JPH077989A - Dcモータ駆動システム - Google Patents

Dcモータ駆動システム

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JPH077989A
JPH077989A JP4292068A JP29206892A JPH077989A JP H077989 A JPH077989 A JP H077989A JP 4292068 A JP4292068 A JP 4292068A JP 29206892 A JP29206892 A JP 29206892A JP H077989 A JPH077989 A JP H077989A
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプの液体供給特性を安定化させるため
に、ポンプに使用されるDCモータの速度/トルク特性
を向上させる。 【構成】 モータの速度/トルク特性を向上させるため
のDCモータ駆動システムである。モータのフィールド
巻線制御シーケンスを修正する回路が設けられており、
モータトルク出力への速度の影響を補償し、モータトル
ク出力への過渡的な負荷の影響を補償し、過渡的なモー
タ負荷の変化によるロータの慣性の影響を補償するよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はDCモータ駆動システ
ム及びモータの出力トルクを制御するための方法に関す
る。さらに詳しくは、この発明は直線往復運動を行なう
液体ポンプを駆動するために機械的に連結されているD
Cモータ駆動システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、直線往復運動を行なう液体ポンプ
は空気モータ駆動システムへ機械的に連結されているこ
とが最も多かった。空気モータ駆動システムを利用する
ことにおける明かな利点は、空気モータの構造は動きや
位置をポンプの特性に適合させた状態で直線往復運動を
行なわせるようにできるという事実にある。一般的なシ
ステムにおいては、リニアポンプは予め決められたスト
ローク距離にわたって駆動され、そこで走行の向きを変
え、そのあと予め決められた同じストローク距離だけ逆
方向に駆動される。ポンプは一般に二つの内部チャンバ
を有しており、そのストローク時にこれらのチャンバの
一方から液体を排出し、それと同時に他方のチャンバの
中へ液体を吸入する。従って、ポンプはストロークの順
方向行程と逆方向行程の両方において液体の排出と吸入
を行なっている。空気モータ駆動装置はポンプ供給スト
ロークと整合したストロークの間に、順方向と逆方向に
駆動力を与えるような構造になっている。ポンプがその
ストロークの方向を変える時間間隔と距離は”チェンジ
オーバ(changeover)”と呼ばれる。そして、空気モータ
駆動システムにおいてはチェンジオーバのときにポンプ
によって供給される液体には小さな圧力変化が一般に存
在する。しかし、空気モータは慣性が小さくチェンジオ
ーバサイクルのときにかなり速く動くことができるた
め、すなわち、空気モータは非常に小さな慣性を有し、
チェンジオーバのときに消散する蓄積エネルギが非常に
小さいため、この圧力変化は極めて小さい。チェンジオ
ーバのとき、あるいはその付近において、往復ポンプの
液体チェックバルブもチェンジオーバのときに現われる
圧力変化に寄与する。チェンジオーバの影響全体は、シ
ャープな圧力低下にすぐ続く圧力サージである。しか
し、空気モータ駆動装置の慣性が小さいためにこれらの
圧力変動は即座に修正される。しかし、トルク制御され
た電気モータシステムによって往復ポンプが駆動される
ときは、モータシステムの慣性によってこの圧力変動が
大きくなり、チェンジオーバのときにより時間の長い圧
力低下と高い圧力の圧力サージが生じる。このことは、
トルク制御された電気モータシステムをこの目的に使用
するときの欠点であると長い間考えられてきた。
【0003】直線往復運動を行なうポンプを駆動するた
めにリニア空気モータを利用する別の利点は、空気モー
タに加わる空気圧力とつり合うほど液体出力圧力が高く
なるときはかならず”ストール(stall) ”する、すなわ
ち停止という空気モータの性能である。この特徴は、液
体供給システムや塗料供給システムのように液体の流れ
が周期的にオン・オフされるようなシステムにおいては
重要である。液体流量バルブが突然閉じられると、空気
モータは遮断された液体圧力が空気モータ駆動圧力と等
しくなるとすぐにそれ以上駆動動作を行なわないように
する。そして、空気モータは液体バルブが再び開かれる
まで停止した状態に留まる。
【0004】空気モータ駆動システムを利用する欠点に
は、空気圧力の外部供給源が必要なことがある。そし
て、こうしたシステムは比較的エネルギ効率がよくな
い。こうした欠点やそれ以外の欠点のために、直線往復
運動を行なうポンプシステムへ機械的に連結するため
に、別の形のモータ駆動システムが設計されてきた。こ
の目的のために電気モータ駆動システムが試されてき
た。この場合、モータ駆動速度を液体圧力あるいは流量
の関数として調節するために電気的制御が行なわれる。
圧力がブロックされた状況においてモータへの電力を遮
断するために、電気的な遮断スイッチが開発された。ま
た、モータが低いレベルで停止状態になるようになって
いるDCモータ駆動システムも開発された。モータには
一定の電流が加えられて、ポンプ供給システム内におい
てブロック圧力と平衡を取るためのモータトルクを発生
している。
【0005】直線往復運動を行なうポンプを駆動するた
めにDCモータを使用するときの欠点は、DCモータは
一般に慣性が非常に大きいいう事実、あるいは蓄えられ
るエネルギが非常に大きいという事実にある。このこと
は、ポンプが一つのストロークから別のストロークにチ
ェンジオーバするときに問題となる。ポンプのチェンジ
オーバのとき、一般に液体圧力は瞬間的に低下し、その
結果モータの速度が突然上昇する。そのあと、モータ速
度の増加によって圧力が増加し、これはチェンジオーバ
サイクルが終るときにポンプ供給システム内における圧
力サージとして感じられる。従って、圧力スパイクが各
チェンジオーバサイクルにおいて発生する。圧力スパイ
クは、どのようなシステムにおいても必要とされる液体
供給特性を劣化させることがある。システム内の液体流
量バルブがオン・オフされると、モータの慣性の結果と
して本質的に圧力変動が発生し、その結果圧力及び流量
のサージが発生する。こうしたサージはシステムに望ま
れる比較的滑らかな液体流量特性を乱す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明の主な目的
は、均一な液体圧力状態において液体ポンピングシステ
ムを駆動するためのDCモータ制御システムを提供する
ことである。
【0007】この発明の別の目的は、従来のものよりも
必要なパワーが少なくて済むDCモータ制御システムを
提供することである。
【0008】この発明の別の目的及び利点は、ポンプの
チェンジオーバのとき、またシステム内での液体の流れ
が遮断されたときに、圧力サージを最小限に抑えること
