JP3545124B2 - 電動機の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、１台の駆動制御装置を用いて異電圧で、しかも、交流，直流のいづれのタイプの電動機でも、その負荷変動特性を改善して駆動できるようにした電動機の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、電動機の速度制御等の駆動制御を行う場合は、電動機毎に必ず１台の駆動制御装置を必要としていた。この電動機と駆動制御装置との関係を図１１，１２により説明すると、例えば、ブラシレスＤＣ電動機Ｍ1の場合は、図１１で示すように、電源電圧が可変可能な直流電源１と、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1の各相の固定子巻線（図示せず）に通電を行うために所定数のスイッチング素子（トランジスタ）を３相ブリッジ接続して構成したインバータ回路２と、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1の図示しない回転子の周囲に電気角で１２０°の位相差を持つように配置されて回転子の回転位置を検出する３個のホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃと、前記ホールＩＣ３ａ〜３ｃとは信号線を介して接続され、このホールＩＣ３ａ〜３ｃからの回転位置検出信号に基づいて前記インバータ回路２に制御信号を出力する制御回路（分配回路）４とからなり、この制御回路４からの出力信号により、インバータ回路２内のトランジスタに対する通電タイミングを制御してＤＣブラシレス電動機Ｍ1の駆動を制御していた。
【０００３】
又、図１２で示す直流電動機Ｍ2においては、電圧が可変できる直流電源５が用いられており、この直流電源５の電圧を可変することによって、直流電動機Ｍ2の駆動を制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1と直流電動機Ｍ2は、それぞれ個別に駆動制御装置等を用いて個々にその駆動を制御していた。即ち、前記の２つの電動機は、一般に異種の仕様で構成されているので、一つの駆動制御装置を用いて仕様の異なる複数の電動機を個々に駆動制御することは困難である。このため、一般には使用する電動機に対応した駆動制御装置を個々に用いるのが通例となっている。
【０００５】
従って、例えば、電動駆動する吊戸棚や身体不自由者用のベッド装置のように、重量物を吊設・乗載した状態で吊戸棚やベッド装置を昇降させるときには、高トルクが得られる３相ＤＣブラシレス電動機を使用し、又、前記吊戸棚の扉等を開閉させたり、あるいは、ベッド装置においては背床や下床を所定の角度傾斜させるような場合等、比較的大きな力を必要とせず低トルクで駆動させるときは、低出力用の直流電動機を使用することがある。
【０００６】
このように、用途に応じて複数の電動機を使用するとき、その駆動制御装置は使用する電動機に対応したものを使用する必要があり、前記のように、使用する電動機の種類が異なれば、当然のことながら使用する電動機に対応した駆動制御装置を必要とするため、非常に不経済であるとともに、電動機を使用する家具類の小形化及び電動機付家具類の製造コストを下げることに支障をきたすという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記の種々な問題に鑑み、異種の仕様で構成した複数の電動機を、１台の駆動制御装置にて個々に駆動制御することにより、異種の電動機を組込んだ電動式の吊戸棚やベッド装置等の電動家具類を駆動制御可能とした、電動機の駆動制御装置を提供することに目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路からの出力によって駆動するＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機と、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機との間に配置したコネクタと、前記コネクタには出力端子として、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機とを接続するインバータ３相出力端子と、定電圧電源と該定電圧電源を必要とする機器とを接続する定電圧電源出力端子と、アース端子とを備え、入力端子として、ＤＣブラシレス電動機の回転位置検出信号出力手段とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器とを接続する回転位置検出信号入力端子と、前記定電圧電源出力端子を介して定電圧電源とコントローラとを接続する通電入力端子とを備え、更に、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の入力電流を検出し、この入力電流値に対応する指令電圧を事前にＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機毎にプログラム設定して出力するコントローラと、三角波信号を出力する三角波発生回路と、該三角波発生回路から出力する三角波信号と前記コントローラから出力される指令電圧とを比較してＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の通電時間を制御するパルス幅変調信号を分配器に出力するコンパレータとからなる制御手段とを具備して電動機の駆動制御装置を構成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の駆動制御装置においては、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路（以下、３相インバータ回路という）と電動機との間において 、出力端子としてインバータ３相出力端子と定電圧電源出力端子とアース端子とを備え、入力端子として回転位置検出信号入力端子と通電入力端子とを備えて形成したコネクタを配置し、前記コネクタのインバータ３相出力端子には３相インバータ回路の出力端が、又、コネクタの回転位置検出信号入力端子には、前記３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器の入力端がそれぞれ接続されている。
【００１０】
そして、今、例えば、ＤＣブラシレス電動機を駆動制御するときは、ＤＣブラシレス電動機の各固定子巻線を、３相インバータ回路の出力端に給電線を介して接続したコネクタのインバータ３相出力端子に接続し、該電動機の回転子の回転位置を検出する回転子位置検出センサ（例えば、ホールＩＣ）を、分配器の入力端と接続するコネクタの回転位置検出信号入力端子に信号線を介して接続し、電動機の運転に当っては、回転位置検出センサからの回転位置検出信号が論理変換され、かつ、その回転位置に対応して３相インバータ回路の所要の上アームと下アームとを構成するトランジスタを順次オンさせる駆動指令信号が前記分配器から３相インバータ回路に出力され、前記上，下アームを順次切替えることにより直流電流が３相交流に変換され、この交流電流がＤＣブラシレス電動機の各相の固定子巻線に順次流れて前記電動機を１方向に回転駆動させる。
【００１１】
又、前記ＤＣブラシレス電動機の代りに、例えば、刷子付の直流電動機を駆動制御する場合は、３相インバータ回路の２相、例えば、Ｕ相とＶ相との出力端と接続するコネクタのインバータ３相出力端子に直流電動機の巻線を接続し、一方、分配器の入力端が常時接続されているコネクタの回転位置検出信号入力端子のうち、例えば、Ｖ相の入力端子を接地して残りのＵ，Ｗ相から入力される制御信号によって分配器からは、前記制御信号によって３相インバータ回路の所定の上アームと下アームのみを駆動させる駆動指令信号を出力し、３相インバータ回路のＵ，Ｖ相の出力端から給電線を介して直流電動機の巻線に直流電圧を通電させて、直流電動機を１方向に回転駆動させる。
【００１２】
そして、前記ＤＣブラシレス電動機とか直流電動機の速度制御を行う場合は、３相インバータ回路の入力電流値を電流検出抵抗により検出し、この電流値に対応する指令電圧をコントローラから出力し、このコントローラから出力する指令電圧と三角波発生回路から与えられる三角波信号とをコンパレータにより比較し、三角波信号が指令電圧を下回ったときは制御手段から“Ｌ”レベルのパルス幅変調信号が出力され、逆の場合は“Ｈ”レベルとなってコントローラからの出力がないため、電動機は給電されない。即ち、“Ｌ”レベルのとき前記制御手段からオン・オフデューティの可変されたパルス幅変調信号が出力される。分配器では、前記パルス幅変調された速度指令信号に基づいて、３相インバータ回路の下アームの所要トランジスタがオンする期間を可変させる駆動指令信号を前記３相インバータ回路に出力し、前記下アームの所要トランジスタのオン期間を可変させることによって、電動機の速度制御を行うものである。
【００１３】
この場合、３相インバータ回路の下アームの所要トランジスタのオン期間は、３相インバータ回路の入力電流値によって設定されることになるため、異種の仕様によって構成した電動機においても、その駆動制御は常に一定の条件下で行うことができる。即ち、３相インバータ回路に入力される電流値が低いときは、コントローラから出力される指令電圧を下げて３相インバータ回路の通電期間を短くすることで電動機に印加される電圧を等価的に下げ、逆に、入力電流値が高いときは３相インバータ回路の通電時間を長くすることによって、等価的に印加される電圧を上げることで所要の電動機の負荷変動を改善するものである。このため、電動駆動する家具類、例えば、身体不自由者用のベッド装置等において、ベッド自体を昇降させる場合に用いるＤＣブラシレス電動機と、ベッドの背床又は下床のみを一定角度傾斜させる場合に用いる直流電動機は、互いに負荷トルクが異なっても、３相インバータ回路の入力電流を基準として速度制御を行うことができるため、前記両電動機は、その構成が異種仕様であっても、本発明による駆動制御装置によって容易に、かつ、正確にその回転を駆動制御することができ至便である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図９によって説明する。図１，図２において、Ａは本発明の駆動制御装置を示す。本発明の駆動制御装置Ａは、ＤＣブラシレス電動機１４および／又は刷子付直流電動機２５（以下、ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５という）への通電を制御するＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路（以下、３相インバータ回路という）１２と、この３相インバータ回路１２に前記ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５からの情報に基づいて論理変換された駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力する分配器１７と、３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出し、かつ、この電流値に対応する電圧値を事前に設定しておき、前記電流値を検出したとき、その電流値に対応する電圧を指令電圧として出力するコントローラ２０と、前記コントローラ２０から出力される指令電圧と三角波発生回路２３から出力する三角波信号とをコンパレータ２４にて比較し、三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ったとき“Ｌ”レベルのＰＷＭ信号を出力してこれを分配器１７に送出する制御手段２２と、更に、３相インバータ回路１２及び分配器１７に、前記ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５を個別に接続して駆動制御装置Ａにより駆動制御を可能としたコネクタ１６とによって構成されている。
