JPH03190592A - モータ制御装置 - 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】 〔概　　要］ モータ制御装置に関し、突発的な過電流状態が生じたと
きには少しの時間スイッチング素子をオフ状態にし、モ
ータが過負荷の状態で駆動されているときやモータの回
転軸が拘束されているようなときには充分長い時間スイ
ッチング素子をオフ状態にして理に適った制御ができる
ようにして、スイッチング素子を保護できるモータ制御
装置を提供することを目的とし、そのために、モータへ
の通電及び非通電によって該モータを駆動及び停止させ
るモータ制御装置において、モータ電流を検出する電流
検出器と、該電流検出器の出力が基準値以上になると小
パルス幅の通電休止指令信号を発生させる小パルス幅通
電体止指令信号発生手・段と、該小パルス幅通電休止指
令信号発生手段より連続して複数のパルスが発生した際
大パルス幅の通電休止指令信号を発生させる大パルス幅
通電休止指令信号発生手段とを有するモータ制御装置を
構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明はモータ制御装置に関し、特に直流モータへの通
電を制御するスイッチング素子に過電流を流さないよう
にし、且つ、モータの出力トルクがむやみに低下するよ
うなことのないようにしたモータ制御装置に係る。

〔従　来　の　技　術〕

ロボットや電気自動車の動力源には一般に直流モータが
用いられることが多く、通常、そうしたモータは制御装
置によって速度等が制御されるようになっている。

第４図は従来のモータ制御装置におけるスイッチング素
子に対する過電流防止回路の回路構成図である。同図に
おいて、電源１が繋がりスイッチング素子として機能す
るトランジスタ２のエミッタには直流モータの励磁コイ
ル３と電流検出用抵抗４が直列に繋がり、該電流検出用
抵抗の一端は接地されている。また、前記トランジスタ
２のエミッタには転流用ダイオード５の一方の端子を接
続し他方の端子は接地されている。

一方、この過電流防止回路はコンパレータ６を有し、該
コンパレータ６の反転入力端子（−）には前記トランジ
スタ２に流し得る最大許容電流を規正する基準値として
基準電圧が印加されている。

また、非反転入力端子（＋）には前記電流検出用抵抗４
に生ずる電圧が印加されている。該コンパレータ６の出
力は単安定マルチバイブレータ７にトリガー信号として
入力してあり、該単安定マルチバイブレータ７のＱバ一
端子はアンドゲート８の一方の入力端子に接続されてい
る。また、該アンドゲート８の他方の入力端子は前記直
流モータの駆動制御信号が図外の電子回路から入力され
ている。そして、該アンドゲート８の出力は前記トラン
ジスタ２を駆動するトランジスタ駆動回路９に入力され
ている。該トランジスタ駆動回路９の出力は前記トラン
ジスタ２のベースに入力されている。

こうした構成から、動作時、前記電流検出用抵抗に生ず
る電圧は前記励磁コイル３の電流が増加するにつれて高
くなる。そして、この電圧が前記基準電圧を超えるほど
に高くなると、前記コンパレータ６の出力状態が逆転（
Ｌ”からＨ”′に変わる）し、前記単安定マルチバイブ
レーク７にトリガーが掛かる。それに伴い該単安定マル
チバイブレーク７のＱバ一端子が一部期間ロウレベル（
“’Ｌ”）になる。その結果、前記モータの駆動制御信
号が前記トランジスタ２に伝達されなくなり、前記トラ
ンジスタ２はオフ状態となって、前記励磁コイル３への
通電が丁度前記単安定マルチバイブレーク７のＱバ一端
子がロウレベルとなる期間断たれる。

このようにして、従来は、スイッチング素子として機能
するトランジスタに過電流を流さないようにして、トラ
ンジスタが破壊されないよう保護していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述した如き従来の制御手法では、前記トラ
ンジスタ２がオフ状態となる期間が長いとオン状態に復
帰したときにモータの出力トルクが低下し過ぎて支障が
出てくる。逆に、短いとモータが過負荷の状態で駆動さ
れているときやモータの回転軸が拘束されているような
ときに、本来もっと長い期間オフ状態にしておく必要の
あるときに対応しきれず、結局トランジスタを損傷して
しまうと云った問題点があった。

そこで、本発明は前述した従来の問題点を考慮し、突発
的な過電流状態が生じたときには少しの時間スイッチン
グ素子をオフ状態にし、モータが過負荷の状態で駆動さ
れているときやモータの回転軸が拘束されているような
ときには充分長い時間スイッチング素子をオフ状態にし
て理に適った制御ができるようにして、スイッチング素
子を保護できるモータ制御装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するために、モータへの通電及
び非通電によって該モータを駆動及び停止させるモータ
制御装置において、モータ電流を検出する電流検出器と
、該電流検出器の出力が基準値以上になると小パルス幅
の通電休止指令信号を発生させる小パルス幅通電休止指
令信号発生手段と、該小パルス幅通電休止指令信号発生
手段より連続して複数のパルスが発生した際大パルス幅
の通電休止指令信号を発生させる大パルス幅通電休止指
令信号発生手段とを有するモータ制御装置を構成する。

