(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相非同期モータの負荷が所定値を超えたときに前記単相非同期モータを停止すべく、負荷により変化するモータ速度自体の関数としての位相シフト・コンデンサ(Ｃ)の端子間電圧の変化を用いた位相シフト・コンデンサ付きの前記単相非同期モータの停止装置において、
所定トルク変化に対応する前記位相シフト・コンデンサの端子間電圧における変化を、前記モータにより生成される最大トルクに関わらず、所定の電圧の変化へと変換する電圧変換手段(Ｄ１、ＤＺ、Ｒ１、Ｒ２)と、
変換電圧(ＵB)を基準電圧と比較する手段(Ｔ１)と、
前記変換電圧が前記基準電圧より低いときに前記モータを停止する手段と、
を備えることを特徴とする、位相シフト・コンデンサ付きの単相非同期モータの停止装置。
【請求項２】
前記電圧変換手段は、電圧整流器(Ｄ１)、電圧低減器(ＤＺ)、および、前記電圧低減器の後で得られた電圧が印加される電圧分割器(Ｒ１、Ｒ２)を備えることを特徴とする、請求項１に記載の停止装置。
【請求項３】
前記電圧低減器はツェナーダイオードであることを特徴とする、請求項２に記載の停止装置。
【請求項４】
前記電圧分割器により分割された電圧(ＵB)が印加される第1の積分器(Ｒ２、Ｃ１)であってトルクのイメージである電圧を供給する第1の積分器(Ｒ２、Ｃ１)と、
前記トルクのイメージである電圧に基づき基準電圧(ＵB−ＵD)を提供する第2積分器(Ｒ３、Ｃ２)と、
前記トルクのイメージである電圧および前記基準電圧が印加されるフローティング比較器(Ｔ１)と、
前記トルクのイメージである電圧が前記基準電圧より小さいときに停止信号を供給する出力ステージ(Ｔ２)と、
を備えることを特徴とする、請求項３に記載の停止装置。
【請求項５】
前記フローティング比較器はトランジスタ(Ｔ１)から成ることを特徴とする、請求項４に記載の停止装置。
【請求項６】
変換されて分割された前記電圧をデジタル処理するマイクロプロセッサを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の停止装置。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサは、各ピーク値が減少しもしくは等しい間はｍを所定の不変の整数として半波ｎ＋ｍとｎとの間における分割電圧(ＵB)の各ピーク値の間の差を測定し、この差が所定スレッショルド値を超えたときに前記モータを停止することと、
前記マイクロプロセッサはピーク値が先のピーク値より大きいときにはゼロにて計算を再開始することと、
を特徴とする請求項６に記載の停止装置。
【請求項８】
少なくとも１つの特定の作動段階の間に変換電圧を修正する手段を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の停止装置。
【請求項９】
前記電圧変換手段は電圧分割器(Ｒ１、Ｒ２)から成る請求項８に記載の停止装置において、
前記変換電圧を修正する手段は、前記電圧分割器の抵抗器(Ｒ１、Ｒ２)の一方と少なくとも１個の抵抗器(Ｒ６)とを並列に取り付ける手段から成ることを特徴とする停止装置。
【請求項１０】
前記並列に取り付ける手段はタイマもしくは前記マイクロプロセッサにより制御されるトランジスタ(Ｔ３)から成ることを特徴とする、請求項９に記載の停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の主題は、単相非同期モータの負荷が所定値を超えたときにモータを停止すべく、負荷により変化するモータ速度自体の関数としての位相シフト・コンデンサの端子間電圧の変化を用いて位相シフト・コンデンサ付き単相非同期モータを停止する装置である。
【０００２】
かかる装置は、フランス特許第2 649 260号に記述されている。この装置は、モータの位相シフト・コンデンサの端子間電圧に相似する直流電圧を供給する回路と、少なくともひとつの一定基準電圧を供給する回路と、これらの２つの電圧を比較するコンパレータ回路であって上記相似の直流電圧が基準電圧以下となったときに停止信号を供給するコンパレータ回路とを備える。
【０００３】
