JPH0239198B2 - - Google Patents
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- JPH0239198B2 JPH0239198B2 JP57134301A JP13430182A JPH0239198B2 JP H0239198 B2 JPH0239198 B2 JP H0239198B2 JP 57134301 A JP57134301 A JP 57134301A JP 13430182 A JP13430182 A JP 13430182A JP H0239198 B2 JPH0239198 B2 JP H0239198B2
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
- H02P7/2913—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は直流モータに関するものであり、特
に、電源から供給される電力を効率良く利用する
ようにしたものである。
に、電源から供給される電力を効率良く利用する
ようにしたものである。
従来例の構成とその問題点
従来、たとえば直流モータに速度制御を施こす
場合などでは、出力電圧の一定な直流電源からト
ランジスタ等を用いて減圧、制御し、モータの速
度に対応した駆動電圧をコイルに供給していた。
この様な構成では、直流電源の供給電力はコイル
での有効消費電力とトランジスタのコレクタ損失
の和となる。通常の直流モータにおいては、電源
の供給電力に対する有効消費電力の比（電力効
率）は小さく、10〜30％程度であつた。特に、速
度可変範囲の広い多段速度切換えができる直流モ
ータや、駆動力の可変範囲の広い巻取用の直流モ
ータでは、低速度動作時や低駆動力動作時の効率
が著しく悪くなつていた。
場合などでは、出力電圧の一定な直流電源からト
ランジスタ等を用いて減圧、制御し、モータの速
度に対応した駆動電圧をコイルに供給していた。
この様な構成では、直流電源の供給電力はコイル
での有効消費電力とトランジスタのコレクタ損失
の和となる。通常の直流モータにおいては、電源
の供給電力に対する有効消費電力の比（電力効
率）は小さく、10〜30％程度であつた。特に、速
度可変範囲の広い多段速度切換えができる直流モ
ータや、駆動力の可変範囲の広い巻取用の直流モ
ータでは、低速度動作時や低駆動力動作時の効率
が著しく悪くなつていた。
そのような欠点を解消するために、本出願人は
特願昭54−17375号において、可変出力の直流電
圧をとり出すことのできるスイツチング方式の電
圧変換器を使用した電力効率の良い直流モータに
ついて、電子整流子形（ブラシレス形）の直流モ
ータを例にとつて説明している。ところで、この
様な構成のモータにおいては、電圧変換器のスイ
ツチングトランジスタを介してコイルに電流を供
給している。いま、速度制御を施こす場合を考え
ると、モータの起動・加速段階では、前記電圧変
換器の出力電圧が大きくなり、コイルに大電流を
供給する必要があり、電圧変換器のスイツチング
トランジスタも大電流を供給するためにオン時の
ベース電流を大きくしなければならない。一方、
所定速度にて制御されている状態（定速回転制御
状態）において、電圧変換器の出力電圧は負荷ト
ルクと逆起電圧（モータの回転速度に比例）に応
動した所定の値となり、コイルへの供給電流は起
動・加速時と比較すればかなり小さな値となる
（一例をあげれば、起動時約2Aで定速制御時250
ｍＡ程度となる。）従つて、起動時の大電流時に
必要とされるスイツチングトランジスタのベース
電流（オン時）に較べて、定速制御時に必要とさ
れるベース電流（オン時）は大幅に小さくなつて
いる。その結果、起動時に大電流通電（起動トル
クを大きくするために必要とされる）を可能とす
るベース電流をスイツチングトランジスタに与え
るようにするならば、定速回転時の小電流通電時
において大幅な電力損失を生じて好ましくない。
特願昭54−17375号において、可変出力の直流電