〔作　　　用〕

突発的な過電流状態が生じたときには小パルス幅通電休
止指令信号発生手段からパルス幅の小さいパルスが発生
し、そのパルス幅の時間だけスイッチング素子がオフに
なる。モータが過負荷の状態で駆動されているときやモ
ータの回転軸が拘束されているようなときには、前記小
パルス幅通電休止指令信号発生手段から立て続けにパル
ス幅の小さいパルスが発生する。それに、応動して大パ
ルス幅通電休止指令信号発生手段からパルス幅の大きい
パルスが発生し、そのパ“ルス幅の時間スイッチング素
子がオフになって、前記スイッチング素子が過電流から
保護される。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳
述する。

第１図は本発明に係るモータ制御装置におけるスイッチ
ング素子に対する過電流防止回路の回路構成図である。

同図において、スイッチング素子として機能するトラン
ジスタ１０のエミッタには直流モータの励磁コイル１１
と電流検出用抵抗１２が直列に繋がり、該電流検出用抵
抗１２の一端は接地電位となる共通端子に接続されてい
る（以下、単に接地されているという）。また、前記ト
ランジスタ１０のエミッタには転流用ダイオード１３の
カソード端子を接続しアノード端子は接地しである。

前記トランジスタ１０のコレクタへは電源１４のプラス
端子を接続してあり、該電源１４のマイナス端子は接地
しである。

一方、この過電流防止回路はコンパレータ１５を有し、
該コンパレータ１５の反転入力端子（−）には前記トラ
ンジスタ１０に流し得る最大許容電流を規正する基準値
１として基準電圧を印加しである。また、非反転入力端
子（＋）には前記電流検出用抵抗１２に生ずる電圧を印
加している。

該コンパレータ１５の出力は単安定マルチバイブレーク
１６にトリガー信号として入力してあり、該単安定マル
チバイブレーク１６のＱバ一端子はアンドゲート１７の
一つの入力端子に接続している。また、前記単安定マル
チバイブレータ１６のＱ端子はダイオード１日のアノー
ドと抵抗工９の一方の端子に接続しである。そして、前
記ダイオード１８のカソードは抵抗２０を介してヒステ
リシス特性を持たせたコンパレータ（シュミット回路）
２１の反転入力端子（−）に接続しである。

この反転入力端子（−）には他に前記抵抗１９の他方の
端子とコンデンサ２２の一方の端子を接続してあり、コ
ンデンサ２２の他方の端子は接地しである。

前記コンパレータ２１の非反転入力端子（＋）には基準
値２として前記基準（ｌ！１とは異なる基準電圧を印加
してあり、該コンパレータ２１の出力は前記アンドゲー
ト１７の他の入力端子の一つに入力している。前記アン
ドゲート１７の残る入力端子の一つには前記直流モータ
の駆動制御信号を図外の電子回路から入力している。そ
して、該アントゲ−）１７の出力は前記トランジスタ１
０を駆動するトランジスタ駆動回路２３に人力している
。該トランジスタ駆動回路２３の出力は前記トランジス
タ１７のベースに入力しである。なお、前記トランジス
タ駆動回路２３はＦＥＴやトランジ・スタ等で構成でき
る電流増幅器或いはＴＴＬのドライバーＩＣ等を用いる
ことができる。

第２図は時間の経過に対する回路各部に生ずる電圧の相
互関係を示すタイムチャートである。そして、上段より
、基準値１、前記電流検出用抵抗１２に生ずる電圧、前
記単安定マルチバイブレーク１６のＱバー出力、前記単
安定マルチバイブレーク１６のＱ出力、基準値２、前記
コンデンサ２２の両端電圧、前記コンパレータ２１の出
力、前記トランジスタ駆動回路２３の出力を対比して示
している。

而して、前記直流モータの励磁コイル１１に流れる電流
が増えて前記電流検出用抵抗１２の両端の電圧が前記基
準値１を越えると、前記コンパレータ１５によって前記
単安定マルチバイブレーク１６にトリガーが掛けられ、
該単安定マルチバイブレーク１６のＱバー出力が一部時
間ロウとなり、それに対応して、前記トランジスタ駆動
回路２３より小パルス幅の通電休止指令信号を出力し、
その間、前記トランジスタ１０がオフになる。

一方、その間、前記単安定マルチバイブレーク１６のＱ
出力はハイになり、前記ダイオード１日と前記抵抗２０
を介して前記コンデンサ２２が充電される。また、前記
単安定マルチバイブレーク１６のＱ出力がロウに戻った
ときには、前記コンデンサ２２に充電された電荷が前記
抵抗１９を介して放電する。

