(57)【要約】【課題】各仕向け地の電源仕様によらず同一の主回路及び制御回路構成とすることができ、また電源と絶縁されて安全性が高く、制御回路構成が簡易で量産との相乗効果により経済性に優れた、ミシンのモータ制御回路を提供する。【解決手段】整流電圧Ｅを供給する電源部２と、該整流電圧Ｅを繰り返し断続してパルス電圧とするドライバ部（スイッチングトランジスタ４）と、該パルス電圧が入力側に供給されるスイッチング変圧器３と、該スイッチング変圧器３の出力側とミシンを駆動するモータ（直流モータＭ）との間に挿入されかつ前記ドライバ部（４）が導通しているときに該出力側の誘起電圧Ｖｏによる通電を阻止する整流素子６と、を備えるミシンのモータ制御装置１において、速度指示器からの速度指示値（速度指示用可変抵抗５３）に応じて、前記ドライバ部（４）の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御する制御部５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧または交流入力を全波整流した後の整流電圧を供給する電源部と、該直流電圧または該整流電圧を繰り返し断続してパルス電圧とするドライバ部と、該パルス電圧が入力側に供給されるスイッチング変圧器と、該スイッチング変圧器の出力側とミシンを駆動するモータとの間に挿入されかつ前記ドライバ部が導通しているときに該出力側の誘起電圧による通電を阻止する整流素子と、を備えるミシンのモータ制御装置において、
速度指示器からの速度指示値に応じて、前記ドライバ部の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御する制御部を備えることを特徴とするミシンのモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電源部の前記直流電圧または前記整流電圧を検出する電圧検出部を有するとともに、検出した電圧値が大きいほど前記ドライバ部の前記繰返し周期及び前記デューティ比の少なくとも一方を小さくし、該電圧値が小さいほど少なくとも該一方を大きくする制御を行う、請求項１に記載のミシンのモータ制御装置。
【請求項３】
直流電圧または交流入力を全波整流した後の整流電圧を供給する電源部と、該直流電圧または該整流電圧を繰り返し断続してパルス電圧とするドライバ部と、入力側に該パルス電圧が入力されるスイッチング変圧器と、該スイッチング変圧器の出力側とミシンを駆動するモータとの間に挿入されかつ前記ドライバ部が導通しているときに該出力側の誘起電圧による通電を阻止する整流素子と、を備えるミシンのモータ制御装置において、
速度指示器からの速度指示値及び前記モータに加えられる駆動電圧に応じて、前記ドライバ部の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御する制御部を備えることを特徴とするミシンのモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記モータに流れる駆動電流を検出する電流検出部と、検出した電流値に応じて前記ドライバ部の前記繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を補正する補正部と、を有する請求項１〜３に記載のミシンのモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、制御装置自身及び前記モータの個体差をキャンセルするための微調整部を有する請求項１〜４に記載のミシンのモータ制御装置。
【請求項６】
前記スイッチング変圧器は補助巻線を有し、該補助巻線の補助出力を前記制御部に取り込む請求項１〜５に記載のミシンのモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンのモータ制御装置に関し、より詳細にはモータへの電気入力を制御して所望の回転数を得る制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
