JPH05192027A

JPH05192027A - 電動式芝刈り機

Info

Publication number: JPH05192027A
Application number: JP31626291A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ogiwara; 一行荻原; Hitoshi Kotajima; 仁古田島
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は，電動式芝刈り機に関し，芝刈り機の
ブレードが急速に停止するようにすると共に，電子回路
の破壊を防止した電動式芝刈り機を提供することを目的
とする。【構成】ブレードを回転させる直流モータ１と，直流モ
ータ１を制御するための第１のスイッチング素子１２を
有するコントローラ２と，直流モータ１の始動停止を行
うスイッチ１０と，スイッチ１０がオンのとき非導通と
なりスイッチ１０がオフされたとき導通となる第２のス
イッチング素子７を有する制動回路５とを備え，第１の
スイッチング素子１２と第２のスイッチング素子７とを
互いに排他的にオン−オフ制御すると共に，スイッチ１
０がオフされたとき制動回路５の閉回路で直流モータ１
に発生する起電力に基づく電流を流し，直流モータ１に
回転制動をかけるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電動式芝刈り機，特に
直流モータで駆動される芝刈り機において，電源用のス
イッチをオフにしたとき芝刈り機のブレードが急速に停
止するようにすると共に回路素子の破壊を防止した電動
式芝刈り機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】危険防止や緊急のため，芝刈り機はスイ
ッチをオフにするとそのブレードが急速に停止すること
が望まれる。そのため諸外国の中には法律でその規制を
している国もある。例えばカナダのＣＳＡ規格では「芝
刈り機，スノー・ムーバー，シュレッダ・バッカー又は
同様の機器のブレード又は羽根車は，電源が切られた
後，１０秒（コントロールがハンドル上にある場合）又
は７秒（コントロールが操作領域の外にある場合）以内
に製造者指定の最高速度から回転を停止するものとす
る。」と規定されている。

【０００３】ところで，直流モータを用いる電動式の芝
刈り機では，制動装置を備えていないので，スイッチを
オフにしてもすぐには直流モータは停止しない。従っ
て，制動装置の無い自然停止の芝刈り機では好ましくな
く，また，エンジン式の芝刈り機で用いられている機械
式ブレーキを用いたのでは装置が大きくなると共に，高
価となる欠点がある。

【０００４】そこで，本願出願人は，先に，上記の欠点
を解決し，装置が小さく，安価な電子回路による電気式
ブレーキを用い，前述の規格に対処された電動式芝刈り
機を提供することを目的として，図８に示す構成の電動
式芝刈り機を提案した（特願平３−１３１０５５号）。

【０００５】この構成によれば，電源のオンオフを行な
うスイッチ３とアースとの間に制動回路５が接続される
と共に，スイッチ３がオンのとき逆方向にバイアスさ
れ，スイッチ３がオフのとき順方向にバイアスされるダ
イオード６がコントローラ２と並列に接続されている。

【０００６】上記制動回路５は，第２のスイッチング素
子７，当該スイッチング素子７を制御するブレーキ信号
回路８及びスイッチング素子７を保護する抵抗９を備え
ており，当該ブレーキ信号回路８は，スイッチ３がオン
のときスイッチング素子７をオフにし，スイッチ３がオ
フにされたとき少なくとも直流モータ１の回転が停止す
るまではスイッチング素子７をオンにしているブレーキ
信号を発生させるように構成されている。

【０００７】スイッチ３がオンのとき，スイッチング素
子７はオフで制動回路５には電流が流れず，またダイオ
ード６は逆バイアスされている。スイッチ３がオフにさ
れると，直流モータ１が発電機として動作する。このと
きブレーキ信号回路８からスイッチング素子７をオンに
するブレーキ信号が発生する。従って，制動回路５及び
ダイオード６を通って直流モータ１に発生した起電力に
よる電流が流れ，直流モータ１に急速な制動が掛る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の図８に示す構成
によれば，電源切断後に芝刈り機のブレードを急速に停
止させることができるので，規制に適合した芝刈り機を
実現することができる。

