JPH01264584A - モータ制御回路 - 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〕 この発明はモータ制御回路に関し、特に回転方向指令信
号や減速指令信号等の反転指令信号によって回転方向を
指定し、ブレーキ指令信号に応答して反転トルクを与え
るモータ制御回路に関する〔従来技術〕 この種の正転／逆転制御可能なモータ制御回路の一例が
、たとえばアメリカ合衆国特許第４５３５２７５号にお
いて開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のモータ制御回路では、モータの回転方向を変える
ための指令信号と、モータに制動力をかけるためのブレ
ーキ指令信号とを同時に与えることはできなかった。

すなわち、モータの回転方向は、−旦モータを停止の状
態にした後、モータを逆方向に回転させることにより切
り換えられる。したがって、回転方向を切り換えるため
の指令信号が与えられると、モータを象、速に停止させ
るためにモータへの印加電圧の極性が切り換えられる。

一方、モータの回転数を減少させる減速時には、モータ
には、印加電圧の極性を逆転させることによって、制動
力が与えられる。したがって、たとえばブレーキ指令信
号が与えられることによってモータの印加電圧の極性が
逆にされているときに、回転方向を切り換えるための指
令信号が与えられると、その指令信号によって逆にされ
たモータの印加電圧はさらに逆にされてしまい、結果的
に制動力がかからない元の状態に戻ってしまう。したが
って、従来のモータ制御回路では、制動力を与えるため
のブレーキ指令信号が印加されているときには、回転方
向を切り換えるための指令信号が発生しないようにして
おり、回転方向を切り換えるための指令信号を印加する
タイミングが制約されるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、回転方向を切り
換えるための指令信号とブレーキ指令信号とが重なった
場合でも問題なしに制御できる、モータ制御回路を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、回転方向指令信号によって回転方向を指定
し、反転指令信号に応答してモータに反転トルクを与え
るモータ制御回路において、反転指令信１号が印加され
ていることを検出する検出手段、および検出手段が反転
指令信号を検出しているとき、回転方向指令信号の変化
を無効にする無効手段を設けたことを特徴とする、モー
タ制御回路である。

〔作用〕

モータが回転しているとき、反転指令信号によって回転
方向の切り換えが指令されると、検出手段は反転指令信
号が印加されていることを検出する。そうすると、無効
手段は、検出手段が反転指令信号を検出しなくなるまで
、回転方向指令信号を無効にする。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ブレーキ指令信号が与えられている
状態のときに反転指令信号が印加されることにより、回
転方向指令信号の指定方向が変わったときでも、モータ
に制動力を与えることができる。また、回転方向指令信
号の指定方向に追随させるためにモータを停止させるた
めの制動力が作用しているときでも、新たに入力された
ブレーキ指令信号によってモータの印加電圧の極性が変
えられて制動力が解除されるというようなことは起こら
ない。したがって、このモータ制御回路では、回転方向
指令信号およびブレーキ指令信号は、それぞれ相手方の
状態に拘わらず、独立して与えることができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

＝６− 〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

モータ制御回路１０はモータ駆動回路１２を含み、この
モータ駆動回路１２によってモータ１４の回転方向およ
び回転数が制御される。

モータ１４の回転方向は、たとえばホールＩＣで構成さ
れた磁気センサ１６および１８によって検出される。た
とえば、モータ１４のロータ（図示せず）には、所定の
位置に永久磁石（図示せず）が埋め込まれており、ロー
タの回転に応して周期的に鎖交する永久磁石の磁束を磁
気センサ１６および１８で検出して回転方向を判定する
。たとえば、最初磁気センサ１８が磁束を検知した後に
所定の時間遅れて磁気センサ１６が磁束を検出する状態
のときを正回転とすれば、最初磁気センサ１６が磁束を
検出した後に磁気センサ１８が磁束を検出した状態であ
れば、モータ１４は逆回転していることになる。