圧をとり出すことのできるスイツチング方式の電
圧変換器を使用した電力効率の良い直流モータに
ついて、電子整流子形（ブラシレス形）の直流モ
ータを例にとつて説明している。ところで、この
様な構成のモータにおいては、電圧変換器のスイ
ツチングトランジスタを介してコイルに電流を供
給している。いま、速度制御を施こす場合を考え
ると、モータの起動・加速段階では、前記電圧変
換器の出力電圧が大きくなり、コイルに大電流を
供給する必要があり、電圧変換器のスイツチング
トランジスタも大電流を供給するためにオン時の
ベース電流を大きくしなければならない。一方、
所定速度にて制御されている状態（定速回転制御
状態）において、電圧変換器の出力電圧は負荷ト
ルクと逆起電圧（モータの回転速度に比例）に応
動した所定の値となり、コイルへの供給電流は起
動・加速時と比較すればかなり小さな値となる
（一例をあげれば、起動時約2Aで定速制御時250
ｍＡ程度となる。）従つて、起動時の大電流時に
必要とされるスイツチングトランジスタのベース
電流（オン時）に較べて、定速制御時に必要とさ
れるベース電流（オン時）は大幅に小さくなつて
いる。その結果、起動時に大電流通電（起動トル
クを大きくするために必要とされる）を可能とす
るベース電流をスイツチングトランジスタに与え
るようにするならば、定速回転時の小電流通電時
において大幅な電力損失を生じて好ましくない。
発明の目的
本発明は、そのような点を考慮し、コイルへの
供給電流に応動して電圧変換器のスイツチングト
ランジスタのオン時のベース電流を増減すること
によつて（スイツチングトランジスタはオン・オ
フ動作）、定常状態（定速回転時等）のベース電
流損失を小さくすることのできる直流モータを提
供することを目的とするものである。
供給電流に応動して電圧変換器のスイツチングト
ランジスタのオン時のベース電流を増減すること
によつて（スイツチングトランジスタはオン・オ
フ動作）、定常状態（定速回転時等）のベース電
流損失を小さくすることのできる直流モータを提
供することを目的とするものである。
発明の構成
上記目的を達成するために、本発明は、界磁手
段と、複数相のコイルと、前記コイルと直流電源
との間に挿入され、オン・オフ動作するスイツチ
ングトランジスタのデユーテイに比例もしくは略
比例した出力電圧を得る電圧変換手段と、前記電
圧変換手段の出力端子から前記コイルへの電流路
を切換え制御する分配手段と、前記電圧変換手段
から前記コイルに供給される電流に応動して変化
する電流信号を得る電流検出手段を具備する直流
モータであつて、前記電圧変換手段は、所定周波
数の三角波状信号を得る三角波発生手段と、前記
三角波状信号と電圧指令信号を比較し、前記電圧
指令信号に対応したデユーテイのパルス信号を得
るコンパレータ手段と、前記電流検出手段の電流
信号に応動して変化する入力電流が入力され、前
記入力電流に比例もしくは略比例した電流を出力
するカレントミラー手段と、前記カレントミラー
手段の入力側を前記コンパレータ手段のパルス信
号によりオン・オフすることにより、前記カレン
トミラー手段の出力電流をパルス電流にするパル
ス化手段と、前記パルス電流を前記スイツチング
トランジスタのベース端子に供給する供給手段
と、前記スイツチングトランジスタのオン・オフ
動作によるパルス電圧をインダクタンス素子とコ
ンデンサとダイオードを用いて平滑する平滑手段
を有するように構成したものである。
段と、複数相のコイルと、前記コイルと直流電源
との間に挿入され、オン・オフ動作するスイツチ
ングトランジスタのデユーテイに比例もしくは略
比例した出力電圧を得る電圧変換手段と、前記電
圧変換手段の出力端子から前記コイルへの電流路
を切換え制御する分配手段と、前記電圧変換手段
から前記コイルに供給される電流に応動して変化
する電流信号を得る電流検出手段を具備する直流
モータであつて、前記電圧変換手段は、所定周波
数の三角波状信号を得る三角波発生手段と、前記
三角波状信号と電圧指令信号を比較し、前記電圧
指令信号に対応したデユーテイのパルス信号を得
