JPH09191681A - Drive controller for motor - Google Patents
Drive controller for motorInfo
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- JPH09191681A JPH09191681A JP8020506A JP2050696A JPH09191681A JP H09191681 A JPH09191681 A JP H09191681A JP 8020506 A JP8020506 A JP 8020506A JP 2050696 A JP2050696 A JP 2050696A JP H09191681 A JPH09191681 A JP H09191681A
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- Inverter Devices (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、1台の駆動制御装置を
用いて異電圧で、しかも、交流,直流のいづれのタイプ
の電動機でも、その負荷変動特性を改善して駆動できる
ようにした電動機の駆動制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention makes it possible to improve the load fluctuation characteristics of a motor of different types using a single drive control device, and to drive it with either AC or DC. The present invention relates to a drive control device for an electric motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、例えば、電動機の速度制御等
の駆動制御を行う場合は、電動機毎に必ず1台の駆動制
御装置を必要としていた。この電動機と駆動制御装置と
の関係を図11,12により説明すると、例えば、ブラ
シレスDC電動機M1 の場合は、図11で示すように、
電源電圧が可変可能な直流電源1と、DCブラシレス電
動機M1 の各相の固定子巻線(図示せず)に通電を行う
ために所定数のスイッチング素子(トランジスタ)を3
相ブリッジ接続して構成したインバータ回路2と、DC
ブラシレス電動機M1 の図示しない回転子の周囲に電気
角で120°の位相差を持つように配置されて回転子の
回転位置を検出する3個のホールIC3a,3b,3c
と、前記ホールIC3a〜3cとは信号線を介して接続
され、このホールIC3a〜3cからの回転位置検出信
号に基づいて前記インバータ回路2に制御信号を出力す
る制御回路(分配回路)4とからなり、この制御回路4
からの出力信号により、インバータ回路2内のトランジ
スタに対する通電タイミングを制御してDCブラシレス
電動機M1 の駆動を制御していた。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, when performing drive control such as speed control of an electric motor, one drive control device is always required for each electric motor. The relationship between the electric motor and the drive control device will be described with reference to FIGS. 11 and 12. For example, in the case of the brushless DC electric motor M 1 , as shown in FIG.
A DC power source 1 having a variable power source voltage and a predetermined number of switching elements (transistors) 3 for energizing a stator winding (not shown) of each phase of the DC brushless motor M 1 are provided.
Inverter circuit 2 configured by phase bridge connection, and DC
Three Hall ICs 3a, 3b, 3c which are arranged around the rotor (not shown) of the brushless motor M 1 so as to have a phase difference of 120 ° in terms of electrical angle and detect the rotational position of the rotor.
And a control circuit (distribution circuit) 4 which is connected to the Hall ICs 3a to 3c via a signal line and outputs a control signal to the inverter circuit 2 based on a rotational position detection signal from the Hall ICs 3a to 3c. And this control circuit 4
The output signal from the DC brushless electric motor M 1 is controlled by controlling the timing of energizing the transistors in the inverter circuit 2.
【0003】又、図12で示す直流電動機M2 において
は、電圧が可変できる直流電源5が用いられており、こ
の直流電源5の電圧を可変することによって、直流電動
機M2 の駆動を制御していた。Further, in the DC motor M 2 shown in FIG. 12, a DC power source 5 whose voltage can be varied is used. By varying the voltage of this DC power source 5, the drive of the DC motor M 2 is controlled. Was there.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記のように、DCブ
ラシレス電動機M1 と直流電動機M2 は、それぞれ個別
に駆動制御装置等を用いて個々にその駆動を制御してい
た。即ち、前記の2つの電動機は、一般に異種の仕様で
構成されているので、一つの駆動制御装置を用いて仕様
の異なる複数の電動機を個々に駆動制御することは困難
である。このため、一般には使用する電動機に対応した
駆動制御装置を個々に用いるのが通例となっている。As described above, the drive of the DC brushless motor M 1 and the DC motor M 2 is individually controlled by using the drive control device or the like. That is, since the two electric motors are generally configured to have different specifications, it is difficult to individually drive and control a plurality of electric motors having different specifications by using one drive control device. For this reason, it is generally customary to individually use drive control devices corresponding to the electric motors used.
【0005】従って、例えば、電動駆動する吊戸棚や身
体不自由者用のベッド装置のように、重量物である吊戸
棚やベッド装置を昇降させるときには、高トルクが得ら
れる3相DCブラシレス電動機を使用し、又、前記吊戸
棚の扉等を開閉させたり、あるいは、ベッド装置におい
ては背床や下床を所定の角度傾斜させるような場合のよ
うに、比較的大きな力を必要とせず、低トルクで駆動す
るときは低出力用の直流電動機を使用することがある。Therefore, for example, a three-phase DC brushless electric motor capable of obtaining high torque when a heavy hanging cabinet or bed apparatus is moved up and down, such as an electrically driven hanging cabinet or a bed apparatus for physically handicapped persons. It does not require a relatively large force, such as when the door of the hanging cabinet is opened and closed, or the back and lower floors of the bed device are tilted at a predetermined angle when used. When driving with, a low-power DC motor may be used.
【0006】このように、用途に応じて複数の電動機を
使用するとき、その駆動制御装置は使用する電動機に対
応したものを使用する必要があり、前記のように、使用
する電動機の種類が異なれば、当然のことながら使用す
る電動機に対応した駆動制御装置を必要とするため、非
常に不経済であるとともに、電動機を使用する家具類の
小形化及び電動機付家具類の製造コストを下げることに
支障をきたすという問題があった。As described above, when a plurality of electric motors are used according to the purpose, the drive control device must be compatible with the electric motor to be used, and as described above, the type of electric motor to be used can be different. Naturally, it is very uneconomical because it requires a drive control device corresponding to the electric motor to be used, and it is also necessary to reduce the size of furniture that uses the electric motor and to reduce the manufacturing cost of furniture with electric motor. There was a problem of causing trouble.
【0007】本発明は、前記の種々な問題に鑑み、異種
の仕様で構成した複数の電動機を、1台の駆動制御装置
にて個々に駆動制御することにより、異種の電動機を組
込んだ電動式の吊戸棚やベッド装置等の電動家具類を駆
動制御可能とした、電動機の駆動制御装置を提供するこ
とに目的とする。In view of the above various problems, the present invention provides an electric motor incorporating different kinds of electric motors by individually controlling the driving of a plurality of electric motors having different specifications by one drive control device. It is an object of the present invention to provide a drive control device for an electric motor, which is capable of driving and controlling electric furniture such as a hanging cabinet and a bed device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、直流電源に接続されて3相交流電源を
出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力
によって駆動する電動機との間に配置されて、前記イン
バータ回路と電動機とを接続する給電線を端子に接続し
たコネクタと、このコネクタの下側において端子に接続
した信号線を介して電動機の回転子位置検出信号を出力
する信号出力手段と接続されて電動機の各巻線への通電
の順番をインバータ回路に指示する駆動制御信号出力用
の分配器と、インバータ回路の入力電流を検出し、か
つ、これを平滑して平均的な電流値に均すための電流値
平滑化手段と、電動機の起動指令をはじめ、電動機の負
荷特性に応じてあらかじめ設定した電流値に対応する指
令電圧をプログラムしておき、前記検出電流値に対応す
る電圧を指令電圧として出力するコントローラと、前記
コントローラから出力する指令電圧と三角波発生回路か
ら出力する三角波信号とを比較し、所定のパルス幅変調
したパルス信号(速度指令信号)を前記分配器に出力す
る制御手段とからなる。In order to solve the above problems, the present invention provides an inverter circuit connected to a DC power source for outputting a three-phase AC power source, and an electric motor driven by the output of this inverter circuit. A rotor position detection signal of the electric motor is output via a connector that is arranged between the terminals and a connector that connects a power supply line that connects the inverter circuit and the electric motor to the terminal, and a signal line that is connected to the terminal on the lower side of the connector. A drive control signal output distributor connected to the signal output means for instructing the inverter circuit of the order of energization to each winding of the motor, and the input current of the inverter circuit is detected and smoothed to obtain an average value. Current value smoothing means for smoothing the current value to a proper current value, and a command voltage corresponding to a current value preset according to the load characteristics of the motor, including a start command for the motor. A controller that outputs a voltage corresponding to the detected current value as a command voltage is compared with a command voltage output from the controller and a triangular wave signal output from a triangular wave generation circuit, and a pulse signal with a predetermined pulse width modulation ( Control means for outputting a speed command signal) to the distributor.
【0009】そして、前記分配器は電動機側から入力さ
れる電動機情報とコントローラ側から入力される速度制
御情報とに基づき、インバータ回路に電動機を適正に駆
動制御させる駆動制御信号を出力して、常に異種の仕様
により構成した複数の電動機を1台の駆動制御装置によ
り、個別に駆動制御するように構成したことを特徴とす
る。Then, the distributor outputs a drive control signal for appropriately controlling the drive of the electric motor to the inverter circuit on the basis of the electric motor information input from the electric motor side and the speed control information input from the controller side to constantly output. It is characterized in that a plurality of electric motors having different specifications are individually driven and controlled by one drive control device.