【００１５】
次に、前記駆動制御装置Ａを構成する各部材について説明する。はじめに、図１において１１は直流電源を示し、１２は直流電源１１に接続した３相インバータ回路で、直流電源１１から通電された直流電圧を３相全波ブリッジ部分で３相交流に変換するように構成されている。即ち、３相全波ブリッジ部分には、３相に対応した３対のアームに、スイッチング素子として６個のトランジスタｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚが接続されており、トランジスタｕ，ｖ，ｗが接続された側の３つのアームは上アームと言い、他のトランジスタｘ，ｙ，ｚが接続された他の側の３つのアームは下アームと言う。そして、前記６個のトランジスタｕ〜ｚには、それぞれフリーホイルダイオード１３が並列接続されており、前記上アームと下アームの３つの接続点が３相インバータ回路１２の出力端となる。
【００１６】
また、図１において、前記ＤＣブラシレス電動機（以下、電動機という）１４は固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1と、永久磁石で形成した回転子１５と、この回転子１５の回転位置を検出するための３個のホールＩＣ等の回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗとを具備して構成されている。１６は前記３相インバータ回路１２と電動機１４との間に配設したコネクタで、このコネクタ１６には、本実施例において５個の出力端子と４個の入力端子が、例えば、それぞれ所定の間隔を保って縦列配置されている。
【００１７】
そして、前記３相インバータ回路１２の上，下アームの接続点、即ち、３相インバータ回路１２の各相出力端Ｕ，Ｖ，Ｗは、前記コネクタ１６に出力端子として設けたインバータ３相出力端子ａ1〜ａ3に接続した給電線ｂ1，ｂ2，ｂ3を介して電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に接続されている。なお、コネクタ１６に設けた定電圧電源出力端子ａ4は、図示しない電源回路から所定電圧に設定されて出力する定電圧電源（例えば５Ｖ）Ｖｃｃを所定の機器（後述するコントローラ２０）に供給するために、該機器と定電圧電源Ｖｃｃとを接続する出力端子であり、ａ5はコネクタ１６に設けたアース端子である。
【００１８】
又、図１のコネクタ１６に示すａ6〜ａ8は、電動機１４の回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗと、３相インバータ回路１２に駆動指令信号を出力する分配器１７の入力端（Ｕ，Ｖ，Ｗの各相）とを、信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3を介して接続するためにコネクタ１６に入力端子として設けた回転位置検出信号入力端子であり、前記回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号は、プルアップ抵抗を介して前記回転位置検出信号入力端子ａ 6 〜ａ 8 と分配器１７との間で定電圧電源Ｖｃｃと接続した前記信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3を通じて分配器１７に送出される。
【００１９】
そして、前記分配器１７に送出された回転位置検出信号は、分配器１７によって論理変換されて、その出力端から３相インバータ回路１２に駆動指令信号として出力される。即ち、３相インバータ回路１２の上アームの各トランジスタｕ，ｖ，ｗ及び下アームの各トランジスタｘ，ｙ，ｚのそれぞれのベースに駆動指令信号として与えられる。そして、前記回転位置検出信号が論理変換され、その回転位置に対応して、例えば、図３で示すように、３相インバータ回路１２の上アームにおけるトランジスタｕと下アームにおけるトランジスタｙ，同じくトランジスタｕとｚ，トランジスタｖとｚの各組合せのトランジスタを順次オンさせる駆動指令信号が３相インバータ回路１２に出力される。
【００２０】
前記各トランジスタのオン切替によって３相インバータ回路１２は、直流電圧が３相交流に変換され、電動機１４の固定子巻線ｕ1−ｖ1，ｖ1−ｗ1，ｗ1−ｕ1に順次電流が通電されて、電動機１４を１方向（例えば、正回転）に回転駆動させる。なお、電動機１４の正回転，逆回転は、固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流す電流の順序を逆にすればよく、この正，逆転の制御はコントローラ２０から信号線を通って分配器１７に送出される正転・逆回転の指示信号により、前記分配器１７を介して行なわれる。更に、ａ9は前記定電圧電源出力端子ａ 4 を介して定電圧電源Ｖｃｃと、後述するコントローラ２０とを接続するための通電入力端子である。なお、図１で示すように、電動機１４を用いる場合においては、接続線ｄがコネクタ１６の前記通電入力端子ａ 9 とコントローラ２０との間に配線されているものの、この接続線ｄを使用してコントローラ２０に通電を行なわないので、接続線ｄは０Ｖ状態となっている。
【００２１】
図１に示す１８は、直流電源１１と３相インバータ回路１２との間に挿入接続されて、電動機１４の各相固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流れる電流を検出する電流検出抵抗である。１９は電流検出抵抗１８にて検出した電流を平滑化するローパスフィルタであり、このローパスフィルタ１９にて平滑化されて平均的な電流値に均された電流はコントローラ２０に入力される。このコントローラ２０は前記入力された電流値に対応する指令電圧によって、電動機１４を駆動制御（電圧制御等）させるための指令信号を出力するものである。
【００２２】
次に前記コントローラ２０の機能（コントローラを作動させるプログラム設定）について説明すると、このコントローラ２０には概略次のようなプログラムが事前に設定されている。
（１）、入力電流値をアナログ信号からデジタル信号に変換する機能
（２）、あらかじめ入力電流値に対応する電圧値をプログラム設定し、それを参照することで、前記Ａ／Ｄ変換された入力電流値を、それに対応する電圧値に変換して、これを指令電圧として出力する機能
（３）、指令電圧をデジタル信号からアナログ信号に変換する機能
（４）、入力電流値が低いときは、電圧値を事前に設定した設定値まで下げて、その出力時間（通電期間）を短くする指令電圧を出力する機能
（５）、入力電流値が高いときは、電圧値を事前に設定した設定値まで上げて、その出力時間（通電期間）を長くする指令電圧を出力する機能
（６）、指令電圧の上限を設定することにより、出力時間を制限して過電圧の印加を防止する機能
（７）、コネクタ１６の通電入力端子ａ 9 からの入力電圧を検出したとき、その入力電圧に対応する電動機の種別を判断する機能
（８）、電動機の種別を判断したときは、その判断を行った電動機に対応するプログラムに従って入力電流値に基づいた指令電圧を出力する機能
（９）、操作手段２１からの入力信号に基づいて、電動機を正転及び逆回転させる指示信号を出力する機能
【００２３】
図１で示す２２は、前記コントローラ２０から出力される指令電圧に応じて電動機１４に印加される電圧を制御させる信号を出力する制御手段で、三角波信号Ｖｘを出力する三角波発生回路（パルス幅変調信号発生回路）２３と、前記三角波信号Ｖｘとコントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓとを比較して、三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ったとき“Ｌ”レベルのパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という）を分配器１７に出力するコンパレータ２４とからなる。そして、前記コンパレータ２４の出力端が“Ｌ”レベルに達すると、オン・オフデューティの可変されたＰＷＭ信号が出力され、このＰＷＭ信号は分配器１７により論理変換されて、３相インバータ回路１２の下アームの３個のトランジスタｘ，ｙ，ｚに送出され、そのオン期間を可変することにより、電動機１４の回転数を可変する。即ち、３相インバータ回路１２のトランジスタｘ，ｙ，ｚのオン期間デューティが例えば短くなるほど、電動機１４の回転数は低くなる。
【００２４】
つづいて、図２においては前記電動機１４に代えて、例えば、刷子付直流電動機（以下、直流電動機という）２５を、３相インバータ回路１２の出力端を接続したコネクタ１６の所定のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に接続してその駆動制御を行う場合である。この場合、直流電動機２５は単相であるため、直流電動機２５は、３相インバータ回路１６の出力端に給電線ｂ 1 ，ｂ 2 を介して接続したコネクタ１６に設けた出力端子としてのインバータ３相出力端子ａ1，ａ2に接続する。一方、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1，ａ2 は、前記のように給電線ｂ1，ｂ2を介して３相インバータ回路１２のＵ相とＶ相の出力端に接続されている。従って、直流電動機２５は３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相のみ接続されて３相全波ブリッジ部分で３相交流に変換されることがないため、前記直流電動機２５はその駆動に際して直流電圧が通電されて回転することになる。
【００２５】
又、３相インバータ回路１２に駆動指令信号を出力する分配器１７においては、その入力端側が直流電動機２５の使用時３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相のみをオン・オフ制御させるために、コネクタ１６に設けた回転位置検出信号入力端子ａ6〜ａ8は、信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3 を用いて接続されているものの、前記回転位置検出信号入力端子ａ7に接続した信号線ｃ2 が、図２に示すように、接続線ｅを介して接地されているだけであるため、分配器１７にコネクタ１６の回転位置検出信号入力端子ａ 6 〜ａ 8 側から入力する信号（情報）は何もない。
【００２６】