るコンパレータ手段と、前記電流検出手段の電流
信号に応動して変化する入力電流が入力され、前
記入力電流に比例もしくは略比例した電流を出力
するカレントミラー手段と、前記カレントミラー
手段の入力側を前記コンパレータ手段のパルス信
号によりオン・オフすることにより、前記カレン
トミラー手段の出力電流をパルス電流にするパル
ス化手段と、前記パルス電流を前記スイツチング
トランジスタのベース端子に供給する供給手段
と、前記スイツチングトランジスタのオン・オフ
動作によるパルス電圧をインダクタンス素子とコ
ンデンサとダイオードを用いて平滑する平滑手段
を有するように構成したものである。
実施例の説明
以下、本発明を図示の実施例にもとづいて説明
する。第１図は、本発明の一実施例を表わす電気
回路である。第１図において、１は直流電流、２
は界磁用のマグネツト、３，４，５はマグネツト
２の磁束と鎖交する８相のコイル、６はモータ可
動部の位置に応じてコイル３，４，５への電流路
を切換える分配器、７は直流電源１より可変出力
の直流電圧VMを得るスイツチング方式の電圧変
換器、８はコイル３，４，５に供給される電流を
検出する電流検出器、９はモータ可動部の速度を
検出する速度検出器である。
する。第１図は、本発明の一実施例を表わす電気
回路である。第１図において、１は直流電流、２
は界磁用のマグネツト、３，４，５はマグネツト
２の磁束と鎖交する８相のコイル、６はモータ可
動部の位置に応じてコイル３，４，５への電流路
を切換える分配器、７は直流電源１より可変出力
の直流電圧VMを得るスイツチング方式の電圧変
換器、８はコイル３，４，５に供給される電流を
検出する電流検出器、９はモータ可動部の速度を
検出する速度検出器である。
分配器６をたとえばブラシコミユテータにて構
成すれば、モータ可動部はコイル３，４，５とな
り、マグネツト２はステータに固定され、コイル
の回転速度を速度検出器９にて検出する。また、
分配器６をたとえばホール素子とトランジスタ群
によつて構成すれば、マグネツト２がモータ可動
部となり、コイル３，４，５はステータに固定さ
れ、マグネツト２の回転速度を速度検出器９にて
検出する。
成すれば、モータ可動部はコイル３，４，５とな
り、マグネツト２はステータに固定され、コイル
の回転速度を速度検出器９にて検出する。また、
分配器６をたとえばホール素子とトランジスタ群
によつて構成すれば、マグネツト２がモータ可動
部となり、コイル３，４，５はステータに固定さ
れ、マグネツト２の回転速度を速度検出器９にて
検出する。
速度検出器９はたとえば周波数発電機と周期・
電圧変換器にて構成され、モータ可動部の速度が
遅い時にはその検出電圧Vdは小さく、速度が所
定値近傍になるとVdは速度に応動して変化し、
速度が速くなるとVdは大きくなる。
電圧変換器にて構成され、モータ可動部の速度が
遅い時にはその検出電圧Vdは小さく、速度が所
定値近傍になるとVdは速度に応動して変化し、
速度が速くなるとVdは大きくなる。
速度検出器９の出力電圧Vdは電圧変換器７に
入力され、発振器１１の所定周波数（50kHz程
度）の三角波信号とコンパレータ１２にて比較さ
れ、速度検出信号Vdに対応したデユテイにてト
ランジスタ１３をオン・オフ動作させる。
入力され、発振器１１の所定周波数（50kHz程
度）の三角波信号とコンパレータ１２にて比較さ
れ、速度検出信号Vdに対応したデユテイにてト
ランジスタ１３をオン・オフ動作させる。
トランジスタ１３がオンの時にはトランジスタ
１８，１９がオフとなり、スイツチングトランジ
スタ２１のベース電流が零となり、スイツチング
トランジスタ２１はオフとなる。トランジスタ１
３がオフの時には定電流源１４の電流I3と電流検
出器８の出力電流i2がダイオード１５，１６、抵
抗１７，２０、トランジスタ１８，１９からなる
カレントミラーに供給され、（i2＋I3）に比例（約
40倍）した電流をトランジスタ１８，１９のコレ
クタ側より吸引する。このコレクタ電流はスイツ
チングトランジスタ２１のベース電流となり、ス
イツチングトランジスタ２１をオンにする。
