JP3277728B2 - 電動機用速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の回転速度を切
り換えることができる電動機用速度制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシ付電動機またはブラシレス電動機
の回転速度を所定の速度に保つように制御する電動機用
速度制御装置においては、速度検出器から電動機の回転
速度に比例した周波数の速度検出信号を得て、該速度検
出信号と基準信号とから電動機を所定の回転速度で回転
させるために必要な電動機の駆動入力を演算し、演算さ
れた駆動入力を電動機に与えることにより、電動機を所
定の回転速度で回転させるようにしている。

【０００３】速度制御方式としては、電動機の設定回転
速度に対応した一定の周波数を有する基準信号の位相と
速度検出信号の位相とを合わせるように電動機の駆動入
力を制御することにより電動機を設定回転速度で回転さ
せるＰＬＬ制御方式と、速度検出信号の周期と電動機の
設定回転速度に対応した一定の周波数を有する基準信号
の周期とを一致させるように電動機の駆動入力を制御す
ることにより電動機を設定回転速度で回転させるディス
クリミネータ制御方式と、速度切換回路から与えられる
信号の周波数をＦ−Ｖ変換器により電圧信号に変換して
該電圧信号を設定回転速度を与える基準信号のレベルに
一致させるように電動機の駆動入力を制御することによ
り電動機を設定回転速度で回転させるＦ−Ｖ制御方式と
が知られている。

【０００４】電動機用速度制御装置において、電動機の
回転速度を第１の回転速度と、該第１の回転速度のｎ倍
の第２の回転速度Ｎ2 とに切り換えることが必要とされ
る場合には、速度検出信号の周波数を１／ｎに分周して
分周信号を出力する分周器を設けて、速度検出信号また
は分周信号を速度制御部に与えることにより電動機の回
転速度をｎ倍に切り換える方法がとられている。特に周
波数が安定した基準信号を用いる必要があるＰＬＬ制御
方式またはディスクリミネータ制御方式が採用される場
合には、速度検出信号の周波数を分周して速度制御部に
与えることにより電動機の回転速度をｎ倍に切り換える
方法が多く用いられる。

【０００５】図１は速度検出信号の周波数を分周するこ
とにより電動機１の回転速度を切り換えるようにした電
動機用速度制御装置の構成を示したもので、この速度制
御装置は、基準信号Ｖo を発生する基準信号発生器２
と、電動機１の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号Ｖa を出力する速度検出器３と、速度検出
信号Ｖa の周波数ｆa を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に
分周して周波数ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号Ｖb を発
生する分周器４と、速度検出信号Ｖa と分周信号Ｖb と
切換指令信号Ｖswとを入力として切換指令信号Ｖswに応
じて、速度検出信号Ｖa と周波数が等しい第１の信号Ｖ
1 または分周信号Ｖb と周波数が等しい第２の信号Ｖ2
のいずれかを出力する速度切換回路５と、基準信号Ｖo
と速度切換回路５の出力信号Ｖ1 またはＶ2 とを入力と
して、電動機を第１の回転速度または第２の回転速度で
回転させるように電動機の駆動入力を制御する速度制御
部６とにより構成される。

【０００６】速度制御部６は、例えば、基準信号Ｖo と
第１の信号Ｖ1 または第２の信号Ｖ2 とを入力として、
電動機１を第１の回転速度または第２の回転速度で回転
させるために必要な電動機の駆動入力を演算する演算部
７と、演算された駆動入力を電動機１に与える駆動部８
とにより構成される。

【０００７】図１の速度制御装置において、速度制御部
がＰＬＬ制御またはディスクリミネータ制御を行うもの
とし、基準信号Ｖo の周波数を基準周波数ｆo とする
と、基準周波数ｆo と速度検出信号Ｖa の周波数ｆa と
の間には、 ｆo ＝ｆa ×Ｋ （Ｋは定数） …（１） の比例関係があり、基準周波数ｆo が電動機の第１の回
転速度Ｎ1 （基準回転速度）に対応している。

【０００８】速度検出器３として、電動機が所定の角度
回転する毎にパルスを発生するエンコーダを用いるもの
とし、該エンコーダが電動機の１回転当りに発生するパ
ルスの数をＰとすると、周波数ｆa とそのときの回転速
度Ｎ1 ［rpm]とパルス数Ｐとの間には、 ｆa ＝Ｎ1 ×Ｐ …（２） の関係がある。（２）式と（１）式とから、 ｆo ＝Ｎ1 ×Ｐ×Ｋ …（３） また速度検出信号の周波数ｆa を１／ｎに分周して得た
分周信号Ｖb を速度制御部６に入力したときの電動機の
回転速度をＮ2 とすると、分周信号Ｖb の周波数ｆb と
回転速度Ｎ2 とパルス数Ｐとの間には、 ｆb ＝Ｎ2 ×Ｐ×（１／ｎ） …（４） の関係がある。（３）式と（１）式とから、 ｆo ＝Ｎ2 ×Ｐ×（１／ｎ）×Ｋ …（５） （３）式と（５）式とから、 Ｎ1 ×Ｐ×Ｋ＝Ｎ2 ×Ｐ×（１／ｎ）×Ｋ …（６） （６）式からＮ2 を求めると、 Ｎ2 ＝ｎ×Ｎ1 …（７） 即ち、分周信号を速度制御部６に入力したときの回転速
度Ｎ2 は、速度検出器３の出力信号を速度制御部６に入
力したときの回転速度Ｎ1 のｎ倍になる。従って、速度
切換回路５によって、速度検出器３の出力信号と周波数
が等しい第１の信号Ｖ1 と分周器４の出力信号と周波数
が等しい第２の信号Ｖ2 とを選択して速度制御部６に入
力することにより、回転速度を第１の回転速度Ｎ1 と第
２の回転速度Ｎ2 （＝ｎ×Ｎ1 ）とに切り換えることが
できる。

