JPS63178784A - 電動機の回転数制御装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は直流電動機の回転数制御に関し、特に車輌用電
動機等において電源電圧変動時に定回転数制御をするの
に好適な装置に関する。

「従来の技術」 自動車にはワイパモータ、パワウィンドモータ等の種々
の小型モータが使用されている。これらのモータは永久
磁石型の直流モータが一般に使用され、回転数は印加電
圧により大きく影響を受ける。車両用電源であるバッテ
リの電圧はオルタネータの発電の有無など運転状態によ
って大きく変化し、これらの電圧変動は、時には、モー
タに２〜３倍の回転数変動をもならずことがあり、許容
できる範囲を越える場合がある。

一般的には、直流モータにエンコーダ（光学パルス発生
器）を取付け、速度フィードバック制御をすれば充分な
回転数精度が得られるのであるが、エンコーダ、周波数
−電圧変換器などを要し、装置が複雑高価になってしま
うという問題点があった。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、速度フィードバック制御はど高精度ではないが、±
１０％程度の比較的ラフで実用的な回転数精度を実現す
ることができる構造が簡単で安価な回転数制御装置を提
供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段ｊ このため本発明では、略三角形状の波形をした三角波信
号を発生する発振回路と、電源電圧が所定電圧を超過し
たときにその超過電圧骨に応じた比較電圧を出力する電
源型圧検■回路と、前記三角波信号と前記比較電圧とを
比較し電圧の高低を判別する比較回路と、その比較回路
の出力により電動機への通電をスイッチングするスイッ
チング手段とを備え、前記比較回路の出力デユーティが
前記電源電圧検出回路における超過電圧骨に対し指数関
数的に減少するようにされていることを特徴とする電動
機の回転数制御装置が提供される。

「作用」 上記の構成によれば、所定電圧からの超過電圧骨に応じ
て電動機への印加電圧のデユーティ比が指数関数的に減
少する。一方、電動機負荷を一定とした場合、印加電圧
の上昇分に応じて指数関数的にデユーティ比を減少させ
ると電動機の回転数を一定に維持できることが実験的に
求められている。それ故、上記構成によれば、電動機の
特性に合致して印加電圧のデユーティ比が変化し、電源
電圧変動に対して電動機の回転を大略一定に制御するこ
とができる。

「実施例」 本発明の一実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第１図は回転数制御装置の回路図である。

直流モータ１はスイッチングトランジスタ２を介して車
両用電源であるバッテリ３に接続されている。モータ１
にはフライホイールダイオード４が接続されている。ス
イッチングトランジスタ２のベースは比較回路５に接続
され、比較回路５の出力信号ＥＣによりオンオフされる
。比較回路５には発振回路６からの三角波信号ＥＡと電
源電圧検出回路７からの比較信号ＥＢが入力される。ま
た、発振回路６及び電源電圧検出回路７には基準電圧源
８からの基準電圧Ｅ。が供給される。基準電圧源８は実
際には定電圧発生回路からなり、バッテリ３の電圧を定
電圧に変換して基準電圧Ｅ。を発生する。

発振回路６は直線的に上昇し指数関数的に下降する一定
周期の三角波信号ＥＡを発生する回路である。比較器１
１の一側端子には基準電圧Ｅ。を抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１
２とで分圧した電圧Ｅｌが入力され、＋側端子にはコン
デンサ１２の端子電圧ＥＡが入力される。また、−側端
子は抵抗Ｒ１３及びトランジスタＴ２を介して接地され
、コンデンサ１２は放電抵抗Ｒ１０及びトランジスタＴ
１を介して短絡されている。２つの定電流回路１３．１
４が、間にスイッチング素子１５を挟んで基準電源８に
直列に接続され、一方の定電流回路１３はコンデンサ１
２に接続されている。２つのトランジスタＴｌ、Ｔ２及
びスイッチング素子１５は比較器１１の出力電圧により
オンオフされる。

＝４− 発振回路６の作動について説明する。コンデンサ１２が
充電されていない初期状態では比較器１１の＋側端子電
圧が低いから比較器１１の出力電圧がロウレベルになり
、各トランジスタＴ］。

Ｔ２及びスイッチング素子１５はオフの状態になる。そ
して、定電流回路１３からの電流ｉ、によりコンデンサ
１２が充電され、その端子電圧ＥＡは直線的に上昇する
（第２図に１０１で示す）。コンデンサ１２の電圧ＥＡ
が、基準電圧Ｅ。を抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とで分圧し
た電圧Ｅ、まで上昇すると、比較器１１の出力電圧が反
転し、各トランジスタＴｌ、Ｔ２及びスイッチング素子
１５がオン状態に反転する。この結果、第１の定電流回
路１３からの電流１１はｉ、＝ｉ２とした場合そのまま
第２の定電流回路１４に流れ、コンデンサ１２への充電
が停止される。また、コンデンサ１２の電荷は放電抵抗
ＲＩＯを経由して放電が開始される。

また、比較器１１の一側端子の電圧は基準電圧ＥＯを抵
抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１３及び抵抗Ｒ１２の並列抵抗値とで
分圧した低い電圧Ｅ２に変化する。

このため、比較器１１の出力電圧はハイレベルを維持し
、コンデンサ１２の電圧ＶＡはその容量Ｃと抵抗Ｒｈｏ
とで決まる時定数τ−ＣＲｌｏでもって指数関数的に下
降する（第２図に１０２で示す）。

コンデンサ１２の電圧が基準電圧Ｅ。を抵抗Ｒ１１と抵
抗Ｒ１Ｂ及び抵抗Ｒ，１２の並列抵抗値とで分圧した低
い電圧Ｅ２まで下がると、比較器１１の出力電圧がロウ
レベルに反転し、再び上述の作動を繰返す。

