JP2003158892A - 電気モータの回転速度制御方法 - Google Patents
電気モータの回転速度制御方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 限界トルクに達するまで、回転速度を低く保
つことのできる、電気モータの回転速度制御方法を提供
する。 【解決手段】 回転速度制御用回路（２）は、電源に接
続されており、比較的電気モータ（１）の回転速度を、
高い回転速度（Ｎ１）から比較的低い回転速度（Ｎ２、
Ｎ３、Ｎ４）に制御する。第１ステップにおいて、既定
の回転速度（Ｎ１、Ｎ２）に応じて、回路（２）により
回転速度制御をより低い実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）に
制限し、第２ステップにおいて、この一定回転速度（Ｎ
１、Ｎ２）の制御に必要なトルク（Ｍ）に応じて、実効
モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を制限領域内に制御する。
つことのできる、電気モータの回転速度制御方法を提供
する。 【解決手段】 回転速度制御用回路（２）は、電源に接
続されており、比較的電気モータ（１）の回転速度を、
高い回転速度（Ｎ１）から比較的低い回転速度（Ｎ２、
Ｎ３、Ｎ４）に制御する。第１ステップにおいて、既定
の回転速度（Ｎ１、Ｎ２）に応じて、回路（２）により
回転速度制御をより低い実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）に
制限し、第２ステップにおいて、この一定回転速度（Ｎ
１、Ｎ２）の制御に必要なトルク（Ｍ）に応じて、実効
モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を制限領域内に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気モータ、好
適にはユニバーサルモータの回転速度を制御する回路お
よび方法に関し、特には少なくとも非常に回転速度の低
い携帯型工具装置に用いるユニバーサルモータの回転速
度制御方法に関する。
適にはユニバーサルモータの回転速度を制御する回路お
よび方法に関し、特には少なくとも非常に回転速度の低
い携帯型工具装置に用いるユニバーサルモータの回転速
度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】手工具装置を非常に低速度で回転させる
には、通常、位相制御された電圧制御器を用いて、直巻
で駆動される電気モータの実効モータ電圧を下げること
により実現される。パラメータとしての実効モータ電圧
に従属する、回転速度−トルク−モータ特性を変動させ
ることにより、トルクに対する回転速度が低下する。こ
の単純な制御方法の問題点は、低回転速度が高負荷に従
属するという点にある。
には、通常、位相制御された電圧制御器を用いて、直巻
で駆動される電気モータの実効モータ電圧を下げること
により実現される。パラメータとしての実効モータ電圧
に従属する、回転速度−トルク−モータ特性を変動させ
ることにより、トルクに対する回転速度が低下する。こ
の単純な制御方法の問題点は、低回転速度が高負荷に従
属するという点にある。
【０００３】特許文献１には、ツェナーダイオードおよ
び電力遮断器からなるスイッチング回路上の界磁巻線の
電圧により誘導された、界磁巻線の２次インピーダンス
を用いて最低回転速度を制御することにより、高回転速
度と低回転速度とでモータ特性を変える電気モータが記
載されている。しかしながら、この電気モータでは、依
然として回転速度は負荷に従属したままである。
び電力遮断器からなるスイッチング回路上の界磁巻線の
電圧により誘導された、界磁巻線の２次インピーダンス
を用いて最低回転速度を制御することにより、高回転速
度と低回転速度とでモータ特性を変える電気モータが記
載されている。しかしながら、この電気モータでは、依
然として回転速度は負荷に従属したままである。
【０００４】特許文献２には、トルクに対して位相制御
した電圧制御器を用い、パラメータとしての実効モータ
電圧に従属するモータ特性を介して、そのつど一定の回
転速度を制御することにより、回転速度を非常に低くし
た電気モータが記載されている。しかしながら、低い回
転速度でできるだけ高いトルクを得ようとすると、熱
的、構造的に高速回転用に設計された電気モータでは、
熱的な限界トルク以上となる場合がある。
した電圧制御器を用い、パラメータとしての実効モータ
電圧に従属するモータ特性を介して、そのつど一定の回
転速度を制御することにより、回転速度を非常に低くし
た電気モータが記載されている。しかしながら、低い回
転速度でできるだけ高いトルクを得ようとすると、熱
的、構造的に高速回転用に設計された電気モータでは、
熱的な限界トルク以上となる場合がある。
【０００５】特許文献３には、速度制御器を具えた手工
具装置用電気モータが記載されている。この発明によれ
ば、トルクが限界トルクよりも低く設定した切換トルク
を超過すると実効モータ電圧の制御を中断させ、実際の
モータ特性にしたがって、使用者が明確に認知できるほ
どに回転速度が低下する。
具装置用電気モータが記載されている。この発明によれ
ば、トルクが限界トルクよりも低く設定した切換トルク
を超過すると実効モータ電圧の制御を中断させ、実際の
モータ特性にしたがって、使用者が明確に認知できるほ
どに回転速度が低下する。
