JPH0359677B2

JPH0359677B2 -

Info

Publication number: JPH0359677B2
Application number: JP56134914A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizuguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1981-08-27
Publication date: 1991-09-11
Also published as: JPS5836185A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流モータのスイツチングガバナー装
置に係り、その目的とするところは、従来公知の
ブリツジ検出型の電子ガバナー回路を基本とし
て、きわめて効率が良く、また環境変化に対する
回転速度の安定性が良好な装置を実現することに
ある。

特別な速度発電機を必要とせずに、きわめて簡
単な構成で直流モータの回転速度を定速制御する
装置として、第１図に示すようにブリツジ検出型
の電子ガバナー装置が良く知られている。

第１図において、直流モータ１と抵抗２によつ
てブリヅジ回路の低抵抗辺側が構成され、抵抗３
と抵抗４によつてブリツジ回路の高抵抗辺側が構
成されている。前記ブリツジ回路の平衡条件が成
立しているときには、検出端子ａ，ｂ間に前記直
流モータ１の回転速度に依存した速度電圧が現わ
れる。

この速度電圧は比較器５によつて基準電圧源６
の電圧と比較され、前記速度電圧が基準電圧より
も小さければ給電制御トランジスタ７のベース電
流が増加して直流モータ１への給電電流を増加せ
しめ、反対に前記速度電圧が前記基準電圧よりも
大きければ給電制御トランジスタ７のベース電流
が減少して直流モータ１への給電電流を減少せし
める。その結果、直流モータ１は負荷の変動など
に対してもその回転速度を一定に保つことができ
る。

なお、第１図においてコンデンサ８は直流モー
タ１の刷子−整流子の間で発生する火花ノイズを
吸収する目的で挿入されたものであり、コンデン
サ９はコンデンサ８の接続によつてブリツジ回路
の交流バランスが崩れて高周波発振が起こるのを
防止する目的で挿入されたものである。

また、直流モータ１の電機子巻線は銅線によつ
て構成されているため、周囲温度の変化に対して
も前記ブリツジ回路の平衡を保つ目的で、抵抗２
は銅線によつて形成されていることが多い（特公
昭44−18018号公報あるいは実公昭44−8646号公
報）。

ところで、第１図の電子ガバナー装置では通常
状態において給電制御トランジスタ７が能動状態
にあり、電池３０の出力電圧からブリツジ回路の
給電端子間ｃ，ｄの電圧を差し引いた分の電圧が
常に印加されているため、きわめて電力効率が悪
いと云う問題がある。これはブリツジ検出型の電
子ガバナー装置に限られる訳ではなく、速度発電
機を用いたガバナー装置でも同様である。

このような問題を解消する方法として、例えば
米国特許第3624474号に示されるような直流モー
タのパルスドライブ方式が考えられる。しかしな
がら、直流モータにパルス電流を流すことはモー
タ巻線から障害電波を発生したり、またモータ巻
線のＱをあまり大きくできないので好ましい結果
が得られないと云う欠点があつた。

これに対して、例えば特開昭53−47911号公報
では、その両端にコンデンサが接続された直流モ
ータに対して直列に接続されたチヨークコイルに
パルス電流を供給して、前記直流モータには連続
的に電流を流す方法が示されている。この方法に
よると、直流モータの巻線部からの障害電波の発
生もなく、また、チヨークコイルのＱはそれ自体
大きくするとができるので、かなりの特性向上が
図れる。

本発明はチヨークコイルがモータ巻線と同じ材
質（銅銀）によつて形成され、しかも適当な内部
抵抗を有していることに着眼してなされたもの
で、その特徴とするところは、チヨークコイルと
直流モータによつてブリツジ回路の低抵抗辺側を
構成し、前記ブリツジ回路の給電端子間に自励発
振によつて作り出されたパルス電流を供給し、前
記ブリツジ回路の低抵抗辺側の検出端子と高抵抗
辺側の検出端子にそれぞれ交流インピーダンスを
低減して前記パルス電流を平滑するための第１、
第２のコンデンサを接続したことにある。

第２図は本発明に至る過程におけるスイツチン
グガバナー装置の回路図であり、第１図と同一部
分については同一符号が付されてちる。第２図に
おいて、チヨークコイル１０と直流モータ１が直
列に接続されてブリツジ回路の低抵抗辺側が構成
され、誤差検出のための比較器５の出力はパルス
幅変調用の比較器１１の反転入力端子（−）に接
続され、比較器１１の非反転入力端子（＋）には
高周波のスイツチングキヤリア発生器としての鋸
歯状波発生器１２の出力が印加され、比較器１１
の出力が給電制御のためのスイツチングトランジ
スタ７′のベースに印加されている。

