JPH01214285A - 直流電動機の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電動機の制御回路に関する。

〔発明の概要〕

直流電動機の誘導起電力により回転検知用トランジスタ
及び駆動用トランジスタを順次オンさせて、外力による
回転が持続するようにし、電動機の整流切換点で電機子
巻線に発生するパルスでもって検知用トランジスタを瞬
時オフさせて、電動機が拘束された後には再起動しない
ように構成すると共に、回転検知用及び駆動用トランジ
スタをＦＥＴで構成し、電機子巻線に発生するパルスで
確実に電流遮断が行われるようにした電動機制御回路で
ある。

〔従来の技術〕

例えば、玩具自動車においては、−旦駆動（走行）させ
るとスイッチをオフにしない限り駆動が停止しないため
、走行を阻止された場合、必要以上の電気エネルギーが
消費されて不経済である上に、モータ、その他の機構に
無理な負荷を与え、玩具自動車の寿命を短縮させたり、
トラブルの原因となる。

この問題を解消するために、電動機の拘束停止位置で拘
束電流が流れないように、回転系に停止位置決め機構を
設け、停止位置ではブラシと整流子とが接触しないよう
にした回転機構が用いられている。

〔問題点を解決するための手段〕

しかしこのような停止位置決め構造は複雑で故障し易く
、また組立時に調整作業を必要とする。

本発明はこの問題にかんがみ、電気的な検出及び制御に
より自動拘束停止させることのできる電動機制御回路を
提供することを目的とする。また本発明の別の目的は制
御回路の消費電力を極少にした電動機制御回路を提供す
ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の直流電動機の制御回路は、直流電動機Ｍの端子
に接続されて誘動起電圧によってオンとなる回転検知用
電界効果トランジスタＱ１を備える。

更に、上記回転検知用トランジスタＱ１に接続され、こ
の検知用トランジスタＱｌがオンしたときに上記直流電
動機の上記端子に駆動電圧を供給するためにオンされる
駆動用電界効果トランジスタＱ２を備える。

上記直流電動機Ｍの整流子の極性切換点ごとに電機子巻
線に発生するパルスによって上記回転検知用トランジス
タＱｌが瞬時オフするように構成されている。

〔作用〕

回転検知用トランジスタＱｌが瞬時オフするごとに、電
動機の回転に伴う誘動起電圧が検知（サンプリング）さ
れる。トランジスタＱｌがＦＥＴで構成されているので
、整流切換点ごとに発生する電機子巻線の微小パルスで
も、高速かつ確実にターンオフ動作する。電動機を拘束
すると、停止直前には誘動起電圧は極めて小さくなり、
検知用トランジスタが一旦オフとなると、再びオンにな
ることができない。従って電動機は停止する。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例の直流電動機用制御回路を示
す。この制御回路は例えば玩具の電池自動車に組込まれ
たもので、電動機Ｍは、周知の直流３極（相）タイプ整
流子電動機（マイクロモータ）である。

電動機Ｍの端子Ｔ１には、電源電圧Ｅを供給する駆動用
ＭＯ３ＦＥＴトランジスタＱ２　　（Ｐチャンネル、エ
ンハンスメント型）のドレイン−ソースが直列に結合さ
れ、またこのトランジスタＱ２のゲートに回転検知用Ｍ
Ｏ３ＦＥＴ）ランジスタＱｌ（Ｎチャンネル、エンハン
スメント型）のドレイン−ソースが直列に直結されてい
る。この検知用トランジスタＱ１のゲートは電動機Ｍの
端子Ｔｌに接続され、またドレイン（Ｑ２のゲート）は
抵抗Ｒ１を介して電源Ｅに接続され、ソースは電動機Ｍ
の端子Ｔ２（接地電位）に接続されている。

これらのトランジスタＱ１、Ｑ２はオン状態が自己保持
される接続になっている。即ち、−旦Ｑ１がオンになる
と、そのドレイン電位が低下し、Ｑ２のゲート電位が下
がってＱ２がオンし、電動機Ｍに駆動電圧が供給される
。このときＱ２のソースからＱｌのゲートに正電圧が供
給されるので、Ｑｌのオン状態が保持される。

