JPS63262085A - 直流電動機の制御回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電動機の制御回路に関する。

〔発明の概要〕

直流電動機の誘導起電力により回転検知用トランジスタ
及び駆動用トランジスタを順次オンさせて、外力による
回転が持続するようにし、電動機の整流切換点で電機子
巻線に発生するパルスでもって検知用トランジスタを瞬
時オフさせて、電動機が拘束された後には再起動しない
ように構成し、機械的な慣性動作を電気的な制御によっ
て得た電動機制御回路である。

〔従来の技術〕

例えば、玩具自動車においては、一旦駆動（走行）させ
るとスイッチをオフにしない限り駆動が停止しないため
、走行を阻止された場合、必要以上の電気エネルギーが
消費されて不経済である上に、モータ、その他の機構に
無理な負荷を与え、玩具自動車の寿命を短縮させたり、
トラブルの原因となった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

玩具自動車の車軸やモータ軸に遠心力スイッチを結合し
てモータをオン・オフさせ、はずみ車代自動車のような
操作性を得ることが考えられる。

しかし遠心力スイッチを用いると、正逆転切換えが困難
である上、故障し易くなる。

本発明はこの問題にかんがみ、遠心力スイッチと同等の
動作が得られ、可逆切換式にすることも容易であり、一
旦駆動が停止させられると、必要以上の電気エネルギー
を消費させることがなく、またモータ機構等に無理な負
荷を与えないでそれだけ寿命を長＜シトラブルを無くす
ことを可能にした直流電動機の制御回路を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の直流電動機の制御回路は、直流電動機５の誘導
起電力でオンとなる回転検知用トランジスタ（Ｑｌｌ等
）と、この検知用トランジスタＱ１１によってオンとな
って駆動電圧を上記直流電動機に供給する駆動用トラン
ジスタ（Ｑ１２等）とを備える。

上記直流電動機の整流子の極性切換点で電機子巻線に発
生するパルスによって上記検知用トランジスタＱｌｌが
オフするように、上記直流電動機の電機子巻線に連なる
端子と上記検知用トランジスタとが接続されている。電
動機を拘束したときには、上記駆動用トランジスタＱ１
２がオフされ、再起動しないように成されている。

〔作用〕

電動機に外力を与えて強制回転させると、誘導起電力が
発生し、これによって回転検知用トランジスタＱｌｌが
オンとなり、更に駆動用トランジスタＱ１２がオンとな
る。従って電動機が回転を続ける。

電動機の回転に伴って、整流子の極性切換点で電機子巻
線に発生するパルスで検知用トランジスタが周期的に強
制オフさせられる。しかし回転系の慣性で電動機が誘導
起電力を発生している限りは、検知用トランジスタＱｌ
ｌは即座にオンに復帰するので、駆動用トランジスタＱ
１２もオンとなり、回転は維持される。上記パルスは電
動機の拘束（回転停止）を検知するためのサンプリング
パルスとして機能する。

電動機を拘束すると、停止直前には誘導起電力は極めて
小さくなり、整流切換点で発生する上記のパルスでもっ
て検知用トランジスタＱｌｌがオフにされると、もはや
検知用トランジスタがオンとなることができない。従っ
て駆動用トランジスタＱ１２もオフになり、電動機は停
止する。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例の直流電動機用制御回路を示
す。この制御回路は例えば玩具の電池自動車に組込まれ
たもので、電動機５は、周知の直流３極（相）タイプ整
流子電動機（マイクロモーフ）である。４つの駆動回路
１〜４は概ね同一構成であって、正、負の電源端子Ｐ、
Ｎと電動機５の端子Ｔ１、Ｔ２との間で各駆動回路１〜
４がブリッジに組まれていて、正逆転駆動が可能になっ
ている。駆動回路１．３の対が例えば正転用であり、駆
動回路２．４の対が逆転用である。

駆動回路１は、モータ５の端子Ｔ１に電源電圧を供給す
る駆動用トランジスタＱ１２と、電動機５の誘導起電力
を検出して上記トランジスタＱ１２をオンさせる検出用
トランジスタＱｌｌとを備えている。

これらのトランジスタＱｌｌ、Ｑ１２はオン状態が自己
保持されるように接続されている。即ち、一旦Ｑｌｌが
オンになると、そのコレクタ側の抵抗Ｒ１３に電流が流
れてコレクタ電圧が低下するので、Ｑ１２のベースから
抵抗Ｒ１２を介してＱｌｌのコレクタにベース電流Ｉ、
１．が流れ、Ｑ１２がオンとなる。すると電動機５の端
子ＴＩに正の電源電圧が加わると同時に、Ｑｌｌのベー
スに抵抗Ｒ１１を通ってベース電流が供給されるので、
Ｑｌｌのオン状態が保持される。

