JPH0125318B2 - - Google Patents

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JPH0125318B2
JPH0125318B2 JP57089131A JP8913182A JPH0125318B2 JP H0125318 B2 JPH0125318 B2 JP H0125318B2 JP 57089131 A JP57089131 A JP 57089131A JP 8913182 A JP8913182 A JP 8913182A JP H0125318 B2 JPH0125318 B2 JP H0125318B2
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JP
Japan
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terminal
motor
resistor
transistor
current
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JP57089131A
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English (en)
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JPS58207890A (ja
Inventor
Yasuhiro Okada
Tooru Satori
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0125318B2 publication Critical patent/JPH0125318B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/288Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance
    • H02P7/2885Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電動機の速度制御を直流電動機速
度制御用ICを用いて行なわすようにした装置に
関するものである。
一定の界磁を有する直流電動機は、等価的には
内部抵抗と前記直流電動機の回転によつて誘起さ
れる逆起電力とを直列に接続した形で表わすこと
ができる。そこで、前記直流電動機の内部抵抗と
絶対値が等しく負の値をとる内部抵抗(負性内部
抵抗)をそなえた一定電圧源によつて、前記直流
電動機を駆動せしめれば、前記直流電動機は常に
逆起電力が一定電圧源と等しくなる回転速度で駆
動され、負荷の変化その他に依存しない一定回転
速度を得ることができる。
この原理は公知であり、従来この種の速度制御
装置としては、第1図で示す様に比例電流制御方
式を用いた特開昭53−142611号等が知られてお
り、電動機回転数の調整は、電動機内部抵抗とブ
リツジを構成する一方の抵抗に電動機トルクに寄
与しない無効電流を流し、その電流を調整するこ
とによりなされていた。
また、上記特開昭53−142611号により、負荷ト
ルク変化に対する回転速度変化(負荷特性)が、
周囲温度が変化してもほぼ一定となる提案がなさ
れている。しかし、この構成は、第1図で示す直
流電動機速度制御装置に適用した場合、負荷特性
を周囲温度変化に対して一定にしようとすると、
回転速度の周囲温度変化が低温で極端に下がり、
高温で極端に上がり、負荷特性に無関係に周囲変
動に対する回転速度を一定に保つことが困難であ
つた。以下、その理由を第1図を用いて説明す
る。1は速度を制御すべき直流電動機、2は速度
制御用IC、3,4は外部受動回路素子としての
抵抗、,,はIC2の端子ピンである。Ia
Is,IT,Ik,Irは矢印位置を流れる電流、Raは前
記直流電動機1の等価内部抵抗値、Eaはその逆
起電力、Vrefは基準電圧、Vccは電源電圧をそれ
ぞれ表わしている。
上記の如きICでは、電流分配回路によつて常
にIkはIaの1/Kの電流が流れるように構成され
ており(ここでKとは電流分配率である。)、抵抗
3、抵抗4の値をそれぞれRT,Rsとすると、直
流電動機1にかかる電圧V0は V0=Vref{1+RT/Rs(1+1/K)}+RTIr+RT
KIa ……(1) で与えられる。ここで、第(1)式右辺第(1)項及び第
(2)項は抵抗値Rs,RTが与えられれば、電源電圧
Vcc、負荷トルク(すなわち電機子電流Ia)など
の変化にかかわらず一定値をとるものであり、右
辺第(3)項は電機子電流Iaに比例して変化する。
一方、直流電動機1について考えると、前記直
流電動機1の端子電圧はV0であるから V0=Ea+RaIa ……(2) (1)、(2)式より、直流電動機の逆起電力Eaは、 Ea=Vref{1+RT/Rs(1+1/K)}+RTIr+(RT
/K− Ra)Ia ……(3) で表わされる。
このことから、今、抵抗RTを調節してRT
KRaに選ぶと、 Ea=Vref{1+RT/Rs(1+1/K)}+RTIr……(4
) となり、前記直流電動機1はその逆起電力Ea
常に定電圧となるような回転速度で駆動されるこ
ととなる。すなわち前記直流電動機1は負荷トル
クなどに影響されず、一定回転速度をとるように
なる。
言いかえれば、直流電動機1の回転速度をN、
前記直流電動機1の発電定数をKaとすると、 Ea=KaN ……(5) であり、 N=1/Ka〔Vref{1+RT/Rs(1+1/K)}+Ia