なお、前記鋸歯状波発生器１２は、前述した米
国特許第３６２４４７４号にも示されており、一
般によく知られているので、その具体的な構成の
説明については省略する。

また、直流モータ１の両端と、前記ブリツジ回
路の高抵抗辺側を構成する抵抗４の両端には、そ
れぞれパルス電流を平滑するためのコンデンサ
８′，９′が接続され、前記ブリツジ回路の給電端
子ｃ，ｄ間にはアイドリングダイオード１３が接
続されている。

さて、第２図の回路において負荷の変動などに
よつて直流モータの回転速度が上昇したとする
と、比較器５の出力レベルが低下し、その結果、
比較器１１による鋸歯状波のスライスレベルが低
下して比較器１１がスイツチングトランジスタ
７′のベース流を引き込む期間が短かくなりトラ
ンジスタ７′のコレクタから出力される電流パル
スの平均電流、すなわち直流モータ１に供給され
る平均電流が減少し、直流モータ１の回転速度を
低下せしめる。直流モータ１の回転速度が規定値
よりも下降したときには、全く逆の過程を経て直
流モータ１に供給される平均電流は増加する。

第２図の回路の利点としては、まず、第１にチ
ヨークコイル１０を利用してスイツチング制御を
行つているにもかかわらず、チヨークコイル１０
の内部抵抗による直列損失はもとのブリツジ検出
型の電子ガバナー回路に比べて増加しない点、さ
らにチヨークコイル１０の内部抵抗の温度変化と
直流モータ１の電機子巻線の抵抗値の温度変化が
同一あるいは類似しているので、周囲温度の変化
に対してもブリツジ回路の平衡を保つことができ
る点などが挙げられる。

一方、第２図の回路の欠点は、第１図に示した
回路に比べて余分に比較器１１と鋸歯状波発生器
１２が必要となつて、構成が複雑になる点にあ
る。

そこで、本発明のスイツチングガバナー装置
は、上記欠点に鑑みて、余分な比較器や鋸歯状波
発生器を必要としない装置を提供するものであ
る。

第３図は本発明の一実施励における回路図を示
したものである。第３図に示した装置の動作を説
明すると、まず、直流モータ１の回転が停止して
いる状態では比較器５の非反転入力端子（＋）の
電位が反転入力端子（−）のそれに比べて低く
（零）、その結果、比較器５がスイツチングトラン
ジスタ７′に十分なベース電流を供給するのでス
イツチングトランジスタ７′はオン状態となる。
これによつてブリツジ回路の給電端子間にはほぼ
電源電圧に等しい電圧が供給され、直流モータ１
は起動する。直流モータ１の回転速度が基準電圧
源６によつて設定された値にまで上昇し、さらに
この値を越えると比較器５はスイツチングトラン
ジスタ７′のベース電流の供給を停止するので、
スイツチングトランジスタ７′はオフ状態となる。
これによつて、直流モータ１の回転速度は下降
し、その結果、比較器５がスイツチトランジスタ
７′に再びベース電流を供給してスイツチングト
ランジスタ７′はオン状態となる。結局、第３図
の装置では直流モータ１の回転速度があらかじめ
設定された値になるようにスイツチングトランジ
スタ７′がオン・オフを繰り返すことになる。同
じような構成でありながら第１図の装置ではスイ
ツチング動作が行われないのに対して、第３図の
装置ではスイツチング動作が行われる理由はすで
に証明したように、第１図の装置ではブリツジ回
路の交流的なバランスを安定しているのに対し
て、第３図の装置ではブリツジ回路の一辺にチヨ
ークコイルを挿入することにより、スイツチング
トランジスタ７′のコレクタ側から比較器５の入
力側に至る経路でより大きな位相遅れを発生させ
るとともに、ブリツジ回路の交流的なバランスを
も意図的に崩したことによる。

さらに詳しく説明すると、まず第１図の回路に
おいて、抵抗２の抵抗値を大きくブリツジ回路の
バランスを意図的に崩してやると、ａ点とｂ点と
の間には直流モータ１の発電電圧成分だけでな
く、トランジスタ７のコレクタ側からの供給電圧
成分も含まれるようになり、この成分が回転速度
制御のための負帰還ループに対して正帰還をかけ
るように作用する。これは従来からも、抵抗２の
抵抗値を大きくすることによつて生じるハンテイ
ング現象としてよく知られている。第３図の回路
では、チヨークコイル１０のインピーダンスが無
視できないような高周波に対して、第１図の回路
の抵抗２の抵抗値を大きくしたのと同様に作用
し、その結果、チヨークコイル１０、コンデンサ
１４と抵抗１５の並列回路、比較器５、スイツチ
ングトランジスタ７′を一巡のループとする、高
周波のスイツチングキヤリヤ生成のためのACフ
イードバツクループが形成される。コンデンサ１
４と抵抗１５の並列回路のうち、コンデンサ１４
がACフイードバツクループの形成のための一要
素となり、抵抗１５は速度制御のためのフイード
バツクループの形成のための一要素となる。な
お、実験によれば、第３図の回路において、コン
デンサ８，９，１４の容量をそれぞれ、47μF、
0.47μF、100pFに選定した場合、チヨークコイル
１０のインダクタンスが127μHのときにはスイツ
チングキヤリアの周波数は約30KHzとなり、イン
ダクタンスが47μHのときには約70KHzになるこ
とが確認されている。