他の駆動回路２〜４の構成、動作は概ね同一であるが、
但し負電源側の駆動回路３．４の対応するトランジスタ
の極性が駆動回路１．２とは逆になっている。

第１図の電動機制御回路は静止状態においてオフに保た
れている。ここで電動機５の端子Ｔ１に正、端子Ｔ２に
負電圧が発生するように電動機５を外力によって回転さ
せる（この方向を正転とする）。誘導起電力Ｅ７は電機
子の回転速度Ｎに比例する。

Ｅｎ＝Ａ’−Ｎ　（Ａは定数） Ｅ７はトランジスタＱｌｌのベース・エミッタ間に印加
されるので、Ｅ７がベース・エミッタ順方向電圧■８□
を越えると、抵抗Ｒ１１を通してベース電流が流れ、Ｑ
ｌｌがオンとなる。従ってトランジスタＱ１２もオンと
なる。負電源側の駆動回路３も同様にＴ１に正、Ｔ２に
負の誘導起電力によってトランジスタＱ３１、Ｃ３２が
オンとなる。このためモータ５の端子Ｔ１、Ｔ２に正及
び負の電源電圧が供給されて、正回転が持続する。

なお逆転用の駆動回路２．４の検知用トランジスタＱ２
１、Ｃ４１は、モータ５の誘導起電力によってベース・
エミッタ間が逆バイアスされるのでオフを保ち、従って
駆動用トランジスタＱ２２、Ｃ４２もオフになっている
。上述とは逆に、モータ５を外力によって逆回転させる
と、駆動回路２．４がオンとなり、電動機の端子Ｔ１、
Ｔ２に加わる電圧の極性が反転して、電動機５は逆転を
持続する。

このようにして電動機５を起動させた後、例えば電池自
動車が障害物に当たって電動機５が拘束停止されると、
第１図の制御回路は以下の原理により自動的にオフとな
る。

第２図ａ　”−ｃは第１図の電動機５の電機子回路を示
し、この例では三相のデルタ巻″！ｒ：ＡＬ１、Ｌｚ、
Ｌ３．３極の整流子ｃ、　、Ｃｍ　、Ｃ３及び一対のブ
ラシＢ＋　、Ｂｚから成る。（ａ）の回転位置では、ブ
ラシＢ＋、Ｂｚ間で巻線Ｌ２とＬ３の直列が巻線り、と
並列になっている。（ｂ）の回転位置では、巻線り、が
短絡で、巻線Ｌ＋　、Ｌｚとが並列、更に（ｃ）の回転
位置では巻線り、とＬ３との直列が巻線Ｌ２と並列にな
っている。従って（ｂ）の回転位置ではブラシ間の巻線
インピーダンスが急激に変化し、第３図の波形図に示す
ようにモータ５の端子Ｔ１、Ｔ２間で電磁誘導による急
峻な正負のパルス電圧（サセプタンス電圧と称されてい
る）が発生する。第２図（ｂ）と同様な接続状態が電機
子の１回転につき６回生じるので、このパルス電圧は６
０°ごとに発生する。

従って第１図において例えば駆動回路１．３がオンとな
っていてモータ５が正転しているときには、端子Ｔ１、
Ｔ２間に発生する負のパルスで検知用トランジスタＱｌ
ｌ、Ｃ３１のベース・エミッタ間が逆バイアスされるの
で、これらのトランジスタがモータ５の６０”回転ごと
に一瞬オフになる。しかし電動機５が回転している限り
は、その正の誘導起電圧でもって駆動回路１．３はオン
に保たれている。

ここで電動機５を外力で拘束すると、一般には拘束電流
が流れ続けようとするが、拘束直前に第２図（ｂ）のよ
うな接続状態にて発生する負パルスにより、トランジス
タＱｌｌ、Ｃ３１がオフになる。この時点で停止に近い
回転速度まで低下していると、端子Ｔ１、Ｔ２の誘導起
電力Ｅ７が著しく小さくなっていて、Ｅ、　＜ＶＩＩ！
、、、Ｅ、、〈■１１１！ｆｆｌ　（Ｖｙ＋ｙ＋＋１５
．は対応するトランジスタＱ１にＱ３１のベース・エミ
ッタ順方向電圧）となり、検知用トランジスタＱｌｌ、
Ｃ３１はもはやオンになることができない。従って駆動
回路１．３はオフになる。

