JP3357851B2 - モータの起動制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモータの起動制御回
路に係り、特に、インバータモータのように比較的高い
駆動電圧で回転駆動するモータの起動を制御する起動制
御回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般のモータ、例えばブラシレスモータ
Ｍは、図５に示すように、概略的に比較部１、駆動部３
および速度検出部５からなる回転制御部７によって回転
制御される。

【０００３】すなわち、駆動部３でモータＭの駆動コイ
ルへモータドライブ電流を流してロータを回転させ、速
度検出部５で検出したモータＭの回転速度（回転数）と
外部から設定した回転制御信号（サーボ信号）Ｖｓとを
比較部１で比較し、この比較部１からの偏差が小さくな
るようにその駆動部３でモータＭを回転制御し、所望の
回転速度を得ている。駆動コイルおよびロータの図示は
省略した。

【０００４】そして、インバータモータのように比較的
高い駆動電圧（例えば１４０Ｖ〜１５０Ｖ）で回転駆動
される大出力モータＭでは、この特性又は安全等の観点
から、比較的ゆっくり起動させる必要があり、図５に示
すように、起動制御回路９を介して回転制御信号Ｖｓを
回転制御部７の比較部１へ印加する構成が知られてい
る。

【０００５】この起動制御回路９は、電源Ｖｃｃをトラ
ンジスタＱ１のエミッタに接続するとともに接地間に抵
抗Ｒ１、Ｒ２および起動スイッチＳＷからなる直列回路
を接続し、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点をトランジスタＱ１
のベースに接続し、トランジスタＱ１のコレクタを負荷
抵抗Ｒ３を介して接地する一方、コレクタに一端を接続
した抵抗Ｒ４とこの他端と接地間に接続したコンデンサ
Ｃ１からなるＲＣ時定数回路１１を介してトランジスタ
Ｑ１のコレクタを回転制御部７に接続した構成を有して
いる。符号Ｐ１は出力端である。

【０００６】一般に、モータＭを回転駆動するために回
転制御部７へ供給される電源Ｖと起動制御回路９へ供給
される電源Ｖｃｃは、図示しない電源回路から別系統で
形成供給されており、やはり図示しないメインスイッチ
等によって起動・停止されるが、上述した起動スイッチ
ＳＷはメインスイッチの一部又はこれに連動するスイッ
チである。

【０００７】そして、この起動制御回路９では、起動ス
イッチＳＷをオフ（停止）状態にすると、トランジスタ
Ｑ１のベース電位が高レベルとなってトランジスタＱ１
がオフ状態となり、時定数回路１１から回転制御信号Ｖ
ｓが出力されない。

【０００８】他方、起動スイッチＳＷをオン（起動）操
作すると、ベース電位が低下してトランジスタＱ１がオ
ン状態となって負荷抵抗Ｒ３の両端には所定の電圧が発
生するが、時定数回路１１の出力端Ｐ１の回転制御信号
Ｖｓは、図６のように過渡的に上昇し、すぐには負荷抵
抗Ｒ３と同電位まで上昇しない。

【０００９】そのため、オン（起動）操作によって直ち
に電源Ｖが供給された回転制御部７へ、起動スイッチＳ
Ｗの動作に基づきゆっくり立上がる回転制御信号Ｖｓが
加えられ、モータＭが比較的ゆっくり起動される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た起動制御回路９においてモータＭを停止させる場合、
起動スイッチＳＷをオフ（停止）操作してトランジスタ
Ｑ１がオフ状態となっても、ＲＣ時定数回路１１の出力
端の回転制御信号Ｖｓは、コンデンサＣ１からの放電に
よってすぐに低下せず、図６のように比較的ゆっくり立
ち下がることになる。その結果、回転制御部７の駆動部
３を形成するＩＣ回路等が破損するおそれがある。

