JPH06103999B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電動機制御装置に関し、一層詳しくは安価か
つ簡単な構成で速度調整を行なうのに好適な電動機の制
御装置に関するものである。

（背景技術） 電動機、例えば同期電動機は、同期速度以外では回転ト
ルクを発生せず、始動トルクはほとんど零に近い。その
ため、同期電動機の始動を行うためには始動（制動）巻
線を備えた自己始動法によるか、あるいは始動用の補助
電動機が必要となる。

また、同期電動機は同期速度で回転する全くの定速度電
動機であつて、速度制御は困難であるが、同期速度その
ものを変えることによつて速度制御を行うことができ
る。すなわち、電源の周波数を変化させるか、極数を変
化させるかである。電源周波数を変化させる方式は、電
動機が専用の発電機によつて運転される場合に可能であ
る。極数を変化させる方式では、電機子巻線の極数と界
磁数とを同時に切り換えなければならない。

しかしながら、上記従来技術の同期電動機では起動が困
難であり、特殊な起動装置を必要とするため構成が複雑
かつ高価である。また、同期電動機は高速では負荷電流
が比較的に少ないものの低速になるにしたがい負荷電流
が増加するため、高速から低速まで広範囲に速度調整す
るのが困難である。更には、同期電動機は従来より回転
子に永久磁石が使用されており、電動機の小型化及び効
率化には磁石の強力なものが必要であつたが、それには
希土類磁石が使用されているため極めて高価である。

こうした種々の問題点を解決するため、本出願人は、先
に「同期電動機制御装置」（特開昭62-114494号明細書
参照）を提案した。この同期電動機制御装置では、通電
位相演算回路において周波数制御信号により制御される
三相矩形波発信回路の出力と、位相制御信号とを比較
し、通電位相を演算制御することによつて、自動的に同
期電動機の起動を制御するものである。そしてこの通電
位相演算回路では、電流値を微分してトルクに不要な電
流入力をカツトするようにしていたが、負荷によつてロ
ータの磁石位置が変化し、遅れたり、進んだりするた
め、実際には的確な制御ができない場合があつた。

そこで前記多相電動機のステータボツクスのパワートラ
ンス（PT）一次側にロータの位置を検出するホールセン
サを設け、前記通電位相演算回路は、上記ホールセンサ
からの位置検出信号と、前記位相制御信号とを比較演算
するようにしたものが同一出願人による特願昭62-25939
9号に示されている。

即ち、上記通電位相演算回路は、該ホールセンサからの
位置検出信号と、上記位相制御信号とを比較演算するこ
とにより、電流値の微分だけでは不充分であつた電流制
御を的確に行うものである。

これにより、同期電動機の自動起動制御および広範囲な
速度制御がより確実となる。

しかしながら、こうした制御装置の場合、発振周波数を
零より直線的に所定の高周波数まで増加するよう指示す
る周波数制御信号を出力する周波数調整回路を備え、こ
の制御信号によつてモータの起動を行うようにしている
関係上、急激な立上りが期待できない恐れがある。

また、モータのトルク特性に対応して許容できる負荷が
かかるような場合には問題を生じないものの、負荷がト
ルク曲線より外れてしまつたような場合、つまり、まか
ないきれないような負荷が生じた場合には、脱調して起
動が不能となる恐れがある。そこで、多相同期電動機と
多相矩形発振回路と、上記多相同期電動機のロータの磁
極の位置検出を行う磁極位置検出手段と、上記ロータの
回転周波数に比例した直流電圧を発生させる第１の直流
電圧発生回路と、上記多相矩形発振回路からの周波数に
対応した直流電圧を発生させる第２の直流電圧発生回路
と、上記した両直流電圧発生回路の出力信号を比較し、
後者の直流電圧が前者の直流電圧よりも上まわるときに
のみ出力信号を発する比較回路と、上記比較回路からの
出力信号が入力されているときには、前記磁極位置検出
手段からの出力信号にしたがつて前記電動機の励磁駆動
回路に上記電動機をブラシレスモータとして駆動させる
信号を発する一方、上記比較回路からの出力信号が入力
されなくなつたときには、前記多相矩形発振回路からの
出力信号にしたがつて上記励磁駆動回路に電動機を同期
電動機として駆動させる信号を出力する駆動制御回路と
を備えるようにした電動機の制御装置が同一出願人によ
る特願昭63-131012号により提案されている。

