JPH04275096A - 負荷の数値制御装置 - Google Patents
負荷の数値制御装置Info
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- JPH04275096A JPH04275096A JP3115724A JP11572491A JPH04275096A JP H04275096 A JPH04275096 A JP H04275096A JP 3115724 A JP3115724 A JP 3115724A JP 11572491 A JP11572491 A JP 11572491A JP H04275096 A JPH04275096 A JP H04275096A
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- electric
- load
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Links
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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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
- H02P25/086—Commutation
- H02P25/089—Sensorless control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】負荷の高速数値制御手段として利
用されるものである。特に、大きい負荷例えば駆動力が
10Kg重〜1000Kg重の場合で、停止位置の精度
が高く、急速に負荷を移動する為の電動機として利用さ
れるものである。
用されるものである。特に、大きい負荷例えば駆動力が
10Kg重〜1000Kg重の場合で、停止位置の精度
が高く、急速に負荷を移動する為の電動機として利用さ
れるものである。
【従来の技術】軽負荷のステッピング電動機は周知であ
るが、重負荷の高速移動の為のステッピング動作をする
電動機は実用化された例は少ない。軽負荷の場合に更に
高速度で負荷の数値制御を行なう手段はない。
るが、重負荷の高速移動の為のステッピング動作をする
電動機は実用化された例は少ない。軽負荷の場合に更に
高速度で負荷の数値制御を行なう手段はない。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】第1の課題 重負荷
を数値制御する為のステッピング電動機は、大型となる
ので次に述べる問題点がある。 (a) 慣性が大きいので、各ステップの作動に時間
を要し低速となり、実用性がない。 (b) 大きい出力トルクの為に、1ステップ動作の
加速と停止に大きい電力が必要となり、エネルギが大き
く効率が大巾に劣化して実用性が失なわれる。 第2の課題 1ステップの角度を小さくする必要があ
るが、この為に磁極に歯を設けると、回転速度が低下し
て負荷の数値制御の時間が延長され、高速の動作が不可
能となる問題点がある。
を数値制御する為のステッピング電動機は、大型となる
ので次に述べる問題点がある。 (a) 慣性が大きいので、各ステップの作動に時間
を要し低速となり、実用性がない。 (b) 大きい出力トルクの為に、1ステップ動作の
加速と停止に大きい電力が必要となり、エネルギが大き
く効率が大巾に劣化して実用性が失なわれる。 第2の課題 1ステップの角度を小さくする必要があ
るが、この為に磁極に歯を設けると、回転速度が低下し
て負荷の数値制御の時間が延長され、高速の動作が不可
能となる問題点がある。
【0003】
【課題を解決するための手段】第1の手段 n相(n
=2,3,4,…)全波通電の突極若しくはマグネット
の回転子を有する電動機ならびにこれにより駆動される
負荷を有する装置において、固定電機子のn相の磁極に
装着されたn相の電機子コイルと、各相の電機子コイル
を含む複数個のトランジスタによる通電制御回路と、該
回路の各トランジスタに並置して逆接続されて、電機子
コイルの通電が停止されたときに、その磁気エネルギを
電源側に還流するダイオードと、前記した通電制御回路
に電圧を印加する直流電源と、該直流電源正極若しくは
負極側に通電方向に挿入された2n個の逆流防止用のダ
イオードと、所定の周波数のn相全波通電のステッピン
グ電気信号を発生するように発振器の出力により駆動さ
れるパルス分配器と、前記した逆流防止用のダイオード
のそれぞれに並列に並置して設けられた小容量のコンデ
ンサと回転子の突極若しくはマグネットの回転子の磁極
の回転位置を複数個の位置検知素子により検知してn相
全波通電の位置検知信号を得る位置検知装置と、該位置
検知信号の周波数に対応した周波数の電気パルス列を得
る電気回路と、前記した位置検知信号により通電制御回
路の各トランジスタを付勢導通せしめて、直流電動機と
しての出力トルクを得る電気回路と、前記したステッピ
ング電気信号により通電制御回路の各トランジスタを付
勢導通せしめて、ステッピング電動機としての歩進出力
トルクを得る電気回路と、負荷の所要の移動量に対応す
る電気パルス数を入力して置数する第1の計数回路なら
びに該電気パルス数の1/2位の所定の数の電気パルス
数を置数する第2の計数回路と、電動機の起動とともに
発生する前記した電気パルス列により第1,第2の計数
回路の減算を開始し、又同時にROMに記憶されている
デジタルメモリを読み出し、第2の計数回路の零カウン
