JPH07284297A - モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源を用いることなく、不快な振動や騒
音の発生を大幅に低減することができ、しかも、モータ
のトルク変動を十分に防止できるモータの駆動装置を提
供することである。 【構成】 商用交流電源３１からの交流を全波整流回路
３２により全波整流してユニバーサルモータ４に供給す
る一方、ＣＰＵ４１は、制御装置３６によりＲＡＭ４２
に書き込まれたパルス幅Ｗｏを、ＲＯＭ４３に記憶され
ている補正係数ｃを用いてパルス幅Ｗに補正する。そし
て、第二のタイマ４６によって、パルス幅Ｗの論理反転
したパルス信号Ｓｃを得る。そのパルス信号Ｓｃをイン
バータ４７を介して論理反転させた反転信号をスイッチ
ング素子３４に与えることにより、そのスイッチング素
子３４をオンオフして、全波整流出力をチョッピング
し、そのチョッピング電圧がユニバーサルモータ３３に
供給されて同モータ３３が駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、与えられた操作量に応
じてモータを駆動制御するモータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ミシンにおいては、ミシンモータの回転
運動を針棒の上下動作やタイミングの異なる天秤の動作
や下糸釜の回転動作や布送り動作等に変換することによ
り、一連の製縫作業が行われる。上記ミシンモータとし
ては例えばユニバーサルモータが使用されており、この
ユニバーサルモータの駆動装置の一例を、図９及び図１
０に示す。この図９に示すように、商用交流電源１に
は、ノイズ除去回路２、ソリッドステートリレー３及び
ユニバーサルモータ４が接続されている。

【０００３】上記ソリッドステートリレー３は、ＣＰＵ
５によりオンオフ制御されるように構成されている。こ
のＣＰＵ５は、ユニバーサルモータ４の目標速度を設定
するための速度指令ボリューム６からの速度指令、並び
に、ユニバーサルモータ４の回転速度を検出するロータ
リエンコーダ７からの検出信号を受ける構成となってい
る。そして、ＣＰＵ５は、ロータリエンコーダ７からの
検出信号と速度指令ボリューム６からの速度指令とを比
較して制御指令信号を作成し、この制御指令信号に基づ
いてソリッドステートリレー３のオンタイミングを設定
するように構成されている。図１０の（ｂ）は、ＣＰＵ
５により設定されたソリッドステートリレー３のオン信
号を示すものであり、ソリッドステートリレー３は、オ
ン信号が与えられると、図１０の（ａ）に示す商用交流
電源１の電圧波形を、図１０の（ｃ）に示すように、オ
ン信号が与えられた位相角から次のゼロクロスまでユニ
バーサルモータ４に供給することにより、ユニバーサル
モータ４を回転させる構成となっている。

【０００４】そして、上記ＣＰＵ５は、ロータリエンコ
ーダ７による検出結果と速度指令ボリューム６による設
定値とが除々に等しくなるように、制御指令信号を変更
し、ソリッドステートリレー３のオン信号を修正する。
例えば、ロータリエンコーダ７による検出結果が速度指
令ボリューム６による目標速度より小さい場合、図１０
の（ｂ）において、ソリッドステートリレー３のオン信
号を左側へシフトさせる。これにより、ユニバーサルモ
ータへの電圧印加時間が大きくなり、ユニバーサルモー
タ４が加速する。ここで、商用交流電源１は５０Ｈｚま
たは６０Ｈｚの交流であるから、ユニバーサルモータ４
は１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの周波数成分によって回
転されており、その電流波形は図１０の（ｄ）のように
なる。また、ユニバーサルモータ４では、トルクは流れ
る電流の２乗に比例するので、そのトルクГは概略図１
０の（ｅ）のようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、図１０の（ｅ）に示すように、ユニバーサ
ルモータ４に断続的にトルクГが発生し、しかも、その
トルクГが一定でなかったため、ユニバーサルモータ４
には１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの振動が発生してい
た。このため、ミシンの筐体がユニバーサルモータ４に
より振動され、ミシンの操作者に不快な振動が伝達され
てしまうという問題点があった。しかも、この１００Ｈ
ｚまたは１２０Ｈｚの振動は可聴域にあるため、操作者
に耳障わりな低音騒音を与えてしまうという問題点もあ
った。

