JPS59132787A - 電動機の発停制御回路 - 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】 本発明は電動機がその停止位置に到達しあるいは不時の
原因で電動機が強制的に停止ないし拘束されたとき、電
動機の駆動を自動的に停止させるようにした電動機の発
停制御回路に関する。

電動機である対象を駆動する際、その対象を連続的に駆
動し続けるのではなく、その対象を所定の距Ｍｌるいは
角度だけ駆動した後に電動機を停止させあるいは逆方向
に駆動する必要があるような用途が広範囲に存在する。

例えば自動車のアンテナや窓ガラスを電動駆動する際に
は所定距離だけ駆動した後に電動機を停止させる必要が
あり、また所定距離の駆動が完全に終わらない前にも。

なんらかの原因で電動機の駆動が外的に防げられた場合
、例えば前述の窓ガラスの駆動中に手が窓に挟まれた場
合には、電動機を停止させる必要がある。

上述のような場合への対策としては、従来から電動機と
その駆動対象との間にラチェットやクラッチなどの機械
機構を介在させて、電動機は回転を続けても該機構内で
スリップを起こさせて駆動対象には電動機の駆動力が伝
達されず、従って電動機に過負荷が掛らないようにする
方法があるが、機械機構の贋札などのため寿命が短い欠
点があった。また、別の解決手段として、電動機に過負
荷が掛かったことを過電流継電器などで検知して、この
過電流継電器からの過電流検知信号により電動機への給
電を断つ方法があるが、過電流継電器が高価につくほか
、停止回数従って過電流の回数が多くなると電動機が過
熱を起こして損傷を受けやすい欠点があった。

従って本発明の目的は、電動機がその停止位置に到達し
あるいは不時の原因で強制的に停止されたとき、該到達
ないしは停止を可能なかぎり早期に検出して電動機を自
動的に停止させることにある。

本発明によれば上述の目的は、電動機の起動指令に基づ
いて、電動機を発停する主スイツチング素子をオンオフ
制御する制御トランジスタに、電動機の起動に必要な所
定時間内のみオン指令信号を与えて、電動機を起動させ
るとともに、電動機の回転速度を検知する速度検知器か
らの出力信号に基づいて該制御トランジスタにオン指令
信号を継続的に与えることにより電動機を運転状態に維
持しておき、電動機がその停止位置に到達しあるいは不
時の原因で強制的に停止されたとき、それによる電動機
の速度低下を前記速度検知器によりとらえて、前記制御
トランジスタへのオン指令信号を止めて、直ちに電動機
を停止させるように構成するととにより達成される。

以上のように本発明においては、！動機の停止を速度検
知器により検出するので、電動機に大きな過負荷がかか
る前に電動機を停止させることができ、電動機の過熱を
未然に防止することができるほか、機械的摩擦をともな
うような機構を全く必要としないので１機械的表摩耗や
損傷のおそれがない。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第１図は可逆転直流電動機に本発明の発停制御回路を
適用した実施例を示す。図中Ｍが永久磁石モータとして
構成された可逆転直流電動機であり、端子Ｂ、Ｅ間に接
続された図示しない直流電源から正転用の主トランジス
タＴｆ、　、Ｔｆ。

あるいは逆転用の主トランジスタ’ｒｂ、　、’ｒｂ、
を介して給電される。これらの主トランジスタＴｆ、。

Ｔ　ｆ！、Ｔｂｔ　、　’ｒｂ、は電動機Ｍを発停する
主スイツチング素子であり、トランジスタに限らず場合
によってはサイリスタを用いることができる。これらの
正転用の主トランジスタＴｆ、　、Ｔｆ、のベースには
正転用の制御トランジスタＴｃｆ　　の出力が図示のよ
うに抵抗Ｒｆ、　、Ｒｆ、　、Ｒｆ、を介して接続され
、同様に逆転用の主トランジスタＴｂ１．Ｔｂ、のベー
スには逆転用の制御トランジスタＴｃｂの出力　５− が抵抗Ｒｂ、　、Ｒｂ、　、几す、を介して接続される
。容易に理解されるように、これらの制御トランジスタ
ＴｃｆまたはＴｃｂのベースにオン指令信号が与えられ
ると、それに対応して正転用の主トランジスタＴｆ、　
、Ｔｆ、または逆転用の主トランジスタＴｂ１Ｔｂ、が
オンされて電動機Ｍが正転または逆転される。