【0010】[0010]
【作用】本発明の駆動制御装置においては、インバータ
回路と電動機との間に複数の接続端子を縦列に配列した
コネクタを配置し、このコネクタには一方にインバータ
回路の出力端が接続され、他方にはインバータ回路に駆
動制御信号を出力する分配器の入力端が常時接続されて
おり、今、例えば、DCブラシレス電動機を駆動制御す
るときは、該電動機の各相固定子巻線をコネクタのイン
バータ回路の出力端を接続する端子に給電線を介して接
続し、電動機の回転子の回転位置を検出する回転子位置
検出センサ(例えば、ホールIC)は、分配器の入力端
を接続するコネクタの端子に信号線を介して接続し、電
動機の運転に当っては、回転位置検出センサからの回転
位置検出信号が論理変換され、かつ、その回転位置に対
応してインバータ回路の所要の上アームと下アームとを
構成するトランジスタを順次オンさせる駆動制御信号が
前記分配器からインバータ回路に出力され、前記上,下
アームを順次切替えることにより直流電流が3相交流に
変換され、この交流電流がDCブラシレス電動機の各相
の固定子巻線に順次流れて前記電動機を1方向に回転駆
動させる。In the drive control device of the present invention, a connector having a plurality of connection terminals arranged in series is arranged between the inverter circuit and the electric motor, and one end of the connector is connected to the output end of the inverter circuit and the other end is connected to the connector. An input terminal of a distributor that outputs a drive control signal to an inverter circuit is always connected to the inverter circuit. For example, when driving and controlling a DC brushless motor, each phase stator winding of the motor is connected to an inverter of a connector. A rotor position detection sensor (for example, a Hall IC) that is connected to a terminal that connects an output end of a circuit via a power supply line and detects a rotational position of a rotor of an electric motor is a connector for connecting an input end of a distributor. Connected to the terminal via a signal line, when operating the electric motor, the rotational position detection signal from the rotational position detection sensor is logically converted, and the inverter corresponds to the rotational position. A drive control signal for sequentially turning on the transistors forming the required upper and lower arms of the path is output from the distributor to the inverter circuit, and the DC current is converted into a three-phase AC by switching the upper and lower arms sequentially. Then, the alternating current sequentially flows through the stator windings of each phase of the DC brushless electric motor to drive the electric motor to rotate in one direction.
【0011】又、前記DCブラシレス電動機の代りに、
例えば、刷子付の直流電動機を駆動制御する場合は、イ
ンバータ回路のコネクタの端子に接続する2相、例え
ば、U相とV相との出力端に直流電動機の巻線を接続
し、一方、分配器の入力端が常時接続されているコネク
タの端子のうち、例えば、W相の入力端を接地して残り
のU,V相から入力される制御信号によって分配器から
は、前記制御信号によってインバータ回路の所定の上ア
ームと下アームのみを駆動させる駆動制御信号を出力
し、インバータ回路のU,V相の出力端から給電線を介
して直流電動機の巻線に直流電圧を通電させて、直流電
動機を1方向に回転駆動させる。Further, instead of the DC brushless electric motor,
For example, in the case of controlling the drive of a DC motor with a brush, the windings of the DC motor are connected to the output terminals of two phases, for example, the U phase and the V phase, which are connected to the terminals of the connector of the inverter circuit, while the distribution is performed. Of the terminals of the connector to which the input terminal of the power supply is always connected, for example, the input terminal of the W phase is grounded, and the control signal input from the remaining U and V phases causes the distributor to output the inverter to the control signal. A drive control signal for driving only the predetermined upper and lower arms of the circuit is output, and a DC voltage is applied to the winding of the DC motor from the output terminals of the U and V phases of the inverter circuit through the power supply line to generate a DC voltage. The electric motor is driven to rotate in one direction.
【0012】そして、前記DCブラシレス電動機とか直
流電動機の速度制御を行う場合は、インバータ回路の入
力電流値を検出し、この電流値に対応する指令電圧をコ
ントローラから出力し、このコントローラから出力する
指令電圧と三角波発生回路から与えられる三角波信号と
を比較し、三角波信号が指令電圧を下回ったときは制御
手段から“L”レベルのパルス幅変調信号が出力され、
逆の場合は“H”レベルとなってコントローラからの出
力がないため、電動機は給電されない。即ち、“L”レ
ベルのとき前記制御手段からオン・オフデューティの可
変されたパルス幅変調信号が出力される。分配器では前
記パルス幅変調された速度指令信号に基づいてインバー
タ回路の下アームの所要トランジスタがオンする期間を
可変させる駆動制御信号を前記インバータ回路に出力
し、前記下アームの所要トランジスタのオン期間を可変
させることによって、電動機の速度制御を行うものであ
る。When controlling the speed of the DC brushless motor or the DC motor, the input current value of the inverter circuit is detected, the command voltage corresponding to this current value is output from the controller, and the command output from this controller is output. The voltage is compared with the triangular wave signal given from the triangular wave generating circuit, and when the triangular wave signal falls below the command voltage, the control means outputs a pulse width modulation signal of "L" level,
In the opposite case, the electric power is not supplied to the electric motor because the output becomes "H" level and the controller does not output. That is, at the "L" level, the control means outputs a pulse width modulation signal having a variable on / off duty. The distributor outputs to the inverter circuit a drive control signal that varies the period during which the required transistor in the lower arm of the inverter circuit is turned on based on the pulse width modulated speed command signal, and turns on the required period of the required transistor in the lower arm. The speed of the electric motor is controlled by changing.
【0013】この場合、インバータ回路の下アームの所
要トランジスタのオン期間は、インバータ回路の入力電
流値によって設定されることになるため、異種の仕様に
よって構成した電動機においても、その駆動制御は常に
一定の条件下で行うことができる。即ち、インバータ回
路に入力される電流値が低いときは、コントローラから
出力される指令電圧を下げてインバータ回路の通電期間
を短くすることで電動機に印加される電圧を等価的に下
げ、逆に、入力電流値が高いときはインバータ回路の通
電時間を長くすることによって、等価的に印加される電
圧を上げることで所要の電動機の負荷変動を改善するも
のである。このため、電動駆動する家具類、例えば、身
体不自由者用のベッド装置等において、ベッド自体を昇
降させる場合に用いるDCブラシレス電動機と、ベッド
の背床又は下床のみを一定角度傾斜させる場合に用いる
直流電動機は、互いに負荷トルクが異なっても、インバ
ータ回路の入力電流を基準として速度制御を行うことが
できるため、前記両電動機はその構成が異種仕様であっ
ても本発明による駆動制御装置によって容易に、かつ、
正確にその回転を駆動制御することができ至便である。In this case, the ON period of the required transistor of the lower arm of the inverter circuit is set by the input current value of the inverter circuit, so that the drive control of a motor having different specifications is always constant. It can be performed under the conditions of. That is, when the current value input to the inverter circuit is low, the command voltage output from the controller is reduced to shorten the energization period of the inverter circuit, thereby equivalently reducing the voltage applied to the motor, and conversely, When the input current value is high, the energization time of the inverter circuit is lengthened to increase the voltage applied equivalently, thereby improving the required load fluctuation of the motor. Therefore, in electrically driven furniture, for example, in a bed device for a physically handicapped person, when a DC brushless electric motor used to raise and lower the bed itself and only the back floor or the lower floor of the bed are tilted by a certain angle. Since the DC motors used can perform speed control with reference to the input current of the inverter circuit even if the load torques are different from each other, even if the two motors have different configurations, the drive control device according to the present invention can be used. Easy and
It is convenient because the rotation can be accurately controlled.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図9によ
って説明する。図1において、11は直流電源を示し、
12は直流電源11に接続した例えば、3相全波ブリッ
ジ型のインバータ回路で、直流電源11から通電された
直流電圧を3相全波ブリッジ部分で3相交流に変換する
ように構成されている。即ち、3相全波ブリッジ部分に
は、3相に対応した3対のアームに、スイッチング素子
として6個のトランジスタu,v,w,x,y,zが接
続されており、トランジスタu,v,wが接続された側
の3つのアームは上アームと言い、他のトランジスタ
x,y,zが接続された他の側の3つのアームは下アー
ムと言う。そして、前記6個のトランジスタu〜zに
は、それぞれフリーホイルダイオード13が並列接続さ
れており、前記上アームと下アームの3つの接続点がイ
ンバータ回路12の出力端となる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, 11 indicates a DC power source,
Reference numeral 12 is, for example, a three-phase full-wave bridge type inverter circuit connected to the direct-current power supply 11, and is configured to convert the direct-current voltage supplied from the direct-current power supply 11 into a three-phase alternating current at the three-phase full-wave bridge portion. . That is, in the three-phase full-wave bridge portion, six transistors u, v, w, x, y, z are connected as switching elements to three pairs of arms corresponding to the three phases. , W are connected to the upper arms, and the other three arms connected to the other transistors x, y, z are called lower arms. A free wheel diode 13 is connected in parallel to each of the six transistors u to z, and the three connection points of the upper arm and the lower arm serve as the output terminals of the inverter circuit 12.
