JPH01255432A

JPH01255432A - モータの焼損防止装置を備えた駆動装置

Info

Publication number: JPH01255432A
Application number: JP63080615A
Authority: JP
Inventors: Takuro Ishikura; 卓郎石倉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-12
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JP2538977B2

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、モータを駆動するとともに、過負荷時の過電
流によるモータの焼損等を防止するモータの焼損防止装
置を備えた駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のモータの駆動装置としては、例えば特開昭６１−
２８０７５１号公報に開示されているように、トランジ
スタのＯＮ、ＯＦＦにより励磁コイルへの通電、遮断を
繰り返すなどして回転磁界を発生させ、モータを駆動す
るものが用いられている。

ところで、モータに過負荷が加わると、モータは、回転
速度が低下したりロックしてしまったりする。この場合
、モータの励磁コイルには、モータが通常の負荷で回転
しているときに比べて、例えば３倍程度以上の過電流が
流れ、モータの発熱量が大きくなって焼損や劣化、寿命
低下環を引き起こしてしまうことがある。

そこで従来、例えば駆動回路の温度を検出し、モータへ
の過電流に伴う温度上昇が検出されたときにモータへの
通電を停止する焼損防止装置を備えた駆動装置が用いら
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

動力源として用いられる各種のモータは、それぞれ、定
格電圧や発生し得るトルクに応じて励磁コイルの抵抗値
等が異なり、励磁コイルに流れる電流の大きさも異なる
。また、同種のモータでも、過負荷時に流れる電流の大
きさは、励磁コイルの抵抗値のばらつきや環境条件など
によって異なる。

ところが、上記従来のモータの焼損防止装置を備えた駆
動装置では、駆動回路の温度上昇を検出してモータへの
通電を停止するようになっているために、比較的大きな
電流の流れるモータが駆動されているときには、モータ
に加わる負荷がそれほど大きくないときでも、焼損防止
装置が作動してモータへの通電を停止してしまうおそれ
がある。

一方、過負荷時に流れる電流の比較的小さいモータが駆
動されているときには、過負荷であるにも関わらず、駆
動回路の温度が所定の温度になか、なか達しないために
焼損防止装置が作動しなか、ったり、作動するまでに時
間がかかったりしてモータの焼損や劣化、寿命低下環を
確実に防止できないことがある。

そこで、駆動するモータに応じて駆動回路の温度上昇の
検出感度をそれぞれ異ならせることも考えられるが、こ
れでは汎用性に欠けることになってしまう。

また、焼損防止装置が作動してモータへの通電が停止さ
れた後に負荷が軽減されたとき、モータへの通電を再開
してモータを再起動する必要のある場合がある。この場
合、上記のような駆動回路の温度上昇を検出してモータ
への通電を停止する焼損防止装置では、通電停止後、駆
動回路の温度が所定の温度番ごまで低下したときに通電
を再開させるようにすることが考えられる。

しかし、これでは、モータへの通電を停止した直後に負
荷が軽減された場合でも、駆動回路の温度が低下して通
電が再開されるまでに比較的長時間を要するうえ、通電
が再開されるまでの時間が環境条件等によってばらつき
がちである。そのうえ、通電が再開されても過負荷が加
わったままである場合、再度駆動回路の温度が上昇して
焼損防止装置が作動するまでの間、過電流が流れ続ける
ことになり、モータの劣化や寿命低下を招きがちである
という問題点を有していた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るモータの焼損防止装置を備えた駆動装置は
、上記の課題を解決するために、モータの回転速度が所
定の回転速度以下であることを検出する低回転検出手段
と、低回転検出手段によ。

てモータの回転速度が所定の回転速度以下であることが
検出されたときに、回転速度に応じてモータへの通電時
間を制限する通電制限手段と、王−タの回転が停止して
いることを検出する回転停止検出手段と、回転停止検出
手段によってモータの回転の停止していることが検出さ
れたときに、あらかじめ設定された時間ごとに、所定の
時間だけ通電する周期的通電手段とを備えたことを特徴
としている。

〔作　用〕

上記の構成により、モータに大きな負荷が加わると、回
転速度が低下するとともに励磁コイルに流れる電流が大
きくなるが、モータの回転速度が、励磁コイルに過電流
が流れる程度に低下すると、低回転検出手段はモータの
回転速度が所定の回転速度以下であることを検出し、通
電制限手段は回転速度に応じてモータへの通電時間を制
限する。それゆえ、過電流による発熱が抑えられるので
、モータの焼損や劣化、寿命低下環が防止される。