縫製作業を行うミシンでは、縫製機構の駆動源として直流モータや交流誘導モータが用いられ、フットコントローラなどの速度指示器の操作により所望の縫製速度が得られるように構成されるのが一般的である。モータ制御装置は、この速度指示器からの速度指示値に基づいて、モータの電気入力を制御して所望の回転数を得るための装置である。モータ制御装置の方式には、抵抗可変方式や、インバータ方式、チョッピング方式、直流ＰＷＭ方式などが採用されている。
【０００３】
抵抗可変方式は、モータと直列に可変抵抗を設け、速度指示値に応じて抵抗値を可変制御することにより、モータへの整流電圧を加減して回転数を制御する方式である。抵抗可変方式の制御回路の構成は簡易で安価であるが、ミシン内部の電気部品が電源に直結されているため漏電事故などに対する安全性の面で課題があり、また可変抵抗における浪費電力や発熱などの問題がある。安全性を向上するためには、変圧器を備えて電源側と絶縁すればよいが、コストは上昇する。
【０００４】
インバータ方式は、例えば特許文献１のミシン用モータ駆動装置に開示されるように、商用交流電源を一旦整流した後に制御可能な周波数及び電圧値の交流出力を得るインバータ部を設け、誘導モータへの供給電圧を可変制御する方式である。チョッピング方式は、例えば特許文献２のモータの駆動装置に開示されるように、全波整流の出力電圧を適宜チョッピングすることにより、所望量の平滑されたモータ電流を得る方式である。直流ＰＷＭ方式は、例えば本願出願人が特許文献３に開示するように、直流モータに供給するパルス電圧のパルス幅を制御する方式である。これらの制御方式では、制御回路や主回路自体が複雑化しがちであり、コストも高価となりがちであった。
【特許文献１】特開平７−１９４１６７号公報
【特許文献２】特開平８−４７２９７号公報
【特許文献３】特開２００３−３４０１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のモータ制御装置では、海外の各仕向け地の電源仕様に合わせて、モータやインバータ部、変圧器などの主回路部品や、トランジスタ素子などを用いた制御回路には、それぞれ専用品を用いる必要があった。すなわち、各仕向け地の商用交流電源の電圧と周波数とに依存して、異なる定格のモータや変圧器が用いられ、また制御回路も独自に設計されていた。したがって、必然的に多品種少量生産となり、量産によるコストダウンを期待することが難しかった。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、各仕向け地の電源仕様によらず同一の主回路及び制御回路構成とすることができ、また電源と絶縁されて安全性が高く、制御回路構成が簡易で量産との相乗効果により経済性に優れた、ミシンのモータ制御回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のミシンのモータ制御装置は、直流電圧または交流入力を全波整流した後の整流電圧を供給する電源部と、該直流電圧または該整流電圧を繰り返し断続してパルス電圧とするドライバ部と、該パルス電圧が入力側に供給されるスイッチング変圧器と、該スイッチング変圧器の出力側とミシンを駆動するモータとの間に挿入されかつ前記ドライバ部が導通しているときに該出力側の誘起電圧による通電を阻止する整流素子と、を備えるミシンのモータ制御装置において、速度指示器からの速度指示値に応じて、前記ドライバ部の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御する制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、パルス電圧で駆動することのできるモータ例えば直流モータを用い、パルス電圧の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御することにより回転数を調整する制御方式を特徴としている。