JPS5828478Y2 - コガタチヨクリユウモ−タ ノ ソクドセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は相補型のトランジスタを用いたブリッジ検出型
小型直流モータの速度制御装置において、制御回路の高
周波発振ならびにハンティング現象を除去することを目
的としたものである。

従来、この種の装置としては第１図に示すように直流モ
ータの回転子の逆起電力を利用するようにしたものが考
えられている。

ここで、第１図について構成および動作の概要を説明す
ると、１は速度を制御すべき直流モータの回転子、２お
よび２′はそのブラシ、３および３′は固定子磁石であ
り、この直流モータのブラシ２および２′を含む回転子
１と抵抗４，５．６とでそれぞれを各辺とするブリッジ
回路を構成している。

いま、この直流モータの等価内部抵抗をＲａとして抵抗
４，５．６の抵抗値をそれぞれＲ４ｊＲ５ＪＲ０とする
と、ブリッジの平衡条件 Ｒａ−Ｒ５−Ｒ４・Ｒ６・・・・・・・・・ （１）が
成立しているときには、図中のブリッジ検出端子ａ−ｂ
間の電圧は回転速度のみに依存する。

したがって、この電圧と基準電圧用のダイオード８゜９
の電圧値Ｅｓとの差電圧を比較検出用トランジスタ７に
より比較検出し、被制御直流モータの回転速度が上昇し
たときに、ブリッジ回路と直流電源１２の間に挿入した
給電制御用トランジスタ１０の内部抵抗が大きくなり、
一方、回転速度が下降したときには内部抵抗は小さくな
るように、そのベース電流を制御すれば直流モータの回
転速度は一定に保たれることになる。

この回路では、モータの回転速度が上昇したときにはａ
点の電位が上がるからトランジスタ７のベース電流は減
少し、これによってコレクタ電流も減少するからトラン
ジスタ１０の内部抵抗は大きくなり、モータの回転速度
を下降させる方向に働く。

一方、モータの回転速度が下降したときにはａ点の電位
が下がるから、トランジスタ７のベース電流は増加し、
これによってコレクタ電流も増加するからトランジスタ
１０の内部抵抗は小さくなり、モータの回転速度を上昇
させる方向に働く。

なお、この回路で抵抗１１．ダイオード１４，１５゜１
６．１７は電源電圧の印加時に給電制御トランジスタ１
０に起動電流を流し、前記トランジスタ１０が起動後は
回路動作から切り離される起動回路を構成している。

すなわち、直流電源１２の電圧が徐々に上昇したとき、
抵抗１１．ダイオード１７を介して、まずトランジスタ
７にベース電流が流れると、同コレクタ電流がトランジ
スタ１０のベース電流となって流れるので、前記トラン
ジスタ１０は起動し、電源電圧が定格値になったときに
は、ダイオード１７のカソード側の電位が同アノード側
の電位よりも上昇して、前記ダイオード１７はオフ状態
となり、以後、起動回路は速度制御回路の回路動作から
完全に切り離される。

ところで、この種の装置ではブラシと整流子の摺動によ
り生じるパルス性のノイズを抑制するために、第２図に
示すようにコンデンサ１８をモータのブラシ間に接続す
ることがしばしばある。

ところが、この回路は交流的にみれば正帰還ループを有
しており、トランジスタ７のベースに入った信号は、増
幅された同位相の信号となってトランジスタ１０のコレ
クタに現われる。

さて、ダイオード８，９の両端の電圧Ｅｓを一定とみな
せば、モータのブラシ間にコンデンサを接続することは
等価的に、抵抗１３と並列にコンデンサを接続したのと
同じになり、エミッタ接地型の増幅回路を形成するので
トランジスタ７の交流利得は非常に大きくなる。

