JPH01252190A - 電動機の回転速度制御装置 - 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］ この発明は電動機の回転速度制御装置、特に通電時間を
制御することにより回転速度の制御を行なう装置に関す
るものである。

〔従来技術］ 電動機は、一般に回転駆動の動力源として種々の装置に
用いられている。このような電動機を用いた装置の駆動
制御を行なうために、電動機の回転軸の回転速度を種々
制御する必要がある。

この電動機の回転速度制御装置としては、電動機への印
加電圧を、調整することによって回転速度を変化させる
電圧：Ａ警手段を用いたもの、あるいはインバータを用
いて供給電流の周波数変換を行うことによって回転速度
を調整するものなどが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の電動機の回転速度制御手段に
よれば、まず印加電圧を調整するものにあっては、電圧
を低減させた場合には、電動機の回転速度の低下と共に
トルクか減少し、トルク不足となって駆動部の駆動に支
障が生じる恐れがあるという問題がある。

例えば、ドラム式洗濯機の回転ドラムの駆動の場合には
、低速度で回転ドラムを回転させようとした場合に、内
部に洗濯物等が入っており、水分を含んでその重量が増
している場合には、回転の為には一定量」二のトルクが
必要であり、トルクが不足した場合には低速回転ができ
なくなってしまう。

また、インバータを用いて電動機の電力供給調整を行な
うものにあっては、複雑な電流供給制御回路が必要とな
り、装置全体の簡略化に反するという問題がある。

従って、トルク不足を生じさせることなく回転速度を低
下させることのできる簡単な機構の回転速度の制御装置
の提供という課題が生じている。

［発明の目的］ この発明は上記課題に鑑み為されたものであり、低回転
速度においても高トルクの発生を可能としかつ簡単な構
成で回転速度の制御を行うことのできる電動機の回転速
度制御装置を提供とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、この発明にかかる電動機の回
転速度制御装置は、電動機の回転軸に取付けられ回転軸
と同期して回転する円盤であってその外周部に外周から
内方へ向けて所定幅のスリットを所定間隔で形成したス
リット円盤と、このスリット円盤の回転を検知し、回転
中にその回転速度及び上記スリット間隔に対応した周期
のパルス信号を出力する回転センサと、この回転センサ
からのパルス信号のパルス間隔に対応した間隔で順次所
定長さの遮断パルスを出力する電流遮断パルス発生手段
と、この電流遮断パルス発生手段が上記遮断パルスを発
振している時には上記電動機への電力供給を遮断し、上
記遮断パルスが出力されていない各パルスのインターバ
ルにおいてのみ電力供給を行なうように上記電動機の通
電制御を行なうスイッチ手段とを有するものである。

［作用］ 上記構成によれば、スリット円盤の回転を回転センサに
よって検知することにより電動の回転軸の回転状態を検
出する。

すなわち、回転センサはスリット円盤の回転速度及び上
記スリット間隔に対応したパルス信号を出力する。すな
わち、スリット間隔が一定の場合にはスリット円盤の回
転速度が速くなるにつれ、周期の短いパルス信号を出力
し、回転速度が一定であってもスリット間隔を狭くして
いくことによって周期の短いパルス信号を出力するもの
である。

そして、電流遮断パルス発生手段は、上記回転センサか
らのパルス信号に基づきそのパルスの立ち上がり時又は
立ち下がり時に順次所定長さの遮断パルスを発振する。

例えば、回転センサからのパルス信号の立ち下がり時に
所定長さの最初の遮断パルスを発振し、この遮断パルス
発振後、さらに次のパルス信号の立ち下がり時に次の遮
断パルスを出力し、これを順次繰り返すものである。

このＴｉａｉ断パルス発生手段の遮断パルスによって、
スイッチ手段は遮断パルス出力時に電動機への通電を遮
断し、遮断パルスの出力インターバル中のみに通電状態
とする制御を行なう。

従って、上記電流遮断パルス発生手段にて発振される遮
断パルスのパルス幅を長くすることによって電動機への
電力供給の遮断時間を長くすることができ、これにより
電動機の回転速度を低下させることができる。そして、
遮断パルスの出力インターバル中における電力供給は通
常と同様の電力を供給しているので、電動機は高トルク
を維持することが可能である。

さらに、回転センサによって電動機の回転状態を常時検
出しており、電動機の回転状態に対応させてパルス信号
が発振される。

従って、電動機の回転速度が速くなっているときには、
遮断パルスの出力インターバルが短くなり、逆に電動機
の回転速度が必要以上に低下しているときには前記イン
ターバルが長くなるという電動機の回転速度のフィード
バック制御を行なうことができる。