【０００６】上述した問題点を解決する構成として、ユ
ニバーサルモータ４を直流電源を用いて駆動制御する構
成が考えられる。しかしながら、この構成の場合、ユニ
バーサルモータ４を駆動する程の大きな直流電源を用い
ると非常に製造コストが高くなると共に、場合によって
はトランス等の重くてかさばる素子をミシンに搭載せね
ばならないという問題点が発生する。

【０００７】そこで、本出願人は、直流電源を使用せず
に不快な振動や騒音の発生を十分に低減することができ
るモータの駆動装置を発明する研究を行った。この研究
により、本出願人は、図１１ないし図１４に示す構成を
考えた（尚、この構成は公知技術ではない）。この構成
では、図１１に示すように、商用交流電源１からの交流
を全波整流する全波整流回路８を設け、この全波整流回
路８からの全波整流出力をユニバーサルモータ４に供給
すると共に、この供給する全波整流出力をスイッチング
素子９によりチョッピングするように構成されている。
上記スイッチング素子９は、例えばＩＧＢＴやＦＥＴ等
のトランジスタから構成されている。そして、スイッチ
ング素子９は、制御装置１０によりパルス発生回路１１
を介してオンオフ制御される構成となっている。上記制
御装置１０は、全波整流回路８の全波整流出力端子に接
続された電源同期信号発生回路１２からの電源同期信号
を受けるようになっている。上記電源同期信号発生回路
１２は、全波整流回路８からの全波整流出力の零交差時
点において電源同期信号を発生するように構成されてい
る。

【０００８】ここで、上記制御装置１０及びパルス発生
回路１１は例えばワンチップマイコン１３から構成され
ており、このワンチップマイコン１３の具体的構成を図
１２に示す。この図１２に示すように、ワンチップマイ
コン１３は、ＣＰＵ１４、ＲＡＭ１５、ＲＯＭ１６、Ｉ
Ｏポート１７、第１のタイマ１８、第２のタイマ１９、
インバータ２０及び割り込みコントローラ２１から構成
されている。この場合、ＣＰＵ１４、ＲＡＭ１５、ＲＯ
Ｍ１６、ＩＯポート１７及び割り込みコントローラ２１
から前記制御装置１０に相当する部分が構成され、第１
のタイマ１８、第２のタイマ１９及びインバータ２０か
ら前記パルス発生回路１１に相当する部分が構成されて
いる。

【０００９】そして、上記制御装置１０は、電源同期信
号発生回路１２からの電源同期信号を割り込みコントロ
ーラ２１の割り込み要求端子ＩＮＴ１に受けると起動さ
れて、操作量（具体的にはパルス幅Ｗ0 ）を算出し、こ
の算出した操作量をＲＡＭ１５に記憶するように構成さ
れている。尚、制御装置１０は、一般的に用いられてい
る比例制御装置や適応制御装置やファジィ制御装置等で
構成されている。そして、パルス発生回路１１は、上記
ＲＡＭ１５に記憶された操作量（パルス幅Ｗ0）のパル
スを一定の時間間隔で発生し、この発生したパルス信号
に基づいてスイッチング素子９をオンオフ制御するもの
である。具体的には、第１のタイマ１８は、図１３
（ｃ）に示すように、一定時間間隔毎にパルスを発生す
るレートジェネレータである。また、第２のタイマ１９
は、リトリガラブル１ショットジェネレータであり、図
１３（ｄ）に示すように、第１のタイマ１８からのパル
ス信号の立上がりエッジをトリガー信号として論理反転
したパルスを発生するように構成されている。

【００１０】この第２のタイマ１９から出力されるパル
ス信号のパルス幅ｄは、制御装置１０の操作量（パルス
幅）によって決まるものであり、具体的には、制御装置
１０が操作量を算出する度に、即ち、図１３（ｅ）に示
す電源同期信号のオフタイミングで、ＩＯポート１７を
介して書き込まれるように構成されている。そして、次
のトリガー信号が入力した時点で、上記書き込まれたパ
ルス幅の論理反転したパルス信号を発生するようになっ
ている。また、第２のタイマ１９は、パルス幅ｄが書き
込まれた後、次にパルス幅ｄが書き込まれるまでに、ト
リガー信号が入力されると、前回発生したパルスと同じ
パルス幅の論理反転したパルスを発生するようになって
いる。そして、第２のタイマ１９から発生されたパルス
信号をインバータ２０を介して反転させた反転信号によ
ってスイッチング素子９をオンオフ制御しており、これ
により、図１４にて実線で示す波形の電圧がユニバーサ
ルモータ４に供給される構成となっている。

