JPH07194167A - ミシン用モータ駆動装置 - Google Patents

ミシン用モータ駆動装置

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JPH07194167A
JPH07194167A JP5336685A JP33668593A JPH07194167A JP H07194167 A JPH07194167 A JP H07194167A JP 5336685 A JP5336685 A JP 5336685A JP 33668593 A JP33668593 A JP 33668593A JP H07194167 A JPH07194167 A JP H07194167A
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JP
Japan
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voltage
motor
sewing machine
inverter
drive device
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Application number
JP5336685A
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English (en)
Inventor
Hisahiro Shimizu
久弘 清水
Masamitsu Takushima
正光 宅島
Takeshi Kadode
剛 門出
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Juki Corp
Original Assignee
Juki Corp
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Publication date
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B69/00Driving-gear; Control devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の変動や、モータの力行モード、回
生モードによりDC母線電圧が変動しても、モータの駆
動用電圧の変動がなく、モータのトルク変動を小さく抑
えることができ、モータを過励磁させることがなく、モ
ータの発熱を確実に防止することができ、また入力電源
電圧の共通化を図ることができるミシン用モータ駆動装
置を提供する。 【構成】 ミシンを駆動する誘導モータ2にインバータ
部11から駆動用電圧を付与するミシン用モータ駆動装
置において、前記インバータ部11は前記駆動用電圧の
周波数および電圧値を可変制御自在に形成されており、
前記インバータ部11へのDC母線電圧を前記駆動用電
圧を適正に保持する情報として検出する電圧検出部13
を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミシンの駆動源として
の誘導モータの動作を制御するミシン用モータ駆動装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のミシン用モータ駆動装置の
一例を適用したミシン全体の構成を示し、図中符号1は
ミシン本体であり、誘導モータからなるモータ2からベ
ルト4を介して動力が伝達されるように形成されてい
る。このミシン本体1の主軸の一端部には、ミシンの速
度および位置を検出する速度・位置検出器3が取り付け
られており、ミシン制御部5およびモータ駆動装置6の
モータ制御部7へ速度、位置信号をフィードバックさせ
ている。
【0003】これらのミシン制御部5、モータ制御部7
およびコンバータ部8に電源がそれぞれ供給されてい
る。前記ミシン制御部5は、足踏みスイッチ、パネル入
力等の外部からのミシン運転指令に基づいて、ミシン本
体1に対してソレノイド等の駆動のためのミシン駆動信
号を発し、また、モータ制御部7に対してモータ2の各
種状態信号を確認しながら回転/停止信号、速度信号を
発する。
【0004】モータ駆動装置6はモータ制御部7、トラ
ンジスタ駆動部9、交流を直流に変換するコンバータ部
8、平滑部10および直流を交流に変換して駆動用電圧
としてモータ2へ出力するインバータ部11により構成
されている。モータ制御部7はミシン制御部5より回転
/停止信号、速度信号を受け取り、また、速度・位置検