かかる回路は、モータにより駆動される負荷が障害物に遭遇する可能性があると共に当該装置の損傷もしくは阻害の可能性が伴うという装置のモータを停止する安全装置として特に有用である。たとえば、モータ駆動式のシャッタ、ブラインドおよびドアが挙げられる。
【０００４】
欧州特許第0 551 053号には、同様の装置が記述されている。この装置は、モータの温度に依る位相シフト・コンデンサの端子間電圧の変動を考慮する補償手段をさらに備えている。上記装置において基準電圧は好適には、電源の電圧の変動を防止すべくこの電圧に従属する電圧から成る。
【０００５】
先行技術に係る上記２つの装置において測定された電圧は、コンパレータ回路の各入力の一方に印加される前に、変圧比が実質的に30に等しい変圧器に印加され、これに整流器回路が続いている。
【０００６】
しかし現在、実際問題としてかかる装置は、十分な感度および精度をもってトルクの変化を検出し得ないと判明した。これは、位相シフト・コンデンサ付き非同期モータにおいてかかるコンデンサの端子間電圧はモータの特性に関わらずに実質的に一定であるという事実に由来する。この電圧は、モータが一切の負荷を受けないときには実質的に560Vであり、モータがロックされたときすなわちその最大トルクまで負荷されたときには460Vである。ゆえに、このコンデンサの端子間電圧における全変化は100Vでありかつこの変化は実質的に線形である。ゆえに1Nのトルク変化を検出しようとすれば、4Nの最大トルクを生成するモータに対してコンデンサの端子間電圧における変化は100V/4すなわち25Vであるが、40Nの最大トルクを生成するモータに対しコンデンサの端子間電圧の変化は100V/40すなわち2.5Vである。
【０００７】
したがって、変圧器の変圧比が30であることを考慮すると1Nのトルク変化に対しコンデンサの端子間における電圧変化は、4Nのトルクを生成するモータでは実質的に25V/30＝0.8Vに等しく、かつ、40Nのトルクを生成するモータでは実質的2.5V/30＝0.08Vに等しい。この後者の値は、モータの停止を必然的に引き起こすトルクの増大を十分な感度および精度で検出する上で全く不十分であることを示し得る。
【０００８】
本発明の目的は、この欠点を克服することである。
【０００９】
本発明に係る停止デバイスは、1Nのトルク変化に対応する位相シフト・コンデンサの端子間電圧における変化を、モータの最大出力に関わらず、所定の電圧の変化へと変換する手段と、この変換電圧を基準電圧と比較する手段と、上記変換電圧が上記基準電圧より低いときに上記モータを停止する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施例によれば電圧変換手段は、電圧整流器、電圧低減器、および、電圧低減器の後で得られた電圧が印加される電圧分割器を備える。
【００１１】
電圧低減器は好適には、電圧低下を達成する理想的手段であるツェナーダイオードから成る。ただし電圧低下は、専用回路により実現され得る。
【００１２】
分割電圧は、アナログ回路により、または、サンプリングでマイクロプロセッサにより処理され得る。
【００１３】
1Nのトルク変化に対し、使用されて良好な感度を確実にする処理回路に整合された電圧変化が選択される。モータに対して整合されるべき当該装置の構成要素は、ツェナーダイオード、および、電圧分割器の抵抗器の値もしくは各抵抗器のまさに一方の値のみである。
【００１４】
添付図面は、本発明の２つの実施例を例示している。
【００１５】
図１において単相モータＭは通常通り、２本の巻線Ｂ１およびＢ２および位相シフト・コンデンサＣにより表される。このモータは、スイッチＩ１およびＩ２の一方もしくは他方を介し単相電流源Ｐから給電される。公知の様式において、スイッチＩ１が閉成されたなら巻線Ｂ１が主要巻線を構成してＢ２は補助巻線を構成してモータは一方向に回転する一方、スイッチＩ２が閉成されたなら主要巻線の役割を果たすのは巻線Ｂ２であると共に補助巻線の役割は巻線Ｂ１でありかつモータは他方向に回転する。
【００１６】
位相シフト・コンデンサＣの各端子間には、ダイオードＤ１、ツェナーダイオードＤＺ、抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２が直列に配線され、これらと並列にケミコンＣ１が配線される。
【００１７】