このように、通電制御手段は、低回転検出手段によって
モータの回転速度が所定の回転速度以下であることが検
出されたときに、回転速度に応じてモータへの通電時間
を制限するので、励磁コイルの抵抗値が異なるモータや
、過負荷時に励磁コイルに流れる電流の大きさがばらつ
くモータ等を駆動する場合でも、確実に過負荷状態が検
出され、モータの焼損等が防止される。

一方、モータに過大な負荷が加わったためにモータがロ
ックした場合には、回転停止検出手段がこれを検出する
。そこで、周期的通電手段は、モ−タへの通電を停止す
るとともに、あらかじめ設定された時間ごとに、所定の
時間だけ通電を行う。

すなわち、モータに過大な負荷が加わったままでもｍ続
的に過電流が流れることはないので、やはり、モータの
焼損や劣化、寿命低下等は確実に防止される。しかも、
モータは、通電が周期的に行われるので、加わっていた
負荷が軽減されると、自動的、かつ速やかに再起動され
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例として、焼損防止装置を備え、２相半
波モータを駆動する駆動装置の例を第１図ないし第４図
に基づいて説明すれば、以下の通りである。

２相半波モータ１１は、第１図に示すように、外周に複
数の磁極が形成された回動自在のマグネット回転子１２
と、マグネット回転子１２の両側に設けられる固定子励
磁コイル１３・１４とから成っている。

上記マグネット回転子１２の磁力によってマグネット回
転子１２０回転位置を検出するホール素子２１０２つの
入力端子は、一方が定電圧回路２２を介して電源＋Ｖに
接続されるとともに、他方は接地されている。また、ホ
ール素子２１の２つの出力端子は、それぞれオペアンプ
２３のプラス側入力端子、およびマイナス側入力端子に
接続されている。

オペアンプ２３の出力端子は、直接ＮＯＲ回路２５に接
続される一方、ＮＯＴ回路２４を介してＮＯＲ回路２６
に接続されている。上記オペアンプ２３、およびＮＯＴ
回路２４は、また、共にＯＲ回路２７にも接続されてい
る。

ＯＲ回路２７の出力端子は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を
介して接地され、これらの抵抗によって分圧された電圧
がトランジスタ’［’ｒｔのベースに印加されるように
なっている。トランジスタＴｒ１のベース、およびエミ
ッタは、それぞれ、トランジスタＴ　ｒ　ｚ　％および
トランジスタＴｒ、のコレクタからエミッタを介して接
地されている。また、トランジスタ７ｒ、のベースとト
ランジスタＴｒ、のベースとは互いに接続されるととも
に、トランジスタＴｒ、のコレクタに接続されている。

上記トランジスタ’［”ｒｔのエミッタには、一端子が
接地されたコンデンサＣ５の他端子が接続されている。

このコンデンサＣ１の他端子は、また、定電流回路２８
を介して定電圧回路２２に接続されるとともに、コンパ
レータ２９のプラス側入力端子に接続されている。コン
パレータ２９のマイナス側入力端子には、定電圧回路２
２の出力電圧が抵抗Ｒ３・Ｒ４によって分圧され、基準
電圧■、として印加されるようになっている。

コンパレータ２９の出力端子は、前記オペアンプ２３、
またはＮＯＴ回路２４と共にＮＯＲ回路２５・２６に接
続されている。ＮＯＲ回路２５・２６の出力端子は、そ
れぞれ、トランジスタＴｒ４・Ｔｒ５のベースに接続さ
れている。トランジスタＴｒ、　　・Ｔｒｓのエミッタ
は、共に接地される一方、コレクタは、それぞれ固定子
励磁コイル１３・１４の一端子に接続されている。固定
子励磁コイル１３・１４の他端子は電源＋Ｖに接続され
ている。

上記ホール素子２１、オペアンプ２３、ＮＯＴ回路２４
、ＯＲ回路２７、定電流回路２８、コンパレータ２９、
抵抗ＲＩＮＲ４、トランジスタＴｒ１〜Ｔ　ｒ　ｓ　、
およびコンデンサＣＩによって２相半波モータ１１への
通電制御回路３０が構成されている。この通電制御回路
３０は、２相半波モータ１１における固定子励磁コイル
１３・１４に回転磁界を発生させるための通電制御信号
を発生するとともに、２相半波モータ１１の回転速度が
所定の回転速度以下であることを検出する低回転検出手
段と、低回転検出手段によってモータの回転速度が所定
の回転速度以下であることが検出されたときに、回転速
度に応じて２相半波モータ１−１への通電時間を制限す
る通電制限手段と、２相半波モータ１１の回転が停止し
ていることを検出する回転停止検出手段と、回転停止検
出手段によって２相半波モータ１１の回転の停止してい
ることが検出されたときに、あらかじめ設定された時間
ごとに、所定の時間だけ通電する周期的通電手段とを兼
ね、焼損防止装置として作用するようになっている。