出器3からの速度、位置信号を確認しながら、ミシンを
回転、停止、加速、減速、等速の各運転モードに制御す
るようにトランジスタ駆動部9に対し、トランジスタの
ON、OFFデューテー比が変調されたPWM信号を出
力するように形成されている。また、トランジスタ駆動
部9においては、モータ制御部7からのPWM信号に基
づき、実際にトランジスタを駆動可能な電力変換を行な
い、インバータ部11のトランジスタへ供給するように
形成されている。
【0005】一方、モータ2への電力の供給は次のよう
にして行なわれる。まず、コンバータ部8にて電源より
供給される交流を直流に変換し、平滑部10において平
滑した後、インバータ部11へ供給される。このインバ
ータ部11では前記トランジスタ駆動部9からの信号に
基づいてスイッチングが行なわれ、直流を交流に変換し
てモータ2に駆動用電圧として供給する。
【0006】一般に、インバータ制御されるモータ2に
おいてはV(インバータ出力電圧・モータ一次電圧)と
f(インバータ出力周波数・モータ一次周波数)の比を
一定とするV/f一定制御が用いられている。
【0007】図5にモータ2の一相分の等価回路を示
す。
【0008】ここでモータ出力トルクTを求めると下式
の通りとなる。
【0009】 ここで、f1 はモータ一次周波数、fs はすべり周波数
であり、Kは相数、極数および角速度から求まる定数で
ある。
【0010】以上より、E/f1 =一定とすることによ
り、トルクTはfs に比例することが分かる。
【0011】ところが、実際には、Eを直接制御できな
いのでEとVとがほぼ等しいとして、V/f一定制御が
なされている。
【0012】しかしながら、 E=V−(r1 +ωl1 )I1 であり、低周波領域、または重負荷時等ではr1 、l1
による一次インピーダンスによる電圧降下が無視できな
くなり、トルク低下となるため、図6の破線で示すよう
に、低周波領域では予め電圧を高めに設定し、また、糸
切等の重負荷時には図7の破線で示すように、一時的に
V/F値を切換え、トルクの低下によるミシンロックを
防ぐようにしてきた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ミシン用駆動装置6においては、平滑部10からの出力
電圧であってインバータ部11に供給されるDC母線電
圧の変動が考慮されていなかったため、例えば、電源電
圧が低下すると、当然インバータ部11の出力電圧Vも
低下するものであった。前記式(1)からも明らかなよ
うに、出力トルクはE2 (V2 )に比例するため、モー
タ2の大幅なトルク低下、ミシンロックに至ることがあ
った。また、逆に電源電圧が上昇すると、モータが過励
磁となり、モータ2の発熱の問題があった。
【0014】以上のDC母線電圧の変動現象は、電源電
圧の変動時ばかりでなく、モータ2が力を出して回転す
ることにより何らかの仕事が行なわれているモータの力
行モード時、モータ2が惰性により回転させられている
回生モード時によってもDC母線電圧が変動し、これに
伴いトルク変動が発生し、ミシンの縫製に与える影響は
大きいものであった。
【0015】その他、ミシンは世界各地で使用されてお
り、仕向地により電源電圧使用が異なり、仕向地別にタ
ップを切替える、内部定数設定を変更するなどの作業が
必要となり繁雑であった。
【0016】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、電源電圧の変動や、モータの力行モード、回生
モードによりDC母線電圧が変動しても、モータの駆動
用電圧の変動がなく、モータのトルク変動を小さく抑え
ることができ、モータを過励磁させることがなく、モー
タの発熱を確実に防止することができ、また入力電源電
圧の共通化を図ることができるミシン用モータ駆動装置
を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のミシン用モータ駆動装置は、ミシンを駆動
する誘導モータにインバータ部から駆動用電圧を付与す
るミシン用モータ駆動装置において、前記インバータ部
は前記駆動用電圧の周波数および電圧値を可変制御自在
に形成されており、前記インバータ部へのDC母線電圧
を前記駆動用電圧を適正に保持する情報として検出する
電圧検出部を設けて形成したことを特徴とする。
【0018】また、請求項2は、請求項1に記載のミシ
ン用モータ駆動装置において、インバータ部は、電圧検
出部の検出したDC母線電圧に基づいて、電源電圧変動
を補償した駆動用電圧、誘導モータの力行モードや回生
