JPH0232783A

JPH0232783A - 直流モータの制御回路

Info

Publication number: JPH0232783A
Application number: JP1050182A
Authority: JP
Inventors: Enrico Vasconi; エンリコ・バスコーニ; Carlo Mazzucchelli; カルロ・マッヅチェーリー; Diego Torriani; ディエゴ・トリアーニ; Mario Giganti; マリオ・ジガンティ
Original assignee: Whirlpool International BV
Current assignee: Whirlpool International BV
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1990-02-02
Also published as: IT1216000B; EP0331259A1; IT8819661A0; US4965848A

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】本発明は特に洗濯機用に用いる永久磁石又は−定励磁直
流モータの制御回路であって、所望のモータ速度を導入
する基準信号（ＶＲ）を与えるための参照手段と、実際のモータ速度を測定する測定手段と、モータ（１）
と直列に位置する少くとも１つの固体回路スイッチ（５
）を制御するための制御信号（Ｖ３）を受信する変調手
段（２８）と、実測されたモータ速度と所望のモータ速
度との差に依存する制御信号を生成するための制御信号
生成手段とを有する制御回路に関するものである。

前述の形式の回路は西ドイツ国特許出願ＤＥ第３２２１
０９３号から既知であり、該特許出願は直流モータの回
転速度を規制するための回路につき記述している。この
既知の回路では、上記モータのシャフト上に回転速度計
発電機（ｔａｃｈｏｍｅｔｅｒ　ｄｙｎａｍｏ）を固定
し、該発電機がモータ回転速度に比例する信号を生成し
、これを電気回路に供給して、該電気回路は必要に応じ
てモータの速度を規制する働きをなすのである。

回転速度計発電機を用いる場合は、価格が比較的高く、
かつその配置にもしばしば多大の労力と費用を伴う。

従って、本発明の主な目的は、上記のような費用のかさ
む発電機なしに、正確に動作する電気的モータ制御回路
を提供することである。

更にもう１つの目的は、トルク及び回転速度について予
め定められた制限範囲内で、はぼ一定のパワーで動作す
ることを可能ならしめる電気的モータ制御回路を提供す
ることである。

これらの目的は、以下に述べるような特徴を有する前記
制御回路により達成される：すなわち該回路はモータ（
１）により吸収される主電源のパワーを表す信号（Ｖ１
）を与える手段（２３）を有するものであり、また、上記測定手段というのはモータ（１）の両端子（１１，１２）間に現われ、モー
タの逆起電力とアーマチュア損失との和でなる電圧信号
（Ｖｌ）を測定するための電圧測定手段（８）と、モータ（１）のアーマチュア損失を表す信号（Ｖ２）を
与える補償手段（１８）とを有するものであり、さらに
、上記制御信号生成手段というのは電圧信号とアーマチ
ュア損失に依る信号（Ｖ２）と基準信号（Ｖ１）とに応
答して、基準信号と逆起電力との間の差を表す出力信号
（Ｖ４）を生成する手段と、上記出力信号とパワーを表す信号（Ｖｌ）との間の差へ
導く信号（Ｖ１）を、制御信号として生成する手段とを有するものであることを特徴とする。

第１図で番号１は、特に洗濯機用の、永久磁石又は一定
励磁タイプの直流（ｄ　、　ｃ　、　）モータを示す。

交流主電源電圧ｖＡを整流器２を介して直流に変換し回
路辺３を通って該モータｌに供給し、駆動する。このモ
ータと並列に通常の安定用ダイオード４を接続し、また
固体回路スイッチ（ＮＭＯＳ又はＰＭＯ５のようなパワ
ーＭＯＳ）　５と抵抗６を直列にして接地する。

直流モータ１は、洗濯器の個々の動作段階の各々の要求
に応じてロータ速度を調整することによりモータの動作
を制御する制御回路７に接続されている。

制御回路７は回路辺９及び１０においてモータ１の端子
１１及び１２の間の電圧を測定する差動増幅器８をもっ
ている。この増幅器は回路辺１３によって加算ノード（
点、ｓｕｍｍｉｎｇ　ｎｏｄｅ）　１４に接続されてい
る。インタフェース１７及びアーマチュア損失、の補償
手段１８もそれぞれ回路辺１５及び１６によってやはり
この点（ノード）に接続されている。