【0015】図1において、14はDCブラシレス電動
機(以下、電動機という)であり、この電動機14は固
定子巻線u1 ,v1 ,w1 と、永久磁石で形成した回転
子15と、この回転子15の回転位置を検出するための
3個のホールIC等の回転子位置検出センサHu,H
v,Hwとを具備して構成されている。16は前記イン
バータ回路12と電動機14との間に配設したコネクタ
で、このコネクタ16には本実施例では9個の接続端子
a1 〜a9 が、例えば、所定の間隔を保って縦列配置さ
れている。In FIG. 1, reference numeral 14 is a DC brushless electric motor (hereinafter referred to as electric motor), and this electric motor 14 has stator windings u 1 , v 1 and w 1 , a rotor 15 formed of a permanent magnet, and Rotor position detection sensors Hu, H such as three Hall ICs for detecting the rotational position of the rotor 15
v and Hw. Reference numeral 16 designates a connector arranged between the inverter circuit 12 and the electric motor 14, and in this embodiment, nine connection terminals a 1 to a 9 are arranged in a row in a row at a predetermined interval, for example, in the connector 16. Has been done.
【0016】そして、前記インバータ回路12の上,下
アームの接続点、即ち、インバータ回路12の各相出力
端U,V,Wは、前記コネクタ16の接続端子a1 〜a
3 に接続した給電線b1 ,b2 ,b3 を介して電動機1
4の固定子巻線u1 ,v1 ,w1 に接続されている。な
お、コネクタ16の接続端子a4 は、図示しない電源回
路から所定電圧に設定されて出力する定電圧電源(例え
ば5V)Vccを所定の機器(後述するコントローラ2
0)に供給するために、該機器と定電圧電源Vccとを
接続する端子であり、a5 はアース端子である。The connection points of the upper and lower arms of the inverter circuit 12, that is, the phase output terminals U, V, W of the inverter circuit 12 are connected to the connection terminals a 1 -a of the connector 16.
The electric motor 1 via the power supply lines b 1 , b 2 and b 3 connected to the motor 3.
4 stator windings u 1 , v 1 , w 1 . The connection terminal a 4 of the connector 16 has a constant voltage power supply (for example, 5 V) Vcc which is set to a predetermined voltage from a power supply circuit (not shown) and outputs Vcc.
0) is a terminal for connecting the device to the constant voltage power supply Vcc, and a 5 is a ground terminal.
【0017】又、a6 〜a8 は電動機14の回転子位置
検出センサHu,Hv,Hwと、インバータ回路12に
駆動指令信号を出力する分配器17の入力端(U,V,
Wの各相)とを、信号線c1 ,c2 ,c3 を介して接続
するための端子であり、前記回転子位置検出センサH
u,Hv,Hwからの回転位置検出信号は、プルアップ
抵抗を介してコネクタ16と分配器17との間で定電圧
電源Vccと接続した前記信号線c1 ,c2 ,c3 を通
じて分配器17に送出される。Reference numerals a 6 to a 8 denote rotor position detection sensors Hu, Hv, Hw of the electric motor 14 and input terminals (U, V, H) of a distributor 17 for outputting a drive command signal to the inverter circuit 12.
And each phase of W) via the signal lines c 1 , c 2 , c 3 and the rotor position detection sensor H.
The rotational position detection signals from u, Hv, and Hw are distributed through the signal lines c 1 , c 2 , and c 3 connected to the constant voltage power supply Vcc between the connector 16 and the distributor 17 via pull-up resistors. Sent to 17.
【0018】そして、前記分配器17に送出された回転
位置検出信号は、分配器17によって論理変換されて、
その出力端からインバータ回路12に駆動制御信号とし
て出力される。即ち、インバータ回路12の上アームの
各トランジスタu,v,w及び下アームの各トランジス
タx,y,zのそれぞれのベースに駆動制御信号として
与えられる。そして、前記回転位置検出信号が論理変換
され、その回転位置に対応して、例えば図3で示すよう
に、インバータ回路12の上アームにおけるトランジス
タuと下アームにおけるトランジスタy,同じくトラン
ジスタuとz,トランジスタvとzの各組合せのトラン
ジスタを順次オンさせる駆動制御信号がインバータ回路
12に出力される。The rotational position detection signal sent to the distributor 17 is logically converted by the distributor 17,
The output terminal outputs the drive control signal to the inverter circuit 12. That is, it is given as a drive control signal to the bases of the respective transistors u, v, w of the upper arm of the inverter circuit 12 and the respective transistors x, y, z of the lower arm. Then, the rotational position detection signal is logically converted, and corresponding to the rotational position, for example, as shown in FIG. 3, the transistor u in the upper arm of the inverter circuit 12 and the transistor y in the lower arm thereof, the transistors u and z, A drive control signal for sequentially turning on the transistors of each combination of the transistors v and z is output to the inverter circuit 12.
【0019】前記各トランジスタのオン切替によってイ
ンバータ回路12は、直流電圧が3相交流に変換され、
電動機14の固定子巻線u1 −v1 ,v1 −w1 ,w1
−u1 に順次電流が通電されて、電動機14を1方向
(例えば、正回転)に回転駆動させる。なお、電動機1
4の正回転,逆回転は、固定子巻線u1 ,v1 ,w1 に
流す電流の順序を逆にすればよく、この正,逆転の制御
はコントローラ20から信号線を通って分配器17に送
出される正転・逆回転の指示信号により、前記分配器1
7を介して行なわれる。更に、a9 は定電圧電源Vcc
と後述するコントローラ20とを接続する接続線d(コ
ネクタ16に接続する電動機の種別を判断する)を止着
するための接続端子である。なお、図1で示すように、
電動機14においては、前記接続線dがコネクタ16と
コントローラ20との間に配線されているものの、この
接続線dを使用してコントローラ20に通電を行なわな
いので、接続線dは0V状態となっている。In the inverter circuit 12, the DC voltage is converted into a three-phase AC by switching the transistors ON.
Stator windings u 1 −v 1 , v 1 −w 1 , w 1 of the electric motor 14
A current is sequentially applied to −u 1 to rotate the electric motor 14 in one direction (for example, forward rotation). The electric motor 1
The forward and reverse rotations of 4 may be performed by reversing the order of the currents flowing through the stator windings u 1 , v 1 and w 1. The forward and reverse control is performed from the controller 20 through the signal line to the distributor. By the forward / reverse rotation instruction signal sent to 17, the distributor 1
Via 7. Further, a 9 is a constant voltage power supply Vcc
Is a connection terminal for fixing a connection line d (which determines the type of the electric motor connected to the connector 16) connecting the controller 20 and the controller 20 described later. In addition, as shown in FIG.
In the electric motor 14, the connection line d is wired between the connector 16 and the controller 20, but since the controller 20 is not energized by using this connection line d, the connection line d becomes 0V state. ing.
【0020】図1に示す18は、直流電源11とインバ
ータ回路12との間に挿入接続されて、電動機14の各
相固定子巻線u1 ,v1 ,w1 に流れる電流を検出する
電流検出抵抗である。19は電流検出抵抗18にて検出
した電流を平滑化するローパスフィルタであり、このロ
ーパスフィルタ19にて平滑化されて平均的な電流値に
均された電流はコントローラ20に入力される。このコ
ントローラ20は前記入力された電流値に対応する指令
電圧によって、電動機14を駆動制御(電圧制御等)さ
せるための指令信号を出力するものである。Reference numeral 18 shown in FIG. 1 is a current which is inserted and connected between the DC power supply 11 and the inverter circuit 12 to detect a current flowing through each phase stator winding u 1 , v 1 , w 1 of the motor 14. It is a detection resistor. Reference numeral 19 is a low-pass filter that smoothes the current detected by the current detection resistor 18, and the current smoothed by this low-pass filter 19 and averaged to an average current value is input to the controller 20. The controller 20 outputs a command signal for driving control (voltage control or the like) of the electric motor 14 according to the command voltage corresponding to the input current value.