電源部は、一定値の直流電圧または脈流分を含んだ整流電圧を供給する部位である。電源部は、例えば、商用交流電源を全波整流する整流ブリッジと、その出力の脈流を平滑する平滑回路と、で構成することができる。また、バッテリーなどの直流電源そのものを用いるようにしてもよい。ドライバ部は、直流電圧または整流電圧を繰り返し断続してパルス電圧とし、スイッチング変圧器の入力側に供給するものである。ドライバ部は、例えば、スイッチング機能を有する電力用半導体素子を用いて構成することができる。
【０００９】
スイッチング変圧器は、コアと入力巻線及び出力巻線とを備え、電気入力の形態を変換するとともに、出力側に接続されるモータなどの電気部品を電源部から絶縁するものである。スイッチング変圧器のコアには、高周波成分を含むパルス電圧に対して良好な特性を有するフェライト材を用いることが好ましく、巻線には一般的な銅線を用いることができる。整流素子は、スイッチング変圧器の出力側とミシンを駆動するモータとの間に挿入され、ドライバ部が導通しているときに出力側の誘起電圧による通電を阻止するようになっている。整流素子には、一般的なダイオードを用いることができる。
【００１０】
上述の主回路構成によれば、ドライバ部が導通しているときスイッチング変圧器の出力側の誘起電圧は整流素子に対して逆接続となり、モータへの通電は阻止される。一方、入力巻線はインダクタンス素子として作用するため、時間の経過とともに増大する電流が流れ、変圧器内には電磁エネルギが蓄積される。そして、ドライバ部が開路されると、出力側の電圧が反転して整流素子は順接続となり、モータに駆動電流が流れて電磁エネルギ供給される。以降、ドライバ部の断続の繰り返しにより断続的に電磁エネルギが蓄積及び供給され、いわゆるフライバック回路として動作する。
【００１１】
さらに、整流素子とモータとの間に、出力を平滑する平滑回路部を設けることもでき、モータの回転を滑らかにすることができる。平滑回路部は、例えば出力線間にコンデンサ素子を設けて構成することができ、適宜他の素子を組み合わせて構成してもよい。
【００１２】
制御部は、速度指示器からの速度指示値に応じて、前記ドライバ部の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御するものである。デューティ比は、繰返し周期に対する導通時間の比率である。制御部は、例えば、ドライバ部に相当する電力用半導体のオン、オフのタイミングを制御する制御回路で構成することができる。この制御回路には、制御電圧によって発振周波数を可変に制御することのできる電圧制御形発振回路や、発振制御電圧を基準参照電圧と大小比較してドライバ部を制御する制御信号を形成するＰＷＭ回路（パルス幅変調回路）などを設けることができる。そして、速度指示値を例えば可変抵抗器の抵抗値の形態で受け取って制御電圧に反映させることにより、速度指示値に応じた駆動電流及びモータ回転数を得ることができる。
【００１３】
前記制御部は、前記電源部の前記直流電圧または前記整流電圧を検出する電圧検出部を有するとともに、検出した電圧値が大きいほど前記ドライバ部の前記繰返し周期及び前記デューティ比の少なくとも一方を小さくし、該電圧値が小さいほど少なくとも該一方を大きくする制御を行う、ことが好ましい。
【００１４】
制御部は、電源部が供給する直流電圧または整流電圧を検出する電圧検出部を有することが好ましく、例えば、電源部の出力線を分岐して直接制御部に接続することで実現できる。あるいは、抵抗分圧回路やコンデンサ分圧回路を付加し、電圧を分圧して取り込むようにしてもよい。この取り込んだ電圧情報に応じて、ドライバ部を制御することができる。
【００１５】