【０００９】この種の速度制御装置において、従来用い
られていた速度切換回路５は、図１４に示したように、
４つのＮＡＮＤ回路ＮＤ1 〜ＮＤ4 からなり、切換指令
信号Ｖswのレベルに応じてＮＡＮＤ回路ＮＤ4 から第１
の信号Ｖ1 または第２の信号Ｖ2 を出力させるようにな
っている。第１の信号Ｖ1 または第２の信号Ｖ2 が入力
される速度制御部６の入力部には、ノイズを除去するた
めにローパスフィルタ（ＬＰＦ）６Ａが設けられてい
る。

【００１０】図１５（Ａ）ないし（Ｄ）は、図１４に示
した速度切換回路５の動作を示すタイムチャートで、図
１５（Ａ）は速度検出器３から与えられるパルス波形の
速度検出信号Ｖa を示し、同図（Ｂ）は分周比１／ｎを
１／２とした場合に分周器４から得られる分周信号Ｖb
を示している。この例では、速度検出信号Ｖa の立上り
を用いて分周信号Ｖb の立上り及び立下りを作るように
しているため、分周器の応答の遅れにより、速度検出信
号Ｖa の立上りと分周信号Ｖb の立上り及び立下りとの
間に位相遅れΔｔが生じている。図１５（Ｃ）は切換指
令信号Ｖswを示し、同図（Ｄ）はＮＡＮＤ回路ＮＤ4 か
ら出力される速度切換回路５の出力信号を示している。

【００１１】本明細書において、各論理回路は、信号が
低レベルの状態及び高レベルの状態をそれぞれ２値変数
の「０」及び「１」として論理演算を行うものとする。
また以下の説明において、信号のＬレベル及びＨレベル
はそれぞれ低レベル及び高レベルを意味するものとす
る。

【００１２】図１４に示した速度切換回路５において、
切換指令信号ＶswがＬレベルのときには、ＮＡＮＤ回路
ＮＤ3 の出力がＨレベルに保持され、ＮＡＮＤ回路ＮＤ
2 の出力が分周信号Ｖb のレベルの如何に係わりなくＨ
レベルに保持される。この状態では、速度検出信号Ｖa
がＨレベルになったときにＮＡＮＤ回路ＮＤ1 の出力及
びＮＡＮＤ回路ＮＤ4 の出力がそれぞれＬレベル及びＨ
レベルになり、速度検出信号Ｖa がＬレベルになったと
きにＮＡＮＤ回路ＮＤ1 の出力及びＮＡＮＤ回路ＮＤ4
の出力がそれぞれＨレベル及びＬレベルになる。従っ
て、速度切換回路５は、図１５（Ｄ）に示したように、
速度検出信号Ｖa と同じように変化する第１の信号Ｖ1
を出力する。また切換指令信号ＶswがＨレベルになる
と、ＮＡＮＤ回路ＮＤ3 の出力信号がＬレベルに保持さ
れ、ＮＡＮＤ回路ＮＤ1 の出力は速度検出信号Ｖa のレ
ベルの如何に係わりなくＨレベルに保持される。この状
態では、分周信号Ｖb がＨレベルになったときにＮＡＮ
Ｄ回路ＮＤ2 の出力及びＮＡＮＤ回路ＮＤ4 の出力がそ
れぞれＬレベル及びＨレベルになり、分周信号Ｖb がＬ
レベルになったときにＮＡＮＤ回路ＮＤ2 の出力及びＮ
ＡＮＤ回路ＮＤ4 の出力がそれぞれＨレベル及びＬレベ
ルになる。従って、速度切換回路５は、図１５（Ｄ）に
示したように、分周信号Ｖb と同じように変化する第２
の信号Ｖ2 を出力する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示した従来の
電動機用速度制御装置では、速度切換回路５を構成する
ために４つのＮＡＮＤ回路を必要としたため、回路構成
が複雑になり、装置の小形化及びコストの低減を図るこ
とが困難であった。

【００１４】本発明の目的は、速度切換回路の回路構成
を簡単にして装置の小形化とコストの低減とを図ること
ができるようにした電動機用速度制御装置を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基準信号を発
生する基準信号発生器と、電動機の回転速度に比例した
周波数ｆa を有する速度検出信号を出力する速度検出器
と、前記速度検出信号の周波数を１／ｎ（ｎは２以上の
整数）に分周して周波数ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号
を発生する分周器と、速度検出信号と分周信号とを入力
として、電動機を第１の回転速度で回転させるときには
速度検出信号と周波数が等しい第１の信号を出力し、電
動機を第１の回転速度のｎ倍の第２の回転速度で回転さ
せるときには分周信号と周波数が等しい第２の信号を出
力する速度切換回路と、基準信号と速度切換回路の出力
信号とを入力として電動機を第１の回転速度または第２
の回転速度で回転させるように電動機の駆動入力を制御
する速度制御部とを備えた電動機用速度制御装置に係わ
るものである。

