JPH04140085A - 直流電動機の制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、無刷子直流電動機に係り、特に、直流電動
機の速度を検出する周波数検出機構のノマルス信号を周
波数電圧変換し、得られた直流電圧に基づいて直流電動
機の供給電圧を制御する直流電動機の制御装置に関する
。

（従来の技術） ロータに配設した永久磁石と、ステータに装着したアマ
チュアコイルとを対向させる無刷子直流電動機にあって
は、周波数検出機構を用い゛て速度制御することか多い
。この周波数検出機構はＦＧ機構と称され、永久磁石の
回転経路に配線されたコイルの出力を波形整形すること
により、周波数か回転速度に比例したパルス信号を出力
するものである。

第２図はこの周波数検出機構を用いた従来の直流電動機
の制御装置の構成を示すプロ・ツク図である。同図にお
いて、直流電動機１の速度を検出する周波数検出機構２
は、１回転当たり、例えば、１０個のパルスでなるパル
ス信号Ｆｒｇを発生して周波数電圧変換器３に加える。

周波数電圧変換器３は次式に従ってパルス周波数に比例
した直流電圧■ｆｖを出力する。

Ｖｆｖ””Ｋｆ　−Ｆｆ’ｇ　　　　　　　・・・（１
）たたし ■ｆｖ’直流電圧 に４．比例定数 Ｆ　ｒｇ：パルス信号のパルス数 である。

直流増幅回路４は、演算増幅器ＯＰと、この演算増幅器
ＯＰの反転入力端子（−）に直流電圧ｖｆｖを加える入
力抵抗Ｒ１と、演算増幅器ＯＰの非反転入力端子（＋）
に基準電圧■。を供給する直流電源と、演算増幅器ＯＰ
のフィードバック抵抗Ｒ４とで構成され、次式に示すよ
うに基準電圧■　と直流電圧Ｖ、評の偏差分を増幅して
直流型圧Ｖ　　を出力する。

ｍｐ Ｖ　　　−Ｋ　　　（Ｖｏ−Ｖｆｖ）　−＝（２）ａＵ
ｌｐ　　　　　ａ たたし Ｋ　・ゲイン である。

直流増幅回路４から出力される直流電圧Ｖａ、ｐはベー
ス抵抗Ｒを介してトランジスタＴＲ１のへ−ス・エミッ
タ間に印加され、直流電圧ＶａＩＩｉｐに比例するベー
ス電流を供給すると共に、このベース電流に対応する直
流電圧を直流電動機１に供給する。

なお、トランジスタＴＲ，および直流電動機１の直列接
続回路には、さらに、抵抗Ｒが直列接続されている。こ
の抵抗Ｒは、直流電動機１に許容最大電流か流れたとき
、トランジスタＴ　Ｒ２のペースエミッタ間電圧Ｖｂ８
（暢０．７　Ｖ）を発生させるもので、これによりトラ
ンジスタＴＲ２をオン状態にしてトランジスタＴＲ，の
ベース電流を引き抜いてこのトランジスタＴＲ，をオフ
状態にする。すなわち、抵抗ＲおよびトランジスタＴＲ
２は、直流電動機１を過電流制限している。

しかして、この第２図に示した制御装置は、直流電動機
１の速度上昇によって周波数検出機構２のパルス信号Ｆ
ｆｇのパルス数か増大すると直流電動機１の電圧を低く
して速度を下げ、反対に、直流電動機１の速度降下によ
って周波数検出機構２のパルス信号Ｆｆｇのパルス数か
減少すると直流電動機１の電圧を高くして速度を上げる
。また、過電流を制限して高負荷に伴う直流電動機１の
破壊を未然に防止している。

（発明か解決しようとする課題） 上述した周波数検出機構２は、ＦＧコイル発生電圧を波
形整形するものであるため、始動時に充分な起電力か得
られないことがある。また、始動電流のノイズ等を拾う
こともある。このため、周波数検出機構２かパルス信号
Ｆｆｇに近似した誤パルスを発生して、いわゆる、チャ
タリングという現象を起こすことかある。