【0021】次に前記コントローラ20の機能(コント
ローラを作動させるプログラム設定)について説明する
と、このコントローラ20には概略次のようなプログラ
ムが事前に設定されている。 (1)、入力電流値をアナログ信号からデジタル信号に
変換する機能 (2)、あらかじめ入力電流値に対応する電圧値をプロ
グラム設定し、それを参照することで、前記A/D変換
された入力電流値を、それに対応する電圧値に変換し
て、これを指令電圧として出力する機能 (3)、指令電圧をデジタル信号からアナログ信号に変
換する機能 (4)、入力電流値が低いときは、電圧値を事前に設定
した設定値まで下げて、その出力時間(通電期間)を短
くする指令電圧を出力する機能 (5)、入力電流値が高いときは、電圧値を事前に設定
した設定値まで上げて、その出力時間(通電期間)を長
くする指令電圧を出力する機能 (6)、指令電圧の上限を設定することにより出力時間
を制限して過電圧の印加を防止する機能 (7)、コネクタ16からの入力電圧を検出したとき、
その入力電圧に対応する電動機の種別を判断する機能 (8)、電動機の種別を判断したときは、その判断を行
った電動機に対応するプログラムに従って入力電流値に
基づいた指令電圧を出力する機能 (9)、操作手段21からの入力信号に基づいて、電動
機を正転及び逆回転させる指示信号を出力する機能Next, the function of the controller 20 (program setting for operating the controller) will be described. The controller 20 is preliminarily set with the following programs. (1), a function of converting an input current value from an analog signal to a digital signal (2), a voltage value corresponding to the input current value is programmed in advance, and by referring to it, the A / D converted input A function that converts the current value to a corresponding voltage value and outputs it as a command voltage (3), a function that converts the command voltage from a digital signal to an analog signal (4), and when the input current value is low, A function that outputs a command voltage that lowers the voltage value to a preset value and shortens its output time (energization period) (5). When the input current value is high, the preset value of the voltage value is set. To output a command voltage that increases the output time (energization period) of the command voltage (6), and to set the upper limit of the command voltage to limit the output time and prevent overvoltage application (7). Connector When detecting an input voltage from 16,
A function of determining the type of the electric motor corresponding to the input voltage (8), and a function of outputting a command voltage based on the input current value in accordance with the program corresponding to the determined electric motor when the type of the electric motor is determined ( 9), a function of outputting an instruction signal for rotating the electric motor in the forward and reverse directions based on the input signal from the operating means 21.
【0022】図1で示す22は前記コントローラ20か
ら出力される指令電圧に応じて電動機14に印加される
電圧を制御させる信号を出力する制御手段で、三角波信
号Vxを出力する三角波発生回路(パルス幅変調信号発
生回路)23と、前記コントローラ20から出力される
指令電圧Vsとを比較して、三角波信号Vxが指令電圧
Vsを下回ったとき“L”レベルのパルス幅変調信号
(以下、PWM信号という)を分配器17に出力するコ
ンパレータ24とからなる。そして、前記コンパレータ
24の出力端が“L”レベルに達すると、オン・オフデ
ューティの可変されたPWM信号が出力され、このPW
M信号は分配器17により論理変換されて、インバータ
回路12の下アームの3個のトランジスタx,y,zに
送出され、そのオン期間を可変することにより、電動機
14の回転数を可変する。即ち、インバータ回路12の
トランジスタx,y,zのオン期間デューティが例えば
短くなる程、電動機14の回転数は低くなる。Reference numeral 22 shown in FIG. 1 is a control means for outputting a signal for controlling the voltage applied to the electric motor 14 in accordance with the command voltage output from the controller 20, which is a triangular wave generating circuit (pulse) for outputting the triangular wave signal Vx. The width modulation signal generation circuit) 23 is compared with the command voltage Vs output from the controller 20, and when the triangular wave signal Vx is lower than the command voltage Vs, the pulse width modulation signal of “L” level (hereinafter, PWM signal). Is output to the distributor 17. When the output terminal of the comparator 24 reaches the "L" level, a PWM signal with a variable on / off duty is output, and this PW
The M signal is logically converted by the distributor 17 and sent to the three transistors x, y, z of the lower arm of the inverter circuit 12, and the number of revolutions of the electric motor 14 is changed by changing the ON period. That is, the shorter the on-duty of the transistors x, y, z of the inverter circuit 12, for example, the lower the rotation speed of the electric motor 14.
【0023】つづいて、図2においては前記電動機14
に代えて、例えば、刷子付直流電動機(以下直流電動
機)25をインバータ回路12の出力端に設置してその
駆動制御を行う場合である。この場合、直流電動機25
は単相であるため、直流電動機25はコネクタ16の接
続端子a1 ,a2 にリード線を介して接続する。一方、
接続端子a1 ,a2 は給電線b1 ,b2 を介してインバ
ータ回路12のU相とV相の出力端に接続されている。
従って、直流電動機25はインバータ回路12のU,V
相のみ接続されて3相全波ブリッジ部分で3相交流に変
換されることがないため、前記直流電動機25はその駆
動に際して直流電圧が通電されて回転することになる。Continuing on, in FIG.
Instead of this, for example, a brush-equipped DC motor (hereinafter referred to as DC motor) 25 is installed at the output end of the inverter circuit 12 and its drive control is performed. In this case, the DC motor 25
Is a single phase, the DC motor 25 is connected to the connection terminals a 1 and a 2 of the connector 16 via lead wires. on the other hand,
The connection terminals a 1 and a 2 are connected to the U-phase and V-phase output terminals of the inverter circuit 12 via the power supply lines b 1 and b 2 .
Therefore, the DC motor 25 is connected to U, V of the inverter circuit 12.
Since only the phases are connected and the three-phase full-wave bridge portion is not converted to the three-phase AC, the DC motor 25 is rotated by being supplied with a DC voltage when it is driven.
【0024】又、インバータ回路12を駆動制御する分
配器17においては、その入力端が直流電動機25の使
用時はインバータ回路12のU,V相のみをオン・オフ
制御させるために、コネクタ16の接続端子a6 〜a8
は信号線c1 ,c2 ,c3 用いて接続されているもの
の、接続端子a7 に接続した信号線c2 は、接続線eを
介して接地されているだけであるため、分配器17にコ
ネクタ16側から入力する信号(情報)は何もない。Further, in the distributor 17 for controlling the drive of the inverter circuit 12, the input end thereof controls ON / OFF of only the U and V phases of the inverter circuit 12 when the DC motor 25 is used, Connection terminals a 6 to a 8
Is connected using the signal lines c 1 , c 2 and c 3 , but the signal line c 2 connected to the connection terminal a 7 is only grounded via the connection line e, so the distributor 17 There is no signal (information) input from the connector 16 side.
【0025】従って、端子a7 を介して信号線c2 と接
続する分配器17の入力端(V相)を接続線eにより接
地したときは、分配器17自体が電動機14を接続した
場合と異なり、回転子位置検出センサHu,Hv,Hw
からの回転位置検出信号が入力されないことによって論
理変換され、直流電動機25が電動機14に代ってイン
バータ回路12と接続したことを認識し、これによって
分配器17は、インバータ回路12の上アームのトラン
ジスタuと下アームのトランジスタyのみをオンさせる
駆動制御信号をインバータ回路12に出力し、前記トラ
ンジスタu,yをオン切替して直流電流を直流電動機2
5に通電し、これを1方向(例えば、正回転)に回転駆
動するようになっている。Therefore, when the input terminal (V phase) of the distributor 17 connected to the signal line c 2 via the terminal a 7 is grounded by the connection line e, the case where the distributor 17 itself connects the electric motor 14 Differently, rotor position detection sensors Hu, Hv, Hw
When the rotational position detection signal from is not input, the logic conversion is performed, and it is recognized that the DC motor 25 is connected to the inverter circuit 12 instead of the motor 14, and the distributor 17 thereby recognizes that the DC motor 25 is connected to the inverter circuit 12. A drive control signal for turning on only the transistor u and the transistor y on the lower arm is output to the inverter circuit 12, and the transistors u and y are switched on to output a direct current to the direct current motor 2.
5 is energized and is driven to rotate in one direction (for example, forward rotation).
【0026】図2において、fは定電圧電源Vccと接
続線dとを接続端子a9 を介して接続する給電線を示
し、定電圧電源Vccが給電線fと接続線dを通じてコ
ントローラ20に入力されたとき、コントローラ20は
コネクタ16に直流電動機25が接続されたと判断し、
コントローラ20からの指令信号を電動機14から直流
電動機25に変更する。In FIG. 2, reference numeral f denotes a power supply line connecting the constant voltage power supply Vcc and the connection line d via the connection terminal a 9 , and the constant voltage power supply Vcc is input to the controller 20 through the power supply line f and the connection line d. Then, the controller 20 determines that the DC motor 25 is connected to the connector 16,
The command signal from the controller 20 is changed from the electric motor 14 to the DC electric motor 25.
【0027】即ち、前記コントローラ20には、電動機
14と、直流電動機25との駆動制御を個別に行うため
に、電動機14と直流電動機25の駆動時において、そ
れぞれの電動機14と25の駆動時に流れる入力電流値
に対応する電圧値をそれぞれ個別にプログラム設定し、
前記入力電流値をそれに対応するそれぞれの電圧値に変
換して、電動機14あるいは直流電動機25の指令電圧
としてコントローラ20から出力する。That is, in order to individually control the drive of the electric motor 14 and the DC electric motor 25, the controller 20 flows when the electric motor 14 and the DC electric motor 25 are driven, respectively. Program individually the voltage value corresponding to the input current value,
The input current value is converted into each corresponding voltage value and output from the controller 20 as a command voltage for the electric motor 14 or the DC electric motor 25.