従って、前記回転位置検出信号入力端子ａ7を介して信号線ｃ2と接続する分配器１７の入力端（Ｖ相）を接続線ｅにより接地したときは、分配器１７自体が電動機１４を接続した場合と異なり、回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号が入力されないことによって論理変換され、直流電動機２５が電動機１４に代って３相インバータ回路１２と接続したことを認識し、これによって分配器１７は、３相インバータ回路１２の上アームのトランジスタｕと下アームのトランジスタｙのみをオンさせる駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力し、前記トランジスタｕ，ｙをオン切替して直流電流を直流電動機２５に通電し、これを１方向（例えば、正回転）に回転駆動するようになっている。
【００２７】
図２において、ｆはコネクタ１６に設けた定電圧電源出力端子ａ 4 を介して定電圧電源Ｖｃｃとコネクタ１６の通電入力端子ａ9と を接続する給電線を示し、定電圧電源Ｖｃｃが給電線ｆ→通電入力端子ａ 9 →接続線ｄを通じてコントローラ２０に入力されたとき、コントローラ２０は、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 2 に直流電動機２５が接続されたと判断し、コントローラ２０からの指令信号を電動機１４から直流電動機２５に変更する。
【００２８】
即ち、前記コントローラ２０には、電動機１４と、直流電動機２５との駆動制御を個別に行うために、電動機１４と直流電動機２５の駆動時において、それぞれの電動機１４と直流電動機２５の駆動時に流れる入力電流値に対応する電圧値をそれぞれ個別にプログラム設定し、前記入力電流値をそれに対応するそれぞれの電圧値に変換して、電動機１４あるいは直流電動機２５の指令電圧としてコントローラ２０から出力する。
【００２９】
次に動作について説明する。最初に、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に図１に示すように、電動機１４を接続してこの電動機１４を駆動制御する場合について説明する。この場合、前記電動機１４及び直流電動機２５は、それぞれ回転数に比例した電圧（誘起電圧）を発生し、入力電流に比例したトルクを発生させる特性を備えた電動機である。従って、図９で示すように、一定の電圧を印加して駆動すると、負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が一定の傾きで降下し、一方同じトルクであれば印加電圧が上昇すると回転数も上昇する特性を有する。（図９の実線（Ａ）で示す部分参照）。
【００３０】
駆動制御装置Ａにて電動機１４を駆動制御する場合は、図１で示すように、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1〜ａ3に固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1を、コネクタ１６の回転位置検出信号入力端子ａ6〜ａ8には回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを信号線ｃ1〜ｃ3を用いて接続することにより、電動機１４をコネクタ１６を介して３相インバータ回路１２と分配器１７とに接続する。この状態で、操作手段２１を操作して電動機１４に通電を行うと、電動機１４より回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号が、分配器１７に送出され論理変換されて、駆動指令信号が分配器１７から３相インバータ回路１２に出力されると、前記信号によって３相インバータ回路１２は、図３，図４に記載した説明図およびタイムチャートに示す順序に従って、上アームのトランジスタｕと下アームのトランジスタｙ、以下トランジスタｕ・ｚ，ｖ・ｚ，ｖ・ｘ，ｗ・ｘ，ｗ・ｙの順序で順次オンさせ、前記トランジスタｕ〜ｚのオン切替によって、電動機１４に３相インバータ回路１２を介して直流電源１１からの直流電圧が３相交流に変換されて通電される。
【００３１】
この結果、電動機１４の固定子巻線ｕ1−ｖ1，ｖ1−ｗ1，ｗ1−ｕ1――に順次交流電流が流れて回転子１５を所定方向に回転する。電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に通電が行なわれると、その通電に伴う電流値は順次コントローラ２０にて検出される。そして、前記電流値がコントローラ２０内で事前にプログラム設定しておいた電流値に対応する電圧値に該当すると、前記電圧値が指令電圧Ｖｓとしてコントローラ２０の出力端からコンパレータ２４の反転入力端に出力される。そして、この指令電圧Ｖｓはコンパレータ２４の非反転入力端に入力される三角波信号Ｖｘと比較し、前記三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ると、コンパレータ２４の出力端は“Ｌ”レベルとなってＰＷＭ信号を出力し、これを分配器１７に送出する。
【００３２】
分配器１７は前記ＰＷＭ信号を論理変換して、３相インバータ回路１２の下アームのトランジスタｘ，ｙ，ｚに送出され、該トランジスタｘ，ｙ，ｚのオン期間を電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流れる電流に応じて可変させて、電動機１４の制御を行うものである。なお、コントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓは、接続線ｄが定電圧電源Ｖｃｃと接続されていないため、コントローラ２０が事前に電動機１４と判断していることにより、電動機１４の指令電圧Ｖｓとして出力されていることは言うまでもない（図１及び図３，４参照）。
【００３３】
前記のように、電動機１４の回転によりこの電動機１４を使用している例えば、身体不自由者用のベッド装置を作動させる。この場合、前記電動機１４の正回転によりベッドの床部を上昇させる場合に用いる。そして、必要に応じてベットを逆に降下させる場合は、電動機１４を逆回転させればよい。前記電動機１４の逆回転に際しては、操作手段２１を電動機１４が逆回転する方向に操作すると、コントローラ２０からは分配器１７に電動機１４を逆回転させる指示信号が出力される。指示信号は分配器１７によって論理変換され、電動機１４を逆回転する駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力する。
【００３４】
即ち、前記３相インバータ回路１２への逆回転指令に基づき、３相インバータ回路１２の上アームと下アームの各トランジスタｕ〜ｚは、図５に示す順序で通電される。即ち、図５，６において、３相インバータ回路１２の上アームのトランジスタｖと下アームのトランジスタｘ，つづいて、トランジスタｗ・ｘ，ｗ・ｙ，ｕ・ｙ，ｕ・ｚ，ｖ・ｚの順序でオン動作させ、電動機１４の固定子巻線ｖ1−ｕ1，ｕ1−ｗ1，ｗ1−ｖ1――に順次電流を通電して回転子１５を逆回転方向に回転させる。回転子１５の回転に伴い、３相インバータ回路１２に入力される電流値に基づいて、コントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓと三角波信号Ｖｘとを比較し、Ｖｘ＜Ｖｓの場合、制御手段２２からＰＷＭ信号を分配器１７に送出し、このＰＷＭ信号は分配器１７により論理変換されて、３相インバータ回路１２に送出され、上アームの３個のトランジスタｕ，ｖ，ｗのオン期間を可変させて電動機１４の回転数を可変する。
【００３５】
前記電動機１４の逆回転により、この電動機１４を用いたベッド装置の床部を降下させるものである。前記電動機１４を逆回転させて例えば、ベッド装置の床部を降下させる場合、電動機１４はベッド装置の床部重量を良好に受けることによって軽負荷で回転させることができる。一方、床部を上昇させるときは、逆に床部の重量に打勝って床部を上昇させなければならないので、電動機１４はその回転時多大の負荷を受けることになる。この結果、ベッド装置の床部を上昇させる場合と降下させるときは、電動機１４に加えられる負荷が異なるため、電動機１４は床部の上昇時は回転数が低下し、逆に、降下時は回転数が高くなるという問題があった。即ち、ベッド装置の昇降動作を一定の時間で行うことは困難であった。
【００３６】
然るに、電動機（ＤＣブラシレス）１４は、前述し、かつ、図９で示すように、一定の電圧で駆動すると負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が一定の傾きで降下し、駆動電圧を上昇すると回転数も上昇する（無負荷の場合は電圧に比例して回転数も上昇する）。この結果、定格負荷時と無負荷時の回転数をほぼ一定に設定するには（図９の設定回転数Ｎ0）、入力電流値が小さいとき設定回転数Ｎ0を維持するため、駆動電圧を下げ（通電時間を短くする）、逆に、負荷を受けることによって回転数が降下する場合は、駆動電圧を上げる（通電時間を長くする）ことによって前記の設定回転数Ｎ0を維持する。
【００３７】
従って、例えば図９のように、実線（Ｂ）で示すトルクＴと電動機の回転数Ｎとの関係において、今、Ｂ1地点で回転数を設定回転数Ｎ0まで引き上げるには、Ｂ1地点から水平に示す矢印の如く、駆動電圧をＶ1 まで引き上げることによって、所定の設定回転数Ｎ0において、図９に点線で示すように、トルクアップした状態で電動機１４の回転数を設定回転数Ｎ0に維持することが可能となる（この場合、点線で示す電圧は実線（Ｂ）で示す電圧よりもＶ1上昇した電圧となる）。又、Ｂ2地点で回転数を設定回転数Ｎ0まで引き上げるには、駆動電圧をＶ2 まで引き上げればよい。この場合も、図９の実線（Ｂ）で示す電圧よりもＶ2 まで上昇させた電圧（図９に１点鎖線で示す）によって、Ｂ2地点でのトルクを設定回転数Ｎ0のところで得ることが可能となる。
【００３８】
このように、電動機１４の回転数（速度）をあらかじめ設定した回転数に維持するには、前記図９で説明したように、電動機１４の回転中に３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出し、この検出した電流値に基づいて、事前に設定した前記電流値に対応する電圧値に対応する指令電圧をコントローラ２０から制御手段２２を介してＰＷＭ信号として分配器１７に出力し、この分配器１７にて３相インバータ回路１２の上，下アームの各トランジスタｕ〜ｚのオン期間を可変することによって、電動機１４の回転数を図９に示す設定回転数Ｎ0に維持することができる。従って、この電動機１４をベッドの昇降装置をはじめ吊戸棚や電動椅子の昇降装置の駆動源に使用した場合、使用部材の昇降に際しては同じトルクでもって可動することができる利点がある。
【００３９】
次に、直流電動機２５をコネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に接続して駆動制御装置Ａにて駆動制御する場合について説明する。図２において、直流電動機２５は単相であるためコネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1，ａ2を介して３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相と接続する。分配器１７はＶ相に対応する回転位置検出信号入力端子ａ 7 を接続線ｅを介してアース端子ａ 5 に接地する。更に、定電圧電源Ｖｃｃは、定電圧電源出力端子ａ 4 →給電線ｆ→通電入力端子ａ 9 →接続線ｄを介してコントローラ２０と接続し、コントローラ２０に定電圧電源Ｖｃｃを供給する。この結果、コントローラ２０は前記給電線ｆ，接続線ｄを介して定電圧電源Ｖｃｃが給電されることによって、コネクタ１６には直流電動機２５が接続されたことを判断し、コントローラ２０の出力端からは直流電動機２５を駆動制御する信号を分配器１７に出力する。
