專利名稱:直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器的制作方法
本發(fā)明一般介紹直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器，并更具體地介紹一種能在任何需要的速度調(diào)節(jié)下控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器。
傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器具有如圖1所示那樣的結(jié)構(gòu)。
在圖1中，各相對(duì)應(yīng)地，L1指的是扼流圖;C1是電容器;D1是二極管;R1至R3是電阻;VR1是可變電阻;M是直流電動(dòng)機(jī);以及1是控制電路。
在該圖中，電阻電路包括有電阻R1至R3和可變電阻VR1-它被跨接在直流電動(dòng)機(jī)M的兩端。在控制電路1中，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)M中的電流被從D端引向C端時(shí)，該電流就被控制以使直流電動(dòng)機(jī)M所產(chǎn)生的反電勢(shì)的電平恒定。在圖中所示的例子中，離開(kāi)D端的電流，就被改變成正比于流入C端的電流，而A端可用來(lái)啟動(dòng)該直流電動(dòng)機(jī)M。這樣，直流電動(dòng)機(jī)的速度(轉(zhuǎn)速)就能通過(guò)變更可變電阻VR1的阻值來(lái)控制。而且由直流電動(dòng)機(jī)的溫度特性所引起其轉(zhuǎn)速的變化就可被二極管D的端電壓VF隨溫度的變化所補(bǔ)償。
然而，在圖1所示的傳統(tǒng)型控制電路中，另外還必需提供一個(gè)二極管D1，因而使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。并且在傳統(tǒng)的控制電路中，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速靠調(diào)節(jié)可變電阻VR1的阻值r來(lái)調(diào)節(jié)，加在電動(dòng)機(jī)M上的電壓是正比于1/r。結(jié)果，阻值r的變化值與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系就趨于非線性而使其難于保證準(zhǔn)確控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
所以本發(fā)明打算要克服前述問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器，它能通過(guò)維持一種電阻變化值與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的線性關(guān)系來(lái)以任何速度要求準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種能在寬的范圍內(nèi)細(xì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是要提供一種直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，它能利用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路來(lái)準(zhǔn)確地控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和平滑地停止該電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器包括有一個(gè)用以控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的IC電路，該IC電路具有如此結(jié)構(gòu)以致在C和D兩端間產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓，并引起一個(gè)正比于電動(dòng)機(jī)電樞電流(流入D端的電流)的電流，以便其始終流入C端，而其特征在于在C和D端間跨接有至少一個(gè)晶體管，在其基極和射極間并聯(lián)跨接一個(gè)第一電阻;晶體管的基極經(jīng)過(guò)第二電阻接到D端和電動(dòng)機(jī)的一端;晶體管的射極被接到C端;一個(gè)第三可變電阻并聯(lián)跨接在晶體管的基極和集電極之間;并經(jīng)過(guò)第四電阻將晶體管的集電極接到電動(dòng)機(jī)的另一端，于是第三可變電阻的阻值和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可進(jìn)行線性變化。
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖1 表示一個(gè)傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)速度控制器的電路結(jié)構(gòu)。
圖2 表示一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器。