【0028】次に、駆動制御装置の動作について説明す
る。本発明の駆動制御装置Aは、前記したように、電動
機14,25への通電を制御するインバータ回路12
と、このインバータ回路12に電動機14,25からの
情報に基づいて論理変換された駆動制御信号をインバー
タ回路12に送出する分配器17と、インバータ回路1
2に入力される電流値を検出し、かつ、この電流値に対
応する電圧値を事前に設定しておき、前記電流値を検出
したとき、その電流値に対応する電圧を指令電圧として
出力するコントローラ20と、前記コントローラ20か
ら出力される指令電圧と三角波発生回路23から与えら
れる三角波信号とを比較し、三角波信号Vxが指令電圧
Vsを下回ったとき“L”レベルのPWM信号を出力し
てこれを分配器17に送出する制御手段22と、更に、
インバータ回路12及び分配器17に、電動機14,2
5を個別に接続して駆動制御装置Aにより駆動制御を可
能としたコネクタ16とによって構成されている。Next, the operation of the drive control device will be described. As described above, the drive control device A of the present invention includes the inverter circuit 12 that controls the energization of the electric motors 14 and 25.
And a distributor 17 for sending to the inverter circuit 12 a drive control signal logically converted to the inverter circuit 12 based on information from the electric motors 14 and 25, and the inverter circuit 1
2 detects the current value input to 2, and presets the voltage value corresponding to this current value, and when the current value is detected, outputs the voltage corresponding to the current value as the command voltage. The controller 20 compares the command voltage output from the controller 20 with the triangular wave signal provided from the triangular wave generation circuit 23, and outputs a PWM signal of "L" level when the triangular wave signal Vx is lower than the command voltage Vs. Control means 22 for sending this to the distributor 17, and further,
In the inverter circuit 12 and the distributor 17, the electric motors 14, 2
5 are individually connected to each other, and the connector 16 enables drive control by the drive control device A.
【0029】前記コネクタ16に図1に示すように、電
動機14を接続してこの電動機14を駆動制御する場合
について説明する。この場合、前記電動機14及び直流
電動機25は、それぞれ回転数に比例した電圧(誘起電
圧)を発生し、入力電流に比例したトルクを発生させる
特性を備えた電動機である。従って、図9で示すよう
に、一定の電圧を印加して駆動すると、負荷トルクが大
きくなるにつれて回転数が一定の傾きで降下し、一方同
じトルクであれば印加電圧が上昇すると回転数も上昇す
る特性を有する。(図9の実線(A)で示す部分参
照)。A case in which the electric motor 14 is connected to the connector 16 as shown in FIG. 1 and the drive of the electric motor 14 is controlled will be described. In this case, each of the electric motor 14 and the DC electric motor 25 is a motor having a characteristic of generating a voltage (induced voltage) proportional to the rotation speed and a torque proportional to an input current. Therefore, as shown in FIG. 9, when a constant voltage is applied for driving, the rotation speed drops with a constant slope as the load torque increases, while if the torque is the same, the rotation speed also increases as the applied voltage increases. Has the property of (Refer to the part shown by the solid line (A) in FIG. 9).
【0030】駆動制御装置Aにて電動機14を駆動制御
する場合は、図1で示すように、コネクタ16の接続端
子a1 〜a3 に固定子巻線u1 ,v1 ,w1 を、接続端
子a6 〜a8 には回転子位置検出センサHu,Hv,H
wを信号線c1 〜c3 を用いてそれぞれ接続することに
より、電動機14をインバータ回路12と分配器17と
に接続する。この状態で操作手段21を操作して電動機
14に通電を行うと、電動機14より回転子位置検出セ
ンサHu,Hv,Hwからの回転位置検出信号が、分配
器17に送出され論理変換されて、駆動制御信号がイン
バータ回路12に出力されると、前記信号によってイン
バータ回路12は図4に記載したタイムチャートに示す
順序に従って、上アームのトランジスタuと下アームの
トランジスタy、以下トランジスタu・z,v・z,v
・x,w・x,w・yの順序で順次オンさせ、前記トラ
ンジスタu〜zのオン切替によって、電動機14にイン
バータ回路12を介して直流電源11からの直流電圧が
3相交流に変換されて通電される。When the drive controller A controls the drive of the electric motor 14, as shown in FIG. 1, the stator windings u 1 , v 1 and w 1 are connected to the connection terminals a 1 to a 3 of the connector 16, respectively. Rotor position detection sensors Hu, Hv, H are connected to the connection terminals a 6 to a 8.
The electric motor 14 is connected to the inverter circuit 12 and the distributor 17 by connecting w using the signal lines c 1 to c 3 , respectively. When the operating means 21 is operated in this state to energize the electric motor 14, rotational position detection signals from the rotor position detection sensors Hu, Hv, Hw are sent from the electric motor 14 to the distributor 17 and logically converted, When the drive control signal is output to the inverter circuit 12, the signal causes the inverter circuit 12 to follow the order shown in the time chart shown in FIG. 4 for the upper-arm transistor u and the lower-arm transistor y, hereinafter transistors u · z, vz, v
The DC voltage from the DC power supply 11 is converted into the three-phase AC by the motor 14 via the inverter circuit 12 by sequentially turning on the transistors x to w in the order of x, w, x, w and y. Is energized.
【0031】この結果、電動機14の固定子巻線u1 −
v1 ,v1 −w1 ,w1 −u1 ────に順次交流電流
が流れて回転子15を所定方向に回転する。電動機14
の固定子巻線u1 ,v1 ,w1 に通電が行なわれると、
その通電に伴う電流値は順次コントローラ20にて検出
される。そして、前記電流値がコントローラ20内で事
前にプログラム設定しておいた電流値に対応する電圧値
に該当すると、前記電圧値が指令電圧Vsとしてコント
ローラ20の出力端からコンパレータ24の非反転入力
端に出力される。そして、この指令電圧Vsはコンパレ
ータ24の反転入力端に入力される三角波信号Vxと比
較し、前記三角波信号Vxが指令電圧Vsを下回ると、
コンパレータ24の出力端は“L”レベルとなってPW
M信号を出力し、これを分配器17に送出する。As a result, the stator winding u 1-of the electric motor 14
An alternating current sequentially flows through v 1 , v 1 -w 1 and w 1 -u 1 --- to rotate the rotor 15 in a predetermined direction. Electric motor 14
When current is applied to the stator windings u 1 , v 1 , w 1 of
The current value associated with the energization is sequentially detected by the controller 20. When the current value corresponds to the voltage value corresponding to the current value preset in the controller 20, the voltage value is used as the command voltage Vs from the output end of the controller 20 to the non-inverting input end of the comparator 24. Is output to. Then, this command voltage Vs is compared with the triangular wave signal Vx input to the inverting input terminal of the comparator 24, and when the triangular wave signal Vx falls below the command voltage Vs,
The output terminal of the comparator 24 becomes "L" level and PW
It outputs the M signal and sends it to the distributor 17.
【0032】分配器17は前記PWM信号を論理変換し
て、インバータ回路12の下アームのトランジスタx,
y,zに送出され、該トランジスタx,y,zのオン期
間を電動機14の固定子巻線u1 ,v1 ,w1 に流れる
電流に応じて可変させて、電動機14の制御を行うもの
である。なお、コントローラ20から出力される指令電
圧Vsは、接続線dが定電圧電源Vccと接続されてい
ないため、コントローラ20が事前に電動機14と判断
していることにより、電動機14の指令電圧Vsとして
出力されていることは言うまでもない(図1及び図3,
4参照)。The distributor 17 logically converts the PWM signal into the transistors x,
Controlling the electric motor 14 by changing the ON period of the transistors x, y, z, which are sent to y, z, according to the current flowing in the stator windings u 1 , v 1 , w 1 of the electric motor 14. Is. The command voltage Vs output from the controller 20 is determined as the command voltage Vs of the electric motor 14 because the controller 20 has determined in advance the electric motor 14 because the connection line d is not connected to the constant voltage power supply Vcc. It goes without saying that it is output (Figs. 1 and 3,
4).
【0033】前記のように、電動機14の回転によりこ
の電動機14を使用している例えば、身体不自由者用の
ベッド装置を作動させる。この場合、前記電動機14の
正回転によりベッドの床部を上昇させる場合に用いる。
そして、必要に応じてベットを逆に降下させる場合は、
電動機14を逆回転させればよい。前記電動機14の逆
回転に際しては、操作手段21を電動機14が逆回転す
る方向に操作すると、コントローラ20からは分配器1
7に電動機14を逆回転させる指示信号が出力される。
指示信号は分配器17によって論理変換され、電動機1
4を逆回転する駆動制御信号をインバータ回路12に出
力する。As described above, the rotation of the electric motor 14 activates the bed apparatus for the physically handicapped person using the electric motor 14, for example. In this case, it is used when the floor of the bed is raised by the forward rotation of the electric motor 14.
And if you want to lower your bet in reverse,
The electric motor 14 may be rotated in the reverse direction. When the electric motor 14 is rotated in the reverse direction, the operating means 21 is operated in a direction in which the electric motor 14 rotates in the reverse direction.
An instruction signal for rotating the electric motor 14 in the reverse direction is output to 7.