【００１６】本発明においては、上記速度切換回路を、
ＡＮＤ回路、ＮＡＮＤ回路、ＯＲ回路及びＮＯＲ回路の
中から選択されて一方の入力端子及び他方の入力端子に
それぞれ速度検出信号及び分周信号が入力された１つの
２入力論理回路と、電動機を第１の回転速度で回転させ
るときには２入力論理回路から第１の信号を出力させる
べく該論理回路の他方の入力端子の電位を分周信号のレ
ベルの如何に係わりなく高レベルまたは低レベルに保持
し、電動機を第２の回転速度で回転させるときには他方
の入力端子の電位を分周信号のレベル変化に従わせて変
化させて論理回路から第２の信号を出力させるべく他方
の入力端子の電位の保持を解除する切換回路とにより構
成した。

【００１７】本発明において、論理回路がＮＡＮＤ回路
である場合及びＡＮＤ回路である場合には、該論理回路
から第１の信号を出力させて電動機を第１の回転速度で
回転させる際に、論理回路の他方の入力端子（分周信号
が入力される端子）の電位を高レベルに保持する。

【００１８】また論理回路がＯＲ回路またはＮＯＲ回路
のいずれかである場合には、該論理回路から第１の信号
を出力させて電動機を第１の回転速度で回転させる際
に、論理回路の他方の入力端子の電位を低レベルに保持
する。

【００１９】速度制御部の制御方式としては、基準信号
の位相と速度切換回路から与えられる信号の位相とを合
わせるように電動機の駆動入力を制御するＰＬＬ制御方
式と、速度切換回路から得られる信号の周期と基準信号
の周期とを一致させるように電動機の駆動入力を制御す
るディスクリミネータ制御方式と、速度切換回路から与
えられる信号の周波数をＦ−Ｖ変換器により電圧信号に
変換して該電圧信号を基準信号のレベルに一致させるよ
うに電動機の駆動入力を制御するＦ−Ｖ制御方式とがあ
るが、本発明においてはこれらいずれの制御方式を採用
してもよい。

【００２０】

【作用】上記のように、１つの２入力論理回路に速度検
出信号と分周信号とを入力して、該論理回路の分周信号
が入力された入力端子の電位を分周信号の如何に係わり
なく高レベル（論理回路がＮＡＮＤ回路またはＡＮＤ回
路の場合）または低レベル（論理回路がＯＲ回路または
ＮＯＲ回路の場合）に保持するようにすると、該論理回
路から速度検出信号と周波数が等しい第１の信号を出力
させることができる。また分周信号が入力された入力端
子の電位の保持を解除して該入力端子の電位を分周信号
のレベル変化に従って変化させるようにすると、論理回
路から分周信号と周波数が等しい第２の信号を出力させ
ることができる。

【００２１】上記のように構成すると、１つの２入力論
理回路により速度切換回路を構成できるため、回路構成
を簡単にすることができ、装置の小形化とコストの低減
とを容易に図ることができる。

【００２２】

【実施例】本実施例の全体的な構成は図１に示した通り
で、同図において１は制御対象としての電動機、２は基
準信号Ｖo を出力する基準信号発生器、３は電動機１の
回転速度に比例した周波数ｆa の速度検出信号Ｖa を出
力する速度検出器である。速度検出器３は例えば、電動
機の回転軸に取り付けられたパルスエンコーダからなっ
ている。４は速度検出器３の出力周波数を１／ｎに分周
して周波数がｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号Ｖb を出力
する分周器、５は速度検出信号Ｖa と分周信号Ｖb とを
入力として切換指令信号Ｖswに応じて速度検出信号と周
波数が等しい第１の信号Ｖ1 または分周信号と周波数が
等しい第２の信号Ｖ2 を出力する速度切換回路、６は基
準信号Ｖo と速度切換回路５の出力信号（Ｖ1 またはＶ
2 ）とを入力として電動機を第１の回転速度Ｎ1 または
該第１の回転速度Ｎ1 のｎ倍の第２の回転速度Ｎ2 で回
転させるように電動機１の駆動入力を制御する速度制御
部である。速度制御部６は、例えば、基準信号Ｖo と速
度切換回路５の出力信号とを比較して、電動機を第１の
回転速度Ｎ1 または第２の回転速度Ｎ2 で回転させるた
めに必要な電動機の駆動入力を演算する演算部７と、該
演算部により演算された駆動入力を電動機１に与える駆
動部８とからなっている。

【００２３】本発明においては、速度切換回路５を、速
度検出信号Ｖa 及び分周信号Ｖb が入力される１つの２
入力論理回路と、電動機を第１の回転速度で回転させる
場合に該論理回路の分周信号が入力される端子の電位を
ＨレベルまたはＬレベルに保持し、電動機を第１の回転
速度のｎ倍の第２の回転速度で回転させる場合に論理回
路の分周信号が入力される端子の電位の保持を解除する
切換回路とにより構成する。

【００２４】速度制御部の制御方式としては、基準信号
の位相と速度切換回路から与えられる信号の位相とを合
わせるように制御するＰＬＬ制御方式と、速度切換回路
から得られる信号の周期と基準信号の周期とを一致させ
るように電動機の駆動入力を制御するディスクリミネー
タ制御方式と、速度切換回路から与えられる信号の周波
数をＦ−Ｖ変換器により電圧信号に変換して該電圧信号
を基準信号のレベルに一致させるように制御するＦ−Ｖ
制御方式とがあるが、本発明においてはこれらいずれの
制御方式を採用してもよい。