例えば、スイッチング変圧器の出力側に整流素子を挿入した前述のフライバック回路で、繰返し周期を小さくしデューティ比は一定のままとすると、通電時間の比率は変わらないが、細分化された電流の実効値が減少するため、モータの回転数は減少する。したがって、検出した電圧値が大きい場合には繰返し周期を小さくし、電圧値が小さい場合には繰返し周期を大きくする制御により、モータの回転数を一定に保つことができる。また、デューティ比を増減してやれば、当然ながらモータの回転数を増減させることもできる。
【００１６】
以上説明した制御により、電源部の電圧値が異なっていてもモータの回転数を同じにすることができる。すなわち、各仕向け地の電源仕様が異なっても、同一の主回路及び路制御回路を用いて、同一のモータ回転数を得ることができる。さらには、電源部の電圧値が時間的に変動する使用条件であっても、ミシンは安定して動作することになる。
【００１７】
本発明のミシンのモータ制御装置は、直流電圧または交流入力を全波整流した後の整流電圧を供給する電源部と、該直流電圧または該整流電圧を繰り返し断続してパルス電圧とするドライバ部と、入力側に該パルス電圧が入力されるスイッチング変圧器と、該スイッチング変圧器の出力側とミシンを駆動するモータとの間に挿入されかつ前記ドライバ部が導通しているときに該出力側の誘起電圧による通電を阻止する整流素子と、を備えるミシンのモータ制御装置において、速度指示器からの速度指示値及び前記モータに加えられる駆動電圧に応じて、前記ドライバ部の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、制御部が参照する情報として、速度指示器からの速度指示値と、モータに加えられた駆動電圧と、を採用することもできる。モータの駆動電圧は、モータの入力端子を制御部に接続して直接取り込むようにしてもよく、あるいは抵抗分圧回路やコンデンサ分圧回路を付加して取り込むようにしてもよい。電源部の電圧に代えてモータの駆動電圧を検出することでも、回転数を一定に制御することができ、各仕向け地の異なる電源仕様に対応できる点も同様である。
【００１９】
前記制御部は、前記モータに流れる駆動電流を検出する電流検出部と、検出した電流値に応じて前記ドライバ部の前記繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を補正する補正部と、を有するようにしてもよい。
【００２０】
電流検出部には、例えばモータと直列に接続された検出抵抗を用いることができる。すなわち、検出抵抗の両端に生じた検出電圧を抵抗値で除すれば駆動電流が得られる。実用的には、この検出電圧を参照して、ドライバ部を制御する制御信号を補正するように構成することができる。
【００２１】
前記制御部は、制御装置自身及び前記モータの個体差をキャンセルするための微調整部を有するようにしてもよい。
【００２２】
同一の主回路構成及び制御回路構成を採用し、同一仕様の電気部品を用いても、電気部品の特性やモータの機械特性には統計的なばらつきがあるため、ミシンとしての特性が微妙に異なることが起こり得る。この個体差をキャンセルするための微調整部を制御部内に設けることができる。微調整部は、例えば制御部内に微調整用の可変抵抗を付加し、抵抗値を変化させることで電圧分担を微調整するようにして、実現することができる。微調整部の調整を工場内で行うことにより、出荷するミシンの特性を均一化することができる。
【００２３】
前記スイッチング変圧器は補助巻線を有し、該補助巻線の補助出力を前記制御部に取り込む、ことが好ましい。
【００２４】
スイッチング変圧器には三次巻線に相当する補助巻線を設けることができる。この補助巻線の出力には、電源部の電圧に比例する情報と、モータの駆動電圧に比例する情報とが含まれる。したがって、入力側や出力側に設けられる電圧検出部の代わりに、補助巻線を用いることができる。
【００２５】
