JPH0614576A - 直流モータの速度制御装置 - Google Patents
直流モータの速度制御装置Info
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- JPH0614576A JPH0614576A JP4193496A JP19349692A JPH0614576A JP H0614576 A JPH0614576 A JP H0614576A JP 4193496 A JP4193496 A JP 4193496A JP 19349692 A JP19349692 A JP 19349692A JP H0614576 A JPH0614576 A JP H0614576A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/288—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance
- H02P7/2885—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 (1) 直流モータの回転速度を半導体スイッチ
ング素子のデューティ比で調整する、(2) そのときの目
標回転数が操作部材の操作量で指定される、(3) 操作量
が最大となると半導体スイッチング素子をバイパスする
第２有接点スイッチをオンさせて半導体スイッチング素
子の内部抵抗が作用しないようにする、(4) 電源とモー
タや制御回路間に電源スイッチが存在し、これは操作部
材の操作でオン・オフされるという特徴を備えた回路に
おいて、半導体スイッチング素子がオフの状態で第２有
接点スイッチがオン・オフしたり、半導体スイッチング
素子がオンの状態で電源スイッチがオフしたりすること
がないようにする。そのために有接点スイッチがオン・
オフする直前に半導体スイッチング素子を強制的にオン
・オフさせる回路を付加する。
ング素子のデューティ比で調整する、(2) そのときの目
標回転数が操作部材の操作量で指定される、(3) 操作量
が最大となると半導体スイッチング素子をバイパスする
第２有接点スイッチをオンさせて半導体スイッチング素
子の内部抵抗が作用しないようにする、(4) 電源とモー
タや制御回路間に電源スイッチが存在し、これは操作部
材の操作でオン・オフされるという特徴を備えた回路に
おいて、半導体スイッチング素子がオフの状態で第２有
接点スイッチがオン・オフしたり、半導体スイッチング
素子がオンの状態で電源スイッチがオフしたりすること
がないようにする。そのために有接点スイッチがオン・
オフする直前に半導体スイッチング素子を強制的にオン
・オフさせる回路を付加する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直流モータの回転速度を
制御する装置に関する。特にこの発明は、直流モータの
回転速度を調整するために操作者が操作する操作部材を
有し、その操作部材の操作量に相当する回転速度に該直
流モータの回転速度を制御する装置に係わる。
制御する装置に関する。特にこの発明は、直流モータの
回転速度を調整するために操作者が操作する操作部材を
有し、その操作部材の操作量に相当する回転速度に該直
流モータの回転速度を制御する装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】上記機能を実現する装置として図５に示
す制御装置が知られている。この制御装置は直流モータ
Ｍと電源に直列に接続された電源用有接点スイッチＳＷ
１と半導体スイッチング素子Ｑと、該半導体スイッチン
グ素子Ｑをバイパスする第２有接点スイッチＳＷ２と、
該電源に該電源用有接点スイッチＳＷ１を介して接続さ
れ、該半導体スイッチング素子Ｑのオン・オフを制御す
る制御回路と、該直流モータの回転速度を調整するため
に操作者が操作する操作部材とを有している。
す制御装置が知られている。この制御装置は直流モータ
Ｍと電源に直列に接続された電源用有接点スイッチＳＷ
１と半導体スイッチング素子Ｑと、該半導体スイッチン
グ素子Ｑをバイパスする第２有接点スイッチＳＷ２と、
該電源に該電源用有接点スイッチＳＷ１を介して接続さ
れ、該半導体スイッチング素子Ｑのオン・オフを制御す
る制御回路と、該直流モータの回転速度を調整するため
に操作者が操作する操作部材とを有している。
【０００３】ここで該電源用有接点スイッチＳＷ１は該
操作部材が微小量操作されるとオンし、該第２有接点ス
イッチＳＷ２は該操作部材が略最大量操作されるとオン
する特性を有している。該制御回路は、該操作部材の操
作量に相当する電圧を発生する設定電圧発生回路と、該
半導体スイッチング素子Ｑのオフ時に該直流モータＭに
生じる起電力に相当する電圧と該設定電圧発生回路から
発生される設定電圧とを比較する比較回路と、該比較回
路の比較結果に基づいてスイッチング信号を発生してこ
れを該半導体スイッチング素子Ｑに出力するスイッチン
グ信号発生回路とを備えている。
操作部材が微小量操作されるとオンし、該第２有接点ス
イッチＳＷ２は該操作部材が略最大量操作されるとオン
する特性を有している。該制御回路は、該操作部材の操
作量に相当する電圧を発生する設定電圧発生回路と、該
半導体スイッチング素子Ｑのオフ時に該直流モータＭに
生じる起電力に相当する電圧と該設定電圧発生回路から
発生される設定電圧とを比較する比較回路と、該比較回
路の比較結果に基づいてスイッチング信号を発生してこ
れを該半導体スイッチング素子Ｑに出力するスイッチン
グ信号発生回路とを備えている。
【０００４】この制御装置の場合、半導体スイッチング
素子のデューティ比の調整によってモータＭの回転速度
がフィードバック制御される。モータＭの非通電時には
モータＭの回転速度に相当した起電力が生じこれが比較
回路に入力される。一方設定電圧発生回路で発生される
設定電圧も比較回路に入力される。ここで設定電圧は操
作部材の操作量に相当した値となっている。