ダイオードＤ１は電圧整流器Ｒｄを構成し、ツェナーダイオードは電圧低減器Ｃｈを構成し、かつ、抵抗器Ｒ１およびＲ２は電圧分割器Ｄｉｖを構成する。Ｒ２およびＣ１に関する限り、それらは協働して時定数τ１を呈する第1の積分器回路Ｉｎｔを構成する。これらの構成要素は、図１において破線により囲まれている。
【００１８】
電圧分割器の中点Ｂは一方ではトランジスタＴ１のベースに、他方ではダイオードＤ２のアノードに連結され、ダイオードＤ２のカソードはＴ１のエミッタに連結され、さらにこのエミッタは、時定数τ２を有する第２の積分器回路Ｉｎｔを構成するケミカルコンデンサＣ２と並列に、抵抗器Ｒ３を介して接地される。これらの構成要素は積分器Ｒ２−Ｃ１と協働して処理ユニットＵＴを構成する。以下に示されるように、トランジスタＴ１はフローティング比較器を構成する。トランジスタＴ１のコレクタは、抵抗器Ｒ５によりバイアスされたＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに連結される。Ｔ２のソースは接地される一方、そのドレインは抵抗器Ｒ４を介してＴ１のベースに連結される。検出された抵抗トルクが所定スレッショルド値を超えたときにモータの停止を制御する信号を得るのは、このドレイン上のＦにおいてである。
【００１９】
ダイオードＤ１は、処理ユニットのレベルにて最終的にはある程度の直流で作動し得るようにＣの端子間電圧の負の半波を除去する。
【００２０】
回路の重要な構成要素は、電圧低減器および分割器である。これらの役割を例証すべく、実質的に異なる出力の２つのモータを検証する。
【００２１】
８Ｎの最大トルクを生成する第1のモータを考察する。その抵抗トルクが０から８Ｎまで変化するときそのコンデンサＣの端子間電圧は560Vから460Vまで変化する。ゆえに電圧低下は100Vである。したがって、1Nのトルク変化に対して電圧変化は12Vである。ここで、処理ユニットのレベルにて、Ｂにおける最大電圧が25Vであることが望まれかつ電圧変化は1Nに対して1Vであることが望まれる。ゆえに電圧分割器Ｒ１／Ｒ２の比率は１１に等しい必要がある。それゆえ、点Ａにおける最大電圧は、25V×11＝275Vに等しい必要が在る。したがって、285Vのツェナー電圧を呈するツェナーダイオードＤＺにより、点Ａにおける最大電圧は275Vまで低下される。
【００２２】
第2の場合、モータは50Nの最大トルクを生成する。トルクが0から50Nまで変化するとき、Ｃの端子間の電圧低下は前述と同様である。ゆえに1Nのトルク変化に対し、この場合にはＣの端子間に2Vの電圧変化がある。ゆえに分割器Ｒ１／Ｒ２の各抵抗値の比率は１に等しい必要がありかつＡにおける最大電圧は25V×2＝50Vに等しい必要がある。それゆえダイオードＤＺは、510Vに等しいツェナー電圧を呈すべきである。
【００２３】
したがって、適切なツェナー電圧を呈するツェナーダイオードを用いると共に電圧分割器の分割比率を整合させることにより、モータにより生成される最大トルクに関わらず1Nに対して点Ｂにて1Vの変化を得ることが可能である。
【００２４】
アナログ配置構成の処理ユニットＵＴにより使用され得るべく、分割器の中点における電圧は第1の積分器Ｒ２−Ｃ１により積分される。点Ｂにおける電圧は、トルクのイメージとしての電圧である。それは、図２においてＢにて表された形状を有する。この電圧は一方ではトランジスタＴ１のベースに印加され、他方においてそれは点ＥすなわちＴ１のエミッタにおける基準電圧を生成すべく使用される。この目的のためにそれはダイオードＤ１を介して積分器Ｃ２−Ｒ３に印加されるが、積分器の時定数すなわち放電定数τ２はτ１よりｘ倍大きく、ここでｘは１より相当大きい。ダイオードＤ２はコンデンサＣ２がＲ２を介して放電するのを防止することにより、積分器Ｃ１−Ｒ２から積分器Ｃ２−Ｒ３を分離する。すると、オフの場合におけるダイオードＤ２の電圧低下をＵDとするとＵB＝ＵE＋ＵDであることから、ＵE＝ＵB−ＵDである。基準電圧は、Ｂに電圧が在る限り実際のところ一定である。
【００２５】
Ｔ１のベースに印加されるトルク・イメージ電圧が基準値すなわち限界もしくはスレッショルド値未満に低下しない限り、Ｔ１はオフでありかつそのコレクタの点Ｇ１における電圧は0Vに等しい。もしトルク・イメージ電圧が限界スレッショルド値未満に低下したなら、Ｔ１はオンとなりかつＲ５を通る電流はＧにて0Vより大きな電圧を生成する。Ｔ２はオンとなり、点Ｆに停止信号が現れる。