トの出力信号によりROMのデジタルメモリの読み出し
を逆行せしめる電気回路と、上述したデジタルメモリを
アナログ信号に転換し、該アナログ信号に対応した回転
速度に電動機の回転速度を制御する第1の回転速度制御
装置と、第2の計数回路の零カウントの出力により、電
動機を制動トルクを発生するモードに転化するとともに
ROMより得られるアナログ信号に対応した回転速度に
減速制御する第2の回転速度制御装置と、第1の計数回
路の設定された残留カウントの出力信号により、ステッ
ピング電動機の駆動に転化し、零カウントの出力信号に
より、パルス分配器に対する発振器出力による入力を断
つ電気回路とより構成されたものである。
=2,3,4,…)全波通電の突極若しくはマグネット
の回転子を有する電動機ならびにこれにより駆動される
負荷を有する装置において、固定電機子のn相の磁極に
装着されたn相の電機子コイルと、各相の電機子コイル
を含む複数個のトランジスタによる通電制御回路と、該
回路の各トランジスタに並置して逆接続されて、電機子
コイルの通電が停止されたときに、その磁気エネルギを
電源側に還流するダイオードと、前記した通電制御回路
に電圧を印加する直流電源と、該直流電源正極若しくは
負極側に通電方向に挿入された2n個の逆流防止用のダ
イオードと、所定の周波数のn相全波通電のステッピン
グ電気信号を発生するように発振器の出力により駆動さ
れるパルス分配器と、前記した逆流防止用のダイオード
のそれぞれに並列に並置して設けられた小容量のコンデ
ンサと回転子の突極若しくはマグネットの回転子の磁極
の回転位置を複数個の位置検知素子により検知してn相
全波通電の位置検知信号を得る位置検知装置と、該位置
検知信号の周波数に対応した周波数の電気パルス列を得
る電気回路と、前記した位置検知信号により通電制御回
路の各トランジスタを付勢導通せしめて、直流電動機と
しての出力トルクを得る電気回路と、前記したステッピ
ング電気信号により通電制御回路の各トランジスタを付
勢導通せしめて、ステッピング電動機としての歩進出力
トルクを得る電気回路と、負荷の所要の移動量に対応す
る電気パルス数を入力して置数する第1の計数回路なら
びに該電気パルス数の1/2位の所定の数の電気パルス
数を置数する第2の計数回路と、電動機の起動とともに
発生する前記した電気パルス列により第1,第2の計数
回路の減算を開始し、又同時にROMに記憶されている
デジタルメモリを読み出し、第2の計数回路の零カウン
トの出力信号によりROMのデジタルメモリの読み出し
を逆行せしめる電気回路と、上述したデジタルメモリを
アナログ信号に転換し、該アナログ信号に対応した回転
速度に電動機の回転速度を制御する第1の回転速度制御
装置と、第2の計数回路の零カウントの出力により、電
動機を制動トルクを発生するモードに転化するとともに
ROMより得られるアナログ信号に対応した回転速度に
減速制御する第2の回転速度制御装置と、第1の計数回
路の設定された残留カウントの出力信号により、ステッ
ピング電動機の駆動に転化し、零カウントの出力信号に
より、パルス分配器に対する発振器出力による入力を断
つ電気回路とより構成されたものである。
【0004】第2の手段 n相(n=3,4,5,…
)片波通電の突極若しくはマグネットの回転子を有する
電動機ならびにこれにより駆動される負荷を有する装置
において、固定電機子のn相の磁極に装着されたn相の
電機子コイルと、各相の電機子コイルを含む複数個のト
ランジスタによる通電制御回路と、該回路のトランジス
タに並置して逆接続されて、電機子コイルの通電が停止
されたときに、その磁気エネルギを電源側に還流するダ
イオードと、前記した通電制御回路に電圧を印加する直
流電源と、該直流電源の正極若しくは負極側に通電方向
に挿入されたn個の逆流防止用のダイオードと、所定の
周波数のn相片波通電のステッピング電気信号を発生す
るように発振器の出力により駆動されるパルス分配器と
、前記した逆流防止用のダイオードのそれぞれに並列に
並置して設けられた小容量のコンデンサと、回転子の突
極若しくはマグネット回転子の磁極の回転位置を複数個
の位置検知素子により検知してn相片波通電の位置検知
信号を得る位置検知装置と、該位置検知信号の周波数に
対応した周波数の電気パルス列を得る電気回路と、前記
した位置検知信号により通電制御回路の各トランジスタ
を付勢導通せしめて、直流電動機としての出力トルクを
得る電気回路と、前記したステッピング電気信号により
通電制御回路の各トランジスタを付勢導通せしめて、ス
テッピング電動機としての歩進出力トルクを得る電気回
路と、負荷の所要の移動量に対応する電気パルス数を入
力として置数する第1の計数回路ならびに該電気パルス
数の1/2位の所定の数の電気パルス数を置数する第2
の計数回路と、電動機の起動とともに発生する前記した
電気パルス列により第1,第2の計数回路の減算を開始
し、又同時にROMに記憶されているデジタルメモリを
読み出し、第2の計数回路の零カウントの出力信号によ
りROMのデジタルメモリの読み出しを逆行せしめる電
気回路と、該デジタルメモリをアナログ信号に転換し、
該アナログ信号に対応した回転速度に電動機の回転速度
を制御する第1の回転速度制御装置と、第2の計数回路
の零カウントの出力信号により電動機を制動トルクを発
生せしめるモードに転化するとともにROMより得られ
るアナログ信号に対応した回転速度に減速制御する第2
の回転速度制御装置と、第1の計数回路の設定された残
留カウントの出力信号により、ステッピング電動機の駆
動に転化し、零カウントの出力信号により、パルス分配
