JPH09172796A - トルクの低下を補償するための電子コミュテータ直流モータ用モータ制御器 - Google Patents

トルクの低下を補償するための電子コミュテータ直流モータ用モータ制御器

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JPH09172796A JP8293991A JP29399196A JPH09172796A JP H09172796 A JPH09172796 A JP H09172796A JP 8293991 A JP8293991 A JP 8293991A JP 29399196 A JP29399196 A JP 29399196A JP H09172796 A JPH09172796 A JP H09172796A
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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクの低下を異なるモータ負荷においても
回避するモータ制御器を提供することである。 【解決手段】 上記の課題は、付加的な電流パルス及び
/又は電圧パルスの持続時間及び/又は振幅をモータ負荷
から導出する手段を設けることによって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの巻線に接
続された電子コミュテータを有するモータ制御器であっ
て、トルクの低下を防ぐために、現時点で能動なモータ
巻線に、コミュテート時点から所定の付加的な電流を接
続供給するモータ制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４５１１８２７号明細書から
トルクの変動を抑圧するように電子コミュテータモータ
を駆動する制御器が公知である。この場合、この装置
は、回転子位置、言い換えれば整流（コミュテート）時
点を検出するためのセンサ及びこの信号を処理する制御
器を有している。この結果、整流（コミュテート）時点
から対応する巻線に付加的な電流がトルクの低下を妨ぐ
ために供給される。
【０００３】確かに、この公知の解決法において、所定
の電流をただモータ電流の特定の範囲内でのみ巻線に供
給すればトルクの低下が補償されることが示された。し
かし、例えばビデオレコーダでは、動作モード（例えば
再生又は長時間の再生）において電流が、例えば異なる
温度やカセットの場合のような異なる機械的負荷のため
に非常に異なることがありうるので、この公知の方法で
は満足しうる結果を得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、トルクの低下を異なるモータ負荷においても回避
するモータ制御器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、付加的な
電流パルス及び/又は電圧パルスの持続時間及び/又は振
幅をモータ負荷から導出する手段を設けることによって
解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明によれば、トルクの低下を
防ぐためにコミュテート時点からモータの能動巻線に付
加的な電流が接続供給される電子コミュテータ直流モー
タ用のモータ制御器において、付加的な電流パルスの持
続時間及び/又は振幅はモータ負荷の関数として求めら
れる。言い換えれば、付加的な電流パルスの持続時間及
び/又は振幅は可変的であり、モータの負荷から導出さ
れ、具体的にはモータ負荷が大きくなればなるほど付加
的な電流パルスは長く（大きく）なる。
【０００７】このことによって、有利には、モータの製
品のばらつき、温度領域ならびに経年変化に依存せずに
自動的に最適にトルクの低下を補償することが実現され
る。
【０００８】通常は本発明のモータ制御器はモータを制
御パルスのいわゆるパルス幅変調（ＣＰＷＭないしＰＷ
Ｍ ）を介して制御する。付加的な電流の持続時間の
間、モータ制御器のパルス幅変調信号は「１」に保持さ
れる。コミュテート時点（このコミュテート時点から付
加的な電流が接続供給される）は、センサによって決定
することができる。
【０００９】モータ負荷は測定されたモータ電流から求
められる。このモータ電流は、例えばモータ電流回路に
接続されている測定抵抗によって、又はＰＷＭ信号のパ
ルス休止期間とパルス持続時間との比から求めることが
できる。
【００１０】更に、本発明の制御器は積分器を有してい
る。この積分器は制御パルス幅変調信号（ＣＰＷＭ）の
パルス/休止期間の比から制御信号（Ｓ）を形成する。
制御パルス幅変調信号（ＣＰＷＭ）の積分は同様に整流
信号の発生によって開始される。
【００１１】有利には、制御器はフリップフロップを有
し、このフリップフロップのＱ出力は制御パルス幅変調
信号（ＣＰＷＭ）とともにＯＲゲートを介して接続され
る。従って、整流信号の発生によってＱ出力は論理
「１」に切り替えられる。フリップフロップのこのＱ出