この制御装置においては、電源スイツチをONにすると、
発振回路は所定の周波数を発振し、その周波数は第２の
直流電圧発生回路において対応した直流電圧としてとり
だされ、比較器に入力される。また、ロータの磁極位置
検出手段によつて発生した電圧は第１の直流電圧発生回
路においてロータの回転周波数に比例した直流電圧とし
てとりだされ、同様に比較器に入力される。比較器は両
電圧を比較し、ロータ側の電圧が発振回路側の電圧より
も低いとき、即ち、ロータの回転数が同期速度に達しな
いときにのみ出力信号を発し、この出力信号が駆動制御
回路に送られて電動機をブラシレスモータとして起動運
転させる。一方、ロータ側の電圧と発振回路側の電圧が
等しくなつたとき、即ち、ロータの回転数が同期速度に
達したときには、比較器から出力信号が発せられず、発
振回路側から駆動制御回路に送られた同期電動機駆動信
号に基づいて、上記電動機は同期電動機として駆動運転
される。従つて、起動時にはブラシレスモータの起動特
性によつて起動され、同期速度に達したときに同期電動
機に切換えられて運転されるので、急速な立上りと安定
した駆動運転を行い得るものである。

しかし、上記の装置においては、電源を投入した場合、
三相矩形波発振の周波数がある時間（数分の１秒）経過
しないと指定値にならないため、ブラシレスモードより
シンクロナスモータへの切り替えの際に誤動作が発生す
る恐れがある。また切替えを行うために使用する、三相
矩形発振周波数及び回転周波数よりそれぞれ得る第２及
び第１の直流電圧は微分と積分により得るため電圧値に
リツプルが生じたり時間遅れが生じたりするため切替え
動作が不安定となる恐れがある。

更に、電動機を選択的にブラシレスモードでのみ運転し
たり、正逆回転を任意に行うということは考慮されてい
ない。

（発明の目的） 本発明の目的はこの様な従来の制御装置の課題を解決す
るようにした電動機の制御装置を提供することである。

（発明の構成） 本発明の好ましい態様によればこの目的を達成するため
に電動機２と、前記電動機のロータの磁極の位置検出を
行い位置信号を出力する位置検出手段700,CP1〜CP7,R34
と、多相矩形波信号を発振する多相矩形波発振回路702,
OP1〜OP3と、前記位置信号の周波数を所定の周波数に逓
倍して逓倍周波数信号を出力する周波数逓倍器712,C5,O
P12と、前記多相矩形波信号のうちの一相の矩形波信号
をクリア信号として出力するクリア回路714,Tr1と、該
逓倍周波数信号に基づき該逓倍周波数と同一周波数で階
段状に変化し前記クリア信号でクリアされる階段波を発
生する階段波発生回路716,OP11と、前記位置信号に対応
する信号又は、前記多相矩形信号と前記位置信号との位
相差信号のいずれか一方を選択的に駆動信号として前記
電動機に出力する駆動信号切換回路718,OP3〜OP7と、前
記階段波発生回路からの階段波のレベルが所定値に達し
ない間は第１の信号と、達すると第２信号を出力する速
度検出回路720,OP16と、前記駆動信号切替回路から出力
される駆動信号の有効又は無効を選択的に指示する指示
手段710,SW3とを備え、前記駆動信号切替回路は前記第
１信号に応答して前記位置信号に対応する信号を出力し
て前記電動機をブラシレスモードで運転し前記第２信号
に応答して前記位相差信号を出力して前記電動機を同期
運転するようにしたものである。

（発明の作用） 従つて、所定速度に達するまでは、位置信号に対応する
信号に基づいて作成された駆動信号によりブラシレスモ
ードで運転され、所定速度に達すると自動的に、多相矩
形発振波と位置信号との位相差信号に基づき作成された
駆動信号により安定にブラシレスモードから同期運転モ
ードに切り替えられる。