器に対する発振器出力による入力を断つ電気回路とより
構成されたものである。第3の手段 第1,第2の手
段において、負荷の所要の移動量に対応する電気パルス
数を入力として置数する第1の計数回路ならびに該電気
パルス数の1/2位の所定の数の電気パルス数を置数す
る第2の計数回路と、電動機の起動とともに発生する前
記した電気パルス列により第1,第2の計数回路の減算
を開始する電気回路と、電動機の起動後において、電機
子電流を設定値に保持して駆動する定電流回路と、第2
の計数回路の零カウントの出力信号により前記した電機
子電流を保持して電動機に逆転トルクを発生して制動を
行なう電気回路と、第1の設定された残留カウントの出
力信号により、ステッピング電動機の駆動に転化し、零
カウントの出力信号により、パルス分配器に対する発振
器出力による入力を断つ電気回路とより構成されたもの
である。
)片波通電の突極若しくはマグネットの回転子を有する
電動機ならびにこれにより駆動される負荷を有する装置
において、固定電機子のn相の磁極に装着されたn相の
電機子コイルと、各相の電機子コイルを含む複数個のト
ランジスタによる通電制御回路と、該回路のトランジス
タに並置して逆接続されて、電機子コイルの通電が停止
されたときに、その磁気エネルギを電源側に還流するダ
イオードと、前記した通電制御回路に電圧を印加する直
流電源と、該直流電源の正極若しくは負極側に通電方向
に挿入されたn個の逆流防止用のダイオードと、所定の
周波数のn相片波通電のステッピング電気信号を発生す
るように発振器の出力により駆動されるパルス分配器と
、前記した逆流防止用のダイオードのそれぞれに並列に
並置して設けられた小容量のコンデンサと、回転子の突
極若しくはマグネット回転子の磁極の回転位置を複数個
の位置検知素子により検知してn相片波通電の位置検知
信号を得る位置検知装置と、該位置検知信号の周波数に
対応した周波数の電気パルス列を得る電気回路と、前記
した位置検知信号により通電制御回路の各トランジスタ
を付勢導通せしめて、直流電動機としての出力トルクを
得る電気回路と、前記したステッピング電気信号により
通電制御回路の各トランジスタを付勢導通せしめて、ス
テッピング電動機としての歩進出力トルクを得る電気回
路と、負荷の所要の移動量に対応する電気パルス数を入
力として置数する第1の計数回路ならびに該電気パルス
数の1/2位の所定の数の電気パルス数を置数する第2
の計数回路と、電動機の起動とともに発生する前記した
電気パルス列により第1,第2の計数回路の減算を開始
し、又同時にROMに記憶されているデジタルメモリを
読み出し、第2の計数回路の零カウントの出力信号によ
りROMのデジタルメモリの読み出しを逆行せしめる電
気回路と、該デジタルメモリをアナログ信号に転換し、
該アナログ信号に対応した回転速度に電動機の回転速度
を制御する第1の回転速度制御装置と、第2の計数回路
の零カウントの出力信号により電動機を制動トルクを発
生せしめるモードに転化するとともにROMより得られ
るアナログ信号に対応した回転速度に減速制御する第2
の回転速度制御装置と、第1の計数回路の設定された残
留カウントの出力信号により、ステッピング電動機の駆
動に転化し、零カウントの出力信号により、パルス分配
器に対する発振器出力による入力を断つ電気回路とより
構成されたものである。第3の手段 第1,第2の手
段において、負荷の所要の移動量に対応する電気パルス
数を入力として置数する第1の計数回路ならびに該電気
パルス数の1/2位の所定の数の電気パルス数を置数す
る第2の計数回路と、電動機の起動とともに発生する前
記した電気パルス列により第1,第2の計数回路の減算
を開始する電気回路と、電動機の起動後において、電機
子電流を設定値に保持して駆動する定電流回路と、第2
の計数回路の零カウントの出力信号により前記した電機
子電流を保持して電動機に逆転トルクを発生して制動を
行なう電気回路と、第1の設定された残留カウントの出
力信号により、ステッピング電動機の駆動に転化し、零
カウントの出力信号により、パルス分配器に対する発振
器出力による入力を断つ電気回路とより構成されたもの
である。
【0005】
【作用】第1の作用 電機子コイルの通電が断たれた
ときに、蓄積された磁気エネルギを逆流防止用ダイオー
ドにより電源側に還流することを阻止して、小容量のコ
ンデンサに流入充電するので、磁気エネルギの消滅が急
速となり、所定時間後に電機子コイルの通電が開始され
たときに、コンデンサの高電圧が印加されるので通電電
流の立上がりが急速となる。従って高速の電動機とする
ことができる。第2の作用 負荷を移動する第1段階
では、直流電動機として高速度で駆動され、又騒音の発
生もなく負荷の移動を行なうことができる。第2段階の
移動で、逆転モードとして急減速し、所定の速度として
負荷を移動する。第3段階の移動となったときに、ステ
ッピング電動機に転換して、負荷の移動を行ない、次に
ステッピング信号入力を停止して、負荷の移動を停止す
る。上述した第1,第2,第3段階、負荷の停止点は、
負荷の移動量に対応した計数値を計数回路に置数し、位
置検知信号により減算したときの残留計数値により制御
しているので、負荷の数値制御を急速に行なうことがで
きる。前述した第2段階の負荷の移動区間において、逆
転制動が行なわれて急減速されるが、このときに正転モ
ードの運転中に逆転モードに転換することにより、回生
制動を行なうことができるので、効率の良好な減速をす
ることができる。
ときに、蓄積された磁気エネルギを逆流防止用ダイオー
ドにより電源側に還流することを阻止して、小容量のコ