したがって、この制御回路は不安定なものとなり、負荷
の変動、周囲の環境の変化などに乗じて発振現象を呈す
る。

この発振防止のために、一般的に、トランジスタ７のベ
ースとマイナス側給電線路の間にコンデンサ１９が入れ
られてきた。

また、モータのブラシ間にコンデンサが接続されない場
合でも、前述のようにこの回路は交流的には正帰還ルー
プを有しているから、制御系に時間遅れを生じ、回路が
かなり長い周期で振動する現象を防止する目的で、コン
デンサ１９が多用されてきた。

ところが、最近の電子工業の進歩はめざましく、シリコ
ン・エピタキシャル・プレーナー型などの高周波利得の
高いトランジスタがＰ−Ｎ−Ｐ型、Ｎ−Ｐ−Ｎ型ともに
安価に生産されるようになり、以前はトランジスタ１０
として、ゲルマニウム合金接合型のトランジスタが用い
られていたのが、次第にシリコントランジスタに置き換
えられようとしている。

しかしながら、トランジスタを高周波利得の高いシリコ
ントランジスタに置き換えると、コンデンサ１９を接続
しても高周波発振が止まらないばかりか、コンデンサ１
８として電解コンデンサなどのｔａｎδの大きなコンデ
ンサ、すなわち、高周波的にみてその等価容量がかなり
小さくなるようなコンデンサを用いた場合とか、コンデ
ンサ１８に高周波特性の良好な磁器コンデンサ（セラミ
ックコンデンサ、チタン酸バリウム半導体コンデンサな
ど）を用いても制御回路部分と←夕部分が切り離されて
いる場合（制御回路部分とモータ部分が切り離されてい
る場合には、コンデンサ１８を用いる目的は前述のよう
に、ブラシと整流子の摺動により生じるパルス性のノイ
ズを抑制して、モータ部分から輻射される高周波ノイズ
を低減するものであるから、コンデンサ１８はモタ部分
に取り付けられる。

）にはコンデンサ１９を接続したことにより高周波発振
の度合いが一層強くなると言う現象を呈し、どのように
してこの高周波発振を防止するかが重要な課題となって
きた。

ちなみに、これらの現象は電解コンデンサの内部直列抵
抗とかインダクタンス、あるいはモータ部分と制御回路
部分を接続するリード線の内部抵抗やインダクタンスが
悪影響を及ぼして、トランジスタＩとトランジスタ１０
が一種の移相発振回路を構成してしまう（直流的に考え
れば、トランジスタ７のベース電位が固定されたとき、
前記トランジスタ７のエミッタから入力される信号とト
ランジスタ１０のコレクタから出力される信号は逆位相
であるから発振回路は構成されない筈であるが、高周波
的に考えれば、入力側から出力側までの信号の伝達には
時間遅れ（位相遅れ）を生じ、非常に高い高周波ではト
ランジスタ７のエミッタに入力された信号が同相の増幅
された信号となってトランジスタ７のエミッタに帰還さ
れるので、特にトランジスタ７、トランジスタ１０にこ
のような高い周波数においても高い利得を有するものを
用いた場合には移相発振回路を構成してしまうものであ
る。

）ために生ずるものである。本考案はこれらの問題を一
挙に解消するものである。

第３図に本考案の一実施例を示す。ここで第１図、第２
図の素子と同じ働きをするものは同番号でもって表わし
、説明を省略する。

さて、前述のように第２図の回路でコンデンサ１８の等
価容量がかなり小さい場合にはコンデンサ１９を接続す
ることにより高周波発振の度合いが一層強くなるが、前
記コンデンサ１８を接続しないとしても、コンデンサ１
８によって発振現象を生じ、コンデンサ１８とコンデン
サ１９とは、どちらかの等価容量が極端に大きくなると
、制御回路が不安定になると云う不都合を生じ、従来よ
り多用されてきたこの手段ではコンデンサ１８とコンデ
ンサ１９のバランスを使用するあらゆる条件下でとる必
要がある。