第１図の電動機制御回路は静止状態においてオフに保た
れている。ここで電動機Ｍの端子Ｔ１に正、端子Ｔ２に
負電圧が発生するように電動機Ｍを外力によって回転さ
せる（この方向を正転とする）。発生する誘導起電力Ｅ
７は電機子の回転速度Ｎに比例する。

Ｅ、、＝Ａ−Ｎ　（Ａは定数） Ｅ、、がトランジスタＱ１のゲートに印加されてＱｌが
オンとなる。従ってトランジスタＱ２もオンとなり、正
回転が持続する。

このようにして電動機Ｍを起動させた後、例えば電池自
動車が障害物に当たって電動機Ｍが拘束停止されると、
第１図の制御回路は以下の原理により自動的にオフとな
る。

第２図ａ　”−ｃは第１図の電動機Ｍの電機子回路を示
し、この例では三相のデルタ巻線Ｌ＋１Ｌｘ、Ｌ３の３
極の整流子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及び一対のブラシＢ、　、
Ｂ、から成る。（ａ）の回転位置では、ブラシＢ、　、
Ｂ、間で巻線Ｌ２とり、の直列が巻線Ｌ１と並列になっ
ている。（ｂ）の回転位置では、巻線Ｌ３が短絡で、巻
線Ｌ＋　、Ｌｘとが並列、更に（ｃ）の回転位置では巻
線Ｌ１とＬ３との直列が巻線Ｌ２と並列になっている。

従って（ｂ）の回転位置では、第３図の波形図に示すよ
うに電動機Ｍの端子Ｔ１、Ｔ２間でリアクタンス電圧に
よる急峻な正負のパルス電圧が発生する。

第２図（ｂ）と同様な接続状態が電機子の１回転につき
６回生じるので、このパルス電圧は６０゜ごとに発生す
る。

従って第１図において例えば制御回路がオンとなってい
て電動機Ｍが正転しているときには、端子Ｔ１、Ｔ２間
に発生する負のパルスで検知用トランジスタＱ１のゲー
トに負電圧が与えらるので、トランジスタＱ１が電動機
Ｍの６０°回転ごとに一瞬オフになり、これによりトラ
ンジスタＱ２もオフになる。しかし電動機Ｍが回転して
いる限りは、その正の誘導起電圧でもって制御回路はオ
ンに保たれている。

ここで電動機Ｍを外力で拘束すると、拘束電流が流れ続
けようとするが、拘束直前に第２図（ｂ）のような接続
状態にて発生する負パルスにより、トランジスタＱ１が
オフになる。この時点で停止に近い回転速度まで低下し
ていると、端子Ｔ１、Ｔ２の誘導起電力Ｅ７が著しく小
さくなっていて、検知用トランジスタＱｌはもはやオン
になることができない、従って制御回路はオフになる。

このように第１図の制御回路によれば、電動機Ｍを拘束
したときにターンオフに失敗することがなく、確実に拘
束検出及び給電遮断が行われる。

特に回転検知トランジスタＱ１及び駆動トランジスタＱ
２にＦＥＴを使用しているから、電動機Ｍの整流切換点
で生じる上述のような微小なエネルギーの負パルスでも
確実に応答してオフさせることができる。更に制御回路
での電力消費が極く僅かである。

実施例の電動機制御回路を玩具自動車に適用した場合に
は、玩具自動車を走らせようと前方に押せば、回路はオ
ンになり走行を続け、障害物に走行を阻止されたり、駆
動輪を手で止めたりすると瞬時に回路はオフになる。

従って、特に、幼児にとっては難しいスライドスイッチ
等の操作がないため、思いのまま操作することができる
。また直流電動機の起動電流、拘束電流（ともに走行時
より大きい）を流すことがないので、電池等のエネルギ
ーを浪費することが極めて少ない。更に電動機、機構等
にも無理な負荷がかからないからトラブルが減少し、玩
具自動車の寿命を長くすることもできる。