のできるDCモータ制御システムを提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、液体供給シ
ステムの過圧状態を避けるために、上述したタイプのD
Cモータ駆動システムを制御するためのエネルギ管理法
を提供している。この発明は、液体の流れが停止したと
きはいつでも電気的にモータのロータの機械的エネルギ
を吸収する装置と、この装置を駆動ための方法を提供し
ている。この装置は液体ポンプのチェンジオーバのとき
に起きるモータの速度上昇を制限する。この発明はま
た、圧力がブロックされたときに、そうした状態におけ
る電気モータ駆動パワーを減らすことによって、システ
ムのパワー消費を減少させることもできる。
【0010】この発明はDCモータ駆動制御回路と、設
定値制御装置を有する。DCモータ駆動制御回路はモー
タ電流/トルクをモニタする電流センサを利用してい
る。設定値制御装置は所望の電流/トルクに対して手動
による設定を可能にしている。モータ速度と位置はエン
コーダによってモニタされている。モニタ用及びセンシ
ング用装置とモータ駆動制御回路にはマイクロプロセッ
サが接続されている。この発明の様々な特徴によってモ
ータ速度/トルク特性は改良されており、理想的なモー
タ速度/トルク動作条件により近づいており、様々な動
作条件において一定のモータトルクを発生するようにな
っている。この発明の回路はモータ駆動回路に必要とさ
れる電流負荷を下げることによって全体のモータ駆動効
率を向上させている。モータ駆動制御回路を動作方法
は、六つの動作状態にいづれにおいてもマイクロプロセ
ッサによって制御される。マイクロプロセッサは、初期
モータ停止状態において、イクステンディド(extended)
モータ停止状態において、初期液体流動状態において、
リニアポンピング状態において、圧送される液体の流れ
が突然遮断された状態においてモータ駆動電流を制御す
る。
【0011】この発明の前述した目的及び利点や、それ
以外の目的及び利点は添付図面を参照して以下で説明す
るこの発明の実施例から明かになろう。
【0012】
【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明をする。まず、図1を参照する。図には従来のモ
ータ速度/トルク曲線が示されている。この曲線の領域
1は本質的にはモータ自身の物理的な特性によって支配
され、一旦特定のモータを選択するとこれを大きく変え
ることはできない。この領域においては、モータトルク
が増大するとモータの速度はそれに応じてほぼリニアに
減少する。この曲線の領域2は一般に動作領域として特
徴付けられる。この領域ではモータのトルク負荷が増大
するとモータ速度は急激にそして一般的に過剰に減少す
る。平均的な内部モータ駆動電流はトルクとともに増大
するが、モータ速度は徐々に遅くなる。曲線の領域3は
過酷な過負荷動作領域である。この領域ではトルクが
(そして電流が)非常に増大する。一方、モータ速度は
ゼロまでは低下し、これは”ストール”状態として特徴
付けられる。曲線のこの部分のフィードバック特性はモ
ータのトルクリップルのためであり、ロータが一定電流
において、供給するトルクが最小になったところでモー
タはストールする。
【0013】図2はこの発明において得られるモータ速
度/トルク特性を示している。この場合も、領域1はモ
ータの設計特性にやはり依存する。領域2はほぼ理想的
な垂直のラインであり、モータが広い範囲の動作速度範
囲にわたってほぼ一定のトルクを供給していることを示
している。従来の駆動特性の領域3はこの発明において
は事実上なくなっている。
【0014】図3はこの発明全体のブロック図を示して
いる。この図は以下の説明全体にわたって参照され、こ
の明細書で詳しく説明するこの発明の特定の回路を適切
に参照できるようになっている。図3はここで説明する
様々な回路の相互接続をブロック図の形で描いており、
この発明の装置の配置全体を示している。図3に示され
ているボックスのあるものは従来型の市販されている部
品であるため、ここでは詳しく説明しない。例えば、整
流回路20は従来型の単相整流器であり、この発明にお
いて使用するために選ばれた特定のモータの電流供給要
求に従って交流電圧を直流(DC)電圧に変換してい
る。整流回路20はエネルギを蓄積するために、DC電
圧ラインに大きなコンデンサを有する。実施例はこの目
的のために並列に接続された1400マイクロファラッ
ド(uf)の二つのコンデンサを利用している。D/A
コンバータ30は、例えばアナログ・デバイセズ・コー
ポレーション(Analog Devices Corporation)によって製
造されている製品などの市販されている10ビットのデ
ジタル−アナログコンバータである。電流センサ40
は、エフ・ダブリュ・ベル・カンパニ(F.W.Bell Compan
y)によって製造されている電流センサIHA−100で
あることが好ましい。マイクロプロセッサ50はインテ
ル(Intel) のプロセッサ87C51のような市販されて
いる製品である。I/Oレジスタ54は従来型の市販さ
れているRS232ドライバ/レシーバ半導体から形成
されている。モータ制御回路60は、ユニトロード(Uni
trode)によって製品番号UC1625として製造されて
いる回路チップである。
【0015】整流回路20には適当な交流電源が接続さ
れている。整流回路20の出力には整流されたDC電圧
と電流が発生される。電流は電流センサ40に流され、
次にモータ駆動回路70へ流される。電流は以下で説明
する3相巻線を介してモータ90に供給される。モータ
90はシャフトのエンコーダ80へ連結されている。エ
ンコーダ80はモータの位置信号をライン84を介して
モータ制御回路60へ送り、また信号をライン83を介
して速度/方向回路82へ送っている。速度/方向回路
82は速度及び方向を表すデジタル情報をマイクロプロ
セッサ50へ送る。
【0016】電流センサ40によって検出された電流は
電流モニタ回路42によってモニタされる。電流モニタ
回路42は出力信号をピークトラッキング回路46及び
コンパレータ62へ送る。ピークトラッキング回路46
はドレイン制御回路45から入力も受け取る。ドレイン
制御回路45の入力信号はモータ速度情報の関数であ
る。ドレイン制御回路45はアナログ速度平均化回路6
4及びリバースブレーキング回路47からの入力を受け
取る。リバースブレーキング回路47はマイクロプロセ
ッサ50から入力を受け取る。アナログ速度平均化回路
64はその入力をモータ制御回路60から受け取り、電
流コマンドの加算回路63へ出力信号を送る。
【0017】オペレータが調節可能な設定値信号は設定
値のコンパレータ32へ接続される。コンパレータ32
はD/Aコンバータ30からも入力を受け取る。設定値
のコンパレータ32はマイクロプロセッサ50へ接続さ
れている。オペレータによる設定値信号は、コンパレー
タ32とマイクロプロセッサ50とD/Aコンバータ3
0からなるフィードバックループを介して発生される。
マイクロプロセッサ50内のバイナリカウンタによって
D/Aコンバータ30へ接続される出力信号が発生さ
れ、D/Aコンバータ30はこのバイナリ入力信号を表
わすアナログ出力電圧を発生する。この出力電圧はコン
