JPH01157221A - 直流電動機の自動停止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電動機の自動停止回路に関する。

〔発明の概要〕

直流電動機の端子に接続されて誘導起電圧によってオン
となると共に、直流電動機の電機子巻線に発生するパル
スによって瞬時オフする回転検知用トランジスタと、こ
の回転検知用トランジスタの出力電流が制御電流となり
、回転検知用トランジスタがオンしたときにオンして上
記直流電動機に駆動電圧を供給する駆動用トランジスタ
とを設けて拘束時の給電遮断を行うと共に、回転検知用
トランジスタと駆動用トランジスタとの間に、電源電圧
が所定値以下に低下したときに上記制御電流を遮断する
ツェナダイオードを付加することにより、簡単な構成で
減電圧時の給電遮断を行なうことができるようにした直
流電動機の自動停止回路である。

〔従来の技術〕

例えば、電動ラジオコントロール飛行機においては、−
旦プロペラを回転させるとスイッチをオフにしない限り
プロペラ回転用の直流電動機に供給されている駆動電圧
が遮断されない。このため、飛行中に衝突したり、或い
は墜落等によりプロペラが拘束されると、プロペラ回転
用電動機に必要以上の拘束電流が流れて不経済である上
に、電動機、その他の機構に無理な負荷を与え、電動ラ
ジオコントロール飛行機の寿命を短縮させたり、或いは
直流電動機やバッテリーの発熱による火災の危険もある
。また飛行中にバッテリーの電気エネルギーを消費し過
ぎた場合には、飛行制御用のサーボモータを駆動できな
くなり、ラジオコントロール飛行機を着陸させることが
できなくなってしまう。

従来の自動停止回路は、電動機が拘束されたときには給
電が遮断されるようにするためにヒユーズを用いていた
。また電動機に電源電圧を供給する回路にマグネットリ
レーを配設し、その減電圧復帰特性を利用して電源電圧
が成る電圧以下に低下したときには電動機への給電を遮
断していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ヒユーズを用いて電動機の拘束を検知する場合、拘束電
流によってヒユーズが溶断されることによって供給電圧
の遮断が行なわれる。従って拘束時に電池の電気エネル
ギーを浪費する上、拘束の検知が行なわれる度にヒユー
ズを交換しなければならない。また拘束電流がヒユーズ
の定格電流に至らない場合には直流電動機への給電を遮
断することができない。

また電源電圧が低下したときに電動機への給電を遮断す
るために用いているマグネットリレーは重いので、ラジ
オコントロール飛行機等を軽量化する際の障害となって
いた。

本発明は上述の問題点にかんがみ、拘束時及び減電圧時
の給電遮断の機能を、ヒユーズやマグネットリレーを用
いないで、簡単な回路構成で得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の直流電動機の自動停止回路は、直流電動機Ｍの
端子に接続されて誘動起電圧によってオンとなると共に
、上記直流電動機Ｍの整流子の極性切換点ごとに電機子
壱′線に発生するパルスによって瞬時オフするようにし
た回転検知用トランジスタＱ１と、上記回転検知用トラ
ンジスタＱ１の出力電流が制御電流となるように接続さ
れ、この検知用トランジスタＱ１がオイしたときに上記
直流電動機Ｍの上記端子に駆動電圧を供給するためにオ
ンされる駆動用トランジスタＱ２と、上記駆動用トラン
ジスタＱ２の制御電極と上記回転検知用トランジスタＱ
１の出力電極との間に接続され、印加される逆方向電圧
が所定電圧以下に低下したときに上記駆動用トランジス
タＱ２の制御電流を遮断するツェナダイオードＤＩとを
具備している。

〔作　用〕

回転検知用トランジスタＱｌが瞬時オフするごとに、電
動機Ｍの回転に伴う誘導起電圧が検知され、この誘導起
電圧によって回転検知用トランジスタＱｌが再びオンと
なる。電動機Ｍを拘束すると、停止直前には誘導起電圧
は極めて小さくなり、検知用トランジスタＱ１が一旦オ
フとなると、再びオンになることができない。また電源
電圧の低下により、ツェナダイオードＤＩに印加される
逆方向電圧がツェナ電圧以下になると制御電流が流れな
くなるので、駆動用トランジスタがオフになり直流電動
機Ｍへの給電が停止する。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例の直流電動機用自動停止回路
を示す。この自動停止回路は例えば玩具の電動ラジオコ
ントロール飛行機に組込まれたもので、電動機Ｍは、周
知の直流３極（相）タイプ整流子電動機（マイクロモー
フ）である。