The instruction signal is logically converted by the distributor 17, and the electric motor 1
A drive control signal for rotating 4 in reverse is output to the inverter circuit 12.
【0034】即ち、前記インバータ回路12への逆回転
指令に基づき、インバータ回路12の上アームと下アー
ムの各トランジスタu〜zは、図5に示す順序で通電さ
れる。即ち、図5,6において、インバータ回路12の
上アームのトランジスタvと下アームのトランジスタ
x,つづいて、トランジスタw・x,w・y,u・y,
u・z,v・zの順序でオン動作させ、電動機14の固
定子巻線v1 −u1 ,u1 −w1 ,w1 −v1 ────
に順次電流を通電して回転子15を逆回転方向に回転さ
せる。回転子15の回転に伴い、インバータ回路12に
入力される電流値に基づいて、コントローラ20から出
力される指令電圧Vsと三角波信号Vxとを比較し、V
x<Vsの場合、速度制御手段22からPWM信号を分
配器17に送出し、このPWM信号は分配器17により
論理変換されて、インバータ回路12に送出され、上ア
ームの3個のトランジスタu,v,wのオン期間を可変
させて電動機14の回転数を可変する。That is, based on the reverse rotation command to the inverter circuit 12, the upper and lower transistors u to z of the inverter circuit 12 are energized in the order shown in FIG. That is, in FIGS. 5 and 6, the upper arm transistor v and the lower arm transistor x of the inverter circuit 12, the transistors w.x, w.y, u.y,
The stator windings v 1 -u 1 , u 1 -w 1 , w 1 -v 1 of the electric motor 14 are turned on in the order of u · z and v · z.
The current is sequentially applied to the rotor 15 to rotate the rotor 15 in the reverse rotation direction. As the rotor 15 rotates, the command voltage Vs output from the controller 20 is compared with the triangular wave signal Vx based on the current value input to the inverter circuit 12, and V
When x <Vs, the speed control means 22 sends a PWM signal to the distributor 17, and the PWM signal is logically converted by the distributor 17 and sent to the inverter circuit 12, where the three transistors u, The number of revolutions of the electric motor 14 is changed by changing the ON periods of v and w.
【0035】前記電動機14の逆回転により、この電動
機14を用いたベッド装置の床部を降下させるものであ
る。前記電動機14を逆回転させて例えば、ベッド装置
の床部を降下させる場合、電動機14はベッド装置の床
部重量を良好に受けることによって軽負荷で回転させる
ことができる。一方、床部を上昇させるときは、逆に床
部の重量に打勝って床部を上昇させなければならないの
で、電動機14はその回転時多大の負荷を受けることに
なる。この結果、ベッド装置の床部を上昇させる場合と
降下させるときは、電動機14に加えられる負荷が異な
るため、電動機14は床部の上昇時は回転数が低下し、
逆に、降下時は回転数が高くなるという問題があった。
即ち、ベッド装置の昇降動作を一定の時間で行うことは
困難であった。The reverse rotation of the electric motor 14 lowers the floor of the bed apparatus using the electric motor 14. When the electric motor 14 is rotated in the reverse direction to lower the floor of the bed apparatus, for example, the electric motor 14 can be rotated with a light load by appropriately receiving the weight of the floor of the bed apparatus. On the other hand, when raising the floor, the weight of the floor must be overcome to raise the floor, so that the electric motor 14 receives a great load during its rotation. As a result, when the floor of the bed apparatus is raised and when it is lowered, the load applied to the electric motor 14 is different, so that the electric motor 14 has a lower rotation speed when the floor is raised,
On the contrary, there was a problem that the number of revolutions increased when descending.
That is, it has been difficult to perform the raising / lowering operation of the bed apparatus in a certain time.
【0036】然るに、電動機(DCブラシレス)14
は、前述し、かつ、図9で示すように、一定の電圧で駆
動すると負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が一定
の傾きで降下し、駆動電圧を上昇すると回転数も上昇す
る(無負荷の場合は電圧に比例して回転数も上昇す
る)。この結果、定格負荷時と無負荷時の回転数をほぼ
一定に設定するには(図9の設定回転数N0 )、入力電
流値が小さいとき設定回転数N0 を維持するため、駆動
電圧を下げ(通電時間を短くする)、逆に、負荷を受け
ることによって回転数が降下する場合は、駆動電圧を上
げる(通電時間を長くする)ことによって前記の設定回
転数N0 を維持する。However, the electric motor (DC brushless) 14
As described above and as shown in FIG. 9, the rotational speed drops with a constant inclination as the load torque increases when driven at a constant voltage, and the rotational speed also increases when the drive voltage increases (no load is applied). If the speed increases in proportion to the voltage). As a result, in order to set the rotation speeds at the rated load and the no load to be substantially constant (the setting rotation speed N 0 in FIG. 9), the setting rotation speed N 0 is maintained when the input current value is small. (When the energization time is shortened), conversely, when the rotation speed drops due to a load, the drive voltage is increased (the energization time is lengthened) to maintain the set rotation speed N 0 .
【0037】従って、例えば図9のように、実線(B)
で示すトルクTと電動機の回転数Nとの関係において、
今、B1 地点で回転数を設定回転数N0 まで引き上げる
には、B1 地点から水平に示す矢印の如く、駆動電圧を
V1 引き上げることによって、所定の設定回転数N0 に
おいて、図9に点線で示すように、トルクアップした状
態で電動機14の回転数を設定回転数N0 に維持するこ
とが可能となる(この場合、点線で示す電圧は実線
(B)で示す電圧よりもV1 上昇した電圧となる)。
又、B2 地点で回転数を設定回転数N0 まで引き上げる
には、駆動電圧をV2引き上げればよい。この場合も、
図9の実線(B)で示す電圧よりもV2 上昇させた電圧
(図9に1点鎖線で示す)によって、B2 地点でのトル
クを設定回転数N0 のところで得ることが可能となる。Therefore, for example, as shown in FIG. 9, the solid line (B)
In the relationship between the torque T and the rotation speed N of the electric motor,
Now, in raising the rotational speed to the set rotational speed N 0 is B 1 point, as indicated by arrows horizontally from B 1 point, by pulling the drive voltage V 1, at a predetermined set rotational speed N 0, 9 As shown by the dotted line, it becomes possible to maintain the rotation speed of the electric motor 14 at the set rotation speed N 0 in a state where the torque is increased (in this case, the voltage shown by the dotted line is higher than the voltage shown by the solid line (B) by V 1 will be increased voltage).
Further, in order to increase the rotation speed to the set rotation speed N 0 at the point B 2 , the drive voltage may be increased by V 2 . Again,
By the voltage increased by V 2 from the voltage shown by the solid line (B) in FIG. 9 (shown by the one-dot chain line in FIG. 9), the torque at the B 2 point can be obtained at the set rotation speed N 0. .
【0038】このように、電動機14の回転数(速度)
をあらかじめ設定した回転数に維持するには、前記図9
で説明したように、電動機14の回転中にインバータ回
路12に入力される電流値を検出し、この検出した電流
値に基づいて、事前に設定した前記電流値に対応する電
圧値に対応する指令電圧をコントローラ20から制御手
段22を介してPWM信号として分配器17に出力し、
この分配器17にてインバータ回路12の上,下アーム
の各トランジスタu〜zのオン期間を可変することによ
って、電動機14の回転数を図9に示す設定回転数N0
に維持することができる。従って、この電動機14をベ
ッドの昇降装置をはじめ吊戸棚や電動椅子の昇降装置の
駆動源に使用した場合、使用部材の昇降に際しては同じ
トルクでもって可動することができる利点がある。Thus, the number of revolutions (speed) of the electric motor 14
In order to maintain the rotation speed at a preset value,
As described above, the current value input to the inverter circuit 12 is detected while the electric motor 14 is rotating, and a command corresponding to the voltage value corresponding to the preset current value is detected based on the detected current value. The voltage is output from the controller 20 via the control means 22 as a PWM signal to the distributor 17,
By changing the ON period of each of the transistors u to z of the upper and lower arms of the inverter circuit 12 by the distributor 17, the rotation speed of the electric motor 14 is set to the set rotation speed N 0 shown in FIG.
Can be maintained. Therefore, when the electric motor 14 is used as a drive source of a lifting device for a bed, a hanging cabinet, and a lifting device for an electric chair, there is an advantage that it can be moved with the same torque when lifting a used member.