ンデンサに流入充電するので、磁気エネルギの消滅が急
速となり、所定時間後に電機子コイルの通電が開始され
たときに、コンデンサの高電圧が印加されるので通電電
流の立上がりが急速となる。従って高速の電動機とする
ことができる。第2の作用 負荷を移動する第1段階
では、直流電動機として高速度で駆動され、又騒音の発
生もなく負荷の移動を行なうことができる。第2段階の
移動で、逆転モードとして急減速し、所定の速度として
負荷を移動する。第3段階の移動となったときに、ステ
ッピング電動機に転換して、負荷の移動を行ない、次に
ステッピング信号入力を停止して、負荷の移動を停止す
る。上述した第1,第2,第3段階、負荷の停止点は、
負荷の移動量に対応した計数値を計数回路に置数し、位
置検知信号により減算したときの残留計数値により制御
しているので、負荷の数値制御を急速に行なうことがで
きる。前述した第2段階の負荷の移動区間において、逆
転制動が行なわれて急減速されるが、このときに正転モ
ードの運転中に逆転モードに転換することにより、回生
制動を行なうことができるので、効率の良好な減速をす
ることができる。
【0006】
【実施例】図1以降について本発明の実施例を説明する
。各図面の同一記号のものは同一部材なので、その重複
した説明は省略する。図1は、本発明が適用される2相
のリラクタンス型電動機の1例で、その回転子の突極と
固定電機子の磁極と電機子コイルの構成を示す断面図で
ある。以降の角度表示はすべて電気角とする。図1にお
いて、記号1は回転子で、その突極1a,1b,…の巾
は180度、それぞれは360度の位相差で等しいピッ
チで配設されている。回転子1は、珪素鋼板を積層した
周知の手段により作られている。記号5は回転軸である
。磁極16a,16b,…は、磁路となる固定電機子磁
心16とともに、回転子1と同じ手段により作られてい
る。磁極16a,16b,…の端面には、突出された歯
16a−1,16a−2…がそれぞれ設けられ、歯の巾
は180度で同じ角度離間している。磁極16a,16
b,…には、電機子コイル17a,17b,…が捲着さ
れ、各磁極16a,16b,…は等しいピッチで円周面
に図示のように配設されている。
。各図面の同一記号のものは同一部材なので、その重複
した説明は省略する。図1は、本発明が適用される2相
のリラクタンス型電動機の1例で、その回転子の突極と
固定電機子の磁極と電機子コイルの構成を示す断面図で
ある。以降の角度表示はすべて電気角とする。図1にお
いて、記号1は回転子で、その突極1a,1b,…の巾
は180度、それぞれは360度の位相差で等しいピッ
チで配設されている。回転子1は、珪素鋼板を積層した
周知の手段により作られている。記号5は回転軸である
。磁極16a,16b,…は、磁路となる固定電機子磁
心16とともに、回転子1と同じ手段により作られてい
る。磁極16a,16b,…の端面には、突出された歯
16a−1,16a−2…がそれぞれ設けられ、歯の巾
は180度で同じ角度離間している。磁極16a,16
b,…には、電機子コイル17a,17b,…が捲着さ
れ、各磁極16a,16b,…は等しいピッチで円周面
に図示のように配設されている。
【0007】固定電機子16の外周には、円筒形の外筺
6が嵌着される。図3は、上述した磁極と突極(歯)の
展開図である。本発明によるリラクタンス型2相電動機
は、次に述べる問題点がある。第1に、出力トルクとは
無関係な磁極と突極間の磁気吸引力が大きいので機械振
動を誘発する。これを防止する為に、同相で励磁される
磁極を、回転軸に関し対称の位置に2個1組配設して、
上記した磁気吸引力をバランスしている。第2に、図1
5のタイムチャートの点線曲線43で示すように、突極
が磁極に対向し始める初期はトルクが著しく大きく、末
期では小さくなる。従って合成トルクも大きいリプルト
ルクを含む欠点がある。かかる欠点を除去するには、例
えば次の手段によると有効である。即ち突極と磁極の対
向面の回転軸の方向の巾を異ならしめる手段とする。か
かる手段により対向面の洩れ磁束により、出力トルク曲
線は図15の曲線43aのように平坦となる。
6が嵌着される。図3は、上述した磁極と突極(歯)の
展開図である。本発明によるリラクタンス型2相電動機
は、次に述べる問題点がある。第1に、出力トルクとは
無関係な磁極と突極間の磁気吸引力が大きいので機械振
動を誘発する。これを防止する為に、同相で励磁される
磁極を、回転軸に関し対称の位置に2個1組配設して、
上記した磁気吸引力をバランスしている。第2に、図1
5のタイムチャートの点線曲線43で示すように、突極
が磁極に対向し始める初期はトルクが著しく大きく、末
期では小さくなる。従って合成トルクも大きいリプルト
ルクを含む欠点がある。かかる欠点を除去するには、例
えば次の手段によると有効である。即ち突極と磁極の対
向面の回転軸の方向の巾を異ならしめる手段とする。か
かる手段により対向面の洩れ磁束により、出力トルク曲
線は図15の曲線43aのように平坦となる。
【0008】第3に効率が劣化する欠点がある。励磁電
流曲線は、図15において、曲線42のようになる。通
電の初期は、電機子コイルのインダクタンスにより電流
値は小さく、中央部は逆起電力により、更に小さくなる
。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇し、曲
線42のようになる。この末期のピーク値は、起動時の
電流値と等しい。この区間では、出力トルクがないので
、ジュール損失のみとなり、効率を大巾に減少せしめる