上記の構成において、２相半波モータ１１のマグネット
回転子１２が回転しているときには、ホール素子２１に
は交番磁界が加わるので、オペアンプ２３からは、第２
図（ａ）に示すように、周期的にハイレベルとローレベ
ルとを繰り返す信号が出力される。また、ＮＯＴ回路２
４からは、同図（ｂ）に示すように、オペアンプ２３の
出力信号が反転され、かつ、ＮＯＴ回路２４のデイレイ
タイムｔ０だけ遅延した信号が出力される。

そこで、ＯＲ回路２７からは、同図（ｃ）に示すように
、オペアンプ２３の出力信号がローレベルに切り換わる
タイミングに同期して、ＮＯＴ回路２４のデイレイタイ
ム１Ｄだけローレベルになる負論理のパルス４１・・・
が出力される。

ここで、ＯＲ回路２７から負論理のパルス４１・・・が
出力されていないときの抵抗Ｒ＋’Ｒｚの接続点の電圧
を■０、トランジスタＴｒ、のエミッターベース間の拡
散電位を■。８、また、コンデンサＣＩの両端の電圧を
■。とすると、Ｖｎ　　＋Ｖｓｉｌ　　＞Ｖ（であるときには、トランジスタＴｒ、のエミッタからベ
ースへは電流が流れないので、トランジスタＴｒ、はＯ
ＦＦ状態となり、したがってトランジスタ’ｐｒ＝ＨＴ
ｒｘもＯＦＦ状態となる。そこで、コンデンサＣＩは、
定電流回路２８から流れる電流によって充電され、第２
図（ｄ）に示すように、コンデンサＣ１の両端の電圧■
。が徐々に上昇する。

一方、ＯＲ回路２７から負論理のパルス４１・・・が出
力されると、そのときの抵抗Ｒ１・Ｒ２の接続点の電圧
をｖＬとすると、 ■Ｌ＋■ｌＥＩ〈■Ｃであれば、トランジスタＴｒ、はＯＮ状態となり、さら
に、トランジスタＴｒ、のエミッタからコレクタに流れ
る電流がトランジスタＴｒ２　・Ｔｒ３のベースからエ
ミッタに流れるので、トランジスタＴｒ、　　・Ｔｒ、
もＯＮ状態となる。この場合、ＯＲ回路２７の出力信号
がハイレベルに戻っても、トランジスタＴｒ、がＯＮ状
態になっているために、トランジスタＴｒ、のエミッタ
からベース、およびトランジスタ７ｒ、のコレクタから
エミッタを介して電流が流れるので、トランジスタＴｒ
１〜Ｔｒ、は何れもＯＮ状態を維持し、コンデンサＣＩ
に蓄積された電荷が放電される。

やがて、放電によりコンデンサＣ，の両端の電圧■。が
低くなると、トランジスタＴｒ、〜１゛ｒ３は何れもＯ
ＦＦ状態に戻り、再びコンデンサＣ６の充電が開始され
る。

このようにコンデンサＣＩはＯＲ回路２７から出力され
る負論理のパルス４１・・・に同期して充放電を繰り返
し、コンデンサＣＩの両端に発生する最高の電圧、すな
わちコンデンサＣ７が放電を開始する直前の電圧は、負
論理のパルス４１・・・の周期、すなわぢ２相半波モー
タ１１の回転速度によって定まる。

そこで、コンパレータ２９のマイナス側端子に印加され
る基準電圧■、を、２相半波モータ１１が適正な負荷で
回転しているときにコンデンサＣ３の両端に発生する最
高の電圧よりも高く設定しておけば、コンパレータ２９
は、第２図（ｅ）に示すように、ローレベルの信号を出
力し続ける。

コンパレータ２９がローレベルの信号を出力し続けると
、ＮＯＲ回路２５・２６は、それぞれ、オペアンプ２３
、およびＮＯＴ回路２４からローレベルの信号が出力さ
れるごとに、交互にハイレベルの信号を出力する。ＮＯ
Ｒ回路２５・２６の出力するハイレベルの信号に伴って
、トランジスタＴｒ、　　・ＴｒｓはＯＮ状態になり、
固定子励磁コイル１３・１４が交互に通電されて回転磁
界を発生するので、マグネット回転子１２は回転を続け
る。