なお、本発明の制御部は、トランジスタ素子や可変抵抗などの廉価な電気部品を組み合わせたアナログ回路で構成することができるが、デジタル演算素子を含むデジタル回路で構成することもできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のミシンのモータ制御装置では、制御部がパルス電圧の繰返し周期及びデューティ比の少なくとも一方を可変に制御するので、各仕向け地の電源仕様が異なっても同一の主回路及び制御回路構成とすることができ、量産に好適である。また、スイッチング変圧器により、電源部とモータなどの電気部品とが絶縁されているので、安全性が高い。さらに、制御部は廉価な電気部品を組み合わせて構成することができるので、量産との相乗効果により、経済性に優れたミシンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施例のミシンのモータ制御装置を説明する回路図である。実施例のモータ制御装置１は、電源部２、スイッチング変圧器３、ドライバ部に相当するスイッチングトランジスタ４、制御部５、整流素子６、平滑回路部に相当する平滑コンデンサ７、で構成されており、直流モータＭを制御するようになっている。
【００２８】
電源部２は、４個のダイオードからなる整流ブリッジ回路２１と、平滑コンデンサ２２とで構成されている。整流ブリッジ回路２１には外部の商用交流電源９が入力され、全波整流が行われて単極性の脈流が生起されている。そして次に、平滑コンデンサ２２によって脈流が平滑化され、略直流の整流電圧Ｅを供給するようになっている。電源部２の出力の高圧側ＰＳはスイッチング変圧器３に供給され、低圧側ＮＳは接地されている。
【００２９】
スイッチング変圧器３は、フェライトコア３１、入力巻線３２、出力巻線３３、補助巻線３４、を備えている。フェライトコア３１には、後述するように電磁エネルギを蓄える際の磁気飽和を避けるため、磁路中にギャップを備えるタイプが用いられている。入力巻線３２、出力巻線３３、補助巻線３４の三巻線は、フェライトコア３１を介して相互誘導を生じるように巻回されており、出力巻線３３は極性が反転されている。入力巻線３２の高圧側ＰＩには電源部２の高圧側ＰＳが接続され、低圧側ＰＮはスイッチングトランジスタ４のコレクタ４Ｃに接続されている。出力巻線３３の高圧側ＰＯは整流素子６のＰ側６Ｐに接続され、低圧側ＮＯは接地されている。さらに、整流素子６のＮ側６Ｎには直流モータＭの高圧端子ＰＭが接続され、Ｎ側６Ｎとアースとの間に平滑コンデンサ７が接続されている。補助巻線３４の高圧側ＰＡは後述のスイッチング制御部５２に接続され、低圧側ＮＡは接地されている。
【００３０】
スイッチングトランジスタ４は、電力用トランジスタのスイッチング作用を利用して入力側の回路を断続するものあり、図１の実施例ではＮＰＮ形が用いられている。スイッチングトランジスタ４のコレクタ４Ｃにはスイッチング変圧器３の入力巻線３２の低圧側ＮＩが接続され、ベース４Ｃには後述のスイッチング制御部５２が接続され、エミッタ４Ｅは接地されている。そして、ベース４Ｂのベース電圧ＶＢが規定値よりも高くなるとコレクタ４Ｃとエミッタ４Ｅとの間が導通し、ベース電圧ＶＢが規定値よりも低くなるとコレクタ４Ｃとエミッタ４Ｅとの間が開放するようになっている。
【００３１】
制御部５は、電流検出部５１、スイッチング制御部５２、速度指示用可変抵抗５３、微調整用可変抵抗５４、で構成されている。電流検出部５１は、直流モータＭの低圧端子ＮＭとアースとの間に設けられて駆動電流Ｉを検出するものである。電流検出部５１は、低圧端子ＮＭとアースとの間に設けられる電流検出抵抗ＲＤと、該電流検出抵抗ＲＤと並列にベースＤＢ−エミッタＤＥ間が接続されるＮＰＮ形の検出用トランジスタＴＤと、該検出用トランジスタＴＤのコレクタＤＣ−エミッタＤＥ間に接続される変換抵抗ＲＣと、で構成されている。そして、直流モータＭに流れる駆動電流Ｉに応じた電圧Ｖｃが変換抵抗ＲＣの両端に検出されるようになっている。
【００３２】
