JPH0471592A - ミシンモータの駆動装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ミシンモータの駆動装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、ミシンモータの駆動装置として、交流電源か
ら直流を作成する直流電源からのモータ各相巻線への通
電を所定の周期・シーケンスで断続することで、ミシン
モータを駆動あるいは制動（いわゆるインバータ運転）
するものが知られている。この種の駆動装置では、その
制動時においては、ミシンモータの発電作用により相巻
線に磁気エネルギが蓄積されるので、電力回生手段（例
えば、転流ダイオード）を設けて磁気エネルギを電荷と
して直流電源付属のコンデンサに規制すると共に、放電
回路を設けてコンデンサの電荷を適時放電することによ
り直流電源の電圧が上昇し過ぎないようにしている。例
えば、数ミリ秒、放電すると、直流電源の電圧が制限電
圧以下に下がるようにされている。

ところで、縫製工場などでは受電・配電設備や他のカゴ
型誘導モータの影響で、ミシンモータに給電している交
流電源の電圧が定格以上に上昇し、その結果、直流電源
の電圧が制限電圧を越えて上昇することがある。このよ
うな場合には、コンデンサに蓄積される電荷は、上記規
制電荷に比して遥かに多く、放電しても電源電圧はさら
に上昇を続けその時間は数百ミリ秒〜数秒以上になる。

このように放電時間が長くなると、放電回路が熱破壊さ
れる恐れがあるので、過電流により溶断するヒユーズを
取り付は放電を強制停止することで放電回路を保護する
ことが考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記保護ヒユーズを増設した駆動装置では、ヒ
ユーズが溶断する度に、ミシンモータの運転を中止して
ヒユーズの交換を行わなければならないので、大変手間
かかかり、交流電源電圧が度々上昇するようなときには
縫製作業に支障を来すこともあった。

そこで本発明は、ヒユーズによらず過電圧から放電回路
を保護できるミシンモータの駆動装置を提供することを
目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、 交流電源から入力した交流を整流したのち蓄電手段によ
り平滑して直流を出力する直流電源と、直流電源からミ
シンモータの各相巻線を通電する通電手段と、通電手段
の通電磁気を制御してミシンモータを駆動あるいは制動
する制御手段と、制御手段によるミシンモータの制動時
に各相巻線に蓄積された磁気エネルギを電荷として上記
蓄電手段は回生ずる電力回生手段とを備えるミシンモー
タの駆動装置において、直流電源の出力電圧が所定の第
１の電圧値を越えると、蓄電手段に蓄積された電荷を放
電する放電手段と、直流電源の出力電圧が所定の第１の
電圧値よりも高い所定の第２の電圧値を越えると、放電
手段による放電を停止させると共に通電手段によるミシ
ンモータの各相巻線への通電を停止させる停止手段とを
備えることを特徴とするミシンモータの駆動装置にある
。

［作用コ 以上のように構成された本発明のミシンモータの駆動装
置によれば、制御手段によりミシンモータが制動されて
いるときには、相巻線に蓄積された磁気エネルギが、電
力回生手段によって電荷として蓄電手段に回生され、蓄
電手段の電荷が増えるので、直流電源の出力電圧が所定
の電圧値を越える。すると、放電手段が蓄電手段の電荷
を放電し、その結果、直流電源の出力電圧は速やかに下
がる。しかし、何らかの理由で、交流電源の電圧が定格
より上昇すると、蓄電手段に蓄積される電荷は回生電荷
より遥かに多く、所定の第１の電圧値に達したとき放電
手段が電荷を放電しても、直流電源の出力電圧はさらに
上昇を続は所定の第２の電圧値に達する。すると、停止
手段が、放電手段による放電を停止させると共に通電手
段によるミシンモータの各相巻線への通電を停止させる
。

つまり、放電期間が長くなって放電手段が熱破壊される
前に、放電が停止され、かつ通電停止によりミシンモー
タは回転状態からフリーランの状態となるので、ミシン
モータは、ミシンモータにより駆動されるミシンの各運
動機構からの負荷により暫時停止する。又、ミシンモー
タの停止中に交流電源の電圧が定格より上昇したときに
も同様にして放電手段が熱破壊される前に放電が停止さ
れる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明を適用したミシンモータの駆動装置を
表す電気回路図である。