【００１１】上記構成によれば、スイッチング素子９を
オンオフ制御するチョッピング信号、即ち、第２のタイ
マ１９から発生されるパルス信号の周波数を高くするこ
とにより、高速度でスイッチングされた電圧をユニバー
サルモータ４に印加することが可能となる。これによ
り、トルクが連続的にユニバーサルモータ４に発生する
ようになるから、ユニバーサルモータ４に発生する振動
・騒音を大幅に低減することができる。

【００１２】しかし、上記構成では、ユニバーサルモー
タ４に供給される電圧には、図１４にて破線で示すよう
な正弦波電圧成分が含まれている。このため、該モータ
４に流れる電流も正弦波成分即ち交流特性を持ってしま
うので、該モータ４のトルクが１００または１２０Ｈｚ
の周期で変動するという不具合が発生する。この結果、
モータ４の回転速度が１００または１２０Ｈｚの周期で
変動して振動するという不具合が生ずるので、この点を
解決する必要がある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、直流電源を用い
ることなく、不快な振動や騒音の発生を大幅に低減する
ことができ、加えて、モータのトルク変動を十分に防止
できるモータの駆動装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のモータの駆動装
置は、交流電源からの交流を全波整流する全波整流手段
を備え、この全波整流手段から出力された全波整流出力
をチョッピングしてモータに印加するチョッピング手段
を備え、与えられた操作量に対応するパルス幅にて変調
されたパルス信号を発生し、このパルス信号に基づいて
前記チョッピング手段を制御するパルス幅変調手段を備
えて成り、更に、前記パルス幅変調手段は、前記パルス
信号のパルス幅を前記モータに印加される電流に含まれ
る交流成分を抑制するように補正するパルス幅補正手段
と、このパルス幅補正手段により補正されたパルス幅の
パルス信号を発生するパルス発生手段とを有して構成さ
れているところに特徴を有する。

【００１５】この構成の場合、前記パルス幅補正手段
は、前記全波整流出力の位相を検出する位相検出手段を
備え、この位相検出手段により検出した位相に基づいて
前記パルス信号のパルス幅を補正することが好ましい。
また、前記パルス幅補正手段は、前記全波整流出力の電
圧を検出する電圧検出手段を備え、この電圧検出手段に
より検出した電圧に基づいて前記パルス信号のパルス幅
を補正することも一層好ましい構成である。

【００１６】

【作用】上記手段によれば、パルス幅変調手段により与
えられた操作量に対応するパルス幅にて変調されたパル
ス信号を発生し、このパルス信号に基づいてチョッピン
グ手段を制御することによって、全波整流出力をチョッ
ピングしてモータに印加する構成とした。この構成で
は、チョッピングの周波数を高くすることにより、高速
度でスイッチングされた電圧をモータに印加することが
可能となるので、モータに発生する振動・騒音を大幅に
低減することができる。加えて、パルス幅変調手段のパ
ルス幅補正手段により、パルス信号のパルス幅をモータ
に印加される電流に含まれる交流成分を抑制するように
補正する構成としたので、モータに流れる電流は交流特
性を持たなくなる。この結果、モータのトルクが１００
または１２０Ｈｚの周期で変動することを防止できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図１な
いし図７を参照しながら説明する。まず、モータの駆動
装置の電気的構成を概略示す図１において、商用交流電
源３１には、全波整流手段である全波整流回路３２の入
力端子が接続されている。この全波整流回路３２は、商
用交流電源３１からの交流を全波整流して全波整流出力
を出力端子から出力するように構成されている。上記全
波整流回路３２の出力端子間には、例えばユニバーサル
モータ３３とチョッピング手段であるスイッチング素子
３４とが直列に接続されている。これにより、全波整流
回路３２からの全波整流出力が、ユニバーサルモータ４
に供給されると共に、スイッチング素子３４によりチョ
ッピングされるようになっている。上記スイッチング素
子３４は、例えばＩＧＢＴやＦＥＴ等のトランジスタか
ら構成されている。