これによって、常に安定した低速度でかつ高トルクの回
転制御が可能となる。

さらに、スリット円盤のスリット間隔の調整、すなわち
、スリット円盤の分割数Ｎの３３整によって電動機の回
転動作の円滑度を調整することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面にに基づいて本発明にかかる電動機の回転速
度制御装置の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す概略説明図であり
、図において（１）は電動機で、この電動機（１）の回
転軸（１ａ）にはスリット円盤（２）が固定されており
このスリット円盤（２）はモータの回転軸と共に回転す
る。

スリット円盤（２）の近傍には、回転センサ（３）が設
置されており、この回転センサ（３）はスリット円盤（
２）の回転状態を検知することによって電動機（１）の
回転軸（１ａ）の回転状態を検知する。

本実施例では、この回転センサ（３）は、第２図に示す
ような磁気センサ方式のものが使用されている。この回
転センサ（３）はスリット円盤（２）の近傍に磁気セン
サ（３ａ）を設置し、この磁気センサ（３ａ）にはアン
プ（４）が接続され、このアンプ（４）がさらに、回転
センサの出力端（５）に接続され、さらにアンプ（４）
と出力端（５）との間のラインには抵抗Ｒ３を介して電
源が接続されている。

この構成によって磁気センサ（３ａ）の近傍をスリット
円盤（２）の鉄板部とスリット部とが交互に通過するこ
とによって、アンプ（４）と出力端（５）との接続ライ
ンへの抵抗Ｒ１の接続点Ｐの電位が変化し、出力端（５
）からはパルス信号が出力される。

第３図Ａはこの回転センサの出力端（５）から出力され
るパルス信号の波形図を示しており、このパルス幅Ｘ及
びパルス間隔Ｙは、スリット円盤（２）の回転速度及び
スリット円盤（２）のスリットによる分割数に対応して
変化する。すなわち、スリット円盤（２）の回転速度か
増加するとパルス幅Ｘ及びパルス間隔Ｙは狭くなり、ま
た、スリット間隔が狭くなり、分割数が増すと同じくパ
ルス幅Ｘ又はパルス間隔Ｙは狭くなる。

回転センサ（３）には、電流遮断パルス発生手段（６）
が接続されており（第１図）、さらに、この電流遮断パ
ルス発生手段（６）には、スイッチ手段（７）が接続さ
れている。このスイッチ手段（７）は、電流遮断パルス
発生手段（６）からのパルス信号に基づいて電動機（１
）への電源からの電力供給を遮断し、あるいは通電状態
とする。

第４図は実施例の回路構成を示す図であり、回転センサ
（３）の出力端（５）はトリガＩＣ（８）の入力端子Ａ
に接続されている。このトリガＩＣ（８）の主力端子Ｑ
は、インバータ（９）の入力端に接続され、このインバ
ータ（９）の出力側はスイッチ手段であるソリッドステ
ートリレー（１０）のダイオード（１０ａ）の入力側に
接続されている。このソリッドステートリレー（１０）
は、」二足ダイオード（１０ａ）及びスイッチ素子（１
０ｂ）にて構成されており、ダイオード（１０ａ）か通
電状態となることによってスイッチ素子（１０ｂ）がオ
ンされるものである。

インバータ（９）とソリッドステートリレー（１０）と
の接続ラインには、抵抗Ｒ３を介して電源（５ｖ）が接
続されている。また、ソリッドステートリレー（１０）
は、進相コンデンサ（１１）を用いたコンデンサモータ
（１２）の駆動回路に接続されており、ソリッドステー
トリレー（１０）のオンオンフによってコンデンサモー
タ（１２）への電源（１３）からの電力供給をオンオン
フする。

以下、上記実施例の動作について説明する。

回転センサの出力端（５）からは前述した第３図（Ａ）
に示すようなパルス信号が出力されトリガＩＣ（８）に
供給される。このトリガＩＣ（８）では、供給された回
転パルス信号の立ち下がり時に一定のパルス幅の遮断パ
ルスを出力する。

第３図Ｂはこの遮断パルスを示しており、本実施例では
、パルス幅は３０ｍ５ｅｃと設定している。

このパルス幅の設定は、トリガＩｃ（８）に接続された
抵抗Ｒ２とコンデンサＣＩの積で決定される時定数によ
って設定される。

まず、回転パルス信号の立ち下かり時である【ｌの時点
で遮断パルスが出力され、３０ｍ５ｅｃ後に出力が停止
される。そして、さらに次の立ち下がり時ｔ２において
次の遮断パルスが出力され、このように回転パルス信号
に対応した遮断パルスの出力を順次行なわれる。

この遮断パルスの出力はインバータ（９）において反転
される。従って、インバータ（９）からの出力は遮断パ
ルスの出力時においてはＬｏとなり、遮断パルスと遮断
パルスのインターバルＺにおいてＨｊ倍信号出力される
。従って、インバータ（９）の出力がＬｏときには、ソ
リッドステートリレーのダイオード（１０ａ）には電流
が供給されず、スイッチ素子（１０ｂ）はオフ状態とな
り、コンデンサモータ（１２）への電力供給が停止され
る。

