JPS63501399A - 電気モ−タ用の制御回路 - 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】 電気モータ用の制御回路 公知技術 本発明は主請求の範囲の上位概念に示されている電気モータ用の制御回路を前提 とする。社誌“Ｓｐａｎｎｕｎｇ−ｓｒｅｇｌｅｒｍｉｔＡｐｐｌｉｋａｔｉｏ ｎｅｎ　”　、　１１１　１１８　＋Ａｓｔｒｏｎｉｃ、　Ｗｉｎｚｅｒｅｒｓ ｔｒａｓｓｅ　４７　ｄ　＋　８０００　Ｍｉｉｎｃｈｅｎ４０．１９８２．に この種の回路装置が示されている。

この場合この回路装置はアナログ入力信号の振幅および極性に依存して双方向の ノぐルス信号を２つの出力側へ送出する。この回路装置は集積回路の形式で構成 される。この回路装置は、電気モータにより制御されるサーざ系において電気モ ータの回転数制御の目的で用いられる。この集積回路は三角波電圧発生器、三角 波電圧発生器に対する制御回路および２つの比較器を有する。三角波電圧とアナ ログ制御信号との加算およびそれに続く、両比較器を用いての加算合成電圧と上 側および下ＷＺ値との比較により、パルス幅変調が行なわれる。この場合、アナ ログ制御信号とパルス幅との間に常にリニヤな関係が成り立つ。

本発明の利点 これに対して請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明による回路装置は次の 利へを有する。即ちパルス幅変調方式の一層簡単な回路で行なわれ、この場合ア ナログ制御信号とパルス幅との間に非直線関係が与えられる利点が得られる。

この制御回路はわずかな数の部品しか含まないため、大量生産においてコスト的 に有利Ｋｌ！造で永る。また前記のアナログ制御信号は、例えば基単案内量すな わち調整操作部材の調整偏差信号とすることができる。

前述の制御回路は調整モータの平均調整速度を、このアナログ制御信号の高さへ 適合させるの７Ｃｊｌ適である。

モータ回転数の実際値と規定値と間の偏差が小さい範囲においては、前述の非直 線性が、この規定値を超えての過感動発生のおそれなく、この偏差を迅速廻除去 できる利点を与える。

本発明の回路装置の詳細および実１ｓ態様が、以下の記載と関連づけられて従属 請求項に示されている。

■面 第１図は本発明の制御回路のブロック図を示し、第２図〜第４図は内部信号電圧 に依存するモータ電圧を示す。

実施例の説明 制御回路のブロック図（第１図）において制御信号Ｕｓが入力端子１０へ達しそ れから抵抗１１′ｔ−介して接続点１２へ達する。接続点１２には第１演算増幅 器１３の非反転入力側および第２演算増幅器１４０反転入力側が接続されている 。方形波発生器１５の信号がコンデンサ１６を介して接続点１２へ加えられる。

接続点１２はさらに抵抗１７を介して回路のアース１８へ接続されている。第１ 演算増惺器１３の反転入力側は、抵抗１９を介して接点２０において制御回路の 給電電圧と接続され、第２演算増唱器１４の非反転入力側は抵抗２１を介して回 路アース１８と接続されている。第１演算増幅器１３の反転入力側と第２演算増 幅器１４の非反転入力側との間に抵抗２２が接続されている。第１演算増惺器１ ３の出力側２３と第２演算増惺器１４の出力側２４との間に電気モータ２５が接 続されている。第１電圧源２６は、その正の極が第１演算増帽Ｉ３と接続されそ の負の極が回路アース１８と接続されている。第２電圧源２１はその負の極が第 ２演算増偏器１４と接続されその正の極が回路アースと接続されている。

本発明の制御回路は次のように動作する：接続点１２において、入力端子１０に 加えられた制御信号Ｕｅが低減されて、パルス波電圧と加算される。制御信号Ｕ ｅの低減框２つの抵抗１１．１７から成る分圧回路ｉＣより定められる。パルス 電圧は、コンデンサ１６と抵抗１７とを用いて方形反発生器１５の出力電圧の微 分により、得られる。パルス電圧は正および負の針状パルスから形成され、この 針状パルスは続いて指数関数的な減衰経過を有する。この場合、針状パルスは方 形波信号の立ち上り縁および立ち下がり縁において現われる。指数関数的な減衰 経過は、コンデンサの値および両抵抗１１．１７の並列等価回路の値に、依存す る。接続点１２におけるこの中間の信号電圧Ｕｉｌｄ、第１演算増幅器１３の非 反転入力側１ｃもおよび第２演算増、＠器１４の反転入力側にも加えられる。こ れらの演算増幅器は両方とも比較器として接続されている。

