(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを加速又は減速指令する速度指令信号を出力する速度指令回路と、
前記速度指令信号を充放電パルス電流に変換するチャージポンプ回路と、
コンデンサと抵抗からなり前記チャージポンプ回路からの前記充放電パルス電流を積分して直流電圧化する第１の定数回路と、
このチャージポンプ回路で直流電圧化された発生トルク指令信号に基づき前記モータを回転駆動する駆動回路と、
を具備し、
コンデンサと抵抗からなり前記チャージポンプ回路からの前記充放電パルス電流を積分して直流電圧化し、前記第１の定数回路に並列的に接続可能な第２の定数回路と、
前記速度指令回路の設定回転数を切換える切換信号に合わせて前記第２の定数回路を前記第１の定数回路に対し接続と切り離しを制御するスイッチ部と、
を有し、前記設定回転数が低速回転の際は、前記第２の定数回路を前記第１の定数回路に接続することで、前記充放電パルス電流のインピーダンスを小さくすることを特徴とするモータの速度制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータの速度制御回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータの速度（回転数）をフィードバック制御する速度制御回路としては、例えば図５に示すような構成が知られている。
【０００３】
すなわち、モータ１のパルスジェネレータＰＧから得られた回転数信号と外部から設定された回転数指令信号に基づき速度指令回路３にて、回転数指令信号に対する回転数信号の偏差に応じた加速又は減速ＰＷＭ速度指令信号を形成出力し、それら加速又は減速ＰＷＭ速度指令信号をチャージポンプ回路５で充放電パルス電流に変換して駆動回路７に加えるとともに、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列回路にコンデンサＣ２を並列接続してなる定数回路９をチャージポンプ回路５と駆動回路７の間に接続し、チャージポンプ回路５からの充放電パルス電流を積分して直流電圧化し、その直流電圧化された発生トルク指令信号に基づき駆動回路７でモータ１を回転駆動する構成になっていた。
【０００４】
なお、速度指令回路３からは、偏差の符号に応じて加速ＰＷＭ速度指令信号ａ又は減速ＰＷＭ速度指令信号ｂが個別に出力され、チャージポンプ回路５からそれら加速又は減速に応じて信号レベルを変化させた発生トルク指令信号が駆動回路７へ入力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の速度制御回路では、設定された指令回転数に対してモータ１からの検出回転数信号との偏差を小さくするよう、モータ１の速度（回転数）をフィードバック制御できるものの、指令回転数を変更して、例えば低速状態に設定すると、モータの速度制御ループ系の開ループ特性の変動などに起因して低速回転において回転ムラが生じて不安定となり易い。
【０００６】
特に、例えば回転数比４：１といったように回転数を大きく低下させると、所望の低速回転が得られない難点があり、１個のモータ１で高速ないしは低速といった複数の回転数モードを安定して得られない難点がある。
【０００７】
本発明はそのような従来の課題を解決するためになされたもので、モータの速度を大きく変更しても、広範囲にわたって安定的な回転を維持することができるモータの速度制御回路の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのような課題を解決するために本発明は、モータを加速又は減速指令する速度指令信号を出力する速度指令回路と、その速度指令信号を充放電パルス電流に変換するチャージポンプ回路と、コンデンサと抵抗からなりそのチャージポンプ回路からの充放電パルス電流を積分して直流電圧化する第１の定数回路と、このチャージポンプ回路で直流電圧化された発生トルク指令信号に基づきそのモータを回転駆動する駆動回路と、コンデンサと抵抗からなりそのチャージポンプ回路からのその充放電パルス電流を積分して直流電圧化する第２の定数回路であってその第１の定数回路に並列的に接続可能な第２の定数回路と、速度指令回路の設定回転数を切換える切換信号に合わせてその第２の定数回路と上記第１の定数回路との接続と切り離しを制御するスイッチ部とを具備しており、設定回転数が低速回転の際は、第２の定数回路を第１の定数回路に接続することで、充放電パルス電流のインピーダンスを小さくする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。