素子のデューティ比の調整によってモータＭの回転速度
がフィードバック制御される。モータＭの非通電時には
モータＭの回転速度に相当した起電力が生じこれが比較
回路に入力される。一方設定電圧発生回路で発生される
設定電圧も比較回路に入力される。ここで設定電圧は操
作部材の操作量に相当した値となっている。
【０００５】今操作部材がある量操作され、ある値の設
定電圧が発生しているときに、モータの回転速度が小さ
くて低い起電圧しか発生していない場合と、モータの回
転速度が大きくて高い起電圧が発生している場合とが、
比較回路の比較結果によって場合別けされる。スイッチ
信号発生回路はこの比較結果に応じ、操作量に比して回
転速度が遅すぎればデューティ比を増大し、回転速度が
速すぎればデューティ比を減少する。このようにして、
デューティ比がフィードバック制御され、操作量に見合
った回転速度に調整される。
定電圧が発生しているときに、モータの回転速度が小さ
くて低い起電圧しか発生していない場合と、モータの回
転速度が大きくて高い起電圧が発生している場合とが、
比較回路の比較結果によって場合別けされる。スイッチ
信号発生回路はこの比較結果に応じ、操作量に比して回
転速度が遅すぎればデューティ比を増大し、回転速度が
速すぎればデューティ比を減少する。このようにして、
デューティ比がフィードバック制御され、操作量に見合
った回転速度に調整される。
【０００６】なおモータに負荷が作用して回転速度が低
下すると、それを補償するようにデューティ比が増大さ
れる。すなわち同一操作量の場合には、負荷が大きいほ
ど大きなデューティ比に制御される。すなわち負荷変動
に抗して回転速度がフィードバック制御される。モータ
Ｍに最大の電力が必要な場合、デューティ比が１００％
に調整される。しかるに半導体スイッチング素子Ｑには
比較的大きな内部抵抗があるため、デューティ比が１０
０％となってもモータＭに充分な電力が供給されない。
この問題を解決するために第２有接点スイッチＳＷ２が
設けられており、モータＭに最大の電力を供給するとき
には第２有接点スイッチＳＷ２を閉じてモータＭに電源
電圧を直接印加する。
下すると、それを補償するようにデューティ比が増大さ
れる。すなわち同一操作量の場合には、負荷が大きいほ
ど大きなデューティ比に制御される。すなわち負荷変動
に抗して回転速度がフィードバック制御される。モータ
Ｍに最大の電力が必要な場合、デューティ比が１００％
に調整される。しかるに半導体スイッチング素子Ｑには
比較的大きな内部抵抗があるため、デューティ比が１０
０％となってもモータＭに充分な電力が供給されない。
この問題を解決するために第２有接点スイッチＳＷ２が
設けられており、モータＭに最大の電力を供給するとき
には第２有接点スイッチＳＷ２を閉じてモータＭに電源
電圧を直接印加する。
【０００７】第２有接点スイッチＳＷ２は、半導体スイ
ッチング素子Ｑがオンしており、スイッチの接点間に電
位差が発生していない状態でオン・オフすることが好ま
しい。さもないと接点間に電位差が生じた状態で開閉す
ることになり、スパークが発生し接点での摩耗が促進さ
れてしまう。一方電源用有接点スイッチＳＷ１は半導体
トランジスタＱがオフされており、モータ電流が流れな
い状態でオン・オフすることが好ましい。さもないと有
接点スイッチでモータ電流のオン・オフを切換えること
になり、スパークが発生したりあるいは接点での摩耗が
促進されてしまうからである。
ッチング素子Ｑがオンしており、スイッチの接点間に電
位差が発生していない状態でオン・オフすることが好ま
しい。さもないと接点間に電位差が生じた状態で開閉す
ることになり、スパークが発生し接点での摩耗が促進さ
れてしまう。一方電源用有接点スイッチＳＷ１は半導体
トランジスタＱがオフされており、モータ電流が流れな
い状態でオン・オフすることが好ましい。さもないと有
接点スイッチでモータ電流のオン・オフを切換えること
になり、スパークが発生したりあるいは接点での摩耗が
促進されてしまうからである。
【０００８】このために、通常図６に示すように、設定
電圧が最大になった後さらに操作部材が操作されたとこ
ろで第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフし、設定電
圧が最小になった後さらに操作量が減少したところで電
源用有接点スイッチＳＷ１がオフされるようにしてい
る。
電圧が最大になった後さらに操作部材が操作されたとこ
ろで第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフし、設定電
圧が最小になった後さらに操作量が減少したところで電
源用有接点スイッチＳＷ１がオフされるようにしてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】例えば操作部材を指で
操作する場合には、操作ストロークにおのずと限界があ
る。そのため限られた操作ストロークを最大限に活用す
る必要がある。今図６のＥに示す三角波を用いてデュー
ティ比を制御する場合、操作量が微小な状態における設
定電圧が図６中Ｂで示すように、三角波の最低電圧より
も充分に低い値となるように設定しておけば、操作量が
微小な範囲では確実にデューティ比が０％となる。すな
わちモータ電流が流れない状態で電源用有接点スイッチ
ＳＷ１はオン・オフする。また操作量が略最大状態にお
ける設定電圧が図６中Ｄで示すように、三角波のピーク
電圧よりも充分に高い値となるように設定しておけば、
操作量が略最大なときは確実にデューティ比が１００％
となる。すなわち接点間に電位差がない状態で第２有接
点スイッチＳＷ２がオン・オフする。
操作する場合には、操作ストロークにおのずと限界があ
る。そのため限られた操作ストロークを最大限に活用す
る必要がある。今図６のＥに示す三角波を用いてデュー
ティ比を制御する場合、操作量が微小な状態における設
定電圧が図６中Ｂで示すように、三角波の最低電圧より
も充分に低い値となるように設定しておけば、操作量が
