JPH09285977A

JPH09285977A - モータ駆動回路

Info

Publication number: JPH09285977A
Application number: JP8099847A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Noda; 敏裕野田
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】突入電流を抑制することができるとともに、
定常駆動状態におけるパワーロスがなく、コンパクトな
モータ駆動回路を提供する。【解決手段】制御部３０は、与えられた交流の位相に
基づいて、交流の所定周期あたりのトライアック２８の
継状態時間を制御することにより、直流マグネットモー
タ４２に与えられる実効電力が電源投入時以後徐々に大
きくなるよう制御する。このため、電源スイッチ２４投
入時の直流マグネットモータ４２への突入電流を抑制す
ることができる。その後所定時間後に、トライアック２
８を、実質的に継状態のまま保持する。このため、定常
駆動状態における直流マグネットモータ４２のパワーロ
スがない。また、高電力用の直列抵抗を使用しないの
で、駆動回路２０をコンパクトに形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はモータ駆動回路に
関し、特に、交流を整流したのち直流マグネットモータ
を駆動する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホビールータなどハンディータイプの電
動工具等の動力源として、コンパクトな直流マグネット
モータが用いられる。従来の直流マグネットモータの駆
動回路２の回路図を図５に示す。電源プラグ４から入力
された交流電流は、電源スイッチ６、抵抗８を介して整
流回路１０に与えられ、整流回路１０で整流されたの
ち、直流マグネットモータ１２に入力される。このよう
にして、直流マグネットモータ１２が駆動される。

【０００３】抵抗８は、電源スイッチ６の投入時に駆動
回路２を流れる突入電流を抑制するための抵抗である。
たとえば、電源電圧が２３０Ｖの場合、抵抗８を挿入し
ないとき、突入電流が１０Ａ程度流れるとすると、４０
Ω程度の抵抗８を挿入することで、突入電流を数Ａに抑
えることができる。

【０００４】このように、抵抗８を、直流マグネットモ
ータ１２に対し直列に挿入することにより突入電流を抑
制し、直流マグネットモータ１２の電機子のコイルの焼
切れや、直流マグネットモータ１２に使用されている永
久磁石の減磁を防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の直流マグネットモータ１２の駆動回路２には、次
のような問題点があった。上述のように、抵抗８と直流
マグネットモータ１２とは直列に接続されている。した
がって、抵抗８による電圧降下のため、定常駆動状態に
おいても、直流マグネットモータ１２に印加される電圧
が低下する。このため、十分な直流マグネットモータ１
２の出力が得られない。上述の例で、定常駆動状態にお
いて０．３Ａの電流が駆動回路に流れるとすると、０．
３Ａ×４０Ω＝１２Ｖの電圧降下が生ずるため、直流マ
グネットモータ１２に印加される電圧は２１８Ｖとなっ
てしまう。

【０００６】また、抵抗８として、高電力用抵抗を使用
しなければならないため、抵抗８を実装する大きなスペ
ースを確保しなければならなかった。

【０００７】この発明は、このような従来の直流マグネ
ットモータの駆動回路の問題点を解決し、突入電流を抑
制することができるとともに、定常駆動状態におけるパ
ワーロスがなく、コンパクトなモータ駆動回路を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のモータ駆動回
路は、与えられた交流を整流したのち直流マグネットモ
ータに与えることにより、直流マグネットモータを駆動
するモータ駆動回路であって、与えられた交流を整流す
る整流回路、直流マグネットモータに至る電流供給経路
に配置され、直流マグネットモータに供給される電流を
継断するスイッチング素子、スイッチング素子の継断動
作を制御することにより、直流マグネットモータに与え
られる実効電力が電源投入時以後徐々に大きくなるよう
制御する制御手段、を設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項２のモータ駆動回路は、請求項１の
モータ駆動回路において、スイッチング素子を、整流回
路の前の電流供給経路に配置するとともに、双方向に電
流を流すことが可能な素子としたことを特徴とする。

【００１０】請求項３のモータ駆動回路は、請求項１の
モータ駆動回路において、スイッチング素子を、整流回
路と直流マグネットモータとの間の電流供給経路に配置
するとともに、少なくとも一方向に電流を流すことが可
能な素子としたことを特徴とする。

【００１１】請求項４のモータ駆動回路は、請求項１な
いし請求項３のモータ駆動回路において、制御手段を、
与えられた交流の位相に基づいて、交流の所定周期あた
りのスイッチング素子の継状態時間を制御するよう構成
したことを特徴とする。