【００２５】ＰＬＬ制御方式及びディスクリミネータ制
御方式を採用する場合には、基準信号発生器２として一
定の周波数ｆo のパルス波形の基準信号Ｖo を発生する
発振器を用いる。この発振器としては、水晶発振器のよ
うに発振周波数が安定なものを用いるのが好ましい。Ｆ
−Ｖ制御方式を用いる場合には、基準信号発生器とし
て、例えば直流定電圧を分圧して所定の回転速度に対応
するレベルの基準電圧を発生する回路を用いる。

【００２６】図２は、本発明で用いる速度切換回路の第
１の構成例を示したもので、この例では、１つのＮＡＮ
Ｄ回路ＮＤからなる論理回路５Ａと、切換指令信号Ｖsw
に応じて論理回路５Ａの分周信号が入力される端子の電
位を制御する切換回路５Ｂとにより速度切換回路５が構
成されている。ＮＡＮＤ回路ＮＤの一方の入力端子ａは
速度検出信号Ｖa を出力する速度検出器３の出力端子に
接続され、他方の入力端子ｂは抵抗Ｒ1 を通して分周器
４の出力端子に接続されている。切換回路５Ｂは、電動
機を第１の回転速度で回転させることを指令する切換指
令信号Ｖswが与えられた場合にＮＡＮＤ回路の入力端子
ｂの電位を分周信号Ｖb のレベルの如何に係わりなくＨ
レベルに保持し、電動機を第２の回転速度で回転させる
ことを指令する切換指令信号Ｖswが与えられた場合に
は、ＮＡＮＤ回路の入力端子ｂの電位をＨレベルに保持
する回路を実質的に切り離して該入力端子ｂの電位の保
持を解除し、該入力端子ｂの電位が分周信号Ｖb のレベ
ル変化に従って変化するのを許容する。

【００２７】図２に示した速度切換回路の動作を示すタ
イムチャートを図３及び図４に示した。これらのタイム
チャートにおいて（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ速度検出
信号Ｖa 及び分周信号Ｖb を示し、（Ｃ）はＮＡＮＤ回
路の入力端子ｂの電位の変化を示している。また（Ｄ）
はＮＡＮＤ回路の出力信号を示し、（Ｅ）は速度制御部
６の入力段に設けられているローパスフィルタの出力信
号を示している。

【００２８】なお図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）において、
破線で示した部分はＬレベルを意味するものではなく、
ＮＡＮＤ回路の入力端子ｂを開放した状態（切換回路５
Ｂが入力端子ｂから実質的に切り離された状態）を意味
する。

【００２９】本実施例では、分周比１／ｎを１／２と
し、速度検出信号Ｖa の立下りで分周信号の立上り及び
立下りを決めるか、または速度検出信号Ｖa の立上りで
分周信号の立上り及び立下りを決めるようにしている。
図３のタイムチャートは、速度検出信号Ｖa の立下りで
分周信号Ｖb の立上り及び立下りが決るように分周器４
が構成されている場合を示し、図４のタイムチャート
は、速度検出信号Ｖa の立上りで分周信号Ｖb の立上り
及び立下りを決めるように分周器４が構成されている場
合を示している。Δｔは分周器４の応答の遅れにより生
じる分周信号の位相遅れを示している。

【００３０】図３のタイムチャートから分かるように、
速度検出信号の立下りで分周信号の立上り及び立下りを
定めるように分周器が構成されている場合、ＮＡＮＤ回
路ＮＤは、その入力端子ｂがＨレベルに保持されている
間インバータとして働いて速度検出信号Ｖa を反転させ
た波形の信号を第１の信号Ｖ1 として出力する。またＮ
ＡＮＤ回路ＮＤの入力端子ｂの電位の保持が解除された
状態では、分周信号Ｖb の立下りの寸前に生じる速度検
出信号Ｖa の立下りで立上り、分周信号が立ち上った後
に発生する速度検出信号Ｖa の立上りで立ち下がるパル
ス波形（矩形波状）の信号を第２の信号Ｖ2 として出力
する。この第２の信号Ｖ2 は分周信号Ｖb とデューティ
比を異にしているが、その周波数は分周信号の周波数に
等しくなっている。

【００３１】第１の信号Ｖ1 及び第２の信号Ｖ2 は速度
制御部６の入力部に設けられているローパスフィルタ６
Ａに入力され、該ローパスフィルタの出力側には、図３
（Ｅ）に示したように、立上り及び立下りのエッジに丸
みがついた波形の第１の信号Ｖ1 ´及び第２の信号Ｖ2
´が得られる。

【００３２】第１の信号Ｖ1 がＰＬＬ制御方式を採用し
た速度制御部６に入力された場合には、電動機の第１の
回転速度Ｎ1 に対応する基準周波数ｆo を有する基準信
号Ｖo の位相に第１の信号Ｖ1 の位相を一致させるよう
に電動機１の駆動入力が制御されて電動機が第１の回転
速度Ｎ1 で回転させられる。

