JPS6031431Y2 - 可変速度誘導モ−タ用すべり周波数制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は可変速度誘導モータ用のすべり周波数制御装置
に関するものであり、さらに詳しくいえば、加速及び制
動の間モータの速度に関係なく一定のすべり周波数を保
つ可変速度誘導モータ用の閉ループ駆動装置に関するも
のである。

誘導モータにおいては、入力エネルギーは固定子または
回転子回路に接続され、普通は、界磁すなわち固定子巻
線に接続される。

これは、直流モータの著しい欠点であるブラシの必要を
なくす。

とにかく、入力エネルギーは、回転磁界を生ずる固定子
巻線に電流を流させる。

入力エネルギーの周波数は、モータの同期速度を定める
。

誘導モータは、同期速度以下であればどんな速度でも駆
動トルクを生ずることができる。

回転子速度が固定子の周波数より大きい場合は、制動ト
ルクが生ずる。

どちらの場合にも、すべり周波数が固定子周波数とモー
タの実際の回転速度との間の差として定義される。

いろいろな理由で、モータの速度に関係なく一定のすべ
り周波数を維持することが望ましい。

与えられた動作条件のもとで、すべり周波数が増加する
と、モータの電流が増えて出力電力の消費が増える。

この電流の増加が過大になって、電源を過負荷によって
切ることがある。

モータのトルクと電流を制限するために、すべり周波数
を制御するいろいろな考えが提案されてきた。

開ループ周波数制御法は、可変慣性負荷に遭遇する場合
、または不測の摩擦負荷が生ずる場合、不満足である。

従って位相固定回路装置が好事しく、誘導モータ制御用
のものが知られている。

この種の装置は、一般にモータの軸の回転から取出され
る回転計の信号及びすべり周波数発振器の出力によって
駆動される電圧制御発振器を用いている。

この種の装置は、米国特許第３７３１１６９号及び第４
０４２８６２号に開示されている。

しかし従来の閉ループ駆動装置は、能力が制限されてい
たか、またはあまり複雑で従って実用的でなかった。

本考案によれば、これらの問題は、可変速度誘導モータ
用の新規なデジタル閉ループ装置を提供することによっ
て解決される。

本駆動装置は、回転子の実際の速度に比例する回転計の
信号、所望のすべり周波数に比例するすべり周波数発振
器の信号、及び固定子駆動信号をモータに与える電圧制
御発振器の信号を取出す一般形式のものである。

固定子の周波数は、モータの加速及び駆動期間中は回転
子周波数とすべり周波数との和であり、モータの制動中
は、回転子周波数とすべり周波数との差である。

しかし、新規で簡易化された回路が電圧制御発振器を制
御するため及び電圧制御発振器とすべり周波数発振器と
の出力パルスの重なりを防止するようにすべり周波数発
振器をトリガするために用いられる。

要約すれば、本考案によれば、可変速度誘導モータ用の
閉ループ駆動装置は、モータの実際の回転速度に比例す
る周波数を有する第１のパルス列を生ずる回転計機構と
、モータの所望のすべりに比例する周波数を有する第２
のパルス列を作るすべり周波数発振器と、第１のパルス
列に応動し第２のパルス列に選択的に応動し、モータの
駆動期間牛革１と第２のパルス列の和に比例する周波数
をもちモータの制動期間中だけ第１のパルス列に比例す
る周波数を有する第３のパルス列を生ずる第１の排他的
ＯＲゲートと、モータの速度を制御するためにモータに
加える第４のパルス列を生ずる電圧制御発振器と、第４
のパルス列に応動し第２のパルス列に選択的に応動して
モータの制動期間生茶２及び第４のパルス列の和に比例
し、モータの駆動期間中だけ第４のパルス列に比例する
周波数を有する第５のパルス列を生ずる第２の排他的Ｏ
Ｒゲートと、第４のパルス列に応動して第２と第４のパ
ルス列のパルスの重なりを防止するためにすべり周波数
発振器をトリガする帰還機構と、第３と第５のパルス列
に応動してそれらの位相差に比例する出力信号を生ずる
デジタル位相検波器と、電圧制御発振器の周波数を制御
するために出力信号を電圧制御発振器に導くフィルタ機
構から戊っている。

従って本考案の目的は、これまでに可変速度誘導モータ
用の閉ループ駆動装置において遭遇した問題を解決する
ことである。

本考案の１つの特徴は、モータの速度に関係なく一定の
すべり周波数を保つようにモータを駆動する非常に簡易
化された回路を提供することによってこれらの問題を解
決することである。

本装置の利点は可変速度誘導モータ用の閉ループ駆動装
置が実際的なことである。

本考案の別の目的は加え合わされるパルス列のパルスの
重なりに関連する問題を解決することである。

本考案の１つの特徴は、すべり周波数発振器の出力を電
圧制御発振器の出力でトリガすることによってこの問題
を解決することである。

それによる利点はこれらの発振器のパルスの重なりが防
止されることである。

本考案のなお別の目的は、モータの速度に関係なく可変
周波数交流駆動装置において一定すべり周波数を維持す
るという問題を解決することである。

本考案の１つの特徴は、固定子周波数が加速期間中は回
転子周波数とすべり周波数の和であり、制動期間中は回
転子周波数とすべり周波数との差である可変速度誘導モ
ータ用の閉ループ駆動装置を提供することによってこの
問題を解決することである。

これによる利点は誘導モータの使用を実用的にしかつ最
適のモータ性能をもたらす非常に簡易化されて効率的な
駆動装置である。

本考案の他の目的、特徴、及び付随の利点は本考案に従
って構成された好ましい実施例を添付図面と共に用いて
行う以下の詳細な説明を読むことによって当業者には明
らかになるであろう。

さて図面を参照すると、誘導モータ１１を駆動する総括
的に１０と称する閉ループ駆動装置が示されている。

誘導モータ１１は軸１３のような適当な継手を介して負
荷１２を駆動するように動作する。

回転計機構１４は、軸１３の回転速度を示す出力パルス
を生ずるために設けられている。

回転計機構１４は、軸１３に取付けた切欠き付回転計円
板１５及びモータ１１の実際の回転周波数に比例する周
波数を有するパルス列をライン１７に生ずるホトセンサ
または他の装置１６を含んでいてもよい。

適当な回転計ピックアップが米国特許第３４３６６３７
号に記載されている。

駆動装置１０は、モータ１１の所望のすべりに比例する
周波数を有するパルス列を生ずるすべり周波数発振器２
０を備えている。

すべり周波散発振器２０は、弛張発振器のような任意の
従来の形式の発振器であってもよく、その出力は、ライ
ン２１に現われる。

ライン２１の上のすべり周波数発振器２０の出力は、第
１及び第２のＮＯＲゲート２２と２３のそれぞれの第１
の入力に加えられる。

ＮＯＲゲート２２と２３のそれぞれの第２の入力は、ス
イッチ２６の端子２４と２５にそれぞれ接続されている
。

スイッチ２６には回路を接地に接続するのに適する可動
腕２７がある。

その目的は、腕２７を介して接地に接続された第２の入
力を有するＮＯＲゲートだけがすべり周波数発振器２０
のパルスを通すのに働くようにするためである。

従ってモータ１１の加速または駆動期間中、スイッチ２
６の腕２７は、端子２４と接触しており、すべり周波数
発振器２０のライン２１上のパルスは、ライン２８の上
すなわちＮＯＲゲート２２の出力に現れる。

モータ１１の制動期間中は、スイッチ２６の腕２７は、
端子２５と接触しており、すべり周波数発振器２０のラ
イン２１上のパルスは、ライン２９すなわちＮＯＲゲー
ト２３の出力に現れる。

ゲート２２及び２３のそれぞれライン２８及び２９上の
出力は、排他的ＯＲゲート３０及び３１の第１の入力に
それぞれ接続されている。

回転計機構１４のライン１７上の出力は、ＯＲゲート３
０の第２の入力に加えられる。

ＯＲゲート３１の第２の入力は、あとでさらに完全に説
明する電圧制御発振器３３の出力に接続されているライ
ン３２に接続されている。

ＯＲゲート３０及び３１のそれぞれライン３４及び３５
の上の出力は、デジタル位相検波器３６であるのが好ま
しい周波数比較器の入力に接続されている。

位相検波器３６は、パルス出力をライン３７に与えるよ
うに動作するのが好ましく、その衝撃係数と極性は、ラ
イン３４及び３５の上の入力間の位相差の関数である。

位相検波器３６の出力は、ライン３４上の信号の位相が
ライン３５の上の信号の位相より進んでいる場合、正で
あり、ライン３４の上の信号の位相がライン３５の上の
信号の位相より遅れている場合、負であるのが好ましい
。

位相検波器３６は、ＲＣＡコーポレーション製のＣＤ４
０４６形集積回路であってもよい。

ライン３７の上の位相検波器３６の出力は、抵抗器４０
．抵抗器４１及びコンデンサ４２の直列組合せに導かれ
、コンデンサ４２はまた接地に接続されている。

従って位相検波器３６の出力は、その出力の極性に従っ
てコンデンサ４２を充電するか放電する。

コンデンサ４２の電荷は、抵抗器４０と４１との間の接
続点４３において電圧制御発振器３３の入力に加えられ
てその周波数を制御する。

電圧制御発振器３３は、ライン３２の上にパルス出力を
有する従来の電圧制御発振器であり、それの周波数は、
接続点４３の電圧に比例する。

この出力は前述のようにＯＲゲート３１に加えられる。

またこの出力は、モータ１１を駆動するための固定子信
号となる。

この目的のために、電圧制御発振器３３のライン３２上
の出力は、三相発電機４４に加えられ、その出力が従来
の方法でモータ１１の固定子に加えられる。

電圧制御発振器３３、すべり周波数発振器２０及び回転
計機構１４の出力パルスは、重なることカアル。

これらのパルスのすべてがデジタル位相検波器３６に加
えられるので、パルス同士の重なりが位相検波器３６の
誤った出力を生ずることがある。

このようなことが起るのを防止するために、電圧制御発
振器３３のライン３２の上の出力がライン３２と接地と
の間に接続された抵抗器４５と４６から成る分圧回路網
に加えられる。

抵抗器４５と４６との間の接続点４７は、コンデンサ４
８を介してすべり周波数発振器２０のトリガ入力４９に
接続される。

従ってライン３２の上のパルスは、すべり周波数発振器
２０をトリガするが、回路遅延のために、すべり周波数
発振器２０からのライン２１へのパルスは、電圧制御発
振器３３からライン３２へのパルスより数分の１マイク
ロ秒だけ常に遅れ、従って２つのパルス列の中のパルス
が正確に一致するのを避ける。

動作時には、回転計機構１４は、モータ１１の実際の回
転速度に比例する周波数を有する第１のパルス列を生ず
る。

すべり周波数発振器２０は、モータ１１の所望のすべり
に比例する周波数を有する第２のパルス列を生ずる。

モータ１１の加速または駆動期間中は、すべり周波数発
振器２０のライン２１の上の出力がＮＯＲゲート２２に
よって排他白’ＦＯＲゲート３０に通されて、そこで第
１と第２のパルス列が組合されて第１と第２のパルス列
の和に比例する周波数を有する第３のパルス列を生ずる
。

この期間中は、ＮＯＲゲート２３が抑止され、排他畝ρ
Ｒゲート３１の出力は電圧制御発振器３３だけのパルス
列出力に比例する周波数を有するパルス列である。

一方、モータ１１の制動期間中は、ＮＯＲゲート２２が
抑止されているので、ゲート３０のライン３４の上の出
力は、ライン１７だけの上のパルス列に比例する周波数
を有するパルス列である。

このときには、ゲート３１のライン３５の上の出力は、
すべり周波数発振器２０と電圧制御発振器３３とのパル
ス列の和に比例する周波数を有するパルス列である。

モータ１１の駆動または加速期間中は、位相検波器３６
の機能は、固定子駆動周波数、すなわち電圧制御発振器
３３の周波数出力、が実際の回転子周波数とすべり周波
数との和に等しいことを保証することである。

それらが等しければ、ライン３７の上の検波器３６の出
力はゼロであり、コンデンサ４２に存在する電荷が電圧
制御発振器３３の出力周波数を制御するのに用いられ、
その出力がモータ１１を駆動する発電機４４に加えられ
る。

今度は、モータ１１が速度を増すかまたは下げて実際の
回転子周波数とすべり周波数との和が電圧制御発振器３
３の周波数より大きくなるかまたは小さくなっている場
合、検波器３６からライン３７に出力が現われて、コン
デンサ４２の電荷を増すかまたは減らす、すなわち電圧
制御発振器３３に加えられる電圧を増すかまたは減らす
。

これは、等しいという条件が遠戚されるまで電圧制御発
振器３３の周波数を変える。

従ってモータ１１の加速または駆動の期間中は、駆動装
＠１０はモータ１１の速度に関係なく一定のすべり周波
数を保つようにモータ１１を駆動する閉ループ装置とし
て動作する。

モータ１１の制動期間中は、モータ１１に加えられる信
号の周波数は実際の回転子周波数より低くなければなら
ず、差がまた所望のすべり周波数である。

従って、モータ１１の制動期間中は、すべり周波数発振
器２０の出力がゲート３１の中で電圧制御発振器３３の
出力に加算され、この出力が今度は実際の回転子周波数
にだけ比例するライン３４の上のゲート３０の出力と比
較される。

従って、制動期間中は、固定子周波数とすべり周波数と
の和は、実際の回転子周波数に等しいか、または固定子
周波数が回転子周波数からすべり周波数を引いたものに
等しい。

いずれにしても、デジタル位相検波器３６は、前述と同
じ様子で動作し、電圧制御発振器３３の出力がモータの
速度に関係なくすべり周波数を一定に保つようにモータ
１１を駆動することを保証する。

前述のように、電圧制御発振器３３からすべり周波数発
振器２０への帰還ループは、抵抗器４５と４６及びコン
デンサ４８を含んでいるが、検出器３６への入力におい
てパルスの重なりを防止する。