そして、インバータ（９）の出力がＨ１信号の時には、
５Ｖ電源から抵抗Ｒ３を介してダイオード（１０ａ）に
電流供給がなされ、これによってスイッチ素子（１０ｂ
）がオンとなりコンデンサモータ（１２）へ電力供給が
なされる。

第３図Ｃはこのインバータ（９）からの反転された出力
信号を示している。

従って、本実施例によれば、電動機（１）の回転軸（１
ａ）の回転に対応した回転パルス信号に基づいて一定時
間の幅を有する遮断パルスをトリガＩＣ（８）から出力
することができる。

これによってモータ（１２）への電力供給は断続的なも
のとなり、かつ電力供給の遮断間隔は設定された一定の
ものであり、これに対し電力供給時間は電動機（１）の
回転速度に対応して変化する。すなわち、遮断パルスの
出力後、次の遮断パルスの出力までの間は、回転パルス
信号のパルス幅Ｘとパルス間隔Ｙによって変化する。回
転速度か速く、回転パルスのパスル間隔Ｙが小さい場合
には、遮断パルスのインターバルが短くなり、モータ（
１２）への電力供給時間が短縮される。

これにより、電動機の回転速度が高い場合には電力供給
時間か縮小され、逆に電動機（１）の回転速度が遅い場
合には」二足インターバルが長くなり所定の速度に上昇
するように電力供給時間が長くされるというフィードバ
ック制御が行われることとなる。

また、遮断パルスの幅を調整することによって、モータ
（１２）の回転速度を低速度に調整することが可能であ
り、かつ低速度であっても電力供給中にあっては通常の
電圧の印加が行なわれ、高トルクを維持することができ
、モータ（１２）の速度低下に伴うトルクの低下をきた
すことなく、モータ（１２）の低速度運転が可能となっ
ている。

実施例において、回転センサ（３）は磁気センサ方式の
ものを用いたが、回転センサはこれに限られるものでは
なく、例えば第５図に示すような光センサを用いること
も可能である。同図において、スリット円盤に２）のス
リット部及び鉄板部によって発光ダイオード（１４）か
らの光を遮断あるいは通過させ、フォトトランジスタ（
１５）をオンオフさせることによってスリット円盤（２
）の回転に対応した回転パルス信号をその出力端（１６
）から出力するようにしたものである。

また、スリット円盤（２）のスリット分割数Ｎの調整に
よって電動機の回転の円滑性を調整することが可能であ
る。

すなわち、分割数Ｎを大きくすることにより、遮断パル
スのオンオフを細かく切り替えることができ、この場合
低速度を維持するために遮断パルスのパルス幅を狭くし
、かつ細かい電力供給切換えを行うことによって円滑な
低速度運転をきる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかる電動機の回転速度
制御装置によれば、電動機の回転状態を検知しながら回
転速度のフィードバック制御を行なうことができ、また
、低速度に制御する場合においても、電圧の変動を行な
うことな（速度調整が可能であるので、電動機のトルク
の減少を防止しつつ運転を行なうことができる。

さらに、遮断パルスのパルス幅の調整によって低速回転
の範囲内であれば広範囲の速度調整を行なうことが可能
であり、特別な電動機あるいは電動機構造の改造や変更
を全く必要としない。また、制御機構自体か簡単な構造
で形成されているので、装置全体の構造の簡略化も達成
されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の概略構成図、第２図は実施例の回転セ
ンサの構成図、第３図Ａは回転センサの出力信号を示す
波形図、第３図Ｂは電流遮断パルス発生手段からの遮断
パルスの波形図、第３図Ｃはインバータからの反転信号
の波形図、第４図は実施例の回路構成図、第５図は回転
センサの他の実施例を示す構成図である。 図において（１）は電動機、（２）はスリット円盤、（
３）は回転センサ、（５）は回転センサの出力端、（６
）は電流遮断パルス発生手段、（７）はスイッチ手段、
（８）はトリガＩＣ。 （９）はインバータ、（１０）はソリッドステートリレ
ー、（１２）はコンデンサモータである。 図において同一符号を共通の要素を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の回転軸に取付けられ回転軸の回転に同期
   して回転するスリット円盤と、 該スリット円盤の回転時にその回転速度及び前記スリッ
   ト間隔に対応した回転パルス信号を出力する回転センサ
   と、 該回転センサからのパルス信号の立ち上がり又は立ち下
   がり時に順次所定幅の遮断パルスを出力する電流遮断パ
   ルス発生手段と、 該電流遮断パルス発生手段の前記遮断パルス出力中は前
   記電動機への電力供給を遮断し、遮断パルスが出力され
   ないときは電力供給を行なうように電動機への通電制御
   を行なうスイッチ手段と、を含むことを特徴とする電動
   機の回転速度制御装置。