両方の比較器のスイッチング閾値は、３つの直列接続された抵抗１９．２２．２ １から成る分圧器回路から導出される。この分圧器は端子２０における制御回路 の給電電圧と回路アース１８との間に接続されている。

上ｍ３４値電圧Ｕｏは両抵抗１９．２２の間に現われて第１演算増堰器１３の反 転入力側に加えられる。下側閾値電圧Ｕｕは抵抗２１．２２の間に現われて第２ 演算増幅器１４の非反転入力−に加えられる。

両方の演算増纒器１３．１４の出力側は、それぞれ＋　Ｕｂまたは−Ｕｂの電圧 の電圧源２６．２７のそれぞれ一層に接続されるか、またはいずれにも接続され ない。

次に第２図〜第４図を用いて電気モータ２５の正確な制御について説明する： 第２図は、電気モータ２５にエネルヤが供給されない場合を説明する。上側スイ ッチング閾値ＵＯと下側スイッチング閾ｔＵｕとにより与えられる電圧範囲内に 内Ｖ信号電圧Ｕ１が存在すると、両方の演算ＩＩｉ器１３．１４の出力側２３． ２４が回路アース１８へ接°針°が、比較器として接続された第１演算増福器１ ３の上側１閾値Ｕｏを上回わる。第１演算噌嘔器１３の上側閾値Ｕｏを上回わっ ている間中は、その出力側２３は電源２６の正の極と接続される。第２演算増幅 器１３の出力側２４（ケさらに回路アースと接続され、そのため電気モータ２５ には所定の回転方向に対する電圧Ｕｍが加えられる。この電圧Ｕｍは第１電源２ ６の電圧＋ｕｂに大体等しい。

とし、で接続された第２演算＃Ｉ＠器１４の下１則閾値Ｕｕを下回わると、その 出力１１１ｉ　２４は、第２電圧源２７の負の極と接続さねる。第１演算増唱器 １３の出力側２３は回路アース１８へ接続される。電気モータ２５には前述の回 転方向とは反対の回転方向用の電圧Ｕｍが加えられる。この電圧Ｕｍは第２電圧 源２７の電圧−Ｕｂに大体等しい。

制御信号とパルス１との間の非直線関係が次のように生ずる：第６図または第４ 図に示されているように上側または下側閾値をわずかに上回わるまたは下回わる と１、正または負の方向の比較的短かいエスルゼ供給パルスが形成される。反対 に閾値を大幅に上回わるかまたは下回わると、前述の場合よりもパルス幅の長い 正または負のエヌルゼ供給パルスが形成される。電気モータ２５の回転数の実際 魚が規定値かられずかずれると、それにより多少”ソフトに“補償制御が行なわ れる。反対に大きなずれの場合はより迅速な追従制御が行なわ名る。

非直線性はパルス電圧の指数関数的低下に依存する。

この指数関数的低下は、コンデンサ１６の値、抵抗１７の値および抵抗１１の値 により定められる。この抵抗１１は交流的に同じく回路アース１８へ接続され設 電圧の周波数は次のように選定される。即ち電気モータが抵抗負荷のほかに形成 する誘導負荷に、中断を生ぜさせない電ＹＴｔ、経過特性が設定されるように、 選定される。

昭和６２年ｌＯ月Ｚ３　日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 ２、発明の名称 電気モータ用の制御回路 ３、特許出願人 名　称　ローベルト　ボッシュ　ゲゼルシャフト　ミツト　ベシュレンクテル　 ハフラング ５、補正書の提出年月日 （明細書第２頁第２０行〜第６頁第１８行を次のとおり訂正する） 実施例の説明 制御回路のブロック図（第１図）において制御信号Ｕｅが入力端子ＩＯへ達しそ れから抵抗１１を介して接続点１２へ達する。接続点１２には第１演算増幅器１ ３の非反転入力側および第２演算増幅器１４０反転入力側が接続されている。方 形波発生器１５の信号がコンデンサ１６を介して接続点１２へ加えられる。接続 点１２はさらに抵抗１７を介して回路のアース１８へ接続されている。第１演算 増幅器１３の反転入力側は、抵抗１９を介して接点２ｏにおいそ制御回路の給電 電圧と接続され、第２演算増幅器Ｉ４の非反転入力側は抵抗２１を介して回路ア ース１８と接続されている。第１演算増幅器１３の反転入力側と第２演算増幅器 １４の非反転入力側との間に抵抗２２が接続されている。第１演算増幅器１３の 出力側２３と第２演算増幅器１４の出力側２４との間に電気モータ２５が接続さ れている。第１電圧源２６は、第１演算増幅器！３と回路アース１８との間に接 続されている。第２電圧源２７は第２演算増幅器１４と回路アースとの間に接続 されている。