インタフェース１７は洗濯機動作を要求するプログラム
に従って選択的に開閉する種々のスイッチをもっている
。特に蕊に示す実例では、スイッチ１７＾は洗浄に関連
し、スイッチ１７Ｂは洗槽内の洗濯物の洗槽の周壁への
分布に関連し、スイッチ１７Ｃ及び１７０はそれぞれ第
１及び第２スピン段階に関連する。これらのスイッチの
１つが閉じるとインタフェース１７は制御回路７への基
準信号ｖｌＩをノード１４に与え、この信号は基準値を
表す。

ノード１４から回路辺１９が誤差増幅器２０へ延び、こ
れは回路辺２１で加算ノード２２に接続され、さらに回
路辺２３Ａによって制御素子がこのノードに接続されて
いる。制御素子の機能については次に説明する。

回路辺２４はノード２２からパワー増幅器２５へ延び、
これは回路辺２６によって集積回路２７に接続されてい
る。この集積回路２７は主として３つの要素をもってい
る：すなわち変調器２８、発振器２９及び（集積回路２
７内に）出力点をもつ比較器３０であって、該出力点は
モータ１により吸収される電流を限定するフリップ・フ
ロップに接続されている。比較器３０は回路辺３１でノ
ード３２に接続され、そこから回路辺３３及び３４が比
較器１８及び制御素子２３にそれぞれ延びている。信号
Ｖ、が固体スイッチ５を抵抗６につなく線から取出され
ノード３２に供給される。

最後に、集積回路２７から回路辺３５が延びてこれを固
体スイッチ５につなぎ、このスイッチが該集積回路によ
って制御されるようにし、これにより回路７がモータｌ
の動作を制御することを可能ならしめる。

今、モータ１は動作中で、インタフェース１７では洗濯
物の洗浄段階を選んでいる（スイッチ１７＾が閉じてい
る）とすると、インタフェースは信号Ｖ、をノード１４
に与える。回路辺９及び１０を通して増幅器８はモータ
１の端子１１及び１２から取った信号を受ける。この信
号とは大体においてモータ１の逆起電力巳とアーマチュ
ア損失ＩＲの合計であり、ここで「アーマチュア損失」
なる用語はモータ内に存在する種々の損失、例えば２つ
の回路辺に生起するものとかロータの電気抵抗によるも
のとかを指すものとする。

増幅器８の受けた信号は増幅され、信号Ｖ、としてノー
ド１４に与えられる、ノード１４には信号νえのみなら
ず比較手段１８からの信号Ｖ２も到着する。信号ｖ２は
モータｌのアーマチュア損失を明確に表すもので、これ
は差動増幅器８からノード１４に到着した信号ｖ１中に
存在するＩＲ酸成分本質的には等しい。

加算ノード１４においては、これらの信号は比較対照さ
れ、従ってその出力回路辺１９においては、基準信号Ｖ
、とモータ１の逆起電力Ｅとの差のみを本質的に表す信
号Ｖ、が存在する。

次いで信号ｖ３は上記回路辺１９を介して誤差増幅器２
０に与えられ、そこで増幅された上で信号ｖ４として加
算ノード２２に与えられる。このノード２２はまた制御
素子２３により生成された信号Ｖ、を回路辺２３Ａを経
由して受信する。この信号は直流モータ１により吸収さ
れた主電源のパワーを表す。

特に信号ｖ４はモータ１のパワーを制御するための基準
信号として作用し、この制御は上記信号ｖ４が制御素子
２３から発する信号Ｖ、と比較対照されることによりな
されるのである。この制御によりモータ１のパワー曲線
が、従うべき負荷に応じて、即ち洗濯機の動作モードに
応じて、変化することができるようになる。これを達成
するために、回路７の構成素子の数値はモータ１からグ
ラフで表せば双曲線となる一定のパワーが出てくるよう
に（トルク及び回転速度より定まる制限の範囲内で）決
められる、また同時に洗濯機のドラムの回転速度が２５
０ｒｐｍと１２００ｒｐｍの間に限定されるのにも好都
合である。このことはモータ１の生じるパワーが洗濯機
の構造の機械的不安定さをもたらすことを防止する。か
ようにしてノード２２から回路辺２４を介して信号ｖ４
と信号Ｖ、の差を表す信号Ｖ、が与えられる。

