JPS644317Y2 - - Google Patents

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JPS644317Y2
JPS644317Y2 JP1982107803U JP10780382U JPS644317Y2 JP S644317 Y2 JPS644317 Y2 JP S644317Y2 JP 1982107803 U JP1982107803 U JP 1982107803U JP 10780382 U JP10780382 U JP 10780382U JP S644317 Y2 JPS644317 Y2 JP S644317Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流モータの速度制御を直流モータ速
度制御用ICを用いて行なう直流モータの速度制
御装置に関するものである。
一定の界磁を持つた直流モータは、等価的には
電機子コイル抵抗と前記直流モータの回転によつ
て誘起される逆起電力とを直列に接続した形で表
わすことができる。そこで、前記直流モータの内
部抵抗と絶対値が等しく負の値をとる内部抵抗
(負性内部抵抗)を備えた定電圧源によつて、前
記直流モータを駆動せしめれば、前記直流モータ
は常にその逆起電力が前記定電圧源と等しくなる
回転速度で駆動され、負荷の変化その他に依存し
ない一定回転速度を得ることができる。
この原理は従来公知であるが、上記のような内
部抵抗を持つ電源はその回路構成が複雑で高価で
あることから実用化に至つたものは少なかつた。
しかし、最近の著しいIC化技術の進展に伴な
い、上記電源を直流モータ速度制御用ICとして
実用できるようになつた。
第1図は、この種の直流モータ速度制御装置の
基本構成を示すもので、1は速度を制御すべき直
流モータ、2は速度制御用ICで、端子1,2,
3を備えている。3,4は抵抗である。なお、
Ia,IS,IT,I2,IK,Irはそれぞれの矢印位置を流
れる電流、Raは前記直流モータ1の電機子コイ
ル抵抗値、Eaはその逆起電力、Vrefは基準電圧、
Vcは電源電圧をそれぞれ表わしている。
上記の如きICでは、電流分配回路によつて常
にIKはI2の1/Kの電流が流れるように構成され
ており(ここでKとは電流分配率である。)、抵抗
3、抵抗4の値をそれぞれRT,RSとすると、直
流モータ1にかかる電圧Vpは次式で与えられる。
Vp=Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +RTIr+RT/KIa …(1) いま、 Vp=V+RT/KIa …(2) とおく(ここで、 V=Vref{1+RT/RS(1+1/K)}+RTIrである。
)こ こで、第(1)式右辺第1項及び第2項は抵抗RS
RTが与えられれば、電源電圧Vc、負荷トルク
(すなわち電機子電流Ia)などの変化にかかわら
ず一定値をとるものであるが、第(1)式右辺第3項
は電機子電流Iaに比例して変化する。そして、第
(2)式右辺第1項を電圧源とすなすと抵抗(−
RT/K)がこの電圧源に直列に接続されたもの
と等価になる。
一方、直流モータ1について考えると、前記直
流モータ1の端子電圧をVnとすれば、 Vn=Ea+RaIa …(3) で与えられることから第1図において Vp=Vn …(4) となり、 V+RT/KIa=Ea+RaIa …(5) の関係が得られる。したがつて、直流モータ1の
逆起電力Eaは Ea=V+(RT/K−Ra)Ia …(6) で表わされる。
このことから、今、抵抗RTを調節して RT=KRa …(7) に選ぶと Ea=V となり、前記直流モータ1はその逆起電力Ea
常に定電圧Vとなるような回転速度で駆動される
こととなる。すなわち、前記直流モータ1は負荷
トルクなどに影響されず、一定回転速度をとるよ
うになる。
言いかえれば、直流モータ1の回転速度をN、
前記直流モータ1の発電定数をKaとすると、 Ea=KaN …(8) であり N=1/Ka〔Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +Ia(RT/K−Ra)+RTIr〕 …(9) となる。また、前記直流モータ1のトルク定数を
Kt、負荷トルクをTMとすると N=1/Ka〔Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +TM/Kt(RT/K−Ra)+RTIr〕 …(9)′ となる。直流モータ1の電機子コイル抵抗Ra
対応して、抵抗値RTを RT=KRa …(10) に選ぶと、 N=1/Ka〔Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +RTIr …(11) となる。
つまり、前記直流モータ1は負荷トルクなどに
影響されず、第(11)式に表わされる一定回転速度に
て駆動されることとなる。
また、従来よりこの種の速度制御装置として、
第2図に示すように構成されたものが提案されて
いる。この第2図において、第1図に示した素子
と同様な作用をもつものについては同図番を付し
ている。第2図の可変抵抗5と固定抵抗6の直列
接続において、第1図の抵抗4を構成している。
そして、通常、固定抵抗3、可変抵抗5及び固定
抵抗6には温度変化に対して、その抵抗値の変化
が少ない炭素皮膜抵抗を用いるのが常道である。
ところで、このような速度制御装置において
は、周囲温度に変化があつた場合に回転速度は温
