JPH0446590A - ミシンモータの駆動装置 - 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（よ　ミシンモータの駆動装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、ミシンモータの駆動装置として、交流電源を
整流して直流を作成する直流電源からのモータ各相巻線
への通電を、所定の周期・シーケンスで断続することで
、ミシンモータを駆動あるいは制動（いわゆるインバー
タ運転）するものが知られている。この種の駆動装置で
は、その制動時において（よ　ミシンモータの発電作用
により相巻線に磁気エネルギが蓄積されるので、電力回
生手段（例えば、転流ダイオード）を設けて磁気エネル
ギを電荷として直流電源付属のコンデンサに回生ずると
共１こ、放電回路を設けてコンデンサの電荷を適時放電
することにより直流電源の電圧が上昇し過ぎないように
している。例え（戯数ミリ秒、放電すると、直流電源の
電圧が制限電圧以下に下がるようにされている。

ところで、縫製工場などでは受電・配電設備や他のカゴ
型誘導モータの影響で、ミシンモータに給電している交
流電源の電圧が定格以上に上昇し、その結果、直流電源
の電圧が制限電圧を越えて上昇することがある。このよ
うな場合に（よ　コンデンサに蓄積される電荷は上記回
生電荷に比して遥かに多く、例え（瓜数百ミリ秒〜数秒
以上の間放電しないと、電源電圧が制限電圧以下に下が
らない。

このように放電時間が長くなると、放電回路が熱破壊さ
れる恐れがあるので、週電流により溶断するヒユーズを
取り付は放電を強制停止することで放電回路を保護する
ことが考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記保護ヒユーズを増設した駆動装置で１上　
ヒユーズが溶断する度に、ミシンモータの運転を中止し
てヒユーズの交換を行わなければならないので、大変手
間がかかり、交流電源電圧が度々上昇するようなときに
は縫製作業に支障を来すこともあった。

そこで本発明（良　ヒユーズによらず過電圧から放電回
路を保護できるミシンモータの駆動装置を提供すること
を目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところ法 交流電源から入力した交流を整流したのち蓄電手段によ
り平滑して直流を出力する直流電源と、直流電源からミ
シンモータの各相巻線を通電する通電手段と、通電手段
の通電時期を制御してミシンモータを駆動あるいは制動
する制御手段と、制御手段によるミシンモータの制動時
に各相巻線に蓄積された磁気エネルギを電荷として蓄電
手段に回生ずる電力回生手段とを備えるミシンモータの
駆動装置において、直流電源の出力電圧が所定の電圧値
を越えると、蓄電手段に蓄積された電荷を放電する放電
手段と、直流電源の出力電圧が所定の電圧値を所定期間
越えたか否かを判定する判定手段と、判定手段により肯
定判断がされたとき、直流電源の出力電圧が所定の電圧
値以下に下がるまで、放電手段による放電を停止させる
と共に上記通電手段を制御して肯定判断時に通電されて
いた相巻線を継続して通電する通電継続手段とを備える
ことを特徴とするミシンモータの駆動装置にある。

「作用コ 以上のように構成された本発明のミシンモータの駆動装
置によれ（唄制御手段によりミシンモータが制動されて
いるときには、相巻線に蓄積された磁気エネルギが、電
力回生手段によって電荷として蓄電手段に回生さね蓄電
手段の電荷が増えるので、直流電源の出力電圧が所定の
電圧値を越える。すると、放電手段が蓄電手段の電荷を
放電し、その結果、直流電源の出力電圧は速やかに下が
る。

しかし、伺らかの理由で、交流電源の電圧が定格より上
昇すると、蓄電手段に蓄積される電荷は回生電荷より遥
かに多く、放電手段が電荷を放電しても、直流電源の出
力電圧はなかなか下がらず、放電手段による放電の継続
期間が所定期間を越える。すると、判定手段により肯定
判断がなされる。

その結果、通電継続手段が、直流電源の出力電圧が所定
の電圧値以下に下がるまで、放電手段による放電を停止
させると共に、通電手段を制御して該肯定判断時に通電
されていた相巻線に継続して通電させる。当該相巻線へ
の通電期間が延長されるために、当該相巻線を流れる電
流が増大し、蓄電手段に蓄積された電荷が急速に減る。

従って、直流電源の出力電圧（よ速やかに所定の電圧値
以下に下がる。

Ｕ実施例コ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図（良木発明を適用したミシンモータの駆動装置を
表す電気回路図である。

