JP2589989B2 - 直流電動機の制御回路 - Google Patents
直流電動機の制御回路Info
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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。
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
いように構成すると共に、回転検知用及び駆動用トラン
ジスタをFETで構成し、電機子巻線に発生するパルスで
確実に電流遮断が行われるようにした電動機制御回路で
ある。
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
いように構成すると共に、回転検知用及び駆動用トラン
ジスタをFETで構成し、電機子巻線に発生するパルスで
確実に電流遮断が行われるようにした電動機制御回路で
ある。
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る。
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る。
この問題を解消するために、電動機の拘束停止位置で
拘束電流が流れないように、回転系に停止位置決め機構
を設け、停止位置ではブラシと整流子とが接触しないよ
うにした回転機構が用いられている。
拘束電流が流れないように、回転系に停止位置決め機構
を設け、停止位置ではブラシと整流子とが接触しないよ
うにした回転機構が用いられている。
しかしこのような停止位置決め構造は複雑で故障し易
く、また組立時に調整作業を必要とする。
く、また組立時に調整作業を必要とする。
本発明はこの問題にかんがみ、電気的な検出及び制御
により自動拘束停止させることのできる電動機制御回路
を提供することを目的とする。また本発明の別の目的は
制御回路の消費電力を極少にした電動機制御回路を提供
することである。
により自動拘束停止させることのできる電動機制御回路
を提供することを目的とする。また本発明の別の目的は
制御回路の消費電力を極少にした電動機制御回路を提供
することである。
本発明の直流電動機の制御回路は、直流電動機Ｍの端
子に接続されて誘動起電圧によってオンとなる回転検知
用電界効果トランジスタQ1を備える。
子に接続されて誘動起電圧によってオンとなる回転検知
用電界効果トランジスタQ1を備える。
更に、上記回転検知用トランジスタQ1に接続され、こ
の検知用トランジスタQ1がオンしたときに上記直流電動
機の上記端子に駆動電圧を供給するためにオンされる駆
動用電界効果トランジスタQ2を備える。
の検知用トランジスタQ1がオンしたときに上記直流電動
機の上記端子に駆動電圧を供給するためにオンされる駆
動用電界効果トランジスタQ2を備える。
上記直流電動機Ｍの整流子の極性切換点ごとに電機子
巻線に発生するパルスによって上記回転検知用トランジ
スタQ1が瞬時オフするように構成されている。
巻線に発生するパルスによって上記回転検知用トランジ
スタQ1が瞬時オフするように構成されている。
回転検知用トランジスタQ1が瞬時オフするごとに、電
動機の回転に伴う誘動起電圧が検知（サンプリング）さ
れる。トランジスタQ1がFETで構成されているので、整
流切換点ごとに発生する電機子巻線の微小パルスでも、
高速かつ確実にターンオフ動作する。電動機を拘束する
と、停止直前には誘導起電圧は極めて小さくなり、検知
用トランジスタが一旦オフとなると、再びオンになるこ
とができない。従って電動機は停止する。
動機の回転に伴う誘動起電圧が検知（サンプリング）さ
れる。トランジスタQ1がFETで構成されているので、整
流切換点ごとに発生する電機子巻線の微小パルスでも、
高速かつ確実にターンオフ動作する。電動機を拘束する
と、停止直前には誘導起電圧は極めて小さくなり、検知
用トランジスタが一旦オフとなると、再びオンになるこ
とができない。従って電動機は停止する。
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Ｍは、周知の直流３極（相）タイプ
整流子電動機（マイクロモータ）である。
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Ｍは、周知の直流３極（相）タイプ
整流子電動機（マイクロモータ）である。
電動機Ｍの端子T1には、電源電圧Ｅを供給する駆動用
MOSFETトランジスタQ2（Ｐチャンネル、エンハンスメン
ト型）のドレイン−ソースが直列に結合され、またこの
トランジスタQ2のゲートに回転検知用MOSFETトランジス
タQ1（Ｎチャンネル、エンハンスメント型）のドレイン
−ソースが直列に直結されている。この検知用トランジ
スタQ1のゲートは電動機Ｍの端子T1に接続され、またド
レイン（Q2のゲート）は抵抗R1を介して電源Ｅに接続さ
れ、ソースは電動機Ｍの端子T2（接地電位）に接続され
ている。
MOSFETトランジスタQ2（Ｐチャンネル、エンハンスメン
ト型）のドレイン−ソースが直列に結合され、またこの
トランジスタQ2のゲートに回転検知用MOSFETトランジス
タQ1（Ｎチャンネル、エンハンスメント型）のドレイン
−ソースが直列に直結されている。この検知用トランジ
スタQ1のゲートは電動機Ｍの端子T1に接続され、またド
レイン（Q2のゲート）は抵抗R1を介して電源Ｅに接続さ
れ、ソースは電動機Ｍの端子T2（接地電位）に接続され
ている。
これらのトランジスタQ1、Q2はオン状態が自己保持さ
れる接続になっている。即ち、一旦Q1がオンになると、
そのドレイン電位が低下し、Q2のゲート電位が下がって
Q2がオンし、電動機Ｍに駆動電圧が供給される。このと
きQ2のソースからQ1のゲートに正電圧が供給されるの
で、Q1のオン状態が保持される。
れる接続になっている。即ち、一旦Q1がオンになると、
そのドレイン電位が低下し、Q2のゲート電位が下がって
Q2がオンし、電動機Ｍに駆動電圧が供給される。このと
きQ2のソースからQ1のゲートに正電圧が供給されるの
で、Q1のオン状態が保持される。
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Ｍの端子T1に正、端子T2に負