この実施例では起動指令を与える手段として起って、図
ではその共通接点Ｓ１が逆転指令位置にあって逆転側の
接点Ｓ３に接続されている状態が示されており、正転指
令位置にするときには共通接点Ｓ１を逆転側の接点Ｓ２
に接続される。図示のように起動スイッチＳｓ　　を逆
転側に入れると、端子Ｂから、起動用抵抗Ｒｓ　　と起
動用コンデンサＣｓ　　との並列回路、起動スイッチＳ
Ｓ　の接点Ｓ１および８３．逆転側の起動用ダイオード
Ｄｓｂ、逆転側ベース抵抗ｒｂ　を通って、前記の逆転
側の制御トランジスタＴｃｂのベースにオン指令信号が
与　６　− 見られる。同様に起動スイッチＳｓ　を正転側に入れる
と、端子Ｂから、起動用抵抗Ｒｓ　　と起動用コンデン
サＣ５との並列回路、起動スイッチの接点Ｓ１および８
２．正転側の起動用ダイオードＸＤｓｆ　、正転側のベ
ース抵抗ｒｆを通って、制御トランジスタＴｅｆのベー
スにオン指令信号が与えられる。これによって電動機Ｍ
は正転または逆転方向に起動されるが、前述の起動用抵
抗Ｒ８の抵抗値と起動用コンデンサＣｓ　の容量値とで
決まる所定時間後は、前述の制御トランジスタＴｃｆま
たはＴＣｂのベースに与えられるオン指令信号は漸時減
衰して消失するに至る。しかし、このオン指令信号の消
失までの所定時間は、後述の速度検出器からのオン指令
信号が立ち上がる時間よりも長く設定されるので、起動
スイッチからのオン指令信号が消失しても電動機Ｍが停
止することはない。なお、オン指令信号を与える手段と
しては、この図のような起動スイッチＳｓ　に限られる
ものではなく、半導体スイッチ素子を含めた任意の手段
でおき換えることができ、また計算機などの制御出力と
してのオン指令信号であってもよい。さらにオン指令信
号を与える前述の所定時間ないしは時限の設定について
も、なにもＣＲＫよる時定数を利用する手段に限らず、
オン指令信号自体が所定時間のパルス幅をもつパルスで
あってもよい。

以上のようなオン指令信号が与えられた結果主スイツチ
ング素子Ｔｆ、　、Ｔｆ、あるいはＴｂ、　、Ｔｂ。

が導通ずると、電動機Ｍは正転あるいは逆転方向に起動
され、これと同時に図ではタコジェネレータＴＧとして
示された速度検出器が電動機Ｍの起動を検出する。この
タコジェネレータＴＧの出力は回転接続信号回路を構成
する速度信号回路８ｄに入力される。この速度信号回路
ＳｄはタコジェネレータＴＧの直流または交流出力をポ
テンショメータとして構成された抵抗器Ｒｄで受け、そ
の抵抗器１’ｔｄの分圧をダイオードＤｄを通して回転
持続スイッチ８ｃに伝える。ダイオードＤｄはタコジェ
ネレータＴＯの出力が交流あるいはパルス列である場合
にこの出力を整流して直流信号に変換するためのもので
、この整流出力の平滑化のたメツコンデンサＣｄを付属
している。このコンデンサＣｄは整流出力の平滑化のほ
か、タコジェネレータＴＧの直流または交流出力を短時
間内積分する役目も果し、これら出力がなんらかの原因
でごく短時間中断しても回転持続信号を中断させずに持
続させる効果を有する。

このような速度信号回路ａｄからの回転持続信号は回転
持続スイッチＳｃを介して前述の制御トランジスタＴｃ
ｆまたはＴｃｂに伝えられる。回転持続スイッチＳＣは
前述の起動スイッチ８８　と連動する切換スイッチであ
って、第１図ではその共通接点Ｓ４は逆転側の切換接点
８６に接続されているので、回転持続信号は逆転側の制
御トランジスタＴｃｂに、逆転側の持続用ダイオードＤ
Ｃｂと逆転側のペース抵抗ｒｂ　を介して伝えられる。

もちろん起動スイッチａＳが正転側に入れられ従ってこ
れと連動する回転持続スイッチＳｃの共通接点Ｓ４が正
転側の切換接点Ｓ５に持続されている場合には１回転持
続信号は正転側の持続用ダイオードＤｃｆと正転側のペ
ース抵抗ｒｆを介して正転側の　９− 制御トランジスタＴｃｆに伝えられる。前述のように電
動機を起動させるオン指令信号は、この回転持続信号が
確立されるまでの所定時間内は消失しないので、該オン
指令信号は回転持続信号によって引き継がれて、電動機
Ｍは正転または逆転運転を継続する。

この運転状態中に電動機Ｍが正規の停止位置に至って回
転が阻止されるか、正規の停止位置に至る前になんらか
の原因で回転が制約されると、これによる電動機Ｍの速
度低下をタコジェネレータＴＧが検知し、従って速度信
号回路Ｓｄからの回転接続信号が消失するので、これに
応じて制御トランジスタＴｃｆまたはＴｃｂがオフされ
、従って主トランジスタＴｆ、　、Ｔｆ、あるいはＴｂ
、　、Ｔｂ、が開いて電動機Ｍは停止する。

