JPS58107079A - 直流電動機の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電動機の駆動回路に係り、超低速度回転時
を除くあらゆる回転状態において、停止操作と共に電動
機に確実に逆回転方向トルクを与え得る一方、超低速度
回転時に停止操作した場合に電動機番こ逆回転方向トル
クを与えず、電動機の逆回転方向の暴走を未然に防止し
得る直流電動機の駆動回路を提供することを目的とする
。

第１図は従来の直流電動機の駆動回路の一例のブロック
系統図を示す。同図において、例えば永久磁石界磁形の
直流電動機１を回転起動させる際、端子２に起動制御信
号（Ｈレベル）を供給する。

これにより、スイッチ歴、の可動接片が端子■に接続さ
れる。一方、上記起動制御信号（Ｈレベル）により、論
理回路１０の出力ｄは、後述のカウンタ９及び定常回転
検出器１１の出力にかかわらずＬレベルになり、Ｒ−８
フリツプフロツプ３の出力ＣはＬレベルとなる。これに
よりスイッチ歴。

はオンとなる。直流電動機１が回転すると、周波数発電
器４からその回転速度に比例した周波数の信号がとり出
され、波形整形回路５にて増幅され、波形整形され、か
つ、微分されて第２図（２）に示す信号ａとされて速度
制御回路６に供給され、ここで電動機１が一定速度で回
転されるような速度制御信号とされ、スイッチｓｗ１、
電流供給回路７、島１．を介して電動機１に供給される
。

このようにして定常回転速度にて回転している電動機ｌ
を時刻ｔ１で停止モードにする場合、第２図いに示す如
く端子２に停止制御信号（Ｌレベル）を供給する。これ
により、スイッチ歴、の可動接片は端子■に接続され、
電流供給回路７には逆回転方向トルクを発生させる信号
がスイッチｓｗ１を介して入力される。ここで定常回転
検出器１１の出力ｔは、電動機１が定常回転状態ではＬ
レベル、そうでない場合にはＨレベルであるので時刻ｔ
１では出力ｆは第２図（（１に示す如＜、Ｌレベルにな
っている。一方、基準周波数発振器８からは第２図（６
）に示す基準信号すが出力されて分周比ｎのカウンタ９
に供給される。波形整形回路５からの出力ａの周期が基
準信号すの周期のｎ倍以下であるような、回転速度が高
い場合（定常回転状態はこれに含まれる）には、カウン
タ９からＬレベルの信号Ｃ（同図（Ｃ１’）がとり出さ
れる。これにより、停止モードへ切換わっても、論理回
路１０の出力ｄ（同図（至））はＬレベルのままであり
、Ｒ−８フリツプ７０ツブ３の出力ｅ（同図（ト））が
反転することはないので、スイッチ腑、はオンのまま保
たれる。従って、電動機１は電流供給回路７より第２図
（Ｊ）に示す負の電機子電流ｉ□をスイッチｓｗ２を介
して供給されて、逆回転方向トルクを与えられ、回転速
度は次第に低下する。

回転速度の低下により波形整形回路５の出力ａの周期が
第２図（Ａ）に示すように次第に大になり、時刻ｔ、で
基準信号すの周期の１倍以上になるとカウンタ９からパ
ルス信号Ｃ（同図０）がとり出され、論１回路１０の出
力ｄはＨレベルとされ（同図（ロ））、フリップフロッ
プ３の出力ｅはＨレベルとされる（同図（ト））。フリ
ップ７０ツブ３のＨレベル出力により、スイッチ歴、は
オフとされ、同図（Ｊ）に示す如く負の電機子電流’ｍ
は零とされ、を動機ｌは逆回転されることなく停止する
。

一方、カウンタ９からＨレベル信号Ｃ（Ｕ２図０）がと
り出されない程度（第３図（０）　’）の回転速度でか
つ定常回転速度でない状態にある電動機１を時刻ｔ、で
停止モードにする場合について説明する。艶３図（ト）
に示す如く端子２に停止制御信号（Ｌレベル）を供給す
ると、スイッチｓｗ１の可動接片が亀子■に接続される
一方、論理回路１０の立上りエツジ微分回路１０ａから
第３図Ｉに示す微分パルスｈがとり出される。この時、
定常回転速度ではないから定常回転検出器１１からは同
図０に示すＨレベルの信号Ｖがとり出され、定常回転検
出器１１からのＨレベル信号ｆと微分回路１０ａからの
微分パルスｈとにより論理回路１０から同図−に示すパ
ルス信号ｄがとり出される。信号ｄによりフリップフロ
ップ３の出力は同図（ト）のようにＨレベルとなり、こ
れにより、スイッチｓｗ８がオフとされて同図ｇ）に示
す如く電機子電流’ｍは零となる。