【００１８】また、スイッチング素子３４は、ワンチッ
プマイコン３５によりオンオフ制御されるように構成さ
れている。尚、スイッチング素子３４の制御端子３４ａ
（ベース）と、ワンチップマイコン３５の制御信号出力
端子３５ａとの間には、絶縁素子として例えばフォトカ
プラを接続することが好ましい。上記ワンチップマイコ
ン３５は、制御装置３６、位相カウンタ３７、補正器３
８、パルス発生器３９から構成されている。この場合、
ワンチップマイコン３５がパルス幅変調手段としての機
能を有し、補正器３８がパルス幅補正手段としての機能
を有し、パルス発生器３９がパルス発生手段としての機
能を有するようになっている。更に、全波整流回路３２
の一方の出力端子には、電源同期信号発生回路４０が接
続されており、この電源同期信号発生回路４０は、全波
整流回路３２からの全波整流出力の零交差時点において
オンする（ハイレベルとなる）電源同期信号Ｓａ（図３
（ｂ）参照）を発生するように構成されている。そし
て、上記電源同期信号Ｓａは、ワンチップマイコン３５
の位相カウンタ３７及びパルス発生器３９へ与えられる
ようになっている。

【００１９】さて、上記ワンチップマイコン３５は、具
体的には、図２に示すように、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４
２、ＲＯＭ４３、ＩＯポート４４、第１のタイマ４５、
第２のタイマ４６、インバータ４７及び割り込みコント
ローラ４８から構成されている。この場合、ＣＰＵ４１
は演算処理を実行するものである。ＲＡＭ４２は、後述
するようにして制御装置３６が出力するパルス幅Ｗ0 や
位相カウント値ｎ等のデータを記憶するものである。Ｒ
ＯＭ４３は、処理手順（制御プログラム）や後述する補
正係数ｃ（ｎ；ｎ＝０，１，………）を記憶するもので
ある。尚、本実施例では、上記ｎの最大値を例えば２０
０としている。ＩＯポート４４は、外部とのデータの授
受を行うものである。第１のタイマ４５及び第２のタイ
マ４６については後述する。割り込みコントローラ４８
は、２個の割り込み要求端子ＩＮＴ１、ＩＮＴ２を有
し、各端子ＩＮＴ１、ＩＮＴ２に要求された割り込み処
理を管理するものである。

【００２０】次に、ワンチップマイコン３５の図１に示
す各構成要素の機能について説明する。まず、パルス発
生器３９は、一定時間間隔毎に、補正器３８により後述
するように補正されたパルスを発生し、この発生したパ
ルス信号をスイッチング素子３４の制御端子へ与えて該
スイッチング素子３４をオンオフ制御するものである。
具体的には、パルス発生器３９の一部を構成する第１の
タイマ４５を、図３（ｃ）に示すように、一定時間間隔
毎にパルス（パルス信号Ｓｂ）を発生するレートジェネ
レータとしている。また、第１のタイマ４５と共にパル
ス発生器３９を構成する第２のタイマ４６を、図３
（ｄ）に示すように、第１のタイマ４５からのパルス信
号Ｓｂの立上がりエッジをトリガー信号として論理反転
したパルス（パルス信号Ｓｃ）を発生するリトリガラブ
ル１ショットジェネレータとしている。