【００４０】
直流電動機２５の駆動に際しては、電動機１４のように回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗによる回転位置検出信号が分配器１７に入力されないので、分配器１７はこれを認識して論理変換され、３相インバータ回路１２のトランジスタｕ，ｙのみをオンさせる駆動指令信号を出力し、３相インバータ回路１２から直流電源１１を直流電動機２５に給電し、これを例えば、正方向に回転させる（図７，８の正回転の場合参照）。直流電動機２５の回転により直流電動機２５に通電される電流値は、電動機１４の場合と同様にコントローラ２０により検出され、この電流値に基づいて、事前に設定した前記電流値に対応する電圧値（直流電動機２５専用のもの）に相当する指令電圧Ｖｓをコントローラ２０から出力し、この指令電圧Ｖｓと三角波信号Ｖｘとをコンパレータ２４にて比較し、コンパレータ２４の出力端が“Ｌ”レベルのときはＰＷＭ信号が分配器１７に出力される。
【００４１】
分配器１７はＰＷＭ信号を論理変換し、３相インバータ回路１２のトランジスタｙのオン期間を可変させて直流電動機２５の速度制御を行う。この直流電動機２５は比較的低トルクの駆動源に使用するもので、例えば、ベッドの背床，下床を上下方向に傾斜させたり、あるいは、電動椅子の背板を傾斜させる場合に用いるとよい。
【００４２】
又、直流電動機２５を逆回転する場合は、電動機１４の場合と同様に、操作手段２１を操作してコントローラ２０から分配器１７に逆回転の指示信号を出力する。前記指示信号は分配器１７によって論理変換され、３相インバータ回路１２のトランジスタｖ，ｘのみをオンさせる駆動指令信号を出力して直流電流を直流電動機２５に供給してこれを逆回転させる。そして、電動機２５の速度制御は前記のように電動機２５に通電される電流値に基づいて行うことは、正回転の場合と同じであるため説明は省略する。
【００４３】
更に、前記直流電動機２５を図９で示す設定回転数Ｎ0で回転させる場合は、電動機１４で説明した場合と同様であるので説明は省略するが、これは、電動機１４と直流電動機２５は、その通電中の３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出した場合、それぞれの電流値に対応する電圧値が事前に、かつ、個別に設定されてコントローラ２０にプログラム設定されているためであり、かつ、両電動機１４，２５が回転数に比例した電圧を発生し、入力電流に比例したトルクを発生する特性を備えた電動機であるからに他ならないからである。
【００４４】
なお、本発明においては、電動機１４と直流電動機２５はそれぞれ使用に際してその都度コネクタ１６に接続して駆動制御する例について説明したが、これに限定せず、図１０で示すように、電動機１４，直流電動機２５と３相インバータ回路１２とをリレー等の投入・しゃ断手段Ｒ1，Ｒ2を用いて接続し、電動機１４を制御する場合はＲ2を投入し、直 流電動機２５の場合はＲ1を投入することによって両電動機１４，２５を個別に制御するようにしてもよい。この場合、３相インバータ回路１２と電動機１４，直流電動機２５との接続はコネクタ（図示せず）を介して行うことは当然である。又、直流電動機２５を制御するときは、接続線ｅと給電線ｆとにそれぞれ直流電動機２５の使用時のみ接続を可能とするスイッチ手段（図示せず）を設け、電動機１４の使用時の妨げとならないようにすることも当然である。
【００４５】
更に、前記給電線ｆには所要の抵抗を挿入し、接続線ｄに接地した抵抗との分圧比によってコントローラ２０に供給する電圧を可変することによって、巻線抵抗値の異なる複数の直流電動機を個別に駆動制御できるようにしても本発明は成立するものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成したので、次のような効果を有する。
（１）、本発明は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と、電動機との間に所定の入力端子と出力端子を具備したコネクタを介挿し、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に前記コネクタを介して異種の電動機との接続を可能とし、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器にＤＣブラシレス電動機の回転位置検出信号が入力されたとき、コントローラは、ＤＣブラシレス電動機がＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と接続されたと判断し、一方、分配器が単に接地され、又、定電圧電源がコントローラに入力されたときは刷子付直流電動機がＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に接続されたと判断するように構成し、かつ、コントローラからはあらかじめ両電動機を個別に駆動したとき、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に入力される電流に対応する電圧値を出力するためのデータ（電圧値）が、個別にプログラム設定されているので、ＤＣブラシレス電動機及び刷子付直流電動機は電動機の機種が異なっても、両電動機に共通する回転数に比例した電圧を発生し、入力電流に比例したトルクを発生する特性を備えているため、電動機からの出力情報とコントローラからの制御情報に基づいて、１台の駆動制御装置にてＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機とを個別に、かつ、簡易に制御でき利便である。
【００４７】
（２）、又、ＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機は、前記のように共通した特性を備えているので、コントローラにてあらかじめＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路へ入力される電流に対応する電圧値がプログラム設定されており、しかも、前記入力電流に基づいて、指令電圧の値があらかじめ設定した値より低いときはＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電期間を短くし、逆に、指令電圧の値が高いときはＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の通電期間を長くして等価的にＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に通電される印加電圧を事前に制御できるようにコントローラにプログラム設定されているので、電動機は、常に負荷変動に関係なく所定の設定回転数にて回転させることができるため、電動機の使用場所において負荷変動が生じる場合、例えば、上昇時は負荷大、降下時は自重の利用により軽負荷となる場合でも、前記の昇降動作を均一な速度で行うことができる利点があり、１台の駆動制御装置にて複数の種類の異なる電動機を個別に駆動制御できる効果と相まって、使用部材による負荷変動を良好に改善できる利点もある。
【００４８】
（３）、更に、ＤＣブラシレス電動機および刷子付直流電動機は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路との接続を１台のコネクタを用いて行うことができ、かつ、使用するＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機における配線接続の変更が、３相と単相との違いであるだけであるため、接続違いを起すことなく簡易に、かつ、経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動制御装置をＤＣブラシレス電動機に実施した例を示す要部の回路図である。
【図２】本発明を刷子付直流電動機に実施した例を示す要部の回路図である。
【図３】ＤＣブラシレス電動機を正回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図４】ＤＣブラシレス電動機を正回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図５】ＤＣブラシレス電動機を逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図６】ＤＣブラシレス電動機を逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図７】刷子付直流電動機を正回転及び逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図８】刷子付直流電動機を正，逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図９】電動機のトルクと回転数との関係を説明する説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示す電動機とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路との接続図である。
【図１１】従来のＤＣブラシレス電動機の駆動制御状態を概略的に示す回路図である。
【図１２】同じく、従来の刷子付直流電動機の駆動制御の一実施例を概略的に示す回路図である。
【符号の説明】
１２ ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路
１４ ＤＣブラシレス電動機
１６ コネクタ
１７ 分配器
２０ コントローラ
２１ 操作手段
２２ 制御手段
２４ コンパレータ
２５ 刷子付直流電動機
ａ1〜ａ 3 インバータ３相出力端子
ａ 4 定電圧電源出力端子
ａ 5 アース端子
ａ 6 〜ａ 8 回転位置検出信号入力端子
ａ 9 通電入力端子
ｂ1〜ｂ3，ｆ 給電線
ｃ1〜ｃ3 信号線
ｄ，ｅ 接続線
【産業上の利用分野】
本発明は、１台の駆動制御装置を用いて異電圧で、しかも、交流，直流のいづれのタイプの電動機でも、その負荷変動特性を改善して駆動できるようにした電動機の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、電動機の速度制御等の駆動制御を行う場合は、電動機毎に必ず１台の駆動制御装置を必要としていた。この電動機と駆動制御装置との関係を図１１，１２により説明すると、例えば、ブラシレスＤＣ電動機Ｍ1の場合は、図１１で示すように、電源電圧が可変可能な直流電源１と、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1の各相の固定子巻線（図示せず）に通電を行うために所定数のスイッチング素子（トランジスタ）を３相ブリッジ接続して構成したインバータ回路２と、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1の図示しない回転子の周囲に電気角で１２０°の位相差を持つように配置されて回転子の回転位置を検出する３個のホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃと、前記ホールＩＣ３ａ〜３ｃとは信号線を介して接続され、このホールＩＣ３ａ〜３ｃからの回転位置検出信号に基づいて前記インバータ回路２に制御信号を出力する制御回路（分配回路）４とからなり、この制御回路４からの出力信号により、インバータ回路２内のトランジスタに対する通電タイミングを制御してＤＣブラシレス電動機Ｍ1の駆動を制御していた。