電圧が発生するように電動機Ｍを外力によって回転させ
る（この方向を正転とする）。発生する誘導起電力Enは
電機子の回転速度Ｎに比例する。
たれている。ここで電動機Ｍの端子T1に正、端子T2に負
電圧が発生するように電動機Ｍを外力によって回転させ
る（この方向を正転とする）。発生する誘導起電力Enは
電機子の回転速度Ｎに比例する。
En＝Ａ・Ｎ（Ａは定数） EnがトランジスタQ1のゲートに印加されてQ1がオンと
なる。従ってトランジスタQ2もオンとなり、正回転が持
続する。
なる。従ってトランジスタQ2もオンとなり、正回転が持
続する。
このようにして電動機Ｍ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Ｍ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。
自動車が障害物に当たって電動機Ｍ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Ｍの電機子回路を示
し、この例では三相のデルタ巻線L1、L2、L3の３極の整
流子C1、C2、C3及び一対のブラシB1、B2から成る。
（ａ）の回転位置では、ブラシB1、B2間で巻線L2とL3の
直列が巻線L1と並列になっている。（ｂ）の回転位置で
は、巻線L3が短絡で、巻線L1、L2とが並列、更に（ｃ）
の回転位置では巻線L1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、第３図の波形
図に示すように電動機Ｍの端子T1、T2間でリアクタンス
電圧による急峻な正負のパルス電圧が発生する。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60゜ごとに発生する。
し、この例では三相のデルタ巻線L1、L2、L3の３極の整
流子C1、C2、C3及び一対のブラシB1、B2から成る。
（ａ）の回転位置では、ブラシB1、B2間で巻線L2とL3の
直列が巻線L1と並列になっている。（ｂ）の回転位置で
は、巻線L3が短絡で、巻線L1、L2とが並列、更に（ｃ）
の回転位置では巻線L1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、第３図の波形
図に示すように電動機Ｍの端子T1、T2間でリアクタンス
電圧による急峻な正負のパルス電圧が発生する。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60゜ごとに発生する。
従って第１図において例えば制御回路がオンとなって
いて電動機Ｍ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Q1のゲートに
負電圧が与えらるので、トランジスタQ1が電動機Ｍの60
゜回転ごとに一瞬オフになり、これによりトランジスタ
Q2もオフになる。しかし電動機Ｍが回転している限り
は、その正の誘導起電圧でもって制御回路はオンに保た
れている。
いて電動機Ｍ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Q1のゲートに
負電圧が与えらるので、トランジスタQ1が電動機Ｍの60
゜回転ごとに一瞬オフになり、これによりトランジスタ
Q2もオフになる。しかし電動機Ｍが回転している限り
は、その正の誘導起電圧でもって制御回路はオンに保た
れている。
ここで電動機Ｍを外力で拘束すると、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Q1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Enが著しく小さくな
っていて、検知用トランジスタQ1はもはやオンになるこ
とができない。従って制御回路はオフになる。
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Q1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Enが著しく小さくな
っていて、検知用トランジスタQ1はもはやオンになるこ
とができない。従って制御回路はオフになる。
このように第１図の制御回路によれば、電動機Ｍを拘
束したときにターンオフに失敗することがなく、確実に
拘束検出及び給電遮断が行われる。特に回転検知トラン
ジスタQ1及び駆動トランジスタQ2にFETを使用している
から、電動機Ｍの整流切換点で生じる上述のような微小
なエネルギーの負パルスでも確実に応答してオフさせる
ことができる。更に制御回路での電力消費が極く僅かで
ある。
束したときにターンオフに失敗することがなく、確実に
拘束検出及び給電遮断が行われる。特に回転検知トラン
ジスタQ1及び駆動トランジスタQ2にFETを使用している
から、電動機Ｍの整流切換点で生じる上述のような微小
なエネルギーの負パルスでも確実に応答してオフさせる
ことができる。更に制御回路での電力消費が極く僅かで
ある。
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。
には、玩具自動車を走らせようと前方に押せば、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極めて少ない。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。
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極めて少ない。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
れる拘束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。
らの機能を得られ、過電流リミッタのようにモータに流
れる拘束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。
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。
なお第１図の基本回路を４つ用いてブリッジ接続し、