１８，１９がオフとなり、スイツチングトランジ
スタ２１のベース電流が零となり、スイツチング
トランジスタ２１はオフとなる。トランジスタ１
３がオフの時には定電流源１４の電流I3と電流検
出器８の出力電流i2がダイオード１５，１６、抵
抗１７，２０、トランジスタ１８，１９からなる
カレントミラーに供給され、（i2＋I3）に比例（約
40倍）した電流をトランジスタ１８，１９のコレ
クタ側より吸引する。このコレクタ電流はスイツ
チングトランジスタ２１のベース電流となり、ス
イツチングトランジスタ２１をオンにする。
すなわち、スイツチングトランジスタ２１は速
度検出信号Vdに対応したオン時間比率（デユテ
イ）にてオン・オフ動作し、オン時のベース電流
は電流検出器８の出力i2に応動して変化する。
度検出信号Vdに対応したオン時間比率（デユテ
イ）にてオン・オフ動作し、オン時のベース電流
は電流検出器８の出力i2に応動して変化する。
スイツチングトランジスタ２１がオンになると
直流電源１の電圧VS（20V）が出力され（Vi≒
VS）、インダクタンス素子２３を介してコンデン
サ２４および分配器６に電力が供給される。スイ
ツチングトランジスタ２１がオフになるとフライ
ホイールダイオード２２が導通し、インダクタン
ス素子２３に蓄えられたエネルギーを負荷側に供
給する。その結果、ダイオード２２、インダクタ
ンス素子２３、コンデンサ２４にて平滑され、電
圧変換器７の出力電圧VMはスイツチングトラン
ジスタ２１のオン時間比率に対応した値（速度検
出信号Vdに対応した値）となる。
直流電源１の電圧VS（20V）が出力され（Vi≒
VS）、インダクタンス素子２３を介してコンデン
サ２４および分配器６に電力が供給される。スイ
ツチングトランジスタ２１がオフになるとフライ
ホイールダイオード２２が導通し、インダクタン
ス素子２３に蓄えられたエネルギーを負荷側に供
給する。その結果、ダイオード２２、インダクタ
ンス素子２３、コンデンサ２４にて平滑され、電
圧変換器７の出力電圧VMはスイツチングトラン
ジスタ２１のオン時間比率に対応した値（速度検
出信号Vdに対応した値）となる。
電圧変換器７の出力電圧VMは分配器６を介し
てコイル３，４，５に供給され、コイルへの供給
電力、従つてモータの発生力は制御される。従つ
て、速度検出器９、電圧変換器７およびコイル
３，４，５によつて速度制御ループが構成され、
モータ可動部は所定の速度にて回転制御される。
てコイル３，４，５に供給され、コイルへの供給
電力、従つてモータの発生力は制御される。従つ
て、速度検出器９、電圧変換器７およびコイル
３，４，５によつて速度制御ループが構成され、
モータ可動部は所定の速度にて回転制御される。
次に、電流検出器８の動作について説明する。
コイルへの電流路に直列に挿入された抵抗３１の
両端には、供給電流Iaに比例した電圧降下R1・
Iaを生じる（抵抗３１の抵抗値をR1とする）。そ
の電圧降下はトランジスタ３２と定電流源３３の
エミツタホロワおよびトランジスタ３４と抵抗３
５によつて電流i1に変換される。トランジスタ３
２と３４のベース・エミツタ間順方向電圧（約
0.7V）は相殺され、抵抗３５の電圧降下と抵抗
３１の電圧降下は等しくなる。すなわち、抵抗３
５の抵抗値をR2とすると R2・i1＝R1・Ia ………(1) ∴i1＝（R1／R2）・Ia ………(2) となり、トランジスタ３４のエミツタ電流i1はコ
イルへの供給電流Iaに応動（比例）して変化す
る。電流i1はトランジスタ３４のコレクタ電流と
なり、トランジスタ３６，３７のカレントミラー
によつて反転され、電圧変換器７へ電流i2を供給
する。ここで、R2＝1000・R1とすればi1はIaの
1000分の１となり、十分に小さくなる（通常、
R2はR1の100倍以上に設定される）。
コイルへの電流路に直列に挿入された抵抗３１の
両端には、供給電流Iaに比例した電圧降下R1・
Iaを生じる（抵抗３１の抵抗値をR1とする）。そ
の電圧降下はトランジスタ３２と定電流源３３の
エミツタホロワおよびトランジスタ３４と抵抗３