【０００６】特許文献４には、限界トルクを超過した場
合に使用者が作動を中止することにより、停止するまで
手工具装置用電気モータへの給電を一時的に中断する方
法が記載されている。しかし、この方法では、手工具装
置は限定された用途にのみ適用可能である。
合に使用者が作動を中止することにより、停止するまで
手工具装置用電気モータへの給電を一時的に中断する方
法が記載されている。しかし、この方法では、手工具装
置は限定された用途にのみ適用可能である。
【０００７】
【特許文献１】ヨーロッパ特許出願公開第５９４９０７
号
号
【特許文献２】ドイツ国特許出願公開第１９９４０４０
９号
９号
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開第３６１２１９３
号（特開昭６２−２９０３９２号公報）
号（特開昭６２−２９０３９２号公報）
【特許文献４】ドイツ国特許第１９６０９９８６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
モータが限界トルクに達するまで、その回転速度を低く
保たせることのできる回転速度制御方法を実現すること
にある。
モータが限界トルクに達するまで、その回転速度を低く
保たせることのできる回転速度制御方法を実現すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、独立請求
項の特徴により基本的に解決される。有利な実施態様は
従属請求項に述べる通りである。
項の特徴により基本的に解決される。有利な実施態様は
従属請求項に述べる通りである。
【００１０】本発明によれば、回転速度制御回路を介し
て電源に接続されて作動する電気モータ（好適には直巻
モータ）は、本質的に少なくとも非常に低い回転速度領
域に制御される。この際、第１優先ステップにおいて、
既定の回転速度に応じて、回転速度制御をより低い実効
モータ電圧に制限し、第２ステップにおいて、この一定
回転速度の制御に必要なトルクに応じて、実効モータ電
圧を制限領域内に制御する。
て電源に接続されて作動する電気モータ（好適には直巻
モータ）は、本質的に少なくとも非常に低い回転速度領
域に制御される。この際、第１優先ステップにおいて、
既定の回転速度に応じて、回転速度制御をより低い実効
モータ電圧に制限し、第２ステップにおいて、この一定
回転速度の制御に必要なトルクに応じて、実効モータ電
圧を制限領域内に制御する。
【００１１】実効モータ電圧を、電源の実効動作電圧よ
りも低い値に制限することにより、実効モータ電圧をパ
ラメータとした、電気モータの制御用モータ特性を使用
することはもはやできない。したがって、低回転速度領
域で限界トルクの超過を引き起こす臨界モータ特性を、
低回転速度での回転速度制御に使用することはできな
い。
りも低い値に制限することにより、実効モータ電圧をパ
ラメータとした、電気モータの制御用モータ特性を使用
することはもはやできない。したがって、低回転速度領
域で限界トルクの超過を引き起こす臨界モータ特性を、
低回転速度での回転速度制御に使用することはできな
い。
【００１２】位相制御による電源の動作電圧から実効モ
ータ電圧を発生することが好ましく、これを実現するこ
とは技術的に容易である。
ータ電圧を発生することが好ましく、これを実現するこ
とは技術的に容易である。
【００１３】最小位相角のためのさらなる制御入力に対
する位相制御の間、実効モータ電圧の上昇は制限されて
いることが好ましい。これにより、この制限を単純に通
常の位相制御に統合することができる。
する位相制御の間、実効モータ電圧の上昇は制限されて
いることが好ましい。これにより、この制限を単純に通
常の位相制御に統合することができる。
【００１４】回路の第３ステップにおいて、限界トルク
より低く設定した切換トルクに到達すると、より低い回
転速度が予め選択され、処理を第１ステップから続ける
ことが好ましい。これにより、異なる段階において、切
換トルクに繰り返し到達する毎に、より小さな、常時制
御された回転速度で電気モータが駆動される。したがっ
て、この電気モータを用いて、手工具装置をより完全か
つ適当に用いることができる。
より低く設定した切換トルクに到達すると、より低い回
転速度が予め選択され、処理を第１ステップから続ける
ことが好ましい。これにより、異なる段階において、切
換トルクに繰り返し到達する毎に、より小さな、常時制
御された回転速度で電気モータが駆動される。したがっ
て、この電気モータを用いて、手工具装置をより完全か
つ適当に用いることができる。
【００１５】回路の回転速度が零の静止状態の場合に、
低い実効モータ電圧を発生することが好ましい。この低
い実効モータ電圧は、停止している電気モータにとって
耐久的に許容可能な残留トルクの発生、および再起動に
有利である。あるいは、実効電流を遮断し、確実に回路
を切断する。
低い実効モータ電圧を発生することが好ましい。この低
い実効モータ電圧は、停止している電気モータにとって
耐久的に許容可能な残留トルクの発生、および再起動に
有利である。あるいは、実効電流を遮断し、確実に回路
を切断する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の好適な実施態様をより詳細に説明する。
の好適な実施態様をより詳細に説明する。
【００１７】図１を参照して、パラメータとしての実効
モータ電圧Ｕｅｆｆに従属する回転速度−トルク−特性
Ｉ、ＩＩを有する電気モータ１を、可変トルクＭに関連
