JPH0311994A - 直流モータの速度制御方法 - 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」 本発明はチョッパによる直流モータの速度制御方法に関
する。

「従来の技術」 直流モータのチョッパ制御では、モータのロック時など
に過大な電流がトランジスタ等のスイッチング素子に流
れるおそれがある。かかる過大電流によりスイッチング
素子が破壊されるのを防ぐため、従来の装置は、モータ
容量に比べて十分大きな許容電流値を有するスイッチン
グ素子を用いたり、第５図に示す様に、スイッチング素
子３に直列に制限抵抗２１を挿入し、スイッチング素子
３に流れる電流を制限したりしていた。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、十分大きな許容電流値を有するスイッチ
ング素子を用いることは、モータ容量が大きくなるとコ
スト的にも困難である。特に、車載用モータでは低電圧
大電流でモータを駆動するため、モータの出力に比べて
スイッチング素子の電流容量が大きくなり不利である。

丈な、直列に制限抵抗２１を挿入するものは、正常使用
時の制限抵抗２１による電力損失がかなりのワット数に
なり、制限抵抗２１の発熱から他の機器を保護し火災を
防止すると共に熱を放出するための熱対策構造のコスト
が大きくなるという問題点があった。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、制限抵抗を用いずスイッチング素子
に流れる電流を制限して使用できる直流モータの速度制
御方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段Ｊ 上記の目的を達成するため、本発明では、チョッパによ
る直流モータの速度制御方法において、スイッチング素
子がオンされてからモータを流がスイッチング素子の最
大許容電流値に到達するまでに要する時間より短い時間
に設定された最大オン時間Ｔｃと、スイッチング素子が
オフされてからフリーホイールダイオードに流れる電流
が零になるまでに要する時間より長い時間に設定された
最少オフ時間Ｔ　ｄと、前記最大オン時間′「Ｃと前記
最少オフ時間Ｔｄとを加え合わせた時間（Ｔｃ＋Ｔｄ）
より雉くない時間に設定された周期時間Ｔｆとを用い、
スイッチング素子によるチョッパ周期を前記周期時間１
゛ｆとし、スイッチング素子をオンする時間の最大値を
前記最大オン時間Ｔｃ以下に制限するようにしたことを
特徴とする１−σ流モータの速度制御方法が提供される
。

「作用」 上記のように構成された直流モータの速度制御方法では
、周期時間Ｔｆの設定からスイッチング素子がオンされ
る直前の時点には必ずモータ電流が０に減衰している。

スイッチング素子がオンされてからのモータ電流は、初
期値がＯであるから、当該直流モータの電機子時定数に
より制限され徐々に）１昇する。そして、スイッチング
素子のオン時間が最大オン時間Ｔｃに制限されているか
ら、スイッチング素子を流れる瞬時最大電流値もｔ機子
時定数及び最大オン時Ｉｎ　Ｔ　ｃに従って制限される
。従って直流モータの特性に合わせて最大オン時間Ｔ　
ｃを適当に設定することにより、スイ・ンチング素子に
流れる電流値を最大許容電流値以下に制限することがで
きる。

また、スイッチング素子のオン時間を、上記最大オン時
間Ｔｃ以下の範囲で制御することにより、モータの平均
Ｉ１１が制御され速度が制御される。

「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は速度制御装置の要部を示す回路図である。

バッテリ１の正極は直流モータ２の正極ブラシに接続さ
れ、負極ブラシはスイッチング素子をなすＭＯＳＦＥＴ
）ランジスタ３を介してバッテリ１の負極に接続されて
いる。また、直流モータ２に並列にフリーホイールダイ
オード４が接続されている０Ｍ０３ＦＥＴ３のゲート端
子には、図示しない駆動回路からパルス幅変調（ＰＷＭ
）されたゲート信号が入力され、ＭＯＳＦＥＴ３がオン
、オフされる。

第２図は作動を説明する波形図である。ＭＯＳＦＥＴ３
がオンされると、直流モータ２の電機子電流１ａは電機
子のインダクタンスＬａと抵抗Ｒａとにより定まる電機
子時定数τ＝　Ｌ　ａ　／　Ｒａに従って指数関数によ
り上昇する。ＭＯＳＦＥＴ３がオンされてから電機子電
流ＩａがＭＯＳＦＥＴ３の最大許容電流値Ｉｐに到達す
るまでに要する時間を計測し、その時間を最大オン時間
Ｔｃとする０次に、ＭＯＳＦＥＴ３をオフとすると、電
機子電流はフリーホイールダイオード４を還流し、図中
にＩｄで示す様に速やかに減衰する。電機子を流が最大
許容電流値Ｉｐに達した時点にＭＯＳＦＥＴ３をオフと
し、その時点からフリーホイールダイオード４に流れる
電流１ｄが０になる才での時間を計測し、その時間を最
少オフ時間Ｔｄとする。そして、最大オン時間Ｔｃと最
少オフ時間Ｔｄとを加え合わせた時間を周期時間Ｔｆと
し、ＭＯＳＦＥＴ３のオン時間を最大オン時間Ｔｃ以下
に制限してチョッパ制御する。この方法では、チョッパ
周波数を電機子時定数での逆数付近まで上げ、電機子電
流Ｉａが上昇しきらないうちに断続して電流値を制限し
ようとするのである。