【００１０】
図１は、本発明に係るモータの速度制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、速度指令回路３は、モータ１に配置されたパルスジェネレータＰＧから得られその回転数に応じた周波数の回転数信号と、外部から回転数を設定するために入力された回転数指令信号を比較し、その偏差が小さくなるような加速又は減速用のＰＷＭ速度指令信号を別々に出力するもので、チャージポンプ回路５に接続されている。
【００１２】
図１中の符号ａは加速用のＰＷＭ速度指令信号であり、符号ｂは減速用のＰＷＭ速度指令信号である。
【００１３】
チャージポンプ回路５は、それら加速又は減速ＰＷＭ速度指令信号ａ、ｂから加速又は減速に応じたレベルの充電又は放電パルス電流に変換するもので、駆動回路７に接続されている。
【００１４】
チャージポンプ回路５と駆動回路７の間とアース間には、前述した定数回路９と同様に、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列回路にコンデンサＣ２を並列接続してなり、チャージポンプ回路５からの充放電パルス電流を積分して直流電圧化する第１の定数回路１１が接続されている。
【００１５】
第１の定数回路１１、すなわちチャージポンプ回路５と駆動回路７の間とアース間には、スイッチ部１３と第２の定数回路１５の直列回路が接続されている。
【００１６】
スイッチ部１３は、モータ１の回転数切換信号によって動作するものであり、回転数を低速に切り換えるとき第２の定数回路１５を第１の定数回路１１に並列的に接続し、回転数を高速に切り換えるとき第２の定数回路１５を第１の定数回路１１との接続から開放する機能を有する電子的無接点スイッチである。
【００１７】
スイッチ部１３は電子的無接点スイッチに限らず、機械的スイッチでも可能であり、モータ１の回転数切換信号は、速度指令回路３にも接続されている。
【００１８】
第２の定数回路１５は、第１の定数回路１１と同様に、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ３の直列回路にコンデンサＣ４を並列接続して形成され同じ時定数を有しており、第１の定数回路１１と同様に充放電パルス電流を積分して直流電圧化する機能を有している。
【００１９】
駆動回路７は、従来公知、例えばブラシレスモータを回転駆動する従来公知のものである。
【００２０】
次に、上述したモータの速度制御回路の動作を説明する。
【００２１】
まず、図１のスイッチ部１３に切換信号が印加されずに高速回転状態となって、第１の定数回路１１のみがチャージポンプ回路５の出力側に接続された状態を説明する。
【００２２】
速度指令回路３には、モータ１から図２Ａのような回転数に応じた回転数信号と回転数を設定する回転数指令信号（図示省略）が入力されており、その偏差が小さくなるような加速（同図Ｂ）又は減速（同図Ｃ）のＰＷＭ速度指令信号ａ、ｂがチャージポンプ回路５へ別々に出力される。
【００２３】
チャージポンプ回路５では、図２Ｄに示すように、それら加速又は減速ＰＷＭ速度指令信号からそのレベルに応じた充放電パルス電流を変換出力する。
【００２４】
充放電パルス電流は、例えば加速状態では充電パルスで、減速状態では放電パルスとなる。
【００２５】
すなわち、充電パルス出力時には、チャージポンプ回路５から第１の定数回路１１（第２の定数回路１５）へ充電電流が出力され、放電パルス出力時には、チャージポンプ回路５へ放電電流が吸い込まれる。
【００２６】
チャージポンプ回路５からの充放電パルス電流は、図２Ｅに示すように、第１の定数回路１１の時定数で積分して直流電圧化され、駆動回路７に印加され、モータ１が回転駆動される。
【００２７】
そして、モータ１に負荷変動に対して回転数が一定となるようにフィードバック制御される。
【００２８】
次に、速度指令回路３および第１の定数回路１１は低速回転への切換信号を印加し、モータ１の回転数を大幅に減速させて安定回転駆動させる状態を説明する。
【００２９】
この状態では、速度指令回路３における回転数指令信号が低速用に変換され、偏差が小さくなるような加速又は減速のＰＷＭ速度指令信号ａ、ｂがチャージポンプ回路５へ別々に出力される。
