JPH11127588A - 直流モータ制御用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロワーを負荷とする直流モータの速度指令
の変更時に，過電流に流れるのを防止し，電源装置及び
直流モータの損傷を防止する。 【解決手段】 直流モータ３に供給する電流を制御する
電力制御部２と，直流モータに流れる電流を検出する電
流検出器４と，電流検出信号と上記モータに流れる電流
を指令する指令信号との誤差を増幅する第１の誤差増幅
器７とにより電流検出のフィードバック系を構成する。
また，上記電流検出のフィードバック系と直流モータ３
の速度を検出する速度検出器１１と，速度検出信号と直
流モータの速度を指令する速度指令信号との誤差を増幅
する第２の誤差増幅器１４とにより速度検出のフィード
バック系を構成する。さらに，速度検出信号を入力と
し，速度指令信号の電流より大きい電流でリミットする
電流リミット２０と，第２の誤差増幅器１４の出力信号
と電流リミットの出力信号とを選択し，上記電流指令信
号を得るオア回路１６を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブロワーに使用され
る直流モータ制御用電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブロワーに使用される直流モータを制御
する電源装置には，図３に示すようなものがある。図３
において，２は電力制御部であり，負荷が大容量の場合
に入力端子１が受電した交流電圧は制御素子のサイリス
タにより制御整流される。また，負荷が小容量の場合に
は，入力端子１で受電した交流電圧を一旦整流し，この
整流された直流をトランジスタを用いたインバータによ
り高周波交流に変換し，この変換された高周波交流を変
圧し，さらにダイオードを用いて再度整流するものがあ
る。

【０００３】３は電力制御部２で得られた直流が印加す
るブロワー用の直流モータである。４は直流モータ３に
流れる電流を検出する電流検出器であり，電流検出器３
により検出された検出信号は，減衰器５を介して第１の
誤差増幅器７に入力する。誤差増幅器７の他の入力端子
には電流指令信号が入力し，電流指令信号と検出信号と
の誤差が第１の誤差増幅器７により誤差増幅され，誤差
増幅器７の出力信号が電力制御部２の指令信号となって
電力制御部２が制御される。

【０００４】１１は速度検出器であり，速度が電圧に変
換される。変換された速度検出信号が減衰器１２により
減衰され，第２の誤差増幅器１４に入力する。誤差増幅
器１４の他の入力端子には速度指令信号が入力して，第
２の誤差増幅器１４により誤差増幅され，誤差増幅器１
４の出力が第１の誤差増幅器７の電流指令信号となって
いる。

【０００５】次に直流モータ３の起動時の動作について
説明する。起動時，直流モータ３の負荷がブロワの場
合，緩やかに速度が増え，図４のイに示すように緩やか
に速度が増加していく。すなわち，速度検出器１１によ
り検出される検出信号は，速度指令信号１３より小さ
い。これにより第１の誤差増幅器１４の出力すなわち，
電流指令信号は最大値が出力されている。一方，直流モ
ータ３に流れる電流は，電流検出器４により検出され，
この検出信号と電流指令信号との誤差が第１の誤差増幅
器７により増幅され，この増幅された信号が電力制御部
２を制御する。通常電流検出によるフィードバック系の
時間遅れが速度検出によるフィードバック系の時間遅れ
より小さく選定されているため，直ちに電流検出により
フィードバック系が構成され，図４の（ロ）に示すよう
な定電流制御が行われる。

【０００６】直流モータ３には定電流が供給され，直流
モータ３は図４の（イ）に示すように徐々に速度が増加
していく。そして，速度検出器１１による検出信号が大
きくなり，速度検出信号が速度指令信号と一致すると，
速度検出信号と速度指令信号との誤差が０になるよう第
２の誤差増幅器１４が動作して第２の誤差増幅器１４の
出力（電流指令信号）は最大値から低下してくる。この
ため，電流指令信号が電流検出信号より小さくなり，第
１の誤差増幅器７の出力は低下し，電力制御器２の出力
電流を低下させるように動作する。そして直流モータ３
に流れる電流は図４のロに示すように一定の定電流から
低電流に移行するとともに，直流モータは図４のイに示
すように定速回転に移行する。