本発明の制御回路は次のように動作する：接続点１２において、入力端子１０に 加えられた制御信号Ｕｅが低減されて、パルス波電圧と加算される。制御信号Ｕ ｅの低減は２つの抵抗１１．１７から成る分圧回路により定められる。パルス電 圧は、コンデンサ１６と抵抗１７とを用いて方形波発生器１５の出力電圧の微分 により、得られる。パルス電圧は正および負の針状パルスから形成され、この針 状パルスは続いて指数関数的な減衰経過を有する。この場合、針状パルスは方形 波信号の立ち上がり縁および立ち下がり祿において現れる。指数関数的な減衰経 過は、コンデンサの値および両抵抗１１．１７の並列等価回路の値に、依存する 。接続点１２におけるこの中間の信号電圧Ｕｉは、第１演算増幅器１３の非反転 入力側にもおよび第２演算増幅器１４の反転入力側にも加えられる。これらの演 算増幅器は両方とも比較器として接続されている。

両方の比較器のスイッチング閾値は、３つの直列接続給電電圧と回路アース１８ との間に接続されている。

上側閾値電圧ＵＯは両抵抗１９．２２の間に現れて第１演算増幅器１３の反転入 力側に加えられる。下側閾値電圧Ｕｕは抵抗２１．２２の間に現れて第２演算増 幅器１４の非反転入力側に加えられる。

両方の演算増幅器１３．１４の出力側は、それぞれ電力−半ブリッジ回路として 形成されている。電気モータ２５はこの電力半ブリッジを介して、両方の電圧源 ２６．２７のそれぞれ一方に接続されるか、またはいずれにも接続されない。

次に第２図〜第４図を用いて電気モータ２５の正確な制御について説明する： 第２図は、電気モータ２５にエネルギが供給されない場合を説明する。上側スイ ッチング閾値Ｕｏと下側スイッチング閾値Ｕｕとにより与えられる電圧範囲内に 内部信号電圧Ｕｉが存在すると、両方の演算増幅器１３．１４の出力側２３．２ ４が回路アース１７へ接続される。

第３図は入力端子ｌＯにおける制御信号Ｕｅが正の方向へ移行した場合を示す。

内部信号電圧Ｕｉの正の“針”が、比較器として接続された第１演算増幅器Ｉ３ の上側閾値Ｕｏを上回る。第１演算増幅器Ｉ３の上側閾値Ｕｏを上回っている間 中は、その出力側２３は電源２６と接続される。第２演算増幅器１３の出力側２ ４はさらに回路アースと接続され、そのため電気モータ２５には所定の回転方向 に対する電圧ＵＩｌが加えられる。この電圧ＵＩ１１は第１ｉｌ源２６の電圧に 大体等しい。

第４図は入力端子ｌＯにおける制御信号が負の方向へ移行した場合である。内部 信号電圧Ｕｉが、比較器として接続された第２演算増幅器＋４の下側閾値Ｕｕを 下回ると、その出力側２４は、第２１を庄原２７と接続される。第１演算増幅器 １３の出力側２３は回路アース１８へ接続される。電気モータ２５には前述の回 転方向とは反対の回転方向用の電圧Ｕｍが加えられる。この電圧Ｕ１１は第２１ ［を庄原２７の電圧に大体等しい。

制御信号とパルス幅との間の非直線関係が次のように生ずる：第３図または第４ 図に示されているように上側または下側閾値をわずかに上回るかまＬは下回ると 、正または負の方向の比較的短いエネルギ供給パルスが形成される。反対に閾値 を大幅に上回るかまたは下回ると、前述の場合よりもパルス幅の長い正または負 のエネルギ供給パルスが形成される。電気モータ２５の回転数の実際値が規定値 かられずかずれると、それにより多少゛ソフトに゛補償制御が行なわれる。反対 に大きなずれの場合はより迅速な追従制御が行なわれる。

非直線性はパルス電圧の指数関数的低下に依存する、この指数関数的低下は、コ ンデンサ１６の値、抵抗１７の値および抵抗１１の値により定められる。この抵 抗１１は交流的に同じく回路アース１８へ接続されている。正および負の針状パ ルスの振幅はさらに方形波電圧の振幅ならびにその周波数にも依存する。方形波 電圧の周波数は次のように選定される。即ち電気モータが抵抗負荷のほかに形成 する誘導負荷に、中断を生ぜさせない電流経過特性が設定されるように、選定さ れる。