電動機Ｍの端子Ｔ１には、電源電圧Ｅを供給する駆動用
トランジスタＱ２のエミッターコレクタが直列に結合さ
れ、またこのトランジスタＱ２のベースにツェナダイオ
ードＤ１が接続されている。

ツェナダイオードＤ１は電源電圧Ｅが逆方向電圧として
印加される向きで一端がＱ２のベースに接続されていて
、その他端に回転検知用トランジスタＱ１のコレクター
エミッタが直列に接続されている。この検知用トランジ
スタＱ１のベースは抵抗Ｒ１を介して電動機Ｍの端子Ｔ
１に接続され、またエミッタは抵抗Ｒ２を介して電動機
Ｍの端子Ｔ２（接地電位）に接続されている。

従ってトランジスタＱ２のエミッターベース、ツェナダ
イオードＤ１、トランジスタＱ１のコレクターエミッタ
及び抵抗Ｒ２が直列に接続されていて、スイッチＳ１を
閉じたときにこの直列回路に電源電圧Ｅが加えられる。

これらのトランジスタＱＩＳＱ２はオン状態が自己保持
される接続になっている。即ち、−旦Ｑ１がオンになる
と、そのコレクタ電流がＱ２のベース電流となってＱ２
がオンする。従ってＱ２のコレクタ電圧が上昇して電動
機Ｍに駆動電圧が供給される。このとき抵抗Ｒ１を介し
てＱ２のコレクタからＱｌにベース電流が供給されるの
で、Ｑｌのオン状態が保持される。

第１図の電動機の自動停止回路は静止状態においてオフ
に保たれている。ここで電動機Ｍの端子Ｔｌに正、端子
Ｔ２に負電圧が発生するように電動機Ｍを外力によって
回転させる（この方向を正転とする）。誘導起電力Ｅｎ
は電機子の回転速度Ｎに比例する。

Ｅ、１＝Ａ−Ｎ　（Ａは定数） Ｅ、ｌがトランジスタＱ１のベース・エミッタ順方向電
圧■□、を越えると、抵抗Ｒ１、Ｒ２を通してベース電
流が流れ、Ｑｌがオンとなる。従ってトランジスタＱ２
もオンとなり、正回転が持続する。

このようにして電動機Ｍを起動させた後、例えば電動飛
行機が墜落してプロペラが拘束されることにより、電動
機Ｍが拘束停止されると、第１図の自動停止回路は以下
の原理により自動的にオフとなる。

第２図ａ　％　Ｃは第１図の電動機Ｍの電機子回路を示
し、この例では三相のデルタ巻線Ｌ＋、Ｌｇ、Ｌ３の３
極の整流子Ｃ，，ｃｇ　、Ｃ３及び一対のブラシＢ＋、
Ｂｇから成る。（ａ）の回転位置では、７”ラシＢ＋　
、Ｂｚ　間で５ＩＬｚとり、（７）直列が巻線Ｌ１と並
列になっている。（ｂ）の回転位置では、巻線り、が短
絡で、巻線り、、Ｌ、とが並列、更に（Ｃ）の回転位置
では巻線り、とり。

との直列が巻線Ｌ２と並列になっている。従って（ｂ）
の回転位置では第３図の波形図に示すように電動機Ｍの
端子Ｔ１、Ｔ２間でリアクタンス電圧による急峻な正負
のパルス電圧が発生する。第２図（ｂ）と同様な接続状
態が電機子の１回転につき６回生じるので、このパルス
電圧は６０°ごとに発生する。

従って第１図において例えば自動停止回路がオンとなっ
ていて電動機Ｍが正転しているときには、端子Ｔ１、Ｔ
２間に発生する負のパルスで検知用トランジスタＱ１の
ベース・エミッタ間が逆バイアスされるので、これらの
トランジスタが電動機Ｍの６０°回転ごとに一瞬オフに
なる。しかし電動機Ｍが回転している限りは、その正の
誘導起電圧でもって自動停止回路はオンに保たれている
。