【０００７】上記説明は，直流モータの起動時の動作に
ついて説明したが，所定速度で回転している状態から加
速させる場合も同様に動作させることができる。さらに
急激に減速させる場合は，定速制御から一旦定電流制御
に移行し，さらに上述同じように定速制御に移行する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで，負荷がブロ
アの場合，負荷が要求するトルク，すなわち直流モータ
に流れる電流Ｉは図２（イ）に示すように速度ｎの２乗
に比例している。そして，上述のように直流モータの起
動時に定格の１００％又はその近くの高速の定速度に移
行させようとする場合や，当初直流モータが低速指令に
より低速回転し，この後定格の１００％又はその近くの
高速の定速度に移行させようとする場合には，定格速度
に近づくほど，直流モータ３に流れる電流が急激に増加
し，オーバシュートし，直流モータ３に過大電流が流
れ，直流モータ３が損傷したり電力制御部２が損傷する
恐れがあった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の直
流モータ制御用電源装置は，直流モータに供給する電流
を制御する電力制御部と，上記直流モータに流れる電流
を検出する電流検出器と，この電流検出器の電流検出信
号と上記直流モータに流れる電流を指令する電流指令信
号との誤差を増幅する第１の誤差増幅器と，上記直流モ
ータの速度を検出する速度検出器と，速度検出信号と上
記直流モータの速度を指令する速度指令信号との誤差を
増幅する第２の誤差増幅器と，上記速度検出信号を入力
とし，上記速度指令信号の電流より大きい電流値でリミ
ットする電流リミットと，上記第２の誤差増幅器の出力
信号と上記電流リミットの出力信号とを選択し，上記電
流指令信号を得るオア回路とにより構成されたものであ
る。

【００１０】直流モータには電力制御部から電流が供給
され，この直流モータに流れる電流を電流検出器で検出
する。この電流検出器により検出した電流検出信号と，
直流モータに流れる電流を指令する電流指令信号と，第
１の誤差増幅器により誤差増幅され，電流検出のフィー
ドバック系を構成して電流制御される。また，直流モー
タの速度を速度検出器により検出し，この検出された速
度検出信号と，直流モータの速度を指令する速度指令信
号とが第２の誤差増幅器により誤差増幅され，この誤差
増幅信号を電流指令信号として速度検出のフィードバッ
ク系を構成して速度制御される。

【００１１】一方，速度検出信号と電流リミッタにより
速度指令信号の電流より大きい電流でリミットさせてい
る。この電流検出信号の出力信号と，上記第２の誤差増
幅器の出力信号とをオア回路により選択して，上記電流
指令信号が形成されている。

【００１２】従って，速度検出のフィードバック系が構
成されて，速度制御されているときに，速度指令信号を
変化させたとき，電流指令信号が大きくなり，電流検出
のフィードバック系が構成して直流モータは定電流制御
される。この時，直流モータの速度が速度検出器により
検出され，電流リミッタが速度検出信号に応じたリミッ
タ値を出力し，オア回路を介して電流指令信号となり電
流リミッタによる電流指令信号値の定電流で直流モータ
は制御される。

【００１３】請求項２記載の発明は，上記電流リミッタ
が演算増幅器と，抵抗とツェナーダイオードとの直列回
路を複数個設けたものである。

【００１４】すなわち，速度検出器により検出された速
度検出信号の信号電圧は，直流モータの速度が大きいほ
ど大きくなる。このため，速度検出信号の信号電圧に応
じて動作するツェナーダイオードの数が変わる。例えば
速度検出信号の信号電圧が大きいほど動作するツェナー
ダイオードの数が増加し速度に対する直流モータに流れ
る電流曲線とほぼ並行して電流リミットされる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に発明の実施の形態を示す。
図１において図３と同じ符号は同一機能のものである。
異なる点は図３に示す直流モータ制御用電源装置の第２
の誤差増幅器の出力に直流リミッタ２０と，その出力に
第２の誤差増幅器の出力と電流リミッタとの出力を選択
するオア回路１６を設けたものである。すなわち，電流
リミッタ２０は演算増幅器２１と，この演算増幅器２１
の入力抵抗２２と帰還抵抗２３，さらに，入力抵抗２２
と並列に，ツェナーダイオード２５と抵抗２４の直列回
路及びツェナーダイオード２７と抵抗２６の直列回路が
設けられたものである。このツェナーダイオード２５と
２７は動作電圧が異なったものが使用される。

【００１６】次に直流モータが低速回転している場合の
動作について説明する。直流モータ３の速度を速度検出
器１１により検出する。この時，直流モータ３が低速回
転のため，速度検出器１１の検出信号は小さい。このた
め，ツェナーダイオード２５，２７は動作できず，電流
リミッタ２０は演算増幅器２１，入力抵抗２２，帰還抵
抗２３により構成され，増幅値を出力する。この増幅値
は，速度指令信号で設定される速度に流れる電流より５
〜２０％高めに設定されている。一方，速度検出器１１
の検出信号と，第２の誤差増幅器１４により誤差増幅さ
れており，この増幅信号と電流リミッタ信号とがオア回
路１６により選択され，誤差増幅器１４の出力を電流指
令信号とする。この電流指令信号が第１の誤差増幅器７
を介して電力制御器２を制御し，直流モータ３を定速回
転させている。