ここで、起動／停止制御信号（スイッチｓｗ１の制御信
号）及びフリップ７０ツブ３の出力（スイッチｓｗ８の
制御信号）とスイッチＳＷ１．　ＳＷ、のモードとの関
係を下表に示す。

このように従来装置は、電動機１が信号Ｃがとり出され
ない程度の回転速度でしかも定常回転速度ではない場合
に停止モードにした際、スイッチ廣、が端子■側に切換
わって電流供給回路７に逆方向トルクを発生させる信号
が供給されるもスイッチ歴、がオフとされるので電動機
１には負の電機子電流による逆回転方向トルクが与えら
れず、このために電動機１の回転が停止するのに時間が
かかつてしまう等の欠点があった。

そこで、上記欠点をなくすために定常回転検出器１１を
設けず、上記の如き状態において停止モードにした際、
スイッチ歴、を端子■側に接続する一方、スイッチＳｗ
２をオンのままにして電動機１に逆回転方向トルクを与
え得る構成とした回路が考えられる。然るにこのような
構成にすると、カウンタ６からパルス信号Ｃがとり出さ
れる程度の低速度回転状態に射いて（このような超低速
度回転状態では実際には逆回転方向トルクを与える必要
はない）停止モードにした場合、このモード切換えによ
りスイッチｓｗ１が端子■に接続された時から（この場
合、定常回転検出器が設けられていないので出力Ｃはと
り出されず、スイッチ席。

はオン）カウンタ６からパルス信号Ｃがとり出されてス
イッチｓｗ８がオフとなる迄の間室動機１＃こ逆方向ト
ルクが与えられ、わずかに逆回転してしまう場合がある
。従って電動機１が上述のような超低速度回転状態や停
止状態にあるときに起動及び停止のモード切換操作を連
続的に繰返し行なうと、逆回転方向に、しかもカウンタ
６からパルス信号Ｃが出力されない様な速度まで回転速
度が上昇する場合が生じる。この様な逆回転状態におい
て起動／停止制御信号を停止モードに保つとスイッチｓ
ｗ１は■に接続され、電流供給回路７に逆回転方向トル
クを発生させる信号が入力され、かつ、カウンタ６から
のパルス信号Ｃが出力されないためにスイッチ硯、はオ
ンになり、電動機ｌはそのまま逆回転方向に高速度で暴
走してしまう。このように定常回転検出器を持たない構
成の場合には、回転の停止に時間がかかることがあると
いう欠点はないが、上述のよ１．うに暴走の危険がある
という重大な欠点を有する。

本発明は上記諸欠点を除去したものであり、第４図以下
と共にその一実施例Ｃζついて説明する。

第４図は本発明になる直流電動機の駆動回路の一実施例
のブロック系統図を示し、同図中、第１図と同一構成部
分には同一番号を付す。同図において、定常速度にて回
転されている電動機１を時刻ｔ４で停止モードにする場
合、第５図（ト）に示す如く端子２に停止制御信号（Ｌ
レベル）を供給する。この信号はインバータｘ２ａ、Ｄ
−フリップ７０ツブ１２ｂ　、　１２ｃ、アンドゲート
１２ｄにて構成される遅延回路１２に供給される。ここ
で、波形整形回路５の出力麿の周期を１１．遅延回路１
２の遅延時間を１Ｄとすると、遅延時間ｔＤは、ｔｆ＜
ｔｏ≦２ｔ、　　　　　　　　　　　（ｔ）の如く設定
されている。遅延回路１２に供給された信号はここで波
形整形回路５の出力ａの１周期１（□（第５図（Ａ））
を越えその２周期以下遅延され、遅延回路１２の出力は
第５図（ｑに示すように時刻ｔ４から上記遅延時間後時
刻１．でＬレベルとされる。この場合、信号ｆによりア
ンドゲート１３にＬレベ゛ル信号が供給されるもカウン
タ９の出力はないのでアンドゲート１３の出力はＬレベ
ルであり、フリップフロップ３の出力もＬレベルで、ス
イッチへはオンである。

遅延回路１２からのＬレベル信号ｊにより、スイッチｓ
ｗ１の可動接片は端子■に接続され、電動機１は第５図
Ｉに示す負の電機子電流’ｍを供給されて逆回転方向ト
ルクを与えられ、その回転速度が次第に低下する。

