JPH03103093A - 直流モータの制御回路及び制御方法 - 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〕 本発明は交流電力を半波整流して直流電力に変換し、こ
の直流電カにより直流モータを駆動する制御回路，及び
，該回路の制御方法に関し、特に、産業用ロボット等の
制御を簡易に行い得る直流モータの制御回路及び方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来の半波整流回路を用いた直流モータの制御回路を第
３図により説明する。

第３図の回路において、交流電源１からの交流電力は、
スイッチング素子（同図ではサイリスタ）１１により半
波の直流電力に変換される。そして、この直流電力は、
機械的に動作する切換えスイッチｌ２を介して直流モー
タ２に供給される。

第３図の制御回路において、直流モータ２は、切換えス
イッチ１２をａ　−　ａ側に倒すと正転駈動し、ｂ−ｂ
側に倒すと逆転駆動する。

第４図は，交流電［１の電源電圧Ｖｇと、正転時・逆転
時における直流モータ２の端子間電圧（ＭＮ間）電圧Ｖ
ＭＩＪとの関係を示す波形図である。第４図では、サイ
リスタ１ｌのゲートの駆動を正転時においては通流率（
デューティ）α、／πとし，逆転時においては通流率α
２／πとして制御した場合を例示してある． 上記第３図に示した制御回路において、直流モータ２の
回転速度が上昇した場合に該速度を制動させる方法とし
ては、 ■サイリスタ１１の通流率を小さくして端子ＭＮに印加
される直流電圧ｖ，，ＩＮの平均値を減少させる，■直
流モータ２の界磁を調節する（例えば、界磁抵抗の値を
小さくする）、 ■界磁巻線と直列に抵抗を挿入し、この抵抗の値を変化
させる、 等の方法が知られている。

しかし乍ら、第３図に示す従来回路では、機械的な切換
えスイッチ１２を使用しているため、正逆転の切り換え
時間を要すること，および、接触点の焼損が生じ易いた
め制御回路の寿命も短かくなるという問題がある。

また，モータから負荷へ供給するトルクを減少するだけ
で制動力は発生できず、負荷のエネ，，ギヲ吸収するこ
とができないことによって、このままでは負荷がエネル
ギを持っているときには，速度の抑制でできないという
問題もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種の制御回路を産業ロボット等に使用する場合には
，全範囲（負荷へのトルク供給，負荷からのトルク吸収
）において比較的簡単な回路構成による簡易な速度制御
が望ましい。

そこで，第５図に示すように、交流電源１からの交流電
力をサイリスタ，パワートランジスタ，パワーＦＥＴ，
　ＧＴＯ　（自己消弧形サイリスタ）等により構威した
一対の逆導通形スイッチング素子３，４を介して直流電
力に交換し、該直流電力により直流モータ２を駆動する
ことが考えられる。

ここで，逆導通形スイッチング素子３，４はパワートラ
ンジスタ，パヮーＦＥＴ　，サイリスタ，　ＧＴＯ等の
パワースイッチング素子５，６とダイオードＤ１，Ｄ，
との逆並列回路により構威されている。また，各スイッ
チング素子３，４は直流モータ２の電機子回路に直列で
、かつ相互に逆極性となるように配向して挿入してある
。

上記の制御回路は，逆導通形スイッチング素子３，４の
通流率を変化させて直流モータ２に印加される直流電圧
（平均値）Ｖｓｓを調節し、これにより前記直流モータ
２の速度を制御するものである。

いま、各逆導通形スイッチング素子３，４のうち、一方
（例えば、逆導通形スイッチング索子３）をオン状態と
し、他方（逆導通形スイッチング素子４）をオフ状態と
したとする。

この場合、逆導通形スイッチング素子３は順導通し、逆
導通形スイッチング素子４は逆導通するので、交流電源
電圧Ｖｇは半波整流されて上記各素子を介して直流モー
タ２に印加される。

これに対し、逆導通形スイッチング素子３をオフ状態と
し、逆導通形スイッチング素子４をオン状態とすると、
交流電源電圧Ｖｇは上記の場合とは逆極性で半波整流さ
れて直流モータ２に印加される。

この結果、前者と後者とでは、直流モータ２の回転方向
は逆向きとなる。

また、逆阻止形スイッチング素子３又は４を，所望の通
流率でオン状態とすれば、直流モータ２に供給される電
力の調節、換言すれば直流モータ２の両入力端子ＭＮに
印加される直流電圧ＶＭＮの平均値の調節を行うことが
できるので，直流モータ２の速度制御が可能となる。

ところが、第５図の制御回路ではモータから負荷へのト
ルク供給のみであり、負荷からトルクを吸収して制動を
かけることができない。

本発明は、上記問題点を解決するために提案されたもの
であって、小型で寿命が長く、かつ簡単な回路構或で全
範囲（正転／逆転，負荷が正／負のエネルギ）で速度制
御を行うことができる直流モータの制御回路及びその制
御方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためになされた本発明の構成は、交
流電力を整流素子を介して直流電カに変換し、該直流電
力により直流モータを駆動する直流モータの制御回路に
おいて、第５図の回路に対し、 一対の逆阻止形スイッチング素子を、各逆阻止形スイッ
チング素子の極性が逆向きとなるように制動用の抵抗を
介して前記直流モータの流入力端子間に接続付加したこ
とを制御回路の特徴とし、この制御回路による直流モー
タの制御方法であって、各逆阻止形スイッチング素子を
所望の通流率でオン・オフ動作させ、これにより前記直
流モータに供給する電力およびモータの逆起電力に基づ
く制動用の抵抗での熱消費量を調節し、前記直流モータ
の回転速度を制御することを制御方法の特徴とするもの
である。