度変化とともに変動するが、特に大きく影響する
と考えられる因子としては、 イ 直流モータ1の固定子磁石の磁束の温度特性 ロ 直流モータ速度制御用IC2の基準電圧Vref
温度特性 がある。
上記イの固定子磁束の温度変化は一般にバリユ
ームフエライトなどのFXD磁石では−0.18%/℃
であり、したがつて温度変化範囲が60℃あるとす
れば10.8%の磁束変化となる。しかるに、この磁
束変化による回転速度の変動は第2図のような装
置ではほとんど制御されずに直接回転数を変動さ
せる結果となる。
また、上記ロのICの基準電圧の温度特性に関
しては、ICの基準電圧発生回路の構成により、
0.01%/℃程度に設定されており、あまり問題と
ならない。したがつて、このような速度制御装置
においては周囲温度に変化があつた場合、ほとん
ど上記イの要因によつて回転速度が変動する。
したがつて、実際には第3図に示した従来例の
ように第2図の速度制御装置に改良を加えて上記
のような欠点をなくすようにしたものが実用化さ
れている。
さて、第3図において、第1図、第2図に示し
た素子と同様な作用をもつものは同図番を付し、
その説明は省略する。
第3図に示す素子7はダイオードであり、この
素子により回転速度の温度補償を行なわすように
したものである。
以下、数式を用いてさらに詳しく説明する。
第3図において、モータ1にかかる電圧Vp
第1式より Vp=Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +RTIr+RT/KIa+VD …(12) となり、ここでVDはダイオード7の順方向電圧
である。これより回転速度Nは第(9)式より N=1/Ka〔Vref{1+RT/RS(1+1/K)} +Ia(RT/K−Ra)+RTIr+VD〕 …(13) となる。よつて回転速度Nはダイオード7の順方
向電圧VDにより変化することとなる。
ダイオードの順方向電圧VDは、温度により変
化し1ペレツトのダイオード1本につき、ほぼ−
2mV/℃の変化を示す。よつて、モータの固定
子磁石の磁束の温度変化とダイオードの順方向電
圧の温度変化が相殺し、回転速度の温度変化が減
少する。
以上に説明したように従来におけるこの種の直
流モータの速度制御装置においては、回転速度の
温度補償用として第3図におけるダイオード7は
不可欠な部品となつていた。
また、従来においては速度制御装置を構成する
電子部品が紙フエノールまたはガラスエポキシを
材質とするプリント配線上に実装されるが常道で
あつた。それ故、前記速度制御装置において直流
モータ速度制御用IC2に内蔵されたパワー部の
発熱が十分吸収しきれないため、前記ダイオード
7が熱的影響を受け、その順方向電圧VDが時間
とともに徐々に変化し、その結果、直流モータ1
の回転速度が時間とともに徐々に変化するという
いわゆるドリフトが大きくなるという問題点があ
つた。
本考案は前記ダイオード7を不要とし部品点数
削減するとともに、ドリフトを大幅に減少させる
ことを目的としたものである。
さて、周囲温度Tの変化に基づく回転速度Nの
変動ΔN/ΔTは第(9′)式より ΔN/ΔT=(ΔN/ΔT)Ka+(ΔN/ΔT)Kt+(ΔN/
ΔT)Ra +(ΔN/ΔT)RT+(ΔN/ΔT)Rs+(ΔN/ΔT)
Vref +(ΔN/ΔT)K+(ΔN/ΔT)Ir …(14) として表わされる。ところで、通常、第(14)式
におけるIC内の電流分配率Kの温度変化にとも
なう回転速度変動分(ΔN/ΔT)K、およびIC内の定 電流Irの温度変化にともなう回転速度変動分
(ΔN/ΔT)IrはIC設計上極めて小さくおさえられてお り、他項に対して十分無視できる。
ここで、第(14)式右辺第6項である(ΔN/ΔT)Vref はIC2内部に構成されている基準電圧発生回
路の出力電圧である基準電圧Vrefの温度変化にと
もなう回転速度変化分である。
ここで、たとえば前記基準電圧発生回路をバン
ドギヤツプ型基準電圧発生回路で構成し、その温
度係数を適切な値に設定することにより、第
(14)式右辺の他の項の和を相殺するようにする
ことができる。このような速度制御装置におい
て、回転速度の温度変化に特に大きく影響すると
考えられる因子としては前述したようにイ,ロの
因子があるが、本考案においては、イの直流モー
タ1の固定磁石の磁束の負の温度特性をロのIC
2の基準電圧Vrefの負の温度特性でほぼ相殺して
いる。さらにもつと詳しく言えば、直流モータ1
の電機子コイル抵抗値Ra、抵抗3の抵抗値RT
抵抗4の抵抗値Rs、が温度変化に伴ない少々変
化し、それが回転速度を少々変動させる因子とな
る場合であつても、これらの因子を相殺すること
を含めて基準電圧発生回路の温度係数の値を設定
すればよいのである。
また、本考案の直流モータの速度制御装置にお
いては、速度制御装置を構成するIC2および外
部回路素子たとえば抵抗3、抵抗4などを金属基
材プリント配線板上に実装している。
第4図は本考案の一実施例にかかる直流モータ
の速度制御装置の実装プリント配線板の構成図の
一部である。
アルミニウム基板8上にエポキシ樹脂などから
絶縁層9を介して銅箔10が形成されている。
前記銅箔10上に直流モータ速度制御用IC2
のチツプ11、ポスト12、および外部回路素子
のひとつであるチツプ抵抗13が半田層14にて
接続されている。さらに前記ICチツプ11と前
記ポスト12は金線15によつて接続されるとと
もに全体をコーテイング樹脂16によつて封止さ
れている。