ところで、前記抵抗１９と前記抵抗２０は前記抵抗１９
の方が前記抵抗２０よりも高抵抗に設定し放電の時定数
の方が充電の時定数よりも長くなるようにしている。ま
た、前記単安定マルチバイブレーク１６の時定数は小さ
（設定しである。そのため、前記トランジスタ１０に流
れる過電流が突発的な場合には、前記単安定マルチバイ
ブレーク１６のＱバー出力に現れる小パルス幅の期間だ
け前記トランジスタ１０をオフするだけで、オン状態に
復帰したときには過電流状態を解消する。

もしこのとき、過電流状態が解消していなければ、同様
に何回か前記小パルス幅の期間、前記トランジスタ１０
がオフすることになるが、過電流状態が短時間の場合に
は、前記小パルス幅の期間前記−トランジスタ１０をオ
フさせる回数は数少ない数回の内に過電流状態を解消す
ることになる。しかしながら、モータが過負荷の状態で
駆動されているときやモータの回転軸が拘束されている
ようなときには前記単安定マルチバイブレーク１６のＱ
バー出力には小パルス幅のパルスが立て続けに現れるよ
うになろうそして、前述のように前記コンデンサ２２に
対する充放電は放電の時定数の方が充電の時定数よりも
長くなるようにしているので、前記小パルス幅のパルス
が現れる頻度が多くなるにつれ前記コンデンサ２２の両
端電圧は高くなって行く。

この電圧が前記基準値２よりも高くなると前記コンパレ
ータ２１の出力ばロウとなる。そして、前記コンパレー
タ２１はヒステリシス特性を持たせであるので、前記コ
ンデンサ２２の放電がかなり進行しないと前記コンパレ
ータ２１の出力はハイに復帰しない。従って、前記コン
パレータ２１は前記小パルス幅のパルスに比べ例えば１
０倍とか２０倍くらい長い大パルス幅のパルスを出力す
る。これに対応して、前記トランジスタ駆動回路２３か
ら大パルス幅の通電休止指令信号を出力し、この間、ず
っと前記トランジスタ１０はオフする。

第３図は本発明に係るモータ制御装置におけるスイッチ
ング素子に対する過電流防止回路の他の回路構成図であ
る。この構成では、前記直流モータの励磁コイル１１を
前記トランジスタ１０のコレクタと前記電源１４のプラ
ス端子間に設けである。前記転流用ダイオード１３は前
記励磁コイル１１に並列に接続している。この回路構成
によっても第１図に示したものと同様に動作させること
ができる。

〔発明の効果］ 以北詳細に説明したように、本発明によれば、突発的な
過電流状態が生じたときには少しの時間スイッチング素
子をオフ状態にしてスイッチング素子を過電流から保護
でき、且・つ２．モータの励磁コイルへの通電休止時間
は短いことがらモータの出力トルクが低下し過ぎてしま
うようなことがない“・。また、モータが過負荷の状態
で駆動されているときやモータの回転軸が拘束されてい
るようなときには充分長い時間スイッチング素子をオフ
状態にしてスイッチング素子を過電流から保護できる。

従って、安全性を考慮して必要以上に余裕を持つよう前
記スイッチング素子に高価な大容量の素子を用いなくと
もよくなり、経済的にも有利なモータ制御装置を提供す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータ制御装置におけるスイッチ
ング素子に対する過電流防止回路の回路構成図、 第２図は時間の経過に対する回ｌｌ′３３部に生ずる電
圧の相互関係を示すタイムチャー　）、。 第３図は本発明に係るモータ制御装置におけるスイッチ
ング素子に対する過１；を流防止回路の他の回路構成図
、 第４図は従来のモータ制御装置におけるスイッチング素
子に対する過電流防止回路の回路構成図である。 １０・・・・トランジスタ、 １２・・・・電流検出用抵抗、 １５・・・・コンパレータ、 １６・・・・単安定マルチバイブレーク、１７・・・・
アンドゲート、 １８・　・　・　・ダイオード、 １９・・・・抵抗、 ２０・・・・抵抗、 ２１・・・・コンパレータ、 ２２・・・・コンデンサ、 ２３・・・・トランジスタ駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータへの通電及び非通電によって該モータを駆動及び
   停止させるモータ制御装置において、モータ電流を検出
   する電流検出器と、該電流検出器の出力が基準値以上に
   なると小パルス幅の通電休止指令信号を発生させる小パ
   ルス幅通電休止指令信号発生手段と、該小パルス幅通電
   休止指令信号発生手段より連続して複数のパルスが発生
   した際大パルス幅の通電休止指令信号を発生させる大パ
   ルス幅通電休止指令信号発生手段とを有することを特徴
   とするモータ制御装置。