【００３０】
他方、スイッチ部１３の切り換え動作によって第１の定数回路１１に第２の定数回路１５が並列接続され、チャージポンプ回路５の出力側には１／２倍のインピーダンスが接続された状態となり、チャージポンプ回路５からの出力された充放電パルス電流が半分のインピーダンスで直流電圧化されて駆動回路７に印加され、これに基づき駆動回路７によってモータ１が低速回転駆動される。
【００３１】
この場合、モータ１、速度指令回路３、チャージポンプ回路５、第１の定数回路１１、駆動回路７のループ制御系について、速度指令回路３へ加える回転数指令信号系に着目したループ制御系を開ループ制御系とし、モータ１からフィードバックされる回転数信号系に着目したループ制御系をサーボ系（フィードバック制御系）としたとき、開ループ制御系の特性をΑ（ｓ）、サーボ回路の特性をβ（ｓ）とすれば、それらは図３に示すようになる。
【００３２】
そして、制御系が安定であるためには、ボードの定理により、Α（ｓ）とβ（ｓ）が、次の関係を満足する必要がある。
【００３３】
すなわち、角周波数ω０、ω１およびω２を、
ω０：交叉角周波数（Ａ（ｓ）＝１／β（ｓ））
ω１、ω２：定数回路の時定数特性
とすれば、角周波数ω０をω１とω２の間に位置させるようなΑ（ｓ）とβ（ｓ）が得られるように設定することにより、制御系の安定性を確保できる。なお、ω０は、
ω０≦２πｆＰＧ／２０
を満足するものとする。ｆＰＧは、回転数信号の周波数を表す。
【００３４】
モータ１を数値の離れた複数の回転数で使用する場合、回転数が高い状態から低い状態へ変化すると、Α（ｓ）値が大きくなって図３中のΑ（ｓ）が実線から破線のように移動してω０も移動する。
【００３５】
そして、第１の定数回路１１に並列に第２の定数回路１５を接続してインピーダンスを小さくすることにより、１／β（ｓ）が大きくなってβ（ｓ）が実線の状態から破線の状態の高い方へ移動し、第１および第２の定数回路１１、１５で形成されるフィルタ特性におけるω１とω２の間にω０を位置させることが可能となる。
【００３６】
そのため、第１および第２の定数回路１１、１５の定数を適当に選定することにより、モータ１の低速回転駆動時にも制御系が安定駆動できる。
【００３７】
図４は、定数回路のインピーダンスを示す特性図である。これによれば、ω１とω２との間において、位相の遅れ量が小さくなり、ここにω０を設定することで、制御系の安定性を確保できる事が分かる。
【００３８】
本発明における第１および第２の定数回路１１，１５は、定数が異なっていても良く、高速、低速それぞれで、最適なモータ特性が得られる為の機能を有する構成とすれば良い。
【００３９】
そして、速度指令回路３の設定回転数を切換える切換信号に連動して第２の定数回路１５を第１の定数回路１１に対し、接続と切り離しをスイッチ部１３で制御可能に構成すれば良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のモータの速度制御回路によれば、モータの速度を高速速度指令から低速速度指令に大きく変更しても、１台のモータで安定した回転特性を良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータの速度制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のモータの速度制御回路の動作を説明する波形図である。
【図３】図１のモータの速度制御回路の動作特性を説明する特性図である。
【図４】図１のモータの速度制御回路の動作特性を説明する特性図である。
【図５】従来のモータの速度制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  モータ
３  速度指令回路
５  チャージポンプ回路
７  駆動回路
９  定数回路
１１  第１の定数回路
１３  スイッチ部
１５  第２の定数回路
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  コンデンサ
ＰＧ  パルスジェネレータ
【図１】
0003813479.tif 000002
【図２】
0003813479.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003813479.tif 000005
【図５】
0003813479.tif 000006