更に本装置は、好ましくは、前記階段波発生回路からの
階段波のレベルが所定値を越えると第３信号を出力する
第２の速度検出回路722,OP14を有し、前記駆動信号切換
回路から出力される駆動信号は、該第３信号に応答して
無効とされるよう構成される。これにより電動機は起動
後、速度が上昇して所定速度を越えてしまつた場合には
自動的に駆動信号が消勢されるので、電動機の速度は減
少して所定速度になり同期運転されることとなる。

更に本装置は、好ましくは、前記位置検出手段の出力と
前記逓倍器の入力との間に設けられて前記位置信号が前
記逓倍器に与えられるのを選択的に阻止すべく指示し、
それにより前記電動機をブラシレスモードでのみ運転す
ることを可能とする第２の指示手段706,SW1を有するよ
う構成される。

更に、本装置は好ましくは、前記位置検出手段からの位
置信号の位相を選択的に反転すべく指示し、それにより
前記電動機を選択的に逆回転させることを可能とする第
３の指示手段708,SW2を有する様構成される。

（実施例） 本発明の好適実施例について以下に詳細に説明する。

第１図は本発明の典型的実施例の構成を示すブロツク図
である。図中、２は駆動信号を緩衝増幅回路22を介して
与えられて駆動される電動機、700は電動機のロータの
磁極の位置検出を行い位置信号を出力する位置検出手段
CP1〜CP7、R34、702は多相矩形波信号例えば３相矩形波
信号を発振する多相矩形波発振回路OP1〜OP3、712は位
置信号の周波数を所定の周波数に逓倍して逓倍周波数信
号を出力する周波数逓倍器C5,OP12、714は、多相矩形波
信号のうちの一相の矩形波信号をクリア信号として出力
するクリア回路Tr1、716は、逓倍周波数信号に基づき逓
倍周波数と同一周波数で階段状に変化しクリア信号でク
リアされる階段波を発生する階段波発生回路OP11、718
は、位置信号に対応する信号又は、多相矩形波信号と位
置信号との位相差信号のいずれか一方を選択的に駆動信
号として電動機に出力する駆動信号切換回路OP3〜OP7、
720は階段波発生回路からの階段波のレベルが所定値に
達しない間は第１の信号、達すると第２信号を出力する
速度検出回路OP16、710は駆動信号切替回路から出力さ
れる駆動信号の有効又は無効を選択的に指示する指示手
段SW3であり、駆動信号切替回路は第１信号に応答して
位置信号に対応する信号を出力して電動機をブラシレス
モードで運転し、第２信号に応答して位相差信号を出力
して電動機を同期運転する。

従つて、所定速度に達するまでは位置信号に対応する信
号に基づいて作成された駆動信号によりブラシレスモー
ドで運転され、所定速度に達すると自動的に、多相矩形
発振波と位置信号との位相差信号に基づき作成された駆
動信号により同期運転されるものである。

722は、段階波発生回路からの段階波のレベルが所定値
を越えると第３信号を出力する第２の速度検出回路OP14
であり、駆動信号切換回路から出力される駆動信号は該
第３信号に応答して無効とされる。

これにより電動機は起動後、速度が上昇して所定速度を
越えてしまつた場合には自動的に駆動信号が消勢される
ので電動機の速度は減少して所定速度になり同期運転さ
れることとなる。

706は、位置検出手段の出力と逓倍器の入力との間に設
けられて位置信号が逓倍器に与えられるのを選択的に阻
止すべく指示し、それにより電動機をブラシレスモード
でのみ運転することを可能とする第２の指示手段SW1で
ある。

708は、位置検出手段からの位置信号の位相を選択的に
反転すべく指示し、それにより電動機を選択的に逆回転
させることを可能とする第３の指示手段 SW2である。

次に第２図に示す本磁極の回路図及び第３図に示す第２
図中の各部の信号波形図を参照して本実施例を詳述す
る。

尚、第２図においては電動機の位置検出素子（例えばホ
ール素子）は省略されている。ホール素子は例えば３個
設けられ回転子の120度回転毎に位置検出信号をR1〜R6
に与えるものとする。