【００１２】

【発明の効果】請求項１、請求項２および請求項３のモ
ータ駆動回路は、直流マグネットモータに供給される電
流を継断するスイッチング素子の継断動作を制御するこ
とにより、直流マグネットモータに与えられる実効電力
が電源投入時以後徐々に大きくなるよう制御することを
特徴とする。

【００１３】したがって、電源投入時の突入電流を抑制
することができる。また、定常駆動時にスイッチング素
子を実質的に継状態のまま保持することができる。この
ため、直列抵抗を挿入した場合のように電圧降下を生ず
ることはない。すなわち、定常駆動状態におけるモータ
のパワーロスがない。さらに、高電力用の直列抵抗を使
用しないので、モータ駆動回路をコンパクトに形成する
ことができる。

【００１４】請求項４のモータ駆動回路は、与えられた
交流の位相に基づいて、交流の所定周期あたりのスイッ
チング素子の継状態時間を制御するよう構成したことを
特徴とする。

【００１５】したがって、スイッチング素子として市販
のトライアックやサイリスタを用い、トライアックやサ
イリスタに与えるトリガパルスを交流の位相に基づいて
定めるだけで、交流の所定周期あたりのスイッチング素
子の継状態時間を容易に制御することができる。このた
め、直流マグネットモータに与えられる実効電力を容易
に制御することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の一実施形態に
よるモータ駆動回路である直流マグネットモータの駆動
回路２０を示す。この駆動回路２０は、直流マグネット
モータ４２を備えたホビールータのモータ駆動回路であ
る。駆動回路２０は、電源プラグ２２、電源スイッチ２
４、整流回路２６、スイッチング素子であるトライアッ
ク２８、制御手段である制御部３０を備えている。

【００１７】電源プラグ２２から電源スイッチ２４を介
して交流電流が与えられる。制御部３０は、与えられた
交流の位相に基づいて、交流の所定周期あたりのトライ
アック２８の継状態時間を制御することにより、直流マ
グネットモータ４２に与えられる実効電力が電源投入時
以後徐々に大きくなるよう制御する。制御部３０は、電
圧検出部３２、位相制御部３４、ソフトスタート部３
６、パルス出力部３８を備えている。

【００１８】電圧検出部３２は、与えられた交流電圧を
検出する。ソフトスタート部３６は、電源スイッチ２４
投入以後、所定の基準電圧を発生する。位相制御部３４
は、電圧検出部３２の検出した交流電圧と、ソフトスタ
ート部３６が発生した基準電圧とに基づいて、トリガパ
ルスの発生タイミングを生成する。パルス出力部３８
は、位相制御部３４の生成した発生タイミングに基づい
て、トリガパルスを出力する。

【００１９】トライアック２８は、ゲートＧ、端子Ｔ
１、Ｔ２を備えている。ゲートＧにトリガパルスが入力
されると、端子Ｔ１、Ｔ２間が導通状態（継状態）とな
る。一方、端子Ｔ１、Ｔ２間の電圧が０ボルトに近くな
ると、端子Ｔ１、Ｔ２間は自動的に非導通状態（断状
態）となる。

【００２０】整流回路２６は、与えられた交流電流を整
流したのち直流マグネットモータ４２に与える。

【００２１】電源プラグ２２のプラグ端子２２ａから電
源スイッチ２４、整流回路２６を経て直流マグネットモ
ータ４２に至る経路、および、プラグ端子２２ｂからト
ライアック２８、整流回路２６を経て直流マグネットモ
ータ４２に至る経路が、電流供給経路４０である。

【００２２】図２に、駆動回路２０の動作を表わすタイ
ミングチャートを示す。図１および図２に基づいて、駆
動回路２０の動作を説明する。電源スイッチ２４が投入
されると、ソフトスタート部３６は、基準電圧を発生す
る。図２に示すように、基準電圧は、電源スイッチ２４
の投入（ａ）直後に最大となり、その後徐々に低下し、
所定の電圧（定常電圧）になった（ｇ）後、この定常電
圧を維持する。（ａ）から（ｇ）に至る時間、および定
常電圧の値は、予め設定しておくことができる。

【００２３】位相制御部３４は、電源スイッチ２４が投
入された後、電圧検出部３２により検出された交流電圧
を監視している。検出された交流電圧が０ボルトになっ
た（ｂ）こと（ゼロクロス）を検出すると、位相制御部
３４は、図２に示すように、一定の傾きを持つ三角波を
生成する。三角波の傾きは、予め設定しておくことがで
きる。