スイッチング制御部５２は、電源部２の整流電圧Ｅ、速度指示器からの速度指示値、駆動電流Ｉの３情報に応じて、スイッチングトランジスタ４を断続制御するものである。スイッチング制御部５２の電圧入力端子５２１には、スイッチング変圧器３の補助巻線３４の高圧側ＰＡが接続されており、整流電圧Ｅに比例した情報が参照できるようになっている。スイッチング制御部５２の指示値入力端子５２２には、微調整用可変抵抗５４と、速度指示用可変抵抗５３と、電流検出部５１の変換抵抗ＲＣと、が直列に接続されており、速度指示値の情報と駆動電流Ｉの情報とが足し合わされて参照されるようになっている。また、スイッチング制御部５２の出力端子５２３には、スイッチングトランジスタ４を制御する制御電圧、すなわちベース電圧ＶＢが出力されるようになっている。ベース電圧ＶＢは、一定のデューティ比と可変の繰返し周期Ｔをもつほぼ矩形状の電圧波形である。
【００３３】
ここで、速度指示用可変抵抗５３は、フットコントローラなどの速度指示器に連動しており、使用していないときは抵抗値無限大で、速度指示値が増加するにつれて抵抗値が減少するようになっている。また、微調整用可変抵抗５４の抵抗値を変更することにより電圧分担が若干変化し、スイッチング変圧器３や直流モータＭなどの主回路部品や制御部５内の個体差をキャンセルすることができるように構成されている。
【００３４】
スイッチング制御部５２は、アナログ回路とデジタル回路のいずれでも構成することができ、具備させる機能を定性的に説明する。すなわち、電圧入力端子５２１で参照した整流電圧Ｅが大きい場合に出力端子５２３の繰返し周期Ｔを小さくし、整流電圧Ｅが小さい場合に繰返し周期Ｔを大きくする。また、指示値入力端子５２２の電圧が高い場合にも出力端子５２３の繰返し周期Ｔを小さくし、低い場合には出力端子５２３の繰返し周期Ｔを大きくする。ここで、指示値入力端子５２２の電圧が高い場合とは、速度指示用可変抵抗５３の抵抗値が大きい側に操作されて（低速が指示されて）可変抵抗５３内の電圧降下が増加したときと、駆動電流Ｉが小さくなって（例えば縫製対象物の負荷が軽くなって）変換抵抗ＲＣの電圧Ｖｃが増加したとき、の両方がある。
【００３５】
次に、上述のように構成した実施例のモータ制御装置１の動作、作用について説明する。まず、異なる整流電圧Ｅにおける動作の違いについて、図２を参考にして説明する。図２はスイッチング変圧器３における電流及び電圧の波形であり、（Ａ）は整流電圧Ｅ１が高い場合、（Ｂ）は整流電圧Ｅ２が低い場合を示している。図２中の横軸は共通の時間軸であり、波形は上から順に、スイッチング変圧器３の入力電圧Ｖｉ、入力電流Ｉｉ、出力電圧Ｖｏ、出力電流Ｉｏ、補助出力電圧Ｖａ、である。
【００３６】
図２（Ａ）において、スイッチングトランジスタ４のコレクタ４Ｃとエミッタ４Ｅが導通している期間１では、スイッチング変圧器３の入力巻線３２の入力電圧Ｖｉには整流電圧Ｅ１が供給される。ところが、出力巻線３３に誘起される出力電圧Ｖｏは、整流素子６に対して逆極性となるため、駆動電流Ｉｏは流れ得ない。したがって、入力巻線３２はインダクタンス素子として作用し、時間とともに増加する入力電流Ｉｉが流れ、電気入力は一時的に電磁エネルギとして蓄えられる。次に、スイッチングトランジスタ４が開放された期間２では、入力電圧Ｖｉ及び入力電流Ｉｉが無くなり、フェライトコア３１内の磁束を急変させないように駆動電流Ｉｏが流れ、電磁エネルギが放出されて直流モータＭを駆動する。補助巻線３４の補助出力電圧Ｖａは、期間１では入力電圧Ｖｉに比例し、期間２では出力電圧Ｖｏに比例したものとなる。以降、期間１と期間２とが交互に繰り返される。期間１と期間２との和が繰返し周期Ｔであり、繰返し周期Ｔに対する期間１の比率がデューティ比である。
【００３７】
一方、図２（Ｂ）の整流電圧Ｅ２が低い場合には、入力電圧Ｖｉは低い整流電圧Ｅ２に等しくなり（Ａ）の場合よりも小さくなる。すると、スイッチング制御部５２は、（Ａ）の場合よりも小さな補助出力電圧Ｖａを参照するため、自動的に繰返し周期Ｔを大きくして周期Ｔ１とし、デューティ比も大きくする。この結果、図示されるように期間１が延びるとともに期間２に対する比率が増加して、電圧波形及び電流波形が変化する。厳密には、電流は指数関数的に変化し図中の略三角波は近似表現であるが、電流波形の波高値が伝達する電磁エネルギを意味している。結局、入力電流Ｉｉの立ち上がりの傾きは低下するが、到達する波高値Ｉｉｐは（Ａ）と同等になる。したがって、蓄積される電磁エネルギは同等になり、出力電流Ｉｏの波形も同等になる。図２（Ｂ）の制御方法は一例であって、さらに繰返し周期Ｔ及びデューティ比を大きくすることにより、出力電流Ｉｏを大きくして直流モータMの回転数を大きくすることができる。