先ず、この装置に電動機を接続し、電源を投入する。但
し、開閉器SW1は接点１に、SW2も接点１に、SW3は接点
２に接続されているものとする。ここで開閉器SW1は接
点２側に切り換えられるとブラシレスモードでのみ電動
機を運転することができ、開閉器SW2は接点１側に投入
されている場合は電動機を正回転させ、接点２側に投入
されると逆回転させるものである。また開閉器SW3は接
点２側に投入されている場合は電動機を停止させ、接点
１側に投入されると電動機を起動するものである。

位置検出用ホール素子には抵抗R7を経て電圧が加えら
れ、各ホール素子からの位置に対応した信号がそれぞれ
のコンパレータCP1,CP2,CP3,CP4,CP5及びCP6に加えられ
るが、コンパレータのオープンコレクターには開閉器SW
2により電源電圧が加えられコンパレータCP1,CP3及びCP
5がそれぞれ動作し、信号に対応したハイレベル又はロ
ーレベルの電圧がダイオードSR1,SR3及びSR5に加えられ
る。

ここで、各コンパレータCP1,CP3,CP5の出力波形を第３
図の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。但し、コンパレー
タCP2,CP4及びCP6は電圧が加えられないため動作はしな
い。

オペアンプOP1,OP2及びOP4はそれぞれ発振を行い（第３
図の（ｅ），（ｆ），（ｇ））、三相矩形波を抵抗R36,
R37及びR38に送る。これらの周波数は、オペアンプOP9,
OP10,トランジスタFET3,FET4及び半固定抵抗VR1から成
る周波数調整回路704により温度的に安定した周波数と
なるよう決定される。

この三相矩形波は抵抗R36,R37,R38,R39,R40及びR41によ
り２分割されてオペアンプOP3,OP5,OP6,OP7,及びOP8の
＋端子に加えられる。しかしオペアンプOP6及びOP8の−
端子には開閉器SW2,ダイオードSR11及びSR17を経て電源
電圧が加えられている。また一方、開閉器SW2の接点1,
ダイオードSR43及び開閉器SW3の接点2,ダイオードSR32,
SR33,SR34,SR35及びSR36を通して、オペアンプOP3,OP5,
OP6,OP7及びOP8の−端子に、電源電圧が加えられる。従
つて、これらのオペアンプの＋端子に信号電圧が加えら
れてもこれらのオペアンプの出力端子はローレベルとな
り以降の回路に信号は伝えられない。

次に、開閉器SW3を接点２より接点１に切り替える。従
つてオペアンプOP3,OP5,OP6,OP7、及びOP8の−端子には
高電圧が印加されず、抵抗R71及びR72とにより分圧され
た低い電圧（ダイオードの順電圧より多少高い電圧）が
印加される。この場合トランジスタSR43を通つた電圧は
抵抗R65及びR66とにより分圧されこの分圧された電圧
（ダイオードSR30の順電圧よりも少し高位の電圧）はオ
ペアンプOP16の−端子に加えられる。

オペアンプOP16の＋端子には既に抵抗R68及び半固定抵
抗VR3により分圧された電圧（後で説明する段階波の６
段目の上部電圧より少し低い電圧に設定される。）が加
えられているので、オペアンプOP16の出力は電源電圧に
近い値である。オペアンプ16の出力電圧は、ダイオード
SR18,SR19,及びSR20を経てオペアンプOP3,OP5,OP6,OP7
及びOP8の＋端子に、抵抗R36,37,R38,R39,R40及びR41に
より分圧された発振矩形波電圧と共に加えられる（第３
図の（ｔ））。しかしオペアンプOP6及びOP8とは−端子
に前述したように高い電圧が加えられているので出力は
ローレベルのままである。

一方、オペアンプOP3,OP5、及びOP7の−端子には電動機
の回転子の位置を示す位置信号（第３図の（ｔ））が加
えられている。この場合＋端子に加えられる最高電圧よ
りも−端子に加えられる位置信号の最高電圧は常に高い
値となるように設定される。