【００２４】位相制御部３４は、生成した三角波の電圧
値と、ソフトスタート部３６の生成した基準電圧とを比
較しており、両者が等しくなったとき（ｃ）、トリガパ
ルスの発生タイミングを生成する。

【００２５】パルス出力部３８は、位相制御部３４の生
成した発生タイミングを受け、所定パルス幅のトリガパ
ルスを出力する。トリガパルスのパルス幅は、予め設定
しておくことができる。

【００２６】パルス出力部３８の出力したトリガパルス
は、トライアック２８のゲートＧに入力される。トライ
アック２８は、トリガパルスの入力により、端子Ｔ１、
Ｔ２間が導通状態（継状態）となる。

【００２７】トライアック２８の端子Ｔ１、Ｔ２間が継
状態となることにより、整流回路２６に交流電流が与え
られる。整流回路２６は、与えられた交流を整流した
後、直流マグネットモータ４２に与える。これにより、
直流マグネットモータ４２が駆動される。

【００２８】その後、交流電圧が０ボルトに近くなると
（ｄ）、端子Ｔ１、Ｔ２間は自動的に非導通状態（断状
態）となり、直流マグネットモータ４２への電流の供給
は断たれる。したがって、図２における（ｂ）から
（ｄ）までの交流の半サイクル（単位周期）における、
継状態の時間は（ｃ）から（ｄ）までである。

【００２９】一方、交流電圧が０ボルトになると
（ｄ）、位相制御部３４は、再び、三角波を生成する。
位相制御部３４は、三角波の電圧値と基準電圧とが等し
くなったとき（ｅ）、パルス出力部３８を介して、トリ
ガパルスを出力する。これにより、トライアック２８
は、再び、継状態となる。その後、交流電圧が０ボルト
に近くなると（ｆ）、トライアック２８は断状態とな
る。以下、同様の動作を繰り返す。

【００３０】上述のように、三角波の傾きは一定であ
り、基準電圧は時間の経過とともに低下するよう構成さ
れている。したがって、ゼロクロスからトリガパルスが
出力されるまでの時間（（ｂ）から（ｃ）までの時間、
（ｄ）から（ｅ）までの時間、・・・）は、徐々に短く
なる。このため、図２にハッチングで示すように、交流
の半サイクルにおける、継状態の時間（（ｃ）から
（ｄ）まで、（ｅ）から（ｆ）まで、・・・）は、徐々
に長くなる。つまり、直流マグネットモータ４２への電
流の供給は、徐々に増加して行く。このようにして、電
源スイッチ２４投入時の直流マグネットモータ４２への
突入電流を抑制することができる。

【００３１】その後所定時間後に、基準電圧は定常電圧
となる（ｇ）。したがって、定常状態においては、交流
の半サイクルにおける、継状態の時間（（ｇ）から
（ｈ）まで、（ｉ）から（ｊ）まで、・・・）は、一定
となる。このため、直流マグネットモータ４２への電流
の供給は、一定となる。この状態が、定常駆動状態であ
る。

【００３２】なお、図２においては、説明のため、定常
駆動状態における継状態の時間（（ｇ）から（ｈ）ま
で、（ｉ）から（ｊ）まで、・・・）をある程度短く描
いたが、実際には、交流の半サイクルの長さ（（ｈ）か
ら（ｊ）まで）に極めて近い。したがって、定常駆動時
にトライアック２８を、実質的に継状態のまま保持する
ことができる。このため、直列抵抗を挿入した場合のよ
うに電圧降下を生ずることはない。すなわち、定常駆動
状態における直流マグネットモータ４２のパワーロスが
ない。

【００３３】さらに、高電力用の直列抵抗を使用しない
ので、駆動回路２０をコンパクトに形成することができ
る。このため、ホビールータなどハンディータイプの電
動工具には、特に好都合である。また、市販のトライア
ック２８を用い、トライアック２８に与えるトリガパル
スを与えられた交流の位相に基づいて定めるだけで、交
流の所定周期あたりのトライアック２８の継状態時間を
容易に制御することができる。

【００３４】つぎに、図３に、この発明の他の実施形態
によるモータ駆動回路である直流マグネットモータの駆
動回路１２０を示す。駆動回路１２０は、整流回路２６
と直流マグネットモータ４２の間の電流供給経路４０
に、スイッチング素子としてサイリスタ１２８を配置し
た点で、電源プラグ２２と整流回路２６との間の電流供
給経路４０にトライアック２８を配置した前述の駆動回
路２０（図１参照）と異なる。その他の回路構成は駆動
回路２０と同様である。

