JPS58175993A

JPS58175993A - トルク増幅装置

Info

Publication number: JPS58175993A
Application number: JP57056014A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀; Ikumasa Ikeda; 池田　育正
Original assignee: Sekoh Giken KK; Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Sekoh Giken KK; Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-15

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９人間が発生する力に対応したトルクを直流゛
電動機により発生させる。トルク増幅装置に関するもの
である。

本田１１は、同一出願による特許出願番号昭和５７年０
３３１０４号に記載されているトルク増幅装置の改良に
関するものである。前記発明においては制動時において
操作上不適合が生じる場合がある。例えば電動車が前進
を行なっている時、速度を減じる為に反対の力を手動装
置に加えると゛１動機の両端が短絡される形となり、電
動機の逆誘起電圧に対応した電流が通電され、制動がか
かる。

逆誘起電圧に対応した電流が電動機に流れるので。

手動装置に加えた力とは対応しないトルクが電動機に発
生する。電動機が高速に回転している場合強大なトルク
が発生し、又衝撃力ともなるので操作している人に対し
て危機感、異和感、不快感等を与える。本発明は操作上
の不適合を除去したもので１本発明は前記発明を史に使
い易くする為のものである。

本発明は上述した欠点を除去する為に電動機に電源より
供給する駆１ｉｈ電流、及び制動電流をそれぞれ制御す
るようにしたもので以下図面について詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例である。記号１　ａ　、ｌｂは
直流電源の正極負他端子である。記号２は１μ流流電機
である。記号３は電動機２の通′延畦流を検出する電流
検出装置である。記号４，５，６．７はスイッチング素
子（例えばトランジスタ）である。トランジスタ４，５
，６．７でトランジスタブリッジ回路を構成し、トラン
ジスタ４，５のコレクタ側接続部とトランジスタ６．７
のコレクタ側接続部の間に、電動機２と電流検出装置３
が介在している。記号８，９，１０．１１はフライホイ
ールダイオードである。フライホイールダイオード８，
９，１０．１１のそれぞれはトランジスタ４，５，６．
７のそれぞれのエミッタ・コレクタ間に並列に接続され
ている。記号１２は圧力検出装置で２手の力により［１
動又は往復動せられる手動装置（例えば千動輪成は制御
レバー）より本−で検出し９周知の回路により電気信号
に変換する装置である。圧力検出装置１２の出力′電圧
を又で表わす。記号１３は絶対値回路で、圧力検出装置
１１２の出力を入力している。絶対値回路１３の出力電
圧を■で表わす。記号１４は絶対値回路で。

電流検出装置３の出力を入力している。記号ＩＰは比較
回路（例えばシーミツト・トリガ回路）である。シーミ
ツト・トリガ回路１５は絶対値回路１３の出力を一方の
入力とし、絶対値回路１４の出力を他方の入力としてい
る。シュミット・トリガ回路１５の出力は抵抗を介して
トランジスタ４゜６のベース側に接続されている。記号
１６は差動増幅回路で、絶対値回路１３の出力を一方の
入力とし、絶対値回路１４の出力を他方の入力としてい
る。記号１７は比較回路（例えばシュミット・トリガ回
路）である。シュミット・トリガ回路１７は差動増幅回
路１６の出力を一方の入力とし、　Ｐｇｒ定゛醒圧猶を
他方の入力としている。シュミット・トリガ回路１７の
出力は抵抗を介してトランジスタ５．７のベースｉｌｌ
　Ｊこ接続されている。ｈ己号１８は比較回路で、圧力
検出装置１２の出力を入力している。記号１９は反転回
路で、比較回路１８の出力を入力としている。記号２０
，２１，２２゜２３はトランジスタである。トランジス
タ２０゜２２のエミッタ側は直流電源の正極端子１ａに
接続され、トランジスタ２０．２２のコレクタ側はトラ
ンジスタ４，６のベース側にそれぞれ接続されている。