する回転速度Ｎの制御上で、比較的高い回転速度Ｎ１か
ら、さらに低い回転速度Ｎ２に制御する。実効モータ電
圧Ｕｅｆｆは、駆動電圧Ｕ０を有する電源に接続された
回路２の位相制御における位相角ψの関数であり、回転
速度ＮおよびトルクＭに応じて直接的または間接的に決
まる。高い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを割り当てられた、
より高い回転速度−トルク−モータ特性Ｉに関して、回
転速度Ｎ１の際のトルクＭ１は熱的許容臨界トルクＭｋ
より低いが、回転速度Ｎ２の際のトルクＭ２´は熱的許
容臨界トルクＭｋより高い。したがって、太線で表し
た、回転速度Ｎ１の制御領域が速度制御に許容される。
本発明に従い、第１ステップにおいて、より低い回転速
度−トルク−モータ特性ＩＩを有する、制限された、よ
り低い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを、より低い回転速度Ｎ
２に割り当てる。このより低い回転速度Ｎ２の際のトル
クＭ２は熱的許容臨界トルクＭｋより低い。したがっ
て、第２ステップにおいても、太線で表した、回転速度
Ｎ２の制御領域が速度制御に許容される。
モータ電圧Ｕｅｆｆに従属する回転速度−トルク−特性
Ｉ、ＩＩを有する電気モータ１を、可変トルクＭに関連
する回転速度Ｎの制御上で、比較的高い回転速度Ｎ１か
ら、さらに低い回転速度Ｎ２に制御する。実効モータ電
圧Ｕｅｆｆは、駆動電圧Ｕ０を有する電源に接続された
回路２の位相制御における位相角ψの関数であり、回転
速度ＮおよびトルクＭに応じて直接的または間接的に決
まる。高い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを割り当てられた、
より高い回転速度−トルク−モータ特性Ｉに関して、回
転速度Ｎ１の際のトルクＭ１は熱的許容臨界トルクＭｋ
より低いが、回転速度Ｎ２の際のトルクＭ２´は熱的許
容臨界トルクＭｋより高い。したがって、太線で表し
た、回転速度Ｎ１の制御領域が速度制御に許容される。
本発明に従い、第１ステップにおいて、より低い回転速
度−トルク−モータ特性ＩＩを有する、制限された、よ
り低い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを、より低い回転速度Ｎ
２に割り当てる。このより低い回転速度Ｎ２の際のトル
クＭ２は熱的許容臨界トルクＭｋより低い。したがっ
て、第２ステップにおいても、太線で表した、回転速度
Ｎ２の制御領域が速度制御に許容される。
【００１８】図２を参照して、電気モータ１に対し、臨
界トルクＭｋより低く設定した切換トルクＭｕに到達す
ると、現在の回転数Ｎを、第３ステップにおいて回路２
により段階的に低い回転数に予め設定する、すなわち、
回転速度Ｎ１よりも低い回転速度Ｎ２、回転速度Ｎ２よ
りも低い回転速度Ｎ３、および回転速度Ｎ３よりも低い
回転速度Ｎ４に予め設定し、利用可能な回転速度−トル
ク−特性Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを制限する。回転速度
Ｎ＝０である静止状態の場合には、回転速度−トルク−
モータ特性ＩＶに沿って、限界トルクＭｋに従って残留
トルクを発生する。
界トルクＭｋより低く設定した切換トルクＭｕに到達す
ると、現在の回転数Ｎを、第３ステップにおいて回路２
により段階的に低い回転数に予め設定する、すなわち、
回転速度Ｎ１よりも低い回転速度Ｎ２、回転速度Ｎ２よ
りも低い回転速度Ｎ３、および回転速度Ｎ３よりも低い
回転速度Ｎ４に予め設定し、利用可能な回転速度−トル
ク−特性Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを制限する。回転速度
Ｎ＝０である静止状態の場合には、回転速度−トルク−
モータ特性ＩＶに沿って、限界トルクＭｋに従って残留
トルクを発生する。
【図１】 実効モータ電圧Ｕｅｆｆにもとづく回転速度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図２】 本発明による段階的な回転速度制御の説明図
である。
である。
１ 電気モータ
２ 回路
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ 回転速度−トルク−モータ
特性 Ｍ トルク Ｎ 回転速度
特性 Ｍ トルク Ｎ 回転速度
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ルッツ トレーダー
ドイツ国 82299 テュルケンフェルト
ゴレンベルクシュトラーセ 12アー
Ｆターム(参考） 5H575 BB10 DD08 FF07 GG06 HB02
JJ03 JJ17 KK06
Claims (8)
- 【請求項１】 電源に接続された回転速度制御用回路
（２）を用いて、電気モータ（１）の回転速度を比較的
高い回転速度（Ｎ１）から比較的低い回転速度（Ｎ２、
Ｎ３、Ｎ４）に制御する方法であって、第１ステップに
おいて、既定の回転速度（Ｎ１、Ｎ２）に応じて、回転
速度制御をより低い実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）以上に
制限し、第２ステップにおいて、この一定回転速度（Ｎ
１、Ｎ２）の制御に必要なトルク（Ｍ）に応じて、実効
モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を制限領域内に制御することを
