JP2843411B2 - 直流モータ定速度制御装置 - Google Patents

直流モータ定速度制御装置

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JP2843411B2 JP2097697A JP9769790A JP2843411B2 JP 2843411 B2 JP2843411 B2 JP 2843411B2 JP 2097697 A JP2097697 A JP 2097697A JP 9769790 A JP9769790 A JP 9769790A JP 2843411 B2 JP2843411 B2 JP 2843411B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流モータの定速度制御装置に係り、特に自
動・半自動アーク溶接機のワイヤ送給用モータ、台車用
モータ等の定速度制御に好適な装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、自動・半自動アーク溶接機のワイヤ送給用モー
タや台車用モータのような直流モータを定速度制御する
装置の一例として、第4図に示すように、モータ速度設
定回路6からのモータ設定速度に対応した基準電圧Va
直流モータ5に直結されたタコジェネレータ8の出力電
圧VGを±VHのヒステリシスをもつコンパレータ9で比較
し、コパレータ9の出力信号を起動スイッチ10を介して
トランジスタチョッパ3、ベース信号増幅器4からなる
モータ駆動回路2に加え、直流モータ5と駆動用直流電
源1の間に接続されたモータ駆動回路2をオン,オフさ
せるようにしたものがある(以下、チョッパ方式とい
う)。タコジェネレータ8の出力電圧VGと基準電圧Va
ヒステリシス±VHの関係は第5図のようになり、VG<Va
−VHになったときモータ駆動回路2をオンにしVG>Va
VHになったときモータ駆動回路2をオフにして、VGが抵
抗14,15の値により定まれ±VHのヒステリシス幅内に収
まるように直流モータ5の定速度制御が行われる。
また、図示は省略するが、タコジェネレータを使わな
い別の例として、交流電圧のゼロ点におけるモータ誘起
電圧を基準電圧と比較し、その偏差に応じて直流モータ
と駆動用交流電源の間に接続したサイリスタの点弧位相
を制御することにより直流モータを定速度制御するもの
が知られてる(以下、サイリスタ位相制御方式とい
う)。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術のうちチョッパ方式は、制御周波数を50
0Hz程度迄とれるため、回転速度の脈動(ハッチング)
が小さく、電力効率も良好であるが、タコジェネレータ
を直結するため、モータの構造が複雑で高価になるとと
もに、タコジェネレータと制御装置の間を接続する信号
線が2本必要で、溶接機のワイヤ送給用モータや台車用
モータのようにモータを遠隔で制御する場合に、制御ケ
ーブルガ重くなるという欠点がある。
一方、サィリスタ位相制御方式は、制御周波数が電源
周波数の2倍に抑えられているため、チョッパ方式に比
べて回転速度の脈動が大きいこと、位相制御によるため
力率が悪く、電源トランスの容量が大きくなることが欠
点である。
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解
決することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明の直流モータ定速度
制御装置は、直流モータと駆動用直流電源との間に接続
されたモータ駆動回路と、モータ設定速度に対応した基
準電圧を出力するモータ速度設定回路と、モータ端子電
圧を入力とするモータ電圧検出回路と、前記モータ電圧
検出回路の出力電圧と前記基準電圧との比較して、前記
モータ電圧検出回路の出力電圧がヒステリシス幅の下限
より低くなったとき、およびヒステリシス幅の上限より
高くなったときに出力極性が反転し、前記モータ駆動回
路をオン,オフさせるコンパレータとからなり、前記モ
ータ電圧検出回路は、前記モータ駆動回路のオン時にモ
ータ誘起電圧の上昇時定数と同じかそれよりも小さい時
定数で入力電圧を遅らせて出力側に伝達する遅れ要素
と、前記モータ駆動回路のオフ時に、オン時に比べ十分
小さい時定数で出力電圧を入力電圧に追従して変化させ
るための時定数切換手段を有する構成としたものであ
る。
〔作用〕
直流モータは、電源電圧が印加されたときは、電機子
