JPH07123780A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】電源線Ｗが断線すると、パワートランジスタＴ
ｒに印加される電圧が零になる。この零になったことで
信号制御手段３は指令された電圧をそのまま出力するこ
とになるが、信号規制手段６にて電源電圧に応じて信号
制御手段３から出力される信号を規制する。 【効果】モータへの電力供給線が断線したのち、復帰し
た場合にモータに過負荷電流が流れないようにして装置
の損傷を防止することができる利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータに加えられる指
令電圧にてパワートランジスタをオンオフ制御するよう
にしたモータ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータの制御の方法としてパルス
幅変調（ＰＷＭ）が知られている。このＰＷＭ制御は、
図６に示すようにパワートランジスタ、ここでは電界効
果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」と言う）のゲートＧ
に指令電圧に応じた幅を有する方形波パルスＳigを印加
することにより、ＦＥＴがオンオフ制御され、モータが
電圧の平均値で制御される。

【０００３】このような回路において、実際にモータＭ
に印加されている電圧を検出し、この検出電圧を指令電
圧との偏差にてフィードバック制御することによって、
電源電圧に変動等が発生した場合には、指令電圧が一定
でも偏差量の変化に応じて方形波パルスＳigの幅が変化
して指令電圧に応じたモータ回転速度が得られるように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なフィードバック制御を行っている場合に、ＦＥＴとモ
ータＭの間で断線すると、モータに印加されている電圧
が零となる。このため、指令電圧と検出電圧の偏差量が
大きくなり、方形波パルスＳigの幅は、その指令電圧に
おける最大幅にてＦＥＴに入力されることになる。

【０００５】そして、この状態にて電源線Ｗが断線状態
から復帰するときに発生するサージ電圧によるサージ電
流がモータＭに流れることとなり、モータＭは勿論のこ
と、他のモータ電圧を検出する回路等をも損傷する恐れ
があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題を
解決するために成されたもので、図１に示すように印加
された電圧に応じて回転するモータＭと、このモータＭ
に指令回転数に応じた指令電圧を与える電圧指令手段１
と、前記モータＭの両端電圧を検出するモータ電圧検出
手段２と、前記電圧指令手段１の指令電圧と前記モータ
電圧検出手段２にて検出されたモータ電圧の偏差を求め
てこの偏差に応じた信号を出力する信号制御手段３と、
前記モータＭとこのモータＭに電力を供給する電源との
間の電力線Ｗ上に介挿されたパワートランジスタＴｒ
と、前記信号制御手段３から入力される信号に応じてパ
ワートランジスタＴｒをオンオフ制御するモータ駆動手
段４とを備えたモータ駆動装置において、前記パワート
ランジタＴｒに印加される電圧を検出する電源電圧検出
手段５と、この電源電圧検出手段５にて検出された電圧
に応じて前記信号制御手段３から出力される信号を規制
する信号規制手段６を備えたものである。

【０００７】

【作用】通常動作では、モータＭは電圧指令手段から指
令された電圧と、モータ電圧検出手段で検出されたモー
タ電圧との偏差に応じた信号を信号制御手段からモータ
駆動手段に出力し、パワートランジスタＴｒがオンオフ
制御されモータＭが指令回転数に制御される。

【０００８】そして、電源線Ｗが断線すると、パワート
ランジスタＴｒに印加される電圧が零になる。この零に
なったことで信号制御手段３は指令された電圧をそのま
ま出力することになるが、信号規制手段６にて電源電圧
に応じて信号制御手段３から出力される信号を規制す
る。これによって電源線Ｗが復帰した際に発生するサー
ジ電流はパワートランジスタＴｒが制御されているので
モータＭに作用せず、モータＭを損傷を防止することが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図２はモータＭの駆動装置を示した全体構成図
である。１０はモータＭの駆動を指令するコンピュータ
であり、このコンピュータ１０からモータを所定回転に
制御するための電圧信号が出力される。この出力された
電圧信号はＤ／Ａ変換器１１を介して電流フィードバッ
ク回路１２、電圧フィードバック回路２０およびパルス
幅変調回路３０を経てモータ駆動回路５０に入力され
る。

【００１０】このモータ駆動回路５０にはモータおよび
バッテリ電源６５が接続されている。前記電流フィード
バック回路１２はモータＭに接続された電流検出抵抗１
３と差動増幅器１４にて構成され、電流検出抵抗１３に
て発生するモータＭの負荷による電流値に応じた電圧が
差動増幅器１４で増幅され、モータ負荷の増幅ととも
に、電圧値を増加させるように働き、モータ負荷の低下
とともに電圧値を低下させるように働く。