【００２１】そして、上記第２のタイマ４６は、図３
（ｅ）に示す信号Ｓｄのオフタイミングで、パルス幅が
書き込まれると、次のトリガー信号を入力した時点で、
上記書き込まれたパルス幅の論理反転したパルス信号Ｓ
ｃ（図３（ｄ）参照）を発生するように構成されてい
る。この第２のタイマ４６から発生されたパルス信号Ｓ
ｃをインバータ４７を介して反転させた反転信号によっ
てスイッチング素子３４をオンオフ制御している。具体
的には、上記反転信号がオン（ハイレベル）のときスイ
ッチング素子３４がオンされ、上記反転信号がオフ（ロ
ウレベル）のときスイッチング素子３４がオフされる。
また、この場合、第１のタイマ４５が発生するパルス信
号Ｓｂの周波数は、どのような値であっても良いが、チ
ョッピングによりモータ３３に発生する騒音を可聴域外
にするためには、高い周波数であるほうが好ましく、本
実施例では２０ｋＨｚに設定している。尚、２０ｋＨｚ
を越える周波数としても良い。また、スイッチング素子
３４によりチョッピングされた電圧からチョッピング成
分（高周波成分）を除去する回路（平滑回路）を設ける
ことにより、チョッピング電圧の波形をなめらかにして
も良く、このように構成すると、パルス信号Ｓｂの周波
数を低くすることが可能になる。

【００２２】また、本実施例では、上記第１のタイマ４
５からのパルス信号Ｓｂを全波整流出力電圧の位相と同
期させることにより、後述する位相カウント値ｎと全波
整流出力電圧の位相との同期をとるために、前記電源同
期信号発生回路４０が発生する電源同期信号Ｓａ（図３
（ｂ）参照）の立ち上がりエッジにて第１のタイマ４５
を再スタートさせるようにしている。更に、第１のタイ
マ４５からのパルス信号Ｓｂは、割り込みコントローラ
４８の割り込み要求端子ＩＮＴ２へ与えられるようにな
っている。この場合、割り込みコントローラ４８の割り
込み要求端子ＩＮＴ１は、割り込み要求端子ＩＮＴ２よ
りも割り込み優先順位が高くなるように設定されてい
る。

【００２３】一方、位相カウンタ３７は、位相カウント
値ｎをＲＡＭ４２に記憶させるものである。上記位相カ
ウンタ３７は、電源同期信号Ｓａ（図３（ｂ）参照）の
立ち上がりエッジが割り込みコントローラ４８の割り込
み要求端子ＩＮＴ１に入力されたときに位相カウント値
ｎをクリアし、第１のタイマ４５からのパルス信号Ｓｂ
（図３（ｃ）参照）の立ち上がりエッジが割り込みコン
トローラ４８の割り込み要求端子ＩＮＴ２に入力された
ときに位相カウント値ｎをインクリメントするように構
成されている。従って、位相カウント値ｎは全波整流出
力電圧の位相に対応するようになり、その位相値ｐ
（ｎ）は、次式の通りとなる。

【００２４】ｐ（ｎ）＝２・π・（電源周波数）／（チ
ョッピング周波数）・ｎ

【００２５】また、制御装置３６は、起動されると、操
作量（具体的にはパルス幅Ｗ0 ）を算出し、この算出し
た操作量をＲＡＭ４２に書き込んで記憶するものであ
る。上記制御装置３６は、一般的に用いられている比例
制御装置や適応制御装置やファジィ制御装置等で構成さ
れている。尚、制御装置３６を起動するタイミングは、
特に限定されるものではなく、本実施例では、電源同期
信号発生回路４０から発生された電源同期信号Ｓａの立
ち上がりエッジが割り込み要求端子ＩＮＴ１に入力され
たときに起動するように設定されている。

【００２６】更に、補正器３８は、第１のタイマ４５か
らのパルス信号Ｓｂ（図３（ｃ）参照）の立ち上がりエ
ッジが割り込み要求端子ＩＮＴ２に入力されたときに起
動され、上記制御装置３６がＲＡＭ４２に書き込んだ操
作量（パルス幅Ｗ0 ）を、ＲＯＭ４３に記憶している補
正係数ｃ（ｎ；ｎ＝１，２，………）を用いて次式の通
り補正する。

【００２７】Ｗ＝ｃ（ｎ）・Ｗ0

【００２８】そして、補正器３８は、図３（ｅ）に示す
信号Ｓｄのオフタイミング（ロウレベルタイミング）
で、補正したパルス幅Ｗを第２のタイマ４６に書き込む
ように構成されている。この第２のタイマ４６は、前述
したように、次のトリガー信号が入力されたときに、上
記書き込まれたパルス幅Ｗのパルス信号Ｓｃ（図３
（ｄ）参照）を発生する。ここで、補正係数ｃ（ｎ；ｎ
＝１，２，………）としては、具体的には、次のトリガ
ー信号間の平均正弦値の逆数を用いており、次式で示す
ものである。