図に示すように、駆動装置１１表　交流電源３から入力
した交流を整流して直流を作成する直流電源５と、ミシ
ン駆動用の交流モータＭを通電するための通電回路７と
、直流電源５と通電回路７との間に設けられ直流電源５
の電圧が制限電圧を越えると放電する放電回路９と、通
電回路７による交流モータＭの通電時期を制御する通電
制御部１１と、直流電源５の電圧が所定時間継続して制
限電圧を越えると交流モータＭの通電状態のロックを指
令する通電ロック指令回路１３と主要部として構成され
ている。

直流電源５（よ整流回路として周知のダイオード・ブリ
ッジ回路５ａ、平滑用のコンデンサ５ｂ及びその保護抵
抗５Ｃからなる。

尚、本実施例で（よ　コンデンサ５ｂが前述の蓄電手段
に相当する。

通電回路７（よ　いわゆるインバータであって、交流モ
ータＭの各相巻線Ｌｕ、、Ｌｖ、Ｌｗへの通電を断続す
る６個の電力トランジスタ（以下、単にトランジスタと
いう）　Ｔｒｕ、　　Ｔｒｖ、　　Ｔｒｗ、　　Ｔｒｘ
、Ｔ　ｒｙ、　　Ｔ　ｒｚと、各相巻線しｕ、Ｌｖ、Ｌ
ｗから電荷を回生ずるための６個の転流ダイオードＤ］
〜Ｄ６とから構成さね　トランジスタＴｒｕとＴｒｘと
の接続点Ｐｕに相巻線Ｌｕが、トランジスタＴｒｖとＴ
ｒｙとの接続点Ｐｖに相巻線Ｌｖが、トランジスタＴｒ
ｗとＴｒｚとの接続点Ｐｗに相巻線Ｌｗが、夫々接続さ
れている。

随本実施例で（よ転流ダイオードＤ］〜Ｄ６が電力回生
手段に相当する。

放電回路９（供電力消費抵抗Ｒ１とダイオードＤＩＯと
の並列回路、回路保護用のヒユーズＦ及びスイッチング
用のトランジスタＴｒｄからなる直列回路であって、ト
ランジスタＴｒｄがＯＮすると、コンデンサ５ｂに蓄積
された電荷が、電力消費抵抗Ｒ１からトランジスタＴｒ
ｄへと流ね電力消費抵抗Ｒ１を発熱させることによって
消費される。

通電制御部１１（友通電回路７による各相巻線Ｌｕ、Ｌ
ｖ、Ｌｗへの通電時期を制御することで交流モータＭの
回転を制御するもので、通電回路７による通電周期及び
通電期間を定める通電制御信号Ｓｐｗｍを作成する通電
制御回路２０と、スイッチングパルスＵＢ−ＺＢを各ト
ランジスタＴｒｕ〜Ｔｒｚのベースに出力する分配器２
２とを主要部として構成されている。

通電制御回路２０（よ周知のパルス幅変調制御回路であ
って、交流モータＭの回転速度・回転方向を検出するた
めの２個のエンコーダＥＮからの検出信号Ｓ　ＥＮＩ及
びＳ　ＥＮ２と、ミシンテーブル（図示路）に設けられ
た足踏みペダルＰの踏み込み量に応°じてミシンの運転
速度を指令する速度指令器ＳＰからの速度指令信号ＳＳ
Ｐとに基づいて、通電制御信号５ｔ）ＷＩＴＩの０Ｎ−
ＯＦＦデユーティを定めて分配器２２へ出力する。

又、通電制御回路２０［１フリップフロップＦＦから信
号Ｓ３（後述する）が入力されると、通電制御信号Ｓｐ
ｗｍのＯＮパルス幅を最大にして分配器２２へ出力する
ように構成されている。

尚、通電制御回路２０の構成はインバータ制御用のもの
としては周知であるので詳細は省略する。

分配器２２は、周知の論理素子回路（図示路）からなり
、通電制御回路２０からの通電制御信号Ｓｐｗｍと、交
流モータＭの磁極乞検出する磁気センサＳＥＮからラッ
チ回路３０を介して入力される磁極検出信号Ｓｍｇとに
基づいて、所定のシーケンスで各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌ
ｗを通電するよう（二、各トランジスタＴｒｕ−Ｔｒｚ
のベース１ニスイ・ンチングパルスＵＳ−ＺＢを出力し
て各トランジスタＴｒｕ−ＴｒｚのＯＮ−〇ＦＦを制御
する。