微小な範囲では確実にデューティ比が０％となる。すな
わちモータ電流が流れない状態で電源用有接点スイッチ
ＳＷ１はオン・オフする。また操作量が略最大状態にお
ける設定電圧が図６中Ｄで示すように、三角波のピーク
電圧よりも充分に高い値となるように設定しておけば、
操作量が略最大なときは確実にデューティ比が１００％
となる。すなわち接点間に電位差がない状態で第２有接
点スイッチＳＷ２がオン・オフする。
【００１０】しかしこのようにすると、デューティ比を
０〜１００％の間で変化させるストロークは図６のＢ２
−Ｄ２に示すように短くなってしまう。デューティ比を
０〜１００％の間で変化させるストロークを長くするた
めには、図６中Ａに示すように操作量が微小なときの設
定電圧が三角波の最低電圧と等しくなるようにし、また
図６中Ｃで示すように操作量が最大のときの設定電圧が
三角波のピーク電圧と等しくなるようにすればよい。こ
のようにすると、有効ストロークはＡ２−Ｃ２に示すよ
うに長く確保される。
０〜１００％の間で変化させるストロークは図６のＢ２
−Ｄ２に示すように短くなってしまう。デューティ比を
０〜１００％の間で変化させるストロークを長くするた
めには、図６中Ａに示すように操作量が微小なときの設
定電圧が三角波の最低電圧と等しくなるようにし、また
図６中Ｃで示すように操作量が最大のときの設定電圧が
三角波のピーク電圧と等しくなるようにすればよい。こ
のようにすると、有効ストロークはＡ２−Ｃ２に示すよ
うに長く確保される。
【００１１】しかるに後者のようにして有効ストローク
を長く確保すると、例えばバッテリ電圧の変動等によっ
て操作量が微小なところですでにＡ１に示すように設定
電圧が三角波の最小電圧よりも高くなってしまうことが
ある。このような場合、モータ電圧が流れる状態で電源
用スイッチＳＷ１がオン・オフされてしまうことがあ
る。
を長く確保すると、例えばバッテリ電圧の変動等によっ
て操作量が微小なところですでにＡ１に示すように設定
電圧が三角波の最小電圧よりも高くなってしまうことが
ある。このような場合、モータ電圧が流れる状態で電源
用スイッチＳＷ１がオン・オフされてしまうことがあ
る。
【００１２】またレベルＣ１に例示するように、操作量
を最大にしたときの設定電圧が三角波のピーク電圧より
も低くなってしまうこともある。このような場合には、
半導体スイッチング素子Ｑがオフで接点間に電位差が存
在する状態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフさ
れてしまうことがある。このような現象が生じるとスイ
ッチの開閉時にスパークが生じたり摩耗が促進されたり
する。
を最大にしたときの設定電圧が三角波のピーク電圧より
も低くなってしまうこともある。このような場合には、
半導体スイッチング素子Ｑがオフで接点間に電位差が存
在する状態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフさ
れてしまうことがある。このような現象が生じるとスイ
ッチの開閉時にスパークが生じたり摩耗が促進されたり
する。
【００１３】そこで本発明では長い有効ストロークを確
保しつつ、しかも半導体スイッチング素子Ｑがオフの状
態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフしたり、あ
るいは半導体スイッチング素子Ｑがオンの状態で電源用
有接点スイッチＳＷ１がオン・オフしたりすることのな
い制御装置を開発することとした。
保しつつ、しかも半導体スイッチング素子Ｑがオフの状
態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オフしたり、あ
るいは半導体スイッチング素子Ｑがオンの状態で電源用
有接点スイッチＳＷ１がオン・オフしたりすることのな
い制御装置を開発することとした。
【００１４】
【課題を解決するための手段】半導体スイッチング素子
Ｑがオフの状態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オ
フすることを禁止するために、本出願の第１の発明で
は、図５に模式的に示される従来の速度制御装置に、図
１に模式的に示されるように、該設定電圧発生回路から
発生される設定電圧が該第２有接点スイッチＳＷ２をオ
ンさせる操作量よりも微小量小さい操作量に相当する電
圧以上となったときに、該半導体スイッチング素子Ｑに
オンさせる信号を送る強制オン信号発生回路が付加され
たことを特徴とする直流モータの速度制御装置を作り出
した。
Ｑがオフの状態で第２有接点スイッチＳＷ２がオン・オ
フすることを禁止するために、本出願の第１の発明で
は、図５に模式的に示される従来の速度制御装置に、図
１に模式的に示されるように、該設定電圧発生回路から
発生される設定電圧が該第２有接点スイッチＳＷ２をオ
ンさせる操作量よりも微小量小さい操作量に相当する電
圧以上となったときに、該半導体スイッチング素子Ｑに
オンさせる信号を送る強制オン信号発生回路が付加され
たことを特徴とする直流モータの速度制御装置を作り出
した。
【００１５】また半導体スイッチング素子Ｑがオンの状
態で電源用有接点スイッチＳＷ１がオン・オフすること
を禁止するために、本出願の第２の発明では、図５に模
式的に示される従来の速度制御装置に、図２に模式的に
示されるように、該設定電圧発生回路から発生される設
定電圧が該電源用有接点スイッチＳＷ１をオフさせる操
作量よりも微小量大きい操作量に相当する電圧以下とな
ったときに、該半導体スイッチング素子Ｑにオフさせる
信号を送る強制オフ信号発生回路が付加されたことを特
徴とする直流モータの速度制御装置を作り出した。
態で電源用有接点スイッチＳＷ１がオン・オフすること
を禁止するために、本出願の第２の発明では、図５に模
式的に示される従来の速度制御装置に、図２に模式的に
示されるように、該設定電圧発生回路から発生される設
定電圧が該電源用有接点スイッチＳＷ１をオフさせる操