パレータ32へ接続され、実際の設定値電圧と比較され
る。もし二つの電圧が一致しなければ、コンパレータ3
2はマイクロプロセッサ50へ信号を送って、カウント
を異なる値に増減する。D/Aコンバータ30によって
変換したあとカウント値が実際の設定値信号に一致する
と、コンパレータ32はマイクロプロセッサ50へ信号
を送ってそれ以上バイナリカウンタの調節を行なわない
ようにする。その結果、マイクロプロセッサ50は設定
値の値のデジタル表現を保持し、この値はアナログ表現
に変換され、図3のアナログ回路で使用される。D/A
コンバータのアナログ出力電圧は三つの加算回路63,
65,67を介して処理され、修正された形でコンパレ
ータ62へ送られる。コンパレータ62はその信号を電
流モニタ回路42からの出力と比較してモータ制御回路
60への制御信号を発生する。マイクロプロセッサ50
はリバースブレーキング回路48への”BRK1”信号
も発生する。このリバースブレーキング回路48はこの
信号をディレクショナル(directional) (DIR)信号
及びクワドラチュア(guadrature)(QUAD)信号に変
換する。これら信号の各々はモータ制御回路60へ送ら
れる。マイクロプロセッサ50はリバースブレーキング
回路47への”BRK2”信号も発生する。マイクロプ
ロセッサ50は速度/方向回路82から2進(binary)オ
ン・オフ信号を受け取る。このオン・オフ信号は、ライ
ン83を介してエンコーダ80によって発生されるオプ
トインタラプタ信号に結合される。これらの信号によっ
てマイクロプロセッサ50はモータ90の速度を計算す
ることができ、またモータ90の回転方向を計算するこ
とができる。その結果、マイクロプロセッサ50はモー
タ90の加速度あるいは減速度を計算することもでき
る。マイクロプロセッサ50は”BRK1”信号及び”
BRK2”信号を発生するためにこれを利用する。マイ
クロプロセッサ50は通常のRS232回路を利用して
いる入力/出力(I/O)レジスタ54へも接続されて
おり、マイクロプロセッサ50が外部のデジタル装置及
びコンピュータプロセッサと通信できるようになってい
る。
【0018】次に図4を参照する。図にはモータ(M)
90及びモータ駆動回路70の略図が示されている。こ
の図はトルク制御される一般的なブラシレスDCモータ
を表している。モータ巻線U,V,Wは三相に配置され
ている。各モータ巻線はそれぞれデュアルのトランジス
タの脚へ接続されている。モータ巻線Uは中間のトラン
ジスタU1,U2へ接続されており、モータ巻線Vは中
間のトランジスタV3,V4へ接続されており、モータ
巻線Wは中間のトランジスタW5,W6へ接続されてい
る。モータ駆動回路70は三相のインバータ回路を構成
している。ここでは図示されている六つのトタンジスタ
のうちの二つが任意の時間においてオンされ各モータ巻
線に電流が流れるようになっている。トランジスタU
1,U2,V3,V4,W5,W6は逆バイアスの掛か
った並列接続されたダイオードDを有する。ダイオード
Dの各々は、以下で詳しく説明するモータ駆動シーケン
スの一部において選択的に順方向バイアスになる。
【0019】任意の時間にターンオンされるモータ駆動
回路70の二つのトランジスタの選択は、モータのロー
タの位置に従ってモータ制御回路60によって行われ
る。選択プロセスはコミュテーション(commutation) と
呼ばれる。そして、順方向あるいは逆方向の駆動状態に
おいてモータから確実に正のトルクが得られるように特
定のシーケンスが続く。コミュテーションシーケンスは
図5に示されている。図では小さな円の中に書かれた一
対の番号の各々は図4のトランジスタ識別番号に対応し
ている。任意の二つのトランジスタが選択されている時
間はコミュテーション時間として定義される。コミュテ
ーション時間のうち実際にトランジスタがターンオンさ
れている時間によって巻線の中を流れる平均電流が決ま
り、従ってモータ90によって供給されるトルクが決ま
る。実際の”2−QUAD”動作状態のもとでは、任意
のコミュテーション時間において、選択されている二つ
のトランジスタの一方は一般にコミュテーション時間全
体にわたってオンのままにされ、二つのトランジスタの
他方はモータに対して要求される電流要件に応じてコミ
ュテーション時間の一部で選択的にオンされる。この選
択的なターンオンは”チョッピング(chopping)”と呼ば
れ、単に、選択された時間区間にわたって制御された駆
動信号をトランジスタへ加えるだけで制御される。図4
及び図5を参照すると、モータの順方向駆動に対する一
般的な動作シーケンスが即座にわかる。例えば、第1の
コミュテーション時間においてはトランジスタターンオ
ン信号U1が加えられ、トランジスタ信号V4はチョッ
ピング時に選択的に加えられる。この結果、巻線U,V
に電流が流れる。次のコミュテーション時間においては
トランジスタ駆動信号U1はオンのままであり、駆動信
号W6はチョッピング時に選択的にターンオンされる。
この結果、巻線U,Wにモータ駆動電流が流れる。次の
コミュテーション時間においてはトランジスタ駆動信号
V3がターンオンされトランジスタ駆動信号W6はチョ
ッピング時に選択的にターンオンされる。この結果、巻
線V,Wにモータ駆動電流が流れる。次のコミュテーシ
ョン時間においては、トランジスタ駆動信号V3はター
ンオンされ、駆動信号U2はチョッピング時に選択的に
ターンオンされる。この結果、モータ巻線V,Uの中を
モータ駆動電流が流れる。次のコミュテーション時間に
おいてはトランジスタ駆動信号W5がターンオンされ、
トタンジスタ駆動信号U2はチョッピング時に選択的に
ターンオンされる。この結果、巻線W,Uの中をモータ
駆動電流が流れる。次のコミュテーション時間において
はトランジスタ駆動信号W5がターンオンされ、トラン
ジスタ駆動信号V4はチョッピング時に選択的にターン
オンされる。この結果、巻線W,Vの中にモータ駆動電
流が流れる。そのあとシーケンスはここで説明したもの
を繰り返す。モータを逆方向に駆動するには信号の順序
を図5に示されたものと逆にする。
【0020】”4−QUAD”動作状態のもとでは、任
意のコミュテーション時間において、選択された二つの
トランジスタの両方が同時にターンオン・ターンオフさ
れる。このタイプの動作は、以下で説明するようにこの
発明と連結して使用すると特に有用である。
【0021】上述したコミュテーションシーケンスによ
ってモータを動作させるときは、モータ巻線内にロータ
速度に比例したバック−EMF(back-EMF)が発生する。
このバック−EMFはモータ巻線の中を流れる電流に逆
らい、図1の動作領域のどこで駆動されているかに応じ
てモータ動作に異なる影響を与える。例えば、領域1に
おいてはモータ速度は大きく、バック−EMFは比較的
大きい。従って、モータの中を流れる相電流は減り、そ
の結果得られる出力トルクはそれに応じて減少する。モ
ータの速度が低下するにつれて、巻線の中を流れる相電
流は、特定の動作点において選択された設定電流値がど
んなものであってもそれへ向けて増大する。しかし、コ
ミュテーションシーケンスのために、相電流は決して電
流設定値には到達しない。従って、図1の領域1全体に
わたって”チョッピング”を行うにはモータ駆動回路は