【００２９】ｃ（ｎ）＝１／｜ｓｉｎ（（ｐ（ｎ＋１）
＋ｐ（ｎ＋２））／２）｜ この場合、上記式に代えて、 ｃ（ｎ）＝２／（｜ｓｉｎ（（ｐ（ｎ＋１））｜＋｜ｓ
ｉｎ（ｐ（ｎ＋２））｜）

【００３０】を用いても良い。このような補正係数ｃ
（ｎ）を用いることにより、図４にて実線で示すような
チョッピング電圧がモータ３３に印加されるように構成
されている。この場合、図４にて破線で示すように、上
記チョッピング電圧に含まれる交流成分、即ち、正弦波
電圧成分が大幅に低減されるようになり、モータ３３に
流れる電流の交流成分が抑制される。従って、上記補正
係数ｃ（ｎ）としては、モータ３３に流れる電流に含ま
れる交流成分を抑制し、上記モータ電流の波形がなめら
かになるように補正することが可能な係数であれば上述
した以外のものでも良く、そのような補正係数ｃ（ｎ）
をＲＯＭ４３に記憶させておけば良い。尚、上記二つの
式で定義した補正係数ｃ（ｎ）に対して、回路の諸特性
を考慮して更に補正するようにしても良い。

【００３１】次に、上記構成の作用を説明する。この場
合、主としてワンチップマイコン３５のＣＰＵ４１の動
作を図５ないし図７も参照して説明する。まず、ＣＰＵ
４１は、図５のフローチャートに示すように、割り込み
コントローラ４８の設定、第１のタイマ４５及び第２の
タイマ４６の各設定及び作動指令をＩＯポート４４を介
して行う（ステップＳ１）。そして、割り込み処理が開
始され、電源同期信号発生回路４０から発生される電源
同期信号Ｓａの立ち上がりエッジ（図３（ｂ）参照）が
割り込みコントローラ４８の割り込み要求端子ＩＮＴ１
に入力されると、図６に示すような割り込みハンドラ１
が起動される。

【００３２】この割り込みハンドラ１が起動されると、
ＣＰＵ４１は、まず始めに、制御装置３６に相当する制
御処理が実行されることにより、操作量（パルス幅Ｗ0
）が算出されてＲＡＭＵ４２に書き込まれる（ステッ
プＳ２１）。続いて、ＣＰＵ４１は、位相カウンタ３７
の位相カウント値ｎをクリアし（ステップＳ２２）、割
り込みハンドラ１を終了する。また、第１のタイマ４５
から出力される信号Ｓｂの立ち上がりエッジ（図３
（ｃ）参照）が割り込みコントローラ４８の割り込み要
求端子ＩＮＴ２に入力されると、図７に示すような割り
込みハンドラ２が起動される。

【００３３】この割り込みハンドラ２が起動されると、
ＣＰＵ４１は、まず始めに、位相カウンタ３７の位相カ
ウント値ｎをインクリメントする（ステップＳ３１）。
続いて、ＣＰＵ４１は、制御装置３６によりＲＡＭ４２
に書き込まれた操作量（パルス幅Ｗ0 ）を、ＲＯＭ４３
に記憶されている補正係数ｃ（ｎ）を用いて次式の通り
補正する（ステップＳ３２）。

【００３４】Ｗ＝ｃ（ｎ）・Ｗ0 そして、ＣＰＵ４１は、上記補正したパルス幅Ｗを第２
のタイマ４６に書き込み（ステップＳ３３）、割り込み
ハンドラ２を終了する。続いて、第２のタイマ４６は、
上記パルス幅Ｗが書き込まれた状態で、次のトリガー信
号、即ち、第１のタイマ４５からの信号Ｓｂの立ち上が
りエッジ（図３（ｃ）参照）が入力されると、パルス幅
Ｗの論理反転したパルス信号Ｓｃ（図３（ｄ）参照）を
発生する。そして、このパルス信号Ｓｃをインバータ４
７を介して論理反転させた反転信号をスイッチング素子
３４の制御端子（ベース）へ与えることにより、該スイ
ッチング素子３４をオンオフして、全波整流出力を図４
にて実線で示すようにチョッピングしている。そして、
このチョッピング電圧がユニバーサルモータ３３に供給
されて該モータ３３が駆動されるようになっている。