トランジスタ２１．２３エミツタ側は直流電源の負極端
子１ｂに接続され、トランジスタ２１．２３のコレクタ
側はトランジスタ５，７のベース側にそれぞれ接続され
ている。比較回路１８の出力は、それぞれの抵抗を介し
てトランジスタ２２．２３のベース側ｌこ接続されてい
る。反転回路１９の出力はそれぞれの抵抗を介してトラ
ンジスタ２０．２１のベース側に接続されていも第２図
（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）について詳細に説明す
る。第２図（ａ）　、　（ｂ）のグラフのＮ：軸は電圧
ｖ、　、　Ｖ、で、偵ｄＡ＋は圧力ｐである。記号３０
は圧力検出装［１２の出力電圧波形である。記号３１は
絶対値回路１３の出力電圧波形である。第２図（Ｃ）の
グラフの縦軸は電圧Ｖで、横軸は時間Ｔである。記号３
２は絶対値回路１３の出力電圧■で、記号３３．３４は
シュミット・トリガ回路１５の上側、下側スライスレベ
ルである。記号３５は電機子電流の絶対値に対応した絶
対値回路１４の出力電圧波形であも記号３６．３７はシ
ュミット・トリガ回路１７の上物、下側スライスレベル
に対応した第１．第２の設定値である。

次に第２図を用いて第１図の動作について詳細に説明す
る。

圧力検出装置１２に正の力を入力すると、出力には正の
電圧が出力される。比較回路１８は正の電圧が入力され
ると出力がハイレベルになる。従って反転回路１９の出
力はローレベルとなる。比較回路１８の出力はハイレベ
ルであるのでトランジスタ２２は遮断となり、トランジ
スタ２３は導通となるのでトランジスタ７は遮断きなる
。反転回路１９の圧力はローレベルであるのでトランジ
スタ２１は速断となり、トランジスタ２０は導通となる
のでトランジスタ４は遮断となる。トランジスタ２２が
遮断となるので、トランジスタ６はシーミツト・トリガ
回路１５の出力により導通と遮断が制御される。又トラ
、ンジスタ２１が遮断となるので、トランジスタ５はシ
ーミツト・トリガ回路１７の出力により導通と遮断が制
御される。

従って電動機２にはＡの向きの電流のみ通電することが
できる。シュミット・トリガ回路１７の出力がハイレベ
ルでトランジスタ５が導通している時、電機子電流の絶
対値に対応した電圧を出力とする絶対値回路１４の出力
が、シーミツト・トリガ回路１５の上側スライスレベル
３３を越えて上昇すると、シュミット・トリガ回路１５
の出力はハイレベルとなり、トランジスタ６を３１断す
る。

トランジスタ６が遮断されると電機子コイルに蓄えられ
た磁気エネルギーはフライホイールダイオード１１を介
して放出されて電機子電流は漸減する。電機子電流がｆ
９Ｉ減し、絶対値回路１４の出力がシーミツト・トリガ
回路１５の下１１１Ｉ１１スライスレベルを越えて下降
すると、シーミツト・トリガ回路１５の出力はローレベ
ルとなり、トランジスタ６を導通とする。従って電機子
電流は再び増加する。かくしてリプルの幅がシュミット
・トリガ回路１５のヒステリシス幅で定められる脈流と
な４絶対値回路１３の出力■に対応した電機子電流が通
電されるので、直動機２のトルクは絶対値回路１３の出
力電圧■に対応した値となる。

又直動機２にＡの向きに逆誘起電圧が発生している時、
逆誘起電圧の値により、電機子電流の絶対値に対応した
電圧を出力とする絶対値面路１４の出力が、シュミット
・トリガ回路１５の上側スライスレベルを越えて上昇し
、シュミット・トリガ回路１５の出力がハイレベルとな
り、トランジスタ６が遮断となっても、！磯子電流は増
加する。