モードにおけるDC母線電圧の変動を補償した駆動用電
圧および電源仕様に対し自動的に補正された駆動用電圧
を出力自在に形成されていることを特徴とする。
【0019】
【作用】本発明によれば、電圧検出部がインバータ部へ
のDC母線電圧を常に検出しており、インバータ部は検
出されたDC母線電圧に応じて適正な駆動用電圧を誘導
モータに付与するので、電源電圧の変動や、モータの力
行モード、回生モードによりDC母線電圧が変動して
も、モータの駆動用電圧の変動がなく、モータのトルク
変動を小さく抑えることができ、モータを過励磁させる
ことがなく、モータの発熱を確実に防止することがで
き、また入力電源電圧の共通化を図ることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1から図3につい
て説明する。
【0021】図1は本発明の一実施例を示し、従来例と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0022】本実施例においては、平滑部10とインバ
ータ部11との間に、平滑部10の出力およびインバー
タ部11の入力としてのDC母線電圧値を検出してモー
タ制御部7へ出力する電圧検出器13を設けてミシン用
モータ駆動装置12を形成したものであり、その他は従
来と同様に形成されている。
【0023】前記モータ制御部7は、ミシン制御部5か
らの回転/停止信号、速度信号と速度・位置検出器3か
らの速度信号に基づいて、先ずインバータ部11および
トランジスタ駆動部9を駆動すべきPWM信号を演算す
る。次に、その結果に対し、新設した電圧検出部13よ
り得られるDC母線電圧値に基づいて、電源電圧仕様、
電源電圧変動、力行モード、回生モードが原因となるD
C母線電圧変動によるV/f値の変動補償を行うべく、
補正を実施し、トランジスタ駆動部9に対しPWM信号
を発生する。トランジスタ駆動部9ではPWM信号を実
際のトランジスタ駆動可能な信号に電力変換し、インバ
ータ部11へ出力するようにされている。
【0024】次に、図2によりモータ制御部7における
PWM信号の生成と本実施例の作用とについて説明す
る。
【0025】モータ制御部7は外部からの回転指令によ
りスイッチ14がオンされると、周波数指令(=速度指
令)fa が加減速カーブ演算部15に入力され、加減速
度が決定されて周波数指令fb がすべり周波数リミッタ
16へ出力される。このすべり周波数リミッタ16にお
いては、ミシン本体1に取り付けられた速度・位置検出
器3からフィードバックされるミシンの速度信号f
m と、現在速度指令周波数fo の差でもって決定される
すべり周波数fs と前記周波数指令fb とにより、モー
タ2が停動トルク(モータ2が与えられた周波数に対し
て発生できる限界トルク)を越えないようにリミッタを
かけ最終的な指令周波数であるfo を出力する。
【0026】ここで、fo は現在指令周波数として管理
され、加減速カーブ演算部15にフィードバックされて
再び演算され、次の指定周波数fb を決定する。
【0027】以上の演算をfa =fo となるまで繰り返
しミシンの速度制御を行なう。
【0028】一方、指令電圧は、まず、周波数fo をう
けたV/F演算部17が、その周波数fo に対応したあ
る設定されたV/Fパターン、あるいは一次インピーダ
ンスによる電圧降下分を考慮したV/Fパターンとなる
ように演算されて、電圧値Vaとして出力電圧演算部1
8へ出力される。この電圧値V aは出力電圧演算部18
においてDC母線電圧の変動によるV/F値の変動補償
を行なうべく、電圧検出部13からのDC母線電圧値V
m に基づいて補正されて、最終的な指令電圧であるVo
としてPWM演算部19へ出力される。
【0029】このPWM演算部19においては、入力さ
れる周波数fo および電圧Vo に基づいてPWM演算が
成され適正なPWM信号としてトランジスタ駆動部9へ
出力される。これによりミシンは最適に可変速駆動され
る。
【0030】前記電圧検出部13としては、例えば電圧
−周波数変換してDC母線電圧の検出を行なったり、電
圧−電圧変換、電圧−パルス幅変換、A−D変換等の手
段を用いることができる。
【0031】これらのうち、図3により電圧−周波数変
換方式の電圧検出部13を説明する。先ず、DC母線電
圧は分圧抵抗R1およびR2により分圧されて、分圧電
圧V2としてコンパレータ20に入力される。また、定
電流回路21にリセットスイッチ22を介して接続され
ているコンデンサC1および抵抗R3の一方のコンデン
