への切
   り換えを可能にしたことを特徴とするモータ速度制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記直流モータをエレベータドアの開閉速度制御に用い
   ることを特徴とするモータ速度制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 当該モータ速度制御装置は、前記複数のスイッチング素
   子の出力を３相交流モータに接続するための３本のモー
   タ用出力線を備え、直流モータの接続時は、前記複数の
   モータ用出力線のうち２本を前記直流モータに接続し、
   １本を空き端子とし、この空き端子が常時零電圧となる
   ように、前記空き端子に対応する前記スイッチング素子
   のオンオフ時間を制御することを特徴とするモータ速度
   制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 当該モータ速度制御装置は、前記複数のスイッチング素
   子から３相交流モータに接続するための３本のモータ用
   出力線を備え、直流モータの接続時は、前記複数のモー
   タ用出力線のうち２本を前記直流モータに接続し、１本
   を空き端子とし、この空き端子に対応する前記スイッチ
   ング素子のオンオフ時間が全てオフ時間となるように制
   御することを特徴とするモータ速度制御装置。