上記のような構造からなる速度制御装置では、
アルミニウム基板8上に数十μmの絶縁層9を介
してICチツプ11が半田付されており、前記IC
チツプ11内のパワー部が発熱したとしても、ア
ルミニウム基板8の熱抵抗は従来の紙フエノール
やガラスエポキシを材質とする基板よりもはるか
に小さく、その熱はアルミニウム基板に吸収され
るため前記ICチツプ11の温度上昇が抑えられ
る。したがつて、前記IC内のパワー部の発熱に
よるICチツプの温度上昇は無視できるものとし
て、前記IC内に構成された基準電圧発生回路す
なわち前記ICの端子1,2間に発生する基準電
圧の周囲温度の変化に対する変化のみを考慮し、
その基準電圧の温度係数をモータの周囲温度に対
する回転速度の変動が補償されるように選定すれ
ばよい。
すなわち、直流モータ1の固定磁石の磁束の負
の温度特性をICの基準電圧Vrefの負の温度特性で
ほぼ相殺することにより、従来のこの種の直流モ
ータの速度制御装置において不可欠であつた第3
図におけるダイオード7が不要となる。
したがつて、従来のこの種の直流モータの速度
制御装置では前記ダイオード7がICの温度上昇
に伴なう熱的影響を受けドリフトが大きくなる原
因となつていたが、本考案の直流モータの速度制
御装置においてはきわめてドリフトの小さな優れ
た装置を実現できる。
第5図は第3図に示した従来の直流モータの速
度制御装置におけるドリフトの実測値であり約
0.6%の回転速度の変動がある。
一方、第6図は温度係数が−1.24mV/℃の基
準電圧発生回路を内蔵したICチツプを、アルミ
ニウム基材プリント配線板上に実装した本考案の
一実施例にかかる直流モータの速度制御装置にお
るドリフトの実測値であり、約0.2%の回転速度
の変動しか示さず、ドリフトの大幅な低減が可能
であることが確認された。
以上に述べたように本考案の直流モータの速度
制御装置においては、直流モータ速度制御用IC
の基準電圧の温度係数を、モータの周囲温度に対
する変動を補償するような値に選定するととも
に、前記ICおよび外部回路素子を金属基材プリ
ント基板上に実装することにより、従来、直流モ
ータの回転速度の温度補償として不可欠であつた
ダイオードをなくすこと、あるいは従来、複数個
必要であつたダイオードの数を低減することがで
きるばかりでなく、回転速度のドリフトを大幅に
低減でき、この種の直流モータの速度制御装置に
おいてきわめて優れた効果を上げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は直流モータ速度制御用ICを有する直
流モータの速度制御装置の基本構成図、第2図は
同装置の具体的基本構成図、第3図は従来の同装
置の実用化回路構成図、第4図は本考案の一実施
例にかかる直流モータの速度制御装置の実装プリ
ント配線板の構成図、第5図は第3図に示した従
来の直流モータの速度制御装置におけるドリフト
の実測値を示す特性図、第6図は本考案の一実施
例にかかる直流モータの速度制御装置におけるド
リフトの実測値を示す特性図である。 1……直流モータ、2……直流モータ速度制御
用IC、3……第1の抵抗素子、4……第2の抵
抗素子、7……ダイオード、8……金属基材プリ
ント配線板、11……ICチツプ、13……チツ
プ抵抗。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 固定磁石と電機子コイルを有する被制御直流モ
    ータと、第1の端子と第2の端子の間に基準電圧
    を発生させ、第3の端子を接地し、かつ、常に前
    記第1の端子には前記第2の端子に流れる電流に
    比例した電流が流れるように構成された直流モー
    タ速度制御用ICを備え、電源プラス端子と前記
    第2の端子との間に前記被制御直流モータを接続
    し、かつ、前記ICの外部回路素子として前記電
    源プラス端子と前記第1の端子との間に第1の抵
    抗素子と接続し、前記第1の端子と前記第2の端
    子との間に第2の抵抗素子を接続して、前記被制
    御直流モータの電機子コイル抵抗と絶対値が等し
    い負性内部抵抗を有した定電圧源として動作する
    速度制御装置において、前記基準電圧の温度係数
    を、前記被制御直流モータの周囲温度に対する変
    動を補償するような負の値に選定するとともに、
    前記ICおよび前記外部回路素子を金属基材プリ
    ント配線板上に実装してなる直流モータの速度制
    御装置。
JP1982107803U 1982-07-15 1982-07-15 直流モ−タの速度制御装置 Granted JPS5913096U (ja)

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JPS5913096U JPS5913096U (ja) 1984-01-26
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6294886U (ja) * 1985-12-02 1987-06-17
JPS63132618U (ja) * 1987-02-20 1988-08-30

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JPS5913096U (ja) 1984-01-26

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