〔作　用〕

モータへの電力供給は、第５図により先に説明したとお
りである。

一方、交流電′ｇ電圧が直流モータの両端子に印加され
ていない期間において、直流モータの両入力端子間には
、該直流モータの回転により電機子巻線に生じた逆起電
力（逆電圧）が表れる。そして、この逆電圧は、制御抵
抗と逆阻止形スイッチング素子からなる一対の直列回路
（以下、制御回路という）の各両端子に印加される。

従つア，ユの逆電圧に基づく電流を制動抵抗に流し、該
制動抵抗で電力消費を行えば，直流モータの回転速度は
低下する方向で変化する。このことは負荷がエネルギを
もっている場合においても成立する。

そこで、上記の制動回路の逆阻止形スイッチング素子を
、交流電源の電圧が直流モータに印加されていない期間
中に導通させる。そして、その通流率を変化させること
により制御抵抗で消費される電力による制動力を調節す
る。モータへの電力供給の調節、および制御力調節によ
り該モータの速度制御を行う。

〔実施例〕

次に、本発明の制御回路の実施の一例を図面により説明
する。

第１図では、第５図に示す制御回路の各構成要？に加え
、直流モータ２の両入力端子ＭＮ間に制動抵抗Ｒｓ１又
はＲｓ２とサイリスタ，ＧＴＯ，パワーＦＥＴ　，パワ
ートランジスタ等からなる逆阻止形スイッチング素子７
又は８との直列回路が、各直列回路の極性が逆向きとな
るように接続されている。

なお、第１図では２つの制動抵抗Ｒｓ１，　Ｒｓ２を用
いたが、第２図に示すように、一の制動抵抗Ｒｓで制動
抵抗Ｒｓ■，　Ｒｓ２を共用することにしてもよい。

次に、本発明の制御方法の実施例を第１図及び第２図の
制御回路を例にとり説明する。

直流モータ２の両入力端子ＭＮ間に生ずる逆起電力は，
直流モータ２が負荷に対してトルクを供給する場合、及
び、直流モータが負荷からトルクの供給を受ける場合の
何れにおいても生じている。

従って、例えば、電源電圧νｇが直流モータ２に印加さ
れていない期間中にパワースイッチング素子７、或は、
８をオン状態とする制御を行えば制動抵抗Ｒｓｉ，Ｒｓ
２或いはＲｓで消費される電力を調節できる。これによ
り、直流モータ２の負荷トルクを吸収することができる
。

即ち、電源電圧Ｖｇの半周期に直流モータ２は交流電源
１から電力の供給を受けてモータトルクを発生し、他の
半周期に制動抵抗Ｒｓエ＋　Ｒｓ２或いはＲｓは直流モ
ータ２のトルクを吸収する。このような制御は、直流モ
ータ２の正転時，逆転時によらず行われ，パワースイッ
チング素子７、或は、８のスイッチングのタイミングを
調節することにより直流モータ２は負荷トルクにかかわ
らず所望の速度を維持することができる。

また、上記実施例では、正転・逆転動作を行わせる素子
として一対の逆導通形スイッチング素子３，４を用いた
が、サイリスタ等の逆阻止形スイッチング素子を逆並列
接続した回路を交流電ｍｌと直流モータ２との間に挿入
することにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、直流モータの両入力端子間に制動抵抗
と逆素子形スイッチング素子からなる直列回路を接続し
、前記制動抵抗により負荷トルクを熱として消費するこ
とにしたので、負荷トルク？正負にかからわず、直流モ
ータの回転速度を制御することができる。

また、一対の前記直列回路を、逆極性で直流モータの両
入力端子に接続したので、正転時・逆転時の何れにおい
ても速度制御を行うことができる。

更に、逆阻止形スイッチング素子のオン・オフのタイミ
ングを調節することにより直流モータの回転速度を常に
一定とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御回路の実施の一例を示す回路図，
第２図は本発明の制御回路の他の実施例を示す回路図、
第３図は従来の直流モータの制御回路の一例を示す回路
図，第４図は第３図の回路における電源電圧と直流モー
タの入力端子間電圧との関係を示す波形図、第５図は従
来考えられている直流モータの両側に一対の逆導通形ス
イッチング素子を挿入した制御回路を示す回路図である
。 １・・・交流電源、２・・・直流モータ、３，４・・・
逆導通形スイッチング素子、７，８・・・パワースイッ
チング素子、Ｒｓ■，　Ｒｓ，，　Ｒｓ・・・制動抵抗
第２口 第３０ １２ ４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　交流電力を整流素子を介して直流電力に変換し、該
   直流電力により直流モータを駆動する直流モータの制御
   回路において、 一対の逆阻止形スイッチング素子を、それぞれの極性が
   逆向きとなるように、制動用の抵抗を介して前記直流モ
   ータの両入力端子間に接続したことを特徴とする直流モ
   ータの制御回路。 ２　請求項１に記載の制御回路による直流モータの制御
   方法であって、同項記載の各逆阻止形スイッチング素子
   を所望の通流率でオン・オフ動作させ、モータが供給す
   るトルク、および、モータが吸収するトルクを調整し、
   負荷の変動に依存することなく熱消費量を調節し、前記
   直流モータの回転速度を制御することを特徴とする直流
   モータの制御方法。