【００１７】今，直流モータが低速回転している状態か
ら急激に速度指令信号を変化させて，加速指令したと
き，速度指令信号が速度検出信号により大きくなり，第
２の誤差増幅器１４の出力は大きくなり，オア回路１６
は電流リミッタ２０の出力信号を選択して出力し，この
信号が電流指令信号となる。そして，直流モータ３に流
れる電流が電流検出器４により検出され，この検出信号
と電流指令信号との誤差が第１の誤差増幅器７により増
幅され，この増幅された信号が電力制御部２に入力す
る。電流検出によりフィードバック系の時間遅れが，速
度検出によるフィードバック系の時間遅れより小さく選
定されているため，電流検出によりフィードバック系が
構成され，定電流制御される。すなわち，電流リミッタ
２０により設定される電流の定電流となる。

【００１８】そして，速度検出器の速度検出信号は速度
が大きくなると，速度検出信号も大きくなり，電流リミ
ッタ２０により設定される電流値は，図２のロに示すよ
うに上昇し，同図イに示す速度に対する直流モータに流
れる電流曲線とほぼ平行した電流リミッタ値となる。さ
らに直流モータ３の回転が増加し，速度が大きくなる
と，速度検出信号がさらに大きくなりツェナーダイオー
ド２５が動作し，入力抵抗は抵抗２２と，ツェナーダイ
オード２５の等価抵抗と抵抗２４の直列回路とを並列し
た抵抗値となり，電流リミッタ値は高く設定される。そ
して，直流モータ３の速度がさらに高速になると，ツェ
ナーダイオード２７も動作し，演算増幅器２１の入力抵
抗値は低下して電流リミッタ値はさらに高く設定され，
図２ロに示すように電流リミッタ２０により設定される
電流値は同図イに示す速度に対する直流モータに流れる
２乗の電流曲線とほぼ平行した電流リミッタ値が設定さ
れる。

【００１９】そして，直流モータの起動時及び低速時か
ら定格の１００％又はそれに近い速度に移行させたとき
でも，直流モータ３には電流リミッタ２０により設定さ
れる電流が流れ，過大電流が流れることがない。

【００２０】上記実施例では電流リミッタ２０にツェナ
ーダイオードと抵抗の直列回路を２回路設けていたが，
これに制限されることなく多数の直列回路設けてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では，速度検出のフ
ィードバック系が構成されて，速度制御されているとき
に，速度指令信号を変化させたときには，電流検出のフ
ィードバック系が構成し，直流モータは電流リミッタに
よる電流指令信号値の定電流が制御され，直流モータ及
び電源装置の損傷は防止される。

【００２２】請求項２記載の発明では，速度検出信号の
信号電圧に応じて動作するツェナーダイオードの数が変
わり，速度に対する直流モータに流れる電流曲線とほぼ
平行して電流リミットされるので，直流モータ及び電源
装置の損傷は防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直流モータ制御用電源装置の一実施の
形態を示すブロック図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】従来の直流モータ制御用電源装置のブロック図
である。

【図４】図３の動作説明図である。

【符号の説明】

２ 電力制御部 ３ 直流モータ ４ 電流検出器 ５，１２ 減衰器 ７ （第１の）誤差増幅器 １１ 速度検出器 １３ 速度指令 １４ （第２の）誤差増幅器 １６ オア回路 ２０ 電流リミッタ ２１ 演算増幅器 ２２，２３，２４，２６ 抵抗 ２５，２７ ツェナーダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流モータに供給する電流を制御する電
   力制御部と，上記直流モータに流れる電流を検出する電
   流検出器と，この電流検出器の電流検出信号と上記直流
   モータに流れる電流を指令する電流指令信号との誤差を
   増幅する第１の誤差増幅器と，上記直流モータの速度を
   検出する速度検出器と，速度検出信号と上記直流モータ
   の速度を指令する速度指令信号との誤差を増幅する第２
   の誤差増幅器と，上記速度検出信号を入力とし，上記速
   度指令信号の電流より大きい電流値でリミットする電流
   リミットと，上記第２の誤差増幅器の出力信号と上記電
   流リミットの出力信号とを選択し，上記電流指令信号を
   得るオア回路とにより構成された直流モータ制御用電源
   装置。
2. 【請求項２】 上記電流リミッタが演算増幅器と，抵抗
   とツェナーダイオードとの直列回路を複数個設けた構成
   である請求項１記載の直流モータ制御用電源装置。