図に示すように、駆動装置１は、交流電源３から入力し
た交流を整流して直流を作成する直流電源５と、ミシン
駆動用の交流モータＭを通電するための通電回路７と、
直流電源５と通電回路７との間に設けられ直流電源５の
電圧が制限電圧を越えると放電する放電回路９と、通電
回路７による交流モータＭの通電磁気を制御する通電制
御部１１と、直流電源５の電圧が所定の第１の電圧値に
達したとき放電回路９を動作させる第１の電圧検出回路
１４と所定の第２の電圧値に達したときフリップフロッ
プＦＦを動作させる第２の電圧検出回路１５と、第２の
電圧検出回路の出力信号で上記放電及び通電を停止させ
る停止回路１３で主要部として構成されている。

交流電源３は電磁開閉路ＭＣを介して直流電源５に接続
され、直流電源５は、整流回路として周知のダイオード
・ブリッジ回路５ａ、平滑用のコンデンサ５ｂ及びその
保護抵抗５ｃからなる。

尚、本実施例では、コンデンサ５ｂが前述の蓄電手段に
相当する。

通電回路７は、いわゆるインバータであって、交流モー
タＭの各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの通電を断続する６
個の電力トランジスタ（以下、単にトランジスタという
）　Ｔｒｕ、　Ｔｒｖ、　Ｔｒｙ、　Ｔｒｘ。

Ｔ　ｒｙ、　Ｔ　ｒｚと、各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗが
ら電荷を回生ずるための６個の転流ダイオードＤ１〜Ｄ
６とから構成され、トランジスタＴｒｕとＴｒｘとの接
続点Ｐｕに相巻線Ｌｕが、トランジスタＴｒｖとＴｒｙ
との接続点Ｐ「に相巻線Ｌｖが、トランジスタＴｒｙと
Ｔｒｚとの接続点Ｐｖに相巻線Ｌｗが、それぞれ接続さ
れている。

尚、本実施例では、転流ダイオードＤ１〜Ｄ６か電力回
生手段に相当する。

放電回路９は、電力消費抵抗Ｒ１とダイオードＤＩＯと
の並列回路、回路保護用のヒユーズＦ及びスイッチング
用のトランジスタＴｒｄからなる直列回路であって、ト
ランジスタＴｒｄがＯＮすると、コンデンサ５ｂに蓄積
された電荷が、電力消費抵抗Ｒ１からトランジスタＴｒ
ｄへと流れ、電力消費抵抗Ｒ１を発熱させることによっ
て消費される。

通電制御部１１は、所定のシーケンスで、トランジスタ
Ｔｒｕ−ＴｒｚのベースにスイッチングパルスＵＢ−Ｚ
Ｂを出力して交流モータＭの各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ
への通電時期を制御することで、交流モータＭの回転を
制御する。例えば、交流モータＭを駆動するときには、
トランジスタＴｒｕ・ＴｒｙがＯＮ、続いてＴｒｕ−Ｔ
ｒＺがＯＮ（他のトランジスタはＯＦＦ、以下同じ）→
トランジスタＴｒｖ−ＴｒＺがＯＮ、続いてＴｒｖ−Ｔ
ｒｘが０Ｎ−１−ランジスタＴｒｖ−ＴｒｘがＯＮ、続
いてＴｒｗ−ＴｒｙがＯＮという循環順序で、１２０度
の位相差をもって各トランジスタＴｒｖ−Ｔｒｚの駆動
を制御する。

一方、交流モータを制動するときには、トランジスタＴ
ｒｘ−ＴｒｖがＯＮ、続いてＴｒｘ−ＴｒＶがＯＮ（他
のトランジスタはＯＦＦ、以下同じ）→トランジスタＴ
ｒｙ−ＴｒｗがＯＮ、続いてＴｒＶ”ＴｒｕがＯＮ→ト
ランジスタＴｒｚ門ＴｒｕがＯＮ、続いてＴｒｚ−Ｔｒ
ｖがＯＮという循環順序で、１２０度の位相差をもって
各トランジスタＴｒｕ−Ｔｒｚの駆動を制御する。つま
り、交流モータＭを逆転させるようにして制動する。