【0039】次に、直流電動機25をコネクタ16に接
続して駆動制御装置Aにて駆動制御する場合について説
明する。図2において、直流電動機25はコネクタ16
の端子a1 ,a2 を介してインバータ回路12のU,V
相と接続する。分配器17はV相を接続線eにて接地す
る。更に、定電圧電源Vccと接続線dとは給電線fを
介して接続し、コントローラ20に定電圧電源Vccを
供給する。この結果、コントローラ20は前記給電線
f,接続線dを介して定電圧電源Vccが給電されるこ
とによって、コネクタ16には直流電動機25が接続さ
れたことを判断し、コントローラ20の出力端からは直
流電動機25を駆動制御する信号を分配器17に出力す
る。Next, a case where the DC motor 25 is connected to the connector 16 and drive control is performed by the drive control device A will be described. In FIG. 2, the DC motor 25 is a connector 16
U and V of the inverter circuit 12 via the terminals a 1 and a 2 of
Connect with the phase. The distributor 17 grounds the V phase at the connection line e. Further, the constant voltage power supply Vcc and the connection line d are connected via a power supply line f to supply the controller 20 with the constant voltage power supply Vcc. As a result, the controller 20 determines that the DC motor 25 is connected to the connector 16 by being supplied with the constant voltage power supply Vcc through the power supply line f and the connection line d, and the controller 20 determines from the output end thereof. Outputs a signal for driving and controlling the DC motor 25 to the distributor 17.
【0040】直流電動機25の駆動に際しては、電動機
14のように回転子位置検出センサHu,Hv,Hwに
よる回転位置検出信号が分配器17に入力されないの
で、分配器17はこれを認識して論理変換され、インバ
ータ回路12のトランジスタu,yのみをオンさせる駆
動制御信号を出力し、インバータ回路12から直流電源
11を直流電動機25に給電し、これを例えば、正方向
に回転させる(図7,8の正回転の場合参照)。直流電
動機25の回転により直流電動機25に通電される電流
値は、電動機14の場合と同様にコントローラ20によ
り検出され、この電流値に基づいて、事前に設定した前
記電流値に対応する電圧値(直流電動機25専用のも
の)に相当する指令電圧Vsをコントローラ20から出
力し、この指令電圧Vsと三角波信号Vxとをコンパレ
ータ24にて比較し、コンパレータ24の出力端が
“L”レベルのときはPWM信号が分配器17に出力さ
れる。When the DC electric motor 25 is driven, the rotational position detection signals from the rotor position detection sensors Hu, Hv, Hw are not input to the distributor 17 like the electric motor 14, so the distributor 17 recognizes this and logic. A drive control signal that is converted and turns on only the transistors u and y of the inverter circuit 12 is output, the DC power supply 11 is fed from the inverter circuit 12 to the DC motor 25, and this is rotated in the forward direction, for example (FIG. 7, Refer to the case of positive rotation of 8.). The current value supplied to the DC motor 25 due to the rotation of the DC motor 25 is detected by the controller 20 as in the case of the motor 14, and based on this current value, the voltage value (previously set) corresponding to the preset current value ( A command voltage Vs corresponding to the DC motor 25 only) is output from the controller 20, the command voltage Vs and the triangular wave signal Vx are compared by the comparator 24, and when the output terminal of the comparator 24 is at the “L” level. The PWM signal is output to the distributor 17.
【0041】分配器17はPWM信号を論理変換し、イ
ンバータ回路12のトランジスタyのオン期間を可変さ
せて直流電動機25の速度制御を行う。この直流電動機
25は比較的低トルクの駆動源に使用するもので、例え
ば、ベッドの背床,下床を上下方向に傾斜させたり、あ
るいは、電動椅子の背板を傾斜させる場合に用いるとよ
い。The distributor 17 logically converts the PWM signal and varies the ON period of the transistor y of the inverter circuit 12 to control the speed of the DC motor 25. The DC motor 25 is used as a drive source with a relatively low torque, and may be used, for example, when the back and lower floors of a bed are tilted in the vertical direction, or when the back plate of an electric chair is tilted. .
【0042】又、直流電動機25を逆回転する場合は、
電動機14の場合と同様に、操作手段21を操作してコ
ントローラ20から分配器17に逆回転の指示信号を出
力する。分配器17は前記指示信号に基づいて論理変換
され、インバータ回路12のトランジスタv,xのみを
オンさせる駆動制御信号を出力して直流電流を直流電動
機25に供給してこれを逆回転させる。そして、電動機
25の速度制御は前記のように電動機25に通電される
電流値に基づいて行うことは、正回転の場合と同じであ
るため説明は省略する。When the DC motor 25 is rotated in the reverse direction,
Similar to the case of the electric motor 14, the operation means 21 is operated to output the reverse rotation instruction signal from the controller 20 to the distributor 17. The distributor 17 is logically converted based on the instruction signal, outputs a drive control signal for turning on only the transistors v and x of the inverter circuit 12, supplies a direct current to the direct current motor 25, and reversely rotates it. Since the speed control of the electric motor 25 is performed based on the current value supplied to the electric motor 25 as described above, the description is omitted because it is the same as the case of the forward rotation.
【0043】更に、前記直流電動機25を図9で示す設
定回転数N0 で回転させる場合は、電動機14で説明し
た場合と同様であるので説明は省略するが、これは、電
動機14と直流電動機25は、その通電中のインバータ
回路12に入力される電流値を検出した場合、それぞれ
の電流値に対応する電圧値が事前に、かつ、個別に設定
されてコントローラ20にプログラム設定されているた
めであり、かつ、両電動機14,25が回転数に比例し
た電圧を発生し、入力電流に比例したトルクを発生する
特性を備えた電動機であるからに他ならないからであ
る。Further, when the DC motor 25 is rotated at the set rotational speed N 0 shown in FIG. 9, the explanation is omitted because it is the same as the case described for the motor 14, but the description is omitted. When the current values input to the inverter circuit 12 being energized are detected, the voltage values 25 are set in advance in the voltage values corresponding to the respective current values individually and are programmed in the controller 20. This is because the both electric motors 14 and 25 have a characteristic of generating a voltage proportional to the rotation speed and a torque proportional to the input current.
【0044】なお、本発明においては、電動機14と直
流電動機25はそれぞれ使用に際してその都度コネクタ
16に接続して駆動制御する例について説明したが、こ
れに限定せず、図10で示すように、電動機14,直流
電動機25とインバータ回路12とをリレー等の投入・
しゃ断手段R1 ,R2 を用いて接続し、電動機14を制
御する場合はR2 を投入し、直流電動機25の場合はR
1 を投入することによって両電動機14,25を個別に
制御するようにしてもよい。この場合、インバータ回路
12と電動機14,25との接続はコネクタ(図示せ
ず)を介して行うことは当然である。又、直流電動機2
5を制御するときは、接続線eと給電線fとにそれぞれ
直流電動機25の使用時のみ接続を可能とするスイッチ
手段(図示せず)を設け、電動機14の使用時の妨げと
ならないようにすることも当然である。In the present invention, an example in which the electric motor 14 and the DC electric motor 25 are connected to the connector 16 each time they are used for drive control has been described, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Insert the motor 14, the DC motor 25, and the inverter circuit 12 such as a relay.
Connection is made by using the breaking means R 1 and R 2, and when controlling the electric motor 14, R 2 is turned on, and in the case of the DC electric motor 25, R
Both electric motors 14 and 25 may be individually controlled by turning 1 on. In this case, it is natural that the inverter circuit 12 and the electric motors 14 and 25 are connected via a connector (not shown). Also, DC motor 2
When controlling 5, the connection line e and the power supply line f are respectively provided with switch means (not shown) that enables connection only when the DC motor 25 is used, so as not to hinder the use of the motor 14. It is natural to do so.
【0045】更に、前記給電線fには所要の抵抗を挿入
し、接続線dに接地した抵抗との分圧比によってコント
ローラ20に供給する電圧を可変することによって、巻
線抵抗値の異なる複数の直流電動機を個別に駆動制御で
きるようにしても本発明は成立するものである。Furthermore, a desired resistance is inserted in the power supply line f, and the voltage supplied to the controller 20 is varied according to the voltage division ratio with the resistance grounded to the connection line d, so that a plurality of winding resistance values are different. The present invention can be realized even if the DC motors can be individually driven and controlled.
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で次のような効果を有する。 (1)、本発明は、インバータ回路と電動機との間にコ
ネクタを介挿し、前記インバータ回路にコネクタを介し
て異種の電動機との接続を可能とし、前記インバータ回
路を駆動制御する分配器に電動機の回転位置検出信号が
入力されたときコントローラはDCブラシレス電動機が
インバータ回路と接続されたと判断し、分配器が単に接
地され、又、定電圧電源がコントローラに入力されたと
きは直流電動機がインバータ回路に接続されたと判断す
るように構成し、かつ、コントローラからはあらかじめ
両電動機を駆動したときインバータ回路に入力される電
流に対応する電圧値を出力するためのデータ(電圧値)
が個別にプログラム設定されているので、DCブラシレ
ス電動機及び直流電動機は電動機の機種が異なっても、
両電動機に共通する回転数に比例した電圧を発生し、入
力電流に比例したトルクを発生する特性を備えているた
め、電動機からの出力情報とコントローラからの制御情
報に基づいて、1台の駆動制御装置にてDCブラシレス
電動機と直流電動機とを個別に、かつ、簡易に制御でき
利便である。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. (1) According to the present invention, a connector is inserted between an inverter circuit and an electric motor, a different electric motor can be connected to the inverter circuit via the connector, and the electric motor is provided as a distributor for driving and controlling the inverter circuit. When the rotational position detection signal is input, the controller determines that the DC brushless motor is connected to the inverter circuit, the distributor is simply grounded, and when the constant voltage power is input to the controller, the DC motor is the inverter circuit. Data to output the voltage value corresponding to the current input to the inverter circuit when the both motors are driven in advance from the controller (voltage value)
Is programmed individually, DC brushless motor and DC motor, even if the model of the motor is different,
Since both motors have a characteristic of generating a voltage proportional to the rotation speed and generating a torque proportional to the input current, one drive can be driven based on the output information from the motor and the control information from the controller. The control device is convenient because the DC brushless motor and the DC motor can be controlled individually and easily.