請　求　の　範　囲 ■、電気モータの回転方向および回転数を制御信号により制御するようにし、こ の場合この回転方向は所定の制御信号レベルを上回るか下回るかに依存して制御 するよう５にし、回転数は前記の割截信号のパルス幅変調によイり制御するよう にした、電気モータ用の制御回路において、 ａ）制御信号：にパルス状信号を重畳して形成した合成信号（１２３が上側閾値 を上回つた場合にのみ電気モータ　（２石）を第１３ｉ１圧源（２６）と接続す るようにし、この場合この第１電圧源（２６）が一方の回転方向に尉して駆動エ ネルギを供給するようにし、 ｂ）他方、前記の合成信号が下側限界値を下回った場合にのみ１ｔ％モータ　（ ２５）を第２電圧源（２７）と接続するようにし、この場合この第２１ｉ圧源（ ２７）が前記一方の回転方向とは反対の回転方向に対して駆動エネルギを供給す るようにし、Ｃ）パルス状・信号を形成するために方形波信号発生器（１５）お よび、コンデンサー抵抗−高域通過回路から成る微分素子（１６，１７）を設け るようにし、 ｄ）さらに前記の微分素子（１６，１７）に接続されて制御信号とパルス幅との 間の非直線関係を形成する回路装置（１１）を設けたことを特徴とする電気モー タ用の制御回路。

２、上側閾値を、比較器として接続された第１演算増幅器（１３）の反転入力側 における第１基準電圧により定めるようにし、下側閾値を比較器として接続され た第２演算増幅器（１４）の非反転入力側における第２基準電圧により定めるよ うにした請求の範囲第１項に記載の制御回路。

３、第１および第２基準電圧を分圧装置（１９，２１゜２２）を用いて形成する ようにした、請求の範囲第１項に記載の制御回路。

４、　それぞれ比較器として構成した演算増幅器（１３，１４）の出力側に電気 モータ　（２５）を接続し、この場合それぞれの演算増幅器が電力−半ブリッジ −出力段を有するようにした請求の範囲第１項に記載の制御回路。

国際調査報告　ｐＣＴ／ＤＥ８６１０００８５；ｊ以Ｅ：＜　ＴＯ：Ｆ、Ｅ　Ｉ ＮＴＥＥ３：ＡＴＩＯＮＡＬ　Ｓ三ＡＲＣ：！　ｐ、三Ｐ〇三τ　ＯＮ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．電気モータの回転方向および回転を制御信号により制御するようにし、この 場合この回転方向は所定の制御信号レベルを上回わるか下回わるかに依存して制 御するようにし、回転数は前記の制御信号のパルス幅変調により制御するように した、電気モータ用の制御回路において、制御信号にパルス状信号を重畳して形 成した合成信号（１２）が上側閾値を上回わつた場合にのみ電気モータ（２５） を第１電圧源（２６）と接続するようにし、この場合この第１電圧源（２６）が 一方の回転方向に対して駆動エネルギを供給するようにし、他方前記の合成信号 が下側限界値を下回わつた場合にのみ電気モータ（２５）を第２電圧源（２７） と接続するようにし、この場合この第２電圧源（２７）が前記一方の回転方向と は反対の回転方向に対して駆動エネルギを供給するようにしたことを特徴とする 電気モータ用の制御回路。
2. ２．上側閾値を、比較器として接続された第１演算増幅器（１３）の反転入力側 における第１基準電圧により定めるようにし、下側閾値を比較器として接続され た第２演算増幅器（１４）の非反転入力側における第２基準電圧により定めるよ うにした請求の範囲第１項に記載の制御回路。
3. ３．第１および第２基準電圧を分圧装置（１９，２１，２２）を用いて形成する ようにした、請求の範囲第１項に記載の制御回路。
4. ４．パルス状信号を形成するために方形信号発生器（１５）および微分素子（１ ６，１７）を設けた請求の範囲第１項に記載の制御回路。
5. ５．微分素子（１６，１７）がＣＲ−高周波通過回路であるようにした請求の範 囲第４項に記載の制御回路。
6. ６．制御信号とパルス幅との非直線関係を形成する回路装置（１１，１６，１７ ）を設けた請求の範囲第１項に記載の制御回路。
7. ７．それぞれ比較器として構成した演算増幅器（１３，１４）の各出力側に電気 モータ（２５）を接続し、この場合それぞれの演算増幅器が電力−半ブリツジ− 出力段を有するようにした請求の範囲第１項に記載の制御回路。