従つて各オペアンプOP3,OP5,OP7の出力には対応する位
置信号（第３図の（ａ），（ｂ），（ｃ））と180度位
相の異なる信号（第３図の（ｅ），（ｆ），（ｇ），
（ｖ））が出力され、緩衝増幅回路を介して電動機に与
えられ電動機をブラシレスモードで駆動する。

従つて電動機は急速に回転数が上昇する。

ここで、ホール素子からの位置信号はコンパレータCP1,
CP3及びCP5により拡大されて三相矩形波電圧として得ら
れる。この各相の電圧は抵抗R29,R30,R31及びR34により
合成及び分圧されて各相の基本周波数の３倍の周波数の
低い電圧（第３図の（ｈ））が得られる。

尚、コンデンサC4はノイズを除去するために用いられて
いる。

抵抗R34の端子電圧はコンデンサC2を介してコンパレー
タCP7の＋端子に印加される。コンパレータCP7の−端子
には抵抗R14及びR20により＋端子に加えられる矩形波電
圧の約半分位に分圧された電圧が印加される。

従つて、コンパレータCP7の出力には矩形波の基本周波
数の３倍の周波数の高い電圧（第３図の（ｉ））が得ら
れる。この電圧はコンデンサーC5、ダイオードSR21,SR2
2,抵抗R54及びR55により微分され（第３図の（ｊ））、
パルス波としてオペアンプOP12の±端子に加えられる。

オペアンプOP12の回路は両方向性のモノステーブルマル
チバイブレータとして設計されているため入力パルス波
の立ち上がり及び立ち下がり時に１パルスの矩形波（第
３図の（ｋ））を発生する。

従つて、オペアンプOP12に加えられたパルス波の周波数
の２倍の周波数の矩形波が得られる。即ち、位置信号の
周波数の６倍の周波数の矩形波が得られることになる。

この矩形波はコンデンサーC12、ダイオードSR23及びSR2
6を通してオペアンプOP11の±端子に加えられる。オペ
アンプOP11、コンデンサC11等は階段波発生回路を構成
し、出力には階段波（第３図の（ｌ））が得られる。

この階段波の１ステツプの電圧値はコンデンサC11とC13
の値の比で決まる。

またこの回路に使用されているトランジスタTr1は階段
波をクリヤするためのものであり、このトランジスタTr
1のベースには、コンデンサC10及び抵抗R56で構成され
た微分器により三相矩形発振波の１相の矩形波が微分さ
れてクリア信号として加えられる。

従つてトランジスタTr1は矩形波の一相の周期で導通さ
れてコンデンサC11を放電することにより階段波をクリ
アすることになる。尚、第３図の（ｌ）に示す点線の波
形はトランジスタTr1のベースに加えられるクリア信号
波形である。

従つて、電動機の回転数が矩形波の発振周波数よりも低
い時には最大階段数は少なく、回転数が上昇するに従つ
て多くなつていく。そして発振周波数と回転周波数とが
等しくなつた時、最大階段数は６段階となる。

また発振周波数よりも回転周波数が大きくなつた場合は
最大階段数は６段階よりも多くなつていくことになる。
なお、発振周波数の変化によつて変化するのはクリヤ信
号周期のみであり階段波の１段階の電圧周期には変化が
無い。即ち、階段波の周期は位置信号の周波数に比例す
る。

この階段波はダイオードSR31を通してオペアンプOP16の
−端子に加えられる。しかしこの端子には前述したよう
に抵抗R65及びR66にて分圧された電圧が加えられている
ので、この分圧された電圧と階段波との合成された電圧
（第３図の（ｍ））が−端子に印加される。一方、オペ
アンプOP16の＋端子には上記した用に階段波の６段階目
の上部の電圧（第３図の（ｍ））が印加されている。従
つて、オペアンプOP16の出力電圧はハイレベルであり、
それはオペアンプOP3,OP5,OP6,OP7,OP8の＋端子に印加
される。それにより上記した様にオペアンプOP3,OP5,OP
7は位置信号と180度の位相を有する信号を出力して電動
機を駆動する。