圖3 表示按照本發(fā)明的另一實(shí)施方案的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器的電路結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案說(shuō)明如下圖2 表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電路結(jié)構(gòu)。圖中，各電路元件的標(biāo)記是分別與圖1相符的。RT相當(dāng)于包括圖1所示的電阻R1和R2的并聯(lián)電阻;RS指的是可變電阻;R指的是電阻以及Tr指的是晶體管。
在圖2中所示的電路結(jié)構(gòu)是相當(dāng)于把圖1中的二極管D1代之以晶體管Tr。在圖2中，扼流圈L1和電容器C1(它們?cè)趫D1中被以相同標(biāo)號(hào)表示)是用以消除有害的紋波分量。
在圖2中，電動(dòng)機(jī)M的速度可用調(diào)節(jié)可變電阻RS阻值的方法來(lái)調(diào)節(jié)。即跨接在晶體管Tr的集電極和控制電路1的D端之間的電壓V可用下式表達(dá)V=Vref+VBE(l+ (Rs)/(R) )+ (Vref+VBE)/(R3) ×RS=Vref(l+ (Rs)/(R3) )(1) +VBE(l+ (RS)/(R) + (RS)/(R3) )式中Vref是跨在C和D端之間的電壓，它代表一個(gè)基準(zhǔn)電壓，而VBE是跨在晶體管基極與射極間的電壓。
由于電阻R一般具有足夠高的數(shù)值，所以公式(1)就能改寫如下(2)V=Vref(l+ (Rs)/(R3) )+VBR(l+ (RS)/(R3) )而，加到電動(dòng)機(jī)M上的電壓VM，能以下式表達(dá)(3) VM＝V+RT×I式中I是流入電阻RT的電流。該電流I能用下式表達(dá)(4)I= (IM)/(K) + (VBE)/(R) + (Vref+VBE)/(R3)式中IM是流入D端的電流，而K是常數(shù)。
假設(shè)電阻R具有足夠高的阻值，則正如前面指出過(guò)，電壓VM能以下式表達(dá)
(5)VM=Vref(1+ (RS)/(R3) + (RT)/(R3) )+VBE(l+ (RS)/(R3) + (RT)/(R3) )+ (RT)/(K) IM現(xiàn)在，化簡(jiǎn)式(5)為(6)VM≡V+ (RT)/(K) IM產(chǎn)生(7)V+ (RT)/(K) IM=Ea+RaIM這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)M的端電壓VM就是電動(dòng)機(jī)M的反電勢(shì)Ea與內(nèi)阻Ra上的壓降RaIM的和數(shù)。
此外，通過(guò)選定RT和/或K，以便滿足(8) (RT)/(K) =Ra就產(chǎn)生V＝Ea.…(9)于是，電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速就能被維持在恒值。并且，由于電壓V是正比于可變電阻RS的阻值，所以電動(dòng)機(jī)M的反電勢(shì)Ea就能通過(guò)改變可變電阻RS的阻值來(lái)調(diào)節(jié)。結(jié)果，電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速就能被調(diào)節(jié)到任何需要值。
此外，由于受電動(dòng)機(jī)M的溫度特性引起的轉(zhuǎn)速變化，可在上面等式(2)中所示的電壓VBE按照溫升而變小時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使公式(2)中的電壓V移到較小的區(qū)域。
圖3表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，圖中已將圖2所示的電路結(jié)構(gòu)改進(jìn)成更實(shí)用的結(jié)構(gòu)。圖中，各標(biāo)號(hào)1、M、Tr、RT和RS是與圖1所示的相同部件相對(duì)應(yīng)的，而L1和C1是與圖2所示同樣部件相對(duì)應(yīng)的。符號(hào)R4指的是可變電阻;R5和R6指的是固定電阻;C2與C3指的是電容器;以及SW指的是開(kāi)關(guān)，以上是各相對(duì)應(yīng)的。
圖3所示結(jié)構(gòu)的工作基本上與圖2所示結(jié)構(gòu)的工作相同，但在以下各點(diǎn)上是更加實(shí)用ⅰ)通過(guò)加入可變電阻R4，用以確定電動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性的固定電阻RT的阻值就能被細(xì)調(diào)。因此，電動(dòng)機(jī)M的負(fù)荷特性就能通過(guò)細(xì)調(diào)而選定。
ⅱ)一個(gè)電容器或一個(gè)包括一個(gè)電容器和一個(gè)電阻的串聯(lián)電路跨接在晶體管Tr的集電極和/或基極與正或負(fù)極端之間，以便阻止寄生振蕩并擴(kuò)展電動(dòng)機(jī)特性的細(xì)調(diào)范圍。
ⅲ)通過(guò)接通開(kāi)關(guān)SW以將晶體管的基極接到負(fù)端，晶體管Tr就被強(qiáng)迫斷開(kāi)，從而阻斷控制電路1的輸出以停止該直流電動(dòng)機(jī)。
正如上所述，本發(fā)明能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到任何所需轉(zhuǎn)速，并能通過(guò)調(diào)節(jié)被接到晶體管Tr的可變電阻RS而使可變電阻RS的阻值與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之間維持線性關(guān)系。