必要ではない。
【0022】領域2においてはモータの速度は十分に低
く、バック−EMFは小さくなり、巻線の中には大きな
相電流が流れる。この領域においては、モータの速度が
落ちるにつれて平均相電流が設定値まで増加することは
ない。従って、モータに対して選択された設定値まで動
作を制御するには、いろいろな程度の”チョッピング”
が必要である。
【0023】領域3においてはモータ速度は非常に低
く、バック−EMFはゼロに近づく。その結果、相電流
にはほとんど逆らわない。従って、相電流はモータに対
して選択された設定値を越え、大きなチョッピングが起
きる。領域3においては巻線の中を流れる電流の変化率
は実際にはスイッチングトランジスタの性能よりも速く
なり、従って相電流は設定値が要求するよりも大きくな
ることがある。
【0024】図1の各領域で生じるバック−EMF及び
相電流問題は図に示されているようなモータ速度/トル
クの非線形特性を生じる。この発明の主な目的は、こう
したモータ速度/トルク問題を解決し、図2に示されて
いるような動作特性を得るために、電気的なモニタ制御
回路を提供することである。以下で説明する回路はこの
目的を達成している。
【0025】この発明の第1の特徴は図1の領域2で表
されているモータ速度/トルク曲線に関するものであ
り、領域2を図2の領域2に示されている特性に変換し
ていることである。この特徴は、モータの速度に比例し
たアナログ信号を電流設定値に加算し、モータ速度の変
動とこの変動の速度/トルク特性への影響を補償するこ
とによって実現できる。
【0026】この発明の第2の特徴は図1の領域3にお
けるモータ速度/トルク曲線に関するものである。この
モータ速度/トルク曲線は、モータ相電流が設定値電流
よりも高いときにチョッピングトランジスタがターンオ
ンされると、モータ及びモータ制御回路の動作特性によ
って生じるものである。この特徴は、モータ巻線内の瞬
時電流の値(トルク)を取得し、モータ駆動回路内のト
ランジスタのチョッピングを制御するために使用される
信号を発生することによって実現される。これは、複数
の電流センサと、モータ巻線と協働する他の回路を利用
することによって行ってもよいが、この発明は一つのセ
ンサを用いるだけでこれを行っている。これは、モータ
相電流の減衰率がモータの速度あるいはモータのバック
−EMFに依存することから、実現が可能である。モー
タ巻線の抵抗とインダクタンスは既知であるため、モー
タ速度を測定することによってモータ巻線電流の変化率
を求めることができる。従って、この発明はピークトラ
ック及び保持回路を利用しており、瞬時的なモータ電流
信号を取得し、モータ速度の関数としてモータ相電流の
減衰率を変え、モータ巻線内の瞬時電流(トルク)を表
わす出力信号を発生している。この結果、以下で説明す
るように図1のモータ速度/トルク曲線の領域3をなく
すために加えられる制御信号が発生される。
【0027】この発明の第3の特徴はモータのロータに
内部エネルギが蓄えられないようにするために、モータ
のリバースブレーキング(reverse braking) を制御して
いることである。リバースブレーキングは、バック−E
MFによって電流を発生させブラシレスDCモータを減
速したり停止させたりするために従来使用されてきた技
術である。バック−EMFによって発生される電流はモ
ータの中を流れる電流と反対の方向へ流れ、モータを発
電機として動作させる。この結果、ロータの中の機械的
エネルギは電気エネルギに変換され、ロータを減速させ
る。この目的を達成するための従来の方法の一つはトラ
ンジスタを利用して逆方向電流をパワーレジスタの中に
流し、電気エネルギを熱に変換する方法である。リバー
スブレーキングに対する従来の別の方法は、モータ駆動
回路内のコミュテーションシーケンスを逆にしてモータ
巻線の中に逆方向電流を流す方法である。この結果、非
常に大きなモータ巻線電流が流れる。従って、モータ駆
動回路内のトランジスタはこの電流に対応できるために
大きなものでなくてはならない。
【0028】リバースブレーキングに対するこの発明の
方法は、リバースコミュテーションシーケンスに似てい
るが、逆電流の大きさが制御されるという利点が加わっ
ている。コミュテーションシーケンスを単に逆にする換
わりに、この発明は”チョッピング”の方法、すなわち
モータ駆動トランジスタのターンオン・ターンオフの方
法を修正している。コミュテーション時間全体にわたっ
て一方のトランジスタをオンにし、他方のトランジスタ
をコミュテーション時間の一部(2−QUAD)だけ選
択的にオンにする換わりに、この発明は両方のトランジ
スタを同時にオン・オフする(4−QUAD)。この結
果、モータ巻線の中には逆電流が流れるようになり、逆
バイアスのダイオードDを介して自由に循環するように
なる。
【0029】図面を参照すると、回路部品がその実際の
値によって表わされている。すなわち、抵抗はオームか
キロオームで示されており、コンデンサはマイクロファ
ラド(uf)で表わされている。同様に、ダイオードは
その実際の製造業者の型番で示されており、すべてのダ
イオードが即座に市場で入手できることがわかろう。記
号を使って表わされている種々のオペアンプやその他の
半導体回路は、以下では製造業者及び製造業者の型番表
示で表わされている。こうした部品もすべて即座に市場
で入手できる。
【0030】次に図6を参照する。図には電流モニタ回
路42が示されている。これらの回路は電流センサ40
から入力信号を受け取る。この入力信号は、検出された
モータ電流のアンペア当り±200ミリボルトの範囲内
にある。検出された電流はモータの動作状態によって、
正あるいは負の方向である。この電圧信号は端子100
において正あるいは負の電圧の形で入力され、オペアン
プ212a,212b(モトローラ(Mototola)のMC1
558)がこの電圧信号を同じ大きさの絶対値信号に変
換する。この信号は次にオペアンプ220a,220b
(ナショナル(National)のLM2904)へ送られる。
オペアンプ220a,220bは受け取った信号に対し
て正の電圧オフセットを与え、”ゼロ”と検出された電
流値を約320ミリボルトまで引き上げる。次に信号は
オペアンプ221a,221b(ナショナルのLM29
04N)へ送られる。オペアンプ221a,221bは
信号をクランプしてすべての負電圧をゼロボルトにし、
1メガヘルツ(MHZ)以上のノイズ信号をすべてフィ
ルタリングする。出力信号は次に端子101へ送られ
る。この端子101はピークトラッキング回路46の入
力端子であり、またコンパレータ62の入力端子であ
る。
【0031】第5図はピークトラッキング回路46と、
ドレイン制御回路45と、アナログ速度平均化回路64
を示している。アナログ速度平均化回路64はモータ制
御回路60からの入力信号を入力端子105を介して受
け取り、モータの1分当りの回転数(RPM)1000
に対して3.4ボルトに等しいアナログ出力信号を発生
する。アナログ速度平均化回路64を構成するオペアン
プ216a,216bへの端子105上の入力信号はモ
ータ制御回路60からのパルス列である。各パルスは8
00マイクロセカンド(us)の幅を有し、モータの1