その橋絡点間に電動機を接続すれば、正逆回転用の制御
回路を構成することができる。この場合、ブリッジと各
辺のFETQ1、Q2のチャンネル極性は電源の方向（極性）
に応じて適宜選定する。
その橋絡点間に電動機を接続すれば、正逆回転用の制御
回路を構成することができる。この場合、ブリッジと各
辺のFETQ1、Q2のチャンネル極性は電源の方向（極性）
に応じて適宜選定する。
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接続させ、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てある。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。
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接続させ、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てある。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。
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。
更に、回転検知用トランジスタQ1を電界効果トランジ
スタで構成したので、電動機の整流切換点で発生する微
小負パルスで検知用トランジスタを確実にオフさせるこ
とができる。従って拘束時の給電遮断を確実に行わせる
ことができる。また駆動トランジスタも電界効果トラン
ジスタで構成したから、制御回路で消費する電力が極く
僅かであり、省エネルギー装置に適する。
スタで構成したので、電動機の整流切換点で発生する微
小負パルスで検知用トランジスタを確実にオフさせるこ
とができる。従って拘束時の給電遮断を確実に行わせる
ことができる。また駆動トランジスタも電界効果トラン
ジスタで構成したから、制御回路で消費する電力が極く
僅かであり、省エネルギー装置に適する。
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〜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、 Ｍ……電動機 Q1……回転検知用トランジスタ Q2……駆動トランジスタ L1〜L3……電機子巻線 C1〜C3……整流子 B1、B2……ブラシ T1、T2……端子 である。
図、第２図ａ〜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、 Ｍ……電動機 Q1……回転検知用トランジスタ Q2……駆動トランジスタ L1〜L3……電機子巻線 C1〜C3……整流子 B1、B2……ブラシ T1、T2……端子 である。
Claims (1)
- 【請求項１】直流電動機の端子に接続されて誘動起電圧
によってオンとなると共に、上記直流電動機の整流子の
極性切換点ごとに電機子巻線に発生するパルスによって
瞬時オフするようにした回転検知用電界効果トランジス
タと、 上記回転検知用トランジスタに接続されこの検知用トラ
ンジスタがオンしたときに上記直流電動機の上記端子に
駆動電圧を供給するためにオンされる駆動用電界効果ト
ランジスタとを具備する直流電動機の制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258090A JP2589989B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 直流電動機の制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258090A JP2589989B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 直流電動機の制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214285A JPH01214285A (ja) | 1989-08-28 |
| JP2589989B2 true JP2589989B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=17315373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258090A Expired - Lifetime JP2589989B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 直流電動機の制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589989B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293674A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-16 | 杭州艾启新能源有限公司 | 一种多点式安全关断场效应管的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822074B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1998-11-05 | 株式会社リケン | 直流モータ駆動回路 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP62258090A patent/JP2589989B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293674A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-16 | 杭州艾启新能源有限公司 | 一种多点式安全关断场效应管的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214285A (ja) | 1989-08-28 |
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