サC1に対して定電流回路21から充電されて行く。こ
の時、次第に上昇するコンデンサC1の充電電圧V1が
前記コンパレータ20の他の入力とされている。そし
て、このコンパレータ20からは、例えばV2−V1の
値がワンショットマルチバイブレータ23へ出力され
る。このワンショットマルチバイブレータ23は、電圧
V1およびV2が所定の関係になった時、例えばV1>
V2となった時等に1パルス出力するとともにリセット
スイッチ22をリセットさせる。このようにして本実施
例の電圧検出部13はDC母線電圧をワンショットマル
チバイブレータ23からの出力パルスの周波数に変換し
て検出することができる。
【0032】本実施例によれば、電圧検出部13がイン
バータ部11へのDC母線電圧を常に検出しており、イ
ンバータ部11は検出されたDC母線電圧に応じて適正
な駆動用電圧をモータ2に付与するので、電源電圧の変
動や、モータ2の力行モード、回生モードによりDC母
線電圧が変動しても、モータ2の駆動用電圧の変動がな
く、モー2タのトルク変動を小さく抑えることができ、
モータ2を過励磁させることがなく、モータ2の発熱を
確実に防止することができ、また入力電源電圧の共通化
を図ることができる。
【0033】なお、前記実施例においてはPWM方式の
インバータ装置について説明したが、可変電圧、可変周
波数方式のインバータであれば、同様の制御が可能であ
り、効果を得ることができる。
【0034】また、図1において、ミシン本体1はベル
ト4を用いてモータ2より駆動力を得るよう図示してい
るが、歯車、リンク、あるいはモータより直接駆動量を
得るものでも構わない。また、ミシンおよびモータの制
御、演算はハードウェアによる構成でもマイクロコンピ
ュータ等を用いたものでも同様に構成可能である。
【0035】また、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。
【0036】
【発明の効果】このように本発明のミシン用モータ駆動
装置は構成され作用するものであるから、以下の効果が
得られる。
【0037】(1)電源電圧変動、モータの力行モー
ド、回生モードによるDC母線電圧変動があっても、イ
ンバータ部からモータに出力される駆動用電圧の変動が
なく、ミシンのトルク変動も小さく抑えることができ
る。
【0038】(2)DC母線電圧の上昇に伴う過励磁に
よる運転をなくし、モータの発熱をおさえることがで
き、信頼性、安全性の高い装置を得ることができる。
【0039】(3)電源電圧仕様による電源タップの切
替えや、設定値の変更等のない入力電源電圧の共通化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のミシン用モータ駆動装置の1実施例を
適用したミシンの全体構成を示すブロック図
【図2】モータ制御部の一例を示すブロック図
【図3】電圧検出部の一実施例を示すブロック図
【図4】従来のミシン用モータ駆動装置を適用した図1
と同様の図
【図5】モータ1相分の等価回路図
【図6】従来の低周波ブースト機能を示すV/F特性図
【図7】従来の重負荷時ブースト機能を示すV/F特性
【符号の説明】
1 ミシン本体 2 モータ 7 モータ制御部 11 インバータ部 12 モータ駆動装置 13 電圧検出部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ミシンを駆動する誘導モータにインバー
    タ部から駆動用電圧を付与するミシン用モータ駆動装置
    において、前記インバータ部は前記駆動用電圧の周波数
    および電圧値を可変制御自在に形成されており、前記イ
    ンバータ部へのDC母線電圧を前記駆動用電圧を適正に
    保持する情報として検出する電圧検出部を設けたことを
    特徴とするミシン用モータ駆動装置。
  2. 【請求項2】 インバータ部は、電圧検出部の検出した
    DC母線電圧に基づいて、電源電圧変動を補償した駆動
    用電圧、誘導モータの力行モードや回生モードにおける
    DC母線電圧の変動を補償した駆動用電圧および電源仕
    様に対し自動的に補正された駆動用電圧を出力自在に形
    成されていることを特徴とする請求項1に記載のミシン
    用モータ駆動装置。
JP5336685A 1993-12-28 1993-12-28 ミシン用モータ駆動装置 Pending JPH07194167A (ja)

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