ここで電動機Ｍを外力で拘束すると、一般には拘束電流
が流れ続けようとするが、拘束直前に第２図（ｂ）のよ
うな接続状態にて発生する負パルスにより、トランジス
タＱ１がオフになる。この時点で停止に近い回転速度ま
で低下していると、端子Ｔ１、Ｔ２の誘導起電力Ｅ４が
著しく小さくなっていて、Ｅ、％≦ＶＯＩ　となり、検
知用トランジスタＱ１はもはやオンになることができな
い。

従って制御回路はオフになる。

なお第１図の自動停止回路において、トランジスタＱ１
のエミッタに挿入された抵抗Ｒ２は、Ｑｌのコレクタ電
流に対し負帰還として作用する。

即ち、Ｑｌのベース電流が増大してコレクタ電流が増加
しようとすると、エミッタ電圧が上昇するので、ベース
電流が減少する。従ってトランジスタＱ１を能動領域で
動作させることができ、そのベース領域の過剰少数キャ
リアを無くして、ターンオフ時の遅れ時間を微小にする
ことができる。

このため電動機Ｍの回転に伴って整流子の極性切換点で
電機子巻線に発生するパルスでもって、トランジスタＱ
１を瞬時完全にオフさせることができる。従って拘束検
出が確実に行われる。

従って第１図の自動停止回路によれば、電動機Ｍを拘束
したときにターンオフに失敗することがなく、確実に拘
束検出及び給電遮断が行なわれる。

実施例の自動停止回路を電動ラジオコントロール飛行機
に適用した場合には、プロペラを外力で正回転させれば
回路はオンになり正回転を続け、飛行中に衝突、或いは
墜落等でプロペラが拘束されると瞬時に回路はオフにな
る。従って直流電動機の起動電流、拘束電流（ともに飛
行時より大きい）を流すことがないので、電池等のエネ
ルギーを浪費することが極めて少ない、更に電動機、機
構等にも無理な負荷がかからないからトラブルが減少し
、ラジオコントロール飛行機の寿命を長くすることもで
きる。

また、回路がシンプルであるため、安価で容易にこれら
の機能を得られ、ヒユーズのように過電流によって溶断
されるものと異なり、過電流が流れる度に部品を交換す
る手間がかからない上、動作が確実である。また電動機
の回転方向は一方向のみなので、プロペラを逆回転させ
ても回路はオンにならない。

直流電動機Ｍを駆動させているとバッテリーｌの端子電
圧（電源電圧）Ｅが低下して行く。バッテリー１の電圧
Ｅは、リモートコントローラから送信されるリモートコ
ントロール信号を受信する受信回路、及びこの受信回路
によって動作制御される飛行制御用サーボモータにも供
給されている。

従って電動機Ｍを駆動中にバッテリー１の電気エネルギ
ーを全て消費してしまうと、受信回路及び飛行制御用サ
ーボモータを動かすことができなくなってしまう。

このような不都合を無くすために本実施例では、前記し
たように駆動用トランジスタＱ２のベース−エミッタ、
ツェナダイオードＤ１、検知用トランジスタＱ１のコレ
クターエミッタ及び抵抗Ｒ２を直列に接続し、この直列
回路の両端にバッテリ・−１の端子電圧Ｅを印加してい
る。このため端子電圧Ｅが低下して、 Ｅ　Ｓ　ＶＤＩＩｔ　＋　ＶＤＩ　＋　ＶＣｔｌ（Ｖａ
Ｅｓ　：　Ｑ２のベース・エミッタ順方向電圧、Ｖｍ＋
ＳＤＩの７エナ電圧、Ｖｃｉｔ：Ｑｌのコレクタ・エミ
ッタ間飽和電圧）となるとＱ２、ＤＩ、Ｑｌの直列回路
に電流が流れなくなるので、Ｑ２がオフとなり直流電動
機Ｍに供給している駆動電圧Ｅが遮断される。

直流電動機Ｍへの給電を遮断するときの電源電圧値は、
ツェナダイオードＤＩのツェナ電圧Ｖ□を変えて変化さ
せることができる。従ってバッテリー１の放電特性や最
終放電電圧等を考慮して、適当なツェナ電圧値を有する
ツェナダイオードＤ１を配設することにより、バッテリ
ー１の端子電圧が最終放電電圧迄低下する前に直流電動
機Ｍへの給電を遮断することができる。これにより、重
いマグネットリレーを飛行機上に搭載することなしに、
飛行機の高度や方向制御用サーボモータを駆動するため
の電力を確保することができる。