磁気センサ１６の出力は、増幅器２０によって増幅され
、波形整形されてＤ型フリップフロップ（以下、ｒＤ−
ＦＦＪという）２２のクロック端子ＣＬに入力される。

一方、磁気センサ１８の出力も、増幅器２４で増幅され
、その後波形整形されて２２の入力端子りに与えられる
。

磁気センサ１８が最初に磁束を検出した後に磁気センサ
１６が磁束を検出したのであれば、Ｄ−ＦＦ２２の入力
端子りが「１」の状態のときに、磁気センサ１６の出力
に応答してクロック端子ＣＬにはクロックが入力される
ことになる。このとき、出力端子Ｑには、モータ１４が
正方向に回転していることを示す「１」の信号が出力さ
れる。

一方、磁気センサ１６が最初に磁束を検出したのであれ
ば、Ｄ−Ｆ　Ｆ　２２の入力端子りが「０」の状態でク
ロック端子ＣＬにクロックが入力されることになり、出
力端子Ｑにはモータ１４が逆方向に回転していることを
示す「０」が出力されるＤ−ＦＦ２２の出力端子Ｑは、
正／逆トルク制御回路２６の方向検出入力端子りに接続
される。

したがって、正／逆トルク制御回路２６には、方開栓出
入力端子りからモータ１４の回転方向を示す信号が入力
される。

この正／逆トルク制御回路２６の回転方向指令信号入力
端子Ｆ／Ｒには、たとえばマイクロコンピュータ（図示
せず）からの回転方向指令信号が与えられる。回転方向
指令信号が「１」のとき、モータ１４の回転方向として
は正方向が指定され、「０」のとき逆方向が指定される
。また、正／逆トルク制御回路２６のブレーキ指令信号
入力端子Ｂには、同じくマイクロコンピュータからのブ
レーキ指令信号が与えられる。ブレーキ指令信号が「１
」になっている状態は、モータ１４を減速させるための
制動力すなわち逆転トルクを加えることが指令されたと
きであり、「０」の状態のときには制動力を与えるため
のブレーキ指令がないことを意味する。

さらに、正／逆トルク制御回路２６の制御入力端子Ｖ　
ＣＴＬには、回転制御回路２８の出力が与えられる。回
転制御回路２８は、磁気センサ１６および１８と同じよ
うなセンサによって検出したモ−タ１４の回転数をコン
ピュータの設定値と比較して、設定値通りの回転数でモ
ータ１４が回転しているかどうかを判断し、その偏差に
応じた大きさの電圧信号をモータ駆動回路１２のバイア
ス制御回路３２に与える。それとともに、この回転制御
回路２８は、モータ１４が回転状態にあるが停止状態に
あるかを判断して制御信号を出力する。

たとえば、正／逆トルク制御回路２６の制御入力端子Ｖ
　ＣＴＬに与えられるその制御信号が「０」であれば、
モータ１４は所定値より高い回転数で回転していること
を示し、「１」のときにはモータ１４の回転数が所定値
以下であることを示す。したがって、前述のブレーキ指
令信号が与えられた後には、制御信号Ｖ　ＣＴＬとして
は「１」が与えられるであろう。

正／逆トルク制御回路２６の出力端子ＸおよびＹは、モ
ータ駆動回路１２に接続される。出力端子Ｘは、モータ
１４を逆回転方向に回転させるべきときは「１」であり
、モータ１４を正回転方向に回転させるべきときに「０
」となる。一方、出力端子Ｙは、モータ１４に駆動信号
を印加し、モータにトルクを発生させるときには「１」
として出力され、モータ１４に駆動信号を印加しないと
きには「０」となる。

モータ駆動回路１２は、正／逆制御回路３０゜バイアス
制御回路３２および出力回路３４を含む。正／逆制御回
路３０は、正／逆トルク制御回路２６の出力端子Ｘが「
１」になると、モータ１４に強制的に制動力をかけるた
め、出力回路３４がモータ１４に印加している電圧の極
性を逆にするように動作する。