こうして、電動機は回転速度を始動より急速に上昇して
いくとやがて階段波の段数が増加していき６階段にな
る。この時は発振周波数と回転周波数が同じくなつたこ
とになる。即ち指定回転数になつたことになりオペアン
プOP16の＋端子よりも−端子の電位が高くなりオペアン
プOP16の出力はローレベル（第３図（ｍ））となり、オ
ペアンプOP3,OP5,OP6,OP7及びOP8の＋端子に今まで印加
されていた高電圧は取り除かれ、三相矩形波発振信号の
みが加えられることになる。

よつて三相矩形波によつて電動機は駆動されて同期電動
機として回転することになる。この場合三相発振信号の
相回転と回転子の相回転とは同一になるよう設計されて
いる。オペアンプOP3,OP5及びOP7の各＋端子には発振矩
形波（第３図の（ｎ））、−端子には位置信号（第３図
の（ｏ））波形が加えられている。従つて回転子が回転
して所定の位置になると対応するホール素子によりそれ
が検出されて位置信号が発生されるためオペアンプOP3,
OP5,OP7のうち対応する一つの出力はローレベルとな
る。この位置信号波形は第３図の（ｏ）に点線で示す様
に負荷の変動により位相が変化するため（例えば負荷が
増加すると位相が遅れる）、オペアンプOP3,OP5,OP7の
出力波形のパルス幅を負荷が軽い時は短く（第３図
（ｐ））、負荷が増加するに従い長くなる（第３図
（ｑ））。

このような動作は同期電動機低速時に於ける電動機電流
を効率的にすると共に反トルクを大きく減少させるので
トルクの増大となり電動機の応答性及び追従性を向上で
きる。

ところで、ブラシレスモードから同期運転モードに移行
した際に、電動機が慣性により指定回転数（同期速度）
を越えてしまうと同期はずれ状態となり、三相発振矩形
波により電動機は間歇的にブラシレスモードで駆動され
同期速度以上で回転することとなる。一方、階段波はダ
イオードSR24,抵抗R59,R61及びコンデンサーC14により
分圧及び積分されオペアンプOP14の＋端子に加えられ
る。またその−端子には抵抗R60、半固定抵抗VR2とによ
り、階段波の６段目の値よりも少し高い高圧値が印加さ
れる様に設定されている（第３図（ｒ））。これにより
オペアンプOP14の出力は＋端子に印加される積分電圧が
−端子に印加される電圧を越えない限りローレベルであ
る。しかし、電動機がブラシレスモードで起動し急速に
速度を上げ、指定回転数になると前述のように同期モー
ドに切り替えられるが、回転子及び負荷の慣性及びブラ
シレスモードによる間歇的駆動にて指定回転数を超えた
場合は＋端子の積分電圧は−端子の電圧を超えたので、
オペアンプOP14の出力はハイレベルとなる（第３図の
（ｒ））。

するとオペアンプOP14の出力電圧（第３図（ｓ））は、
ダイオードSR41を経て各々のダイオードSR32,SR33,SR3
4,SR35及びSR36を通り、オペアンプOP3,OP5,OP6,OP7及
びOP8の各−端子に加えられるので各オペアンプの出力
はローレベルとなり電動機の電流は遮断されて速度は減
速する。

電動機の回転数が指定回転数にまで減速するとオペアン
プOP14の出力電圧はローレベルに戻り、電動機への通電
が復帰し指定回転数で安定に同期運転されることとな
る。また、同期速度で運転中に負荷に何等かの異常が起
こり、脱調すると装置は前述したようなブラシレスモー
ドの間歇運転に入り速度を高めていくが、その後自動的
に再び同期速度に復帰するようになる。

以上のように電動機は起動後ブラシレスモードで急速に
立ち上がり指定速度で確実に同期速度に切り替えられ、
また負荷変動に対応して効率的な運転が持続されるので
ある。

尚、電動機が指定回転数に達して同期速度になつた時オ
ペアンプOP16の出力はローレベルとなるのでその＋端子
の電圧はダイオードSR30を経て通電が行われ＋端子電圧
はダイオードSR30の順電圧と等しくなり、−端子電圧よ
りも低くなる。従つて、−端子に入力される階段波の電
圧レベルが変化しても常に＋端子への順電圧より高いの
で出力はローレベルに保たれる。