【００１１】また、電圧フィードバック回路２０は差動
増幅器２１，２２によって構成されており、差動増幅器
２１によって増幅されたモータＭの両端電圧と電流フィ
ードバック回路１１を介して送られてきた信号を差動増
幅器２２によって両者の偏差量に応じて増幅された電圧
をパルス幅変調回路３０に出力する。さらに、パルス幅
変調回路３０は差動増幅器３１と比較の対象となる三角
波発生回路３２から構成され、この三角波発生回路３２
で発生した三角波を閾値とし、電圧フィードバック回路
２０から入力された電圧に応じて方形波パルスに変調し
ている。この変調された方形波パルスはモータ駆動回路
４０に入力され、発光ダイオード５１とホトトランジス
タ５２およびトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を介してパワ
ートランジスタ５３に供給される。

【００１２】なお、このパワートランジスタ５３はＦＥ
Ｔもしくはバイポーラ型のトランジスタでもよく、ここ
ではＦＥＴとする。また、電圧フィードバック回路２０
とパルス幅変調回路３０の間には、信号規制回路６０が
接続されている。この信号規制回路６０は差動増幅器６
１，６２とダイオード６３を主な構成要素とし、差動増
幅器６１の＋側端子は固定抵抗Ｒを介してバッテリ６５
に接続され、固定抵抗Ｒ１，Ｒ２にて降圧された電源電
圧が差動増幅器６１によって負帰還増幅され、差動増幅
器６２の−側端子に入力される。この差動増幅器６２で
は、直接モータＭに印加できるような電源電圧以下のと
き、前記パルス幅変調回路３０の方形波パルスの幅が最
大値になるような比較電圧Ｒｆが＋側端子に入力され、
−側端子に入力された電源電圧との偏差に応じた出力を
ダイオード６３に送出している。

【００１３】これにより、この信号規制回路６０は図３
に示すように電源電圧に対して反比例する特性を有し、
電源電圧が零から直接モータＭに印加できるような電源
電圧まではパルス幅変調回路３０の方形波パルスの幅が
最大値となり、これより大きな電源電圧では徐々に出力
が低下する電圧がダイオード６３に送出されるようにな
っている。このため、信号規制回路からは電源電圧に応
じてモータＭに過負荷が流れないように調整された電圧
値が出力されている。

【００１４】前記ダイオード６３は差動増幅器６２の出
力に対して逆方向となるように接続されており、このダ
イオード６３の作用によって差動増幅器６２の出力電圧
と電圧フィードバック回路２０から出力された出力電圧
の電圧の低い方の電圧がパルス幅変調回路３０に入力さ
れることとなる。以上のような構成において各回路の動
作について、図４および図５のタイムチャートで説明す
る。

【００１５】図４のタイムチャートは、縦軸に電圧値、
横軸を時間とし、Ｄ／Ａ変換器１１の出力をＡ，電圧フ
ィードバック回路２０の出力をＢ，パルス幅変調回路３
０の入力をＣ，モータＭの端子電圧をＤ，モータＭの負
荷電流をＥとしてそれぞれ表示している。いま、コンピ
ュータ１０からＤ／Ａ変換器１１を経た指令回転数のモ
ータＭを制御する信号が時間ｔ１より出力されると、電
圧フィードバック回路２０の出力Ｂは始め、モータＭの
端子電圧Ｄが零のため、指令電圧がそのままパルス幅変
調回路３０に入力される。そしてパルス幅変調回路３０
では、三角波発生回路３２で発生した三角波を閾値と
し、電圧フィードバック回路２０から入力された電圧に
応じて方形波パルスに変調される。そして、この方形波
パルスは図５に示すように時間ｔ３においてＨＩからＬ
Ｏとなる。するとホトトランジスタ５２はＯＮからＯＦ
Ｆとなり、同時に、トランジスタＴｒ１はＯＦＦからＯ
Ｎ，トランジスタＴｒ２はＯＮからＯＦＦとなる。