特徴とする回転速度制御方法。 - 【請求項２】 回路（２）の実効モータ電圧（Ｕｅｆ
ｆ）を、通常の位相制御による電源の実効動作電圧（Ｕ
０）から発生させることを特徴とする、請求項１記載の
回転速度制御方法。 - 【請求項３】 回路（２）において、最小位相角（ψ）
のためのさらなる制御入力により、実効モータ電圧の上
昇が制限されていることを特徴とする、請求項２に記載
の回転速度制御方法。 - 【請求項４】 電気モータ（１）のトルクが限界トルク
（Ｍｋ）よりも低く設定した切換トルク（Ｍｕ）に到達
すると、第３ステップにおいて、より低い回転数（Ｎ
２、Ｎ３、Ｎ４）を予め設定し、処理を第１ステップか
ら継続することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか
一項記載の回転速度制御方法。 - 【請求項５】 異なる段階において、前記切換トルク
（Ｍｕ）に到達する毎に、より小さな、定常的に制御さ
れた回転速度（Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４）で電気モータ（１）
を駆動することを特徴とする、請求項４に記載の回転速
度制御方法。 - 【請求項６】 電気モータ（１）の回転速度（Ｎ）が零
である静止状態において、回路（２）により低い実効モ
ータ電圧（Ｕｅｆｆ）を発生することを特徴とする、請
求項１〜５のいずれか一項記載の回転速度制御方法。 - 【請求項７】 電気モータ（１）の回転速度（Ｎ）が零
である静止状態において、回路（２）により実効電流を
遮断することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一
項記載の回転速度制御方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項記載の速度
制御方法を用いて電気モータの回転速度を制御するポー
タブル電動手工具装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10142732A DE10142732A1 (de) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Schaltkreis und Verfahren zur Drehzahlregelung von Universalelektromotoren |
| DE10142732:8 | 2001-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158892A true JP2003158892A (ja) | 2003-05-30 |
| JP4202073B2 JP4202073B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=7697281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002256323A Expired - Fee Related JP4202073B2 (ja) | 2001-08-31 | 2002-09-02 | 電気モータの回転速度制御方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6741803B2 (ja) |
| EP (1) | EP1289116A3 (ja) |
| JP (1) | JP4202073B2 (ja) |
| CN (1) | CN1407712A (ja) |
| DE (1) | DE10142732A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2890374B1 (fr) * | 2005-09-02 | 2009-05-01 | Messier Bugatti Sa | Procede de gestion d'un actionneur de frein electromecanique notamment pour aeronef |
| DE102010047761A1 (de) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | Arbeitsgerät mit einem elektrischen Antriebsmotor |
| US9908182B2 (en) | 2012-01-30 | 2018-03-06 | Black & Decker Inc. | Remote programming of a power tool |
| CN103358289B (zh) * | 2012-03-31 | 2016-03-30 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 手持电动工具及其控制方法 |
| US8919456B2 (en) | 2012-06-08 | 2014-12-30 | Black & Decker Inc. | Fastener setting algorithm for drill driver |
| DE102012220482A1 (de) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Wagner Vermögensverwaltungs-GmbH & Co. KG | Verfahren zur Steuerung eines Drehschraubers sowie Drehschrauber |