【００３３】また速度制御部６がディスクリミネータ制
御方式を採用している場合には、基準信号Ｖo の周期と
第１の信号Ｖ1 の周期とを等しくするように電動機の駆
動入力が制御されて、電動機が第１の回転速度Ｎ1 で回
転させられる。

【００３４】ＰＬＬ制御方式を採用する場合も、ディス
クリミネータ制御方式を採用する場合も、基準信号Ｖo
の周波数ｆo と第１の信号Ｖ1 の周波数ｆ1 との間に一
定の比例関係ｆo ＝ｆ1 ×Ｋ＝Ｎ1 ×Ｐ×Ｋ（Ｋは比例
定数、Ｐは速度検出器３を構成するエンコーダが１回転
当りに発生するパルス数）が成立するように電動機１へ
の駆動入力が制御されて、電動機１が第１の回転速度Ｎ
1 で回転するように制御される。

【００３５】また第２の信号Ｖ2 を速度制御部６に与え
た場合には、基準信号Ｖo の周波数ｆo と第２の信号Ｖ
2 の周波数ｆ2 との間に一定の比例関係ｆo ＝ｆ2 ×Ｋ
＝ｎ×Ｎ1 ×Ｐ×Ｋが成立するように電動機１への駆動
入力が制御されて、電動機が第１の回転速度のｎ倍の第
２の回転速度Ｎ2 （＝ｎ×Ｎ1 ）で回転するように制御
される。

【００３６】速度検出信号の立上りで分周信号の立上り
及び立下りを定めるように分周器が構成されている場合
には、図４のタイムチャートに示したように、ＮＡＮＤ
回路ＮＤの入力端子ｂがＨレベルに保持されている間該
ＮＡＮＤ回路がインバータとして働いて速度検出信号Ｖ
a を反転させた波形の信号を第１の信号Ｖ1 として出力
する。またＮＡＮＤ回路ＮＤの入力端子ｂの電位の保持
が解除された状態では、分周信号Ｖb が立上がった後に
発生する速度検出信号Ｖa の立下りで立ち上がり、分周
信号Ｖb の立上りで立ち下がるパルス波形（矩形波状）
の信号を第２の信号Ｖ2 として出力する。この場合、第
２の信号Ｖ2 には、速度検出信号Ｖa と分周信号Ｖb と
の位相差Δｔに相当する短時間のパルス幅のノイズ信号
Ｖn が含まれるが、このノイズ信号Ｖn は速度制御部６
の速度検出信号の入力部に通常設けられているローパス
フィルタ６Ａにより除去される［図４（Ｅ）参照。］た
め、問題は生じない。

【００３７】図２に示した例では、１つのＮＡＮＤ回路
を用いて速度切換回路５を構成したが、図５に示したよ
うに、２入力論理回路５ＡをＯＲ回路により構成しても
よい。図５に示した例では、カソードを共通に接続した
ダイオードＤ1 及びＤ2 によりＯＲ回路が構成され、ダ
イオードＤ1 及びＤ2 のアノードをそれぞれＯＲ回路の
一方の入力端子ａ及び他方の入力端子ｂとして、これら
の端子ａ及びｂに速度検出信号Ｖa 及び分周信号Ｖb を
入力している。

【００３８】図５の速度切換回路５の動作を示すタイム
チャートを図６及び図７に示した。図６及び図７の
（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ図３及び図４の（Ａ）〜
（Ｅ）に対応しており、図６は速度検出信号Ｖa の立下
りで分周信号Ｖb の立上り及び立下りを決めるようにし
た場合を示し、図７は速度検出信号Ｖa の立上りで分周
信号Ｖb の立上り及び立下りを決めるようにした場合を
示している。

【００３９】図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）は論理回路５Ａ
の入力端子ｂの電位の変化を示している。この例では、
電動機を第１の回転速度Ｎ1 で回転させることを指令す
る切換指令信号Ｖswが与えられているときに切換回路５
Ｂが論理回路５Ａの入力端子ｂ（ダイオードＤ2 のアノ
ード）の電位を分周信号Ｖb のレベルの変化の如何に係
わりなくＬレベルに保持し、電動機を第２の回転速度Ｎ
2 で回転させることを指令する切換指令信号Ｖswが与え
られたときには、切換回路５Ｂが論理回路の入力端子ｂ
の電位の保持を解除して該入力端子ｂの電位を分周信号
Ｖb のレベルの変化に従って変化させる。図６（Ｃ）及
び図７（Ｃ）において、破線で示した部分は、論理回路
５Ａの入力端子ｂをＨレベルに保持することを意味する
ものではなく、該入力端子ｂを切換回路５Ｂから切り離
して開放すること（電位のＬレべルヘの保持を解除する
こと）を意味している。

【００４０】図５に示したように速度切換回路５の論理
回路５ＡをＯＲ回路により構成した場合、論理回路５Ａ
の入力端子ｂがＬレベルに保持されている状態では、論
理回路５Ａから、速度検出信号Ｖa と同じようにレベル
が変化する第１の信号Ｖ1 が出力される。また論理回路
５Ａの入力端子ｂが開放された状態では、速度検出信号
Ｖa と分周信号Ｖb とのオア条件が成立したときにＨレ
ベルになる第２の信号Ｖ2 が論理回路５Ａから出力され
る。この第２の信号Ｖ2 の周波数は第１の信号Ｖ1 の周
波数の１／２となっている。