力側は、制御信号が基準電圧と一致した場合に再びリセ
ットされる。基準電圧と制御信号の比較は有利には差動
増幅器によって行われる。このことによってＣＰＷＭ信
号の積分も終了される。
【００１２】本発明の有利な実施形態は従属請求項に記
載されている。
【００１３】
【実施例】本発明の有利な実施例を次に図面に基づいて
説明する。
【００１４】図１はデジタル制御される電子コミュテー
タモータにおけるトルクの低下を補償するための論理回
路である。デジタルモータ制御信号ＣＰＷＭは補償回路
の入力側に供給される。このデジタルモータ制御信号Ｃ
ＰＷＭのオン・オフ比からモータ負荷を導出することが
できる。この信号ＣＰＷＭから、積分器２によって制御
信号Ｓが導出される。この積分器２は有利には３つの直
列抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３ならびに２つのコンデンサＣ
１及びＣ２から成り立っている。Ｃ１は、アース（基準
電位）と、Ｒ１とＲ２との接続点との間に接続され、Ｃ
２は、アースと、との間に接続されている。そして制御
信号Ｓは、Ｃ２とＲ２、Ｒ３との接続点で形成される。
更に、制御信号ＣＰＷＭは、ここには図示されていない
モータを制御するためにＯＲゲート３の入力側に供給さ
れる。その結果、ＯＲゲート３の出力側にＰＷＭ制御信
号が現れる。このＰＷＭ制御信号は、個々のモータ巻線
にモータ電流を供給するために、同様に図示されていな
いＰＷＭ出力段に供給される。
【００１５】積分器２によって形成された制御信号Ｓ
は、コンパレータ４として構成された差動増幅器の反転
入力側に供給される。この差動増幅器の非反転入力側に
は基準電圧ＵREFが印加されている。この基準電圧ＵREF
は抵抗Ｒ４、Ｒ５から成る分圧器を介して設定される。
コンパレータ４の出力はフリップフロップ５のリセット
入力側に供給される。このフリップフロップ５はＤフリ
ップフロップとして構成されている。このフリップフロ
ップ５のＤ入力側は正電位に接続されており、この正電
位は例えば作動電圧Ｕbから導出されたものでもよい。
モータ駆動のための整流（コミュテート）信号Ｉが発生
することによってフリップフロップ５は、クロック入力
側を介して作動される。この結果、Ｑ出力側に論理
「１」が現れる。フリップフロップ５のＱ出力がＯＲゲ
ート３のもう一つの出力側に供給される。従って、この
ＯＲ回路を用いてＱ出力とＣＰＷＭ信号とをＯＲ結合す
ることによって、出力段のためのＰＷＭ信号は論理
「１」ないし「ハイ」レベルに保持される。この結果、
モータの巻線に付加的な電流が供給される。フリップフ
ロップ５のＱ出力側は、コンパレータ４の出力に論理
「１」が現れるまでは論理「１」のままである。そし
て、フリップフロップ５のリセット入力側Ｒを介してこ
のフリップフロップ５はリセットされ、この結果Ｑ出力
側は論理「０」になる。すなわち「ロウ」レベルに保持
される。コンパレータ４の反転入力側（制御信号Ｓ）と
フリップフロップ５のＱ出力側との間にはｎｐｎトラン
ジスタＴが接続されている。このｎｐｎトランジスタＴ
のベースが抵抗Ｒ６を介してＱ出力側に接続されてい
る。作動電圧Ｕbの正電位をもつトランジスタＴのエミ
ッタは抵抗Ｒ７を介してベースに接続されており、他方
でトランジスタＴのコレクタはコンパレータ４の反転入
力側に接続されている。フリップフロップ５のＱ出力側
が論理「１」に切り換えられることによってトランジス
タＴはスイッチオフされるが、フリップフロップ５のＱ
出力側が論理「０」になるとトランジスタＴはスイッチ
オンつまり導通制御される。
【００１６】トランジスタＴは、従って、電子スイッチ
の機能を有する。この電子スイッチによって、フリップ
フロップ５のＱ出力側の論理信号状態に依存して、制御
信号Ｓを形成するコンデンサＣ２を作動電圧Ｕbの正電
位にまで充電することができる。あるいは、Ｑ出力側が
論理「０」ないしは「ロウ」レベルに切り換えられてい
る時に、抵抗Ｒ１を介して絶えず供給されるＣＰＷＭ信
号を絶えず積分することによりコンデンサＣ１に生じる
電位になるまでコンデンサＣ２を放電することができ
る。この場合コンデンサＣ２の放電時定数は実質的に抵
抗Ｒ３及びＲ２から成る並列回路によって決定される。
このＲ２は放電のためにコンデンサＣ１と直列回路を形
成している。コンデンサＣ２の充電時定数はトランジス
タＴの導通制御されるエミッタ・コレクタ間抵抗によっ
て決定される。
【００１７】図２のａ及びｂは、異なる制御信号の時間
的経過を示している。図２のａはモータ負荷が小さい場
合であり、図２のｂはモータ負荷が大きい場合である。
図２のａの上方のクロックパルス波形はモータ制御信号
ＣＰＷＭを示しており、デューティ比は比較的小さい。
整流（コミュテート）信号Ｉが発生することによってフ
リップフロップ５のＱ出力側が「ハイ」レベルに切り換
えられ、この結果、トランジスタＴはスイッチオフさ
れ、制御信号Ｓの形成が開始される。すなわち、制御信
号Ｓに相応するコンデンサＣ２の電圧は、フリップフロ
ップ５がＲ入力側を介してリセットされるまで低下して