第４図は第３図の回路をより具体的な回路に直
したもので、第３図と同一部分については同一符
号が付されている。第４図では、よく知られたバ
ンドキヤツプ定電圧回路１６を定電流回路１７に
よつて比較器５に内臓される抵抗１８の両端に基
準電圧を発生させている。なお、ブリツジ回路の
検出端子ａ，ｂ間に接続された抵抗１９と可変抵
抗器２０は、直流モータ１の回転速度を変化させ
るための素子である。

本発明の実施態様は以上のような実施例に限定
される訳ではなく、種々の変形が可能である。

例えば、第５図に示したようにチヨークコイル
１０と直流モータ１の間にブリツジ回路の直流的
なバランス調節のための抵抗素子２１を挿入する
こともできるし、ブリツジ回路の高抵抗辺側の検
出端子に接続されたコンデンサ９′の代わりに抵
抗２２とコンデンサ２３による平滑回路をコンデ
ンサ９′と等価なものとして接続することもでき
る。また、アイドリングダイオードとしてツエナ
ーダイオード２４を用いることもできる。

以上のように本発明の直流モータのスイツチン
グガバナー装置は、直流モータ１とチヨークコイ
ル１０の直列回路が低抵抗辺側を構成し、第１の
抵抗素子３と第２の抵抗素子４の直列回路が高抵
抗辺側を構成するブリツジ回路と、前記直流モー
タの両端に接続された第１のコンデンサ８′と、
前記ブリツジ回路の高抵抗辺側の検出端子に接続
された第２のコンデンサ９′と、前記ブリツジ回
路に並列に接続されたアイドリングダイオード１
３または２４と、前記ブリツジ回路の検出端子間
の電位差を検出して基準電圧と比較する比較器５
と、前記比較器の比較出力信号によつて駆動さ
れ、前記ブリツジ回路に給電するスイツチングト
ランジスタ７′を備え、前記チヨークコイルと前
記比較器ならびに前記スイツチングトランジスタ
に高周波のスイツチングキヤリアを生成する発振
ループを形成せしめ、前記電位差に応じて平均値
が変化するパルス電流を前記ブリツジ回路の給電
端子間に供給するように構成したことを特徴とす
るもので、きわめて簡単な回路構成で、温度安定
性がよく、電力効率のよい装置が得られ、大なる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術による装置の回
路結線図、第３図、第４図、第５図はいずれも本
発明による直流モータのスイツチングガバナー装
置の回路結線図である。１……直流モータ、３……抵抗、４……抵抗、
５……比較器、７′……スイツチングトランジス
タ、８′……コンデンサ、９′……コンデンサ、１
０……チヨークコイル、１３……アイドリングダ
イオード、１４……コンデンサ、１５……抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

１直流モータとチヨークコイルの直列回路が低
抵抗辺側を構成し、第１の抵抗素子と第２の抵抗
素子の直列回路が高抵抗辺側を構成するブリツジ
回路と、前記直流モータの両端に接続された第１
のコンデンサと、前記ブリツジ回路の高抵抗辺側
の検出端子に接続された第２のコンデンサと、前
記ブリツジ回路に並列に接続されたアイドリング
ダイオードと、前記ブリツジ回路の検出端子間の
電位差を検出して基準電圧と比較する比較器と、
前記直流モータと前記チヨークコイルの接続点と
前記比較器の検出側入力端子の間に接続された第
３の抵抗素子と第３のコンデンサの並列回路と、
前記比較器の比較出力信号によつて駆動され、前
記ブリツジ回路に給電するスイツチングトランジ
スタを備え、前記チヨークコイルと前記比較器な
らびに前記スイツチングトランジスタに高周波の
スイツチングキヤリヤを生成する発振ループを形
成せしめ、前記電位差に応じて平均値が変化する
パルス電流を前記ブリツジ回路の給電端子間に供
給するように構成したことを特徴とする直流モー
タのスイツチングガバナー装置。