５によつて電流i1に変換される。トランジスタ３
２と３４のベース・エミツタ間順方向電圧（約
0.7V）は相殺され、抵抗３５の電圧降下と抵抗
３１の電圧降下は等しくなる。すなわち、抵抗３
５の抵抗値をR2とすると R2・i1＝R1・Ia ………(1) ∴i1＝（R1／R2）・Ia ………(2) となり、トランジスタ３４のエミツタ電流i1はコ
イルへの供給電流Iaに応動（比例）して変化す
る。電流i1はトランジスタ３４のコレクタ電流と
なり、トランジスタ３６，３７のカレントミラー
によつて反転され、電圧変換器７へ電流i2を供給
する。ここで、R2＝1000・R1とすればi1はIaの
1000分の１となり、十分に小さくなる（通常、
R2はR1の100倍以上に設定される）。
電流i2は定電流源１４の電流I3と合成され、カ
レントミラー（ダイオード１５，１６、トランジ
スタ１８，１９、抵抗１７，２０）により反転、
増幅されてスイツチングトランジスタ２１のベー
ス電流IBとなる。抵抗１７と２０の抵抗値をそれ
ぞれR3、R4とすると、スイツチングトランジス
タ２１へのベース電流IBは（トランジスタ１３の
オフの時） IB＝（R3／R4）・（i2＋I3） ………(3) となる（ダイオード１５，１６の電圧降下とトラ
ンジスタ１９，２０のベース・エミツタ間電圧降
下は相殺する）。すなわち、スイツチングトラン
ジスタ２１のベース電流IBは電流検出器８の出力
i2に応動して変化し、コイルへの供給電流Iaが大
きい時には大きくなり、コイルへの供給電流Iaが
小さい時には小さくなる。ここで、R3＝40・R4
とすると、IBは（i2＋I3）の40倍となる（通常、
R3はR4の10倍以上に設定される）。
レントミラー（ダイオード１５，１６、トランジ
スタ１８，１９、抵抗１７，２０）により反転、
増幅されてスイツチングトランジスタ２１のベー
ス電流IBとなる。抵抗１７と２０の抵抗値をそれ
ぞれR3、R4とすると、スイツチングトランジス
タ２１へのベース電流IBは（トランジスタ１３の
オフの時） IB＝（R3／R4）・（i2＋I3） ………(3) となる（ダイオード１５，１６の電圧降下とトラ
ンジスタ１９，２０のベース・エミツタ間電圧降
下は相殺する）。すなわち、スイツチングトラン
ジスタ２１のベース電流IBは電流検出器８の出力
i2に応動して変化し、コイルへの供給電流Iaが大
きい時には大きくなり、コイルへの供給電流Iaが
小さい時には小さくなる。ここで、R3＝40・R4
とすると、IBは（i2＋I3）の40倍となる（通常、
R3はR4の10倍以上に設定される）。
第１図に示した本発明の実施例では、電圧変換
器７のスイツチングトランジスタ２１のベース電
流IBを電流検出器８の出力i2に応じて変化させて
いるために、定速制御状態におけるベース電流損
失が小さくなつている。これについて説明すれ
ば、モータの起動・加速段階において速度検出器
９の出力Vdは小さくなり、スイツチングトラン
ジスタ２１のオン時間比率が大きくなり、電圧変
換器７の出力電圧VMを大きくし、コイル３，４，
５への供給電流Iaを大きくする。コイルへの電流
を大きくするためには、スイツチングトランジス
タ２１のオン時の通電電流（コレクタ電流）を大
きくする必要があり、従つて、そのベース電流を
大きくする必要がある。いま、コイルへの供給電
流Iaを2Aとし、スイツチングトランジスタのオ
ン時での電流増幅度hFEを25とすると、そのベー
ス電流として2A／25＝80ｍＡ以上の電流を供給
する必要がある。
器７のスイツチングトランジスタ２１のベース電
流IBを電流検出器８の出力i2に応じて変化させて
いるために、定速制御状態におけるベース電流損
失が小さくなつている。これについて説明すれ
ば、モータの起動・加速段階において速度検出器
９の出力Vdは小さくなり、スイツチングトラン
ジスタ２１のオン時間比率が大きくなり、電圧変
換器７の出力電圧VMを大きくし、コイル３，４，
５への供給電流Iaを大きくする。コイルへの電流
を大きくするためには、スイツチングトランジス
タ２１のオン時の通電電流（コレクタ電流）を大