モータ１の動作中はこの差は信号ｖ４の値にほぼ等しい
、というのは信号ｖ５は上記ｖ４に比べて無視できるも
のだからである。併しながら過渡的な状態（例えば洗浄
段階から分布段階への過程とか分布段階からスピン段階
への過程では更によく）信号Ｖ、は信号ｖ４とほぼ同じ
程度のものになる。従ってノード２２においては、増幅
器２０により生成され既に飽和状態にあるダイナミック
基準信号（Ｖ１）と誤差信号Ｖ、との間の比較対照がな
され、これにより上記ノード２２から出力Ｖ、がもたら
される。

信号Ｖ、は増幅器２５で増幅され、ここで生成された信
号Ｖ、によって集積回路２７が作動する。即ち、信号ｖ
６は変調器２８に与えられ、この変調信号ｖ６は発振器
２９で生成された鋸歯状信号と結合して制御信号Ｖ７が
生成され、これが回路辺３５を通して固体スイッチ５に
与えられる。

信号Ｖ、は（ｗｇ歯に等しい）期間Ｔの信号であって、
信号ｖ６と発振器２９で生成された鋸歯状信号との比較
対照により定まる時点１（１≦Ｔ）において「高」とな
る。時点ｔは固体スイッチ５の出動周期を決定するもの
である。

特にモータ１が正常に動作中は、このように決めた時点
ｔにより該モータは回転速度ｎ１で動作することができ
るようになる。上述のように、この状態において増幅器
２５はその値がν、にほぼ等しい信号ｖ５に対して働く
。

過渡的な状態、すなわちモータ１のある負荷から他の負
荷へ移るとき、例えばモータ１が速度ｎ１で回転するこ
とを要する段階からｎｌより大きい速度ｎ２を要する他
の段階へ移るときには、モータにより吸収されるパワー
は増加する。このパワーの変化は回路辺３４を介して制
御素子２３により信号ｖ８として検出され、信号ｖＰの
形でノード２２に与えられ、そこで信号ｖ４と比較対照
される。この比較対照により信号Ｖ、を生成し、それを
増幅器２５で増幅して信号Ｖ、として変調器２８に与え
、この変調器はそれを用いて制御信号ｖ７による時点Ｌ
（出動周！ＶＩ）を変更する。この場合時点しての増加
という変更は、固体スインチ５が要求に応じて回転速度
を変化（増加）させることよりモータの動作周期を変え
ることを可能ならしめる。

更に、既述のように、制御素子２３を用いてノード２２
における信号ｖＰとｖ４との比較対照によって、モータ
１のパワーが予めセットしである既知の限界を超えて増
加することを防止する。この限界は、もし超えてしまう
と洗濯機に機械的不安定をもたらすものなのである。

最後に、変調器２８は、高トルクで低速のとき（洗濯機
のドラム内で洗濯物の分布をしているとき等）において
も、低トルクで高速のとき（スピンしているとき）にお
いても共にモータのパワーを限定することができる。

第２図に示すのは本発明の回路の１つの実施例である。

この図では第１図と同じ部分には同じ引用番号を用いて
いる。

更に、第２図では回路構成素子のうちのある特定のもの
だけを示してあり、その他のもの、例えば図示の構成素
子に種々のバイアスをかけたり給電したりするようなも
のはすべて除外しである。

特に第２図においては、固体スイッチ５と並列にそれに
対する保護ブロック５＾が接続されており、モータｌを
増幅器８に接続する回路辺９及びｌＯ中に抵抗９＾、　
９Ｂ及びｌＯへ、１０ｂがそれぞれ接続されている。

それだけではなく、各増幅器はは点５０があり、そこで
各々の動作に対する基準電圧Ｖｒｉｆが与えられ、また
負帰還（ネガティブ・フィードバック）回路辺を設け、
そこにダイナミック・インピーダンス６１八及び６１Ｂ
がある。抵抗６５．６６、６７、６８及び６９が、ノー
ド１４につながる回路辺１３．１５．１６及びノード２
２につながる回路辺２１．２３Ａにそれぞれ接続されて
いる。

抵抗６９を経由してノード２２に加えられる電圧ｖＰは
、整流器２によってモータに供給される電流を示してい
る。整流器２の出力はほとんど一定だから、電圧Ｖ、は
モータ１により吸収されるパワーを示す。

集積回路２７の出力点には、２つのトランジスタ７０及
び７１も設けられている。トランジスタ７１は回路辺３
３に接続してアーマチュア補償器１８の一部を構成する
。アーマチュア補償器１８は標本化保持回路と見做すこ
とができ、その中にトランジスタは論理信号を与える。