又、通電制御部１１は、フリップフロップＦＦから信号
Ｓ３（後述する）が入力されると、全てのトランジスタ
Ｔｒｕ−ＴｒｚをＯＦＦして交流モータＭの通電を停止
するように構成されている。

尚、通電制御部１１の構成はインバータ制御用のものと
しては周知であるので詳細は省略する。

第１の電圧検出回路１４は、検出抵抗Ｒ２により検出さ
れた直流電源５の電圧ＶＤＣと予め定められた直流電源
５の第１の制限電圧Ｖｒｅｆ＋とを比較するコンパレー
タＯＰ１で構成される。

第２の電圧検出回路１５は、検出抵抗Ｒ２により検出さ
れた直流電源５の電圧ＶＤＣと予め定められた直流電源
５の第２の制限電圧Ｖ　ｒｅｆ２とを比較するコンパレ
ータＯＰ２で構成される。

そして停止回路１３はコンパレータＯＰ２からの出力信
号Ｓ２が入力されるフリップフロップＦＦと、そのフリ
ップフロップＦＦからの信号Ｓ３とコンパレータＯＰ１
からの信号Ｓ１が入力される論理回路ＡＮＤと、フリッ
プフロップＦＦの反転Ｑ端子からの信号Ｓ３で作動する
リレー回路ＲＬとから構成されている。

フリップフロップＦＦは第２の電圧検出回路の出力信号
Ｓ２（Ｈｉｇｈレベル）が入力されるとＬｏｗアクティ
ブの信号Ｓ３を論理回路ＡＮＤ。

通電制御部１１及びリレー回路ＲＬへ出力する。

尚、信号Ｓ３はリセット信号によりＨｉｇｈレベルに復
帰する。

論理回路ＡＮＤはコンパレータＯＰ１とフリップフロッ
プの信号Ｓ１と８３が共にＨｉｇｈレベルとなったとき
即ち電源電圧ＶＤＣがＶｒｅｆ’＋で設定した所定の第
１の電圧に達したとき、Ｈｉｇｈアクティブの出力信号
Ｓ４を放電回路９のトランジスタＴｒｄに出力する。さ
らに、電源電圧ＶＤＣがＶｒｅｆ２で設定した所定の第
２の電圧に達したときコンパレータＯＰ２の信号Ｓ２が
フリップフロップＦＦに入力されるとフリップフロップ
ＦＦの出力信号Ｓ３はＬｏｗとなるので論理回路のＡＮ
Ｄの出力レベルもＬｏｗとなる。リレー回路ＲＬはフリ
ップフロップＦＦの出力信号Ｓ３のＬｏｗが入力される
と僅かなデイレイ時間の後に作動し、電磁開閉器ＭＣを
開かせることによって交流電源３を遮断するように構成
されている。

次に、駆動装置１の動作について説明する。

通電制御部１１により交流モータＭが制動されていると
きには、交流モータＭは発電モードになり相巻線Ｌｕ、
Ｌｖ、Ｌｗに磁気エネルギが蓄積される。この磁気エネ
ルギは電荷となり転流ダイオードＤ１〜Ｄ６によってコ
ンデンサ５ｂに回生され、コンデンサ５ｂには電荷がよ
り多く蓄積される。その結果、電源電圧ＶＤｃが制限電
圧Ｖ　ｒｅｆを越える。すると、論理積回路ＡＮＤの出
力信号Ｓ４がＨｉｇｈレベルとなるので（フリップフロ
ップＦＦからの論理信号Ｓ３のレベルは、Ｒｉｇｈ）、
トランジスタＴｒｄがＯＮして放電か行われる。放電に
より電源電圧ｖＤｃが制限電圧Ｖ　ｒｅｆ＋以下に下が
ると、トランジスタＴｒｄがＯＦＦする。

この放電時間は、例えば、数ミリ秒のレベルである。

ところで、例えば、工場内の受電・配電設備やカゴ型誘
導モータの影響で、交流電源３の電圧が定格以上に上昇
し、その結果、コンデンサ５ｂに蓄積される電荷は回生
電荷に比して遥かに多く、放電しても電源電圧ｖＤｃが
制限電圧Ｖｒｅｆ’＋以下にならず、さらに上昇を続は
制限電圧Ｖ　ｒｅｆ’ｚに達し制限電圧Ｖ　ｒｅｈ以下
になるまでに数百ミリ秒〜数秒を要することがある。