【０００９】ところで，本願の発明者は，図８に示す構
成の変形例として図９に示す構成について検討した。こ
の構成においては，第１に，制動回路５を直流モータ１
と並列に接続するような構成としている。このような構
成としても，制動回路５で直流モータ１の端子を短絡す
ることにより，ブレードを急速に停止させることができ
る。

【００１０】ところが，本願の発明者が図９の構成につ
いて更に検討したところ，以下の問題があることが判明
した。即ち，直流モータ１が完全に停止していない状態
で再びコントローラ２を駆動すると，スイッチング素子
７はブレーキ信号によりオンのままの状態を保つ。一
方，直流モータ１に電圧が印加され，直流モータ１をＰ
ＷＭ制御等で駆動するためのコントローラ２内の（第１
の）スイッチング素子は，例えばモータ１の回転数を一
定に保つように，当該制御のためにオン−オフをくり返
す。このため，制動回路５のスイッチング素子７とコン
トローラ２のスイッチング素子が同時にオンとなってし
まい，回路素子に過大な電流が流れ，破壊されてしま
う。

【００１１】以上の問題とは別に，電動式芝刈り機にお
いては，その使用時にブレードの部分に草がつまる等の
原因により，モータロックが発生する場合がある。モー
タロック時には，コントローラ２が，ＰＷＭ制御により
直流モータ１の回転数を保とうとして，スイッチング素
子１２即ち直流モータ１に大きな電流を流す。このロッ
ク時の電流（ロック電流）は，直流モータ１に流すこと
が許される電流値を越える場合がある。

【００１２】このような場合は，当該電流は過電流であ
るとしてこれを検出してモータ回路をしゃ断する必要が
ある。また，電動式芝刈り機にバッテリを搭載している
場合，バッテリの消耗度によって過電流のレベルも変動
するので，これを正確に検出する必要がある。

【００１３】なお，従来の電動式芝刈り機の多くは交流
式（ＡＣコードを備える）であって，過電流時のモータ
回路のしゃ断の手段としては，機械式の電流ブレーカや
サーマルリレー等を備えるのが一般的であった。

【００１４】本発明は，小型で安価な電子回路による電
気式ブレーキを用いて芝刈り機のブレードが急速に停止
するようにすると共に，電子回路の破壊を防止した電動
式芝刈り機を提供することを目的とする。

【００１５】また，本発明は，小型で安価な電子回路に
よる保護回路を用いて過電流を正確に検出するようにし
た電動式芝刈り機を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】ブレードを回転させる直
流モータと，直流モータを制御するための第１のスイッ
チング素子を有するコントローラと，直流モータの始動
停止を行うスイッチとを備えた電動式芝刈り機におい
て，スイッチがオンのとき非導通となりスイッチがオフ
されたとき導通となる第２のスイッチング素子を有する
制動回路を備え，第１のスイッチング素子と第２のスイ
ッチング素子とを互いに排他的にオン−オフ制御すると
共に，スイッチがオフされたとき制動回路の閉回路で直
流モータに発生する起電力に基づく電流を流し，直流モ
ータに回転制動をかける。

【００１７】

【作用】スイッチがオンのとき，第２のスイッチング素
子はオフで制動回路には電流が流れない。更に，第１の
スイッチング素子は，排他的なオン−オフ制御により，
オンとすることができる。即ち，第１のスイッチング素
子は，ＰＷＭ制御により直流モータを駆動するため，オ
ン−オフをくり返す。

【００１８】スイッチがオフにされると，直流モータが
発電機として動作する。このときブレーキ信号回路から
第２のスイッチング素子をオンにするブレーキ信号が発
生する。従って，制動回路を通って直流モータに発生し
た起電力による電流が流れ，直流モータに急速な制動が
掛る。この時，排他的なオン−オフ制御により，第１の
スイッチング素子はオフとされる。従って，第１のスイ
ッチング素子と第２のスイッチング素子とが同時にオン
とされることは無く，過大な電流による回路素子の破壊
を防止することができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例構成を示しており，
符号１ないし９は図８，図９のものに対応している。