上述のように構築された制御回路は、モータの回転速度
をモータの両端子間の電圧の関数として、モータ中に生
起するアーマチュア補償器に対する適正な許容値をもっ
て測定することを可能ならしめる。このやり方で上記の
回転速度を規制することは、いかなる負荷条件の下にお
いても、既知の電気的モータ制御機器や回路で得られる
ものよりもはるかに正確である。

さらにまた、本発明で述べた回路は、洗濯器に機械的不
安定をもたらす可能性のあるいかなる程度の主電源パワ
ーをもモータに与えることを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流電気モータに適用される本発明による制御
回路のブロック図、第２図は第１図の回路の１つの実施例の主要構成素子の
みを示した電気的概略系統図である。 ■・・・直流モータ２・・・整流器４・・・安定用ダイオード５・・・固体回路スイッチ６・・・抵抗７・・・制御回路（破線内）８・・・差動増幅器１４、２２・・・加算ノード（点）１７・・・インタフェース１８・・・補償手段２０・・・誤差増幅器２３・・・制御素子２５・・・パワー増幅器２７・・・集積回路（破線内）２８・・・変調器２９・・・発振器３０・・・比較器５Ａ・・・保護ブロック（破線内）９Ａ。６１Ａ。９Ｂ。１０Ａ。１０Ｂ。６５゜６１Ｂ・・・ダイナミック６６゜６７゜６９・・・抵抗インピーダンス

Claims

【特許請求の範囲】１、特に洗濯機用に用いる永久磁石又は一定励磁直流モ
ータの制御回路であって、所望のモータ速度を導入する基準信号（Ｖ＿Ｒ）を与え
るための参照手段と、実際のモータ速度を測定する測定手段と、モータ（１）と直列に位置する少くとも１つの固体回路スイッチ（５）を制御するための制御信号
（Ｖ＿３）を受信する変調手段（２８）と、実測された
モータ速度と所望のモータ速度との差に依存する制御信号を生成するための制御信号生
成手段とを有する制御回路において該制御回路はモータ（１）により吸収される主電源のパワーを表す信号（Ｖ＿Ｐ）を与える手段（
２３）を有するものであり、また、上記測定手段というのはモータ（１）の両端子（１１、１２）間に現われ、モー
タの逆起電力とアーマチュア損失との和でなる電圧信号
（Ｖ＿１）を測定するための電圧測定手段（８）と、モータ（１）のアーマチュア損失を表す信号（Ｖ＿２）を与える補償手段（１８）とを有するもの
であり、さらに、上記制御信号生成手段というのは電圧信号とアーマチュア損失に依る信号（Ｖ＿２）と基準信号（Ｖ＿Ｒ）とに応答して、基準信
号と逆起電力との間の差を表す出力信号（Ｖ＿４）を生
成する手段と、上記出力信号とパワーを表す信号（Ｖ＿Ｐ）との間の差
へ導く信号（Ｖ＿６）を、制御信号として生成する手段
とを有するものであることを特徴とする直流モータの制御
回路。２、変調器（２８）と共に、鋸歯状またはこれに類似の
信号を生成する発振器（２９）を有することを特徴とす
る請求項１に記載の直流モータの制御回路。３、変調器（２８）及び発振器（２９）と共に、モータ
により吸収される電流を限定するためのフリップ・フロ
ップに接続する出力をもつ比較器（３０）を有すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の直流モータの制御
回路。４、アーマチュア補償手段（１８）は本質的に標本化保
持回路を持つことを特徴とする請求項１に記載の直流モ
ータの制御回路。５、電圧測定手段（８）は差動増幅器であり、また誤差
増幅手段（２０）及び増幅手段（２５）は、ダイナミッ
ク・インピーダンス（６１Ａ、６１Ｂ）をその中へ結合
している負帰還回路辺（６０）を少くとも１つ有する動
作上の増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の
直流モータの制御回路。６、加算ノード（１４）を有し、該ノードにおいて電圧
信号（Ｖ＿１）とアーマチュア損失に依る信号（Ｖ＿２
）と基準信号とが比較対照されるようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の直流モータの制御回路。７、誤差増幅器（２０）の出力点に位置する加算ノード
（２２）を有し、該ノードにおいて上記増幅器（２０）
からの出力信号（Ｖ＿４）とモータにより吸収されたパ
ワーを表す信号（Ｖ＿Ｐ）とが比較対照されるようにし
たことを特徴とする請求項１に記載の直流モータの制御
回路。