【００４１】図５に示したように速度切換回路５の論理
回路５ＡをＯＲ回路により構成した場合には、速度検出
信号の立下りで分周信号の立上り及び立下りを決めるよ
うにした分周器を用いた場合に、図６（Ｄ）に示したよ
うに、第２の信号に速度検出信号と分周信号との位相差
Δｔに基づくノイズ信号Ｖn が重畳される。このノイズ
信号は速度制御部６に設けられているローパスフィルタ
６Ａにより除去される。

【００４２】図８は速度切換回路５の論理回路５ＡをＮ
ＯＲ回路により構成した例を示したもので、この例で
は、コレクタが共通接続され、エミッタが接地されたＮ
ＰＮトランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 と、トランジスタＴ
Ｒ1 及びＴＲ2 のコレクタと図示しない電源の正極端子
との間に接続された抵抗Ｒ2 とによりＮＯＲ回路が構成
されている。この例では、トランジスタＴＲ1 及びＴＲ
2 のベースがそれぞれ論理回路５Ａの一方の入力端子ａ
及び他方の入力端子ｂとなっており、これらの入力端子
ａ及びｂにそれぞれ速度検出信号Ｖa 及び分周信号Ｖb
が入力されている。このＮＯＲ回路においては、トラン
ジスタＴＲ1 及びＴＲ2 のコレクタの共通接続点が出力
端子となっていて、速度検出信号Ｖa 及び（または）分
周信号ＶbがＨレベルにあるときにトランジスタＴＲ1
及び（または）トランジスタＴＲ2が導通して、出力端
子の電位がＬレベルになり、速度検出信号Ｖa 及び分周
信号Ｖb の双方がＬレベルにあるときにトランジスタＴ
Ｒ1 及びＴＲ2 の双方が遮断状態を保持して出力端子の
電位がＨレベルになる。

【００４３】図８のように論理回路５Ａを構成した場合
の速度切換回路５の動作を示すタイムチャートを図９及
び図１０に示した。図９及び図１０の（Ａ）〜（Ｅ）は
それぞれ図３及び図４の（Ａ）〜（Ｅ）に対応してお
り、図９は速度検出信号Ｖa の立下りで分周信号Ｖb の
立上り及び立下りを決めるようにした場合を示し、図１
０は速度検出信号Ｖa の立上りで分周信号Ｖb の立上り
及び立下りを決めるようにした場合を示している。

【００４４】図８のように速度切換回路５を構成した場
合には、電動機を第１の回転速度Ｎ1 で回転させること
を指令する切換指令信号Ｖswが与えられたときに切換回
路５Ｂが論理回路５Ａの入力端子ｂ（トランジスタＴＲ
2 のベース）の電位を分周信号Ｖb のレベルの変化の如
何に係わりなくＬレベルに保持し、電動機を第２の回転
速度Ｎ2 で回転させることを指令する切換指令信号Ｖsw
が与えられたときには、切換回路５Ｂが論理回路の入力
端子ｂの電位の保持を解除して該入力端子ｂの電位を分
周信号Ｖb のレベルの変化に従って変化させる。図９
（Ｃ）及び図１０（Ｃ）において、破線で示した部分
は、論理回路５Ａの入力端子ｂを切換回路５Ｂから電気
的に切り離して開放すること（電位のＬレベルへの保持
を解除すること）を意味している。

【００４５】この例では、論理回路５Ａの他方の入力端
子ｂ（トランジスタＴＲ2 のベース）の電位がＬレベル
に保持されているときに、速度切換回路５の出力端子か
ら速度検出信号Ｖa を反転した信号が第１の信号Ｖ1 と
して出力される。また入力端子ｂの電位が開放された状
態では、速度検出信号Ｖa と分周信号Ｖb とのＮＯＲ条
件が成立したときにＨレベルとなる第２の信号Ｖ2 ［図
９（Ｄ）または図１０（Ｄ）］が出力される。この第２
の信号Ｖ2 の周波数は第１の信号Ｖ1 の周波数の１／２
となっている。

【００４６】図８のように速度切換回路５を構成した場
合には、速度検出信号Ｖa の立下りで分周信号の立上り
及び立下りを決めるようにした場合に、図９（Ｄ）に示
したように、第２の信号Ｖ2 の間にノイズ信号Ｖn が発
生するが、このノイズ信号は速度制御部６に設けられて
いるローパスフィルタ６Ａにより除去される。

【００４７】図１１は、速度切換回路５の他の構成例を
示したもので、この例では、論理回路５ＡがＡＮＤ回路
からなり、該ＡＮＤ回路の一方の入力端子ａに速度検出
信号Ｖa が入力され、他方の入力端子ｂに分周信号Ｖb
が入力されている。

【００４８】図１１の速度切換回路５の動作を示すタイ
ムチャートを図１２及び図１３に示した。図１２及び図
１３の（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ図３及び図４の（Ａ）
〜（Ｅ）に対応しており、図１２は速度検出信号Ｖa の
立下りで分周信号Ｖb の立上り及び立下りを決めるよう
にした場合を示し、図１３は速度検出信号Ｖa の立上り
で分周信号Ｖb の立上り及び立下りを決めるようにした
場合を示している。