即ち直動機２はダイオード１１とトランジスタ５とによ
り両端が短絡された形となっている。電機子電流が増加
し、絶対値回路１４の出力がシーミツト・トリガ回路１
７の上側スライスレベルに対応した第１の設定値３６を
越えて上昇すると、シュミット・トリガ回路１７の出力
はローレベルとなり、トランジスタ５を遮断とする。ト
ランジスタ５が連断されると電機子コイルに蓄えられた
磁気エネルギーはフライホイールダイオード８，１１と
電源を介して放出されてＶ、磯子電流は順減すも１１Ｌ
機子電流が漸減し、絶対値回路１４の出力がシュミット
・トリガ回路１７の下（＋１１１スライスレベルに対応
した第２の設定値を越えて下降すると、シーミツト・ト
リガ回路１７の出力はハイレベルとなり、トランジスタ
５を導通とする。従って′ＲＬｍ子電流は再び増加する
。かくしてリプルの幅がシュミット・トリガ回路１７の
ヒステリシス幅で定められる脈流となる。逆誘起電圧の
値が小さくなるとトランジスタ５が導通していても電機
子電流値はＭ減し、絶対１′１１回路１４の出力がシュ
ミット・トリガ回路１５の下側スライスレベルを越えて
下降すると、シーミツト・トリガ回路１５の出力はロー
レベルとなり、トランジスタ６を導通とす４従って［、
磯子″＃ｉＬ流は再び増加する。絶対値回路１３の出力
電圧■に所定電圧■３を加算した値に対応した電機子電
流が通電されるので、直動機２のトルクは絶対値回路１
３の出力電圧■に所定電圧Ｖ３を加算したイ１ｈに対応
した値となる。所定電圧Ｖ３を小さな佃゛にすることに
より、笑用上問題とはならない。

次に圧力検出装置１２に負の力を入力すると。

出力には負の電圧が出力される。比較回路１８は負の′
電圧が入力されると出力はローレベルにな４従って反転
回路１９の出力はハイレベルとなる。

比較回路１８の出力はローレベルであるのでトランジス
タ２３は遮断となり、トランジスタ２２は導通となるの
でトランジスタ６は遮断となる。反転回路１９の出力は
ハイレベルであるのでトランジスタ２０は遮断となり、
トランジスタ２１は導通となるのでトランジスタ５は遮
断となる。トランジスタ２０が遮断となるのでトランジ
スタ４はシュミット・トリガ回路１５の出力により導通
と遮断が制御される。又トランジスタ２３が遮断吉なる
ので、トランジスタ７はシーミツト・トリガ回路１７の
出力により導通と連断が制御される。

従って直動機２にはＡと反対向の電流のみ通電すること
かできる。絶対値回路１３の出力は正で。

電動機２の電機子電流の制御に簡する動作は前記した説
明と同一であるので説明を省略する。絶対値回路１３の
出力■にほは対応した電機子電流が通電されるので、…
動機２のトルクは絶対４＠　ｒｃｌ路１３の出力電圧■
にほぼ対応した値となる。

上述した説明より理解されるように、圧力検出装ｗ、１
２に入力される力が正の場合、Ａの同きに電機子電流が
通電され、入力される力が負の場合。

Ａと反対向きに電機子電流が通電される。電流値は入力
される力の絶対値にほぼ対応するので、Ａの肉食に電流
がＩすれた時電動＠２が発生するトルクを正トルクとす
ると、圧力検出装置１２に入力される力（正負も含めて
）に対応したトルクを電動機に発生することができ２回
路構成が簡素であるので廉価とすることができる。

第３図を用いて嵐流検出装ｆ３の実施例について詳細に
説明する。記号４０．４１はＥＩ型コアである。記号４
０ａはコア４０に設けた空隙部である。記号４２はコア
４０に巻かれたコイルである。空隙部４０ａに磁気感応
素子（例えばホール素子）４３が挿入されている。コイ
ル４２に電流が流れるとコイル４２により輯束が発生し
、磁束■鼾をホール素子４３により検出する。従ってホ
ール素子４３の出力にはコイル４２の電流１直に対応し
た値が出力される。ＥＩ型コアの場合について百９．明
したが他の型のコアであっても本発明の目的を憧成する
ことができる。