バイアス制御回路３２は、出力端子Ｙが「１」の状態の
ときに回転制御回路２８から与えられる電圧信号に応じ
てモータ１４の回転数を制御する。すなわち、モータ１
４の回転数が設定回転数よりも遅いとき、電圧信号は大
きくなるので回転数を上昇させるためにモータ１４の印
加電圧を大きくするように出力回路３４を動作させる。

出力端子Ｙが「０」になると、バイアス制御回路３２は
、出力回路３４がモータ１４に印加している電圧を解除
する。

次に、第２図を参照して、正／逆トルク制御回路２６の
具体的な回路例について説明する。第２図において、排
他的ＮＯＲゲート３６の一方の入力端子にはモータ１４
の回転方向を示す回転検出信号りが与えられ、他方の入
力端子には回転方向指令信号Ｆ／Ｒが与えられる。した
がって、排他的ＮＯＲゲート３０の出力端子は、方向検
出信号りおよび回転方向指令信号Ｆ／Ｒが一致したとき
にのみ「１」となる。すなわち、この排他的ＮＯＲゲー
ト３６の出力が「１」であるときは、モータ１４が通常
の回転状態すなわち回転方向指令信号Ｆ／Ｒで指定され
る方向と同方向に回転しているときである。逆に、両信
号が一致しないとき排他的ＮＯＲゲート３６の出力が「
０」になり、このような状態は、回転方向指令信号Ｆ／
Ｒが変わった場合すなわち逆転指令があったときに生じ
る排他的ＮＯＲゲート３６の出力は、インバータ３８で
反転され、ＮＡＮＤゲート４０の一方の入力端子に与え
られる。ＮＡＮＤゲート４０の他方の入力端子には、第
１図で示した回転制御回路２８の制御信号Ｖ　ＣＴＬの
反転が与えられる。したがって、排他的ＮＯＲゲート３
６の出力が「０」で、回転制御回路２８からの制御信号
■。ＴＬが「０」であるときのみＮＡＮＤゲート４０の
出力は「０」となる。このＮＡＮＤゲート４０からの「
０」の出力は、前述の出力端子Ｙから出力されて、バイ
アス制御回路３２をオフさせる。したがって、それ以外
の状態のときには、ＮＡＮＤゲート４０の出力は「１」
であり、モータ１４が所定の回転数を維持できるように
、バイアス制御回路３２はオン状態にされている。

インバータ３８によって反転された排他的Ｎ。

Ｒゲート３６の出力は、また、インバータ４２によって
反転されて、３入力めＡＮＤゲート４４の１つの入力端
子に与えられる。ＡＮＤゲート４４の他の入力端子には
、ブレーキ指令信号Ｂおよび回転制御回路２８の制御信
号Ｖ　ＣＴＬが与えられる。そして、ＡＮＤゲート４４
の出力は、排他的ＮＯＲゲート４６の一方の入力端子に
与えられ、他方の入力端子には回転方向指令信号Ｆ／Ｒ
が与えられる。この排他的ＮＯＲゲート４６の出力が、
さらに排他的ＮＯＲゲート４８の一方の入力端子に与え
られる。排他的ＮＯＲゲート４８の他方の入力端子には
、回転制御回路２８からの制御信号Ｖ　ｃＴＬが与えら
れる。この排他的ＮＯＲゲート４８の出力が、前述の出
力端子Ｘとして正／逆制御回路３０に与えられる。

以下には、いくつかのケースを想定して、この正／逆ト
ルク制御回路２６の動作について詳細に説明する。

（ｉ）正転しているモータを逆転させるとき正転状態で
は、排他的ＮＯＲゲート３６の２つの入力はともに「１
」であり、したがってこの排他的ＮＯＲゲート３６の出
力も「１」である。−方、ブレーキ指令信号Ｂは「０」
である。そして、このとき、制御信号Ｖ’ＣＴＬは、モ
ータ１４が所定の回転数で回転しているので、「ＩＪで
ある。