【００４９】図１１のように速度切換回路５を構成した
場合には、電動機を第１の回転速度Ｎ1 で回転させるこ
とを指令する切換指令信号Ｖswが与えられたときに切換
回路５Ｂが論理回路５Ａの入力端子ｂ（トランジスタＴ
Ｒ2 のベース）の電位を分周信号Ｖb のレベルの変化の
如何に係わりなくＨレベルに保持し、電動機を第２の回
転速度Ｎ2 で回転させることを指令する切換指令信号Ｖ
swが与えられたときには、切換回路５Ｂが論理回路の入
力端子ｂの電位の保持を解除して該入力端子ｂの電位を
分周信号Ｖb のレベルの変化に従って変化させる。図１
２（Ｃ）及び図１３（Ｃ）において、破線で示した部分
は、論理回路５Ａの入力端子ｂの電位のＨレベルへの保
持を解除することを意味している。

【００５０】この例では、論理回路５Ａの他方の入力端
子ｂの電位がＨレベルに保持されているときに、速度切
換回路５の出力端子から速度検出信号Ｖa と同じように
変化する信号が第１の信号Ｖ1 として出力される。また
入力端子ｂの電位が開放された状態では、速度検出信号
Ｖa と分周信号Ｖb とのＡＮＤ条件が成立したときにＨ
レベルとなる第２の信号Ｖ2 ［図１２（Ｄ）または図１
３（Ｄ）］が出力される。この第２の信号Ｖ2 の周波数
は第１の信号Ｖ1 の周波数の１／２となっている。

【００５１】図１１のように、速度切換回路の論理回路
５ＡをＡＮＤ回路により構成した場合には、速度検出信
号の立上りで分周信号の立上り及び立下りを決めるよう
にした場合及び速度検出信号の立下りで分周信号の立上
り及び立下りを決めるようにした場合のいずれの場合に
も、速度検出信号と分周信号との位相差Δｔに基づくノ
イズ信号は発生しない。

【００５２】以上、本発明の好ましい実施例を示した
が、本明細書に開示した主な発明の態様を挙げると下記
の通りである。

【００５３】（１） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、２つの入力端子を有して一方の入力端子及び他方の
入力端子にそれぞれ前記速度検出信号及び分周信号が入
力された１つのＮＡＮＤ回路と、前記電動機を第１の回
転速度で回転させるときには前記ＮＡＮＤ回路から第１
の信号を出力させるべく該ＮＡＮＤ回路の他方の入力端
子の電位を分周信号のレベルの如何に係わりなく高レベ
ルに保持し、前記電動機を第２の回転速度で回転させる
ときには前記他方の入力端子の電位を分周信号のレベル
変化に従わせて変化させて前記ＮＡＮＤ回路から第２の
信号を出力させるべく前記他方の入力端子の電位の保持
を解除する切換回路とを具備していることを特徴とする
電動機用速度制御装置。

【００５４】（２） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、２つの入力端子を有して一方の入力端子及び他方の
入力端子にそれぞれ前記速度検出信号及び分周信号が入
力された１つのＯＲ回路と、前記電動機を第１の回転速
度で回転させるときには前記ＯＲ回路から第１の信号を
出力させるべく該ＯＲ回路の他方の入力端子の電位を分
周信号のレベルの如何に係わりなく低レベルに保持し、
前記電動機を第２の回転速度で回転させるときには前記
他方の入力端子の電位を分周信号のレベル変化に従わせ
て変化させて前記ＯＲ回路から第２の信号を出力させる
べく前記他方の入力端子の電位の保持を解除する切換回
路とを具備していることを特徴とする電動機用速度制御
装置。

【００５５】（３） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、２つの入力端子を有して一方の入力端子及び他方の
入力端子にそれぞれ前記速度検出信号及び分周信号が入
力された１つのＡＮＤ回路と、前記電動機を第１の回転
速度で回転させるときには前記ＡＮＤ回路から第１の信
号を出力させるべく該ＡＮＤ回路の他方の入力端子の電
位を分周信号のレベルの如何に係わりなく高レベルに保
持し、前記電動機を第２の回転速度で回転させるときに
は前記他方の入力端子の電位を分周信号のレベル変化に
従わせて変化させて前記ＡＮＤ回路から第２の信号を出
力させるべく前記他方の入力端子の電位の保持を解除す
る切換回路とを具備していることを特徴とする電動機用
速度制御装置。

【００５６】（４） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、２つの入力端子を有して一方の入力端子及び他方の
入力端子にそれぞれ前記速度検出信号及び分周信号が入
力された１つのＮＯＲ回路と、前記電動機を第１の回転
速度で回転させるときには前記ＮＯＲ回路から第１の信
号を出力させるべく該ＮＯＲ回路の他方の入力端子の電
位を分周信号のレベルの如何に係わりなく低レベルに保
持し、前記電動機を第２の回転速度で回転させるときに
は前記他方の入力端子の電位を分周信号のレベル変化に
従わせて変化させて前記ＮＯＲ回路から第２の信号を出
力させるべく該他方の入力端子の電位の保持を解除する
切換回路とを具備していることを特徴とする電動機用速
度制御装置。

【００５７】（５） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、ＡＮＤ回路及びＮＡＮＤ回路の中から選択されて一
方の入力端子及び他方の入力端子にそれぞれ前記速度検
出信号及び分周信号が入力された１つの２入力論理回路
と、前記論理回路から第１の信号を出力させるときに該
論理回路の他方の出力端子の電位を分周信号のレベルの
如何に係わりなく高レベルに保持し、前記論理回路から
第２の信号を出力させるときには該他方の入力端子の電
位を分周信号のレベル変化に従って変化させるように該
論理回路の他方の入力端子の電位の保持を解除する切換
回路とを備えていることを特徴とする電動機用速度制御
装置。