第４図を用いて第１図の他の実施例について詳細に説明
する。第１図と同一記号は同一部材で作用効呆も同じで
あるから鋭、明を省略する。記号４５．４６は電流検出
装置（例えば抵抗）であもフライホイールダイオード８
．答の六ソード側は互いに接続され、抵抗４５を介して
直流電源の正極端子１ａに接続されている。従ってフラ
イホイールダイオード８，１０に通電されている電流を
検出している。トランジスタ５，７のエミッタ側は互い
に接続され、抵抗４６を介して直流ζ、源の負極端子１
ｂに接続されている。従ってトランジスタ５，７に通１
されている゛電流を↑央出してぃも記号４７は差動増幅
回路で、抵抗４５の出力電圧を差動増幅している。記号
４８は加算回路で、差動増幅回路４７の出力と砥％４６
の出力との加■を行なっている。トランジスタ５　、６
　カ４］１’ｉ　Ｌ／　テいる時、嶌動初２にＡの１Ｊ
ｊき（こ通′Ｈ１されている電流値を抵抗４６で検出す
ることかでき乙。トランジスタ５とフライホイールダイ
オード１１を介して′電動機２にＡの向きにボｉ亘され
ている′畦流慣を抵抗４６で検出するこすＬ・できる。

フライホイールダイオード８，１１７．介して’４’ｆ
ＦＪ４−４２にＡの向きに通電されている電流値を抵抗
４５で検出することができる。従って抵抗４５の電圧を
差動噌幅した値と抵抗４６との電圧を加算することによ
り。

電動機２に通電されている′電流値に対応したｆｆケを
加算回路４８の出力とすることかできる。篇１動機２に
Ａと反対向きに１鳴軍されている′−流（１＋’３に対
応した値も加算［Ｌ−回路４８の出力とすること７゛１
りできも又加ｌｆ回路４８の圧力は消熱として、′（動
憾２に、患寛されている直流値の絶対値に対応した１１
１１古なっている。従ってそのｎ＋ｔの［口ｊ路動作は
第１μ］と同一であるので説明は省略する。

上述した説明より理解されるように２１流検出を抵抗で
行なうことができるので、電流検出を基板トに設けるこ
とができる。従ってｆ産性がよく。

兼１四とすることができる。電動車ζこおいて、圧力構
出装置１２に力を加えていない時、′低動イ幾２には電
流が通′１されない。従って駆動輪により伝達機構を介
して電動機２が増幅１ｉｉ転させられているので、駆動
輪にとって電動法２が大きな負荷となり、急速に速変が
減じられる。１１Ｌ；ｅした欠点を除去する為にデ】１
ノ１．第４図の端子２５ａ　、２５ｂの間に慣性補償装
置ｉ＃、２５を設けた。従って慣性補償装置とは躯動鴨
にとって電−機が負荷とならないようにした装置のこと
である。

次に第５図（ａ）を用いて回路２５の詳細な説明をする
。記号５０は絶対値回路で記号５１は比較回路である。

記号５２．５３はアナログスイッチである。比軟回路５
１は杷対イ：θ回路５０の出力を入力し、アナログスイ
ッチ５２．５３のｍＡ、ｍ断を１ｆｉｌＪ飢している。

記号５７は電動機２の回転数を検出する回転数検出装置
である。記号５４はコンデンサーで、記号５５は抵抗で
ある。コンデンサー５４と抵抗５５とにより時定数回路
を構成している。記号５６は加攬［１路である。回転数
検出装置５７の出力はアナログスイッチ５２を介して時
定数回路に接続され、アナログスイッチ５３を介して加
算回路５６の一方の入力に接続されていも加算回路５６
の他方の入力は圧力検出装置１２の出力を入力している
。圧力検出装置１２の出力の絶対値が出力される絶対値
回路５０の出力が比較回路５１に設定された設定電圧以
上の時、比較回路５１の出力はハイレベルとなり、アナ
ログスイ、チ５２は導通となり、アナログスイッチ５３
は遮断となる。従って加算回路５６の出力は圧力検出装
置ｔ１２の出力に対（らした値となる。絶対値回路５０
の出力が設定電圧以上の時、比較回路５１の出力はロー
レベルとなり、アナ偏グスイッチ５２は遮断となり、ア
ナログスイッチ５３は導通となる。従ってコンデンサー
５４と抵抗５５とによる時定数回路の出力？こ対応した
値力旬目算回路５６から出力されて９時ｑＨ回路の出力
に対応した電機子電流が通′（される。