したがって、ＡＮＤゲート４４の出力は「０」となり、
他方回転方向指令信号Ｆ／Ｒは、正転であるため「１」
である。そのため、排他的ＮＯＲゲート４６の入力はｒ
ＱＪ、ｒｌ、となり、その出力は「０」である。制御信
号ＶＣＴＬが「１」であるため、排他的ＮＯＲゲート４
８の入力もまた［ＩＪ、ｒＱＪとなり、その出力Ｘは「
０」である。　この状態で、回転方向指令信号Ｆ／Ｒが
「０」にされて、逆転が指令されると、排他的ＮＯＲゲ
ート３６の２つの入力はｒｌ、、ｒ□」となり、したが
ってこの排他的ＮＯＲゲート３６の出力が「０」になる
。一方、ブレーキ指令信号Ｂは「０」のままであり、制
御信号Ｖ　ＣＴｌ−も「１」で変化しない。したがって
、ＡＮＤゲート４４の出力は「０」のままである。他方
、回転方向指令信号Ｆ／Ｒは逆転であるため「０」とな
る。そのため、排他的ＮＯＲゲート４６の入力はｒ□、
、ｒ□」で一致し、その出力は「１」となる。上述のよ
うに制御信号Ｖ　ＣＴＬが「１」であるため、排他的Ｎ
ＯＲゲート４８の２入力も「１」で一致し、この排他的
ＮＯＲゲート４８の出力すなわち前述の入力端子Ｘには
「１」が出力される。

このようにして、正転から逆転への指令信号が入力され
ると、正／逆制御回路３０への入力信号Ｘが「０」から
「１」に切り替わり、モータ１４が逆転される。

（１１）逆転しているモータを正転させるとき逆転状態
では、排他的ＮＯＲゲート３６の２つの入力はともに「
０」であり、したがってこの排他的ＮＯＲゲート３６の
出力は「１」である。−方、ブレーキ指令信号Ｂは「０
」で、制御信号■ＣＴＬは「１」である。したがって、
ＡＮＤゲート４４の出力は「０」となり、他方回転方向
指令信号Ｆ／Ｒは、逆転であるため「０」である。その
ため、排他的ＮＯＲゲート４６の２つの入力はともに「
０」で一致し、その出力は「１」である。

制御信号■。、Ｌが「１」であるため、排他的ＮＯＲゲ
ート４８の入力はｒｌ、、ｒｌ」となり、その出力Ｘは
「１」である。

この状態で、回転方向指令信号Ｆ／Ｒが「１」にされて
、正転が指令されると、排他的ＮＯＲゲ一ト３６の２つ
の入力は「０」、「１」となり、したがってこの排他的
ＮＯＲゲート３６の出力が「０」になる。一方、ブレー
キ指令信号Ｂは「０」のままであり、制御信号Ｖ　ＣＴ
Ｌも「１」で変化しない。したがって、ＡＮＩ）ゲート
４４の出力は「０」のままである。他方、回転方向指令
信号Ｆ／Ｒは正転であるため「１」となる。そのため、
排他的ＮＯＲゲート４６の入力はｒ、ＱＪ、ｒｌＪとな
り、その出力は「０」となる。上述のように制御信号Ｖ
　ＣＴＬが「１」であ号ため、排他的ＮＯＲゲート４８
の入力の不一致で、この排他的ＮＯＲゲート４８の出力
すなわち前述の入力端子Ｘには「０」が出力される。

このようにして、逆転から正転への指令信号が入力され
ると、正／逆制御回路３０への入力信号Ｘが「１」から
「０」に切り替わり、モータ１４が正転される。

上述の２つのケースは通常の回転制御である。

次に、従来では制御できなかった特殊な状態について説
明する。

（山）正転していてかつブレーキ指令信号が与えられて
いる状態で逆転指令信号が印加されたとき 正転状態では、前述のように排他的ＮＯＲゲート３６の
出力は「１」である。一方、ブレーキ指令信号Ｂが「１
」で、制御信号ｖｃｔｔ、は「１」である。したがって
、ＡＮＤゲート４４の出力は「１」となる。他方、回転
方向指令信号Ｆ／Ｒは、正転であるため「１」である。