作量よりも微小量大きい操作量に相当する電圧以下とな
ったときに、該半導体スイッチング素子Ｑにオフさせる
信号を送る強制オフ信号発生回路が付加されたことを特
徴とする直流モータの速度制御装置を作り出した。
【００１６】
【作用】第１の発明によると、操作量が増大してもう少
しで第２有接点スイッチＳＷ２がオンするところで、強
制オン信号発生回路からオン信号が出力され、半導体ス
イッチング素子Ｑが強制的にオンされてしまう。この結
果、第２有接点スイッチＳＷ２は確実に半導体スイッチ
ング素子Ｑがオン状態でオン・オフされる。逆に、第２
の発明によると、操作量が減少されてゆき、もう少しで
電源用有接点スイッチＳＷ１がオフされるところで、強
制オフ信号発生回路からオフ信号が出力され、半導体ス
イッチング素子Ｑが強制的にオフされてしまう。この結
果、電源用有接点スイッチＳＷ１は確実に半導体スイッ
チング素子Ｑがオフ状態でオフされる。
しで第２有接点スイッチＳＷ２がオンするところで、強
制オン信号発生回路からオン信号が出力され、半導体ス
イッチング素子Ｑが強制的にオンされてしまう。この結
果、第２有接点スイッチＳＷ２は確実に半導体スイッチ
ング素子Ｑがオン状態でオン・オフされる。逆に、第２
の発明によると、操作量が減少されてゆき、もう少しで
電源用有接点スイッチＳＷ１がオフされるところで、強
制オフ信号発生回路からオフ信号が出力され、半導体ス
イッチング素子Ｑが強制的にオフされてしまう。この結
果、電源用有接点スイッチＳＷ１は確実に半導体スイッ
チング素子Ｑがオフ状態でオフされる。
【００１７】
【実施例】次に本出願の２つの発明をともに具現化した
一つの実施例について説明する。この実施例は、図７に
示される電動工具の回転数制御のために本発明を応用し
た例である。図３(A) は、この実施例の回路構成を示し
ている。なおこの回路は、図７の制御装置の部分に収容
されるものであり、極めてコンパクトになっている。こ
の回路では、直流モータＭとバッテリ（電源）Ｂに直列
に電源用有接点スイッチＳＷ１と半導体スイッチング素
子Ｑが接続されている。半導体スイッチング素子Ｑと並
列に第２有接点スイッチＳＷ２が接続されており、半導
体スイッチング素子Ｑをバイパスしている。図中Ｖccは
制御回路のための電源電圧であり、電源用有接点スイッ
チＳＷ１の下流から取出されている。次に制御回路の詳
細を説明する。
一つの実施例について説明する。この実施例は、図７に
示される電動工具の回転数制御のために本発明を応用し
た例である。図３(A) は、この実施例の回路構成を示し
ている。なおこの回路は、図７の制御装置の部分に収容
されるものであり、極めてコンパクトになっている。こ
の回路では、直流モータＭとバッテリ（電源）Ｂに直列
に電源用有接点スイッチＳＷ１と半導体スイッチング素
子Ｑが接続されている。半導体スイッチング素子Ｑと並
列に第２有接点スイッチＳＷ２が接続されており、半導
体スイッチング素子Ｑをバイパスしている。図中Ｖccは
制御回路のための電源電圧であり、電源用有接点スイッ
チＳＷ１の下流から取出されている。次に制御回路の詳
細を説明する。
【００１８】図中Ｔｒはトリガであり、図７のように指
によって操作される。トリガＴｒは図３中矢印Ｇに示す
方向に図示しないバネで付勢されており、指によって矢
印Ｆ方向にスライドされる。トリガＴｒにはブラシＢｒ
が固定されており、ブラシＢｒは抵抗Ｒ上をスライドす
る。抵抗Ｒは図３(B) に示すように基板Ｂａ上に抵抗体
ペーストが印刷されたものである。なお図３(B) に示す
ように、抵抗体Ｒと基板Ｂａ間には３枚の導体膜Ｃｎ
Ｌ，ＣｎＣ，ＣｎＲが形成されており、右側の導体Ｃｎ
Ｒに電源電圧Ｖccが印加され、左側の導体ＣｎＬは接地
されている。また中央の導体ＣｎＣの電位Ｖ１が抵抗Ｒ
１，Ｒ２によって分圧され、分圧された電位Ｖ２が後述
のリードパターン４に伝達される。抵抗Ｒには、図４に
示す電位分布が表われる。またブラシＢｒの電位Ｖ５は
後述のリードパターン２に伝えられる。
によって操作される。トリガＴｒは図３中矢印Ｇに示す
方向に図示しないバネで付勢されており、指によって矢
印Ｆ方向にスライドされる。トリガＴｒにはブラシＢｒ
が固定されており、ブラシＢｒは抵抗Ｒ上をスライドす
る。抵抗Ｒは図３(B) に示すように基板Ｂａ上に抵抗体
ペーストが印刷されたものである。なお図３(B) に示す
ように、抵抗体Ｒと基板Ｂａ間には３枚の導体膜Ｃｎ
Ｌ，ＣｎＣ，ＣｎＲが形成されており、右側の導体Ｃｎ
Ｒに電源電圧Ｖccが印加され、左側の導体ＣｎＬは接地
されている。また中央の導体ＣｎＣの電位Ｖ１が抵抗Ｒ
１，Ｒ２によって分圧され、分圧された電位Ｖ２が後述
のリードパターン４に伝達される。抵抗Ｒには、図４に
示す電位分布が表われる。またブラシＢｒの電位Ｖ５は
後述のリードパターン２に伝えられる。
【００１９】図３中、図示１０は半導体スイッチング素
子Ｑのベースにリードパターン２０を介してオフの信号
が送られている間はモータＭの接続点Ｎに生じる電位を
出力線２２に伝え、リードパターン２０にオンの信号が
送られている間は同信号がオンとなったときの接続点Ｎ
の電位を出力線２２に伝える電圧保持回路である。すな
わち電圧保持回路１０は、モータＭの通電停止時に生じ
る起電圧Ｖ６を出力線２２に出力する装置である。
子Ｑのベースにリードパターン２０を介してオフの信号
が送られている間はモータＭの接続点Ｎに生じる電位を
出力線２２に伝え、リードパターン２０にオンの信号が
送られている間は同信号がオンとなったときの接続点Ｎ
の電位を出力線２２に伝える電圧保持回路である。すな
わち電圧保持回路１０は、モータＭの通電停止時に生じ
る起電圧Ｖ６を出力線２２に出力する装置である。
【００２０】増幅回路１２には、ブラシ電圧Ｖ５からモ
ータ起電圧Ｖ６を減じた電圧が印加される。ブラシ電圧
Ｖ５はトリガＴｒが大きく操作されたときほど大きい。
またモータＭの起電圧Ｖ６はモータＭが高速で回転して
いるときほど大きい。起電圧Ｖ６はブラシ電圧Ｖ５から