回転当りに18個のパルスが対応している。
【0032】オペアンプ216aの出力はドレイン制御
回路45のオペアンプ219aへ接続されている。ドレ
イン制御回路45の出力はピークトラッキング回路46
へ接続されていて、ピーク検出器のコンデンサ49を”
ドレイン(drain)”するようになっている。こ
の”ドレイン”の割合は平均モータ速度に比例する。ピ
ークトラッキング回路46は、モータチョッピングモー
ドにおけるオフ期間にモータ巻線の中を循環する電流を
効果的にシミュレートする。オペアンプ219bは速度
に比例してピーク検出器のコンデンサ49をドレイン
し、ピークトラッキング回路の信号を、モータ巻線内を
循環する瞬時的な電流に比例した信号に修正する。オペ
アンプ216a,216bはナショナルのLM2904
Nの回路である。またオペアンプ219a,219bも
同じタイプのものである。オペアンプ213a,213
bはモトローラのMC1558Uである。コンパレータ
210aはナショナルのLM2903Nコンパレータで
あり、”4−QUAD”動作のとき”ホールド”機能を
阻止する。なぜなら、”4−QUAD”動作のときには
電流IBUS は電流IPHASE に等しいからである。ピーク
トラッキング回路46は電流モニタ回路42から端子1
01において第1の入力を受け取る。また、ピークトラ
ッキング回路46はドレイン制御回路45のオペアンプ
219bから第2の入力を受け取る。ピークトラッキン
グ回路46は第3の入力をコンパレータ210aから受
け取る。ピークトラッキング回路46からの出力は加算
回路65への入力として端子102に発生される。
【0033】アナログ速度平均化回路64はオペアンプ
216bを介して加算回路63への入力を端子103に
発生する。端子103の入力は端子106(第6図を参
照のこと)に入力される信号に加え合わされる。端子1
06における信号は、所望するモータ駆動条件に対する
設定値を表わすD/Aコンバータ出力アナログ信号であ
る。アナログ速度平均化回路信号を設定値信号へ加える
ことによって、オペアンプ215aは設定値信号を増加
させる出力信号を発生し、高速における平均トルクを修
正する。この出力信号は加算回路65及び加算回路67
への入力に接続されている。加算回路65のオペアンプ
217aはピークトラッキング回路46から入力端子1
02を介して入力を受け取る。加算回路65の出力は誤
差信号である。この誤差信号はドレイン制御回路回路4
5とピークトラッキング回路46によって発生される瞬
時的なモータ巻線信号と設定値電流値との差の関数であ
る。加算回路65からの出力は瞬時電流信号と設定値信
号との差の10倍である。この出力信号は引算だけが可
能であり、設定値信号そのものの値にしかならない。加
算回路65のオペアンプ217bの出力は加算回路67
のオペアンプ214aへの第2の入力となっている。こ
のオペアンプ214aは二つの入力の和を表わす信号を
発生する。加算回路67のオペアンプ214bからの出
力はISET によって表わされる信号であり、これは調節
された電流(トルク)設定値である。この設定値は端子
104を介してコンパレータ62へ入力される。この設
定値入力は電流モニタ回路42からの出力と比較され
て、モータ制御回路60(図9を参照のこと)への信号
を発生する。この信号はモータ制御回路のベース駆動回
路への駆動電圧をターンオフし、従ってモータ駆動電流
を”チョップ”する。
【0034】図9はモータ制御回路60とリバースブレ
ーキング回路48のいくつかを示している。また、モー
タ制御回路60は端子112,113,114を介して
モータコミュテーション信号を受け取る。図11を参照
する。これらの信号は、モータ90上に設けられた発光
ダイオードとフォトトランジスタの回路85がモータシ
ャフトへ取り付けられた歯を有するホイール86と協働
することによって発生される。ホイール86は三つの歯
87a,87b,87cを有する。これらの歯はオプト
(opto)と呼ばれる発光ダイオードとフォトトラン
ジスタの各々の間で回転し、歯がこれらの装置において
光路を遮ったり光路を開いたりするたびにコミュテーシ
ョン信号を発生する。従って、モータが1回転すると、
ホイール位置に対するオプトの相対位置に基づいた時間
シーケンスによって、18個のコミュテーションパルス
が発生することになる。三つのオプトはホイールの回転
経路のまわりで離間して固定されているため、ホイール
の各歯は、モータ巻線のシーケンスに対応した予め決め
られたシーケンスで各オプトの光路を遮る。このコミュ
テーションシーケンスを表わす信号はライン84を介し
てモータ制御回路60へ接続される。モータ制御回路か
らの主要出力信号は六つのベース駆動信号120であ
る。ベース駆動信号120はモータ駆動回路70へ接続
される。これら六つの信号は、図4に描かれているトラ
ンジスタU1,U2,V3,V4,W5,W6に対する
ベース駆動信号に対応している。
【0035】モータ制御回路60はリバースブレーキン
グ回路のオペアンプ211a,211bから二つの入力
を受け取る。これらのオペアンプは、リバースブレーキ
ングが必要とされていることをシステムが検出したとき
に、マイクロプロセッサ50からの”BRK1”信号に
よって駆動される。モータ制御回路60への二つの信号
はモータ制御回路60の動作を”2−QUADチョッピ
ング”から”4−QUADチョッピング”へ変える。す
なわち、モータ制御回路60の通常のチョッピングシー
ケンス(2−QUAD)はコミュテーション時間全体に
わたってスイッチングトランジスタの一方をターンオン
し、コミュテーション時間の”チョッピング”部分にお
いて他方のトランジスタをターンオン・ターンオフする
ものである。リバースブレーキングにおいては、チョッ
ピングシーケンスは”4−QUAD”へ変わる。”4−
QUAD”ではコミュテーション時間のチョッピング期
間において両方のトランジスタが同時にターンオン・タ
ーンオフされる。この同時のスイッチングによって、モ
ータ巻線の中を通常の相電流と逆方向へ電流が流れ、ロ
ータの回転にブレーキを掛けることが可能になる。さら
に、この電流は電流センサ40へ流され、電流の大きさ
が通常の相電流と同じ方法を使って制御される。
【0036】図10はマイクロプロセッサ50及びそれ
に関連する回路を示している。マイクロプロセッサ50
は10ビットの設定値デジタル信号を計算し、この信号
をポートP1.0〜P1.7及びP2.0〜P2.1を
介してD/Aコンバータ30へ送る。D/Aコンバータ
30からのアナログ信号出力は出力端子106を介して
加算回路63へ送られ、コンパレータ209へも送られ
る。コンパレータ209へのもう一つの入力は端子11
0を介して入力される、オペレータが調節可能な設定値
信号である。コンパレータ209からの出力はマイクロ
プロセッサ50へフィードバックされ、設定カウンタを
更新する。D/Aコンバータ30によって変換される、
カウンタによって駆動される設定値が端子110上の設
定信号に等しいとき、マイクロプロセッサ50はカウン
ティングの方向を逆転し、そのあと、コンパレータ20
9が不一致を検出するまで、設定値の平衡値のまわりで
1カウント上げ下げする。
【0037】マイクロプロセッサ50はモータ90の速