【００３８】
上述の制御方法により、整流電圧Ｅが異なる使用条件でも、直流モータＭの回転数を等しくすることができる。このことは、商用交流電源９の電源電圧が異なる仕向け地に対して、同一仕様のミシンで対応できることを意味している。さらには、時間的に商用交流電源９が電圧変動する使用条件であっても、ミシンは安定して動作することになる。
【００３９】
次に、速度指示器を操作した場合の動作について、図３を参考にして説明する。図３はスイッチング変圧器３における電流及び電圧の波形であり、速度指示値が中速から低速を経て高速に操作される場合を模式的に示している。図３において、期間３で中速動作しているときに、速度指示器が低速に操作された場合を考える。すると、期間４に移行して、速度指示用可変抵抗５３の抵抗値が増加し、指示値入力端子５２２の電圧が高くなって、スイッチング制御部５２は自動的に繰返し周期Ｔを小さくして周期Ｔ２とし、デューティ比は一定に保つ。これにより、入力電流Ｉｉ及び出力電流Ｉｏの波高値は小さくなって、伝達される電磁エネルギが減少し、直流モータＭの回転数は、指示どおりに低下する。逆に高速操作では期間５に移行して、速度指示用可変抵抗５３の抵抗値が減少し、自動的に繰返し周期Ｔが大きくなって周期Ｔ３に延びデューティ比は一定で、電流波高値は大きくなり、回転数は指示どおりに増大する。
【００４０】
なお、縫製対象物の不均一など作業者の意図しない原因により、直流モータＭの駆動電流Ｉの変動が生じた場合、電流検出部５１の変換抵抗ＲＣの電圧Ｖｃ及び指示値入力端子５２２の電圧が変化し、自動的に繰返し周期Ｔが補正されて変動を打ち消し、安定動作するようになっている。
【００４１】
次に、図４を参考にして、別の実施例について説明する。図４は、速度指示用可変抵抗５３をスイッチング変圧器３の出力側に設けたモータ制御装置１１を説明する回路図である。図４を図１と比較すれば判るように、別の実施例では制御部５の回路構成が異なっている。すなわち、電流検出部５１の回路構成は同様であるが、微調整用可変抵抗５４と速度指示用可変抵抗５３とは、整流素子６のＮ側６Ｎと検出用トランジスタＴＤのカソードＤＣとの間に直列に接続されている。また、整流素子６のＮ側６Ｎにはフォトカプラ８Ｐのフォトダイオード８ＰＤのＰ側が接続され、フォトダイオード８ＰＤのＮ側は抵抗８Ｒを介して可変シャントレギュレータ８Ｓのカソード８ＳＫに接続され、可変シャントレギュレータ８Ｓのアノード８ＳＡは接地されている。そして、微調整用可変抵抗５４と速度指示用可変抵抗５３の接続点Ｊが、可変シャントレギュレータ８ＳのＲＥＦ端子８ＳＲに入力されている。
【００４２】
一方、スイッチング制御部５２には整流電圧入力端子５２４が設けられ、電源部２の高圧側ＰＳが接続されている。また、スイッチング制御部５２の指示値入力端子５２２には、フォトカプラ８Ｐのフォトトランジスタ８ＰＴのコレクタＰＣが抵抗ＲＰを介して接続され、エミッタＰＥは接地されている。フォトカプラ８Ｐは、電流検出部５１と可変抵抗５３、５４の情報により、スイッチング制御部５２を制御するようになっている。すなわち、情報であるモータの出力電流Ｉや入力電圧（６Ｎ−ＮＯ間電圧）及び、可変抵抗５３、５４の抵抗値が変化すると、接続点JすなわちＲＥＦ端子８ＳＲの電位Ｖｊが変動し、可変シャントレギュレータ８Ｓのカソード８ＳＫとアノード８ＳＡとの間が開閉し、フォトダイオード８ＰＤがオン、オフ制御されて、フォトトランジスタ８ＰＴが駆動され、指示値入力端子５２２まで情報伝達されるように構成されている。
【００４３】
次に、図４のモータ制御装置１１の動作、作用について説明する。スイッチング制御部５２の直流電圧入力端子５２４には整流電圧Ｅが直接入力されており、整流電圧Ｅに応じて繰返し周期Ｔ及びデューティ比が自動的にコントロールされ、スイッチングトランジスタ４を制御することができる。定性的には、図２の説明と同様、高い整流電圧Ｅ１に対して繰返し周期Ｔ及びデューティ比を小さく、低い整流電圧Ｅ２に対して繰返し周期Ｔ及びデューティ比を大きくすることにより、出力電流Ｉｏの波高値をほぼ一定とし、直流モータＭの回転数をほぼ一定に保つことができる、したがって、図１の実施例と同様、商用交流電源９の電源電圧が異なっても、同一仕様のミシンで対応することができる。
【００４４】
また、電流検出部５１に流れる駆動電流Ｉが変動して増加すると、これに比例して変換抵抗ＲＣの電圧Ｖｃが減少し、接続点Ｊの電位Ｖｊも下がる。速度指示器が高速側に操作されて速度指示用可変抵抗５３の抵抗値が減少するときも、接続点Ｊの電位Ｖｊは下がる。電位ＶｊはＲＥＦ端子８ＳＲに加えられる参照電圧であるので、可変シャントレギュレータ８Ｓは閉状態、フォトカプラ８Ｐはオフ状態となり、繰り返し周期Ｔは大となって、より大きな電磁エネルギで直流モータを駆動するように制御される。逆に、駆動電流Ｉの減少時や、低速側への指示時には、接続点Ｊの電位Ｖｊが上昇し、フォトカプラ８Ｐはオン状態となり、繰り返し周期Ｔは小となって、より小さな電磁エネルギで直流モータを駆動するように制御される。
【００４５】
結局、図４のモータ制御装置１１も、図１のモータ制御装置と同様の機能を有している。なお、微調整用可変抵抗５４の抵抗値を変化させることにより電圧分担が変わり、接続点Ｊの電位Ｖｊを微調整することができる。また、フォトカプラ８Ｐ及び可変シャントレギュレータ８Ｓの利用は一実施例であり、他に様々の回路構成を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例のミシンのモータ制御装置を説明する回路図である。
【図２】図１の回路図中のスイッチング変圧器における電流及び電圧の波形であり、（Ａ）は整流電圧が高い場合、（Ｂ）は整流電圧が低い場合を示している。
【図３】図１の回路図中のスイッチング変圧器における電流及び電圧の波形であり、速度指示値が中速から低速を経て高速に操作される場合を示している。
【図４】本発明の別の実施例で、速度指示用可変抵抗をスイッチング変圧器の出力側に設けたモータ制御装置を説明する回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、１１：モータ制御装置
２：電源部
２１：整流ブリッジ回路    ２２：平滑コンデンサ    Ｅ：整流電圧
３：スイッチング変圧器
３１：フェライトコア
３２：入力巻線      Ｖｉ：入力電圧      Ｉｉ：入力電流
３３：出力巻線      Ｖｏ：出力電圧      Ｉｏ：駆動電流
３４：補助巻線      Ｖａ：補助出力電圧
４：スイッチングトランジスタ（ドライバ部）    ＶＢ：ベース電圧
５：制御部
５１：電流検出部            ５２：スイッチング制御部
５３：速度指示用可変抵抗    ５４：微調整用可変抵抗
ＴＤ：検出用トランジスタ    Ｊ：接続点                  
６：整流素子
７：平滑コンデンサ（平滑回路部）
８Ｐ：フォトカプラ    ８ＰＤ：フォトダイオード
８ＰＴ：フォトトランジスタ
８Ｓ：可変シャントレギュレータ    Ｖｊ：参照電位（接続点Ｊの電位）
９：商用交流電源
Ｍ：直流モータ
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：繰返し周期
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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