ところで、２相半波モータ１１に過負荷が加わって、２
相半波モータ１１の回転速度が低下すると、ＯＲ回路２
７から出力される負論理のパルス４１・・・の周期、お
よびコンデンサＣ８の放電の周期が長くなり、コンデン
サＣ０の両端に発生する最高の電圧が高くなる。そこで
、例えば第３図（ａ）に示すように、コンパレータ２９
のマイナス側端子に印加される基準電圧■、を、２相半
波モ−タ１１に過負荷が加わって回転速度が低下したと
きにコンデンサＣ３の両端に発生する最高の電圧よりも
低く設定しておけば、コンパレータ２９は、同図（ｂ）
に示すように、過負荷の程度に応じた時間だけハイレベ
ルの信号を出力する。

コンパレータ２９からハイレベルの信号が出力されてい
る間は、ＮＯＲ回路２５・２６は、オペアンプ２３、お
よびＮＯＴ回路２４の出力信号レベルに関わらず、何れ
もローレベルの信号を出力し続ける。そこで、トランジ
スタＴｒ４　・Ｔｒ５はＯＦＦ状態を維持するので、固
定子励磁コイル１３・１４への通電が制限される。

すなわち、２相半波モータ１１に過負荷が加わって、固
定子励磁コイル１３・１４に過電流が流れる程度に回転
速度が低下すると、その回転速度の低下に応じて固定子
励磁コイル１３・１４への通電が制限されるので２相半
波モータ１１の発熱が抑えられ、固定子励磁コイル１３
・１４の焼損や、図示しないコアの劣化、変質等による
寿命低下などが防止される。

一方、２相半波モータ１１に、さらに過大な負荷が加わ
って２相半波モータ１１がロックすると、ホール素子２
１の出力信号は変化しなくなり、オペアンプ２３、また
はＮＯＴ回路２４の出力信号は、常にハイレベルになる
。そこで、上記２相半波モータ１１の回転時におけるＯ
Ｒ回路２７から負論理のパルス４１・・・が出力されて
いないときの動作と同様に、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ２との接
続点の電圧ｖＨ１トランジスタＴｒ、のエミッターベー
ス間の拡散電位ｖｌｌ！１、また、コンデンサＣ９の両
端の電圧ｖｃの関係が、ＶＨ＋ＶＩＥＩ　＞Ｖ（であるときには、トランジスタＴｒ、〜Ｔｒ３はＯＦＦ
状態となり、コンデンサＣＩは、定電流回路２８から流
れる電流によって充電され、第４図（ａ）に示すように
、Ｃ１の両端の電圧が徐々に上昇する。

ここで、定電流回路２８の出力し得る最高の電圧をｖｏ
とすると、ＶＨｔ＋Ｖｍｔ＋　＜Ｖ＠となるように抵抗Ｒ，−Ｒ２の抵抗値を設定しておけば
、コンデンサＣ５が充電されるのに伴って、やがて、ＶＨ＋　Ｖｓｉ＋　＜　Ｖｃとなる。この場合、上記ＯＲ回路２７から負論理のパル
ス４１・・・が出力された場合と同様に、トランジスタ
Ｔｒ、〜Ｔｒ、ＩがＯＮ状態となり、コンデンサＣ３に
蓄積された電荷が放電される。そして、放電によりコン
デンサＣ１の両端の電圧ｖｃが低くなるとトランジスタ
Ｔｒ、〜Ｔｒ３は何れもＯＦＦ状態に戻り、再びコンデ
ンサＣＩの充電が開始される。

このコンデンサＣＩの充電、放電が繰り返される周期は
、コンデンサＣ１の容量、および定電流回路２８によっ
て制御される電流の大きさによって任意に設定すること
ができる。

そして、コンデンサＣ８が放電された後の、コンデンサ
Ｃ３の両端の電圧■、がコンパレータ２９のマイナス側
端子に印加される基準電圧Ｖ、よりも低い間は、コンパ
レータ２９は、第４図（ｂ）に示すように、ローレベル
の信号を出力するので、ＮＯＲ回路２５、またはＮＯＲ
回路２６のうちの何れか一方はオペアンプ２３、または
ＮＯＴ回路２４からの出力信号に応じてハイレベルの信
号を出力し、固定子励磁コイル１３か、または固定子励
磁コイル１４が通電される。