【００１６】従って、ＦＥＴのゲートＧの電圧はＬＯか
らＨＩとなり、ＦＥＴはターンオンする。これによりモ
ータＭには負荷電流が流れる。また時間ｔ２あるいはｔ
４において方形波パルスがＬＯからＨＩにとなる。する
と、ホトトランジスタ５２はＯＦＦからＯＮとなり、同
時に、トランジスタＴｒ１はＯＮからＯＦＦ，トランジ
スタＴｒ２はＯＦＦからＯＮとなる。

【００１７】従って、ＦＥＴのゲートＧの電圧はＨＩか
らＬＯとなり、ＦＥＴはターンオフする。このようにし
てモータＭに負荷電流が流れると電流フィードバック回
路１２は負荷電流に応じて指令電圧を調整し、電圧フィ
ードバック回路２０はモータＭの端子電圧が発生したこ
とで、指令電圧との偏差分の出力を送出することにな
り、方形波パルスの幅は徐々にＨＩの時間が短くなり、
モータＭが指令回転で回転を維持できるだけの方形波パ
ルスにて安定する。

【００１８】なお、このとき、モータＭの端子電圧が正
常な値であれば、信号規制回路６０から出力される電圧
値は常に電圧フィードバック回路２０から出力される電
圧を上回ることはなく、モータＭの回転数の制御には影
響を与えることはない。次に、時間ｔ５においてＦＥＴ
とモータＭとの間にて断線が生じると、電圧フィードバ
ック回路２０でモータ端子電圧が検出されなくなるた
め、偏差量はコンンピュータ１０から出力された電圧信
号であり、このコンンピュータ１０から出力された電圧
信号が、電圧フィードバック回路２０から出力されてく
ることになる。

【００１９】このときの電圧フィードバック回路２０か
らの出力は、信号規制回路６０から出力される電圧値を
上回るものとなるため、パルス幅変調回路３０には信号
規制回路６０から出力された値が入力されることにな
る。このため、パルス幅変調回路３０を経てモータ駆動
回路４０に入力される信号は信号規制回路６０から電源
電圧に応じてモータＭに過負荷電流が流れないように調
整された電圧値となるこの状態で時間ｔ６において、断
線状態が復帰してもモータＭには信号規制回路の作用に
よって規制された電圧しか印加されないため、サージ電
圧の影響をモータＭが受けることがない。

【００２０】なお、上記実施例において、本発明におけ
る信号制御手段は電圧フィードバック回路２０およびパ
ルス幅変調回路３０にて構成している。また、上記実施
例では、信号規制手段を信号規制回路６０にて達成して
いたが、これに限られることなく、例えばコンピュータ
１０に電源電圧信号を入力し、コンピュータ１０から出
力される電圧信号自体に規制をかけるようにしてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明は、モータの電源電
圧に応じてモータ指令電圧を規制する信号規制手段を設
けたことにより、モータへの電力供給線が断線したの
ち、復帰した場合にモータに過負荷電流が流れないよう
にして装置の損傷を防止することができる利点がある。

【００２２】又、大負荷時電流フィードバック回路によ
りモータに定格以上の過電流が印加されるのを防ぐこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】実施例の全体構成図である。

【図３】信号規制回路における出力信号と電源電圧の関
係を示した図である。

【図４】装置各部の信号のタイムチャートである。

【図５】パルス幅変調回路の出力を示す図である。

【図６】従来のモータ駆動回路を示す図である。

【符号の説明】

１０ コンピュータ（電圧指令手段） １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ 電流フィードバック回路 ２０ 電圧フィードバック回路 ３０ パルス幅変調回路 ４０ モータ駆動回路（モータ駆動手段） ５２ パワートランジスタ ６５ バッテリ Ｍ モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加された電圧に応じて回転するモータ
   と、このモータに指令回転速度に応じた指令電圧を与え
   る電圧指令手段と、前記モータの両端電圧を検出するモ
   ータ電圧検出手段と、前記電圧指令手段の指令電圧と前
   記モータ電圧検出手段にて検出されたモータ電圧の偏差
   を求めてこの偏差に応じた信号を出力する信号制御手段
   と、前記モータとこのモータに電力を供給する電源との
   間の電力線上に介挿されたパワートランジスタと、前記
   信号制御手段から入力される信号に応じて前記パワート
   ランジスタをオンオフ制御するモータ駆動手段とを備え
   たモータ駆動装置において、前記パワートランジタに印
   加される電圧を検出する電源電圧検出手段と、この電源
   電圧検出手段にて検出された電圧に応じて前記信号制御
   手段から出力される信号を規制する信号規制手段を備え
   たことを特徴とするモータ駆動装置