而且，通過(guò)在晶體管Tr的集電極上接入一個(gè)單獨(dú)的可變電阻RS，就可在很寬的范圍內(nèi)細(xì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。
此外，通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)將晶體管Tr的基極接到負(fù)端，就可很容易地停止電動(dòng)機(jī)工作。
權(quán)利要求
1.一種直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器，它具有一個(gè)控制速度的IC，該IC是如此構(gòu)成的以致在C及D端之間產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓而使在C端上始終保持流入一個(gè)電流，該電流正比于直流電動(dòng)機(jī)流入所說(shuō)D端的電樞電流，而其特征在于在所說(shuō)C和D端之間跨接至少一個(gè)晶體管，在所說(shuō)晶體管的基極與射極之間并聯(lián)跨接一個(gè)第一電阻(R)；所說(shuō)晶體管的基極經(jīng)過(guò)第二電阻(R3)被接到所說(shuō)D端和所說(shuō)電動(dòng)機(jī)的一端；在所說(shuō)晶體管的基極與集電極之間并聯(lián)跨接一個(gè)第三可變電阻(RS)；經(jīng)過(guò)一個(gè)第四電阻(RT)將所說(shuō)晶體管的集電極接到電動(dòng)機(jī)的另一端，以便使所說(shuō)第三可變電阻(RS)的阻值和所說(shuō)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速線性地改變。
2.在權(quán)利要求
1中所述的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，其特征在于其中所說(shuō)第二電阻的阻值被選定在比所說(shuō)第三可變電阻的阻值足夠地大的值上以便依靠變動(dòng)所說(shuō)第三可變電阻的值來(lái)把所說(shuō)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到所需要的速度。
3.在權(quán)利要求
1中所述的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，其特征在于其中一個(gè)第五可變電阻(R4)被并接到所說(shuō)第四電阻以便能在大范圍內(nèi)對(duì)所說(shuō)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性進(jìn)行細(xì)調(diào)。
4.在權(quán)利要求
3中所述的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，其特征在于其中一個(gè)電容器或一個(gè)包括一個(gè)電容器和一個(gè)電阻的串聯(lián)電路同所說(shuō)第五可變電阻并聯(lián)聯(lián)接以便阻止寄生振蕩現(xiàn)象。
5.在權(quán)利要求
3中所述的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器中，其特征是一個(gè)電容器或一個(gè)包括有一個(gè)電容和一個(gè)電阻的串聯(lián)電路被跨接在所說(shuō)晶體管的基極和所說(shuō)電動(dòng)機(jī)的另一端之間。
6.在權(quán)利要求
1中所述的直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，其特征在于其中在所說(shuō)晶體管的基極和電源負(fù)端之間跨接有一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，以便通過(guò)該開(kāi)關(guān)裝置使上述電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。
專利摘要
直流電動(dòng)機(jī)的速度控制器包括一個(gè)集成(IC)控制電路。該電路具有這樣的結(jié)構(gòu)以致在IC控制電路的C和D兩端間產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓，并在其C端始終保持流入一個(gè)與直流電動(dòng)機(jī)電樞電流成正比的電流。在該電路中至少有一個(gè)晶體管被跨接在控制電路的C和D兩端，以便利用一個(gè)被并聯(lián)在晶體管的基極和集電極間的可變電阻來(lái)線性地變更電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。利用這個(gè)裝置，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能被精確地控制。
文檔編號(hào)H02P7/288GK86103593SQ86103593
公開(kāi)日1986年12月17日 申請(qǐng)日期1986年5月22日
發(fā)明者岡崎啟, 南洋 申請(qǐng)人:馬淵馬達(dá)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan