JPH11150970A - 単相誘導電動機の減速方向の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単相誘導電動機の速度が設定速度より大きく
なると、駆動回路にあるサイリスタの点弧角を調整し
て、電子的にブレーキをかけながら速度制御する。 【解決手段】 速度制御される単相誘導電動機１の速度
が設定速度を超えて大きくなると、速度判定部１２の速
度判定信号により、ブレーキ増幅器１１からのブレーキ
用モータ印加電圧指示値を選択して、コンパレータ７
で、該ブレーキ用モータ印加電圧指示値と電源に同期す
るのこぎり波信号とを比較し、その比較により決まる位
相で、トリガ信号を出力する。そして、該トリガ信号を
トリガ出力切替回路８を介して、出力先を切り替え、該
信号により駆動回路１０にあるサイリスタ１５の点弧角
を調整して、該電動機の巻線に、同相の半波整流された
制動電流を流し、電子的にブレーキをかけながら、該電
動機１の速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単相誘導電動機の
回転速度が、設定回転速度より大きいとき、該電動機を
減速方向に速度制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単相誘導電動機の速度制御装置と
しては、例えば、図４の構成ブロック図に示すようなも
のがある。図４において、前記速度制御装置は、単相誘
導電動機１に取り付けられた速度検出器２からの検出速
度信号と速度設定器３からの設定速度信号とを比較増幅
する運転増幅器４と、該運転増幅器４の出力信号とのこ
ぎり波信号発生器５からの交流電源６の周波数に同期す
るのこぎり波信号とを比較し、トリガ信号に変換するコ
ンパレータ７と、該トリガ信号によりトライアック９を
点弧して、前記電動機１を駆動する駆動回路部１０とか
らなり、該電動機１に印加する電圧の位相を調整して、
該電動機１の速度を制御する装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
単相誘導電動機の速度制御装置は、該電動機１の印加電
圧を前記トライアック９などで調整して、速度制御する
ものであるが、前記電動機１の検出速度が設定速度を超
えるとき、強制的に減速方向に速度制御するものではな
かった。従来、このような用途には、３相誘導電動機を
インバータ制御するなどで対応していた。

【０００４】前記電動機１への印加電圧を遮断すると、
該電動機１は、慣性負荷に蓄えられたエネルギを摩擦負
荷で消費することで、緩やかにその速度を下げる（これ
を自然停止と呼ぶことにする）。前記のような従来の単
相誘導電動機の速度制御装置では、該電動機１に印加す
る駆動電圧を調整するだけであるため、次のような問題
点があった。すなわち、該電動機１の停止時に、機械的
なショックを小さくするため、速度制御を行っている電
動機１では、設定速度を設定した時間で、緩やかに下げ
ることがよく行われているが、自然停止時間より早く停
止することはできなかった。また、このような場合の停
止精度は、非常に悪いという問題点があった。

【０００５】また、負荷の方向が、前記電動機１を逆方
向に回転するような場合には、運転時に、負荷によって
設定速度より高速回転になると、回路は、該電動機１へ
の印加電圧を遮断してしまう。そうすると、該電動機１
は設定速度よりさらに加速してしまうので、制御できな
いという問題点もあった。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、速度制御される単相誘
導電動機であって、該電動機の速度が設定速度を超えて
大きくなると、駆動回路にあるサイリスタの点弧角を調
整して、電子的にブレーキをかけながら速度制御する単
相誘導電動機の減速方向の速度制御装置を提供すること
にある。

【０００７】本発明の他の目的は、速度制御される慣性
負荷が大きい単相誘導電動機であって、該電動機の速度
が設定速度を超えて大きくなると、駆動回路にあるサイ
リスタの点弧角を調整して、電子的にブレーキをかけな
がら速度制御する単相誘導電動機の減速方向の速度制御
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、次のとおりである。

【０００９】（１） 単相誘導電動機に取り付けられた
速度検出器からの検出速度信号と、速度設定器からの設
定速度信号とを比較増幅し加速用モータ印加電圧指示値
を出力する運転増幅器と、該加速用モータ印加電圧指示
値と電源周波数に同期するのこぎり波信号とを比較しト
リガ信号を出力するコンパレータと、該トリガ信号によ
り前記電動機を駆動する駆動回路部とからなり、該電動
機に印加する電圧の位相を調整して、速度制御する装置
において、次のとおりである。

【００１０】前記検出速度信号と前記設定速度信号とを
比較し、ブレーキ用モータ印加電圧指示値を出力するブ
レーキ増幅器と、前記検出速度信号と前記設定速度信号
とを比較し、検出速度信号が前記設定速度信号を超えて
大きいとき、速度判定信号を出力する速度判定部と、前
記速度判定部から速度判定信号が入力されないときに
は、前記加速用モータ印加電圧指示値を前記コンパレー
タに出力し、前記速度判定部から前記速度判定信号が入
力されるときは、前記ブレーキ用モータ印加電圧指示値
を前記コンパレータに出力する電圧指令選択回路と、前
記速度判定部から速度判定信号が入力されないときに
は、前記コンパレータの出力であるトリガ信号をトライ
アックに出力し、速度判定信号が入力されるときは、ト
リガ信号をサイリスタに出力するトリガ出力切替回路と
からなり、前記電動機の速度が、設定速度を超えて大き
いとき、前記速度判定部の速度判定信号により、前記電
圧指令選択回路にて、前記ブレーキ増幅器からのブレー
キ用モータ印加電圧指示値を選択して、前記コンパレー
タに出力し、該コンパレータで、該ブレーキ用モータ印
加電圧指示値と前記のこぎり波信号とを比較し、その比
較による位相でトリガ信号を前記トリガ出力切替回路を
介して、前記駆動回路部中に配設されるサイリスタを点
弧して、前記電動機に同相の電流を流すことで減速させ
ることを特徴とする。

【００１１】（２） 単相誘導電動機に取り付けられた
速度検出器からの検出速度信号と、速度設定器からの設
定速度信号と、電源周波数に同期する電源同期信号とを
入力し、それに基づくトリガ信号を出力する制御部と、
該制御部からのトリガ出力により前記電動機を駆動する
駆動回路部とからなり、該電動機に印加する電圧を調整
して、速度制御する装置において、次のとおりである。

【００１２】前記制御部はマイコンで、加速用モータ印
加電圧とブレーキ用モータ印加電圧の計算を行い、前記
検出速度信号と前記設定速度信号とを比較し、該設定速
度が該検出速度を超えて大きいときは”加速待ち”、該
検出速度が該設定速度を超えて大きいときは”ブレーキ
待ち”と判定する。

【００１３】そして、”加速待ち”のときは、前記加速
用モータ印加電圧を前記電源同期信号からトリガ信号を
出力するまでの待ち時間に換算して、前記マイコン内蔵
のタイマに設定し、その時間がきたらトリガ信号を前記
電動機駆動用のトライアックに出力し、”ブレーキ待
ち”のときは、前記ブレーキ用モータ印加電圧を前記電
源同期信号からトリガ信号を出力するまでの待ち時間に
換算して、前記マイコン内蔵のタイマに設定し、その時
間がきたらトリガ信号を前記電動機制動用のサイリスタ
に出力して、運転中に加速制御と減速制御とを切り替え
て行うことを特徴とする。

【００１４】本発明の速度制御装置は、前記のように構
成されているので、速度制御される単相誘導電動機の速
度が設定速度を超えて大きくなると、速度判定部の速度
判定信号により、ブレーキ増幅器からのブレーキ信号を
選択して、コンパレータで、該ブレーキ信号と電源に同
期するのこぎり波信号とを比較し、その比較によって決
まる位相に対応して、タイミングが変わるブレーキトリ
ガ信号を出力する。そして、該信号により駆動回路部に
あるサイリスタの点弧角を調整して、該電動機の主巻線
と補助巻線に、同相の半波整流された制動電流を流し、
電子的にブレーキをかけながら、該電動機の回転速度
が、短時間に設定速度まで低下するようにする。そうす
ることにより、慣性負荷の大きいときにも、迅速に安定
して速度制御することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の単相誘導電動機の減速
方向の速度制御装置の第１実施例を示す構成ブロック
図、図２は、図１における各部のタイミングチャートで
ある。図１において、図４と同一要素については同一符
号を付して、その説明を省略する。

【００１６】図１において、ブレーキ増幅器１１と速度
判定部１２は、ともに、前記単相誘導電動機１に取り付
けられた速度検出器２からの検出速度信号と、速度設定
器３からの設定速度信号とを比較し、前記検出速度信号
が前記設定速度信号を超えて大きいとき、それぞれブレ
ーキ用モータ印加電圧指示信号と速度判定信号を出力す
る。

【００１７】電圧指令選択回路１３は、前記運転増幅器
４、ブレーキ増幅器１１および速度判定部１２のそれぞ
れから出力される信号が入力されており、前記速度判定
部１２から速度判定信号が入力されるとき、前記ブレー
キ増幅器１１からのブレーキ用モータ印加電圧指示信号
を、また該速度判定信号が入力されないとき、前記運転
増幅器４からの出力信号をそれぞれ前記コンパレータ７
に出力する。また、該コンパレータ７からの信号が入力
されるトリガ出力切替回路８には、該速度判定部１２か
ら出力される信号が入力されるようになっている。

【００１８】そして、前記電動機１の検出速度が、設定
速度以下のときは、前記速度判定部１２からの速度判定
信号がないため、前記電圧指令選択回路１３は、前記運
転増幅器４から出力される加速用モータ印加電圧指示信
号を選択して、前記コンパレータ７の一方の入力端子に
出力する。

【００１９】前記速度判定部１２から出力される信号が
ある場合は、該コンパレータ７で、該加速用モータ印加
電圧指示信号と、他方の入力端子に入力されている前記
のこぎり波信号発生器５からの、前記交流電源６の周波
数に同期するのこぎり波信号とを比較し、その比較によ
り決まる位相でタイミングが変わるトリガ信号を、前記
トリガ出力切替回路８に出力する。該トリガ出力切替回
路８は、前記速度判定部１２からの速度判定信号がない
ため、前記トリガ信号は、前記駆動回路部１０中に配設
されるトライアック９を点弧させる。該トライアック９
の点弧により、前記電動機１は駆動されるとともに、速
度制御される。

【００２０】なお、前記電動機１を停止させるときは、
前記速度設定器３を設定速度０にする。設定速度が０に
なると、前記速度判定部１２の出力が出力され、前記ブ
レーキ用モータ印加電圧指示値が前記電圧指令選択回路
１３を通してコンパレータ７に加わり、前記のこぎり波
信号発生器５の前記交流電源６の周波数に同期するのこ
ぎり波信号とを比較し、その比較によって決まる位相で
タイミングが変わるトリガ信号を、前記トリガ出力切替
回路８に出力する。該トリガ出力切替回路８は、前記速
度判定部１２の出力があるので、前記トリガ信号は、前
記駆動回路１０中接続させれているサイリスタ１５を点
弧して、該電動機１に制動電流を流して、電子ブレーキ
をかける。

【００２１】次いで、前記電動機１の速度が、設定速度
を超えて、高速になるとき、前記運転増幅器４の出力が
大きくなる（この場合、前記電動機１へ印加される電圧
は小さくなる）。このとき、前記速度判定部１２からの
速度判定信号により、前記電圧指令選択回路１３は、前
記ブレーキ増幅器１１からのブレーキ用モータ印加電圧
指示値を選択して、前記コンパレータ７の一方の入力端
子に出力する。

【００２２】該コンパレータ７では、該ブレーキ用モー
タ印加電圧指示値と、他方の入力端子に入力されている
電源周波数に同期する前記のこぎり波信号とを比較し、
その比較で決まる位相でトリガ信号を、前記トリガ出力
切替回路８に出力する。該トリガ出力切替回路８は、前
記速度判定部１２からの入力される速度判定信号によ
り、前記トリガ信号は、前記駆動回路部１０中に配設さ
れるサイリスタ１５を点弧させる。該サイリスタ１５の
点弧により、前記電動機１の主巻線および補助巻線に流
す、同相の半波整流された制動電流を調整して、該電動
機１を制動しながら、減速制御する。

【００２３】負荷の変化などのため、前記電動機１が、
設定速度を超えて、高速で回転したときの各部の動作お
よび波形は、図３に示すようになる。

【００２４】（第２実施例）図３は、本発明の単相誘導
電動機の減速方向の速度制御装置の第２実施例を示す構
成ブロック図で、前記第１実施例の図１の構成による作
用と同等の作用を、マイコンを用いて行うようにしたも
のであり、図１および図４と同一要素については同一符
号を付して、その説明を省略する。なお、図３で、図１
と異なる部分は、ブレーキ増幅器、速度判定部および第
２のゲート回路（ブレーキ増幅器と運転増幅器を切り替
えるためのもの）がなく、その動作を前記マイコン内で
処理している。

【００２５】図３において、マイコン部２０は、前記単
相誘導電動機１に取り付けられた速度検出器２からの検
出速度信号を、該マイコン２０の外部のデコーダなどに
より、デジタル化（波形整形）された該検出速度信号
を、カウントするカウンタ２１と、前記速度設定器３か
らの設定速度信号をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部
２２と、メイン部２３と、点弧角計算部２４と、タイマ
部２５と、出力ポート部２６とからなる。

【００２６】前記メイン部２３は、まず、前記カウンタ
２１および前記Ａ／Ｄ変換部２２からのそれぞれの検出
速度および設定速度を比較し、該検出速度デジタル信号
が設定速度デジタル信号より小さいとき、加速制御を行
うと判定する。さらに、電源同期信号発生器１７からの
前記交流電源６のゼロクロスに同期した電源同期信号が
入力されたタイミングで、前記検出速度、設定速度、さ
らに加速用の速度差の積分値を、点弧角計算部２４に出
力し、計算を開始する。該点弧角計算部２４では、前記
入力を基に加速用モータ印加電圧を計算し、さらに、前
記電源同期信号からの時間に換算する。そして、この時
間をタイマ部２５に設定する。該時間が経過した後に、
トリガ信号がタイマ部２５から出力ポート部２６へ出力
される。メイン部２３から、前記の加速制御を行うか減
速制御を行うかの判定結果によって、トリガ出力切替信
号が前記出力ポート部２６に入り、トリガ信号がフォト
カプラ３１を介して、トライアック９に出力される。

【００２７】該メイン部２３は、さらに、該検出速度デ
ジタル信号が設定速度デジタル信号を超えて大きいと
き、減速制御を行うと判定し、前記電源同期信号が入力
されたタイミングで、前記検出速度、設定速度、さらに
減速用の速度差の積分値を、点弧角計算部２４に出力
し、計算を開始する。該点弧角計算部２４では、前記入
力を基に減速用モータ印加電圧を計算し、さらに、前記
電源同期信号からの時間に換算する。そして、この時間
をタイマ部２５に設定する。該時間が経過した後に、ト
リガ信号がタイマ部２５から出力ポート部２６へ出力さ
れる。メイン部２３から、前記の加速制御を行うか減速
制御を行うかの判定結果によって、トリガ出力切替信号
が前記出力ポート部２６に入り、トリガ信号がフォトカ
プラ３２を介して、サイリスタ１５に出力される。

【００２８】前記タイマ部２５に設定される時間によっ
て、モータ印加電圧が制御でき、前記電動機１の速度を
一定に保つことができる。

【００２９】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す
他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前
記構成の範囲内において種々の変更，付加が可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の単相誘導電動機の減速方向の速度制御装置によれば、
速度制御される単相誘導電動機の速度が設定速度を超え
て大きくなると、速度判定部の速度判定信号により、ブ
レーキ増幅器からのブレーキ信号を選択して、コンパレ
ータで、該ブレーキ信号と電源に同期するのこぎり波信
号とを比較し、その比較によって決まる位相に対応し
て、タイミングが変わるトリガ信号を出力するととも
に、該トリガ信号をトリガ出力切替回路を介して、該信
号により駆動回路部にあるサイリスタの点弧角を調整し
て、該電動機に制動電流を流し、電子的にブレーキをか
けながら、該電動機を速度制御するので、速度制御され
る単相誘導電動機の速度が、設定速度より大きくなる
と、駆動回路にあるサイリスタの点弧角を調整して、電
子的にブレーキをかけながら速度制御することができ
る。また、速度制御される慣性負荷が大きい単相誘導電
動機であっても、同様の効果が顕著である。

【００３１】また、本発明の前記速度制御装置によれ
ば、下記の効果が得られる。 （１）前記単相誘導電動機が、設定速度より高速度で回
転する場合、直ちに制動、減速されるため、速度のオー
バシュートを抑制することができる。 （２）前記電動機の負荷の慣性が大きい場合でも、従来
に比べて、極めて迅速に減速制御することができる。 （３）前記電動機の従来の自然減速による停止に比べる
と、停止精度が格段に向上する。 （４）前記電動機の負荷が上下動する場合、すなわち、
重量物を上昇させたり、下降させたりする場合の駆動源
として、前記単相誘導電動機を使用するとき、該電動機
を下降方向運転、いわゆる、巻き下げ運転における速度
制御をすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単相誘導電動機の減速方向の速度制御
装置の第１実施例を示す構成ブロック図である。