欠点がある。曲線42は180度の巾となっているので
、磁気エネルギは点線42aのように放電し、これが反
トルクとなるので更に効率が劣化する。第4に、出力ト
ルクを大きくすると、即ち突極と磁極の歯の数を増加し
、励磁電流を増加すると、回転速度が著しく小さくなる
欠点がある。
流曲線は、図15において、曲線42のようになる。通
電の初期は、電機子コイルのインダクタンスにより電流
値は小さく、中央部は逆起電力により、更に小さくなる
。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇し、曲
線42のようになる。この末期のピーク値は、起動時の
電流値と等しい。この区間では、出力トルクがないので
、ジュール損失のみとなり、効率を大巾に減少せしめる
欠点がある。曲線42は180度の巾となっているので
、磁気エネルギは点線42aのように放電し、これが反
トルクとなるので更に効率が劣化する。第4に、出力ト
ルクを大きくすると、即ち突極と磁極の歯の数を増加し
、励磁電流を増加すると、回転速度が著しく小さくなる
欠点がある。
【0009】一般に、リラクタンス型の電動機では、出
力トルクを増大するには、図1の磁極の歯と突極の数を
増加し、又両者の対向空隙を小さくすることが必要とな
る。このときに回転数を所要値に保持すると、磁極16
a,16b,…の歯と突極1a,1b,…に蓄積される
磁気エネルギにより励磁電流の立上がり傾斜が相対的に
ゆるくなり、又通電が断たれても、磁気エネルギによる
放電電流が消滅する時間が相対的に延長され、従って、
大きい反トルクが発生する。かかる事情により、励磁電
流値のピーク値は小さくなり、反トルクも発生するので
、回転速度が小さい値となる。1回転する間に、1つの
磁極に出入する磁気エネルギ回数は、周知の3相の直流
電動機に比較して著しく多くなることも、リラクタンス
型の電動機の回転速度が低下する原因となっている。
力トルクを増大するには、図1の磁極の歯と突極の数を
増加し、又両者の対向空隙を小さくすることが必要とな
る。このときに回転数を所要値に保持すると、磁極16
a,16b,…の歯と突極1a,1b,…に蓄積される
磁気エネルギにより励磁電流の立上がり傾斜が相対的に
ゆるくなり、又通電が断たれても、磁気エネルギによる
放電電流が消滅する時間が相対的に延長され、従って、
大きい反トルクが発生する。かかる事情により、励磁電
流値のピーク値は小さくなり、反トルクも発生するので
、回転速度が小さい値となる。1回転する間に、1つの
磁極に出入する磁気エネルギ回数は、周知の3相の直流
電動機に比較して著しく多くなることも、リラクタンス
型の電動機の回転速度が低下する原因となっている。
【0010】本発明装置によれば、上述した諸欠点が除
去され、簡素な電機子コイルの通電制御回路により目的
が達成される特徴がある。図3において、電機子コイル
17b,17f,17c,17gが通電されると、磁極
16b,16f,16c,16gの歯と対向する突極1
d,1e,1f,…が吸引されて、矢印A方向に回転す
る。90度回転すると、電機子コイル17b,17fの
通電が停止され、電機子コイル17d,17hが通電さ
れるので、磁極16d,16hの歯と対向する突極が吸
引されてトルクが発生する。磁極16b,16cはN極
,磁極16f,16gはS極となる。かかる極性の磁化
は、磁束の洩れによる反トルクを小さくする為である。 次の90度の回転では、磁極16c,16gと16d,
16hは図示のN,S極性となる。次の90度の回転、
その次の90度の回転では各磁極は、順次に図示の極性
に磁化される。上述した励磁により、回転子1は、矢印
A方向に回転して2相の電動機となるものである。 図1の突極数は、36個となり、従来周知のこの種のも
のより多い。従って、各磁極に励磁により蓄積された磁
気エネルギの放電により反トルクを発生し、出力トルク
は大きくなるが、回転速度が低下して問題点が残り、実
用化できなくなる。しかし、本発明の手段によると、上
述した不都合が除去され、出力トルクが増大する効果の
みが付加される。その詳細については後述する。図3の
歯16a−1,16a−2,16a−3,…は、1つの
磁極当り3個であるが、2個としても本発明が実施でき
る。又1つの磁極の歯を1個即ち磁極が歯となるように
構成しても実施できる。1つの磁極の歯の数をn個とす
ると、磁極が1つの歯となる場合のn倍のトルクとなる
。
去され、簡素な電機子コイルの通電制御回路により目的
が達成される特徴がある。図3において、電機子コイル
17b,17f,17c,17gが通電されると、磁極
16b,16f,16c,16gの歯と対向する突極1
d,1e,1f,…が吸引されて、矢印A方向に回転す
る。90度回転すると、電機子コイル17b,17fの
通電が停止され、電機子コイル17d,17hが通電さ
れるので、磁極16d,16hの歯と対向する突極が吸
引されてトルクが発生する。磁極16b,16cはN極
,磁極16f,16gはS極となる。かかる極性の磁化
は、磁束の洩れによる反トルクを小さくする為である。 次の90度の回転では、磁極16c,16gと16d,
16hは図示のN,S極性となる。次の90度の回転、
その次の90度の回転では各磁極は、順次に図示の極性
に磁化される。上述した励磁により、回転子1は、矢印
A方向に回転して2相の電動機となるものである。 図1の突極数は、36個となり、従来周知のこの種のも
のより多い。従って、各磁極に励磁により蓄積された磁
気エネルギの放電により反トルクを発生し、出力トルク
は大きくなるが、回転速度が低下して問題点が残り、実