【０００３】
又、図１２で示す直流電動機Ｍ2においては、電圧が可変できる直流電源５が用いられており、この直流電源５の電圧を可変することによって、直流電動機Ｍ2の駆動を制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、ＤＣブラシレス電動機Ｍ1と直流電動機Ｍ2は、それぞれ個別に駆動制御装置等を用いて個々にその駆動を制御していた。即ち、前記の２つの電動機は、一般に異種の仕様で構成されているので、一つの駆動制御装置を用いて仕様の異なる複数の電動機を個々に駆動制御することは困難である。このため、一般には使用する電動機に対応した駆動制御装置を個々に用いるのが通例となっている。
【０００５】
従って、例えば、電動駆動する吊戸棚や身体不自由者用のベッド装置のように、重量物を吊設・乗載した状態で吊戸棚やベッド装置を昇降させるときには、高トルクが得られる３相ＤＣブラシレス電動機を使用し、又、前記吊戸棚の扉等を開閉させたり、あるいは、ベッド装置においては背床や下床を所定の角度傾斜させるような場合等、比較的大きな力を必要とせず低トルクで駆動させるときは、低出力用の直流電動機を使用することがある。
【０００６】
このように、用途に応じて複数の電動機を使用するとき、その駆動制御装置は使用する電動機に対応したものを使用する必要があり、前記のように、使用する電動機の種類が異なれば、当然のことながら使用する電動機に対応した駆動制御装置を必要とするため、非常に不経済であるとともに、電動機を使用する家具類の小形化及び電動機付家具類の製造コストを下げることに支障をきたすという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記の種々な問題に鑑み、異種の仕様で構成した複数の電動機を、１台の駆動制御装置にて個々に駆動制御することにより、異種の電動機を組込んだ電動式の吊戸棚やベッド装置等の電動家具類を駆動制御可能とした、電動機の駆動制御装置を提供することに目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路からの出力によって駆動するＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機と、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機との間に配置したコネクタと、前記コネクタには出力端子として、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機とを接続するインバータ３相出力端子と、定電圧電源と該定電圧電源を必要とする機器とを接続する定電圧電源出力端子と、アース端子とを備え、入力端子として、ＤＣブラシレス電動機の回転位置検出信号出力手段とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器とを接続する回転位置検出信号入力端子と、前記定電圧電源出力端子を介して定電圧電源とコントローラとを接続する通電入力端子とを備え、更に、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の入力電流を検出し、この入力電流値に対応する指令電圧を事前にＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機毎にプログラム設定して出力するコントローラと、三角波信号を出力する三角波発生回路と、該三角波発生回路から出力する三角波信号と前記コントローラから出力される指令電圧とを比較してＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の通電時間を制御するパルス幅変調信号を分配器に出力するコンパレータとからなる制御手段とを具備して電動機の駆動制御装置を構成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の駆動制御装置においては、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路（以下、３相インバータ回路という）と電動機との間において 、出力端子としてインバータ３相出力端子と定電圧電源出力端子とアース端子とを備え、入力端子として回転位置検出信号入力端子と通電入力端子とを備えて形成したコネクタを配置し、前記コネクタのインバータ３相出力端子には３相インバータ回路の出力端が、又、コネクタの回転位置検出信号入力端子には、前記３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器の入力端がそれぞれ接続されている。
【００１０】
そして、今、例えば、ＤＣブラシレス電動機を駆動制御するときは、ＤＣブラシレス電動機の各固定子巻線を、３相インバータ回路の出力端に給電線を介して接続したコネクタのインバータ３相出力端子に接続し、該電動機の回転子の回転位置を検出する回転子位置検出センサ（例えば、ホールＩＣ）を、分配器の入力端と接続するコネクタの回転位置検出信号入力端子に信号線を介して接続し、電動機の運転に当っては、回転位置検出センサからの回転位置検出信号が論理変換され、かつ、その回転位置に対応して３相インバータ回路の所要の上アームと下アームとを構成するトランジスタを順次オンさせる駆動指令信号が前記分配器から３相インバータ回路に出力され、前記上，下アームを順次切替えることにより直流電流が３相交流に変換され、この交流電流がＤＣブラシレス電動機の各相の固定子巻線に順次流れて前記電動機を１方向に回転駆動させる。
【００１１】
又、前記ＤＣブラシレス電動機の代りに、例えば、刷子付の直流電動機を駆動制御する場合は、３相インバータ回路の２相、例えば、Ｕ相とＶ相との出力端と接続するコネクタのインバータ３相出力端子に直流電動機の巻線を接続し、一方、分配器の入力端が常時接続されているコネクタの回転位置検出信号入力端子のうち、例えば、Ｖ相の入力端子を接地して残りのＵ，Ｗ相から入力される制御信号によって分配器からは、前記制御信号によって３相インバータ回路の所定の上アームと下アームのみを駆動させる駆動指令信号を出力し、３相インバータ回路のＵ，Ｖ相の出力端から給電線を介して直流電動機の巻線に直流電圧を通電させて、直流電動機を１方向に回転駆動させる。
【００１２】
そして、前記ＤＣブラシレス電動機とか直流電動機の速度制御を行う場合は、３相インバータ回路の入力電流値を電流検出抵抗により検出し、この電流値に対応する指令電圧をコントローラから出力し、このコントローラから出力する指令電圧と三角波発生回路から与えられる三角波信号とをコンパレータにより比較し、三角波信号が指令電圧を下回ったときは制御手段から“Ｌ”レベルのパルス幅変調信号が出力され、逆の場合は“Ｈ”レベルとなってコントローラからの出力がないため、電動機は給電されない。即ち、“Ｌ”レベルのとき前記制御手段からオン・オフデューティの可変されたパルス幅変調信号が出力される。分配器では、前記パルス幅変調された速度指令信号に基づいて、３相インバータ回路の下アームの所要トランジスタがオンする期間を可変させる駆動指令信号を前記３相インバータ回路に出力し、前記下アームの所要トランジスタのオン期間を可変させることによって、電動機の速度制御を行うものである。
【００１３】
この場合、３相インバータ回路の下アームの所要トランジスタのオン期間は、３相インバータ回路の入力電流値によって設定されることになるため、異種の仕様によって構成した電動機においても、その駆動制御は常に一定の条件下で行うことができる。即ち、３相インバータ回路に入力される電流値が低いときは、コントローラから出力される指令電圧を下げて３相インバータ回路の通電期間を短くすることで電動機に印加される電圧を等価的に下げ、逆に、入力電流値が高いときは３相インバータ回路の通電時間を長くすることによって、等価的に印加される電圧を上げることで所要の電動機の負荷変動を改善するものである。このため、電動駆動する家具類、例えば、身体不自由者用のベッド装置等において、ベッド自体を昇降させる場合に用いるＤＣブラシレス電動機と、ベッドの背床又は下床のみを一定角度傾斜させる場合に用いる直流電動機は、互いに負荷トルクが異なっても、３相インバータ回路の入力電流を基準として速度制御を行うことができるため、前記両電動機は、その構成が異種仕様であっても、本発明による駆動制御装置によって容易に、かつ、正確にその回転を駆動制御することができ至便である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図９によって説明する。図１，図２において、Ａは本発明の駆動制御装置を示す。本発明の駆動制御装置Ａは、ＤＣブラシレス電動機１４および／又は刷子付直流電動機２５（以下、ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５という）への通電を制御するＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路（以下、３相インバータ回路という）１２と、この３相インバータ回路１２に前記ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５からの情報に基づいて論理変換された駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力する分配器１７と、３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出し、かつ、この電流値に対応する電圧値を事前に設定しておき、前記電流値を検出したとき、その電流値に対応する電圧を指令電圧として出力するコントローラ２０と、前記コントローラ２０から出力される指令電圧と三角波発生回路２３から出力する三角波信号とをコンパレータ２４にて比較し、三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ったとき“Ｌ”レベルのＰＷＭ信号を出力してこれを分配器１７に送出する制御手段２２と、更に、３相インバータ回路１２及び分配器１７に、前記ＤＣブラシレス電動機１４，刷子付直流電動機２５を個別に接続して駆動制御装置Ａにより駆動制御を可能としたコネクタ１６とによって構成されている。
【００１５】
次に、前記駆動制御装置Ａを構成する各部材について説明する。はじめに、図１において１１は直流電源を示し、１２は直流電源１１に接続した３相インバータ回路で、直流電源１１から通電された直流電圧を３相全波ブリッジ部分で３相交流に変換するように構成されている。即ち、３相全波ブリッジ部分には、３相に対応した３対のアームに、スイッチング素子として６個のトランジスタｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚが接続されており、トランジスタｕ，ｖ，ｗが接続された側の３つのアームは上アームと言い、他のトランジスタｘ，ｙ，ｚが接続された他の側の３つのアームは下アームと言う。そして、前記６個のトランジスタｕ〜ｚには、それぞれフリーホイルダイオード１３が並列接続されており、前記上アームと下アームの３つの接続点が３相インバータ回路１２の出力端となる。