マイナスされるために、トリガＴｒが大きく操作され、
モータＭが低速で回転しているときには大きな電圧が増
幅回路１２に入力される。一方トリガＴｒの操作量が小
さく、モータＭの速度が速ければ小さな電圧が増幅回路
１２に入力される。
ータ起電圧Ｖ６を減じた電圧が印加される。ブラシ電圧
Ｖ５はトリガＴｒが大きく操作されたときほど大きい。
またモータＭの起電圧Ｖ６はモータＭが高速で回転して
いるときほど大きい。起電圧Ｖ６はブラシ電圧Ｖ５から
マイナスされるために、トリガＴｒが大きく操作され、
モータＭが低速で回転しているときには大きな電圧が増
幅回路１２に入力される。一方トリガＴｒの操作量が小
さく、モータＭの速度が速ければ小さな電圧が増幅回路
１２に入力される。
【００２１】変動電圧回路１４は図６で説明した三角波
Ｖ４を発振するものであり、比較回路１６で増幅回路１
２の電圧Ｖ３と比較される。比較回路１６は増幅電圧Ｖ
３が三角波電圧Ｖ４より大きい間オンし、半導体スイッ
チング素子Ｑをオンさせる。前述のように、トリガ操作
量が大きくてモータが低速なときほどＶ３は大きくなる
ため、Ｖ３＞Ｖ４の期間が増大する。すなわちデューテ
ィ比は増大する。一方トリガ操作量が小さくてモータが
高速のときＶ３は小さくなり、Ｖ３＞Ｖ４の期間は減少
する。すなわちデューティ比は減少する。この結果モー
タＭの速度は負荷の大小によらず、トリガＴｒの操作量
に相当する回転数となるようにフィードバック制御され
る。
Ｖ４を発振するものであり、比較回路１６で増幅回路１
２の電圧Ｖ３と比較される。比較回路１６は増幅電圧Ｖ
３が三角波電圧Ｖ４より大きい間オンし、半導体スイッ
チング素子Ｑをオンさせる。前述のように、トリガ操作
量が大きくてモータが低速なときほどＶ３は大きくなる
ため、Ｖ３＞Ｖ４の期間が増大する。すなわちデューテ
ィ比は増大する。一方トリガ操作量が小さくてモータが
高速のときＶ３は小さくなり、Ｖ３＞Ｖ４の期間は減少
する。すなわちデューティ比は減少する。この結果モー
タＭの速度は負荷の大小によらず、トリガＴｒの操作量
に相当する回転数となるようにフィードバック制御され
る。
【００２２】さてブラシ電圧Ｖ５と電源電圧Ｖccはカレ
ントミラー回路８に入力されている。カレントミラー回
路８はＶcc−Ｖ５≦０．１ボルトのときリードパターン
７を介してゲートに電流を流して半導体スイッチング素
子Ｑをオンさせる。一方Ｖcc−Ｖ５＞０．１ボルトのと
き、リードパターン７に電流を流さない。すなわちＶcc
−Ｖ５≦０．１ボルトのとき、半導体スイッチング素子
Ｑを強制的にオンさせる。ここで第２有接点スイッチＳ
Ｗ２は図３(B) の右側導体ＣｎＲの位置でオン・オフさ
れるようになっている。すなわち図４に示すように、第
２有接点スイッチＳＷ２は、ブラシ電圧Ｖ５が最大値と
なった状態でオン・オフされる。カレントミラー回路８
はブラシ電圧Ｖ５がスイッチＳＷ２がオンするときの電
圧Ｖccよりも０．１Ｖ低い電圧となったとき、すなわち
トリガＴｒが第２有接点スイッチＳＷ２がオンするスト
ロークよりも微小量小さいストロークのときにブラシＢ
ｒに表れる電圧となったときに、半導体スイッチング素
子Ｑを強制的にオンさせることになる。すなわちカレン
トミラー回路８と、そのＯＮ信号を半導体スイッチング
素子Ｑのゲートに重複させるリードパターン７によっ
て、本発明でいう強制オン信号発生回路が構成されてい
る。
ントミラー回路８に入力されている。カレントミラー回
路８はＶcc−Ｖ５≦０．１ボルトのときリードパターン
７を介してゲートに電流を流して半導体スイッチング素
子Ｑをオンさせる。一方Ｖcc−Ｖ５＞０．１ボルトのと
き、リードパターン７に電流を流さない。すなわちＶcc
−Ｖ５≦０．１ボルトのとき、半導体スイッチング素子
Ｑを強制的にオンさせる。ここで第２有接点スイッチＳ
Ｗ２は図３(B) の右側導体ＣｎＲの位置でオン・オフさ
れるようになっている。すなわち図４に示すように、第
２有接点スイッチＳＷ２は、ブラシ電圧Ｖ５が最大値と
なった状態でオン・オフされる。カレントミラー回路８
はブラシ電圧Ｖ５がスイッチＳＷ２がオンするときの電
圧Ｖccよりも０．１Ｖ低い電圧となったとき、すなわち
トリガＴｒが第２有接点スイッチＳＷ２がオンするスト
ロークよりも微小量小さいストロークのときにブラシＢ
ｒに表れる電圧となったときに、半導体スイッチング素
子Ｑを強制的にオンさせることになる。すなわちカレン
トミラー回路８と、そのＯＮ信号を半導体スイッチング
素子Ｑのゲートに重複させるリードパターン７によっ
て、本発明でいう強制オン信号発生回路が構成されてい
る。
【００２３】次に強制オフ信号発生回路について説明す
る。この回路はまず前記した分圧電圧Ｖ２とブラシ電圧
Ｖ５を比較する回路６を有しており、Ｖ２＞Ｖ５のとき
該比較回路６はオンする。従ってリードパターン１１に
生じる電圧Ｖ７はＶ２＞Ｖ５のときにオンとなる。この
電圧Ｖ７は第２の半導体スイッチング素子１３のゲート
に入力されるため、Ｖ２＞Ｖ５のときは半導体スイッチ
ング素子Ｑをオンさせる信号が強制的にアースされてし
まい、半導体スイッチング素子Ｑは強制的にオフされ
る。
る。この回路はまず前記した分圧電圧Ｖ２とブラシ電圧
Ｖ５を比較する回路６を有しており、Ｖ２＞Ｖ５のとき
該比較回路６はオンする。従ってリードパターン１１に
生じる電圧Ｖ７はＶ２＞Ｖ５のときにオンとなる。この
電圧Ｖ７は第２の半導体スイッチング素子１３のゲート
に入力されるため、Ｖ２＞Ｖ５のときは半導体スイッチ
ング素子Ｑをオンさせる信号が強制的にアースされてし
まい、半導体スイッチング素子Ｑは強制的にオフされ
る。
【００２４】ここでＶ２＞Ｖ５の条件を図４を参照して
説明する。図４から明らかに、Ｖ２＞Ｖ５となるのは、
ブラシＢｒが図３(B) の左側の導体ＣｎＬと中央の導体
ＣｎＣ間のギャップよりも左側に操作されているときで
ある。
説明する。図４から明らかに、Ｖ２＞Ｖ５となるのは、
ブラシＢｒが図３(B) の左側の導体ＣｎＬと中央の導体