用化できなくなる。しかし、本発明の手段によると、上
述した不都合が除去され、出力トルクが増大する効果の
みが付加される。その詳細については後述する。図3の
歯16a−1,16a−2,16a−3,…は、1つの
磁極当り3個であるが、2個としても本発明が実施でき
る。又1つの磁極の歯を1個即ち磁極が歯となるように
構成しても実施できる。1つの磁極の歯の数をn個とす
ると、磁極が1つの歯となる場合のn倍のトルクとなる
。
【0011】次に電機子コイル17a,17b,…,1
7hの通電制御手段について説明する。図8において、
電機子コイルK,Lは、図3の電機子コイル17a,1
7e及び17c,17gをそれぞれ示し、2個の電機子
コイルは、直列若しくは並列に接続されている。電機子
コイルK,Lの両端には、それぞれトランジスタ22a
,22b,22c,22dが挿入されている。トランジ
スタ22a,22b,22c,22dは、半導体スイッ
チング素子となるもので、同じ効果のある他の半導体素
子でもよい。直流電源正負端子2a,2bより供電が行
なわれている。端子27aよりハイレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタ22a,22bが導通して
、電機子コイルKが通電される。端子27cよりハイレ
ベルの電気信号が入力されると、トランジスタ22c,
22dが導通して、電機子コイルLが通電される。
7hの通電制御手段について説明する。図8において、
電機子コイルK,Lは、図3の電機子コイル17a,1
7e及び17c,17gをそれぞれ示し、2個の電機子
コイルは、直列若しくは並列に接続されている。電機子
コイルK,Lの両端には、それぞれトランジスタ22a
,22b,22c,22dが挿入されている。トランジ
スタ22a,22b,22c,22dは、半導体スイッ
チング素子となるもので、同じ効果のある他の半導体素
子でもよい。直流電源正負端子2a,2bより供電が行
なわれている。端子27aよりハイレベルの電気信号が
入力されると、トランジスタ22a,22bが導通して
、電機子コイルKが通電される。端子27cよりハイレ
ベルの電気信号が入力されると、トランジスタ22c,
22dが導通して、電機子コイルLが通電される。
【0012】図5のコイル10a,10bは、図3の同
一記号のもので、径が4ミリメートル位で偏平空心のコ
イルで、100ターン位のものである。次に、端子27
a,27b,…より入力される位置検知信号を得る手段
について説明する。図5において、コイル10a,10
bは、図3の位置で、固定電機子16側に固定されてい
る。記号10は、周波数が1メガサイクル位の発振器で
ある。コイル10a,10b,抵抗19a,19b,1
9c,19dは、ブリッジ回路となり、コイル10a,
10bが突極1a,1b,…に対向したときに、ブリッ
ジ回路は平衡して、オペアンプ24−1,24−2のそ
れぞれの2つの入力は等しくなる。上述した入力は、ダ
イオード11a,11b,11cにより整流されて直流
化される。平滑用のコンデンサを付加すると、整流は完
全となるが、必ずしも必要なものではない。コンデンサ
を除去すると集積回路化するときに有効な手段となる。 コイル10aによるオペアンプ24−1の出力は、矩形
波となり、図15のタイムチヤートで、曲線50a,5
0b,…として示される。オペアンプ24−2の出力は
、コイル10bによる位置検知信号で、この電気信号は
、曲線51a,51b,…として示されている。
一記号のもので、径が4ミリメートル位で偏平空心のコ
イルで、100ターン位のものである。次に、端子27
a,27b,…より入力される位置検知信号を得る手段
について説明する。図5において、コイル10a,10
bは、図3の位置で、固定電機子16側に固定されてい
る。記号10は、周波数が1メガサイクル位の発振器で
ある。コイル10a,10b,抵抗19a,19b,1
9c,19dは、ブリッジ回路となり、コイル10a,
10bが突極1a,1b,…に対向したときに、ブリッ
ジ回路は平衡して、オペアンプ24−1,24−2のそ
れぞれの2つの入力は等しくなる。上述した入力は、ダ
イオード11a,11b,11cにより整流されて直流
化される。平滑用のコンデンサを付加すると、整流は完
全となるが、必ずしも必要なものではない。コンデンサ
を除去すると集積回路化するときに有効な手段となる。 コイル10aによるオペアンプ24−1の出力は、矩形
波となり、図15のタイムチヤートで、曲線50a,5
0b,…として示される。オペアンプ24−2の出力は
、コイル10bによる位置検知信号で、この電気信号は
、曲線51a,51b,…として示されている。
【0013】コイル10a,10bは、(180+90
)度離間している。従って、曲線50a,50b,…と
曲線51a,51b,…との位相差は90度となる。 反転回路13e,13fを介する出力は、曲線52a,
52b,…及び曲線53a,53b,…となる。端子1
2a,12b,12c,12dより、上述した位置検知
信号が出力されている。端子12a,12b,12c,
12dの出力は、図7の端子15a,15b,15c,
15dにそれぞれ入力されている。図7のアンド回路1
4aの出力は、曲線50a,50b,…と曲線53a,
53b,…の重畳する部分のみとなるので、図15の曲
線54a,54b,…となり、90度の巾で360度離
間している。アンド回路14b,14c,14dの出力
信号は、同様な理由で、図15の曲線55a,55b,
…,曲線56a,56b,…となる。端子20にハイレ
ベルの入力信号があるときには、アンド回路18a,1