このようにしてコンデンサ１２の電圧ＥＡ、即ち、発振
回路６の出力信号ＥＡは、−辺１０１がリニア状、他辺
１０２が指数関数的な略三角形状をした波形になる。

電源電圧検出回路７はバッテリ３の電圧ＶＢが所定電圧
■。以上のときに、その超過電圧分に比例した比較電圧
ＥＢを出力する回路である。この回路７は、演算増幅器
２１と抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７、Ｒ８からなる差動増幅回
路であり、−側端子には基準電源８の電圧Ｅ。が抵抗Ｒ
１，Ｒ２で分圧されて入力され、＋側端子にはバッテリ
３の電圧ＶＢが抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて入力される
。

演算増幅器２１にはバッテリ３からの正の電圧しか供給
されない片側駆動であるため、演算増幅器２１の出力電
圧ＥＢは、第３図に示す様に、バッテリ電圧ＶＢが基準
電圧Ｅ０で決まる所定電圧■。

より高い場合にのみその超過分に比例して直線的に変化
する電圧ＥＢになる。演算増幅器２１の出力は比較電圧
ＥＢをなす。

比較回路５の＋側端子には発振回路６からの三角波信号
ＥＡが入力され、−側端子には電源電圧検出回路７から
の比較電圧ＥＢが入力される。比較回路５の出力ＥＣは
三角波信号ＥＡが比較電圧ＥＢより高い場合にのみハイ
レベルになるオンオフ信号ＥＣをなす。このオンオフ信
号ＥＣによりスイッチングトランジスタ２が駆動されモ
ータ１が駆動される。

以上の構成に基き第２図及び第３図を参照し作動につい
て説明する。

バッテリ電圧ＶＢが所定電圧■。より低い場合は比較電
圧ＥＢは零■となり、オンオフ信号ＥＣはハイレベルの
ままとなって連続的にスイッチングトランジスタ２をオ
ン状態にする。バッテリ電圧ＶＢが所定電圧■。より高
くなると比較電圧ＥＢが上昇を始めるが、電源電圧ＶＢ
が■１以下では比較電圧ＥＢはＥＢ、以下となり、三角
波信号ＥＡの最小値Ｅ２より小さいため、オンオフ信号
ＥＣはハイレベルのままであり、バッテリ３の全電圧が
モータ］に印加される。

バッテリ電圧ＶＢが■、より高くなると比較電圧ＥＢと
三角波信号ＥＡが交差し始め、オンオフ信号Ｅｃはハイ
レベルとロウレベルを交互に繰返すようになる。バッテ
リ電圧ＶＢが■、まで上昇し比較電圧がＥ　Ｂ　３にな
ったときのオンオフ信号ＥＣを第２図に例示する。オン
オフ信号ＥＣのデユーティ比Ｄ　＝　Ｔｏｎ／　（Ｔｏ
ｎ＋　Ｔｏｆｆ）は、三角波信号ＥＡの一辺１０２が指
数関数的であるため、バッテリ電圧ＶＢの上昇に対して
大略指数関数的に減少する。バッテリ電圧ＶＢとデユー
ティ比りとの関係は第３図に示す様になる。電源電圧Ｖ
Ｂの上昇に対するデユーティ比りの減少の程度は発振回
路６の時定数τ＝ＣＲ１ｏにより決定されるから、抵抗
ＲＩＯまたはコンデンサ１２の容量Ｃの値を適当に選定
することにより、バッテリ電圧ＶＢの上昇に対するデユ
ーティ比りの減少の程度をモータ１の特性に大略一致さ
せることができる。

このようにして、第４図に示す様に、電源電圧ＶＢが所
定の電圧■１以上に上昇した場合にはモータ１の特性に
合わせてデユーティ比りを指数関数的に減少させ、電源
電圧ＶＢの変動に対してもモータ１の回転数Ｎを大略一
定に維持し制御することができる。

以上述べた実施例では、三角波信号ＥＡの一辺１０１を
直線状にし他辺１０２を指数関数的になるように発振回
路６を構成したが、−辺１０１を直立させたのこぎり波
状としてもよい。また、発振回路６では両辺共直線状の
純粋の三角波又はのこぎり波を発生させ、比較電圧ＥＢ
が超過電圧分に対して指数関数的に変化するように電源
電圧検出回路７を構成することも可能である。さらに、
モータの回転数一定制御時に要求されるデューティ特性
が指数関数的ではないモータについては、その特性に合
わせたデユーティ比が発生するように三角波信号を発生
させ、同様の効果を得ることも可能である。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は上記の構成を有し、電圧の
上昇に対応してモータへの印加電圧のデユーティ比が指
数関数的に減少するように構成されたものであるから、
電源電圧の変動に対して電動機の回転数を一定に制御す
ることが、特別のフィードバック機器を用いることなく
、簡単な構造で実現することができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は回転数制御装
置の回路図、第２図は作動を説明する波形図、第３図は
特性図、第４図は制御特性を示す特性図である。 １１１．モータ、　２１１．スイッチングトランジスタ
、　３１．、バッテリ、　５００．比較回路、６１１１
発振回路、　７．１．電源電圧検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 略三角形状の波形をした三角波信号を発生する発振回路
   と、電源電圧が所定電圧を超過したときにその超過電圧
   分に応じた比較電圧を出力する電源電圧検出回路と、前
   記三角波信号と前記比較電圧とを比較し電圧の高低を判
   別する比較回路と、その比較回路の出力により電動機へ
   の通電をスイッチングするスイッチング手段とを備え、 前記比較回路の出力デューティが前記電源電圧検出回路
   における超過電圧分に対し指数関数的に減少するように
   されていることを特徴とする電動機の回転数制御装置。