【００１６】
また、図１において、前記ＤＣブラシレス電動機（以下、電動機という）１４は固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1と、永久磁石で形成した回転子１５と、この回転子１５の回転位置を検出するための３個のホールＩＣ等の回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗとを具備して構成されている。１６は前記３相インバータ回路１２と電動機１４との間に配設したコネクタで、このコネクタ１６には、本実施例において５個の出力端子と４個の入力端子が、例えば、それぞれ所定の間隔を保って縦列配置されている。
【００１７】
そして、前記３相インバータ回路１２の上，下アームの接続点、即ち、３相インバータ回路１２の各相出力端Ｕ，Ｖ，Ｗは、前記コネクタ１６に出力端子として設けたインバータ３相出力端子ａ1〜ａ3に接続した給電線ｂ1，ｂ2，ｂ3を介して電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に接続されている。なお、コネクタ１６に設けた定電圧電源出力端子ａ4は、図示しない電源回路から所定電圧に設定されて出力する定電圧電源（例えば５Ｖ）Ｖｃｃを所定の機器（後述するコントローラ２０）に供給するために、該機器と定電圧電源Ｖｃｃとを接続する出力端子であり、ａ5はコネクタ１６に設けたアース端子である。
【００１８】
又、図１のコネクタ１６に示すａ6〜ａ8は、電動機１４の回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗと、３相インバータ回路１２に駆動指令信号を出力する分配器１７の入力端（Ｕ，Ｖ，Ｗの各相）とを、信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3を介して接続するためにコネクタ１６に入力端子として設けた回転位置検出信号入力端子であり、前記回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号は、プルアップ抵抗を介して前記回転位置検出信号入力端子ａ 6 〜ａ 8 と分配器１７との間で定電圧電源Ｖｃｃと接続した前記信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3を通じて分配器１７に送出される。
【００１９】
そして、前記分配器１７に送出された回転位置検出信号は、分配器１７によって論理変換されて、その出力端から３相インバータ回路１２に駆動指令信号として出力される。即ち、３相インバータ回路１２の上アームの各トランジスタｕ，ｖ，ｗ及び下アームの各トランジスタｘ，ｙ，ｚのそれぞれのベースに駆動指令信号として与えられる。そして、前記回転位置検出信号が論理変換され、その回転位置に対応して、例えば、図３で示すように、３相インバータ回路１２の上アームにおけるトランジスタｕと下アームにおけるトランジスタｙ，同じくトランジスタｕとｚ，トランジスタｖとｚの各組合せのトランジスタを順次オンさせる駆動指令信号が３相インバータ回路１２に出力される。
【００２０】
前記各トランジスタのオン切替によって３相インバータ回路１２は、直流電圧が３相交流に変換され、電動機１４の固定子巻線ｕ1−ｖ1，ｖ1−ｗ1，ｗ1−ｕ1に順次電流が通電されて、電動機１４を１方向（例えば、正回転）に回転駆動させる。なお、電動機１４の正回転，逆回転は、固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流す電流の順序を逆にすればよく、この正，逆転の制御はコントローラ２０から信号線を通って分配器１７に送出される正転・逆回転の指示信号により、前記分配器１７を介して行なわれる。更に、ａ9は前記定電圧電源出力端子ａ 4 を介して定電圧電源Ｖｃｃと、後述するコントローラ２０とを接続するための通電入力端子である。なお、図１で示すように、電動機１４を用いる場合においては、接続線ｄがコネクタ１６の前記通電入力端子ａ 9 とコントローラ２０との間に配線されているものの、この接続線ｄを使用してコントローラ２０に通電を行なわないので、接続線ｄは０Ｖ状態となっている。
【００２１】
図１に示す１８は、直流電源１１と３相インバータ回路１２との間に挿入接続されて、電動機１４の各相固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流れる電流を検出する電流検出抵抗である。１９は電流検出抵抗１８にて検出した電流を平滑化するローパスフィルタであり、このローパスフィルタ１９にて平滑化されて平均的な電流値に均された電流はコントローラ２０に入力される。このコントローラ２０は前記入力された電流値に対応する指令電圧によって、電動機１４を駆動制御（電圧制御等）させるための指令信号を出力するものである。
【００２２】
次に前記コントローラ２０の機能（コントローラを作動させるプログラム設定）について説明すると、このコントローラ２０には概略次のようなプログラムが事前に設定されている。
（１）、入力電流値をアナログ信号からデジタル信号に変換する機能
（２）、あらかじめ入力電流値に対応する電圧値をプログラム設定し、それを参照することで、前記Ａ／Ｄ変換された入力電流値を、それに対応する電圧値に変換して、これを指令電圧として出力する機能
（３）、指令電圧をデジタル信号からアナログ信号に変換する機能
（４）、入力電流値が低いときは、電圧値を事前に設定した設定値まで下げて、その出力時間（通電期間）を短くする指令電圧を出力する機能
（５）、入力電流値が高いときは、電圧値を事前に設定した設定値まで上げて、その出力時間（通電期間）を長くする指令電圧を出力する機能
（６）、指令電圧の上限を設定することにより、出力時間を制限して過電圧の印加を防止する機能
（７）、コネクタ１６の通電入力端子ａ 9 からの入力電圧を検出したとき、その入力電圧に対応する電動機の種別を判断する機能
（８）、電動機の種別を判断したときは、その判断を行った電動機に対応するプログラムに従って入力電流値に基づいた指令電圧を出力する機能
（９）、操作手段２１からの入力信号に基づいて、電動機を正転及び逆回転させる指示信号を出力する機能
【００２３】
図１で示す２２は、前記コントローラ２０から出力される指令電圧に応じて電動機１４に印加される電圧を制御させる信号を出力する制御手段で、三角波信号Ｖｘを出力する三角波発生回路（パルス幅変調信号発生回路）２３と、前記三角波信号Ｖｘとコントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓとを比較して、三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ったとき“Ｌ”レベルのパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という）を分配器１７に出力するコンパレータ２４とからなる。そして、前記コンパレータ２４の出力端が“Ｌ”レベルに達すると、オン・オフデューティの可変されたＰＷＭ信号が出力され、このＰＷＭ信号は分配器１７により論理変換されて、３相インバータ回路１２の下アームの３個のトランジスタｘ，ｙ，ｚに送出され、そのオン期間を可変することにより、電動機１４の回転数を可変する。即ち、３相インバータ回路１２のトランジスタｘ，ｙ，ｚのオン期間デューティが例えば短くなるほど、電動機１４の回転数は低くなる。
【００２４】
つづいて、図２においては前記電動機１４に代えて、例えば、刷子付直流電動機（以下、直流電動機という）２５を、３相インバータ回路１２の出力端を接続したコネクタ１６の所定のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に接続してその駆動制御を行う場合である。この場合、直流電動機２５は単相であるため、直流電動機２５は、３相インバータ回路１６の出力端に給電線ｂ 1 ，ｂ 2 を介して接続したコネクタ１６に設けた出力端子としてのインバータ３相出力端子ａ1，ａ2に接続する。一方、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1，ａ2 は、前記のように給電線ｂ1，ｂ2を介して３相インバータ回路１２のＵ相とＶ相の出力端に接続されている。従って、直流電動機２５は３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相のみ接続されて３相全波ブリッジ部分で３相交流に変換されることがないため、前記直流電動機２５はその駆動に際して直流電圧が通電されて回転することになる。
【００２５】
又、３相インバータ回路１２に駆動指令信号を出力する分配器１７においては、その入力端側が直流電動機２５の使用時３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相のみをオン・オフ制御させるために、コネクタ１６に設けた回転位置検出信号入力端子ａ6〜ａ8は、信号線ｃ1，ｃ2，ｃ3 を用いて接続されているものの、前記回転位置検出信号入力端子ａ7に接続した信号線ｃ2 が、図２に示すように、接続線ｅを介して接地されているだけであるため、分配器１７にコネクタ１６の回転位置検出信号入力端子ａ 6 〜ａ 8 側から入力する信号（情報）は何もない。
【００２６】
従って、前記回転位置検出信号入力端子ａ7を介して信号線ｃ2と接続する分配器１７の入力端（Ｖ相）を接続線ｅにより接地したときは、分配器１７自体が電動機１４を接続した場合と異なり、回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号が入力されないことによって論理変換され、直流電動機２５が電動機１４に代って３相インバータ回路１２と接続したことを認識し、これによって分配器１７は、３相インバータ回路１２の上アームのトランジスタｕと下アームのトランジスタｙのみをオンさせる駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力し、前記トランジスタｕ，ｙをオン切替して直流電流を直流電動機２５に通電し、これを１方向（例えば、正回転）に回転駆動するようになっている。
【００２７】
図２において、ｆはコネクタ１６に設けた定電圧電源出力端子ａ 4 を介して定電圧電源Ｖｃｃとコネクタ１６の通電入力端子ａ9と を接続する給電線を示し、定電圧電源Ｖｃｃが給電線ｆ→通電入力端子ａ 9 →接続線ｄを通じてコントローラ２０に入力されたとき、コントローラ２０は、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 2 に直流電動機２５が接続されたと判断し、コントローラ２０からの指令信号を電動機１４から直流電動機２５に変更する。
【００２８】