そのため、排他的ＮＯＲゲート４６の出力は「１」であ
る。制御信号Ｖ　ＣＴＬが「１」であるため、排他的Ｎ
ＯＲゲート４８の入力はｒｌＪ、ｒｌＪとなり、その出
力ＸはｒｌＪである。そのため、正／逆制御回路３０に
「１」の制御信号が印加され、モーター４には逆転方向
にトルクが働く。

この状態で、回転方向指令信号Ｆ／Ｒが「０」にされて
、逆転が指令されると、排他的ＮＯＲゲート３６の２つ
の入力はｒｌＪ、、ｒＱＪとなり、したがってこの排他
的ＮＯＲゲート３６の出力が「Ｏｊになる。一方、ブレ
ーキ指令信号Ｂは［１」のままであり、制御信号■ｃ？
Ｌも「１」で変化しない。したがって、ＡＮＤゲート４
４の出力は「０」になる。他方、回転方向指令信号Ｆ／
Ｒは逆転であるため「０」となる。そのため、排他的Ｎ
ＯＲゲート４６の２つの入力はｒｏＪ、ｒｏ。

となり、その出力は「１」となる。上述のように制御信
号Ｖ　ＣＴＬが「１」であるため、排他的ＮＯＲゲート
４８の２入力は一致し、この排他的ＮＯＲゲート４８の
出力Ｘには「１」が出力され続ける。

このようにして、出力Ｘが「１」のまま変化しないとい
うことは、ブレーキ指令信号に応じてモーター４が停止
した後、ブレーキ指令信号が解除されたとき、逆転指令
信号に応じてモーター４が逆転されることを意味する。

（ｉｖ）逆転していてかつブレーキ指令信号が与えられ
ている状態で正転指令信号が印加されたとき 逆転状態では、前述のように排他的ＮＯＲゲート３６の
出力はｒｌＪである。一方、ブレーキ指令信号Ｂが「１
」で、制御信号ＶＣＴＬは「１」である。したがって、
ＡＮＤゲート４４の出力は「１」となる。他方、回転方
向指令信号Ｆ／Ｒは、逆転であるため「０」である。そ
のため、排他的ＮＯＲゲート４６の出力は「０」である
。制御信号Ｖ　ＣＴＬが「１」であるため、排他的ＮＯ
Ｒゲート４８の入力はｒ□、、ｒｌＪとなり、その出力
Ｘは「０」である。これは、正／逆制御回路３０によっ
てモータ１４には正転方向にトルクが働いている状態で
ある。

この状態で、回転方向指令信号Ｆ／Ｒが「１」にされて
、正転が指令されると、排他的ＮＯＲゲート３６の２つ
の入力はｒＱＪ、ｒｌ」となり、したがってこの排他的
ＮＯＲゲート３６の出力が「０」になる。一方、ブレー
キ指令信号Ｂは「ＩＪのままであり、制御信号Ｖ　ＣＴ
Ｌも「１」で変化しない。したがって、ＡＮＤゲート４
４の出力は「０」になる。他方、回転方向指令信号Ｆ／
Ｒは正転であるため「１」となる。そのため、排他的Ｎ
ＯＲゲート４６の２つの入力は「ＯＪ、’ＩＪとなり、
その出力は「０」となる。上述のように制御信号ｖｃｔ
ｔが「１」であるため、排他的ＮＯＲゲー１−４８の２
入力は不一致となり、この排他的ＮＣ）Ｒゲート４８の
出力Ｘには「０」が出力され続ける。

このようにして、出力Ｘが「０」のまま変化しないとい
うことは、ブレーキ指令信号に応じてモータが停止した
後、ブレーキ指令信号が解除されたとき、逆転指令信号
に応じてモータ１４が正転されることを意味する。

このようにして、上記（ｉｉｉ　）および（ｉｖ）のケ
ースのように、回転方向指令信号Ｆ／Ｒを一時的に無効
にするように制御することによって、従来回路では不可
能であった、ブレーキ指令信号Ｂと回転方向を逆にする
回転方向指令信号Ｆ／Ｒとが同時に与えられているとき
にも、有効な制御が可能になる。