なおこのときの端子Ｔ１、Ｔ２間の負のパルスが逆転用
駆動回路２．４の検知用トランジスタＱ２１、Ｃ４１の
ベースに順方向に印加されるが、この負パルスはコンデ
ンサＣ２で吸収されるため、駆動回路２．４がオンとな
ることはない。同様に駆動回路１に印加されたコンデン
サＣ１は逆転時の負パルス吸収用である。これらのコン
デンサＣ１、Ｃ２は例えば正電源側の駆動回路１．２に
あればよく、負電源側には必要ない。

このように実施例の電動機制御回路を玩具自動車に適用
した場合には、玩具自動車を走らせようと前方あるいは
後方に押せば、回路はオンになり走行を続け、障害物に
走行を阻止されたり、駆動輪を手で止めたりすると瞬時
に回路はオフになる。

従って、特に、幼児にとっては難しいスライドスイッチ
等の操作がないため、思いのまま操作することができる
。また直流電動機の起動電流、拘束電流（ともに走行時
より大きい）を流すことがないので、電池等のエネルギ
ーを浪費することが橿めて少ない。更に電動機、機構等
にも無理な負荷がかからないからトラブルが減少し、玩
具自動車の寿命を長くすることもできる。

また、回路がシンプルであるため、安価で容易にこれら
の機能を得られ、過電流リミッタのようにモータに流れ
る電流を検知して制御する方式と異なり、回路の供給電
圧が変動（低下）してもこの機能を損なうことはない。

この制御回路は玩具自動車に限らず、アコーディオンカ
ーテン、ブラインド等にも採用して自動開閉用カーテン
装置や自動開閉ブラインド装置、その他等いろいろな用
途にも使用することができる。

なお必要に応じて第１図の制御回路に起動スイッチ又は
停止スイッチを付加してもよい。起動スイッチは正転用
には例えば駆動回路１．３のトランジスタＱ１２、Ｑ３
２のコレクタ・エミッタ間を短絡するブツシュスイッチ
であってよい。停止スイッチは例えば駆動回路３のトラ
ンジスタＱ３１のベース・エミッタ間を短絡するブツシ
ュスイッチであってよい、これらの起動スイッチ又は停
止スイッチを設ければ、電動機５の外力による起動及び
拘束による停止の外に、スイッチによる起動／停止の制
御もできるようになる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く、直流電動機を外力で強制回転させ
たときには、その誘導起電力によって回転を検知して駆
動トランジスタをオンさせて回転を持続させ、回転中に
は回転検知用トランジスタを周期的に瞬時オフさせて、
誘導起電圧に基く回転及び停止の検出が周期的に確実に
行われるようにし、電動機を拘束停止させたときには、
回転検知用トランジスタがオフした時点の誘導起電圧が
低くて再度オンしないことにより、駆動トランジスタを
オフにし、電圧供給を断つように構成しである。従って
電動機の強制回転、拘束停止により駆動回路の自動オン
／オフが出来、はずみ車のような慣性動作に似た動作を
電気的な制御によって、しかも簡単な回路構成で得るこ
とができる。また駆動回路のオン・オフ制御に遠心力ス
イッチのような機械的手段を利用していないので、動作
が確実、安定であり、長寿命である。また正逆転形にす
ることも極めて容易である。

また回転検知用トランジスタを周期的に瞬時に強制オフ
して回転検出をその都度行っているから、単に誘導起電
力の電圧レベルを微細に弁別して回転／拘束を判定する
方式に比べて動作が確実であり、しかも電動機の整流切
換点で電機子巻線に周期的に発生するパルスを利用して
検知用トランジスタを瞬時オフさせているので、特別な
パルス発振器を組込む必要が無く、回路構成が簡略であ
り、安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直流電動機の制御回路
図、第２図ａ　ｘ　ｃは電動機の電機子回路図、第３図
は電動機の端子電圧波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １．２，３．４−−−−−・−・−・・−・駆動回路５
・・−・−・・−・−・−−−−ｍ−−−−・−・・−
電動機Ｌ１〜Ｌ　３−−−−−−−−−−一電機子巻線
Ｃ７〜Ｃ１−・・−−−−−−−一整流子Ｂ　＋　、Ｂ
ｚ　−・−一一−−−−・ブラシＴ　ｒ　、Ｔ　を−・
・・−・・・−・端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電動機の誘導起電力でオンとなる回転検知用トラン
   ジスタと、この検知用トランジスタによってオンとなっ
   て駆動電圧を上記直流電動機に供給する駆動用トランジ
   スタとを備え、 上記直流電動機の整流子の極性切換点で電機子巻線に発
   生するパルスによって上記検知用トランジスタが瞬時オ
   フするように、上記直流電動機の端子と上記検知用トラ
   ンジスタとが接続され、電動機を拘束したときに上記駆
   動用トランジスタがオフされて再起動しないようにした
   直流電動機の制御回路。