【００１１】すなわち、駆動部３は、定常時には比較部
１からの偏差（モータコントロール信号）レベルより高
いモータドライブ電圧を駆動コイルに印加してモータＭ
を回転駆動するのが一般的であるが、モータＭのがオフ
（停止）操作がなされると、回転制御部７への電源Ｖが
直ちに切られてモータドライブ電圧が急激に低下するも
のの、起動スイッチＳＷがオフ動作しても起動制御回路
９からの回転制御信号Ｖｓが比較的ゆっくり立ち下がる
ので、モータコントロール信号レベルがモータドライブ
電圧より高くなり易く、駆動部３を形成するＩＣ回路等
が破損されるおそれがある。

【００１２】本発明はこのような従来の課題を解決する
ためになされたもので、モータを比較的ゆっくり起動さ
せることが可能である一方、停止時のモータ駆動部の破
損を防止できるモータの起動制御回路の提供を目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明の第１の構成は、モータを回転制御する
回転制御部へ回転制御信号を出力するとともに、回転制
御部を介してモータの起動および停止を制御する起動制
御回路であって、その回転制御部への電源供給に連動す
る起動のオンオフ操作に基づいて回転制御信号を出力お
よび遮断する第１の半導体スイッチと、一端が第１の半
導体スイッチに接続され、他端が回転制御部に接続され
て、起動がオンされたときその第１の半導体スイッチか
ら出力された回転制御信号を過渡的に立上げて回転制御
部側へ出力する時定数回路と、時定数回路と並列に、回
転制御信号と逆方向に電荷が流れる向きに接続され、起
動がオフされたときその時定数回路の回転制御信号をシ
ャントさせる第２の半導体スイッチとを具備している。

【００１４】この第１の構成において、第１の半導体ス
イッチの出力側に一端を接続した抵抗とこの他端に接続
されたコンデンサとを有して上記時定数回路を形成し、
上記第１の半導体スイッチの出力側から抵抗に逆方向並
列接続されたダイオードで上記第２の半導体スイッチを
形成すると良い。

【００１５】また、本発明に係る第２の構成は、モータ
を回転制御する回転制御部へ回転制御信号を出力し、回
転制御部を介してモータの起動および停止を制御する起
動制御回路であって、その回転制御部への電源供給に連
動する起動のオン操作に基づいてその回転制御信号を過
渡的に立上げて回転制御部側へ出力する時定数回路と、
時定数回路の入力端および出力端に接続され、さらに一
端が接地されて、起動のオフ操作によりオン動作し、電
荷を接地方向に流すことでその時定数回路の出力側の回
転制御信号をシャントさせる第３の半導体スイッチとを
具備している。

【００１６】そして、この第２の構成において、その回
転制御信号の信号系に直列接続された抵抗とこの出力端
に接続されたコンデンサとを有して上記時定数回路を形
成し、その停止によってその回転制御信号系の出力側を
シャントする方向に接続されたトランジスタで上記第３
の半導体スイッチを形成すると良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。

【００１８】図１は本発明に係る起動制御回路の実施の
形態として第１の構成を示す回路図である。図１におい
て、電源Ｖｃｃと接地間には抵抗Ｒ１、Ｒ２および起動
スイッチＳＷの直列回路が接続されており、抵抗Ｒ１と
Ｒ２の接続点は第１の半導体スイッチとしてのトランジ
スタＱ１のベースに接続されている。

【００１９】トランジスタＱ１のエミッタは電源Ｖｃｃ
に接続され、そのコレクタは負荷抵抗Ｒ３を介して接地
されるとともに、抵抗Ｒ４の一端に接続されている。

【００２０】抵抗Ｒ４の他端は、コンデンサＣ１を介し
て接地されるとともに回転制御信号Ｖｓの出力端Ｐ１に
接続されており、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ１によっ
て所定の時定数を有するＲＣ時定数回路１１が形成され
ている。

【００２１】すなわち、トランジスタＱ１の出力側は、
時定数回路１１を介して回転制御信号Ｖｓが出力される
ようになっている。なお、抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ４より十分
小さく設定されており、Ｒ３＜＜Ｒ４の関係になってい
る。