チャタリングか発生した場合、直流電動機１が殆ど回転
していないにも拘らず、高速回転したと同様な直流電圧
Ｖｆｖを発生し、直流電動機１の印加電圧を下げるため
、直流電動機１は始動困難に陥る。

このことを第３図および第４図を用いて説明する。

第３図は良好な始動が行われた場合の周波数検出機構の
出力Ｆ４ｇと、周波数電圧変換器の出力ｖ、評、直流電
動機１の印加電圧Ｖ□との関係を示すもので、パルス信
号Ｆｆｇは始動に応じて周波数か増大しくパルス発生周
期か短＜）、この周波数に比例して周波数電圧変換器の
出力ｖ、嘘増大して、直流電動機の電圧Ｖ　は次第に下
げられる。

口 そして、時刻ｔ１以降、定常状態に移行する。

第４図はチャタリングの発生により始動困難に陥った場
合の周波数検出機構の出力Ｆ４．と、周波数電圧変換器
の出力■ｆｖと、直流電動機１の印加電圧Ｖ　との関係
を示すもので、周波数検出機構口 は始動直後の時刻ｔ　から誤パルス信号ＦｆｇＧ出θ カし、周波数電圧変換器は比較的大きな電圧ｖ１゜を出
力する。これによって直流電動機の電圧Ｖｌは定常電圧
以下に下げられることになり、これによって始動が困難
となる。

この対策として、周波数検出機構２が出力するパルス信
号ＦｆｇＯ経路に低域フィルタを挿入して高周波成分を
除去する方法かある。しかし、この方法は発振周波数か
一定でないため信頼性に欠けるものであった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、周波数検出機構のチャタリングかあったととても、
確実に起動させることのできる直流電動機の制御装置を
得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、直流電動機の速度を検出する周波数検出機構
のパルス信号を周波数電圧変換し、得られた直流電圧と
基準電圧との偏差を増幅し、増幅された偏差信号に応し
て前記直流電動機の供給電圧を制御する直流電動機の制
御装置において、前記直流電動機の逆起電力を検出する
逆起電力検出手段と、検出された逆起電力と設定値とを
比較して始動の良、不良を判定する比較手段と、この比
較手段か始動不良と判定したとき、前記パルス信号の伝
達経路を遮断して前記直流電圧を零にするゲート手段と
を備えたことを特徴とするものである。

（作　用） この発明においては、直流電動機の逆起電力から始動の
良、不良を判定し、始動不良のとき基準電圧と比較され
る直流電圧を零にして、直流電動機を高速回転させる側
に信号レベルを変更するので、周波数検出機構のチャタ
リングと関係なく直流電動機を確実に起動させることが
できる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図であり
、図中、第２図と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、直流電動機１の逆起電力
を検出する逆起電力検出回路５と、その出力か設定値よ
り高いか否かを判定する比較回路６と、周波数検出機構
２の出力を一方入力、比較回路６の出力を他方入力とし
、その出力を周波数電圧変換器３に加えるＡＮＤ回路７
とを追設した構成になっている。

ここで、逆起電力検出回路５は演算増幅器ＯＰと、制御
電源電圧Ｖ　を抵抗Ｒ４と共に分圧してＣ 演算増幅器ＯＰの非反転入力端子に加える入力抵抗Ｒ５
１と、演算増幅器ＯＰの反転入力端子に直流電動機１の
負側電圧を加える入力抵抗Ｒ５２と、抵抗Ｒに発生する
電圧を同じ反転入力端子に加える入力抵抗Ｒ１３と、演
算増幅器ＯＰのフィードバック抵抗Ｒｒとで構成されて
いる。そして、この逆起電力検出回路５の出力信号は比
較回路６の正端子に加えられ、この比較回路６の負端子
には基準電圧Ｖ　が加えられている。