【図２】図１における各部のタイミングチャートであ
る。

【図３】本発明の前記速度制御装置の第２実施例を示す
構成ブロック図である。

【図４】従来の単相誘導電動機の速度制御装置を示す構
成ブロック図である。

【符号の説明】

１ 単相誘導電動機 ２ 速度検出器 ３ 速度設定器 ４ 運転増幅器 ５ のこぎり波信号発生器 ６ 交流電源 ７ コンパレータ ８ トリガ出力切替回路 ９ トライアック １０ 駆動回路部 １１ ブレーキ増幅器 １２ 速度判定部 １３ 電圧指令選択回路 １５ サイリスタ １７ 電源同期信号発生器 ２０ マイコン部 ２１ カウンタ ２２ Ａ／Ｄ変換部 ２３ メイン部 ２４ 点弧角計算部 ２５ タイマ部 ２６ 出力ポート部 ２７ 外部割り込みポート部 ２８ 入力ポート部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単相誘導電動機に取り付けられた速度検
   出器からの検出速度信号と、速度設定器からの設定速度
   信号とを比較増幅し加速用モータ印加電圧指示値を出力
   する運転増幅器と、該加速用モータ印加電圧指示値と電
   源周波数に同期するのこぎり波信号とを比較しトリガ信
   号を出力するコンパレータと、該トリガ信号により前記
   電動機を駆動する駆動回路部とからなり、該電動機に印
   加する電圧の位相を調整して、速度制御する装置におい
   て、 前記検出速度信号と前記設定速度信号とを比較し、ブレ
   ーキ用モータ印加電圧指示値を出力するブレーキ増幅器
   と、 前記検出速度信号と前記設定速度信号とを比較し、検出
   速度信号が前記設定速度信号を超えて大きいとき、速度
   判定信号を出力する速度判定部と、 前記速度判定部から速度判定信号が入力されないときに
   は、前記加速用モータ印加電圧指示値を前記コンパレー
   タに出力し、前記速度判定部から前記速度判定信号が入
   力されるときは、前記ブレーキ用モータ印加電圧指示値
   を前記コンパレータに出力する電圧指令選択回路と、 前記速度判定部から速度判定信号が入力されないときに
   は、前記コンパレータの出力であるトリガ信号をトライ
   アックに出力し、速度判定信号が入力されるときは、ト
   リガ信号をサイリスタに出力するトリガ出力切替回路と
   からなり、 前記電動機の速度が、設定速度を超えて大きいとき、前
   記速度判定部の速度判定信号により、前記電圧指令選択
   回路にて、前記ブレーキ増幅器からのブレーキ用モータ
   印加電圧指示値を選択して、前記コンパレータに出力
   し、該コンパレータで、該ブレーキ用モータ印加電圧指
   示値と前記のこぎり波信号とを比較し、その比較による
   位相でトリガ信号を前記トリガ出力切替回路を介して、
   前記駆動回路部中に配設されるサイリスタを点弧して、
   前記電動機に同相の電流を流すことで減速させることを
   特徴とする単相誘導電動機の減速方向の速度制御装置。
2. 【請求項２】 単相誘導電動機に取り付けられた速度検
   出器からの検出速度信号と、速度設定器からの設定速度
   信号と、電源周波数に同期する電源同期信号とを入力
   し、それに基づくトリガ信号を出力する制御部と、該制
   御部からのトリガ出力により前記電動機を駆動する駆動
   回路部とからなり、該電動機に印加する電圧を調整し
   て、速度制御する装置において、 前記制御部はマイコンで、 加速用モータ印加電圧とブレーキ用モータ印加電圧の計
   算を行い、 前記検出速度信号と前記設定速度信号とを比較し、該設
   定速度が該検出速度を超えて大きいときは”加速待
   ち”、該検出速度が該設定速度を超えて大きいときは”
   ブレーキ待ち”と判定し、 ”加速待ち”のときは、前記加速用モータ印加電圧を前
   記電源同期信号からトリガ信号を出力するまでの待ち時
   間に換算して、前記マイコン内蔵のタイマに設定し、そ
   の時間がきたらトリガ信号を前記電動機駆動用のトライ
   アックに出力し、”ブレーキ待ち”のときは、前記ブレ
   ーキ用モータ印加電圧を前記電源同期信号からトリガ信
   号を出力するまでの待ち時間に換算して、前記マイコン
   内蔵のタイマに設定し、その時間がきたらトリガ信号を
   前記電動機制動用のサイリスタに出力して、運転中に加
   速制御と減速制御とを切り替えて行うことを特徴とする
   単相誘導電動機の減速方向の速度制御装置。