度及び方向を表すバイナリ信号を受け取る。これらの信
号はモータ90へ機械的に取り付けられたエンコーダ8
0(図11を参照のこと)の回路85で発生され、端子
107,108を介して速度/方向回路82へ送られ
る。端子107,108で受け取られる信号はオプト−
インタラプタ信号である。端子107の信号はオプト9
5の光ビームが回転するエンコーダの歯94の各々の第
1の端部で遮られたことを表しており、端子108の信
号はオプト96の光ビームが回転するエンコーダの歯9
4の第2の端部によって遮られたことを表している。端
子107,108で受け取られる信号のシーケンスはモ
ータ90のロータの方向性の回転を表しており、端子1
07で受け取られる信号の間の時間を測定することによ
ってモータ90のロータの回転速度がわかる。端子10
7で受け取られた信号はインバータ201a及びインバ
ータ201bへ流され、フリップフロップ202をセッ
トあるいはリセットする。端子108で受け取られる信
号はインバータ201cへ流され、フリップフロップ2
02にクロックを供給する。これらの信号を受け取るシ
ーケンスによってフリップフロップ202の状態が制御
される。この状態はマイクロプロセッサ50のポート
2.2へ接続される。従って、マイクロプロセッサ50
はこれらの信号を受け取るシーケンスとロータの回転方
向を決定することができる。端子107の信号はマイク
ロプロセッサ50の入力 バーINTO へも接続されている。マイクロプロセッサ50はこの入
力において受け取られる三つの順方向の信号のグループ
の時間間隔を測定する。従って、マイクロプロセッサ5
0はモータのロータの回転速度を計算することができ
る。インバータ201a,201b,201cは、例え
ばテキサス・インスツルメンツ(Texas Instruments) に
よって製造されているSN 54LS14Jのような市
販されている回路である。フリップフロップ202はテ
キサス・インスツルメンツによって製造されているタイ
プ SN 54LS107Jのような従来型のデュアル
J−Kフリップフロップである。
【0038】モータの種々のパラメータをモニタし、必
要な測定及び計算を行って図2の所望のモータ速度/ト
ルク曲線を得る方法が図12に示されている。図12
は、モータの電流制御のための適切なチョッピング間隔
を決めるために各コミュテーション時間において測定、
制御されるパラメータに関するものである。まず、50
1においてオペレータはポテンショメータなどの装置を
調節することによってトルク設定値を手動によって選択
する。この結果、設定値の電流ICOM が設定される。電
流ICOM の値は最終的には、モニタされる他のパラメー
タとともに、モータチョッピング間隔を制御する。モー
タ速度は502でモニタされ、電流ISPDを発生する。
また、修正された設定値の電流IMOD が503で発生さ
れる。修正された電流IMOD は和ICOM +ISPD に等し
くされる。
【0039】瞬時モータ駆動電流は504においてモニ
タされ、電流IBUS を発生する。電流IBUS は505に
おいて内部回路によって処理され、瞬時的なモータのピ
ーク電流IPEAKを取得して保持する。この取得及び保持
機能はIPEAKを表す電圧までコンデンサを充電すること
によって行われる。コンデンサはモータ速度を表す電流
SPD によって制御された速さで放電され、モータ巻線
の相電流IPHASE をシミュレートする。これは506で
行われる。シミュレートされた相電流IPHASEは、コン
デンサ49を式IPHASE =IPEAK(1−nt)に従った
時間的変化で放電することによって発生される。ここ
で、n=定数、t=ISPD の逆数(reciprocal)、であ
る。次にこのシミュレートされた相電流は動作手順の残
りの段階で使用され、最終的にモータ駆動電流チョッピ
ング間隔を制御する。
【0040】507において相電流IPHASE は電流I
MOD と比較され、相電流IPHASE が電流IMOD よりも大
きいか判断される。もし相電流IPHASE が大きいと、5
08において電流IERROR が発生され、値は相電流I
PHASE からIMOD を引いた差に設定され、10が掛け合
わされる。もし相電流IPHASE がIMOD よりも大きくな
いときには電流IERROR は509でゼロに設定される。
どちらにせよ、510において計算が行われ新しい電流
SET が発生される。電流ISET は和IMOD +IERROR
に等しく設定される。511においてIBUS とISET
間で比較が行われる。もしIBUS がISET に等しくない
ときには、モニタプロセスが続行され、504へ戻る。
もしIBUS がISET に等しいときには、モータ駆動電流
は512でチョッピング期間の残りにおいてチョッピン
グされる。次にプロセスは次に続くチョッピング時間で
それ自身を繰り返す。
【0041】上述した説明は、非常に広い動作速度範囲
において比較的一定のトルクを実現するためにモータ駆
動電流を制御する方法を述べている。この方法はモータ
速度の変動と、モータ速度が速くなると段々と大きくな
るバック−EMFの影響を補償している。
【0042】この発明によるモータブレーキング回路の
動作は、これまでの文節において種々の電流の定義と関
連させて説明することもできる。モータ速度の変化率が
予め決められた一定の値よりも小さくなると、すなわち
モータが予め決められた割合よりも大きい割合で減速す
ると、モータブレーキングシーケンスが始まるようにな
る。この状態は、 バーINTO で測定される時間の変化率が予め決められた負の値を越
えるとマイクロプロセッサ50によって認識される。こ
の値は、マイクロプロセッサ50のプログラムの中に設
定されており、マイクロプロセッサ50にBRK1信号
とBRK2信号の両方を開始させる。BRK1信号はモ
ータコミュテーションシーケンスを逆転させ、またモー
タ動作を”4−QUAD”動作に切り替え、モータ駆動
トランジスタを同時にスイッチングする。BRK2信号
は相電流IPHASE をIBUS に等しくし、電流ICOM は新
しく定義された電流IBRAKE に置き換えられる。ここ
で、電流IBRAKE は定数にロータ速度を掛けたものに等
しい。従って、図12を参照すると、こうした条件にお
いては501での新しい設定値はIBRAKE である。50
3において、修正された値IMOD はIBRAKE とIBUS
和に等しくされる。505及び506では、IPHASE
BUS に等しくされる。従って、507での比較はI
BUS がIMOD よりも大きいか小さいかの比較である。リ
バースブレーキングの性質から、正味のチョッピングシ
ーケンスの始まりにおいては、IBUS は常にIMOD より
も小さい。その結果、IERROR はどちらにしてもゼロで
あるため、ボックス508,507は無視されるように
なる。510においてはISET はIMOD に等しくなり、
511における比較はIBUS がIMOD に等しいかどうか
というものである。512においては、IBUS がIMOD
に等しいとき、モータ駆動電流はターンオフされる
が、”4−QUAD”動作状態にある。このことは二つ
のモータ駆動トランジスタが同時に遮断されることを意