ＣｎＣ間のギャップよりも左側に操作されているときで
ある。
【００２５】一方電源スイッチＳＷ１についてみると、
ブラシＢｒが図３(B) の中央の導体ＣｎＣの右縁よりも
さらに右側に移動するときにオンする。ただしスイッチ
ＳＷ１には一定の遊びないしはガタがあるために、ブラ
シＢｒが図３(B) の左側の導体ＣｎＬに対応位置すると
ころまで左進したところでオフする。すなわちオン位置
とオフ位置とは異なり、その中間位置で半導体スイッチ
ング素子Ｑを強制的にオフさせる回路が作動したり作動
しなかったりする関係におかれている。
ブラシＢｒが図３(B) の中央の導体ＣｎＣの右縁よりも
さらに右側に移動するときにオンする。ただしスイッチ
ＳＷ１には一定の遊びないしはガタがあるために、ブラ
シＢｒが図３(B) の左側の導体ＣｎＬに対応位置すると
ころまで左進したところでオフする。すなわちオン位置
とオフ位置とは異なり、その中間位置で半導体スイッチ
ング素子Ｑを強制的にオフさせる回路が作動したり作動
しなかったりする関係におかれている。
【００２６】さてこのような関係におかれているための
作用を次に説明する。今電動工具を動かし始めるために
トリガＴｒを操作してゆくと、ストロークＨのところで
電源スイッチＳＷ１がオンする。このときはまだ制御回
路に電源が供給されないので半導体スイッチング素子Ｑ
もオンされておらず、電源スイッチＳＷ１のオンととも
にモータ電流が流れることはない。
作用を次に説明する。今電動工具を動かし始めるために
トリガＴｒを操作してゆくと、ストロークＨのところで
電源スイッチＳＷ１がオンする。このときはまだ制御回
路に電源が供給されないので半導体スイッチング素子Ｑ
もオンされておらず、電源スイッチＳＷ１のオンととも
にモータ電流が流れることはない。
【００２７】さらにトリガＴｒを操作してゆくとブラシ
電圧Ｖ５の上昇とともにモータ回転数も増大してゆく。
操作者が微小量だけトリガＴｒを操作して電動工具を低
速で用いているときに何かの関係で指がゆるむことがあ
る。このときそのたびにモータが停止すると作業しずら
い。この実施例では、図４のようにストロークＩ以下と
なるまでは半導体スイッチング素子Ｑを強制的にオフさ
せる回路は作動せず、またスイッチＳＷ１もオフとなら
ない。このためストロークＨとＩとの間ではストローク
に遊びがあり、モータＭは最低速で回り続ける。このた
め著しく低速作業が容易化されている。
電圧Ｖ５の上昇とともにモータ回転数も増大してゆく。
操作者が微小量だけトリガＴｒを操作して電動工具を低
速で用いているときに何かの関係で指がゆるむことがあ
る。このときそのたびにモータが停止すると作業しずら
い。この実施例では、図４のようにストロークＩ以下と
なるまでは半導体スイッチング素子Ｑを強制的にオフさ
せる回路は作動せず、またスイッチＳＷ１もオフとなら
ない。このためストロークＨとＩとの間ではストローク
に遊びがあり、モータＭは最低速で回り続ける。このた
め著しく低速作業が容易化されている。
【００２８】この実施例では、比較回路６と第２のスイ
ッチング素子１３とで強制オフ信号発生回路が構成され
ている。Ｖ２＞Ｖ５となるときに、上記回路によって半
導体スイッチング素子Ｑは強制的にオフされる。ここで
Ｖ２＞Ｖ５となるのは図４のように、操作部材の操作量
がＳＷ１をオフさせる操作量（ストロークＪ）よりも僅
かに大きな操作量（Ｉ）のところである。
ッチング素子１３とで強制オフ信号発生回路が構成され
ている。Ｖ２＞Ｖ５となるときに、上記回路によって半
導体スイッチング素子Ｑは強制的にオフされる。ここで
Ｖ２＞Ｖ５となるのは図４のように、操作部材の操作量
がＳＷ１をオフさせる操作量（ストロークＪ）よりも僅
かに大きな操作量（Ｉ）のところである。
【００２９】さて以上の実施例では、比較回路１６から
出力されるオン・オフ信号を強制的に修正している。し
かしながらこれに限られるものでなく、例えば比較回路
１６に入力される電圧を修正することによってスイッチ
ング素子Ｑに対するオン・オフ信号を修正することもで
きる。たとえばカレントミラー回路８の出力をブラシ電
圧Ｖ５に加算することによって、常時Ｖ３＞Ｖ４となる
ようにして、スイッチング素子Ｑを強制的にオンさせて
もよい。同様に比較回路６の出力を変動電圧Ｖ４に加算
することによって常時Ｖ３＜Ｖ４として、スイッチング
素子Ｑを強制的にオフさせてもよい。
出力されるオン・オフ信号を強制的に修正している。し
かしながらこれに限られるものでなく、例えば比較回路
１６に入力される電圧を修正することによってスイッチ
ング素子Ｑに対するオン・オフ信号を修正することもで
きる。たとえばカレントミラー回路８の出力をブラシ電
圧Ｖ５に加算することによって、常時Ｖ３＞Ｖ４となる
ようにして、スイッチング素子Ｑを強制的にオンさせて
もよい。同様に比較回路６の出力を変動電圧Ｖ４に加算
することによって常時Ｖ３＜Ｖ４として、スイッチング
素子Ｑを強制的にオフさせてもよい。
【００３０】なお図３の態様で、変動電圧Ｖ４とブラシ
電圧Ｖ５とモータ起電圧Ｖ６を比較するのは一例にすぎ
ず、他の様々な比較方式によってフィードバック作用を
営ませることが可能である。これについては本出願人の
特願平３−３３２４９９号に述べているとおりである。
電圧Ｖ５とモータ起電圧Ｖ６を比較するのは一例にすぎ
ず、他の様々な比較方式によってフィードバック作用を
営ませることが可能である。これについては本出願人の
特願平３−３３２４９９号に述べているとおりである。
【００３１】
【発明の効果】本発明によると、第２有接点スイッチＳ
Ｗ２がオンするときにはこの直前に半導体スイッチング
素子Ｑが強制的にオンされる。このため第２有接点スイ
ッチＳＷ２は接点間に電位差がない状態でオン・オフさ
れる。また本発明によると、半導体スイッチング素子Ｑ
がオフでモータ電流が流れない状態で電源用スイッチＳ
Ｗ１がオフされる。このため電源用スイッチＳＷ１によ
って大きなモータ電流が遮断されることがない。また電
源用スイッチＳＷ１のオン時にもモータ電流は流れな