以上述べたようにして、起動スイッチＳＳおよびこれと
連動する回転持続スイッチＳｃを正転側または逆転側に
操作することにより、電動機Ｍは正転または逆転を始め
、′＃ＬｗＪ機がその正規の停止位置に到達し、あるい
は不時の原因により強制的１０− に停止ないしは拘束されたとき、電動機は自動的に停止
されるわけであるが、仁の自動停止の感度すなわちどの
程度の拘束が電動機に掛かったときに電動機を自動停止
させるかを調整できるよう。

前述の速度信号回路Ｓｄの抵抗器Ｒｄはポテンショメー
タとして構成され、回転持続信号の大きさを調整できる
ように構成されている。ただし、第１図の回路では運転
中の回転持続信号を小さく調整しておいて上述の停止感
度を上げようとすると、逆に起動時の回転持続信号の立
ち上がりが遅くなるおそれがある。しかしこの点は、後
述のように簡単に解決をはかることができる。

第２図は１方向駆動電動機の発停制御に本発明を適用し
た実施例であって、電動機Ｍは主スイツチング素子とし
ての主トランジスタＴ１とともに図示されない直流電源
が接続された１対の電源端子Ｂ、Ｂ間に直列に接続され
、主トランジスタＴ１の開閉スイッチングにより発停さ
れる。主トランジスタＴ１のベースを制御する制御トラ
ンジスタＴ２は、主トランジスタＴ１とともに１個のダ
ーリントン接続のトランジスタを構成している。

起動スイッチＳは自己復帰形の押ボタンスイッチとして
構成されておシ、該起動用押ボタンスイッチＳを押すこ
とによ）、その常開接点対８ａが閉じ、電源端子Ｂから
抵抗Ｒａ該接点対Ｓａ、ダイオードＤａおよびベース抵
抗ｒを通じて制御トランジスタＴ２のベースにオン指令
信号が与えられ、これにより主トランジスタＴ２が導通
して電動機Ｍが起動される。なおＲｃは制御トランジス
タＴ２のコレクタ抵抗である。この電動機Ｍの起動とと
もにそれに付属された速度検出器ＴＧから出力信号が発
しられて、差動増幅器ＤＡの非反転入力に与えられる。

該差動増幅器ＤＡの反転入力には適宜の直流電圧源Ｂａ
から抵抗器ＲｂおよびＩｌ、ｄを介して基準電圧が与え
られており、上記速度検出器ＴＧからの信号電圧がこの
基準電圧を越えると、差動増幅器ＤＡから回転持続信号
がダイオードＤｂおよびベース抵抗ｒを介して制御トラ
ンジスタＴ２のベースに与えられるので、起動スイッチ
Ｓが自己復帰してその接点対Ｓａが開かれても。

主トランジスタＴ１は導通状態を維持し電動機Ｍは回転
し続ける。

さて、起動用押ボタンスイッチＳが押されている間はそ
の常開接点対ｓｂも閉じておシ、これにより前述の抵抗
器Ｒｂがこれ罠よって短絡されているので、直流電圧源
Ｂａの電圧はポテンショメータとして構成された抵抗器
Ｒｄによって分圧された比較的低い電圧が基準電圧とし
て差動増幅器ＤＡに与えられるよう考慮されている。す
なわち。

速度検出器ＴＧからの信号電圧が低くてもこの基準電圧
を越えることができ、電動機Ｍの起動後の短時間内に差
動増幅器ＤＡから回転接続信号が発せられる。起動スイ
ッチＳが自己復帰してその接点対Ｓｂが開くと抵抗器Ｒ
ｈが上述の基準電圧形成回路に挿入されるので、差動増
幅器ＤＡに与えられる基準電圧は高くなるが、その時の
速度検出器ＴＧからの信号電圧はそれを越す程度には立
ち上がっているので１回転持続信号が中断されることは
ない。なお、差動増幅器ＤＡの出力側にはコシデンサＣ
ｄが接続されていて、差動増幅器から１３− の出力を短時間積分する機能を果すので、なんらかの原
因で該出力が短時間中断してもそれによって回転持続信
号は中断されない。

電動機の正常回転時には、前述の差動増幅器ＤＡに与え
られる基準電圧は速度検出器ＴＧからの信号電圧よシや
や低い値に選ばれるので、電動機がその正規の停止位置
に到達し、あるいは不時の拘束を受けてその回転が僅か
低下すると、速度検出器ＴＧからの信号電圧は前述の高
められた基準電圧値を下回わるようになり、差動増幅器
からの回転持続信号は直ちに消失し、それによって主ト
ランジスタＴ１が開路して電動機Ｍが自動停止する。