【００２６】
出力Ｆにおける信号は、任意の公知の様式で処理され得る。分割器Ｒ１／Ｒ２の中点にて得られた電圧は、図３に概略的に示されたマイクロプロセッサμＰによりディジタル的に処理され得る。このマイクロプロセッサは、アナログ／ディジタル変換器を備えねばならない。サンプリングは好適には、図４に示されるように採用される。電圧ＵBのピーク値は、たとえば20ms毎に検出される。半波におけるピークが減少する(これは抵抗トルクが増大することを意味する)または等しい限りにおいて、半波ｎｔ４およびｎ間におけるピーク値の差が測定される。もしこの値すなわち直線ｘの傾きが所定スレッショルド値を超えたなら、モータは停止される。
【００２７】
もし半波のピーク値が先行半波より大きければ計算は「0」にて再び開始される、と言うのも、これは抵抗トルクが減少していることを意味するからである。ｎ＋３とｎとの間またはｎ＋５とｎとの間などで測定し得ることはもちろんである。
【００２８】
ロールブラインドのシャッタは、穿孔されて積層可能な羽根板(slat)から成るのが一般的である。このような完全に閉じられたブラインドを上昇する操作の間、モータに対抗する負荷は最初に漸進的に増加し、そして、各羽根板は積層解除され、同時に吊下負荷および巻回直径は巻回が進展するにつれて増大する。次に積層解除は、相当に安定化されたいわゆる負荷レール（ｌｏａｄ  ｒａｉｌ）である底部羽根板に到達し、そしてこの場合にトルクのスパイクがあるが、これは検出装置により障害物もしくは当接として解釈されてはならない。この欠点は、重要な始動段階の間においてこの装置の感度およびフローティングの事前設定を修正するような手法にて、電圧分割器の抵抗器Ｒ１もしくはＲ２の一方と並列に一個以上の抵抗要素を一時的に付加することで回避され得る。
【００２９】
図５は、この変形例を達成するひとつの手法を示している。ここでは、図１および図３に示された回路から電圧分割器の抵抗器Ｒ１およびＲ２のみが示される。この修正例は、ここではＲ２と並列なトランジスタＴ３と、トランジスタＴ３のコレクタと電圧分割器Ｒ１／Ｒ２の中点との間に配線された抵抗器Ｒ６との付加から成る。トランジスタＴ３は、そのベースに印加される電圧により制御されるスイッチとして機能する。Ｔ３は、装置の通電の間においてタイマにより制御される。
【００３０】
通電の間、トランジスタＴ３はオンであり、そのときに抵抗器Ｒ６はＲ２と並列である。第1の基準電圧レベルはコンデンサＣ２により記録される。不変時間の終了時にＴ３はタイマによりオフとされるが、これはＲ６を接続解除する効果を有する。この結果、２つの電圧すなわち入力およびフローティングの比較器の電圧が同時に増加するが、後者は影響しない。逆に基準電圧は、作動の間におけるモータの通常トルクに対応する電圧を近似する新たな値を取る。
【００３１】
先の各要素と並列に第2トランジスタおよび付加的抵抗器を取り付けることにより、この改良は更に洗練される。
【００３２】
図３の概略図の場合、トランジスタＴ３はマイクロプロセッサにより直接的に操作され得る。
【００３３】
モータが一定負荷の下で始動するなら完全に不要であろうこの修正例によれば、ひとつ以上の連続的な段階において、モータの公称トルクへと感度が調整された動作領域へと到達し得る。
【００３４】
電圧分割器の抵抗器Ｒ１もしくはＲ２の一方と並列な一個以上の抵抗要素の取付けは、モータの他の重要作動段階の間において実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  アナログ配置構成による実施例の電気回路図である。
【図２】  図１に係る回路の点Ａ、ＢおよびＥにおける電圧の形状を示す図である。
【図３】  アナログ／デジタル変換を用いるマイクロプロセッサを備えた実施例を示す図である。
【図４】  図３に示された実施例のサンプリングによる測定様式を示す図である。
【図５】  上記実施例の変更例を部分的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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