回転速度の低下により波形整形回路５の出力ａの周期が
第５図（５）に示すように次第に大になり、時刻ｔ、で
基準信号すの周期のｎ倍以上−こなるとカウンタ９から
所定パルス幅のパルス信号Ｃ（第５図（ＯＩ）がとり出
され、信号ｆ（Ｌレベル）と信号Ｃとによりアンドゲー
ト１３の出力ｍ　４ｊ　Ｈレベルとされ（同図（ロ））
、フリップ７０ツブ３の出力ｅはＨレベルとされる（同
図＠）。フリップフロップ３のＨレベル出力により、ス
イッチｓｗ２はオフとされ、同図０に示す如く負の電機
子電流’ｍは零とされ、電動機１は逆回転されることな
く停止される。

一方、カウンタ９からＨレベル信号Ｃがとり出されない
程度の回転速度でかつ定常回転速度ではない状態にある
電動機１を停止モードにする場合についても上記の場合
と全て同様の動作にて停止掃作と略同時に電動機１に逆
回転方向トルクが与えられる。従って、第３図四〜（Ｊ
）において説明した如き不都合を生じることはない。

次に、電動機ｌの回転速度が遅く、波形整形回路５から
の出力ａの周期１（、が第６図（５）に示すように基準
信号すの周期のｎ倍以上であり、これにより、カウンタ
９から同図（０）に示すパルス信号Ｃがとり出される程
度の超低速度回転状態においで停止モードにした場合に
ついて説明する。第６図（ト）に示す如く時刻ｔ、で端
子２に停止モードにする場合、第６図（ト）に示す如く
端子２に停止制御信号（Ｌレベル）を供給する。信号ｆ
は遅延回路１２に供給されて遅延されるが、その遅延時
間ｔＤは上記（１）式のように設定されてい□るので、
この場合第５図（ｑに示す場合の遅延時間よりも大なる
遅延時間を以て遅延される（即ち、波形整形回路５の出
力ａの１周期１（２を越えその２周期以下遅延される）
。遅延切換回路１２の出力は第６図（Ｃ？ｌに示す如く
、時刻ｔ、からこの遅延時間後時刻ｔ、でＬレベルとさ
れ、これにより、スイッチｓｗ１の可動接片は端子■側
に切換接続される。

然るに、時刻ｔ、からスイッチ歴、が端子■側に切換接
続される迄の期間（即ち、遅延回路１２の遅延時間）に
カウンタ９から例えば時刻ｔ、で第６図（Ｑに示すパル
ス信６号Ｃがとり出される。パルス信号Ｃによりアンド
ゲート１３からは同図（至）に示すパルス信号ｍがとり
出され、フリップフロップ３の出力ｅはＨレベルとされ
る（同図（匂）。

フリップフロップ３のＨレベル出力により、スイッチ歴
、はオフとされ、同図（ハ）に示す如く電機子電流’ｍ
は零とされる。

つまり、本実施例においては停止モード操作に関連して
スイッチＳｗ８が時刻ｔ、でオフとされた後時刻ｔ、で
スイッチｓｗ１が端子■側に切換えられるため（この場
合、実際には必ずしも端子■に切換えられなくてもよい
）、電動機ｌには逆回転方向トルクは全く与えられない
。このため、起動及び停止操作を連続的に繰返し行なっ
ても電動機ｌには逆回転方向トルクが与えられていない
ので電動機ｌは暴走する仁とはない。

なお、基準周波数発娠器８及びカウンタ９を用いる代り
に、第７図に示す回路を用いてもよい。

即ち、プログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタ（以下ＰＵＴという）Ｑ、がオフの時のゲート電圧
をＶ、、ＰＵＴＱ、のオン時のアノード・カソード間電
圧（省電圧）を■ｖ（＝約０．６Ｖ）、ＰＵＴＱ、のオ
フセット電圧をｖＴ１電源電圧をｖｃｃとした場合、波
形整形回路５からの出力信号ａがＬレベルである時間ｔ
。が なる関係を満足した時にトランジスタＱ３のコレクタに
第５図＜Ｃｊ’ｌ及び第６図ＩＯ）に示す如き信号Ｃが
周期的に繰返しとり出される。

なお、本実施例における遅延回路１２は、端子２の信号
がＬレベルからＨレベルに切換った場合には時間遅れな
しにＨレベルになる構成とされている。

また、本実施例におけるスイッチ８Ｗ２は、直流電動機
１に正回転方向トルクを与える電流及び逆回転トルクを
与える電流の両方をオン、オフするようにしであるが、
実際にはスイッチｓｗ８によって電動機１に逆回転方向
トルクを与える電流のみをオン、オフする構成にしても
全く動作は同じである。ただし、その場合にはスイッチ
歴、がオフであるときにはスイッチ８Ｗ、は本実施例の
ように常に端子■に切換えられている必要がある。