このように交流電源３の電圧が制限電圧Ｖ　ｒｅｆｚに
達したときはフリップフロップＦＦの論理信号Ｓ３がＬ
ＯＷレベルになるので論理積回路ＡＮＤの出力信号Ｓ４
がＬｏｗレベルになる。従って、トランジスタＴｒｄが
ＯＦＦして放電が停止すると共に、フリップフロップＦ
Ｆの出力信号Ｓ３は通電制御部１１に入力され、この信
号Ｓ３に基づいて、通電制御部１１は通電回路７による
通電を全て停止する。更に、僅かなデイレイの時間の後
にリレー回路ＲＬが作動して電磁開閉器ＭＣを開かせ交
流電源３を遮断する。

すると、コンデンサ５ｂに蓄積された電荷は保護抵抗５
Ｃにより徐々に放電され直流電圧は制限電圧Ｖｒｅｆ＋
以下に下がる。この間、各トランジスタＴｒｕ−Ｔｒｚ
及びＴｒｄには制限電圧Ｖ　ｒｅｆ’ｚを越えて電圧が
かかるが、トランジスタ一般の特性としてＯＦＦのとき
の耐圧がＯＮのときより十分高いので、各トランジスタ
Ｔｒｕ−Ｔｒｚ及びＴｒｄには支障がない。

そして、回転中であった交流モータＭはミシンの運動機
構（図示路）からの負荷によって暫時停止する。

以上説明したように、本実施例では制限電圧Ｖｒｅｆ’
２を越えると、放電を停止すると共に交流モータＭの通
電を停止し、更に交流電源３を遮断するので、放電回路
９が保護されると共に、ヒユーズＦも溶断しない。又、
交流モータＭが停止中のときも同様にして放電回路９が
保護されると共にヒユーズ溶断ちない。従って、交流電
源３の電圧下降を確認した後に交流電源３を再投入すれ
ば、交流モータＭを再駆動でき、速やかにミシンの運転
が再開できる。

従って、本実施例では交流電源３の電圧の上昇状態に応
じて放電あるいは放電停止、通電停止を行い、放電回路
９及び通電回路７が保護されると共にヒユーズＦが溶断
することがない。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のミシンモータの駆動装置に
よれば、所定の第１の電圧値を越えて放電された放電回
路が、第１の電圧値よりも高い所定の第２の電圧値を越
えると放電を停止すると共にミシンモータの各相巻線へ
の通電を停止するので、放電手段が保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のミシンモータの駆動装置を表す電気
回路図である。 図中、１は駆動装置、３は交流電源、５は直流電源、５
ｂはコンデンサ、７は通電回路、９は放電回路、１１は
通電制御部、１３は停止回路、１４は第１の検出回路、
１５は第２の検出回路、Ｍは交流モータ、Ｄ１〜Ｄ６は
転流ダイオード、Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗは相巻線、ｏｐ、、
ｏｐ２はコンパレータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電源から入力した交流を整流したのち蓄電手段
   により平滑して直流を出力する直流電源と、該直流電源
   からミシンモータの各相巻線を通電する通電手段と、該
   通電手段の通電時期を制御して該ミシンモータ駆動ある
   いは制動する制御手段と、該制御手段による上記ミシン
   モータの制動時に上記各相巻線に蓄積された磁気エネル
   ギを電荷として上記蓄電手段に回生する電力回生手段と
   、を備えるミシンモータの駆動装置において、前記直流
   電源の出力電圧が所定の第１の電圧値を越えると、上記
   蓄電手段に蓄積された電荷を放電する放電手段と、 前記直流電源の出力電圧が所定の第１の電圧値よりも高
   い所定の第２の電圧値を越えると、上記放電手段による
   放電を停止させると共に上記通電手段によるミシンモー
   タの各相巻線への通電を停止させる停止手段と、 を備えることを特徴とするミシンモータの駆動装置。