8b,…,18dの下側の入力がハイレベルとなるので
、オア回路19a,19b,…,19dを介して、端子
20a,20b,…,20dより、端子15a,15b
,15c,15dの入力がそれぞれ出力される。
)度離間している。従って、曲線50a,50b,…と
曲線51a,51b,…との位相差は90度となる。 反転回路13e,13fを介する出力は、曲線52a,
52b,…及び曲線53a,53b,…となる。端子1
2a,12b,12c,12dより、上述した位置検知
信号が出力されている。端子12a,12b,12c,
12dの出力は、図7の端子15a,15b,15c,
15dにそれぞれ入力されている。図7のアンド回路1
4aの出力は、曲線50a,50b,…と曲線53a,
53b,…の重畳する部分のみとなるので、図15の曲
線54a,54b,…となり、90度の巾で360度離
間している。アンド回路14b,14c,14dの出力
信号は、同様な理由で、図15の曲線55a,55b,
…,曲線56a,56b,…となる。端子20にハイレ
ベルの入力信号があるときには、アンド回路18a,1
8b,…,18dの下側の入力がハイレベルとなるので
、オア回路19a,19b,…,19dを介して、端子
20a,20b,…,20dより、端子15a,15b
,15c,15dの入力がそれぞれ出力される。
【0014】端子20の入力がローレベルのときには、
アンド回路18e,18f,18g,18hの下側の入
力がハイレベルとなるので、アンド回路14a,14b
,14c,14dの出力は、それぞれ端子20c,20
d,20a,20bより得られる。詳細については後述
するが、端子20のハイレベル,ローレベルの入力によ
り、電動機を正転若しくは逆転させることができる位置
検知信号を得ることができるものである。記号13a,
13b,13c,13dは、微分回路で、それぞれ端子
15a,15b,15c,15dの入力信号の始端部の
微分パルスを得る為のものである。端子12より微分パ
ルスが出力される。電動機の回転子1が360度回転す
ることにより、4個の微分パルスが得られる。即ち回転
子1が90度回転する毎に1個の電気パルスが得られる
ものである。端子20a,20b,20c,20dの出
力は、それぞれ図8の端子27a,27b,27c,2
7dに入力される。
アンド回路18e,18f,18g,18hの下側の入
力がハイレベルとなるので、アンド回路14a,14b
,14c,14dの出力は、それぞれ端子20c,20
d,20a,20bより得られる。詳細については後述
するが、端子20のハイレベル,ローレベルの入力によ
り、電動機を正転若しくは逆転させることができる位置
検知信号を得ることができるものである。記号13a,
13b,13c,13dは、微分回路で、それぞれ端子
15a,15b,15c,15dの入力信号の始端部の
微分パルスを得る為のものである。端子12より微分パ
ルスが出力される。電動機の回転子1が360度回転す
ることにより、4個の微分パルスが得られる。即ち回転
子1が90度回転する毎に1個の電気パルスが得られる
ものである。端子20a,20b,20c,20dの出
力は、それぞれ図8の端子27a,27b,27c,2
7dに入力される。
【0015】図8のブロック回路B,Cは、電機子コイ
ルM(電機子コイル17b,17fの直列若しくは並列
回路)及び電機子コイルN(電機子コイル17d,17
hの直列若しくは並列回路)の通電制御をする為の回路
で、電機子コイルKのものと同じ構成となっている。図
8の端子27a,27b,27c,27dに入力される
位置検知信号は、図15の曲線54a,54b,…及び
その下段の3段のそれぞれの曲線の電気信号となってい
る。図8の端子27a,27b,27c,27dに入力
される位置検知信号が、図14のタイムチャートに、曲
線54a,55a,56a,57aとして示されている
。曲線54aの電気信号が端子27aに入力されると、
電機子コイルKが通電され、点線58aに示すように励
磁電流が流れる。
ルM(電機子コイル17b,17fの直列若しくは並列
回路)及び電機子コイルN(電機子コイル17d,17
hの直列若しくは並列回路)の通電制御をする為の回路
で、電機子コイルKのものと同じ構成となっている。図
8の端子27a,27b,27c,27dに入力される
位置検知信号は、図15の曲線54a,54b,…及び
その下段の3段のそれぞれの曲線の電気信号となってい
る。図8の端子27a,27b,27c,27dに入力
される位置検知信号が、図14のタイムチャートに、曲
線54a,55a,56a,57aとして示されている
。曲線54aの電気信号が端子27aに入力されると、
電機子コイルKが通電され、点線58aに示すように励
磁電流が流れる。
【0016】曲線54aの末端で、トランジスタ22a
,22bが不導通に転化するので、電機子コイルKに蓄
積された磁気エネルギは、点線の曲線の末端に示すよう
に放電される。この放電電流の区間が長く45度を越え
ると反トルクとなる。又、次に端子27bに曲線55a
の電気信号が入力されるので、電機子コイルMが通電さ
れる。この上昇する電流の立上がりがおくれると減トル
クとなる。上述したように、降下部と立上り部の区間の
時間が長いと、反トルクと減トルクを発生する不都合が
ある。トランジスタ22a,22bが不導通になったと
きに、ダイオード23b,抵抗40a,ダイオード23
aを介して、直流電源正負端子2a,2bより、電源に
磁気エネルギを還流することが、逆流防止用のダイオー
ド24aにより阻止され、コンデンサ25aを充電する