| CN111823193B (zh) * | 2019-04-19 | 2022-11-15 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电动工具及其控制方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5574389A (en) * | 1978-11-27 | 1980-06-04 | Fanuc Ltd | Drive circuit for permanent magnet type dc motor |
| JPS5887494U (ja) * | 1981-12-05 | 1983-06-14 | 株式会社モリタ製作所 | 医療用小型モ−タの速度制御装置 |
| DE3222066A1 (de) * | 1982-06-11 | 1983-12-15 | Black & Decker, Inc. (eine Gesellschaft n.d.Ges.d. Staates Delaware), 19711 Newark, Del. | Elektrisches handwerkzeug mit einer schaltung zur drehzahleinstellung und drehmomentbegrenzung |
| DE3612193A1 (de) * | 1986-04-11 | 1987-10-22 | Hilti Ag | Antriebsregelung mit ueberlastschutz fuer ein bohrgeraet |
| US4719395A (en) * | 1986-12-22 | 1988-01-12 | Omron Tateisi Electronics Co. | Variable speed control switch for an electric tool including a DC motor |
| US5015928A (en) * | 1988-06-03 | 1991-05-14 | Yang Tai Her | Universal series motor with speed limiting circuit to protect the motor from overspeeding during relatively-small loads |
| JPH04193087A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-13 | Omron Corp | 直流モータ制御回路 |
| US5512810A (en) * | 1994-05-27 | 1996-04-30 | Eaton Corporation | Variable speed control for a hand-held electric power tool |
| US5747955A (en) * | 1995-03-31 | 1998-05-05 | Quinton Instrument Company | Current sensing module for a variable speed AC motor drive for use with a treadmill |
| US5932981A (en) * | 1996-01-19 | 1999-08-03 | Gas Research Institute | Apparatus and method for reduced voltage controller |
| DE10000182C1 (de) * | 2000-01-05 | 2001-02-15 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs |
-
2001
- 2001-08-31 DE DE10142732A patent/DE10142732A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-08-20 EP EP02405709A patent/EP1289116A3/de not_active Withdrawn
- 2002-08-23 CN CN02142206A patent/CN1407712A/zh active Pending
- 2002-08-29 US US10/231,607 patent/US6741803B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-02 JP JP2002256323A patent/JP4202073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030044172A1 (en) | 2003-03-06 |
| EP1289116A2 (de) | 2003-03-05 |
| EP1289116A3 (de) | 2010-08-18 |
| JP4202073B2 (ja) | 2008-12-24 |
| CN1407712A (zh) | 2003-04-02 |
| US6741803B2 (en) | 2004-05-25 |
| DE10142732A1 (de) | 2003-03-20 |
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