上記のように構成された本実施例の動作を、特に、第２
図と構成上で異なる点を中心にして以下に説明する。

直流電動機の印加電圧、巻線抵抗、回転数および電流の
間には次式の関係かある。

Ｖ　　−Ｋ　　−Ｎ＋Ｉ　・Ｒｍ　　　−４３）屈　　
　　　　ｎ たたし ■　：印加電圧 Ｋ　、逆起電力定数 Ｎ１回転数 Ｉ：電流 Ｒ口　＝巻線抵抗 である。

この式を変形すると次式が得られる。

Ｋ　　−Ｎ−Ｖ　　−１・Ｒｍ　　　−（４）ｎ　　　
　　　　　　　ω この（４）式中のＫ　　−Ｎは直流電動機１が実際に回
転したときの逆起電力で、逆起電力検出回路５は（４）
式中の右辺の演算を実行する。すなわち、制御電源電圧
Ｖ　に対応する電圧を演算増幅器Ｃ ＯＰの非反転入力端子に加え、直流電動機１の負側電圧
を演算増幅器ＯＰの反転入力端子に加え、さらに、抵抗
Ｒに発生する電圧を反転入力端子に加えることによって
、（４）式中の右辺の演算を実行する。

ここで、直流電動機］か正常回転せず、逆起電力検出回
路５の出力が、基準電圧Ｖ　よりも低いときには、比較
回路６の出力は論理レベルのｒＬＪとなり、ＡＮＤ回路
７の作用でパルス信号ＦｆｇＩ１７）経路か遮断される
。これにより、周波数電圧変換器３の出力は零となり、
直流増幅回路４は直流電動機］を最大速度で駆動するよ
うな電圧を出力する。

これとは反対に、直流電動機１が正常回転し、逆起電力
検出回路５の出力が、基準電圧Ｖ　よりも高いときには
、比較回路６の出力は論理レベルのｒＨＪとなり、ＡＮ
Ｄ回路７はパルス信号Ｆｆ。

を通過させる。これによって、パルス信号Ｆｆｇの周波
数か上がれば直流電動機１の印加電圧が下げられ、パル
ス信号Ｆｆｇｏ周波数か下がれば直流電動機１の印加電
圧が上げられる通常の定速制御か可能となる。

かくして、この実施例によれば、周波数検出機構のチャ
タリングにより、直流電動機１から比較的大きい電圧か
発生し、直流増幅回路４が直流電動機］の電圧を下げる
働きをしたことによって始動不良か発生したとき、パル
ス信号ＦｆｇＧ遮断するので直流電動機１を最大速度で
駆動することかできる。

なお、上記実施例では周波数検出機構２から出力される
パルス信号ＦｆｇＧ遮断したか、この代わりにＡＮＤ回
路７を周波数電圧変換器３の後段に挿入し、この直流電
圧信号を遮断しても同様な結果か得られる。

また、上記実施例では演算増幅器を主体とする逆起電力
検出回路を用いたか、この代わりにＡ／Ｄ変換器とマイ
クロコンピュータを用いて、逆起電力検出回路５と同様
な機能をマイクロコンピュータに持たせるようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなようにこの発明によれば、
直流電動機の逆起電力が設定値より低いとき、周波数検
出機構の信号経路を遮断するため、周波数検出機構のチ
ャタリングと関係なく直流電動機を確実に起動させるこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図は従来の直流電動機の制御回路の構成を示す回路図、
第３図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）および第４図（ａ）
　、　（ｂ）　、（ｃ）はこの制御装置の動作を説明す
るためのタイムチャートである。 ２・・・周波数検出機構、３・・・周波数電圧変換器、
４・・・直流増幅回路、５・・逆起電力検出回路、６・
比較回路、７・・・Ａ　Ｎ　Ｄ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電動機の速度を検出する周波数検出機構のパルス信
   号を周波数電圧変換し、得られた直流電圧と基準電圧と
   の偏差を増幅し、増幅された偏差信号に応じて前記直流
   電動機の供給電圧を制御する直流電動機の制御装置にお
   いて、前記直流電動機の逆起電力を検出する逆起電力検
   出手段と、検出された逆起電力と設定値とを比較して始
   動の良、不良を判定する比較手段と、この比較手段が始
   動不良と判定したとき、前記パルス信号の伝達経路を遮
   断して前記直流電圧を零にするゲート手段とを備えたこ
   とを特徴とする直流電動機の制御装置。