この自動停止回路はラジオコントロール飛行機に限らず
、直流電動機が拘束されたときやバッテリー電圧が最終
放電電圧に低下する前に直流電動機への給電を遮断する
ようにした種々の用途に使用できる０例えばビデオテー
プレコーダやビデオカメラに用いれば、テープの巻取／
Ｉ戻しが終了して直流電動機が拘束されたときゃ、バッ
テリー電圧が低下したときにテープ走行用の直流電動機
の駆動を停止することができると共に、回転ヘッドに巻
付けられているテープをカセット内に巻戻すため等の電
力を確保することができる。

なお必要に応じて第１図の制御回路に起動スイッチ又は
停止スイッチを付加してもよい、起動スイッチは第１図
において破線で示すようにトランジスタＱｌ　　（又は
Ｑ２）のコレクタ・エミッタ間を短絡するブツシュスイ
ッチｓ２であってよい。

停止スイッチは例えばトランジスタＱ１又はＱ２のベー
ス・エミッタ間を短絡するブツシュスイッチであってよ
い。これらの起動スイッチ又は停止スイッチを設ければ
、電動機Ｍの外力による起動及び拘束による停止の外に
、スイッチによる起動／停止の制御もできるようになる
。また電動機Ｍの両端を短絡するようなスイッチを設け
て制御回路を停止させてもよい。

〔発明の効果〕 本発明は上述の如く、直流電動機の端子に接続されて誘
導起電圧によってオンとなると共に、直流電動機の電機
子巻線に発生するパルスによって瞬時オフする回転検知
用トランジスタの出力電極と、この回転検知用トランジ
スタの出力電流が制御電流となり、回転検知用トランジ
スタがオンとなったときにオンして上記直流電動機に駆
動電圧を供給する駆動用トランジスタの制御電極との間
に、印加される逆方向電圧が所定電圧以下に低下したと
きに上記駆動電流を遮断するツェナダイオードを設けた
ので、電源電圧が所定値迄低下したときの減電圧検出と
電動機への給電遮断の制御とを単一部品のツェナダイオ
ードで行なうことができる。従って、マグネットリレー
の減電圧復帰特性を利用した従来の方式と比較して構成
が簡単であり、回路を小型化、軽量化することができる
。

またトランジスタの制御電流を対象にした微小電流レベ
ルで減電圧検出と給電遮断制御を行うので、電圧損失や
電力消費が少なく、また動作が確実である。一方、ツェ
ナダイオードを駆動用トランジスタの制御電流通路に設
けてあり、電源電圧が所定値以上のときにはツェナダイ
オードがオンであるから、回転検知用トランジスタによ
って電動機拘束検出が行われたとき、電動機への給電が
遮断されるので、拘束障害が発生することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直流電動機の自動停止
回路図、第２図ａ　”−ｃは電動機の電機子回路図、第
３図は電動機の端子電圧波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １・・・−・−−−−−一−−−−−・−バッテリーＥ
−・−・・・・・−・・・・・−・電源電圧Ｈ−・・−
・・・・・−・−・・−電動機口１−−一〜−−−・−
一−−−−−回転検知用トランジスタロ２−・−・−・
・−・−・−駆動用トランジスタＲ１，Ｒ２−・・−・
・−抵抗 Ｌｌ”Ｌ３−・−一−−−−−−−電機子巻線Ｃ，−Ｃ
，・−・−・−・・−・−整流子Ｂ、、Ｂ、・・−−−
−−−一一−ブラシＴＩ、Ｔ！’−一−・・・−・端子 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電動機の端子に接続されて誘動起電圧によってオン
   となると共に、上記直流電動機の整流子の極性切換点ご
   とに電機子巻線に発生するパルスによって瞬時オフする
   ようにした回転検知用トランジスタと、 上記回転検知用トランジスタの出力電流が制御電流とな
   るように接続され、この検知用トランジスタがオンした
   ときに上記直流電動機の上記端子に駆動電圧を供給する
   ためにオンされる駆動用トランジスタと、 上記駆動用トランジスタの制御電極と上記回転検知用ト
   ランジスタの出力電極との間に接続され、印加される逆
   方向電圧が所定電圧以下に低下したときに上記駆動用ト
   ランジスタの制御電流を遮断するツェナダイオードとを
   具備する直流電動機の自動停止回路。