例えば、交流モータＭの駆動時には、正回転トルクを発
生させるタイミングで、磁極検出信号Ｓｍｇに基づいて
トランジスタＴ　ｒｕ−Ｔ　ｒｖ−Ｔ　ｒｗの循環順序
でトランジスタＴｒｕ−Ｔｒｗを駆動すると共に、磁極
検出信号Ｓｍｇと通電制御信号Ｓｐｗｍとに基づいて、
トランジスタＴｒｕがＯＮのとき、トランジスタＴｒｙ
−Ｔｒｚ、トランジスタＴｒｖｈ＜ＯＮのとき、トラン
ジスタＴｒｚ−Ｔｒｘ、トランジスタＴｒｗｆ）＜ＯＮ
のとき、Ｔｒｘ−Ｔｒｙというシーケンスでトランジス
タＴｒｘ−Ｔｒｚをチョッパ駆動する。

一方、交流モータＭの減速運転時には逆回転トルクを発
生させるタイミングで、磁極検出信号Ｓｍｇに基づいて
駆動時と同じ循環順序でトランジスタＴｒｕ〜Ｔｒｗを
駆動すると共に、磁極検出信号Ｓｍｇと通電制御信号Ｓ
ｐｗｍとに基づいて駆動時と同じシーケンスでトランジ
スタＴｒｘ−Ｔｒｚをチョッパ駆動する。

このようにして交流モータＭは運転されるが、その回転
速度（よ通電制御信号Ｓｐｗｍのデユーティ比により決
まり、ＯＮ期間が長くなると相巻線Ｌｕ−Ｌｗを流れる
電流量が増加して増速するようにされている。又、減速
時には上記ＯＮ期間を長くすると制動トルクが強まるよ
うにされている。

更（ミ　ラッチ回路３０（飄　フリップフロップＦＦか
らＳ３（後述する）が入力されると、そのときの入力デ
ータを保持し続けるので、分配器２２ＬＬ　　そのとき
通電している交流モータＭの相巻線Ｌｕ〜Ｌｗを継続し
て通電するようにトランジスタＴｒｕ〜ＴｒＷ−Ｔｒｘ
−ＴｒＺを駆動する。

又、分配器２２は、相巻線り、ｕ−Ｌｗを流れる電流１
　（電流検出抵抗Ｒ２により検出される）が所定の最大
許容電流値を越えると電流制限回路ＬＭから入力される
通電停止信号’Ｓ１ｍに基づいて、トランジスタＴｒｕ
〜Ｔｒｗの駆動を制御ｌ−て相巻線ＬＬｌ、ＬＶ、Ｌｗ
を流れる電流１を最大許容電流値以下に制限するように
構成されている。

通電ロック指令回路］３（よ検出抵抗Ｒ３により検出さ
れた直流電源５の電圧ＶＤＣと予め定められた直流電源
５の制限電圧Ｖ　ｒｅｆとを比較するコンパレータＯＰ
と、コンパレータ○Ｐからの判定信号Ｓ］によって予め
定められた制限時間の計時を開始するタイマ回路Ｔと、
タイマ回路Ｔのタイムアツプ信号Ｓ２が入力されるフリ
ップフロップＦＦと、コンパレータＯＰからの判定信号
Ｓ１及びフリップフロップＦＦ（反転Ｑ端子）からの信
号Ｓ３が入力される論理積回路ＡＮＤとから構成されて
いる。　　フリップフロップＦＦ１ｉ　　タイマ回路Ｔ
のタイムアツプ信号Ｓ２（Ｈｉｇｈレベル）が入力され
ると、Ｌｏｗアクティブの信号Ｓ３を論理積回路ＡＮＤ
、通電制御回路２０及びラッチ回路３０へ出力する。尚
、信号Ｓ３はリセット信号によりＨｉｇｈレベルに復帰
する。