以上の本発明の詳細な説明にあたっては、電動機はすべ
て直流電動機として説明したが、これが交流電動機であ
っても主スイツチング素子などに関連する回路が多少複
雑化はするが、本発明はその要旨内において適用するこ
とができる。また速度検出器もすべてタコジェネレータ
として例示したが、該タコジェネレータが直流式、交流
式を１４− 問わず適用可能なことはもちろん、タコジェネレータに
限らすよシ簡単な速度検出器例えば磁気抵抗素子やホー
ル素子を用いた公知の速度検出器を用いることができ、
さらには電動機の回転子の回転にともなって生じる逆起
電力を検出する任意の公知手段をも利用できる。また主
スイツチング素子としての主トランジスタと制御トラン
ジスタとを第２図の場合のように１個のダーリントント
ランジスタとして構成することができ、さらには電動機
の容量が小さい場合には主トランジスタと制御トランジ
スタとを１個のトランジスタによって置き換えることも
可能である。

以上説明したとおり、本発明においては電動機の起動に
際しては該起動に必要な所定時間内のみ主スイツチング
素子をオンさせるオン指令信号を与え、つづいて電動機
の回転の立ち上がりに伴う速度検出器からの出力信号に
基づいて回転持続信号を形成して該オン指令信号にかわ
って電動機の運転状体を持続させておき、電動機が正規
の停止位置に達しあるいは不時の拘束を受けてその速度
が僅かに低下したとき回転持続信号を消失させて電動機
を直ちに停止させるようにしたので、従来のスリップ機
構を用いた機械的な保獲装置のように機械的摩耗や故障
のおそれが全くなく、また過電流継電器による停止装置
に比して、回路構成が簡単でコストが安く、かつ停止が
頻繁に起こる用途の場合にも過電流による電動機の過熱
がない利点がある。また実施例においては説明しなかっ
たが、電動機を連結して可逆運転する例えば自動車用の
ウィンドワイパ・駆動などの用途にも１本発明はその起
動信号回路と回転持続信号回路との間を適宜に関連づけ
ることにより、僅かな回路変更で適用することができ、
このような場合は特に起動停止が頻繁に起こるので電動
機の過熱が少ない本発明の長所を有効に利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面はすべて本発明の実施例を示し、第１図は可逆回転
駆動される電動機の発停に本発明の電動機の発停制御回
路を適用した実施例の回路図、第２図は一方向駆動され
る電動機に対する本発明の異なる実施例の回路図である
。図において、Ｃｄ　：回転持続信号回路中の積分動作
要素としてのコンデンサ％Ｃ５：起動信号回路からのオ
ン指令信号に所定の時限を与える要素としての起動用コ
ンデンサ、Ｒｂ、Ｒｄ：回転持続信号回路中のしきい値
調整要素としての抵抗器、　Ｒｓ　　：起動信号回路か
らのオン指令信号に所定の時限を与える要素としての起
動用抵抗、Ｓ、Ｓｓ：起動信号回路中のオン指令信号発
生要素としての起動スイッチ、Ｓｂ　＝回転持続信号回
路中のしきい値調整要素としての起動スイッチＳの接点
対、８１１６：回転１持続信号回路中の回転持続スイッ
チ、ＴＩ、Ｔｆ、。 ’ｒｆ、　、Ｔｂ、　、Ｔｂ、：主スイツチング素子と
しての主トランジスタ、Ｔ　２　、Ｔｃｆ　、Ｔｃｂ　
：制御トランジスタ、ＴＧ：速度検出器としてのタコジ
ェネレータ、である。 １７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電動機を発停する主スイツチング素子と、該主スイ
   ツチング素子のオンオフ動作を制御する制御トランジス
   タと、電動機への起動指令によシミ動機の起動に必要な
   所定時間内のみ前記制御トランジスタにオン指令信号を
   与える起動信号回路と。 電動機の回転速度を検知する速度検知器と、該速度検知
   器の出力を受けて該出力が所定のしきい値を越える期間
   中前記制御トランジスタにオン指令信号を持続して発す
   る回転持続信号回路とを備えてなる電動機の発停制御回
   路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の回路において、速度検
   知器がタコジェネレータであることを特徴とする電動機
   の発停制御回路。 ３）特許請求の範囲第１項記載の回路において、速度検
   知器が電動機の逆起電力検知器であることを特徴とする
   電動機の発停制御回路。 ４）特許請求の範囲第１項記載の回路において、回転持
   続信号回路が速度検知器の出力を少時積分する積分動作
   回路として構成されたことを特徴とする電動機の発停制
   御回路。 ５）特許請求の範囲第１項記載の回路において、回転持
   続信号回路のしきい値が電動機の起動時には低く、定常
   回転時には高く設定されることを特徴とする電動機の発
   停制御回路。