即ち、前記コントローラ２０には、電動機１４と、直流電動機２５との駆動制御を個別に行うために、電動機１４と直流電動機２５の駆動時において、それぞれの電動機１４と直流電動機２５の駆動時に流れる入力電流値に対応する電圧値をそれぞれ個別にプログラム設定し、前記入力電流値をそれに対応するそれぞれの電圧値に変換して、電動機１４あるいは直流電動機２５の指令電圧としてコントローラ２０から出力する。
【００２９】
次に動作について説明する。最初に、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に図１に示すように、電動機１４を接続してこの電動機１４を駆動制御する場合について説明する。この場合、前記電動機１４及び直流電動機２５は、それぞれ回転数に比例した電圧（誘起電圧）を発生し、入力電流に比例したトルクを発生させる特性を備えた電動機である。従って、図９で示すように、一定の電圧を印加して駆動すると、負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が一定の傾きで降下し、一方同じトルクであれば印加電圧が上昇すると回転数も上昇する特性を有する。（図９の実線（Ａ）で示す部分参照）。
【００３０】
駆動制御装置Ａにて電動機１４を駆動制御する場合は、図１で示すように、コネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1〜ａ3に固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1を、コネクタ１６の回転位置検出信号入力端子ａ6〜ａ8には回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを信号線ｃ1〜ｃ3を用いて接続することにより、電動機１４をコネクタ１６を介して３相インバータ回路１２と分配器１７とに接続する。この状態で、操作手段２１を操作して電動機１４に通電を行うと、電動機１４より回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからの回転位置検出信号が、分配器１７に送出され論理変換されて、駆動指令信号が分配器１７から３相インバータ回路１２に出力されると、前記信号によって３相インバータ回路１２は、図３，図４に記載した説明図およびタイムチャートに示す順序に従って、上アームのトランジスタｕと下アームのトランジスタｙ、以下トランジスタｕ・ｚ，ｖ・ｚ，ｖ・ｘ，ｗ・ｘ，ｗ・ｙの順序で順次オンさせ、前記トランジスタｕ〜ｚのオン切替によって、電動機１４に３相インバータ回路１２を介して直流電源１１からの直流電圧が３相交流に変換されて通電される。
【００３１】
この結果、電動機１４の固定子巻線ｕ1−ｖ1，ｖ1−ｗ1，ｗ1−ｕ1――に順次交流電流が流れて回転子１５を所定方向に回転する。電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に通電が行なわれると、その通電に伴う電流値は順次コントローラ２０にて検出される。そして、前記電流値がコントローラ２０内で事前にプログラム設定しておいた電流値に対応する電圧値に該当すると、前記電圧値が指令電圧Ｖｓとしてコントローラ２０の出力端からコンパレータ２４の反転入力端に出力される。そして、この指令電圧Ｖｓはコンパレータ２４の非反転入力端に入力される三角波信号Ｖｘと比較し、前記三角波信号Ｖｘが指令電圧Ｖｓを下回ると、コンパレータ２４の出力端は“Ｌ”レベルとなってＰＷＭ信号を出力し、これを分配器１７に送出する。
【００３２】
分配器１７は前記ＰＷＭ信号を論理変換して、３相インバータ回路１２の下アームのトランジスタｘ，ｙ，ｚに送出され、該トランジスタｘ，ｙ，ｚのオン期間を電動機１４の固定子巻線ｕ1，ｖ1，ｗ1に流れる電流に応じて可変させて、電動機１４の制御を行うものである。なお、コントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓは、接続線ｄが定電圧電源Ｖｃｃと接続されていないため、コントローラ２０が事前に電動機１４と判断していることにより、電動機１４の指令電圧Ｖｓとして出力されていることは言うまでもない（図１及び図３，４参照）。
【００３３】
前記のように、電動機１４の回転によりこの電動機１４を使用している例えば、身体不自由者用のベッド装置を作動させる。この場合、前記電動機１４の正回転によりベッドの床部を上昇させる場合に用いる。そして、必要に応じてベットを逆に降下させる場合は、電動機１４を逆回転させればよい。前記電動機１４の逆回転に際しては、操作手段２１を電動機１４が逆回転する方向に操作すると、コントローラ２０からは分配器１７に電動機１４を逆回転させる指示信号が出力される。指示信号は分配器１７によって論理変換され、電動機１４を逆回転する駆動指令信号を３相インバータ回路１２に出力する。
【００３４】
即ち、前記３相インバータ回路１２への逆回転指令に基づき、３相インバータ回路１２の上アームと下アームの各トランジスタｕ〜ｚは、図５に示す順序で通電される。即ち、図５，６において、３相インバータ回路１２の上アームのトランジスタｖと下アームのトランジスタｘ，つづいて、トランジスタｗ・ｘ，ｗ・ｙ，ｕ・ｙ，ｕ・ｚ，ｖ・ｚの順序でオン動作させ、電動機１４の固定子巻線ｖ1−ｕ1，ｕ1−ｗ1，ｗ1−ｖ1――に順次電流を通電して回転子１５を逆回転方向に回転させる。回転子１５の回転に伴い、３相インバータ回路１２に入力される電流値に基づいて、コントローラ２０から出力される指令電圧Ｖｓと三角波信号Ｖｘとを比較し、Ｖｘ＜Ｖｓの場合、制御手段２２からＰＷＭ信号を分配器１７に送出し、このＰＷＭ信号は分配器１７により論理変換されて、３相インバータ回路１２に送出され、上アームの３個のトランジスタｕ，ｖ，ｗのオン期間を可変させて電動機１４の回転数を可変する。
【００３５】
前記電動機１４の逆回転により、この電動機１４を用いたベッド装置の床部を降下させるものである。前記電動機１４を逆回転させて例えば、ベッド装置の床部を降下させる場合、電動機１４はベッド装置の床部重量を良好に受けることによって軽負荷で回転させることができる。一方、床部を上昇させるときは、逆に床部の重量に打勝って床部を上昇させなければならないので、電動機１４はその回転時多大の負荷を受けることになる。この結果、ベッド装置の床部を上昇させる場合と降下させるときは、電動機１４に加えられる負荷が異なるため、電動機１４は床部の上昇時は回転数が低下し、逆に、降下時は回転数が高くなるという問題があった。即ち、ベッド装置の昇降動作を一定の時間で行うことは困難であった。
【００３６】
然るに、電動機（ＤＣブラシレス）１４は、前述し、かつ、図９で示すように、一定の電圧で駆動すると負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が一定の傾きで降下し、駆動電圧を上昇すると回転数も上昇する（無負荷の場合は電圧に比例して回転数も上昇する）。この結果、定格負荷時と無負荷時の回転数をほぼ一定に設定するには（図９の設定回転数Ｎ0）、入力電流値が小さいとき設定回転数Ｎ0を維持するため、駆動電圧を下げ（通電時間を短くする）、逆に、負荷を受けることによって回転数が降下する場合は、駆動電圧を上げる（通電時間を長くする）ことによって前記の設定回転数Ｎ0を維持する。
【００３７】
従って、例えば図９のように、実線（Ｂ）で示すトルクＴと電動機の回転数Ｎとの関係において、今、Ｂ1地点で回転数を設定回転数Ｎ0まで引き上げるには、Ｂ1地点から水平に示す矢印の如く、駆動電圧をＶ1 まで引き上げることによって、所定の設定回転数Ｎ0において、図９に点線で示すように、トルクアップした状態で電動機１４の回転数を設定回転数Ｎ0に維持することが可能となる（この場合、点線で示す電圧は実線（Ｂ）で示す電圧よりもＶ1上昇した電圧となる）。又、Ｂ2地点で回転数を設定回転数Ｎ0まで引き上げるには、駆動電圧をＶ2 まで引き上げればよい。この場合も、図９の実線（Ｂ）で示す電圧よりもＶ2 まで上昇させた電圧（図９に１点鎖線で示す）によって、Ｂ2地点でのトルクを設定回転数Ｎ0のところで得ることが可能となる。
【００３８】
このように、電動機１４の回転数（速度）をあらかじめ設定した回転数に維持するには、前記図９で説明したように、電動機１４の回転中に３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出し、この検出した電流値に基づいて、事前に設定した前記電流値に対応する電圧値に対応する指令電圧をコントローラ２０から制御手段２２を介してＰＷＭ信号として分配器１７に出力し、この分配器１７にて３相インバータ回路１２の上，下アームの各トランジスタｕ〜ｚのオン期間を可変することによって、電動機１４の回転数を図９に示す設定回転数Ｎ0に維持することができる。従って、この電動機１４をベッドの昇降装置をはじめ吊戸棚や電動椅子の昇降装置の駆動源に使用した場合、使用部材の昇降に際しては同じトルクでもって可動することができる利点がある。
【００３９】
次に、直流電動機２５をコネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ 1 〜ａ 3 に接続して駆動制御装置Ａにて駆動制御する場合について説明する。図２において、直流電動機２５は単相であるためコネクタ１６のインバータ３相出力端子ａ1，ａ2を介して３相インバータ回路１２のＵ，Ｖ相と接続する。分配器１７はＶ相に対応する回転位置検出信号入力端子ａ 7 を接続線ｅを介してアース端子ａ 5 に接地する。更に、定電圧電源Ｖｃｃは、定電圧電源出力端子ａ 4 →給電線ｆ→通電入力端子ａ 9 →接続線ｄを介してコントローラ２０と接続し、コントローラ２０に定電圧電源Ｖｃｃを供給する。この結果、コントローラ２０は前記給電線ｆ，接続線ｄを介して定電圧電源Ｖｃｃが給電されることによって、コネクタ１６には直流電動機２５が接続されたことを判断し、コントローラ２０の出力端からは直流電動機２５を駆動制御する信号を分配器１７に出力する。
【００４０】
直流電動機２５の駆動に際しては、電動機１４のように回転子位置検出センサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗによる回転位置検出信号が分配器１７に入力されないので、分配器１７はこれを認識して論理変換され、３相インバータ回路１２のトランジスタｕ，ｙのみをオンさせる駆動指令信号を出力し、３相インバータ回路１２から直流電源１１を直流電動機２５に給電し、これを例えば、正方向に回転させる（図７，８の正回転の場合参照）。直流電動機２５の回転により直流電動機２５に通電される電流値は、電動機１４の場合と同様にコントローラ２０により検出され、この電流値に基づいて、事前に設定した前記電流値に対応する電圧値（直流電動機２５専用のもの）に相当する指令電圧Ｖｓをコントローラ２０から出力し、この指令電圧Ｖｓと三角波信号Ｖｘとをコンパレータ２４にて比較し、コンパレータ２４の出力端が“Ｌ”レベルのときはＰＷＭ信号が分配器１７に出力される。
【００４１】
分配器１７はＰＷＭ信号を論理変換し、３相インバータ回路１２のトランジスタｙのオン期間を可変させて直流電動機２５の速度制御を行う。この直流電動機２５は比較的低トルクの駆動源に使用するもので、例えば、ベッドの背床，下床を上下方向に傾斜させたり、あるいは、電動椅子の背板を傾斜させる場合に用いるとよい。
【００４２】