【００３５】サイリスタ１２８は、トライアック２８同
様、ゲートＧ、端子Ａ、Ｋを備えている。また、サイリ
スタ１２８のゲートＧにトリガパルスが入力されると、
端子Ａ、Ｋ間が導通状態（継状態）となり、端子Ａ、Ｋ
間の電圧が０ボルトに近くなると、端子Ａ、Ｋ間は自動
的に非導通状態（断状態）となる点も、トライアック２
８と同様である。しかし、継状態において端子Ａから、
端子Ｋへ流れる電流のみが許容され、逆向きの電流は許
容されない点で、トライアック２８と異なる。

【００３６】したがって、駆動回路１２０の動作を表わ
すタイミングチャートは、図４のようになる。このよう
に、サイリスタ１２８を用いた駆動回路１２０によって
も、電源スイッチ２４投入時の直流マグネットモータ４
２への突入電流を抑制することができる。また、定常駆
動状態における直流マグネットモータ４２のパワーロス
がない。さらに、駆動回路１２０をコンパクトに形成す
ることができる。

【００３７】なお、上述の各実施形態においては、交流
の所定周期が交流の半サイクルである場合を例に説明し
たが、交流の所定周期が、たとえば交流の１サイクルで
あってもよいし、それ以外であってもよい。

【００３８】また、制御部３０が、電圧検出部３２、位
相制御部３４、ソフトスタート部３６、パルス出力部３
８を備えるよう構成したが、制御部３０はこれに限定さ
れるものではない。

【００３９】また、制御手段を制御部３０とし、与えら
れた交流の位相に基づいて、交流の所定周期あたりのス
イッチング素子の継状態時間を制御するよう構成した
が、制御手段は、たとえば、与えられた交流の位相とは
無関係に、所定時間あたりのスイッチング素子の継状態
時間を制御するよう構成することもできる。すなわち、
制御手段は、スイッチング素子の継断動作を制御するこ
とにより、直流マグネットモータに与えられる実効電力
が電源投入時以後徐々に大きくなるよう制御するもので
あれば足りる。

【００４０】また、スイッチング素子として、トライア
ック２８、サイリスタ１２８を用いたが、スイッチング
素子として、トライアック２８、サイリスタ１２８以外
のもの、たとえば、スイッチング用のトランジスタ等を
用いることもできる。

【００４１】また、上述の各実施形態においては、電源
プラグ２２および電源スイッチ２４を有するホビールー
タのモータ駆動回路にこの発明を適用した場合を例に説
明したが、この発明は、電源プラグ２２を設けず、電源
に直結したホビールータや、電源スイッチ２４を有しな
いホビールータにも適用することができる。また、ホビ
ールータ以外の電動工具にも適用することができる。さ
らに、電動工具以外にも、直流マグネットモータの駆動
回路一般に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるモータ駆動回路で
ある直流マグネットモータの駆動回路２０を示す図面で
ある。

【図２】駆動回路２０の動作を表わすタイミングチャー
トを示す図面である。

【図３】この発明の他の実施形態によるモータ駆動回路
である直流マグネットモータの駆動回路１２０を示す図
面である。

【図４】駆動回路２０の動作を表わすタイミングチャー
トを示す図面である。

【図５】従来の直流マグネットモータの駆動回路２を示
す図面である。

【符号の説明】

２０・・・・・駆動回路２４・・・・・電源スイッチ２８・・・・・トライアック３０・・・・・制御部４２・・・・・直流マグネットモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】与えられた交流を整流したのち直流マグネ
ットモータに与えることにより、直流マグネットモータ
を駆動するモータ駆動回路であって、与えられた交流を整流する整流回路、直流マグネットモータに至る電流供給経路に配置され、
直流マグネットモータに供給される電流を継断するスイ
ッチング素子、スイッチング素子の継断動作を制御することにより、直
流マグネットモータに与えられる実効電力が電源投入時
以後徐々に大きくなるよう制御する制御手段、を設けたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】請求項１のモータ駆動回路において、スイッチング素子を、整流回路の前の電流供給経路に配
置するとともに、双方向に電流を流すことが可能な素子
としたことを特徴とするもの。
【請求項３】請求項１のモータ駆動回路において、スイッチング素子を、整流回路と直流マグネットモータ
との間の電流供給経路に配置するとともに、少なくとも
一方向に電流を流すことが可能な素子としたことを特徴
とするもの。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のモータ駆動回路
において、制御手段を、与えられた交流の位相に基づいて、交流の所定周期あた
りのスイッチング素子の継状態時間を制御するよう構成
したことを特徴とするもの。