きくする必要があり、従つて、そのベース電流を
大きくする必要がある。いま、コイルへの供給電
流Iaを2Aとし、スイツチングトランジスタのオ
ン時での電流増幅度hFEを25とすると、そのベー
ス電流として2A／25＝80ｍＡ以上の電流を供給
する必要がある。
ここで、定速制御状態におけるコイルへの供給
電流が250ｍＡ（負荷トルクに対応）になるものと
すると、スイツチングトランジスタ２１のオン時
のベース電流として250／25＝10ｍＡを必要とさ
れるにすぎない。このとき、起動・加速時に必要
とされるベース電流（80ｍＡ以上）をそのまま流
すものとすれば、80ｍＡ−10ｍＡ＝70ｍＡの損失
（70ｍＡ×20V＝1.4W相当）を生じることにな
る。
電流が250ｍＡ（負荷トルクに対応）になるものと
すると、スイツチングトランジスタ２１のオン時
のベース電流として250／25＝10ｍＡを必要とさ
れるにすぎない。このとき、起動・加速時に必要
とされるベース電流（80ｍＡ以上）をそのまま流
すものとすれば、80ｍＡ−10ｍＡ＝70ｍＡの損失
（70ｍＡ×20V＝1.4W相当）を生じることにな
る。
本実施例では、電流検出器８の出力i2に応動し
てスイツチングトランジスタ２１のベース電流IB
を変化させ、起動・加速時でも十分に大きなベー
ス電流（80ｍＡ以上）を供給すると共に、定速制
御状態においてはそのベース電流を小さくするよ
うになしている。すなわち、起動・加速段階で
は、Ia＝2Aとするとi2＝2A／1000＝２ｍＡとな
り、I3＝0.1ｍＡとするとi2＋I3＝2.1ｍＡとなり、
スイツチングトランジスタ２１のベース電流はIB
＝40・（i2＋I3）＝84ｍＡとなる（スイツチングト
ランジスタ２１は十分にオンとなる）。また、Ia
＝250ｍＡ（定速回転状態）のときにはi2＝0.25ｍ
Ａとなり、i2＋I3＝0.35ｍＡであるからIB＝14ｍＡ
となる（必要ベース電流は10ｍＡであるから、ス
イツチングトランジスタ２１はオン・オフ動作す
る）。従つて、84−14＝70ｍＡのベース電流損失
（70ｍＡ×20V＝1.4W相当）が軽減されている。
てスイツチングトランジスタ２１のベース電流IB
を変化させ、起動・加速時でも十分に大きなベー
ス電流（80ｍＡ以上）を供給すると共に、定速制
御状態においてはそのベース電流を小さくするよ
うになしている。すなわち、起動・加速段階で
は、Ia＝2Aとするとi2＝2A／1000＝２ｍＡとな
り、I3＝0.1ｍＡとするとi2＋I3＝2.1ｍＡとなり、
スイツチングトランジスタ２１のベース電流はIB
＝40・（i2＋I3）＝84ｍＡとなる（スイツチングト
ランジスタ２１は十分にオンとなる）。また、Ia
＝250ｍＡ（定速回転状態）のときにはi2＝0.25ｍ
Ａとなり、i2＋I3＝0.35ｍＡであるからIB＝14ｍＡ
となる（必要ベース電流は10ｍＡであるから、ス
イツチングトランジスタ２１はオン・オフ動作す
る）。従つて、84−14＝70ｍＡのベース電流損失
（70ｍＡ×20V＝1.4W相当）が軽減されている。
なお、電圧変換器７の出力電圧VMが零の状態
よりモータの起動・加速を行なう場合には、スイ
ツチングトランジスタ２１の初期のベース電流は
定電流源１４の電流I3に対応する値（IB＝40I3＝
４ｍＡ）であり、スイツチングトランジスタ２１
は完全なオンとならないが、電圧変換器７の出力
電圧VMが大きくなるにつれてコイルへの電流Ia
も大きくなり、電流検出器８の出力i2が大きくな
り、ベース電流IBを大きくし、スイツチングトラ
ンジスタ２１は完全オン・オフ動作するようにな
る。すなわち、過渡的に正帰還が生じて電圧変換
器７の出力電圧VMは大きくなる。
よりモータの起動・加速を行なう場合には、スイ
ツチングトランジスタ２１の初期のベース電流は
定電流源１４の電流I3に対応する値（IB＝40I3＝
４ｍＡ）であり、スイツチングトランジスタ２１
は完全なオンとならないが、電圧変換器７の出力
電圧VMが大きくなるにつれてコイルへの電流Ia
も大きくなり、電流検出器８の出力i2が大きくな