に誘起電圧にさからって電流が流れ、トルクを発生する
が、電源電圧が印加されていないときはジェネレータと
して動作し、回転速度に比例した誘起電圧がモータ端子
電圧となって現われる。そこで、タコジェネレータを使
わないでモータ回転速度を検出する手段として、次のよ
うなモータ電圧検出回路により、電源電圧が印加されて
いるときもモータ端子電圧から誘起電圧に近似して変化
する電圧をつくり出すことを考えた。
モータ電圧検出回路は、モータ駆動回路がオンのと
き、すなわちモータに電源電圧印加されているときは、
遅れ要素を介してモータ誘起電圧の上昇時定数と同じか
それよりも小さい時定数で入力電圧を遅らせて出力側に
伝達し、またモータ駆動回路がオフで、モータに電源電
圧が印加されていないときは、時定数切換手段により回
路時定数を前記遅れ要素の時定数より十分小さくして、
出力電圧を入力電圧に追従して変化させるように働く。
前記遅れ要素の時定数がモータ誘起電圧の上昇時定数
と同じかそれよりも小さければ、モータ電圧検出回路の
出力電圧をコンパーレータの一方の入力とし、他方の入
力である基準電圧と比較することで、原理的には第4
図,第5図に示したものとほぼ同様にヒステリシス幅内
で直流モータを定速度制御することができるが、もし前
記遅れ要素の時定数がモータ誘起電圧の上昇時定数より
大きいと、モータ駆動回路がオフになったとき、モータ
電圧検出回路の出力電圧をモータ誘起電圧に追従して変
化させることができず、ヒステリシス幅内での定速度制
御は不可能である。
したがって、負荷の変化や電源電圧の変化によりモー
タ誘起電圧の上昇時定数が変化することを考慮して、前
記遅れ要素の時定数が常にモータ誘起電圧の上昇時定数
よりも小さくなるように回路定数を定めれば、ヒステリ
シス幅内での定速度制御ができることになる。
〔実施例〕
第1図に本発明の一実施例の回路構成を示す。
同図において、1はモータ駆動用直流電源、2はトラ
ンジスタチョッパ3とベース信号増幅器4で構成される
モータ駆動回路、5は直流モータ(電機子)、6はモー
タ設定速度に対応した基準電圧Vaを出力するモータ速度
設定回路、はモータ電圧検出回路、は抵抗14,15に
より決定される±VHのヒステリシスをもつコンパレー
タ、10は起動スイッチである。
モータ電圧検出回路7は抵抗11とコンデンサ12の直列
回路からなる遅れ要素を有し、モータ端子電圧VMを入力
としてコンデンサ12を抵抗11に通して充電するととも
に、抵抗11に並列に接続したダイオード13を時定数切換
手段として、コンデンサ12の放電は抵抗11でなくダイオ
ード13を通して行い、コンデンサ12の電圧VFBを出力電
圧とするように構成されている。コンパレータ9のマイ
ナス入力端子には前記モータ電圧検出回路7の出力電圧
VFBが印加され、プラス入力端子に印加された基準電圧V
aと比較される。
第2図は第1図中のモータ端子電圧VM、コンデンサ電
圧VFBおよびモータ誘起電圧eと基準電圧Va、ヒステリ
シス±VHの関係を横軸に時間をとって示したものであ
る。
次に、第2図を参照して本実施例の作用を説明する。
(1) 休止中(スイッチ10オフ) VFB<Va−VHの条件によりコンパレータ9の出力はハ
イレベルとなり、モータ駆動回路2をオンにしようとす
るが起動スイッチ10がオフであるため、モータ駆動回路
2は動作しない。
(2) 起動時(スイッチ10オン) 起動初期はVFB=0であるためVFB<Va−VHの条件によ
りコンパレータ9の出力はハイレベルとなり、モータ駆
動回路2をオンにする。モータ駆動回路2がオンになる
と、直流モータ5には駆動用直流電源1の電圧が直接印
加されるが、コンデンサ12は抵抗11を通して充電される
ため、コンデンサの電圧VFBの立上りは遅れ、その間モ
ータ駆動回路2のオンの状態が続き、直流モータ5を加
速させる。
コンデンサの電圧VFBが上昇してVFB>Va+VHになる
と、コパレータ9の出力はハイからロウに反転し、モー
タ駆動回路2のオフにする。このとき、抵抗11とコンデ
ンサ12による遅れ要素の時定数モータ誘起電圧(モータ
回転速度)の上昇時定数よりも小さく設定されているた
め、モータ誘起電圧eは未だ低い状態にある(e<Va
VH)。したがって、モータ駆動回路2がオフになると同
時に、コンデンサ12はダイオード13を通して急速に放電
する。放電に伴いVFB<Va−VHになると、コンパレータ
9の出力はロウからハイに反転し、モータ駆動回路2を
再度オンにする。したがって、コンデンサ12は再度充電