また、回路がシンプルであるため、安価で容易にこれら
の機能を得られ、過電流リミ・ツタのようにモータに流
れる拘束電流を検知して制御する方式と異なり、回路の
供給電圧が変動（低下）してもこの機能を損なうことは
ない。

この制御回路は玩具自動車に限らず、アコーディオンカ
ーテン、ブラインド等にも採用して自動開閉用カーテン
装置や自動開閉ブラインド装置、その他等いろいろな用
途にも使用することができる。

なお第１図の基本回路を４つ用いてブリッジ接続し、そ
の橋絡点間に電動機を接続すれば、正逆回転用の制御Ｔ
１回路を構成することができる。この場合、ブリッジの
各辺のＦＥＴＱｌ、Ｃ２のチャンネル極性は電源の方向
（極性）に応じて適宜選定する。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く、直流電動機を外力で強制回転させ
たときには、その誘導起電力によって回転を検知して駆
動トランジスタをオンさせて回転を持続させ、回転中に
は回転検知用トランジスタを周期的に瞬時オフさせて、
誘導起電圧に暴く回転及び停止の検出が周期的に確実に
行われるようにし、電動機を拘束停止させたときには、
回転検短周トランジスタがオフした時点の誘導起電圧が
低くて再度オンしないことにより、駆動トランジスタを
オフにし、電圧供給を断つように構成しである。従って
電動機の強制回転、拘束停止により駆動回路の自動オン
／オフが出来、はずみ車のような慣性動作に似た動作を
電気的な制御によって、しかも簡単な回路構成で得るこ
とができる。また駆動回路のオン・オフ制御に遠心力ス
イッチのような機械的手段を利用していないので、動作
が確実、安定であり、長寿命である。

また回転検知用トランジスタを周期的に瞬時に強制オフ
して回転検出をその都度行っているから、単に誘導起電
力の電圧レベルを微細に弁別して回転／拘束を判定する
方式に比べて動作が確実であり、しかも電動機の整流切
換点で電機子巻線に周期的に発生するパルスを利用して
検知用トランジスタを瞬時オフさせているので、特別な
パルス発振器を組込む必要が無く、回路構成が簡略であ
り、安価である。

更に、回転検知用トランジスタＱｌを電界効果トランジ
スタで構成したので、電動機の整流切換点で発生する微
小負パルスで検知用トランジスタを確実にオフさせるこ
とができる。従って拘束時の給電遮断を確実に行わせる
ことができる。また駆動トランジスタも電界効果トラン
ジスタで構成したから、制御回路で消費する電力が極く
僅かであり、省エネルギー装置に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直流電動機の制御回路
図、第２図ａ　”−ｃは電動機の電機子回路図、第３図
は電動機の端子電圧波形図、第４図は従来の制御回路図
である。 なお図面に用いた符号において、 Ｍ−・・−・−・−・−−−−−−−−−−−一電動機
Ｑ、−−−−−−・−−−一−−−−・−回転検知用ト
ランジスタＱ、−−−−−・−・−・・・−・−・・・
・−駆動トランジスタＬ＋　−Ｌ３’−−・−一−−−
・・−電機子巻線０１〜Ｃ３−・−・・・−・整流子 Ｂ　ｌ、Ｂ　ｚ　−−−−−・・・−・・ブラシＴ　ｒ
　、Ｔ　ｔ　’−−−−−・・・一端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電動機の端子に接続されて誘動起電圧によってオン
   となると共に、上記直流電動機の整流子の極性切換点ご
   とに電機子巻線に発生するパルスによって瞬時オフする
   ようにした回転検知用電界効果トランジスタと、 上記回転検知用トランジスタに接続されこの検知用トラ
   ンジスタがオンしたときに上記直流電動機の上記端子に
   駆動電圧を供給するためにオンされる駆動用電界効果ト
   ランジスタとを具備する直流電動機の制御回路。