論理積回路ＡＮＤは、コンパレータＯＰ及びフリップフ
ロップＦＦからの信号Ｓ］及びＳ３が共二Ｈｉｇｈレベ
ルとなったとき、即ち、電源電圧ＶＤＣが、制限電圧Ｖ
　ｒｅｆを越えていたときにｆｉ　　Ｈｇｈアクティブ
の出力信号５ｓｔｏｐ（以下、停止信号という）を、放
電回路９のトランジスタＴｒｄへ出力する。その後、制
限時間が経過して、タイマ回路Ｔからタイムアツプ信号
Ｓ２がフリップフロップＦＦに入力されると、フリップ
フロップＦＦの出力信号Ｓ３はＬｏｗとなるので、論理
積回路ＡＮＤの出力レベルもＬｏｗとなる。

尚、本実施例では通電ロック指令回路］３が前述の判定
手段に相当し、通電ロック指令回路１３、通電制御部］
］及びラッチ回路３０が前述の通電継続手段に相当する
。

次に、駆動装置］の動作について説明する。

通電制御部１１により交流モータＭが制動されていると
きには、交流モータＭは発電モードになり相巻線Ｌｕ−
Ｌｗに磁気エネルギが蓄積される。

この磁気エネルギは電荷となり転流ダイオードＤ１〜Ｄ
６によってコンデンサ５ｂに回生さね　コンデンサ５ｂ
には電荷がより多く蓄積される。その結果、電源電圧Ｖ
ＤＣが制限電圧Ｖ　ｒｅｆを越える。

すると、論理積回路ＡＮＤの出力信号（以下、停止信号
という）ＳｓｔｏρがＨｉｇｈレベルとなるので（フリ
ップフロップＦＦがらの論理信号ｓ３のレベルｌｅｔ、
Ｈｉｇｈ）、トランジスタＴｒｄがＯＮ＋、て、放電が
行われる。放電により電源電圧ＶＤＣが制限電圧Ｖ　ｒ
ｅｆ以下に下がると、トランジスタＴｒｄがＯＦＦする
。この放電時間（よ例え（戴　数ミリ秒のレベルである
。

ところが、例え（二　工場内の受電・配電設備やカゴ型
誘導モータの影響で、交流電源３の電圧が定格以上に上
昇し、その結果、電源電圧ＶＤＣが制限電圧Ｖ　ｒｅｆ
を越えたときに（表　コンデンサ５ｂに蓄積される電荷
は回生電荷に比して遥かに多く、放電しても電源電圧Ｖ
ＤＣが制限電圧Ｖ　ｒｅｆ以下に下がるまでに、数百ミ
リ秒〜数秒を要することがある。

このように放電時間が長くなるときに（上放電時間が制
限時間を越えると、フリップフロップＦＦの論理信号Ｓ
３がＬｏｗレベルになるので、論理積回路ＡＮＤの停止
信号５ｓｔｏｐがＬｏｗレベルになる。従って、トラン
ジスタＴｒｄが○ＦＦして放電が停止する。同時に、フ
リップフロップＦＦの出力信号Ｓ３は通電制御回路２０
及びラッチ回路３０に入力さね　この信号Ｓ３に基づい
て、通電制御回路２０が、通電制御信号ＳｐｗｍのＯＮ
パルス幅を最大にする。

同時に、ラッチ回路３０にラッチされたままとなってい
る磁極検出信号Ｓｍｇ信号（Ｓ３が入力されたときの磁
極検出信号）に基づいて、分配器２２が、そのときＯＮ
しているトランジスタＴｒｕ〜Ｔｒｗを引き続きＯＮさ
せると共にそのとき駆動しているトランジスタＴｒｘ−
Ｔｒｚを引き続きチョッパ駆動する（ＯＮパルス幅は最
大となる）。すると、相巻線電流１（よ二つの相巻線Ｌ
ｕ〜Ｌｗにのみ流れ続ける。即ち、相巻線Ｌ　、、ｕ−
Ｌ　ｖ、相巻線Ｌｕ−Ｌｗ、相巻線Ｌｖ−Ｌｗ、相巻線
Ｌｖ−Ｌｕ、相巻線Ｌ　ｗ−Ｌ　ｕ、相巻線Ｌ　ｗ−Ｌ
　ｖの何れかのコースのみで流れ続は何れか一つの相巻
線しｕ−Ｌｗには流れない。そのため、相巻線電流１は
最大許容電流値に達するが、分配器２２が相巻線電流１
を最大許容電流値に制限する。従って、相巻線電流１は
そのレベルで流れ続けるので、コンデンサ５ｂに蓄積さ
れた電荷が一挙に放電され直流電圧ＶＤＣは制限電圧Ｖ
　ｒｅｆ以下に下がる。