(RT/K −Ra)+RTIr〕 ……(6) となり、前記直流電動機1の内部抵抗Raに対応
して、抵抗値RTを RT=KRa ……(7) に選ぶと、 N=1/Ka〔Vref{1+RT/Rs(1+1/K)}+RT
Ir〕 ……(8) となり、前記直流電動機1の電機子電流Iaすなわ
ち負荷トルクに影響されず、一定回転速度にな
る。回転速度の設定は抵抗4の値Rsを変えるこ
とにより調整を行なつていた。
また、直流電動機1のトルクを、前記直流電
動機1のトルク定数をKtとすると、 =KtIa ……(9) であり N=1/Ka〔Vref{1+RT Rs(1+1/K)}+Φ/−/Kt(RT/K −Ra)+RTIr〕 ……(10) で与えられる。
さらに、負荷トルクの変化に対する回転速度変
化、すなわち負荷特性μは第(10)式をトルクで偏
微分して、 μ=∂N/∂=1/Ka・Kt(RT/K−Ra) ……(11) となる。
負荷特性μの温度変化を考えると Δμ Δμ ΔT=(Δμ/ΔT)Ka+(Δμ/ΔT)Kt+(Δμ/ΔT
)Ra+ (Δμ/ΔT)RT+(Δμ/ΔT)K =−1/K2a・Kt(RT/K−Ra)ΔKa/ΔT−1/
Ka・K2t (RT/K−Ra)ΔKt/ΔT −1/Ka・Kt・ΔRa/ΔT+1/Ka・Kt・K・ΔRT
/ΔT− RT/Ka・Kt・K2・ΔK/ΔT ……(12) いま、 RT=KRa ……(13) とすれば、 Δμ/ΔT=−Ra/Ka・Kt(1/Ra・ΔRa/ΔT−1/
RT・ΔRT/ΔT+ 1/K・ΔK/ΔT) ……(14) ここで、電流分配率Kの温度特性はIC2におい
て、その動作原理上、非常に小さく(約0.004%/
℃程度)構成されており、ほとんど無視して考え
られ、上記(14)式において、負荷特性μの温度
特性を零とするためには、電機子巻線抵抗Ra
温度係数(0.39%/℃)と抵抗3の抵抗値RTの温
度係数を同等にすることにより、負荷特性μの温
度変化をほとんどなくすことができる。
以上が、特開昭53−142611号に記載の負荷特性
μを周囲温度変化に対して一定にする原理である
が、前記発明を適用した場合の回転数の温度特性
は、第(8)式で示されるように回転数Nは抵抗RT
の関数となつており、抵抗RTに電機子巻線抵抗
の温度係数(0.39%/℃)との同等の温度係数を
有する温度敏感性抵抗素子で補償した場合、回転
数Nの周囲温度に対する特性は一定とならず、低
温で著しく下がり高温で上昇する特性となる。
本発明は、上記問題点を解決し、負荷特性μの
温度変化を一定にするために、抵抗RTに正の温
度係数を有する温度敏感性抵抗素子を用いて補償
した場合においても、回転数の周囲温度に対する
変化を一定とすることができる新規な回路を、集
積化に好適な回路構成で実現したことを特徴とす
る直流電動機の速度制御装置を提供することを目
的とするものである。
以下、本発明を本発明の一実施例を示す第2図
を用いて説明する。
1は速度を制御すべき直流電動機、2は速度制
御用IC、3,4,11は抵抗、,,,,
,はIC2の端子ピンであり、5はバンドギ
ヤツプ型の定電圧源等で構成される定電圧源、
6,7,8はIC抵抗、9,10はそれぞれPNP、
NPNトランジスタ、12は誤差増巾器であり、
Ia,IT,Is,Ikは矢印位置を流れる電流、Raは前
記直流電動機1の等価内部抵抗値、Eaはその逆
起電力、Vrefは基準電圧、Vccは電源電圧をそれ
ぞれ表わしている。ここで抵抗3、抵抗4の値を
それぞれRT,Rsとし、抵抗6、抵抗7の値をRa
Rbとすると、NPNトランジスタ10のエミツタ
電位VEは VE=Rb/Ra+RbVref+VBE1−VBE2 ……(15) ここで、VBE1,VBE2はそれぞれPNP、NPNトラ
ンジスタのベース―エミツタ間電圧であり、 Rb/Ra+RbVref≫VBE1−VBE2 ……(16) が成立すれば、 VE≒Rb/Ra+RbVref ……(17) となり、NPNトランジスタ10のエミツタ電流、
すなわちコレクタ電流Isは、 Is=1/Rk(Rb/Ra+Rb)Vref ……(18) となり、抵抗4の両端に発生する基準電圧Esは、 Es=Rs/Rk(Rb/Ra+Rb)Vref ……(19) となり、RaとRbをIC内において同一プロセスで
近接して製造するとともにRkとRsを同じ炭素皮
膜固定抵抗を用いて構成すれば、基準電圧Es
Vrefの温度係数で一意に決定され、微小温度係数
とすることができる。
ここで、誤差増巾器12は、電圧利得1の電圧
負帰還が施されるおり、誤差増巾器の正、負入力
端子は同電位となる様に動作する。よつて以下の
式が成立し、 V0=Ea+RaIa ……(20) =RTIT+Es ……(21) となる。ここでITはIkとIsの合成電流であるが、Is
をIkに比して無視できる程度の電流に選び、上記
(20)、(21)式を用いて回転数Nを求めると、 N=1/Ka〔Es+(RT/K−Ra)Ia〕 =1/Ka〔Rs/Rk(Rb/Ra+Rb)Vref +(RT/K−Ra)Ia〕 ……(22) となり、ここでRT=KRaとなる様にすれば、 N=1/Ka〔Rs/Rk(Rb/Ra+Rb)Vref〕……(23) となり、前記直流電動機1の電機子電流Iaすなわ
ち負荷トルクに影響されず一定回転速度になる。
回転速度の設定は抵抗4の値Rsを変えることに
より調整することができる。
また、直流電動機1のトルクを、前記直流電
動機1のトルク定数をKtとすると、 =KtIa ……(24) であり、 N=1/Ka〔Es+φ/−/Kt(RT/K−Ra)〕……(2
5) で与えられる。ここで負荷トルクの変化に対する
回転速度変化、なわち負荷特性μは第(25)式を
トルクで偏微分して、 μ=∂N/∂T=1/Ka・Kt(RT/K−Ra) ……(26) となる。