い。このため両有接点スイッチのオン・オフ時にスパー
クが発生したりあるいは摩耗が促進されるといったこと
が防止され、スイッチの耐久性が大幅に長期化される。
Ｗ２がオンするときにはこの直前に半導体スイッチング
素子Ｑが強制的にオンされる。このため第２有接点スイ
ッチＳＷ２は接点間に電位差がない状態でオン・オフさ
れる。また本発明によると、半導体スイッチング素子Ｑ
がオフでモータ電流が流れない状態で電源用スイッチＳ
Ｗ１がオフされる。このため電源用スイッチＳＷ１によ
って大きなモータ電流が遮断されることがない。また電
源用スイッチＳＷ１のオン時にもモータ電流は流れな
い。このため両有接点スイッチのオン・オフ時にスパー
クが発生したりあるいは摩耗が促進されるといったこと
が防止され、スイッチの耐久性が大幅に長期化される。
【図１】第１発明を模式的に示す図
【図２】第２発明を模式的に示す図
【図３】第１、第２発明の実施例を示す図
【図４】実施例の作用を説明する図
【図５】従来技術を示す図
【図６】従来技術の作用を説明する図
【図７】実施例の適用例を示す図
Claims (2)
- 【請求項１】 直流モータＭと電源に直列に接続された
電源用有接点スイッチＳＷ１と半導体スイッチング素子
Ｑと、 該半導体スイッチング素子Ｑをバイパスする第２有接点
スイッチＳＷ２と、 該電源に該電源用有接点スイッチＳＷ１を介して接続さ
れ、該半導体スイッチング素子Ｑのオン・オフを制御す
る制御回路と、 該直流モータの回転速度を調整するために操作者が操作
する操作部材とを有し、 該電源用有接点スイッチＳＷ１は該操作部材が微小量操
作されるとオンし、該第２有接点スイッチＳＷ２は該操
作部材が略最大量操作されるとオンする特性を有し、 該制御回路は、該操作部材の操作量に相当する電圧を発
生する設定電圧発生回路と、該半導体スイッチング素子
Ｑのオフ時に該直流モータＭに生じる起電力に相当する
電圧と該設定電圧発生回路から発生される設定電圧とを
比較する比較回路と、該比較回路の比較結果に基づいて
スイッチング信号を発生してこれを該半導体スイッチン
グ素子Ｑに出力するスイッチング信号発生回路とを備え
た直流モータの速度制御装置において、 該設定電圧発生回路から発生される設定電圧が該第２有
接点スイッチＳＷ２をオンさせる操作量よりも微小量小
さい操作量に相当する電圧以上となったときに、該半導
体スイッチング素子Ｑにオンさせる信号を送る強制オン
信号発生回路が付加されたことを特徴とする直流モータ
の速度制御装置。 - 【請求項２】 直流モータＭと電源に直列に接続された
電源用有接点スイッチＳＷ１と半導体スイッチング素子
Ｑと、 該半導体スイッチング素子Ｑをバイパスする第２有接点
スイッチＳＷ２と、 該電源に該電源用有接点スイッチＳＷ１を介して接続さ
れ、該半導体スイッチング素子Ｑのオン・オフを制御す
る制御回路と、 該直流モータの回転速度を調整するために操作者が操作
する操作部材とを有し、 該電源用有接点スイッチＳＷ１は該操作部材が微小量操
作されるとオンし、該第２有接点スイッチＳＷ２は該操
作部材が略最大量操作されるとオンする特性を有し、 該制御回路は、該操作部材の操作量に相当する電圧を発
生する設定電圧発生回路と、該半導体スイッチング素子
Ｑのオフ時に該直流モータＭに生じる起電力に相当する
電圧と該設定電圧発生回路から発生される設定電圧とを
比較する比較回路と、該比較回路の比較結果に基づいて
スイッチング信号を発生してこれを該半導体スイッチン
グ素子Ｑに出力するスイッチング信号発生回路とを備え
た直流モータの速度制御装置において、 該設定電圧発生回路から発生される設定電圧が該電源用
有接点スイッチＳＷ１をオフさせる操作量よりも微小量
大きい操作量に相当する電圧以下となったときに、該半
導体スイッチング素子Ｑにオフさせる信号を送る強制オ
フ信号発生回路が付加されたことを特徴とする直流モー
タの速度制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19349692A JP3288432B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 直流モータの速度制御装置 |
| US08/077,748 US5416885A (en) | 1992-06-26 | 1993-06-18 | Speed control device for DC motor |
| DE69308073T DE69308073T2 (de) | 1992-06-26 | 1993-06-22 | Geschwindigkeitsregelvorrichtung für einen Gleichstrommotor |
| EP93304870A EP0576257B1 (en) | 1992-06-26 | 1993-06-22 | Speed control device for DC motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19349692A JP3288432B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 直流モータの速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0614576A true JPH0614576A (ja) | 1994-01-21 |
| JP3288432B2 JP3288432B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=16309015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19349692A Expired - Lifetime JP3288432B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 直流モータの速度制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5416885A (ja) |