【００２０】図１に示す芝刈り機は，回転速度を制御し
やすい直流モータ式の芝刈り機であって，直流モータ１
と，例えばＰＷＭ制御等で回転数を一定或いは端子電圧
を一定にする等の制御を行い負荷状態に応じて直流モー
タ１の出力をコントロールするコントローラ２とを直列
に接続した電気回路で構成される。なお，スイッチ３
は，電源のオンオフを行なうものであるが，芝刈り機本
体からは離れてバッテリ近傍に設けられ，通常はオン状
態である。また，同図で４はフライホイール用のダイオ
ードである。また，直流モータ１と並列に制動回路５が
接続される。

【００２１】上記制動回路５は，例えばＭＯＳ型ＦＥ
Ｔ，バイポーラトランジスタ，ＧＴＯ，ＳＣＲ等の第２
のスイッチング素子７，当該スイッチング素子７を制御
するブレーキ信号回路８及びスイッチング素子７を保護
する抵抗９を備えている。ブレーキ信号回路８は，スイ
ッチ１０がオンのときスイッチング素子７をオフにし，
スイッチ１０がオフにされたときスイッチング素子７を
オンにするブレーキ信号を発生させるように構成されて
いる。スイッチ１０は，直流モータ１の始動停止を行う
ものであり，コントローラ２及び制動回路５に共通であ
り，芝刈り機本体の近傍（即ち使用者の手元）に設けら
れる。なお，スイッチング素子７の容量が大きいときに
は，抵抗９を省略してもよい。

【００２２】直流電源にはバッテリ駆動源が用いられ，
スイッチ３を介して直流モータ１にバッテリ電圧が印加
されるようになっている。直流モータ１とアースとの間
にはコントローラ２が接続されており，当該コントロー
ラ２が直流モータ１の回転制御を行う。

【００２３】コントローラ２は，ＭＯＳ型ＦＥＴ，バイ
ポーラトランジスタ，ＧＴＯ，ＳＣＲ等の第１のスイッ
チング素子１２，当該スイッチング素子１２を駆動する
駆動信号回路１１を備える。駆動信号回路１１は，スイ
ッチ１０がオンのときスイッチング素子１２をＰＷＭ信
号により駆動して直流モータ１を駆動し，スイッチ１０
がオフのときスイッチング素子１２をオフとする。従っ
て，ブレーキ信号回路８及び駆動信号回路１１により，
スイッチング素子７及びスイッチング素子１２は互いに
排他的にオン−オフ制御される。

【００２４】なお，スイッチング素子１２の制御のため
のＰＷＭ信号は，例えば，直流モータ１の回転数を検出
し，これをＦ−Ｖ（周波数−電圧）変換等して得た信号
を，所定ののこぎり波と比較することによって形成され
る。従って，スイッチング素子１２は回転数制御され
る。

【００２５】図２はスイッチング素子１２とスイッチン
グ素子７の排他制御の様子を示す。図２において，モー
タ回転時，即ち，スイッチ１０がオンのとき，スイッチ
ング素子７はオフで，制動回路５には電流が流れない。
一方，スイッチング素子１２はオンである（オンとする
ことが許される）。即ち，駆動信号回路１１によりスイ
ッチング素子１２の制御電極にＰＷＭ信号が印加される
結果，スイッチング素子１２は図示の如くスイッチング
制御される。これにより，直流モータ１は一定の回転数
に制御された状態で回転する。