なお、ＮＡＮＤゲート４０は、モータ１４が所定値より
も高い回転数で回転しているとき、回転方向指令信号の
切り換えが行われると、より高速でモータ１４が回転す
るのを防止するためのものである。たとえば、回転方向
指令信号が「１」で、モータ１４が所定値よりも高速の
正回転を行っている場合、制御信号Ｖ　ＣＴＬが「０」
になるので出力Ｘは「ｌ」となる。その状態で、回転方
向指令信号を「０」にすると、排他的ＮＯＲゲート４６
の出力が「１」になり、出力Ｘが「０」になる。これは
、高速正回転を行っているモータ１４に対し、さらに正
方向のトルクを与えることを意味し、モータ１４の逆転
を行うことができない。高速正回転時には、制御信号Ｖ
　ＣＴＬが「１」になっているので、逆方向回転指令信
号「Ｏ」を印加すると、排他的ＮＡＮＤゲート３６の出
力がｒＯＪ、インバータ３８の出力が「１」となり、Ｎ
ＡＮＤゲート４０の出力がｒ□、になり、モータ１４へ
のトルク印加を停止する。そのため、モータ１４は自重
による回転数低下を来し、所定回転数以下となるので、
制御信号Ｖ　ＣＴＬが「１」になる。

これにより、制御信号Ｖ　ＣＴＬが「０」になり、再び
トルクの伝達が行われ、モータの逆転が行われ

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は第１図実施例の正／逆トルク制御回路の具体的
な回路図である。 図において、１２はモータ駆動回路、１４はモータ、１
６および１８は磁気センサ、２２はＤ−ＦＦ、２６は正
／逆トルク制御回路、２８は回転制御回路、３０は正／
逆制御回路、３２はバイアス制御回路、３４は出力回路
、３６．４６および４８は排他的ＮＯＲゲート、４４は
ＡＮＤゲートを示す。 特許出願人　　三洋電機株式会社 （ほか１名） 代理人　弁理士　山　１）義　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転方向指令信号によって回転方向を指定し、反転
   指令信号に応答してモータに反転トルクを与えるモータ
   制御回路において、 前記反転指令信号が印加されていることを検出する検出
   手段、および 前記検出手段が前記反転指令信号を検出しているとき、
   前記回転方向指令信号の変化を無効にする無効手段を設
   けたことを特徴とする、モータ制御回路。 ２　前記反転指令信号が解除されたとき、前記無効手段
   によって無効にされた前記回転方向指令信号を有効に復
   帰させる復帰手段を備える、特許請求の範囲第１項記載
   のモータ制御回路。 ３　モータの回転方向を示す信号が一方の端子に入力さ
   れ、前記回転方向指令信号が他方の端子に入力される排
   他的ＮＯＲゲートからなる逆回転検出手段を備える、特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のモータ制御回路
   。 ４　前記無効手段はその入力端子に前記逆回転検出手段
   の出力および前記ブレーキ指令信号が入力されるＡＮＤ
   ゲートを含む、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載のモータ制御回路。 ５　前記ＡＮＤゲートは３入力のものとして構成され、
   その第３入力には前記モータの回転が所定回転数以下か
   否かを表す信号が入力される、特許請求の範囲第４項記
   載のモータ制御回路。 ６　前記復帰手段は前記無効手段の出力が一方の端子に
   入力されかつ他方の端子に前記回転方向指令信号が入力
   される排他的ＮＯＲゲートを含む、特許請求の範囲第１
   項ないし第５項記載のモータ制御回路。 ７　前記復帰手段はさらに前記第１の排他的ＮＯＲゲー
   トの出力が一方の端子に入力されかつ他方の端子に前記
   モータの回転が所定回転数以下か否か表す信号が入力さ
   れる第２の排他的ＮＯＲゲートを含む、特許請求の範囲
   第６項記載のモータ制御回路。 ８　モータの回転数が所定値よりも大のとき、前記回転
   方向指令信号の変化に応じてモータの駆動を禁止する禁
   止手段を備える、特許請求の範囲第１項記載のモータ制
   御回路。