ゆく。従って、ＯＲゲート３の出力側にＰＷＭとして示
す波形が生じる。すなわち、電流制御信号Ｓの持続期間
中はＯＲゲート３の出力は論理「１」である。これは、
この場合には基準電位を基準にすると正の電位であるこ
とを意味する。一方、論理「０」は例えば基準電位であ
る。
【００１８】図２のｂは、図２のａと同様の状況を示
す。しかし、モータ制御信号ＣＰＷＭのデューティ比は
より大きい。このモータ制御信号ＣＰＷＭのより大きい
デューティ比のために、コンデンサＣ１は、図２のａの
状況よりもより大きい電圧に充電される。この結果、コ
ンデンサＣ２の放電はよりゆっくりと行われ、よって電
流制御信号Ｓの波形は時間的により長くなる。従って、
ＯＲゲート３の出力側では、このＯＲゲート３の出力が
論理「１」のままである持続時間がはるかに長くなる。
【００１９】図３のａは、トルクの低下の本発明による
補償がなされていないモータの巻線のうちの１つの巻線
の電流波形を示す。上の部分にはコミュテート時点が図
示されている。下の部分には時間の関数として電流波形
が示されている。明瞭に見て取れるのは、電流波形にお
いて、すなわちモータのトルクの経過においても、コミ
ュテート時点に低下が生じている点である。
【００２０】これとは反対に図３のｂはトルクの低下を
回避するために電流及び/又は電圧を投入接続して補償
する、モータの巻線のうちの１つの巻線の電流波形を示
す。コミュテート時点において、電流波形、すなわちモ
ータのトルクの経過はほぼ一定である。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータ制御器の本発明の補償部の回路図であ
る。
【図２】制御に必要な入力及び出力信号のクロックパル
スを示す線図である。
【図３】補償がなわれていない電子コミュテータモータ
の電流波形及び補償を有する電子コミュテータモータの
電流波形の線図である。
【符号の説明】
１ 補償回路 ２ 積分器 ３ ＯＲゲート ４ コンパレータ ５ フリップフロップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター グライム ドイツ連邦共和国 フィリンゲン オーベ ラー ゾネンビュール 22 (72)発明者 ヘルマン リンク ドイツ連邦共和国 ドーナウエッシンゲン フォルレンヴェーク 23

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トルクの低下を防ぐために、付加的な電
    流及び/又は電圧がコミュテート時点から能動なモータ
    巻線に接続供給される、電子コミュテータ直流モータ用
    モータ制御器において、 付加的な電流パルス及び/又は電圧パルスの持続時間及
    び/又は振幅をモータ負荷から導出する手段を有するこ
    とを特徴とするモータ制御器。
  2. 【請求項２】 モータをパルス幅変調（ＰＷＭ）によっ
    て駆動制御する手段を有することを特徴とする請求項１
    記載のモータ制御器。
  3. 【請求項３】 パルス幅変調信号を、付加的な電流及び
    /又は電圧の持続期間の間には論理「１」に保持する手
    段を有することを特徴とする請求項２記載のモータ制御
    器。
  4. 【請求項４】 コミュテート時点を決定するセンサを有
    することを特徴とする請求項１〜３までのうちの１項記
    載のモータ制御器。
  5. 【請求項５】 モータ負荷をモータの測定された電流か
    ら求める手段を有することを特徴とする請求項１〜４ま
    でのうちの１項記載のモータ制御器。
  6. 【請求項６】 モータ電流をモータ電流回路の測定抵抗
    によって設定する手段を有することを特徴とする請求項
    ５記載のモータ制御器。
  7. 【請求項７】 モータ電流を、パルス幅変調信号のパル
    ス持続時間とパルス休止時間との比から及び/又はモー
    タ回転数から決定する手段を有することを特徴とする請
    求項４記載のモータ制御器。
  8. 【請求項８】 パルス幅変調信号のパルス持続時間とパ
    ルス休止時間との比から制御信号（Ｓ）を形成する積分
    器（２）を有することを特徴とする請求項７記載のモー
    タ制御器。
  9. 【請求項９】 フリップフロップ（５）を有し、 該フリップフロップ（５）のＱ出力は制御パルス幅変調
    信号（ ＣＰＷＭ ）とともにＯＲゲートの入力を形成
    し、 整流信号（Ｉ）の発生によって前記Ｑ出力が「１」に切
    り替られ、 制御信号（Ｓ）が基準電圧（ＵREF）に一致する場合
    に、前記Ｑ出力を再びリセットする手段を有することを
    特徴とする請求項８記載のモータ制御器。
  10. 【請求項１０】 基準電圧（ＵREF）と制御信号（Ｓ）
    との比較を行う差動増幅器（４）を有することを特徴と
    する請求項９記載のモータ制御器。
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