第３図はより具体的な回路を示すブロック図である。

無安定マルチバイブレータ５の出力５ａがワンショット
マルチバイブレーク６に人力され、ワンショットマルチ
バイブレータ６の出力６ａがパワートランジスタ駆動回
路７に人力され、駆動回路７の出カフａがＭＯＳＦＥＴ
３のゲート端子に与えられている。無安定マルチバイブ
レータ５は半固定のトリマ抵抗器８を有し、周期を１［
できる。

無安定マルチバイブレータ５の周期は前記周期時間Ｔｆ
に設定される。ワンショットマルチバイブレータ６には
半固定のトリマ抵抗器９及び可変抵抗器１０が接続され
、出力パルス幅を可変にできる。ワンショットマルチバ
イブレータ６の出力パルス幅の可変域は、可変抵抗器１
０を変化させた場合の最大パルス幅が前記最大オン時間
Ｔｃとなるようにトリマ抵抗器９により設定される。

第４図は作動を説明する波形図である。無安定マルチバ
イブレータ５は一定の周期時間Ｔｆでオン、オフを繰り
返す、そのパルスの立上りによりワンショットマルチバ
イブレータ６が駆動され、可変抵抗器１０で定まるパル
ス幅Ｔｏｎのパルスを出力する。そして、ワンショット
マルチバイブレーク６からパルスが出力されている間だ
け駆動回路７によりＭＯＳＦＥＴ３がオン状態とされる
。

Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　３のオン時間Ｔｏｎの間、モー
タ２の電機子電流１ａは増大し、オフ時間の間にＯに減
衰する。従って、可変抵抗器１０を適当に調整すること
により、電機子電流Ｉａの平均値Ｉｆ、ＩＩを調整する
ことができ、モータ２の速度を制御することができる。

電機子電流Ｉａの最大瞬時値は、ＭＯＳＦＥＴ３のオン
時間Ｔｏｎ、すなわちワンショットマルチバイブレータ
６のパルス幅で制限され、トリマ抵抗器９で設定される
最大オン時間ＴｃによりＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　３の最
大許容電流値Ｉｐ以下に制限される。

［発明の効果Ｊ 本発明は、上記の構成を有しｆ４８１子時定数を利用し
スイッチング素子のオン時間により電流値を制限するも
のであるから、制限抵抗器などの特別の部品を用いなく
てもスイッチング素子を過電流から保護し、直流モータ
の速度を制御することができるという効果がある。この
ため、制限抵抗器における損失がなくなり、また、熱対
策に要した構造物が不要になり、安価に速度制御装置を
提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の実施例を示し、第１図は本
発明が適用された装置を示す回路図、第２図は波形図、
第３図はブロック図、第４図は波形図であり、第５図は
従来の装置を示す回路図である。 ２１１．直流モータ、　　３　、、、ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ
（スイッチング素子）、　４０．フリーホイールダイオ
ード。 第１図 ＭＯＳＦＥＴ（３） 丁７１「ト 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チョッパによる直流モータの速度制御方法において、ス
   イッチング素子がオンされてからモータ電流がスイッチ
   ング素子の最大許容電流値に到達するまでに要する時間
   より短い時間に設定された最大オン時間Ｔｃと、スイッ
   チング素子がオフされてからフリーホイールダイオード
   に流れる電流が零になるまでに要する時間より長い時間
   に設定された最少オフ時間Ｔｄと、前記最大オン時間Ｔ
   ｃと前記最少オフ時間Ｔｄとを加え合わせた時間（Ｔｃ
   ＋Ｔｄ）より短くない時間に設定された周期時間Ｔｆと
   を用い、スイッチング素子によるチョッパ周期を前記周
   期時間Ｔｆとし、スイッチング素子をオンする時間の最
   大値を前記最大オン時間Ｔｃ以下に制限するようにした
   ことを特徴とする直流モータの速度制御方法。