そこで、２相半波モータ１１に加わっていた過大な負荷
が軽減されていれば、マグネット回転子１２は、上記固
定子励磁コイル１３、または固定子励磁コイル１４の発
生する磁力に基づいて作用する回転力により、再び回転
を開始する。

一方、２相半波モータ１１に過大な負荷が加わったまま
であれば、上記のようにコンデンサｃ１−が充電されて
、両端の電圧ＶＣがコンパレータ２９の基準電圧Ｖ、よ
りも高くなると通電が停止される。この基準電圧ｖ３は
、抵抗Ｒｓ’Ｒａによって任意に設定することができ、
これに応じて２相半波モータ１１に通電される時間も任
意に設定することができる。

それゆえ、２相半波モータ１１に通電される時間を適当
に設定すれば、２相半波モータ１１の発熱を確実に抑え
ることができるので、やはり、固定子励磁コイル１３・
１４の焼損や、図示しないコアの劣化、変質等による寿
命低下などを引き起こすのを防止することができる。

また、上記のような構成によればコンデンサＣＩを除い
て容易にＩＣ化することができるので、外付は部品とし
てコンデンサＣ１を接続するだけで、コンパクトな焼損
防止装置を備えた駆動装置を構成することができる。

なお、本実施例においては、マグネット回転子１２の磁
力をホール素子２１で検出することによって、マグネッ
ト回転子１２０回転位置を検出する例について説明した
が、′これに限らず、ホール素子２１に換えて検出コイ
ルを用いたものでもよいし、また、固定子励磁コイル１
３・１４のキックパック電圧を利用するものなどでもよ
い。

また、コンデンサＣ１に充電する電流は、定電流回路２
８を介した一定の電流であることが望ましいが、これに
限らず、抵抗などによって最大電流が規制されるように
したものなどでもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係るモータの焼損防止装置を備えた駆動装置は
、以上のように、モータの回転速度が所定の回転速度以
下であることを検出する低回転検出手段と、低回転検出
手段によってモータの回転速度が所定の回転速度以下で
あることが検出されたときに、回転速度に応じてモータ
への通電時間を制限する通電制限手段と、モータの回転
が停止していることを検出する回転停止検出手段と、回
転停止検出手段によってモータの回転の停止しているこ
とが検出されたときに、あらかじめ設定された時間ごと
に、所定の時間だけ通電する周期的通電手段とを備えた
構成である。

これにより、モータに大きな負荷が加わって、モータの
回転速度が、励磁コイルに過電流が流れる程度に低下す
ると、通電制限手段は、回転速度に応じてモータへの通
電時間を制限するので、例えば励磁コイルの抵抗値が異
なるモータや、過負荷時に励磁コイルに流れる電流の大
きさかばらっくモータ等を駆動する場合でも、確実に過
負荷状態が検出されて過電流による発熱が抑えられ、モ
ータの焼損や劣化、寿命低下等が防止される。

一方、モータに過大な負荷が加わったためにモータがロ
ックした場合には、周期的通電手段が、モータへの通電
を停止するとともに、あらかじめ設定された時間ごとに
所定の時間だけ通電を行うので、モータに過大な負荷が
加わったままでも継続的に過電流が流れることはなく、
やはり、モータの焼損や劣化、寿命低下等は確実に防止
される。しかも、モータは、通電が周期的に行おれるの
で、加わっていた負荷が軽減されると、自動的、かつ速
やかに再起動されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図は２相半波モータと、この２相半波モータ
を駆動する駆動装置の構成を示す回路図、第２図は２相
半波モータに適正な負荷が加わっているときの通電制御
回路の動作を示すタイムチャート、第３図は２相半波モ
ータに過負荷が加わっているときの通電制御回路の動作
を示すタイムチャート、第４図は２相半波モータがロッ
クしているときの通電制御回路の動作を示すタイムチャ
ートである。１１は２相半波モータ、３０は通電制御回路（低回転検
出手段、通電制限手段、回転停止検出手段、周期的通電
手段）である。第２図第３図時間第４図雪。

Claims

【特許請求の範囲】

１、モータの回転速度が所定の回転速度以下であること
を検出する低回転検出手段と、低回転検出手段によって
モータの回転速度が所定の回転速度以下であることが検
出されたときに、回転速度に応じてモータへの通電時間
を制限する通電制限手段と、モータの回転が停止してい
ることを検出する回転停止検出手段と、回転停止検出手
段によってモータの回転の停止していることが検出され
たときに、あらかじめ設定された時間ごとに、所定の時
間だけ通電する周期的通電手段とを備えたことを特徴と
するモータの焼損防止装置を備えた駆動装置。