【００２６】逆に，ブレーキがかけられた時，即ち，ス
イッチ１０がオフにされた時，直流モータ１が発電機と
して動作する。このときブレーキ信号回路８からスイッ
チング素子７をオンにするブレーキ信号が発生する。従
って制動回路５を通って直流モータ１に発生した起電力
による電流が流れ，直流モータ１に急速な制動が掛る。
一方，駆動信号発生回路１１はスイッチング素子１２を
オフとする信号を発生する。これにより，スイッチング
素子７がオンとされる間，スイッチング素子１２はオフ
とされている。従って，スイッチング素子７からの電流
がスイッチング素子１２を流れることはない。この結
果，スイッチング素子７，１２等の回路素子が破壊され
ることを防止できる。

【００２７】図３は主にコントローラ２及び制動回路５
の構成を示す。コントローラ２は，直流モータ１をＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）制御により回転数制御する。コント
ローラ２は，トランジスタＴ１等からなる安定化電源回
路，Ｆ−Ｖ変換回路１６，スイッチングレギュレータ回
路（ＩＣ化されている）１７等を備える。スイッチング
レギュレータ回路１７が駆動信号回路１１の主要部をな
す。

【００２８】制動回路５は，スイッチ１０のオフに対応
して，直流モータ１をブレーキングする。制動回路５
は，ＤＣ−ＤＣコンバータ１３，フォトカプラ１４，反
転回路ＩＶ等を備える。フォトカプラ１４，反転回路Ｉ
Ｖ（及びトランジスタＴ２）がブレーキ信号回路８の主
要部をなす。

【００２９】なお，直流モータ１の回転数を検出するた
めに，回転数検出回路１５が設けられ，回転数を電気信
号に変換し，Ｆ−Ｖ変換回路１６に供給する。コントロ
ーラ２は，スイッチ３が投入されると，ダイオードＤ１
を介してバッテリ電圧Ｖｃｃ１を受けて，トランジスタ
Ｔ１，ツェナーダイオードＺＤ１，キャパシタＣ１及び
Ｃ２等により，安定化電源Ｖｃｃ２を形成する。このＶ
ｃｃ２はコントローラ２及び制動回路５の電源である。

【００３０】但し，スイッチング素子７が直流モータ１
のモータ端子間に接続されるので，スイッチング素子７
及び制動回路５のアース（接地電位）が他の回路と共通
になることを避ける必要がある。そこで，ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ１３を設け，Ｖｃｃ２とは絶縁された別電源Ｖ
ｃｃ２’をＶｃｃ２から形成している。

【００３１】コントローラ２において，スイッチングレ
ギュレータ回路１７即ち駆動信号回路１１は，スイッチ
ング素子（ＭＯＳＦＥＴ）１２の制御電極（ゲート電
極）に印加すべき第１の制御信号を形成する。この第１
の制御信号は，スイッチ１０がオンの時，これに応じ
て，検出された直流モータ１の回転数に基づいてＦ−Ｖ
変換回路１６の形成した信号を用いて，形成される。こ
れにより，直流モータ１はＰＷＭ制御により回転数（速
度）が制御される。また，第１の制御信号は，スイッチ
１０がオフの時，これに応じて，スイッチング素子１２
をオフにするように形成される。

【００３２】スイッチングレギュレータ回路１７は，汎
用のスイッチングレギュレータ用ＩＣ（例えばテキサス
インスツルメント社製「ＴＬ４９４」）からなり，２つ
の演算（又は差動）増幅器（オペアンプ），２つの出力
トランジスタ，外付けのＣＲ（キャパシタ，抵抗）によ
り周波数の決まるのこぎり波発振回路，ＤＣ５Ｖを形成
する基準電圧電源を備える。

【００３３】スイッチングレギュレータ回路１７の４番
端子にはスイッチ１０が接続される。この４番端子はス
イッチとして働き，スイッチングレギュレータ回路１７
は４番端子に３Ｖ以上が印加されると動作を停止し，３
Ｖ未満が印加されると所定の動作を行う。スイッチ１０
がオフの時，４番端子にはＶｃｃ２が印加されるので，
動作が停止される。これにより，第１の制御信号はアー
スとなり，スイッチング素子１２はオフとなる。