【００２２】時定数回路１１の時定数は、抵抗Ｒ４およ
びコンデンサＣ１を適当に選定することにより、後述す
るモータＭを比較的ゆっくり起動させる値（時間）に適
するように設定されている。

【００２３】トランジスタＱ１のコレクタと、抵抗Ｒ４
とコンデンサＣ１との接続点の間、すなわち抵抗Ｒ４の
両端には、第２の半導体スイッチとしてのダイオードＤ
がトランジスタＱ１のコレクタ側（出力側）から見て逆
方向接続されており、本発明の起動制御回路１３が形成
されている。

【００２４】回転制御部７は、従来公知のものであり、
起動制御回路１３の出力端Ｐ１に直接又は間接的に接続
され回転制御信号（サーボ信号）Ｖｓと速度（回転数）
信号を比較する比較部１と、モータＭの図示しない駆動
コイルへモータドライブ電流を流して当該モータのロー
タを回転させるとともにその偏差が小さくなるように当
該モータを駆動する駆動部３と、モータＭの速度（回転
数）を検出して比較部１へ速度（回転数）信号を出力す
る速度検出部５を有して形成されている。

【００２５】回転制御部７には図示しない電源回路から
電源Ｖｃｃとは別系統でこれより高電圧の電源Ｖが供給
されており、やはり図示しないメインスイッチ等によっ
て起動・停止される。上述した起動スイッチＳＷはメイ
ンスイッチの一部又はこれに連動するスイッチである。

【００２６】モータＭは例えば公知のブラシレスモータ
であるが、これに限定されるものではなく、回転制御部
７とともに従来公知の構成であれば任意である。

【００２７】次に、本発明に係る第１の構成の動作を説
明する。まず、起動スイッチＳＷが開放されたオフ（停
止）状態では、トランジスタＱ１のベース電位が電源Ｖ
ｃｃとほぼ同じ高レベルとなってトランジスタＱ１がオ
フ状態となっており、時定数回路１１から回転制御信号
Ｖｓが出力されない。

【００２８】起動スイッチＳＷを操作してオン（起動）
状態にすると、抵抗Ｒ１、Ｒ２で分割された電圧がトラ
ンジスタＱ１のベースに印加されてこれがオン状態とな
り、負荷抵抗Ｒ３に電流が流れるとともに時定数回路１
１の抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ１が所定の時定数で
チャージされる。

【００２９】そして、コンデンサＣ１の両端の電位すな
わち出力端Ｐ１からの回転制御信号Ｖｓは、図２に示す
ように、所定の時定数に従って電位が過渡的に上昇出力
されて安定する。そのため、起動操作によって電源Ｖの
供給された回転制御部７は、モータＭを比較的ゆっくり
起動制御し、その後、定常回転駆動させる。

【００３０】他方、起動スイッチＳＷを操作してオフ
（停止）状態にすると、トランジスタＱ１のベースに電
源Ｖｃｃとほぼ同じレベルの電圧が印加され、トランジ
スタＱ１がオフ状態となるとともに、コレクタが接地状
態となる。

【００３１】すると、トランジスタＱ１のコレクタより
もコンデンサＣ１の両端電位、すなわち出力端Ｐ１の電
位の方が高くなるし、抵抗Ｒ３が抵抗Ｒ４より十分小さ
いから、コンデンサＣ１にチャージされた電荷がダイオ
ードＤ、抵抗Ｒ３を介して流れる。すなわち、コンデン
サＣ１にチャージされた電荷がシャントされる。

【００３２】そのため、起動制御回路１３からの回転制
御信号Ｖｓは、図２に示すように、起動スイッチＳＷの
オフ（停止）操作に連動してすぐに低下して遮断される
とともに、回転制御部７への電源Ｖの供給も停止される
からモータＭが停止する。

【００３３】しかも、モータの停止操作時に、回転制御
部７の駆動部３では、モータドライブ電圧とともに回転
制御信号Ｖｓが急激に低下するので、モータコントロー
ル信号レベルがモータドライブ電圧より高くなり難い。