直流電圧ＶＤＣが制限電圧Ｖ　ｒｅｆ以下に下がれ＋１
再び通電制御部１１が通常の制動シーケンスで交流モー
タＭを制動し、交流モータＭが停止する。

そして、交流モータＭの停止中に、再び電源電圧ＶＤＣ
が制限電圧Ｖ　ｒｅｆを越え、その状態が制限時間を越
えて続いたときに（よ　制動時と同様に、ラッチ回路３
０にラッチされている磁極検出信号Ｓｍｇに基づいて、
分配器２２が、当該トランジスタＴｒｕ＝ＴｒｗをＯＮ
させると共に当該トランジスタＴｒｘ”Ｔｒｚを最大Ｏ
Ｎパルス幅でチョッパ駆動して、最大許容電流値の相巻
線電流１を流すことによって直流電圧ＶＤＣを制限電圧
Ｖ　ｒｅｆ以下に下げる。このとき、交流モータＭでは
、停止している相磁極にロータ（図示路）がロックされ
るように吸引トルクが働き交流モータＭは停止している
相：ロックされる。

以上説明したように、本実施例では放電時間が制限時間
を越えると、放電を停止すると共に、制限時間を越えた
時点で通電していた相巻線しＵ〜しＷに最大電流値レベ
ルで相巻線電流１を流すように構成したので、放電回路
９が保護されると共に、ヒユーズＦも溶断しない。

従って、交流電源３の電圧下降を確認した後１．Ｔ。

交流モータＭを直ちに再駆動でき、速やかにミシンの運
転が再開できる。

又、瞬時的に交流電源３の電圧が異常に上昇し直流電源
５の電圧も制限電圧Ｖ　ｒｅｆを遥かに越えたときには
、過電流が放電回路９に流れるが、このときにはタイマ
下が計時途中でありトランジスタＴｒｄがＯＮＬでいる
ので、過電流によりヒュズ「が溶断して、放電回路９及
び通電回路７を保護する。従って本実施例では、交流電
源３の電圧の上昇状態に応じて、放電停止・通電状態の
ロックによる保護機能とヒユーズＦ溶断による保護機能
とが、夫々発揮されるので、放電回路９及び通電回路７
が保護されると共に、ヒユーズＦが度々溶断することが
ない。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれ（ｉ直流電源の出力電圧が所
定の電圧値以下に下がるまで、放電を停止すると共に、
直流電源の出力電圧が所定の電圧値を越えてから所定期
間を経過したときに通電していた相巻線を継続して通電
するので、直流電源の出力電圧を速やかに所定の電圧値
以下に下げることができ、通電手段や放電手段を保護す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のミシンモータの駆動装置を表す電気回
路図である。 ］・・・駆動装置　３・・・交流電源　５・・・直流電
源５ｂ・・コンデンサ　７・・・通電回路　９・・−放
電回路１１・・・通電制御部　　］３・・・通電ロック
指令回路２０・・・通電制御回路　　２２・・・分配器
３０・・・ラッチ回路　　Ｍ・・・交流モータＤ１〜Ｄ
６・・・転流ダイオード Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ・・・相巻線　　ＯＰ・・・コンパレ
ータＴ・・・タイマ　　ＦＦ・・・フリップフロップＡ
ＮＤ・・・論理積回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源から入力した交流を整流したのち蓄電手段によ
   り平滑して直流を出力する直流電源と、該直流電源から
   ミシンモータの各相巻線を通電する通電手段と、該通電
   手段の通電時期を制御して該ミシンモータを駆動あるい
   は制動する制御手段と、該制御手段による上記ミシンモ
   ータの制動時に上記各相巻線に蓄積された磁気エネルギ
   を電荷として上記蓄電手段に回生する電力回生手段と、
   を備えるミシンモータの駆動装置において、上記直流電
   源の出力電圧が所定の電圧値を越えると、上記蓄電手段
   に蓄積された電荷を放電する放電手段と、 上記直流電源の出力電圧が所定の電圧値を所定期間越え
   たか否かを判定する判定手段と、 上記判定手段により肯定判断がされたとき、上記直流電
   源の出力電圧が所定の電圧値以下に下がるまで、上記放
   電手段による放電を停止させると共に上記通電手段を制
   御して該肯定判断時に通電されていた相巻線を継続して
   通電する通電継続手段と、 を備えることを特徴とするミシンモータの駆動装置。