負荷特性μの温度変化を考えると Δμ Δμ ΔT=(Δμ/ΔT)Ka+(Δμ/ΔT)Kt+(Δμ/ΔT
)Ra+ (Δμ/ΔT)RT+(Δμ/ΔT)K ……(27) となり、今RT=KRaとすれば Δμ/ΔT=−Ra/Ka・Kt(1/Ra ΔRa/ΔT−1/R
T ΔRT/ΔT+ 1/K ΔK/ΔT) ……(28) となり、電流分配率Kの温度特性は非常に小さく
構成すると、抵抗RTとして電機子巻線抵抗Ra
温度係数を補償する正の温度係数を有する温度敏
感性抵抗素子を使用することにより、負荷特性μ
の温度特性を一定にすることができる。さらに回
転数Nの周囲温度変化に対しても、第(23)式で
示される様に回転速度Nは抵抗RTの関数となつ
ておらず、抵抗RTの温度特性に関わらず周囲温
度変化に対して一定になり、この種の速度制御装
置においてきわめて優れた効果が得られるもので
ある。
さらに、第(23)式において、回転数Nの周囲
温度に対する温度特性は、回転数Nを温度Tで偏
微分して、 ΔN/ΔT=(ΔN/ΔT)Ka+(ΔN/ΔT)Es……(29
) と表わされ、ここで発電定数Kaの温度特性は、
前記直流電動機の永久磁石の温度特性で決定さ
れ、フエライトマグネツトを使用した場合、その
温度係数は(−0.12%/℃)程度有しており、そ
の温度補償を抵抗Rkに正の温度係数を有する抵
抗素子6を用いて補償することができる(第3
図)。
また、上記フエライトマグネツトの温度補償と
して、抵抗RT及び抵抗Rsに直列に負の温度係数
を有する定電圧素子7を用いても補償することが
できる(第4図、第5図)。
以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、電荷特性の温度変化を一定にするために、第
1の抵抗に正の温度係数を有する温度敏感性抵抗
素子を用いて補償した場合においても回転数に対
する変化を一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は3端子直流電動機速度制御用ICを有
する従来の直流電動機速度制御装置の電気的結線
図、第2図は本発明の一実施例にかかる直流電動
機速度制御装置の電気的結線図、第3図、第4
図、第5図は本発明の他の実施例にかかる直流電
動機速度制御装置の電気回路図である。 1……直流電動機、2……直流電動機速度制御
用IC、3……第1の抵抗、4……第3の抵抗、
10……定電流トランジスタ、11……第2の抵
抗、12……誤差増幅器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源プラス端子に外部受動回路素子としての
    第1の抵抗を介して接続される端子1と、電源プ
    ラス端子に直流電動機を介して接続される端子2
    と、接地される端子3と、第2の抵抗を介して接
    地される端子4と、前記端子1との間に外部受動
    回路素子としての第3の抵抗が接続される端子5
    と、前記端子2と接地された端子3との間に接続
    される第1のトランジスタと、前記端子1と端子
    3との間に接続され前記第1のトランジスタに流
    れる電流の1/K倍の電流が流れる第2のトラン
    ジスタと、エミツタが前記端子4に接続されコレ
    クタが前記端子5に接続される定電流トランジス
    タと、正入力端子が前記端子5に接続され、負入
    力端子が前記端子2に接続され、その出力が前記
    第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの共
    通ベースに接続された誤差増幅器を具備し、常に
    端子1には端子2に流れる電流に比例した電流が
    流れるように構成し、かつ端子1と端子5の間に
    基準電圧を発生させ、直流電動機の回転速度を前
    記基準電圧と等しくなるように制御する直流電動
    機の速度制御装置において、前記第1の抵抗と第
    2の抵抗を正の温度係数を有する抵抗素子で構成
    した直流電動機の速度制御装置。
JP57089131A 1982-05-26 1982-05-26 直流電動機の速度制御装置 Granted JPS58207890A (ja)

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JPS58207890A JPS58207890A (ja) 1983-12-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2525762B2 (ja) * 1985-09-06 1996-08-21 ロ−ム株式会社 直流モ−タの速度制御装置
JP2523725Y2 (ja) * 1988-08-03 1997-01-29 ローム株式会社 直流電動機の駆動回路
JPH03273888A (ja) * 1990-03-23 1991-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直流モータの速度制御装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55127890A (en) * 1979-03-26 1980-10-03 Tokyo Parts Kogyo Kk Method for compensating temperature in speed-control for compact dc motor

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