上述しＰ駈明より理肩されるようζこ圧力検出装ｗ、１
２に加えている力を解除しても、圧力検出装置１２に加
えている力を解除する前の゛直動機の回転数と時定数回
路に対応した電流値を通電してＧするので、駆動輪に対
して電動機は大きな負荷とならす、あたかも電動機２が
ないように動作するので、その効果著しきものである。

次に４５図１（ｂ）を用いて第５１゛ズ１（ａ）の他の
実施例について詳細１に説明する。第５図（ａ）と同一
記号は同−ｇｔＩ材で同一作用効果であるので１明を省
略すム圧力使出装瞬１２の出力と回転数検出装置５７の
出力との加′轢を加′Ｊ：４：回路５６でおこなってい
る。

駆動輪が円滑（こ回転する為に必要なトルクと力に対応
したトルクを曳動険２に発生させている。回転数検出装
置５７の出力と加算回路５６の入力との四に関数発生７
客（図示せず）を挿入して２回転数に対する駆ｌ４Ｉ７
１輪を円滑に回転させる為のトルクを・電動＃！２に発
生させるとより効果がある。

上述した説明より理解されるように、１４Ｌ動機を車椅
子に用いた為に、駆動輪を回転させる為に増加したトル
クをキャンセルするトルクを回転数の関数として電動機
２に発生している。従って本実施例を適用した車椅子は
、寛勤轡を用いたＡ４和感はなく、走行に必豪な力は導
通の車椅子の１７に倍ですますことができるのでその効
果著しいものである。

次に第５図（Ｃ）を用いて第５図（ａ）　、　（ｂ）の
他の実施例について詳、Ｎｉ＋に一明する。記号５８は
トルク検出装置でｗＡ駆動輪伝→されるトルクを検出し
ている。トルク検出装置べ５８は圧力検出装Ｑ１２と同
様に構成することＸｌ）できる。記号５９は減讐回路で
ある。減軽回路５９により圧力検出装置面１２の出力か
らトルク検出装置５８の出力を１成算し、減蝉した値の
正負の狩り）に対応して、電動機２に正逆の通電を行な
い、減算したイ！亘に対応した電流値を電動機２に通電
している。圧力検出装ＴＩ□′］１２の出力が正の任意
の設定値の時、トルク悦出装（々５８の値が設定値より
降下すると減算回路５９の出力は正の符号をもち、値が
上昇するので正転の方向に通′直し、１１Ｌ流値を増加
させるので、トルクの減少を抑制する。又トルク＋’Ｑ
ｌｌ装置誓５８の出力が上昇すると、減算回路５９の出
力はｌｌｉ下し、正の符号の間は正半・（の方向に通電
し、電流値を減少させるのでトルクの増加を抑制するこ
とができる。

し力１しそれでもトルクが増加すると減算回路５９の出
力は負となり、逆転方向ζこ竜慶１七・樋２に辿ぼする
のでトルクの増加を抑制する。圧力検出装置１２の出力
か負の値の時は前記した正の時と同イ＋な動作である。

以上説明したこ吉より理解されるように、圧力検出装置
１２の出力とトルク）・矢ｔ（ｊ装置５８の出力が一致
するように制御されているので、圧力検出装置１２の出
力が零の時、トルク検出装牧５８の出力も零となるよう
に電動機に通′屯されるので。