次に開閉器SW2の接点１を接点２に切り替えると、コン
パレータCP2,CP4,及びCP6が動作し、位置検出信号は180
度位相反転される。またオペアンプOP6,OP8が動作状態
となり、従つて電動機は逆回転で起動される。ところで
電動機の運転中に開閉機SW2の接点を切り替えると、切
り替える瞬間接点１と接点２の電圧は零ボルトとなる。
従つてダイオードSR42及びSR43を経て抵抗R65、及びR66
で分圧されて加えられているオペアンプの−端子の電圧
も零ボルトとなり、＋端子の電圧（ダイオードSR30の順
電圧）よりも低くなるのでオペアンフOP16の出力はハイ
レベルとなり、ブラシレスモードとなり電動機は急速に
逆方向に立ち上がることとなる。即ち、開閉器SW2の接
点切り替えによつて正回転と逆回転間の切替えを極めて
短時間に達成することができるのである。

ところで、開閉器SW1の接点２、開閉器SW2の接点１、及
び開閉器SW3の接点２に電源を接続すると前述の通りで
電動機は起動しない。次に、この状態で開閉器SW3の接
点を接点１側に切り替えると前述したようにブラシレス
モードで電動機は急速に立ち上がり加速していく。しか
し抵抗R34に発生する回転周波数の３倍の矩形波電圧は
開閉器SW1が接点２側に投入されているためグラウンド
に短絡されているのでコンパレータCP7以降の回路に信
号は伝達されない。従つて、オペアンプOP14の＋端子に
は積分電圧が加えられず、この出力はローレベルのまま
である。次にオペアンプOP16の−端子には階段波が加え
られないため、出力はハイレベルのまま継続することに
なる。従つて、電動機はブラシレスモード運転を持続し
回転速度は負荷に応じた速度を保つことになる。

以上説明したように開閉機SW1,SW2及びSW3により起動、
停止、ブラシレスモード、同期モード及び正回転逆回転
を自由に選択することが容易となる。また、電源投入直
後において発振周波数が変動しても、開閉器SW3を接点
１側に投入することにより起動を行う時には発振周波数
は安定しているので、ブラシレスモードより同期モード
に切り替わる時の発振周波数不安定による誤動作という
問題は解消されることになる。

次に安全回路の概略について説明する。

電動機の負荷電流及び駆動電流は、抵抗R42（抵抗値は
＋数分の−Ω位に設定される）を通して流れ、その電圧
が検出される。その電圧は抵抗R43とコンデンサーC9に
より平滑されて、オペアンプOP15の＋端子に加えられ
る。従つてこの電圧は所定の電圧に拡大及び積分されて
オペアンプOP15より出力される。この出力はダイオード
SR29を経てオペアンプOP13の＋端子に加えられる。他方
オペアンプOP13の−端子には抵抗R57及びR58により分圧
された電圧が印加されている。

従つて、オペアンプOP15の出力電圧がこの分圧電圧より
も高くなるとオペアンプOP13の出力がハイレベルとな
る。

オペアンプOP13のこのハイレベルの出力電圧はダイオー
ドSR28,SR32,SR33,SR34,SR35及びSR36を経てオペアンプ
OP3,OP5,OP6,OP7,及びOP8の−端子に加えられるので、
各オペアンプの出力はローレベルとなり駆動電流は遮断
され、電動機は運転を停止する。またオペアンプOP13の
出力電圧をダイオードSR25を経て抵抗R62及びR63により
分圧されてOP13の＋端子に印加されるが、その分電圧は
−端子に印加される電圧よりも高いためオペアンプOP15
の出力電圧が低下してもオペアンプOP13の出力はハイレ
ベルに維持される。ここで、コンデンサC16はオペアン
プOP13の出力をハイレベルに維持するためのものであ
る。