【００３４】このように本発明に係る第１の構成は、起
動スイッチＳＷによる起動のオンオフ操作に基づいて回
転制御信号Ｖｓを出力および遮断するトランジスタＱ１
と、起動のオン操作によってトランジスタＱ１から出力
されたその回転制御信号Ｖｓを過渡的に立上げる時定数
回路１１に加えて、起動がオフ操作されたときにその時
定数回路１１からの回転制御信号Ｖｓをシャントするダ
イオードＤを時定数回路１１に接続したから、起動時に
は回転制御信号Ｖｓが過渡的に立上がり、電源Ｖの供給
されている回転制御部７を介してモータを比較的ゆっく
り起動させることが可能となる。

【００３５】他方、停止時には回転制御信号Ｖｓが急激
に低下するから、電源Ｖの供給が停止された回転制御部
７では、モータコントロール信号レベルがモータドライ
ブ電圧とともに速やかに低下し、駆動部３のＩＣ回路等
が破損され難い。

【００３６】しかも、起動時にモータをゆっくり起動さ
せる時定数回路１１が、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１のＲ
Ｃ回路から形成される一方、停止時に回転制御信号Ｖｓ
をシャントして急激に低下させる第２の半導体スイッチ
がダイオードＤからなるので、回路構成が簡単で安価と
なる利点がある。

【００３７】次に、本発明に係る起動制御回路の第２の
構成を、図３を参照して説明する。なお、回転制御部７
の図示および動作説明は図１と同様であるから省略す
る。

【００３８】図３において、回転制御信号系１５を形成
する入出力端Ｐ２、Ｐ３の間には、抵抗Ｒ５、Ｒ６の直
列回路が直列挿入されており、出力端Ｐ３が図１中の回
転制御部７側へ接続されている。

【００３９】図示しない回路から回転制御信号Ｖｓが供
給される入力端Ｐ２には抵抗７の一端が接続されてお
り、この抵抗Ｒ７の他端は第３の半導体スイッチとして
のトランジスタＱ２のベースに接続されている。

【００４０】このトランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ
６の出力側にて回転制御信号系１５に接続され、コレク
タが接地されるとともに、ベース電位レベルによってト
ランジスタＱ２がオンオフ動作するようになっている。

【００４１】抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点と接地間にはコン
デンサＣ２が接続されており、抵抗Ｒ５とによって時定
数回路１７が形成されている。この時定数回路１７は、
抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ２を適当に選定することに
よってモータＭの比較的ゆっくりした起動に適した時定
数が設定されている。

【００４２】トランジスタＱ２のベースと接地間には、
例えばノイズによる誤動作を防止するコンデンサＣ３が
接続され、起動制御回路１９が形成されている。

【００４３】次に、この本発明に係る第３の構成の動作
を説明する。まず、図示しない起動スイッチがオフ（停
止）状態となっている場合には、回転制御信号系１５が
低いレベル又は接地電位とほぼ等しい状態となり、トラ
ンジスタＱ２のエミッタ電位も接地電位とほぼ同レベル
となってこれがオフ状態となっており、回転制御信号系
１５の出力端Ｐ３から回転制御信号Ｖｓが出力されな
い。

【００４４】起動スイッチを操作してオン（起動）状態
にすると、入力端Ｐ２には図４Ａのように回転制御信号
Ｖｓが供給され、抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ２の
ベースとエミッタ電位がほぼ同電位となってオフ状態が
継続される一方、抵抗Ｒ５を介して回転制御信号Ｖｓが
コンデンサＣ２に所定の時定数でチャージされ、抵抗Ｒ
５、Ｒ６の接続点の電位、すなわち出力端Ｐ３の出力電
位が、同図Ｂのように過渡的に立上がる。そのため、起
動時には、第１の構成と同様に、起動制御回路１９に接
続された回転制御部７がモータＭをゆっくり起動制御す
る。