を開始し、モータ誘起電圧eがVa−VH以上になるまで上
記と同じ動作を繰り返す(第2図A点→B点)。
(3) 定常動作領域 モータ駆動回路2のオン,オフ繰り返しによりモータ
誘起電圧eがVa−VHより高くなると、モータ駆動回路2
がオフになった時点でコンデンサ12の電圧VFBは、Va+V
Hからモータ誘起電圧eまでは急速に低下するが、そこ
でクランプされる(第2図B点)。したがって、VFB<V
a−VHにはならず、モータ駆動回路2はすぐにはオンに
ならない。
モータ駆動回路2のオフにより、モータ5の回転速度
が低下し、モータ誘起電圧eがVa−VHより低くなると、
それに追従してコンデンサ12の電圧VFBもVFB<Va−VH
なるため、コンパレータ9の出力がロウからハイに反転
し、モータ駆動回路2をオンにする。以降、上記と同じ
動作が繰り返され、モータ誘起電圧eをVa±VHの範囲内
に保つように直流モータ5の定速度制御が行われる(第
2図B点以降)。
以上は本発明の一実施例について述べたものであっ
て、モータ電圧検出回路を遅れ要素はCR直列回路に限ら
ず、さらに精密な定速度制御を行うためにリニアICを用
いて遅れ要素を構成することもできる。また、時定数切
換手段として、ダイオード13の代わりにアナログスイッ
チを用い、このアナログスイッチをモータ駆動回路2が
オフのときのみ閉じるようにコンパレータ9の出力を利
用して制御してもよい。
第3図に遅れ要素としてリニアICを用いたモータ電圧
検出回路の構成例を示す。同図において16,17は演算増
幅器18〜23は抵抗、24はコンデンサ、25はダイドーオで
あり、抵抗18は第1図の抵抗11に、コンデンサ24は第1
図のコンデンサ12に、ダイオード25は第1図のコンデン
サ13に相当する。演算増幅器17は前段の演算増幅器16の
出力を極性反転してコンパレータ9に加えるためのもの
である。
〔発明の効果〕
本発明の直流モータ定速度制御装置は、モータ端子電
圧からモータ誘起電圧に近似して変化する電圧をつくり
出し、この電圧をコンパレータの被比較入力としてモー
タ駆動回路をオン、オフさせるようにしたので、タコジ
ェネレータを使わずに、回転速度の脈動が小さく、かつ
電力効率の良い直流モータの定速度制御を行うことがで
き、タコジェネレータを用いた従来のチョッパ方式に比
べ、モータの構造が簡単で安価になり、またモータを遠
隔で制御する場合、制御装置とタコジェネレータの間を
接続する信号線が不要になることから制御ケーブルを軽
量化できる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は第1
図の実施例の動作説明図、第3図は第1図中のモータ電
圧検出回路を他の例を示す回路図、第4図は直流モータ
定速度制御装置の従来例の回路図、第5図は従来例の動
作説明図である。 1……駆動用直流電源、2……モータ駆動回路、5……
直流モータ、6……モータ速度設定回路、7……モータ
電圧検出回路、9……コンパレータ、11,18……遅れ要
素の抵抗、12,24……遅れ要素のコンデンサ、13,25……
時定数切換用ダイオード。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流モータと駆動用直流電源との間に接続
    されたモータ駆動回路と、モータ設定速度に対応した基
    準電圧を出力するモータ速度設定回路と、モータ端子電
    圧を入力とするモータ電圧検出回路と、前記モータ電圧
    検出回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較して、前記
    モータ電圧検出回路の出力電圧がヒステリシス幅の下限
    より低くなったとき、およびヒステリシス幅の上限より
    高くなったときに出力の極性が反転し、前記モータ駆動
    回路をオン,オフさせるコンパレータとからなり、前記
    モータ電圧検出回路は、前記モータ駆動回路のオン時に
    モータ誘起電圧の上昇時定数と同じかそれよりも小さい
    時定数で入力電圧を遅らせて出力側に伝達する遅れ要素
    と、前記モータ駆動回路のオフ時に、オン時に比べ十分
    小さい時定数で出力電圧を入力電圧に追従して変化させ
    るための時定数切換手段を有することを特徴とする直流
    モータ定速度制御装置。
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