| EP (1) | EP0576257B1 (ja) |
| JP (1) | JP3288432B2 (ja) |
| DE (1) | DE69308073T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11144545A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Satori Electric Co Ltd | 電動工具用トリガースイッチ回路 |
| JP2015037822A (ja) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | 日立工機株式会社 | 電動工具 |
| JP2016127802A (ja) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | 冷却ファンモジュール |
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| TW476184B (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-11 | Prolific Technology Inc | Base frequency generation method of pulse width modulation independent of voltage |
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| FR2848741B1 (fr) * | 2002-12-16 | 2005-05-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme de controle de l'alimentation en energie d'un ventilateur de refroidissement d'un composant electrique de vehicule automobile |
| FR2873514B1 (fr) * | 2004-07-20 | 2006-11-17 | Virax Sa | Actionneur portatif lineaire et procede de limitation de l'effort maximal d'un moteur d'un tel actionneur |
| US20060176667A1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-08-10 | Topower Computer Industrial Co., Ltd. | Device for controlling fan speed |
| JP4375362B2 (ja) | 2006-06-29 | 2009-12-02 | パナソニック電工株式会社 | 電動工具用スイッチ装置 |
| EP2525468B1 (en) | 2011-05-19 | 2017-06-21 | Black & Decker Inc. | Electronic power apparatus |
| DE102012024400A1 (de) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | Wabco Gmbh | Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, Druckluftversorgungsanlage, pneuma-tisches System und Verfahren zum Betrieb eines Verdichters |
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| US10608501B2 (en) | 2017-05-24 | 2020-03-31 | Black & Decker Inc. | Variable-speed input unit having segmented pads for a power tool |
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1992
- 1992-06-26 JP JP19349692A patent/JP3288432B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-06-18 US US08/077,748 patent/US5416885A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-22 DE DE69308073T patent/DE69308073T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-22 EP EP93304870A patent/EP0576257B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0576257A2 (en) | 1993-12-29 |
| JP3288432B2 (ja) | 2002-06-04 |
| US5416885A (en) | 1995-05-16 |
| EP0576257B1 (en) | 1997-02-12 |
| EP0576257A3 (en) | 1994-07-27 |
| DE69308073T2 (de) | 1997-09-18 |
| DE69308073D1 (de) | 1997-03-27 |
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