【００４５】他方、起動スイッチを操作してオフ（停
止）状態にすると、入力端Ｐ２は図４Ａのように、回転
制御信号Ｖｓの供給が断たれ、トランジスタＱ２のベー
ス電位が接地電位とほぼ同じレベルに低下するが、トラ
ンジスタＱ２のエミッタ電位はコンデンサＣ２のチャー
ジ電位によってベースより高くなっているからオン動作
し、回転制御信号系１５の出力端Ｐ３側がシャントさ
れ、同図Ｂのように出力端Ｐ３からの回転制御信号Ｖｓ
が急速に低下して出力されなくなる。

【００４６】そのため、起動制御回路１９からの回転制
御信号Ｖｓは、起動スイッチのオフ（停止）操作に連動
してすぐに低下して出力されなくなり、モータＭが速や
かに停止する。

【００４７】このように第２の構成では、起動のオン操
作に基づいて回転制御信号を過渡的に立上げて回転制御
部７側へ出力する時定数回路１７を回転制御信号系１５
に配置する一方、起動のオフ操作に基づいてその時定数
回路１７の出力側において回転制御信号系１５の回転制
御信号ＶｓをシャントさせるトランジスタＱ２とを有す
るから、第１の構成と同様に、起動時には回転制御信号
Ｖｓを過渡的に立上げてモータを比較的ゆっくり起動さ
せることが可能となる一方、停止時には回転制御信号Ｖ
ｓを急激に低下させることが可能となり、モータの回転
制御部７においてモータコントロール信号レベルがモー
タドライブ電圧とともに速やかに低下し、駆動部３のＩ
Ｃ回路等が破損され難い。

【００４８】しかも、時定数回路１７が、抵抗Ｒ５とコ
ンデンサＣ２のＲＣ回路から形成される一方、停止時に
回転制御信号Ｖｓを急激に低下させる半導体スイッチが
トランジスタＱ２からなるので、回路構成が簡単で安価
となる利点がある。

【００４９】また、上述した第１および第２の構成にお
いて、時定数回路１１、１７は抵抗Ｒ４又はＲ５とコン
デンサＣ１又はＣ２からなるＲＣ回路で形成したが、本
発明においては任意構成の時定数回路を用いることが可
能であるものの、ＲＣ回路の方が回路構成が簡単で極め
て安価であるので、製品化に当って好適する。

【００５０】さらに、上述した第１の構成ではスイッチ
としてトランジスタＱ１やダイオードＤを用い、第２の
構成ではスイッチとしてトランジスタＱ２を用いたが、
本発明では一般的な半導体スイッチで実施可能である。

【００５１】ところで、上述した構成では、定常時には
回転制御信号Ｖｓが一定である場合を例にして説明した
が、回転制御部７の比較部１より以前の段階で回転制御
信号Ｖｓのレベルを外部から又は内部的に可変する構成
とすれば、モータＭの回転速度を可変できることは言う
までもない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の構成
は、モータを回転駆動する回転制御部への電源供給のオ
ンオフに連動する起動のオンオフ操作に基づいて回転制
御信号を第１の半導体スイッチで出力および遮断し、起
動がオンされたとき第１の半導体スイッチから出力され
た回転制御信号を、一端が第１の半導体スイッチに接続
され、他端が回転制御部に接続された時定数回路で過渡
的に立上げ出力し、起動がオフされたときその時定数回
路の回転制御信号を、時定数回路と並列に、回転制御信
号と逆方向に電荷が流れる向きに接続された第２の半導
体スイッチでシャントさせる構成としたから、モータを
比較的ゆっくり起動させることが可能であるうえ、停止
時のモータ駆動回路の破損を防止できる利点がある。し
かも、この第１の構成において、上記時定数回路を抵抗
とコンデンサで形成し、上記第２の半導体スイッチをダ
イオードで形成する構成では、特に、回路構成が簡単
で、大幅な回路変更や構成部品の追加が不要となって安
価となる。また、本発明に係る第２の構成は、モータを
回転駆動する回転制御部への電源供給のオンオフに連動
する起動のオン操作に基づいて回転制御信号を時定数回
路で過渡的に立上げて回転制御部側へ出力し、時定数回
路の入力端および出力端に接続され、さらに一端が接地
された第３の半導体スイッチが、起動のオフ操作により
オン動作し、電荷を接地方向に流すことで時定数回路の
出力側の回転制御信号をシャントさせる構成としたか
ら、モータを比較的ゆっくり起動させることが可能であ
るうえ、停止時のモータ駆動回路の破損を防止できる利
点がある。そして、この第２の構成において、上記時定
数回路を抵抗とコンデンサから形成する構成とすれば、
回路構成が簡単で、大幅な回路変更や構成部品の追加が
不要となって安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る起動制御回路の実施の形態を回転
制御部とともに示す回路図である。