上述の如く、本発明になる直流電動機の駆動回路は、電
動機の回転速度に比例した回転周波数信号の周期が閾値
よりも大になった時、検出信号を出力する回転周期検出
回路と、停止モード時のみ回転周期検出回路の出力の検
出信号をそのままとり出す論理回路と、起動モードにな
った時にオン、該論理回路の出力によりオフとされる、
電動機に逆回転方向トルクを与える電流のオン、オフを
行なう電流遮断回路と、起動モードから停止モードに切
換えた時、切換えた時から該周波数検出回路の回転周期
検出に要する時間以上であり、かつ該回転周波数信号の
周期に略比例した遅延時間経過の後、積電流速断回路が
オンの場合には正回転方向のトルクを与える電流を切り
、逆回転方向のトルクを与える電流を電動機に供給する
ように電流切換を行なう遅延切換回路（本突施例では遅
延回ｖ１１２及びスイッチ煤１からなる）とよりなるた
め、回転周波数信号の周期が上記閾値を越えない程度の
速度にて回転している状態であれば定常回転速度である
か否か【こ拘らず停止モードにすれ°ば、回転周期検出
信号がとり出されないので電流遮断回路はオンのままで
、停止操作と略同時に電動機に確実に逆回転方向トルク
を与え得、回転周波数信号の周期が上記閾値を越えない
ような回転状態でしかも定常回転速度ではない場合に逆
回転方向トルクが与えられない従来回路に比して短時間
で回虻を確実に停止せしめ得、又、回転周波数信号の周
期が上記閾値を越えた超低速度にて回転している状態で
停止モードにすると、遅延切換回路における遅延時間中
電動機に正回転方向トルクが与えられている状態で回転
周期検出信号により電流連断回路がオフとなるので電動
機には全く逆回転方向トルクが与えられず、これにより
、モード切換時から回転周期検出信号がとり出される迄
の間に電動機に逆回転方向トルクが与えられる従来回路
に比して起動及び停止を連続的に繰返し行なっても電動
機が逆方向に暴走してしまうことはない等の峙長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の一例のブロック系統図、第２図（５
）〜（Ｊ）及び第３図（５）〜（Ｊ）は夫々従来回路の
定常速度回転時及び定常回転速度ではない場合の動作説
明用信号波形図、第４図は本発明回路の一実施例のブロ
ック系統図、第５図（５）〜■及び第６図（Ａ）〜０は
夫々本発明回路の超低速度回転ではない場合及び超低速
度回転時の動作説明用信号波形図、第７図は第４図示回
路の一部の回路の他の実施例の回路図である。 １・・・直流電動機、２・・・起動／停止制御信号入力
端子、３・・・フリップフロップ、４・・・周波数発電
器、５・０波形整形回路、６・・・速度制御回路、９・
・・カウンタ、１２・・・遅延回路、１３・・・アンド
ゲート、ｓｗｌ、　ｓｗ、・・・スイッチ。 ＾　　　へ　　へ　　　へ　　〇　　へ　　＾　　　＾
　　　へくのＣＪ　ＯＬＬＩ　ＬΦ工０１ ．２　　ν　　−Ｉ　％＋Ｊ　　−ノ　　−ノ　　−ノ
　　ν　　　５．　−一（ （ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 起動／停止制御信号により直流電動機に正回転方向トル
   クを４える電流及び逆回転方向トルクを与える電流を夫
   々切換え供給して該直流電動機を起動及び停止させる直
   流電動機の駆動回路において、骸直流電動機の回転速度
   に比例した回転周波数信号の周期が予め設定されている
   閾値よりも大になった時検出信号を出力する回転周期検
   出回路と、該起動／停止制御信号が停止子−ドになって
   、いる時のみ、該回転周期検出回路の出力の検出信号を
   そのまま出力する論理回路と、該論理回路の出力及び該
   起動／停止制御信号を夫々の入力端子に供給され、該起
   動／停止制御信号が起動モードになったときオン、該論
   理回路の出力によりオフとされる、該直流電動機に逆回
   転方向トルクを与える電流のオン、オフを行なう電流速
   断回路と、該起動／停止制御信号を起動モードから停止
   モードに切換えた時、切換えた時から該回転周期検出回
   路の回転周期検出に要する時間以上であり、かつ該回転
   周波数信号の周期に略比例した遅延時間経過の後、該電
   流速断回路がオンの場合には正回転方向のトルクを与え
   る電流を切り、逆回転方向のトルクを与える電流を該直
   流電動機に供給するように電流切換を行なう遅延切換回
   路とよりなることを特徴とする直流電動機の駆動回路。