従つてこの状態を解除するには電源の接続を切ることに
より行なわれることになる。尚、安全回路に於ては電動
機の起動時には大きな電流が流れるので該安全回路が誤
まつて動作するという不都合が生じる。これを防ぐため
にオペアンプOP16の出力がハイレベルである間（即ち起
動時）は抵抗R69及びR70で適当に分圧された電圧をオペ
アンプOP15の−端子に加え、オペアンプOP15の出力をロ
ーレベルに抑え、起動後には通常に復帰するように設定
する。

（発明の効果） 以上の様に、本発明においては、所定速度に達するまで
は位置信号に対応する信号に基づいて作成された駆動信
号によりブラシレスモードで運転され、所定速度に達す
ると自動的に、多相矩形発振波と位置信号との位相差信
号に基づき作成された駆動信号により安定にブラシレス
モードから同期運転モードに切り替えられるものであ
る。

従つて、同期運転モードにおいては、負荷の変動時にお
いても負荷変動に従つて位置信号の位相が変化するため
駆動信号のパルス幅が負荷変動に応じて変化し安定に同
期運転がされる。

また、電動機が起動後速度が上昇して所定速度（同期速
度）を超えてしまい、ブラシレスモードで間歇駆動され
た場合には、自動的に駆動信号が遮断されて所定速度ま
で減速され、所定速度になると駆動信号が再び与えられ
るため必ず同期運転モードに移行することができる。

また、電動機の正回転、逆回転が自由に選択でき、その
間の切替えも円滑に行なえる。更にはブラシレスモード
でのみ運転することを選択することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機の制御装置の典型的実施例
のブロツク図、第２図は第１図の実施例の要部の回路
図、第３図は第２図の各部における信号波形を示すタイ
ミングチャートである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機（２）と、 前記電動機のロータの磁極の位置検出を行い位置信号を
   出力する位置検出手段（700,CP1〜CP7,R34）と、 多相矩形波信号を発振する多相矩形波発振回路（702,OP
   1〜OP3）と、 前記位置信号の周波数を所定の周波数に逓倍して逓倍周
   波数信号を出力する周波数逓倍器（712,C5,OP12）とを
   備えた電動機の制御装置において、更に 前記多相矩形波信号のうちの一相の矩形波信号をクリア
   信号として出力するクリア回路（714,Tr1）と、 該逓倍周波数信号に基づき該逓倍周波数と同一周波数で
   階段状に変化し前記クリア信号でクリアされる階段波を
   発生する階段波発生回路（716,OP11）と、 前記位置信号に対応した信号又は、前記多相矩形波信号
   と前記位置信号との位相差信号のいずれか一方を選択的
   に駆動信号として前記電動機に出力する駆動信号切換回
   路（718,OP3〜OP7）と、 前記階段波発生回路からの階段波のレベルが所定値に達
   しない間は第１の信号、達すると第２信号を出力する速
   度検出回路（720,OP16）と、 前記駆動信号切替回路から出力される駆動信号の有効又
   は無効を選択的に指示する指示手段（710,SW3）とを備
   え、 前記駆動信号切替回路は前記第１信号に応答して前記位
   置信号に対応した信号を出力して前記電動機をブラシレ
   スモードで運転し、前記第２信号に応答して前記位相差
   信号を出力して前記電動機を同期運転することを特徴と
   する電動機の制御装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、更に前記
   階段波発生回路からの階段波のレベルが所定値を越える
   と第３信号を出力する第２の速度検出回路（722,OP14）
   を有し、前記駆動信号切換回路から出力される駆動信号
   は該第３信号に応答して無効とされることを特徴とする
   電動機の制御装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、更に前記
   位置検出手段の出力と前記逓倍器の入力との間に設けら
   れて前記位置信号が前記逓倍器に与えられるのを選択的
   に阻止すべく指示し、それにより前記電動機をブラシレ
   スモードでのみ運転することを可能とする第２の指示手
   段（706,SW1）を有することを特徴とする電動機の制御
   装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、更に前記
   位置検出手段からの位置信号の位相を選択的に反転すべ
   く指示し、それにより前記電動機を選択的に逆回転させ
   ることを可能とする第３の指示手段（708,SW2）を有す
   ることを特徴とする電動機の制御装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、前記位置
   信号に対応する信号は位置信号と位相が180度異なる信
   号であることを特徴とする電動機の制御装置。