り、ベース電流IBを大きくし、スイツチングトラ
ンジスタ２１は完全オン・オフ動作するようにな
る。すなわち、過渡的に正帰還が生じて電圧変換
器７の出力電圧VMは大きくなる。
このような正帰還動作を安定に作動させ、かつ
ベース電流損失を小さくするためには、次のよう
に設定することが望ましい。
ベース電流損失を小さくするためには、次のよう
に設定することが望ましい。
コイルへの供給電流Iaが零の場合にもスイツ
チングトランジスタ２１に所定の小さなベース
電流が供給されるようにする（オンにする時）。
チングトランジスタ２１に所定の小さなベース
電流が供給されるようにする（オンにする時）。
電流検出器８でのコイル電流Iaから出力i2へ
の変換利得をA1（第１図ではA1＝R1／R2）、電
圧変換器７でのi2からのスイツチングトランジ
スタ２１のベース電流IBへの伝達利得をA2（A2
＝R3／R4）、スイツチングトランジスタ２１の
電流増幅度をA3（A3＝hFE）とするとき、総合
積A1・A2・A3を近づける。実際にはスイツチ
ングトランジスタ２１の電流増幅度A3が変動
しやすいために、 0.8≦A1・A2・A3≦10 ………(4) とすることが好ましい。
の変換利得をA1（第１図ではA1＝R1／R2）、電
圧変換器７でのi2からのスイツチングトランジ
スタ２１のベース電流IBへの伝達利得をA2（A2
＝R3／R4）、スイツチングトランジスタ２１の
電流増幅度をA3（A3＝hFE）とするとき、総合
積A1・A2・A3を近づける。実際にはスイツチ
ングトランジスタ２１の電流増幅度A3が変動
しやすいために、 0.8≦A1・A2・A3≦10 ………(4) とすることが好ましい。
（A1・A2・A3が小さすぎると、大電流動作時
のスイツチングトランジスタ２１が十分オンと
ならないために、電圧変換器７の出力電圧VM
の最大値が小さくなり、また、A1・A2・A3が
大きすぎると、スイツチングトランジスタ２１
に過剰なベース電流を供給することになつて、
ベース電流損失の軽減効果が小さくなる。） なお、前述の実施例では、８相のコイルを使用
した例を示したが、本発明はそのような場合に限
らず、一般に、複数個のコイルを有する直流モー
タを構成できる。さらに本発明は速度検出器９の
検出電圧Vdによらず、任意の電圧指令信号によ
つても構成できる。また、速度検出器９、分配器
６等は周知の各種の構成が採用できる。さらに、
回転型の直流モータに限らず、モータ可動部が直
進移動する直進型の直流モータも構成できる。そ
の他、本発明の主旨を変えずして種々の変形が可
能である。
のスイツチングトランジスタ２１が十分オンと
ならないために、電圧変換器７の出力電圧VM
の最大値が小さくなり、また、A1・A2・A3が
大きすぎると、スイツチングトランジスタ２１
に過剰なベース電流を供給することになつて、
ベース電流損失の軽減効果が小さくなる。） なお、前述の実施例では、８相のコイルを使用
した例を示したが、本発明はそのような場合に限
らず、一般に、複数個のコイルを有する直流モー
タを構成できる。さらに本発明は速度検出器９の
検出電圧Vdによらず、任意の電圧指令信号によ
つても構成できる。また、速度検出器９、分配器
６等は周知の各種の構成が採用できる。さらに、
回転型の直流モータに限らず、モータ可動部が直
進移動する直進型の直流モータも構成できる。そ
の他、本発明の主旨を変えずして種々の変形が可
能である。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明の直流
モータは電力効率の良い構成となしている。従つ
て、本発明にもとづいて、乾電池を電源とする音
響、映像機器用の直流モータを構成するならば、
消費力の小さい電池寿命の長い機器を実現するこ
とができる。
モータは電力効率の良い構成となしている。従つ
て、本発明にもとづいて、乾電池を電源とする音
響、映像機器用の直流モータを構成するならば、
消費力の小さい電池寿命の長い機器を実現するこ
とができる。
第１図は本発明の実施例を表わす電気回路図で