【0047】(2)、又、DCブラシレス電動機と直流
電動機は前記のように共通した特性を備えているので、
コントローラにてあらかじめインバータ回路へ入力され
る電流に対応する電圧値がプログラム設定されており、
しかも、前記入力電流に基づいて、指令電圧の平均値が
あらかじめ設定した平均値より低いときはインバータ回
路への通電期間を短くし、逆に、平均値が高いときはイ
ンバータ回路の通電期間を長くして等価的にインバータ
回路に通電される印加電圧を事前に制御できるようにコ
ントローラにプログラム設定されているので、電動機は
常に負荷変動に関係なく所定の設定回転数にて回転させ
ることができるため、電動機の使用場所において負荷変
動が生じる場合、例えば、上昇時は負荷大、降下時は自
重の利用により軽負荷となる場合でも、前記の昇降動作
を均一な速度で行うことができる利点があり、1つの制
御装置で複数の種類の異なる電動機が制御できる効果と
相まって、使用部材による負荷変動を良好に改善できる
利点もある。(2) Moreover, since the DC brushless motor and the DC motor have the common characteristics as described above,
The controller presets the voltage value corresponding to the current input to the inverter circuit,
Moreover, based on the input current, when the average value of the command voltage is lower than the preset average value, the energization period to the inverter circuit is shortened, and conversely, when the average value is high, the energization period to the inverter circuit is lengthened. The program is set in the controller so that the applied voltage that is equivalently applied to the inverter circuit can be controlled in advance, so the motor can always rotate at a predetermined set speed regardless of load fluctuations. When the load changes at the place where the motor is used, for example, even when the load is large when rising, and when the load is light due to the use of its own weight, there is an advantage that the lifting operation can be performed at a uniform speed. Combined with the effect that one control device can control a plurality of different types of electric motors, there is also an advantage that load fluctuations due to members used can be favorably improved.
【0048】(3)、更に、DCブラシレス電動機及び
直流電動機は、インバータ回路との接続がコネクタを介
して行う配線接続の変更が、3相と単相との違いである
だけであるため、接続違いを起すことなく簡易に行うこ
とができる。(3) Furthermore, the DC brushless motor and the DC motor are connected since the connection to the inverter circuit is changed in the wiring connection through the connector only between the three-phase and the single-phase. It can be done easily without making a difference.
【図1】本発明の駆動制御装置をDCブラシレス電動機
に実施した例を示す要部の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of essential parts showing an example in which a drive control device of the present invention is applied to a DC brushless motor.
【図2】本発明を直流電動機に実施した例を示す要部の
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of essential parts showing an example in which the present invention is applied to a DC motor.
【図3】DCブラシレス電動機を正回転させる場合のイ
ンバータ回路への通電順序を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a sequence of energizing the inverter circuit when the DC brushless electric motor is normally rotated.
【図4】DCブラシレス電動機を正回転させる場合のイ
ンバータ回路の制御タイミングチャート図である。FIG. 4 is a control timing chart of the inverter circuit when the DC brushless electric motor is normally rotated.
【図5】DCブラシレス電動機を逆回転させる場合のイ
ンバータ回路への通電順序を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a sequence of energizing the inverter circuit when the DC brushless motor is rotated in the reverse direction.
【図6】DCブラシレス電動機を逆回転させる場合のイ
ンバータ回路の制御タイミングチャート図である。FIG. 6 is a control timing chart of the inverter circuit when the DC brushless motor is rotated in the reverse direction.
【図7】直流電動機を正回転及び逆回転させる場合のイ
ンバータ回路への通電順序を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a sequence of energizing the inverter circuit when the direct-current motor is rotated forward and backward.
【図8】直流電動機を正,逆回転させる場合のインバー
タ回路の制御タイミングチャート図である。FIG. 8 is a control timing chart of the inverter circuit when the DC motor is rotated in the forward and reverse directions.
【図9】電動機のトルクと回転数との関係を説明する説
明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a relationship between torque and rotation speed of an electric motor.
【図10】本発明の他の実施例を示す電動機とインバー
タ回路との接続図である。FIG. 10 is a connection diagram of an electric motor and an inverter circuit according to another embodiment of the present invention.
【図11】従来のDCブラシレス電動機の駆動制御状態
を概略的に示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing a drive control state of a conventional DC brushless electric motor.
【図12】同じく、従来の直流電動機の駆動制御の一実
施例を概略的に示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram schematically showing an example of drive control of a conventional DC motor.
12 インバータ回路 14 DCブラシレス電動機 16 コネクタ 17 分配器 20 コントローラ 21 操作手段 22 制御手段 24 コンパレータ 25 直流電動機 a1 〜a9 接続端子 b1 〜b3 ,f 給電線 c1 〜c3 信号線 d,e 接続線12 inverter circuit 14 DC brushless motor 16 connector 17 distributor 20 controller 21 operation unit 22 control unit 24 comparator 25 direct-current motor a 1 ~a 9 connecting terminals b 1 ~b 3, f feed line c 1 to c 3 signal line d, Connection line
フロントページの続き (72)発明者 安田 徹 愛知県春日井市愛知町1番地 愛知電機株 式会社内Front page continued (72) Inventor Toru Yasuda 1 Aichi-cho, Kasugai-shi, Aichi Aichi Electric Co., Ltd.
Claims (3)
からの出力によって駆動する所要の電動機との間に配置
されて前記インバータ回路と所要の電動機とを給電線を
介して接続したコネクタと、このコネクタの他方におい
て電動機から所定の信号を出力する信号出力手段と接続
されてインバータ回路に駆動制御信号を出力する分配器
と、インバータ回路の入力電流を検出しこの電流値に対
応する指令電圧を事前に所要の電動機毎にプログラム設
定して出力するコントローラと、前記コントローラから
の指令電圧と三角波信号とを比較しインバータ回路の通
電時間を制御するパルス幅変調信号を出力して前記分配
器に送出する制御手段とを具備して構成したことを特徴
とする電動機の駆動制御装置。1. A connector which is arranged between an inverter circuit and a required electric motor driven by an output from the inverter circuit and which connects the inverter circuit and the required electric motor through a power supply line, and a connector of the connector. On the other hand, a distributor connected to signal output means for outputting a predetermined signal from the electric motor and outputting a drive control signal to the inverter circuit, and an input current of the inverter circuit are detected, and a command voltage corresponding to this current value is required in advance. Controller for setting and outputting a program for each electric motor, and control means for comparing the command voltage from the controller and the triangular wave signal and outputting a pulse width modulation signal for controlling the energization time of the inverter circuit and sending it to the distributor. And a drive control device for an electric motor.
機となし、このDCブラシレス電動機はインバータ回路
にコネクタを介して給電線により3相接続し、回転子の
回転位置検出信号を出力する回転子位置検出センサは、
コネクタを介して信号線により分配器に接続し、この分
配器に回転位置検出信号が入力されたとき、コントロー
ラはDCブラシレス電動機がインバータ回路に接続され
たと判断してDCブラシレス電動機を駆動可能に制御す
るようにしたことを特徴とする請求項1記載の電動機の
駆動制御装置。2. The required electric motor is a DC brushless electric motor, and this DC brushless electric motor is connected to an inverter circuit through a connector with a three-phase feed line to output a rotational position detection signal of a rotor. The sensor is
When connecting to the distributor via a signal line via the connector and the rotational position detection signal is input to this distributor, the controller determines that the DC brushless motor is connected to the inverter circuit and controls the DC brushless motor to be drivable. The drive control device for the electric motor according to claim 1, wherein
この直流電動機はインバータ回路とはコネクタの一方を
介して給電線により単相接続し、前記コネクタの他方に
は分配器の所要の入力端を接地するとともに、定電圧電
源とコントローラとを所要の抵抗等を介して接続し、前
記コントローラに所要の電圧が給電されたとき、コント
ローラはインバータ回路に直流電動機が接続されたと判
断して直流電動機を駆動可能に制御するようにしたこと
を特徴とする請求項1記載の電動機の駆動制御装置。3. The required electric motor is a DC electric motor,
This DC motor is connected to the inverter circuit through one of the connectors through a power supply line in a single phase, and the other end of the connector is grounded to the required input end of the distributor, and the constant voltage power supply and the controller are connected to the required resistance. And the like, and when the required voltage is supplied to the controller, the controller determines that the DC motor is connected to the inverter circuit and controls the DC motor so that it can be driven. Item 1. A drive control device for an electric motor according to item 1.
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