【００５８】（６） 基準信号を発生する基準信号発生
器と、電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する
速度検出信号を出力する速度検出器と、速度検出信号の
周波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数
ｆb （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、速
度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１の
回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数が
等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度の
ｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号と
周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路と、
基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力として電動
機を第１の回転速度または第２の回転速度で回転させる
ように電動機の駆動入力を制御する速度制御部とを備え
た電動機用速度制御装置において、前記速度切換回路
は、ＯＲ回路及びＮＯＲ回路の中から選択されて一方の
入力端子及び他方の入力端子にそれぞれ前記速度検出信
号及び分周信号が入力された１つの２入力論理回路と、
前記論理回路から第１の信号を出力させるときに該論理
回路の他方の出力端子の電位を分周信号のレベルの如何
に係わりなく低レベルに保持し、前記論理回路から第２
の信号を出力させるときには該他方の入力端子の電位を
分周信号のレベル変化に従って変化させるように該他方
の入力端子の電位の保持を解除する切換回路とを備えて
いることを特徴とする電動機用速度制御装置。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１つの
２入力論理回路と該論理回路の分周信号が入力される１
つの入力端子の信号レベルを制御する切換回路とにより
速度切換回路を構成できるため、速度切換回路の構成を
簡単にすることができ、電動機速度制御装置の構成の簡
素化を図ってそのコストの低減を図ることができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が対象とする速度制御装置の構成の一例
を示したブロック図である。

【図２】本発明で用いる速度切換回路の構成例を示した
回路構成図である。

【図３】速度検出信号の立下りで分周信号の立下り及び
立上りを定めるようにした場合の図２の速度切換回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図４】速度検出信号の立上りで分周信号の立下り及び
立上りを定めるようにした場合の図２の速度切換回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図５】本発明で用いる速度切換回路の他の構成例を示
した回路構成図である。

【図６】速度検出信号の立下りで分周信号の立下り及び
立上りを定めるようにした場合の図５の速度切換回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図７】速度検出信号の立上りで分周信号の立下り及び
立上りを定めるようにした場合の図５の速度切換回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図８】本発明で用いる速度切換回路の他の構成例を示
した回路構成図である。

【図９】速度検出信号の立下りで分周信号の立下り及び
立上りを定めるようにした場合の図８の速度切換回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図１０】速度検出信号の立上りで分周信号の立下り及
び立上りを定めるようにした場合の図８の速度切換回路
の動作を示すタイムチャートである。

【図１１】本発明で用いる速度切換回路の他の構成例を
示した回路構成図である。

【図１２】速度検出信号の立下りで分周信号の立下り及
び立上りを定めるようにした場合の図１１の速度切換回
路の動作を示すタイムチャートである。

【図１３】速度検出信号の立上りで分周信号の立下り及
び立上りを定めるようにした場合の図１１の速度切換回
路の動作を示すタイムチャートである。

【図１４】従来の速度制御装置で用いられていた速度切
換回路の構成を示した回路構成図である。

【図１５】図１４の速度切換回路の動作を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 電動機 ２ 基準信号発生器 ３ 速度検出器 ４ 分周器 ５ 速度切換回路 ５Ａ 論理回路 ５Ｂ 切換回路 ６ 速度制御部 ７ 演算部 ８ 駆動部 Ｖa 速度検出信号 Ｖb 分周信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 H02P 5/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準信号を発生する基準信号発生器と、
   電動機の回転速度に比例した周波数ｆa を有する速度検
   出信号を出力する速度検出器と、前記速度検出信号の周
   波数を１／ｎ（ｎは２以上の整数）に分周して周波数ｆ
   b （＝ｆa ／ｎ）の分周信号を発生する分周器と、前記
   速度検出信号と分周信号とを入力として、電動機を第１
   の回転速度で回転させるときには速度検出信号と周波数
   が等しい第１の信号を出力し、電動機を第１の回転速度
   のｎ倍の第２の回転速度で回転させるときには分周信号
   と周波数が等しい第２の信号を出力する速度切換回路
   と、前記基準信号と速度切換回路の出力信号とを入力と
   して電動機を第１の回転速度または第２の回転速度で回
   転させるように電動機の駆動入力を制御する速度制御部
   とを備えた電動機用速度制御装置において、 前記速度切換回路は、 ＡＮＤ回路、ＮＡＮＤ回路、ＯＲ回路及びＮＯＲ回路の
   中から選択されて一方の入力端子及び他方の入力端子に
   それぞれ前記速度検出信号及び分周信号が入力された１
   つの２入力論理回路と、 前記電動機を第１の回転速度で回転させるときには前記
   ２入力論理回路から第１の信号を出力させるべく該論理
   回路の他方の入力端子の電位を分周信号のレベルの如何
   に係わりなく高レベルまたは低レベルに保持し、前記電
   動機を第２の回転速度で回転させるときには前記他方の
   入力端子の電位を分周信号のレベル変化に従わせて変化
   させて前記論理回路から第２の信号を出力させるべく前
   記他方の入力端子の電位の保持を解除する切換回路と、 を具備していることを特徴とする電動機用速度制御装
   置。