ある。 １……直流電源、２……マグネツト、３，４，
５……コイル、６……分配器、７……電圧変換
器、８……電流検出器、９……速度検出器、１１
……発振器、１２……コンパレータ、２１……ス
イツチングトランジスタ。
ある。 １……直流電源、２……マグネツト、３，４，
５……コイル、６……分配器、７……電圧変換
器、８……電流検出器、９……速度検出器、１１
……発振器、１２……コンパレータ、２１……ス
イツチングトランジスタ。
Claims (1)
- １ 界磁手段と、複数相のコイルと、前記コイル
と直流電源との間に挿入され、オン・オフ動作す
るスイツチングトランジスタのデユーテイに比例
もしくは略比例した出力電圧を得る電圧変換手段
と、前記電圧変換手段の出力端子から前記コイル
への電流路を切換え制御する分配手段と、前記電
圧変換手段から前記コイルに供給される電流に応
動して変化する電流信号を得る電流検出手段を具
備する直流モータであつて、前記電圧変換手段
は、所定周波数の三角波状信号を得る三角波発生
手段と、前記三角波状信号と電圧指令信号を比較
し、前記電圧指令信号に対応したデユーテイのパ
ルス信号を得るコンパレータ手段と、前記電流検
出手段の電流信号に応動して変化する入力電流が
入力され、前記入力電流に比例もしくは略比例し
た電流を出力するカレントミラー手段と、前記カ
レントミラー手段の入力側を前記コンパレータ手
段のパルス信号によりオン・オフすることによ
り、前記カレントミラー手段の出力電流をパルス
電流にするパルス化手段と、前記パルス電流を前
記スイツチングトランジスタのベース端子に供給
する供給手段と、前記スイツチングトランジスタ
のオン・オフ動作によるパルス電圧をインダクタ
ンス素子とコンデンサとダイオードを用いて平滑
する平滑手段を有することを特徴とする直流モー
タ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57134301A JPS5925587A (ja) | 1982-07-31 | 1982-07-31 | 直流モ−タ |
| US06/518,284 US4527102A (en) | 1982-07-31 | 1983-07-28 | Drive system for a DC motor with reduced power loss |
| DE19833327761 DE3327761A1 (de) | 1982-07-31 | 1983-08-01 | Steuersystem fuer einen gleichstrommotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57134301A JPS5925587A (ja) | 1982-07-31 | 1982-07-31 | 直流モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5925587A JPS5925587A (ja) | 1984-02-09 |
| JPH0239198B2 true JPH0239198B2 (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=15125080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57134301A Granted JPS5925587A (ja) | 1982-07-31 | 1982-07-31 | 直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925587A (ja) |
-
1982
- 1982-07-31 JP JP57134301A patent/JPS5925587A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5925587A (ja) | 1984-02-09 |
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