【００３４】スイッチ１０がオンの時は以下のとおりで
ある。即ち，４番端子はアースとされ，これに応じてオ
ペアンプＯＰ１（及びＯＰ２）の出力が“Ｌ”となる。
この出力“Ｌ”とのこぎり波発振回路の出力とが，図６
に示す如くに比較され，比較的幅広のパルスが形成され
る。このパルスは出力トランジスタＴ３により増幅され
て“Ｈ”レベルの第１の制御信号としてスイッチング素
子１２に印加される。これにより第１の制御信号の
“Ｈ”の間スイッチング素子１２がオンとなり，モータ
１は回転を始める。

【００３５】直流モータ１が回転すると，その回転数が
回転数検出回路１５で検出され，これに基づいてＦ−Ｖ
変換回路１６が回転数に比例した電圧をオペアンプＯＰ
１の非反転端子に入力する。オペアンプＯＰ１の反転端
子には，所定の基準電圧が入力される。両端子への入力
の差分信号がオペアンプＯＰ１から出力され，のこぎり
波と比較されてパルスが形成され，出力トランジスタＴ
３から出力される。これにより，Ｆ−Ｖ変換回路１６の
出力が基準電圧と等しくなるまで，直流モータ１はスピ
ードを増し（パルス幅は次第に狭くなる），等しくなっ
た後はこれを保つように制御される。

【００３６】制動回路５において，フォトカプラ１４及
び反転回路ＩＶ即ちブレーキ信号回路８は，スイッチン
グ素子（ＭＯＳＦＥＴ）７の制御電極（ゲート電極）に
印加すべき第２の制御信号を形成する。この第２の制御
信号は，スイッチ１０がオンの時，これに応じて，スイ
ッチング素子７をオフするように形成される。また，ス
イッチ１０がオフの時，これに応じて，スイッチング素
子７をオンするように形成される。これにより，直流モ
ータ１のモータ端子が短絡され，急激に回転が制限され
停止する。

【００３７】フォトカプラ１４は，汎用のフォトカプラ
用ＩＣからなる。フォトカプラ１４により，そのフォト
トランジスタに接続される直流モータ１に並列に入るス
イッチング素子７と，そのフォトダイオードに接続され
る（コントローラ２の）トランジスタＴ２とが，電気的
に絶縁される。フォトカプラ１４にはトランジスタＴ２
を介してスイッチ１０が接続される。

【００３８】スイッチ１０がオフの時，トランジスタＴ
２がオンするので，フォトダイオードに電流が流れ発光
する。この光入力によりフォトトランジスタがオンし
“Ｌ”を出力する。この出力“Ｌ”を反転回路ＩＶによ
り反転する。これにより，第２の制御信号は“Ｈ”とな
り，スイッチング素子７はオンとなる。即ち，モータ端
子は短絡される。

【００３９】スイッチ１０がオンの時，トランジスタＴ
２がオフするので，フォトダイオードには電流が流れ
ず，フォトトランジスタがオフとなり“Ｈ”を出力す
る。この出力“Ｈ”を反転回路ＩＶで反転することによ
り，第２の制御信号として“Ｌ”が形成される。これに
より，スイッチング素子７はオフとなる。

【００４０】以上をまとめると，以下の如くになる。電
源のスイッチ３がオンされると，バッテリ電圧Ｖｃｃ１
とこれから形成された安定化電源Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ２’
が各回路等に供給される。この時点では，手元のスイッ
チ１０はオフであるので，スイッチング素子１２はオフ
であり，スイッチング素子７はオンである。次に，手元
のスイッチ１０がオンされると（スイッチ１０を押す
と），スイッチング素子７はオフとなり，スイッチング
素子１２はＰＷＭ制御される。即ち，直流モータ１は回
転する。

【００４１】次に，手元のスイッチ１０がオフされると
（スイッチ１０を離すと），そのオフの（離した）瞬間
にスイッチング素子１２はオフとなり，スイッチング素
子７はオンとなる。これにより，直流モータ１は急停止
する。また，この停止するまでの極めて短い時間内に再
びスイッチ１０がオンされても，スイッチング素子１２
はオンとなり，逆にスイッチング素子７はオフとなる。

【００４２】このように，スイッチング素子１２及びス
イッチング素子７は互いに排他的にオン−オフ制御され
る。従って，両者が同時にオンとなることはないので，
これらが破壊されることもない。

【００４３】図４は，主に，コントローラ２に設けられ
る過電流からの保護回路を示す。この保護回路は，スイ
ッチング素子１２即ち直流モータ１に流れる電流を検出
し，これが所定の値（設定値電流）を所定の時間（設定
時間）より長期に渡って越えた場合に，過電流が流れた
として検出信号を形成する手段である。この検出信号に
より，駆動信号回路１１はスイッチング素子１２をオフ
とするような第１の制御信号を形成する。

【００４４】モータ電流を検出するために，スイッチン
グ素子（ＭＯＳＦＥＴ）１２のソースに抵抗Ｒｓが接続
される。抵抗Ｒｓを流れる電流は，オペアンプＯＰ３に
よって増幅される。オペアンプＯＰ３の出力は，次段の
抵抗及びキャパシタからなる平滑回路により平滑され
る。これは，モータ電流がＰＷＭ制御によりスイッチン
グされた電流であるためである。

【００４５】平滑回路の出力は第１のコンパレータＣＯ
ＭＰ１の一方の（非反転）端子に入力される。コンパレ
ータＣＯＭＰ１の他方の（反転）端子には設定値電流に
対応する値が入力される。平滑回路の出力を波形ａとし
て図７に示す。また，波形ａに重ねて設定値電流に対応
する値を示す。

【００４６】ここで，設定値電流に対応する値は，安定
化電源Ｖｃｃ２を分割して形成している。また，設定値
電流に対応する値は，バッテリ電圧が一定の場合に所定
の過電流値であるとして，この電流を前述の如く検出し
て増幅して得られる値より，多少低い値とされる。

【００４７】一方，波形ａは，直流モータ１が起動され
ると徐々に増加し一時的に設定値電流に対応する値を越
える。これを起動電流という。起動電流は，図中点線で
示す如く，比較的短時間で一定値（通常運転の場合の
値）にまで下がる。これに対し，ロック電流等の過電流
は，図中実線で示す如く，比較的長時間（設定時間を越
えて）設定電流値に対応する値を越えてしまうことが多
い。起動電流と過電流とを区別するために，後述する積
分回路及び第２のコンパレータＣＯＭＰ２が設けられ
る。

【００４８】コンパレータＣＯＭＰ１の出力は，波形ａ
が設定値電流に対応する値より大きい（モータ電流が設
定値電流より大きい）場合に，“Ｈ”とされる。コンパ
レータＣＯＭＰ１の出力を波形ｂとして図７に示す。波
形ｂが“Ｈ”である期間は，起動電流では比較的短く
（図中点線で示す），過電流では比較的長い（図中実線
で示す）。

【００４９】コンパレータＣＯＭＰ１の出力は，抵抗及
びキャパシタからなる積分回路に入力され，更に，積分
回路の出力がコンパレータＣＯＭＰ２の一方の（非反
転）端子に入力される。コンパレータＣＯＭＰ２の他方
の（反転）端子には所定の基準値が入力される。積分回
路の出力を波形ｃとして図７に示す。また，波形ｃに重
ねて基準値をｄとして示す。

【００５０】ここで，基準値ｄは，安定化電源Ｖｃｃ２
を分割して形成している。また，基準値ｄは，起動電流
によって得られる積分回路の出力の最大値より，多少大
きい値とされる。これにより，起動電流によっては，波
形ｃが基準値ｄを越えることがないようにされる。

【００５１】一方，波形ｃは，波形ｂの“Ｈ”の期間が
長くなる程その積分によりその値が増加し，当該期間が
所定の時間になった時点で基準値ｄを越える。この所定
の時間が設定時間とされる。即ち，波形ｃが基準値ｄを
越えると，モータ電流が設定電流値を設定時間以上越え
る状態が続いたことになり，過電流が流れたことにな
る。これにより，起動電流と過電流とが区別される。

【００５２】コンパレータＣＯＭＰ２は波形ｃを基準値
ｄと比較し，波形ｃが基準値ｄより大となった時点で，
その出力を“Ｈ”とする。この出力を波形ｅとして図７
に示す。波形ｅは抵抗を介して波形ｃに重畳される。こ
れにより，波形ｃは，図７に示す如くになる。

【００５３】波形ｅの“Ｈ”は，フリップフロップ（例
えば汎用ＣＭＯＳＩＣ「４０１３」）１８のＳ端子に入
力される。これにより，フリップフロップ１８はその出
力Ｑを“Ｈ”とする。出力Ｑを図７に示す。この出力Ｑ
の“Ｈ”は，一度出力されると，リセットスイッチ１９
のオンによらなければ（Ｒ端子への“Ｈ”入力によらな
ければ），解除できない（“Ｌ”に戻らない）。

【００５４】出力Ｑは，スイッチングレギュレータ回路
１７内のオペアンプＯＰ２の非反転端子に入力される。
このオペアンプＯＰ２は，スイッチングレギュレータ回
路１７の持つ２つのオペアンプのうちのオペアンプＯＰ
１でない方のものである。オペアンプＯＰ２の反転端子
には，所定の値が入力される。この所定の値は，出力Ｑ
の“Ｈ”と“Ｌ”の間の値とされる。

【００５５】オペアンプＯＰ２は，出力Ｑの“Ｈ”によ
り，その出力を比較的高い値（オペアンプＯＰ１の出力
の最大より高い値）とする。オペアンプＯＰ２の出力
は，図４の如く，オペアンプＯＰ１の出力と接続されて
いるので，この比較的高い値とのこぎり波とが比較され
る。

【００５６】今，オペアンプＯＰ２の出力がのこぎり波
より十分大きい値である場合，パルスは形成されない
（図６参照）。従って，出力トランジスタＴ３の出力は
“Ｌ”となり，スイッチング素子１２はオフとされる。
これにより，モータ回路はしゃ断され，モータ電流（ロ
ック電流）は図７の波形ａに示す如く急激に減少し，直
流モータ１は停止に至る。

【００５７】波形ａの減少により，図７の如く，波形ｂ
は“Ｈ”から“Ｌ”とされる。これに応じて，波形ｃも
減少する。波形ｃが基準値ｄを下まわった時点で波形ｅ
は“Ｈ”から“Ｌ”となる。これにより，波形ｃも図７
に示す如く変化する。従ってコンパレータＣＯＭＰ２は
ヒステリシスを有する。

【００５８】直流モータ１が停止した後，ロック電流等
の過電流の原因を除き（例えば草のつまり等を取り除
き），リセットスイッチ１９をオンする。これにより，
フリップフロップ１８がリセットされ，出力Ｑは“Ｌ”
とされる。従って，この後スイッチ１０をオンとするこ
とにより，直流モータ１は再び回転を始める。

【００５９】図５は，コンパレータＣＯＭＰ１の反転端
子への入力についての他の形成手段を示す。この反転端
子への入力は，図４においては，安定化電源Ｖｃｃ２か
ら形成しており，安定している。これに対して，ロック
電流は，バッテリ電圧が一定であれば略一定であると考
えられるが，バッテリ電圧が低下するとこれに伴って低
下すると考えられる。このため，ロック電流が設定値電
流を越えない場合がある。

【００６０】そこで，図５に示す如く，コンパレータＣ
ＯＭＰ１の反転端子へ，バッテリ電圧を直接抵抗により
分割した値を入力する。この構成によれば，バッテリ電
圧が低下した場合，これに応じて反転端子への入力レベ
ルも低下するので，低下したロック電流でも検出するこ
とができる。

【００６１】なお，バッテリ電圧が所定の値より高い場
合もあり得るので，ツェナーダイオードＺＤ２を接続す
ることが望ましい。これにより，バッテリ電圧が高い場
合には反転端子への入力をツェナーダイオードＺＤ２に
より一定とし，ツェナーブレークダウン電圧以下の場合
にはバッテリ電圧を分割した値を反転端子への入力とす
ることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明した如く，本発明によれば，電
源が切られた後芝刈り機のブレードを急速に停止でき，
規制に適合した芝刈り機を実用化できると共に，電子回
路の破壊を防止することにより小型で安価な電子回路に
よる電気式ブレーキを適用することができ，また，過電
流時にモータ回路を確実にしゃ断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図を示す。

【図２】本発明のスイッチング素子の排他制御の様子を
示す図である。

【図３】コントローラ及び制動回路の構成図である。

【図４】保護回路の構成図である。

【図５】保護回路の変形例の説明図である。

【図６】ＰＷＭ制御の説明のための図である。

【図７】保護回路の動作説明のための波形図である。

【図８】本発明の背景となった構成を示す図である。

【図９】本発明の背景となった構成を示す図である。

【符号の説明】

１直流モータ２コントローラ３スイッチ４ダイオード５制動回路６ダイオード７スイッチング素子８ブレーキ信号回路９抵抗１０スイッチ１１駆動信号回路１２スイッチング素子１３ＤＣ−ＤＣコンバータ１４フォトカプラ１５回転数検出回路１６Ｆ−Ｖ変換回路１７スイッチングレギュレータ回路１８フリップフロップ１９リセットスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレードを回転させる直流モータ（１）
と，直流モータ（１）を制御するための第１のスイッチ
ング素子（１２）を有するコントローラ（２）と，直流
モータ（１）の始動停止を行うスイッチ（１０）とを備
えた電動式芝刈り機において，スイッチ（１０）がオンのとき非導通となりスイッチ
（１０）がオフされたとき導通となる第２のスイッチン
グ素子（７）を有する制動回路（５）を備え，第１のス
イッチング素子（１２）と第２のスイッチング素子
（７）とを互いに排他的にオン−オフ制御すると共に，スイッチ（１０）がオフされたとき制動回路（５）の閉
回路で直流モータ（１）に発生する起電力に基づく電流
を流し，直流モータ（１）に回転制動をかけることを特
徴とする電動式芝刈り機。
【請求項２】第１のスイッチング素子（１２）の制御
電極に印加すべき第１の制御信号を形成する駆動信号回
路（１１）をコントローラ（２）に設け，第２のスイッチング素子（７）の制御電極に印加すべき
第２の制御信号を形成するブレーキ信号回路（８）を制
動回路（５）に設け，スイッチ（１０）のオフに応じて，駆動信号回路（１
１）が第１のスイッチング素子（１２）をオフにするよ
うな第１の制御信号を形成し，ブレーキ信号回路（８）
が第２のスイッチング素子（７）をオンにするような第
２の制御信号を形成することを特徴とする請求項１に記
載の電動式芝刈り機。
【請求項３】直流モータ（１）の回転数を検出しこれ
に基づいて形成された信号を用いて駆動信号回路（１
１）が第１の制御信号を形成することによって，直流モ
ータ（１）の回転を制御することを特徴とする請求項２
に記載の電動式芝刈り機。
【請求項４】第１のスイッチング素子（１２）に流れ
る電流を検出しこれが所定の値を越えた場合に検出信号
を形成する手段をコントローラ（２）に設け，検出信号の形成に応じて，駆動信号回路（１１）が第１
のスイッチング素子（１２）をオフにするような第１の
制御信号を形成することを特徴とする請求項３に記載の
電動式芝刈り機。