【００３５】この場合、図４に示すように、チョッピン
グ電圧は、電圧値が低いほどオン時間の幅が広くなり、
電圧値が高いほどオン時間の幅が狭くなるように設定さ
れている。これにより、ユニバーサルモータ３３に供給
される電圧には、図４にて破線で示すようなほぼ台形状
の電圧成分が含まれるだけとなる、即ち、正弦波電圧成
分が含まれなくなる。このため、該モータ３３に流れる
電流も正弦波成分即ち交流特性を持たないなめらかな電
流となり、該モータ３３のトルクが１００または１２０
Ｈｚの周期で変動することがなくなる。この結果、モー
タ３３の回転速度が１００または１２０Ｈｚの周期で変
動して振動することもなくなる。

【００３６】このような構成の本実施例によれば、スイ
ッチング素子３４をオンオフ制御するチョッピング信
号、即ち、第２のタイマ４６から発生されるパルス信号
の周波数を高く（例えば２０ｋＨｚに）することによ
り、高速度でスイッチングされたチョッピング電圧をユ
ニバーサルモータ３３に印加することが可能となる。こ
れにより、一定のトルクが連続的にユニバーサルモータ
３３に発生するようになるから、ユニバーサルモータ３
３に発生する振動・騒音を大幅に低減することができ
る。

【００３７】そして、上記実施例では、スイッチング素
子３４をオンオフ制御するためのパルス信号Ｓｃのパル
ス幅Ｗをユニバーサルモータ３３に供給される電流に含
まれる交流成分を抑制するように補正する構成としたの
で、ユニバーサルモータ３３に供給される電圧には、図
４にて破線で示すようなほぼ台形状の電圧成分が含まれ
るだけとなる、即ち、正弦波電圧成分が含まれなくな
る。このため、該モータ３３に流れる電流も正弦波成分
即ち交流特性を持たないなめらかな電流となるから、該
モータ３３のトルクが１００または１２０Ｈｚの周期で
変動するという不具合を確実に防止することができる。
この結果、モータ３３の回転速度が１００または１２０
Ｈｚの周期で変動して振動するという不具合も防止する
ことができる。

【００３８】尚、上記実施例では、パルス幅Ｗを補正す
るに際しては、予めＲＯＮ４３に記憶しておいた補正係
数ｃ（ｎ）を用いてステップＳ３２の処理時に補正する
構成としたが、これに限られるものではなく、例えば図
７のステップＳ３２の処理時において上記補正係数ｃ
（ｎ）を求める式を用いてパルス幅Ｗを補正する構成と
しても良い。また、上記実施例では、ユニバーサルモー
タ３３を使用したが、これに代えて、直流モータを使用
しても良い。更に、上記実施例では、制御装置３６、位
相カウンタ３７、補正器３８及びパルス発生器３９をワ
ンチップマイコン３５により構成したが、これに代え
て、独立した電気回路を組み合わせて構成しても良い。

【００３９】また、上記実施例では、全波整流出力の位
相を検出し、この検出した位相に基づいてパルス信号Ｓ
ｃのパルス幅Ｗを補正する構成としたが、これに限られ
るものではなく、例えば全波整流出力の電圧を検出する
電圧検出手段を備え、この電圧検出手段により検出した
電圧に基づいてパルス信号Ｓｃのパルス幅Ｗを補正する
構成としても良い。このような構成の具体例を、第２の
実施例として図８に示す。この図８においては、第１の
実施例と同一部分には同一符号を付し、異なるところを
説明する。上記図８に示すように、電圧検出手段である
電圧検出器４９は、例えばＡ／Ｄ変換器等により構成さ
れており、全波整流出力の電圧を検出して電圧検出信号
を出力するように構成されている。

【００４０】そして、補正器５０は、上記電圧検出器４
９からの電圧検出信号を受けて、正規化電圧値の逆数に
比例した値によりパルス幅Ｗを補正するように構成され
ている。この場合、具体的には、第１のタイマ４５から
の信号Ｓｂの立下り時点で全波整流出力の電圧を検出
し、この検出した電圧値に基づいて次式の通り補正して
いる。