又、直流電動機２５を逆回転する場合は、電動機１４の場合と同様に、操作手段２１を操作してコントローラ２０から分配器１７に逆回転の指示信号を出力する。前記指示信号は分配器１７によって論理変換され、３相インバータ回路１２のトランジスタｖ，ｘのみをオンさせる駆動指令信号を出力して直流電流を直流電動機２５に供給してこれを逆回転させる。そして、電動機２５の速度制御は前記のように電動機２５に通電される電流値に基づいて行うことは、正回転の場合と同じであるため説明は省略する。
【００４３】
更に、前記直流電動機２５を図９で示す設定回転数Ｎ0で回転させる場合は、電動機１４で説明した場合と同様であるので説明は省略するが、これは、電動機１４と直流電動機２５は、その通電中の３相インバータ回路１２に入力される電流値を検出した場合、それぞれの電流値に対応する電圧値が事前に、かつ、個別に設定されてコントローラ２０にプログラム設定されているためであり、かつ、両電動機１４，２５が回転数に比例した電圧を発生し、入力電流に比例したトルクを発生する特性を備えた電動機であるからに他ならないからである。
【００４４】
なお、本発明においては、電動機１４と直流電動機２５はそれぞれ使用に際してその都度コネクタ１６に接続して駆動制御する例について説明したが、これに限定せず、図１０で示すように、電動機１４，直流電動機２５と３相インバータ回路１２とをリレー等の投入・しゃ断手段Ｒ1，Ｒ2を用いて接続し、電動機１４を制御する場合はＲ2を投入し、直 流電動機２５の場合はＲ1を投入することによって両電動機１４，２５を個別に制御するようにしてもよい。この場合、３相インバータ回路１２と電動機１４，直流電動機２５との接続はコネクタ（図示せず）を介して行うことは当然である。又、直流電動機２５を制御するときは、接続線ｅと給電線ｆとにそれぞれ直流電動機２５の使用時のみ接続を可能とするスイッチ手段（図示せず）を設け、電動機１４の使用時の妨げとならないようにすることも当然である。
【００４５】
更に、前記給電線ｆには所要の抵抗を挿入し、接続線ｄに接地した抵抗との分圧比によってコントローラ２０に供給する電圧を可変することによって、巻線抵抗値の異なる複数の直流電動機を個別に駆動制御できるようにしても本発明は成立するものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成したので、次のような効果を有する。
（１）、本発明は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と、電動機との間に所定の入力端子と出力端子を具備したコネクタを介挿し、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に前記コネクタを介して異種の電動機との接続を可能とし、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器にＤＣブラシレス電動機の回転位置検出信号が入力されたとき、コントローラは、ＤＣブラシレス電動機がＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と接続されたと判断し、一方、分配器が単に接地され、又、定電圧電源がコントローラに入力されたときは刷子付直流電動機がＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に接続されたと判断するように構成し、かつ、コントローラからはあらかじめ両電動機を個別に駆動したとき、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に入力される電流に対応する電圧値を出力するためのデータ（電圧値）が、個別にプログラム設定されているので、ＤＣブラシレス電動機及び刷子付直流電動機は電動機の機種が異なっても、両電動機に共通する回転数に比例した電圧を発生し、入力電流に比例したトルクを発生する特性を備えているため、電動機からの出力情報とコントローラからの制御情報に基づいて、１台の駆動制御装置にてＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機とを個別に、かつ、簡易に制御でき利便である。
【００４７】
（２）、又、ＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機は、前記のように共通した特性を備えているので、コントローラにてあらかじめＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路へ入力される電流に対応する電圧値がプログラム設定されており、しかも、前記入力電流に基づいて、指令電圧の値があらかじめ設定した値より低いときはＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電期間を短くし、逆に、指令電圧の値が高いときはＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の通電期間を長くして等価的にＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に通電される印加電圧を事前に制御できるようにコントローラにプログラム設定されているので、電動機は、常に負荷変動に関係なく所定の設定回転数にて回転させることができるため、電動機の使用場所において負荷変動が生じる場合、例えば、上昇時は負荷大、降下時は自重の利用により軽負荷となる場合でも、前記の昇降動作を均一な速度で行うことができる利点があり、１台の駆動制御装置にて複数の種類の異なる電動機を個別に駆動制御できる効果と相まって、使用部材による負荷変動を良好に改善できる利点もある。
【００４８】
（３）、更に、ＤＣブラシレス電動機および刷子付直流電動機は、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路との接続を１台のコネクタを用いて行うことができ、かつ、使用するＤＣブラシレス電動機と刷子付直流電動機における配線接続の変更が、３相と単相との違いであるだけであるため、接続違いを起すことなく簡易に、かつ、経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動制御装置をＤＣブラシレス電動機に実施した例を示す要部の回路図である。
【図２】本発明を刷子付直流電動機に実施した例を示す要部の回路図である。
【図３】ＤＣブラシレス電動機を正回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図４】ＤＣブラシレス電動機を正回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図５】ＤＣブラシレス電動機を逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図６】ＤＣブラシレス電動機を逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図７】刷子付直流電動機を正回転及び逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路への通電順序を説明する説明図である。
【図８】刷子付直流電動機を正，逆回転させる場合のＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の制御タイミングチャート図である。
【図９】電動機のトルクと回転数との関係を説明する説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示す電動機とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路との接続図である。
【図１１】従来のＤＣブラシレス電動機の駆動制御状態を概略的に示す回路図である。
【図１２】同じく、従来の刷子付直流電動機の駆動制御の一実施例を概略的に示す回路図である。
【符号の説明】
１２ ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路
１４ ＤＣブラシレス電動機
１６ コネクタ
１７ 分配器
２０ コントローラ
２１ 操作手段
２２ 制御手段
２４ コンパレータ
２５ 刷子付直流電動機
ａ1〜ａ 3 インバータ３相出力端子
ａ 4 定電圧電源出力端子
ａ 5 アース端子
ａ 6 〜ａ 8 回転位置検出信号入力端子
ａ 9 通電入力端子
ｂ1〜ｂ3，ｆ 給電線
ｃ1〜ｃ3 信号線
ｄ，ｅ 接続線
Claims (1)
- ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路と、
前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路からの出力によって駆動するＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機と、
前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機との間に配置したコネクタと、
前記コネクタには出力端子として、ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機とを接続するインバータ３相出力端子と、定電圧電源と該定電圧電源を必要とする機器とを接続する定電圧電源出力端子と、アース端子とを備え、入力端子として、ＤＣブラシレス電動機の回転位置検出信号出力手段とＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路に駆動指令信号を出力する分配器とを接続する回転位置検出信号入力端子と、前記定電圧電源出力端子を介して定電圧電源とコントローラとを接続する通電入力端子とを備え、
更に、前記ＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の入力電流を検出し、この入力電流値に対応する指令電圧を事前にＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機毎にプログラム設定して出力する前記コントローラと、
三角波信号を出力する三角波発生回路と、該三角波発生回路から出力する三角波信号と前記コントローラから出力される指令電圧とを比較してＤＣブラシレス電動機および／又は刷子付直流電動機兼用３相インバータ回路の通電時間を制御するパルス幅変調信号を分配器に出力するコンパレータとからなる制御手段とを具備して構成したことを特徴とする電動機の駆動制御装置。
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| JP02050696A JP3545124B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 電動機の駆動制御装置 |
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| JP02050696A JP3545124B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 電動機の駆動制御装置 |
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