ところが第３図のようにコンデンサ２０をトランジスタ
７のベースとトランジスタ１０のエミッタの間に接続す
ると、これらの問題は一挙に解決できる。

すなわち、理論上は電源１２の高周波インピーダンスは
零であるが、実際には電源として乾電池を使用するか、
あるいは商用交流電源を整流したものを用いるために、
内部抵抗を有し、また電源と制御回路側を結ぶリード線
にもインダクタンスなどが介在するから、トランジスタ
７のベースに一端を接続されたコンデンサの他端を電源
１２のプラス側に接続するのとマイナス側に接続するの
とでは、効果が異なってくる。

つまり、第３図のように接続することにより、高周波発
振の起こるような高い周波数に対しては電源の内部抵抗
にリード線のインダクタンスなどが加わるから、コンデ
ンサ２０によって負帰還ループが形成され、高周波発振
が生じることはない。

この様子を第４図に示す。

同図において、インダクタンスＬＡ、ＬＢは電源および
リード線類のインダクタンス成分であり、抵抗ＲＡは電
源の内部抵抗にリード線類の直流抵抗を加えたものであ
る。

なお、第４図中の各部の信号波形は、トランジスタＴの
ベースに入力信号が与えられたときに各部に現われる信
号波形の図である。

また、ハンティング現象を生じるような低い周波数に対
しては、リード線などのインダクタンスは無視できるか
ら、コンデンサ２０は等価的に第１図の破線内のコンデ
ンサ２１と抵抗２２の直列回路と同等になり、コンデン
サ２０の容量を適当な値に設定することにより、ハンテ
ィング現象をも防止することができる。

尚、本考案の実施例におけるコンデンサ２０は高周波発
振を抑制することを目的とするものであるから、その種
類としてはセラミックコンデンサ、チタン酸バリウム半
導体コンデンサ、タンタルコンデンサなどの固体コンデ
ンサが適しており、ｔａｎδの比較的大きなアルミニウ
ム電解コンデンサでは効果が得られず、また、その容量
を大きくすると電源にリップルが重畳している場合には
そのリップル成分がコンデンサ２０を通して制御回路、
すなわちトランジスタ７のベースに印加され、回転むら
の増加を招くので、前記コンデンサ２０の容量をむやみ
に大きくすることは好ましくない。

以上のように本考案の小型直流モータの速度制御装置に
よれば、従来よりの大きな問題があった制御回路の高周
波発振、ハンティング現象を簡単な構成で一挙に解決し
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の小型直流モータの速度制御装置
の回路結線図、第３図は本考案の一実施例における小型
直流モータの速度制御装置の回路結線図、第４図は上記
本考案装置の効果を説明するための回路結線図である。 １・・・・・直流モータの回転子、４，５．６・・・・
・・抵抗、７・・・・・・比較検出用トランジスタ、８
，９・・・・・・基準電圧用のダイオード、１０・・・
・・・給電制御用トランジスタ、１３・・・・・・抵抗
、２０・・・・・・コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流モータの回転子を一辺に含ませて構成したブリッジ
   回路の検出端子より前記回転子の回転速度に比例した電
   圧を得て、この電圧をトランジスタを用いて基準電圧と
   比較し、その差電圧を検出して前記ブリッジ回路の給電
   回路に挿入した給電制御トランジスタを前記回転子の回
   転速度が一定となるように制御する機能を具備し、前記
   比較検出用トランジスタならびに給電制御用トランジス
   タに相補型（Ｐ−Ｎ−Ｐ型とＮ−Ｐ’−Ｎ型）のものを
   用いるとともに、前記直流モータの両端にパルス性ノイ
   ズ吸収用のコンデンサを接続し、さらに電源電圧の印加
   時に前記給電制御トランジスタに起動電流を流し、前記
   給電制御トランジスタが起動後は回路動作から切り離さ
   れる起動回路を備えたものにおいて、前記比較検出用ト
   ランジスタノヘース側と前記給電制御用トランジスタの
   エミッタの間に高周波発振防止用のコンデンサを接続し
   たことを特徴とする小型直流モータの速度制御装置。