【００４１】Ｗ＝（Ｃ／Ａ）・Ｗ0 ここで、Ａは正規化電圧、Ｃは比例係数である。

【００４２】従って、上記第２の実施例においても、第
１の実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
特に、第２の実施例では、全波整流出力の電圧を検出
し、この検出した電圧に基づいてパルス信号Ｓｃのパル
ス幅Ｗを補正する構成としたので、何らかの原因で商用
交流電源３１の電源電圧が変動した場合にも、その変動
に対応してパルス幅Ｗを補正することができ、トルクの
変動をより一層防止することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、全波整流出力をチョッピングしてモータに印加する
チョッピング手段を制御するパルス幅変調手段を備え、
このパルス幅変調手段を、パルス信号のパルス幅をモー
タに印加される電流に含まれる交流成分を抑制するよう
に補正するパルス幅補正手段と、このパルス幅補正手段
により補正されたパルス幅のパルス信号を発生するパル
ス発生手段とから構成したので、直流電源を用いること
なく、不快な振動や騒音の発生を大幅に低減することが
でき、加えて、モータのトルク変動を十分に防止できる
という優れた効果を奏する。

【００４４】また、上記構成の場合、パルス幅補正手段
は、全波整流出力の位相を検出する位相検出手段を備
え、この位相検出手段により検出した位相に基づいて前
記パルス信号のパルス幅を補正することが好ましい構成
である。また、パルス幅補正手段は、全波整流出力の電
圧を検出する電圧検出手段を備え、この電圧検出手段に
より検出した電圧に基づいて前記パルス信号のパルス幅
を補正するように構成することが考えられ、この場合に
は、電源電圧が変動した場合にも、その変動に対応して
パルス幅を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成図

【図２】ブロック図

【図３】タイムチャート

【図４】モータに供給される電圧の波形を示す図

【図５】メイン処理のフローチャート

【図６】割り込みハンドラ１のフローチャート

【図７】割り込みハンドラ２のフローチャート

【図８】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図９】従来構成を示す図１相当図

【図１０】タイムチャート

【図１１】異なる従来構成を示す図１相当図

【図１２】図２相当図

【図１３】図３相当図

【図１４】図４相当図

【符号の説明】

３１は商用交流電源、３２は全波整流回路（全波整流手
段）、３３はユニバーサルモータ、３４はスイッチング
素子（チョッピング手段）、３５はワンチップマイコン
（パルス幅変調手段）、３６は制御装置、３７は位相カ
ウンタ、３８は補正器（パルス幅補正手段）、３９はパ
ルス発生器（パルス発生手段）、４０は電源同期信号発
生回路、４１はＣＰＵ、４５は第１のタイマ、４６は第
２のタイマ、４８は割り込みコントローラ、４９は電圧
検出器（電圧検出手段）、５０は補正器（パルス幅補正
手段）を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流を全波整流する全波
   整流手段と、 この全波整流手段から出力された全波整流出力をチョッ
   ピングしてモータに印加するチョッピング手段と、 与えられた操作量に対応するパルス幅にて変調されたパ
   ルス信号を発生し、このパルス信号に基づいて前記チョ
   ッピング手段を制御するパルス幅変調手段とを備えて成
   り、 前記パルス幅変調手段は、 前記パルス信号のパルス幅を、前記モータに印加される
   電流に含まれる交流成分を抑制するように補正するパル
   ス幅補正手段と、 このパルス幅補正手段により補正されたパルス幅のパル
   ス信号を発生するパルス発生手段とを有して構成されて
   いることを特徴とするモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記パルス幅補正手段は、前記全波整流
   出力の位相を検出する位相検出手段を備え、この位相検
   出手段により検出した位相に基づいて前記パルス信号の
   パルス幅を補正することを特徴とする請求項１記載のモ
   ータの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記パルス幅補正手段は、前記全波整流
   出力の電圧を検出する電圧検出手段を備え、この電圧検
   出手段により検出した電圧に基づいて前記パルス信号の
   パルス幅を補正することを特徴とする請求項１記載のモ
   ータの駆動装置。