駆Ｉｊｎ輪にとって電動機が負信吉なって、急速に走行
速度かｒｌｊｙじられることはないのでその効果著しき
ものである。

圧力検出装置４１２において、＋動摸ｎｋより圧力検出
部材までの伝坏機構における摩擦等により。

加えた力を解除しても、圧力検出部材には圧力が残るの
で、圧力検出ト１５材にとっては手から圧力が加わって
いるものとして電動機２に通電してしまう欠点がある。

前記した欠点を除去する為に第１図、第４図の端子２６
ａ、２６ｂの間に不感帯回路２６′を設けた。次に第６
図を用いて回路２６の詳細な説明をする。記号６０はｏ
ｐアンプで、記号６１．６２は抵抗である。Ｏｐアング
６０と抵抗６１，６２とにより非反転回路を桐成してい
４所定電圧■こより不感帯の幅を定めている。

以上説明したように、駆動時においても制動時において
も電動機に通−される電流を制御しているので、電動中
が重連を行なっている時、速１蜆を減じる為に反対の力
を千＠　裟？＝’ｆｆｉ　ｌと加えても、〃［１えた力
に対応した制動トルクを得ることかできるので、ｉ！Ａ
機が高速に回転していても予期しない衝撃力を受けるこ
と小ないので、操作上不３ｍ　ｋを牛じることがないの
でその効果著しきものである。

【図面の簡単な説明】

第１！・橿よ本４を明装置の実施例の説明図、第２図は
第１図を説明する為の説、四国、第３図は簀流検出装置
の説明図、第４図は本発明装置の他の実施例の説明図、
４ｄ５図は慣性補償装置の実施例の説明図、第６図は不
感帯（ロ）路の実施例の説明図をそれぞれ承す。ｌａ、ｌｂ・・・直＃ｆ、篭源の正不（ｌ負極端子・　
　２・・・直流電動機、　３・・・電流枦出装萌、　　
４　、５　、６゜７．２０，２１．２２．２３・・・ト
ランジスタ。８．９，１０．１１・・・フライホイールダイオード。１２・・・圧力Ａ突出装置、　　１３，１４．５０・・
・絶対値回路、　　１５．１７・・・シュミット・トリ
ガ回路。１６．４７・・・差＠増幅回路、　　１８．５１・・・
比較回路、１９・・・反転回路、３０・・・圧力検出装
置１２の出力重圧波形、　　３１．３２・・・絶対値回
路１３の出力′直圧Ｍ形、　３３．３４・・・シュミッ
ト・トリガ回路１５の上伸、下ｊｐＨスライスレベル。３５・・・絶対埴回［烙１４の出力′−圧波形、　３６
゜３７・・・シュミット・トリガ回路１７の−Ｅ側、下
側スライスレベルニ対応シタレベル、　　４０．４１・
・・コア、　４２・・・コイル、　４３・・・ホール素
子。４５．４６，５５，６１，６２・・・抵抗、　４８゜５
６・・・加算回路、　　５２．５３・・・アナログスイ
ッチ、　５４・・・コンデンサー、　５７・・・回転１
−Ｍ　ｋ；出装置度、　５８・・・トルク検出装置、　
５９・・・緘′０回路、　６０・−・Ｏｐアンプ。第　ｌ　図不　２　図（αン（Ｃ）第　３　図第　４　図＝Ｘ第　５　図（４）（ＣＩ

Claims

【特許請求の範囲】人、正逆転可能な直流電動機と。８１手の力により回動又は往復動される手動装置と。Ｃ１該手動装置より本体に設けられた部材に伝達された
圧力を押圧力と引張力に弁別して、第１、第２の検出信
号を発生する圧力検出装置と。Ｄ、該圧力検出装置の第１．第２の検出信号に対応して
、前記した直流電動機のｉＭ％ｉ、方向を正逆いずれか
の方向に選択し、かつ前記した直流電動機の出力トルク
値を制御する制御回路と。により構成され、前記した圧力検出装置若しくは前記し
た制御回路により中性点近傍に不感帯を設けたことを特
徴とするトルク増幅装置。