味している。図4を参照するとわかるように、二つのモ
ータ駆動トランジスタを同時に遮断すると逆バイアスダ
イオードの中を循環しているモータ駆動電流が整流回路
20の充電コンデンサに自在に流れ込むようになる。こ
の逆方向に循環する電流はモータ駆動電流から差し引か
れ、減速のエネルギを整流器の蓄積コンデンサの中に蓄
えられる電気エネルギの形で消費し、回転慣性エネルギ
を蓄積された電気エネルギに変換する。
【0043】この発明はその精神あるいは本質から逸脱
することなく、他の形で実現することが可能である。従
って、上述した実施例は単に説明のためのものであり、
発明を制限することはない。この発明の範囲に関しては
上述した実施例よりも添付の特許請求の範囲を参照すべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のモータ速度/トルク曲線を示す図であ
る。
【図2】この発明によるモータ速度/トルク曲線を示す
図である。
【図3】この発明の全体のブロック図を示す図である。
【図4】モータ駆動回路及びモータを示す図である。
【図5】モータ整流順序を示す図である。
【図6】バス電流モニタ回路を示す図である。
【図7】速度検出及び相電流シミュレーション回路のい
くつかを示す図である。
【図8】加算及び電流エラー発生回路を示す図である。
【図9】モータ制御回路のいくつかを示す図である。
【図10】マイクロプロセッサ回路を示す図である。
【図11】モータ及びエンコーダを示す図である。
【図12】動作法のフロチャートを示す図である。 20 整流回路 30 D/Aコンバータ 32 コンパレータ 40 電流センサ 42 電流モニタ回路 45 ドレイン制御回路 46 ピークトラッキング回路 47,48 リバースブレーキング回路 50 マイクロプロセッサ 54 I/Oレジスタ 60 モータ制御回路 62 コンパレータ 63,65,67 加算回路 70 モータ駆動回路 80 エンコーダ 82 速度/方向回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲアリー・ウィリアム・ボックス アメリカ合衆国 55427 ミネソタ,ゴー ルデン・バレイ,ブーン・アベニュー・ノ ース 1350

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DCモータ駆動システムにおいて、モー
    タのフィールド巻線へ接続された複数のインバータスイ
    ッチのスイッチング間隔を選択的に制御することによっ
    てドライババスの電流を制御するための装置であって、 所望のモータ出力トルクを決める設定トルク値を手動に
    よって選択するための装置と、 モータの瞬時ドライババス電流とモータのロータ回転速
    度をモニタし、そこから制御信号を発生するための装置
    と、 前記設定トルク値を前記モータのロータ速度制御信号に
    応じて修正して、修正された設定値を発生するための装
    置と、 前記モータのドライババス電流とロータ速度制御信号を
    利用することによってモータの巻線相電流をシミュレー
    トし、シミュレートされたモータ相電流信号を発生する
    ための装置と、 前記修正された設定トルク値と前記シミュレートされた
    モータ相電流信号を利用し、前記インバータスイッチを
    ターンオフするための制御信号を発生する装置と、 を有するような装置。
  2. 【請求項2】 前記モータの瞬時ドライババス電流をモ
    ニタしそこから制御信号を発生するための装置が、モー
    タのドライババス電流を表す信号IBUS を発生するため
    の回路と電流センサとを有する請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記設定トルク値を手動によって選択す
    るための装置が、前記設定トルク値を表す信号ICOM
    発生するための回路を有する請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記モータのロータ速度をモニタしそこ
    から制御信号を発生するための装置が、モータのロータ
    速度を表す信号ISPD を発生するための回路を有する請
    求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記設定トルク値を修正するための装置
    が、ICOM とISPDの和である信号IMOD を発生するた
    めの回路を有する請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記モータの瞬時ドライババス電流をモ
    ニタしそこから制御信号を発生するための装置が、前記
    BUS 信号を受け取るために接続されIBUSのピーク値
    を表す信号IPEAKを発生するような回路を有する請求項
    5記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記モータの瞬時ドライババス電流をモ
    ニタしそこから制御信号を発生するための装置が、前記
    信号IPEAKと前記信号ISPD を受け取るために接続され
    前記モータ巻線の相電流を表す信号IPHASE を発生する
    ような回路を有する請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記修正された設定トルク値と前記モー
    タの相電流信号を利用する装置が、前記信号IPHASE
    前記信号IMOD と比較するための装置を有する請求項7
    記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記修正された設定値と前記モータの相
    電流信号を利用する装置がIPHASE をIMOD と比較し、
    またもしIPHASE がIMOD よりも大きいとIPHASE とI
    MOD の差に比例する誤差信号IERROR を発生する回路を
    有し、またIPHASE がIMOD よりも大きくないとゼロに
    等しい誤差信号IERROR を発生するような回路を有する
    請求項8記載の装置。
  10. 【請求項10】 前記修正された設定トルク値と前記モ
    ータの相電流信号を利用するための装置が、前記信号I
    MOD と前記信号IERROR を受け取るために接続されI
    MOD とIERROR の和を表す信号ISET を発生するような
    回路を有する請求項9記載の装置。
  11. 【請求項11】 前記インバータスイッチをターンオフ
    するための装置が、前記信号IBUS を前記信号ISET
    比較し、IBUS がISET に等しいと前記インバータスイ
    ッチへターンオフ信号を送る回路を有する請求項10記
    載の装置。
  12. 【請求項12】 前記モータのロータ速度の変化率を計
    算するための装置と、計算された変化率を予め決められ
    た値と比較するための装置が設けられている請求項1記
    載の装置。
  13. 【請求項13】 計算された変化率が予め決められた値
    に等しいかあるいは大きいことを比較を行うための装置