【図２】図１の起動制御回路の動作を説明する図であ
る。

【図３】本発明に係る起動制御回路の他の実施の形態を
示す回路図である。

【図４】図３の起動制御回路の動作を説明する図であ
る。

【図５】従来の起動制御回路を回転制御部とともに示す
回路図である。

【図６】図５に示す起動制御回路の動作を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ 比較部 ３ 駆動部 ５ 速度検出部 ７ 回転制御部 ９、１３、１９ 起動制御回路 １１、１７ 時定数回路 １５ 回転制御信号系 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ Ｄ ダイオード（第２の半導体スイッチ） Ｍ モータ Ｑ１ トランジスタ（第１の半導体スイッチ） Ｑ２ トランジスタ（第３の半導体スイッチ） Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７ 抵抗 ＳＷ スイッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 3/00 - 3/26 H02P 5/00 H02P 5/28 - 5/412 H02P 6/00 - 6/24 H02P 7/00 - 7/01 H02P 7/36 - 7/632

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを回転制御する回転制御部へ回転
   制御信号を出力するとともに、前記回転制御部を介して
   前記モータの起動および停止を制御する起動制御回路で
   あって、 前記回転制御部への電源供給に連動する前記起動のオン
   オフ操作に基づいて前記回転制御信号を出力および遮断
   する第１の半導体スイッチと、 一端が前記第１の半導体スイッチに接続され、他端が前
   記回転制御部に接続されて、前記起動がオンされたとき
   前記第１の半導体スイッチから出力された前記回転制御
   信号を過渡的に立上げて前記回転制御部側へ出力する時
   定数回路と、 前記時定数回路と並列に、前記回転制御信号と逆方向に
   電荷が流れる向きに接続され、前記起動がオフされたと
   き前記時定数回路の前記回転制御信号をシャントさせる
   第２の半導体スイッチと、 を具備することを特徴とするモータの起動制御回路。
2. 【請求項２】 前記時定数回路は、前記第１の半導体ス
   イッチの出力側に一端を接続した抵抗とこの他端に接続
   されたコンデンサとを有する抵抗・コンデンサ構成とな
   っており、前記第２の半導体スイッチは、前記第１の半
   導体スイッチの出力側から前記抵抗に逆方向並列接続さ
   れてなるダイオードである請求項１記載のモータの起動
   制御回路。
3. 【請求項３】 モータを回転制御する回転制御部へ回転
   制御信号を出力し、前記回転制御部を介して前記モータ
   の起動および停止を制御する起動制御回路であって、 前記回転制御部への電源供給に連動する前記起動のオン
   操作に基づいて前記回転制御信号を過渡的に立上げて前
   記回転制御部側へ出力する時定数回路と、 前記時定数回路の入力端および出力端に接続され、さら
   に一端が接地されて、前記起動のオフ操作によりオン動
   作し、電荷を接地方向に流すことで前記時定数回路の出
   力側の前記回転制御信号をシャントさせる第３の半導体
   スイッチと、 を具備することを特徴とするモータの起動制御回路。
4. 【請求項４】 前記時定数回路は、前記回転制御信号の
   信号系に直列接続された抵抗とこの出力端に接続された
   コンデンサとを有する抵抗・コンデンサ構成となってお
   り、前記第３の半導体スイッチは、前記停止によって前
   記回転制御信号系の出力側をシャントする方向に接続さ
   れたトランジスタである請求項３記載のモータの起動制
   御回路。