すなわち、電圧制御発振器３３の出力は、電圧制御発振
器３３の出力にパルスがあるときは常に、これがすべり
周波数発振器２０によって検知されて、次にその発振器
の次のパルスを生ずるようにすべり周波数発振器２０を
トリガするのに用いられる。

すべり周波数発振器２０の中の回路遅延によって、これ
は瞬間的に起ることができないので、すべり周波数発振
器２０の出力は、常に電圧制御発振器３３の出力より数
分の１マイクロ秒だけ遅れ、これは２つのパルスの正確
な一致を避けるために十分である。

本考案をそれに従って構成された好ましい物理的実施例
について説明したが、種々の改造形及び改良形を本考案
の範囲と精神からそれることなく威し得ることは、当業
者に明らかであろう。

従って本考案は、特定の例示的実施例によって限定され
るのではなく、添付の実用新案登録請求の範囲によって
のみ限定されることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

単一の図は本考案に従って構成された可変速度誘導モー
タ用閉ループ駆動装置の一部ブロック形式の線図である
。 １１・・誘導モータ、１５・・回転計円板、１６・・ホ
トセンサ、１７・・ライン、２０・・すベリ周波数発振
器、２１・・ライン、２２，２３・・ＮＯＲゲート、２
６・・スイッチ、２８゜２９・・ライン、３０．３１・
・排他的ＯＲゲート、３２・・ライン、３３・・電圧制
御発振器、３４．３５・・ライン、３６・・位相検波器
、３７・・ライン、４０．４１・・抵抗器、４２・・コ
ンデンサ、４３・・接続点、４５．４６・・抵抗器、４
７・・接続点、４８・・コンデンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ モータ１１の実際の回転速度に比例する周波数を有
   する第１の信号を作る機構１５，１６゜１７と、前記モ
   ータの所望のすべり周波数に比例する周波数を有する第
   ２の信号を生ずる機構２０．２１と、制御信号４３に応
   動して第４の信号を作り、かつ前記制御信号の値の関数
   として第４の信号の周波数を定める機構３３と、第４の
   信号の周波数に比例する周波数を有するモータ駆動信号
   を供給する機構とを備える可変速度誘導モータ用閉ルー
   プ駆動装置において、第１の入力１７が第１の信号を受
   けるように接続されて出力３４に第３の信号を発生する
   第１の２−人力排他的ＯＲゲート３０と、第１の入力３
   ２が第４の信号を受けるように接続されて出力３５に第
   ５の信号を発生する第２の２−人力排他的ＯＲゲート３
   １と、前記モータ１１が駆動されているとき、第２の信
   号を前記第１の排他針ρＲゲートの第２の入力２８に加
   え、前記モータ１１が制動されているとき、第２の信号
   を前記第２の排他針ρＲゲートの第２の入力２９に加え
   る機構２２，２３．２６と、前記第４の信号３２に応動
   して、第２の信号と第４の信号の重なりを防止するため
   に第２の信号を生ずる機構をトリガする機構４５〜４９
   と、さらに、第３の信号３４と第５の信号３５とに応動
   して、制御信号４３を生じ、かつ第３の信号の周波数が
   第５の信号の周波数より大きいか小さいかに従って前記
   制御信号の値を増減する機構３６．３７，４０，４１．
   ４２が設けられていることを特徴とする閉ループ駆動装
   置。 ２ 前記第４の信号を作る機構が電圧制御発振器からな
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の閉ループ駆動
   装置。 ３ 前記制御信号を生ずる機構が低域フィルタ４０．４
   １．４２に接続された出力を有するディジタル位相検波
   器３６からなる実用新案登録請求の範囲第２項に記載の
   閉ループ駆動装置。 ４２つの排他針ρＲゲート３０，３１の各々の第２の入
   力２８．２９に信号を供給する前記機構２２，２３．２
   ６が、それぞれ第２の信号を受けるように第１の入力が
   接続されている第１および第２の２−人力ＮＯＲゲート
   ２２，２３と、前記モータが駆動されているとき、出力
   可信号を第１のＮＯＲゲートの第２の入力へ加え、出力
   不可信号を第２のＮＯＲゲートの第２の入力へ加え、前
   記モータが制御されているとき、出力不可信号を第１の
   ＮＯＲゲートの第２の入力へ加え、出力可信号を第２の
   ＮＯＲゲートの第２の入力へ加えるスイッチ機構２６と
   を備え、前記第１のＮＯＲゲートの出力が前記第１の排
   他的ＯＲゲートの第２の入力２８に接続され、前記第２
   のＮＯＲゲートの出力が前記第２の排他的ＯＲゲートの
   第２の入力２９に接続されていることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載
   の閉ループ駆動装置。