    が示しているときに、BRK1信号及びBRK2信号を
    発生する装置が設けられている請求項12記載の装置。
  14. 【請求項14】 前記BRK1信号を受け取る装置と、
    前記モータのコミュテーションシーケンスをそれに応じ
    て逆転する装置とが設けられている請求項13記載の装
    置。
  15. 【請求項15】 前記BRK2信号を受け取る装置と、
    それに応じて前記シミュレートされたモータの相電流信
    号を前記モータのドライババス電流制御信号に等しく設
    定するための装置が設けられている請求項14記載の装
    置。
  16. 【請求項16】 前記設定トルク値を、定数に前記モー
    タのロータ回転速度制御信号を掛けた値に等しい値に変
    更するための装置が設けられている請求項15記載の装
    置。
  17. 【請求項17】 前記設定トルク値を修正するための装
    置が前記モータのロータ回転速度制御信号に応じて、前
    記モータのロータ速度制御信号と前記掛け合わされた設
    定トルク値との和に等しい修正されたIMOD 信号を発生
    する請求項16記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記相電流をシミュレートするための
    装置が前記モータの瞬時ドライババス電流に等しい相電
    流をシミュレートする請求項17記載の装置。
  19. 【請求項19】 前記修正された設定トルク値と前記シ
    ミュレートされたモータの相電流信号を利用する装置
    が、前記IMOD 信号と前記モータの瞬時ドライババス電
    流を利用し、前記インバータスイッチをターンオフする
    ための制御信号を発生する装置が前記IMOD 信号が前記
    モータのフィールド巻線電流に等しいときに前記インバ
    ータスイッチをターンオフする請求項18記載の装置。
  20. 【請求項20】 様々な負荷状態を有し、直流電源とD
    Cモータフィールド巻線との間に挿入された半導体スイ
    ッチを有するDCモータ駆動装置において、前記スイッ
    チを制御することによって、手動で設定された設定トル
    ク値に応じた一定のモータトルク出力が得られるように
    改善された装置であって、 DCモータドライババスのピーク電流をモニタしそれに
    応じて第1の制御信号(IPEAK)を発生する装置と、 DCモータのロータ速度をモニタしそれに応じて第2の
    制御信号(ISPD )を発生する装置と、 前記第2の制御信号を前記設定値と加え合わせて第3の
    制御信号(IMOD )を発生する装置と、 前記第1の制御信号を時間的にリニアに減少させること
    によって第4の制御信号(IPHASE )を発生する装置
    と、 前記第4の制御信号が前記第3の制御信号を越えると誤
    差信号を発生する装置を含めた、前記第3の制御信号と
    前記第4の制御信号を比較する装置と、 前記誤差信号と前記第3の制御信号を加え合わせること
    によって第5の制御信号を発生する装置と、 前記第5の制御信号が前記モータのフィールド巻線電流
    に等しくなると前記スイッチを遮断する装置と、 を有する装置。
  21. 【請求項21】 DCモータのドライブバス電流IBUS
    を制御することによって、予め選択された設定トルクに
    応じて様々な負荷状態において一定の出力トルクを発生
    するための、DCモータ駆動システムの制御方法であっ
    て、 前記予め選択された設定トルクに応じて設定電流ICOM
    を選択する段階と、 モータの瞬時ドライブバス電流IBUS をモニタする段階
    と、 モータの回転速度をモニタしそれに応じて電流ISPD
    発生する段階と、 前記ISPD に応じて前記ICOM を修正してIMOD =I
    COM +ISPD を形成する段階と、 ISPD に対応した時間率でIBUS のピーク値をリニアに
    減少させることによってモータの相電流IPHASE をシミ
    ュレートする段階と、 前記IPHASE をIMOD と比較し、差(IPHASE
    MOD )に比例した誤差信号を発生する段階と、 前記IMOD と前記誤差信号を加え合わせた値に等しい新
    しい設定信号ISET を形成する段階と、 前記ISET がIBUS に等しいとき電流IBUS をターンオ
    フする段階と、 を有する方法。
  22. 【請求項22】 前記モータの相電流IPHASE をシミュ
    レートする段階が、IBUS のピーク値IPEAKを取得する
    段階と、IPEAKを直線的に減少させて、”n”を定
    数、”t”をISPD の逆数としたときIPHASE =IPEAK
    (1−nt)に従ってIPHASE を形成する段階を有する
    請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記IPHASE をIMOD と比較する段階
    が、IPHASE がIMOD よりも大きくないとゼロに等しい
    信号IERROR =0を発生しIPHASE がIMODよりも大き
    いと誤差信号IERROR =(IPHASE −IMOD )×10を
    発生する段階を有する請求項22記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記電流IBUS をターンオフする段階
    が、DCモータのインバータドライバトランジスタをタ
    ーンオフする段階を有する請求項23記載の方法。
  25. 【請求項25】 様々な負荷状態においてDCモータ駆
    動システムを制御する方法であって、 設定モータトルクの出力値ICOM を手動によって設定す
    る段階と、 モータの瞬時ドライババス電流IBUS をモニタする段階
    と、 モータの回転速度ISPD をモニタする段階と、 モータの回転速度ISPD の増加に応じて設定値ICOM
    修正して、修正された設定信号IMOD を形成する段階
    と、 モータのドライババス電流IBUS のピーク値IPEAKを取
    得する段階と、 取得されたピーク値をモータの回転速度に対応した時間
    率でリニアに減少させモータ相電流IPHASE をシミュレ
    ートする段階と、 前記シミュレートされたモータ相電流IPHASE をIMOD
    と比較し、シミュレートされたモータ相電流が増加され
    た設定値よりも大きいとき誤差信号を発生する段階と、 前記誤差信号をIMOD に加えて新しいISET を発生する
    段階と、 前記新しい信号ISET をモニタされたドライババス電流
    信号と比較する段階と、 前記モニタされたドライババス電流信号が新しい信号I
    SET に等しくなるとドライババス電流を遮断する段階
    と、 を有し、前記誤差信号の大きさがシミュレートされたモ
    ータ相電流と増加された設定値との差よりもずっと大き
    く設定されている方法。
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