。この充電電圧は、コンデンサ25aの容量で定まるの
で、回路素子の耐電圧特性により規制される範囲で、可
能な限り高電圧となるように小容量のものが選択される
。コンデンサ25aが高電圧に充電され、電機子コイル
Kの磁気エネルギは急速にコンデンサ25aの静電エネ
ルギに転化されるので、電機子コイルKの電流の降下も
急速となる。従って反トルクの発生が防止される作用が
ある。
,22bが不導通に転化するので、電機子コイルKに蓄
積された磁気エネルギは、点線の曲線の末端に示すよう
に放電される。この放電電流の区間が長く45度を越え
ると反トルクとなる。又、次に端子27bに曲線55a
の電気信号が入力されるので、電機子コイルMが通電さ
れる。この上昇する電流の立上がりがおくれると減トル
クとなる。上述したように、降下部と立上り部の区間の
時間が長いと、反トルクと減トルクを発生する不都合が
ある。トランジスタ22a,22bが不導通になったと
きに、ダイオード23b,抵抗40a,ダイオード23
aを介して、直流電源正負端子2a,2bより、電源に
磁気エネルギを還流することが、逆流防止用のダイオー
ド24aにより阻止され、コンデンサ25aを充電する
。この充電電圧は、コンデンサ25aの容量で定まるの
で、回路素子の耐電圧特性により規制される範囲で、可
能な限り高電圧となるように小容量のものが選択される
。コンデンサ25aが高電圧に充電され、電機子コイル
Kの磁気エネルギは急速にコンデンサ25aの静電エネ
ルギに転化されるので、電機子コイルKの電流の降下も
急速となる。従って反トルクの発生が防止される作用が
ある。
【0017】次に位置検知信号54bが、端子27aに
入力されると再び電機子コイルKの通電が開始されるが
、このときの印加電圧はコンデンサ25aと電源電圧の
加算されたものとなるので、通電電流の立上がりが急速
となる。以上の説明より判るように、電機子コイルKの
通電電流の立上がりと降下が急速となる。他の電機子コ
イルL,M,Nについても上述した事情は全く同じで、
逆流防止用のダイオード24b,24c,24dならび
に小容量のコンデンサ25b,25c,25dの作用に
より、各電機子コイルの通電電流の立上がりと降下が急
速となる。高速度となると、位置検知信号55a,55
a,…の巾が小さくなるので、トルクの減少と反トルク
の発生を防止する為に上述した手段は不可欠のものとな
る。各電機子コイルに蓄積される磁気エネルギは、その
出入に時間を要するので、一般的手段は、端子2a,2
bの電圧を高電圧とするものであるが、この手段による
と、出力1Kwの電動機で毎分2万回転のものとするの
に1000ボルト以上の電圧となる。本発明の手段によ
ると、磁気エネルギの出入は自己の持つエネルギにより
行なわれるので、電源電圧は実用的な電圧範囲とするこ
とができる特徴がある。
入力されると再び電機子コイルKの通電が開始されるが
、このときの印加電圧はコンデンサ25aと電源電圧の
加算されたものとなるので、通電電流の立上がりが急速
となる。以上の説明より判るように、電機子コイルKの
通電電流の立上がりと降下が急速となる。他の電機子コ
イルL,M,Nについても上述した事情は全く同じで、
逆流防止用のダイオード24b,24c,24dならび
に小容量のコンデンサ25b,25c,25dの作用に
より、各電機子コイルの通電電流の立上がりと降下が急
速となる。高速度となると、位置検知信号55a,55
a,…の巾が小さくなるので、トルクの減少と反トルク
の発生を防止する為に上述した手段は不可欠のものとな
る。各電機子コイルに蓄積される磁気エネルギは、その
出入に時間を要するので、一般的手段は、端子2a,2
bの電圧を高電圧とするものであるが、この手段による
と、出力1Kwの電動機で毎分2万回転のものとするの
に1000ボルト以上の電圧となる。本発明の手段によ
ると、磁気エネルギの出入は自己の持つエネルギにより
行なわれるので、電源電圧は実用的な電圧範囲とするこ
とができる特徴がある。
【0018】各電機子コイルの通電区間が90度なので
、図3のコイル10a,10bの位置を調整して、最大
トルクの発生する区間とすることにより、効率を上昇せ
しめることができる効果がある。この為に、突極が磁極
に侵入し始めた点より、45度侵入したときに、励磁コ
イルが通電されるように前記したコイル10a,10b
の位置調整が行なわれる。又上述した手段は、正逆転を
行なう場合にも必要となるが、これについては後述する
。図8の通電制御回路は、周知の2相のリラクタンス型
の電動機の通電制御回路より簡素化される特徴がある。 これは、位置検知信号曲線54a,55a,…が連続し
ている為である。曲線54a,55a,…の境界部(図
14で太線で示されている。)に空隙があると、起動時
に励磁電流が通電されなく、起動が不安定となる。
、図3のコイル10a,10bの位置を調整して、最大
トルクの発生する区間とすることにより、効率を上昇せ
しめることができる効果がある。この為に、突極が磁極
に侵入し始めた点より、45度侵入したときに、励磁コ
イルが通電されるように前記したコイル10a,10b
の位置調整が行なわれる。又上述した手段は、正逆転を
行なう場合にも必要となるが、これについては後述する
。図8の通電制御回路は、周知の2相のリラクタンス型
の電動機の通電制御回路より簡素化される特徴がある。 これは、位置検知信号曲線54a,55a,…が連続し
ている為である。曲線54a,55a,…の境界部(図
14で太線で示されている。)に空隙があると、起動時
に励磁電流が通電されなく、起動が不安定となる。
【0019】従って、空隙がないように構成する必要が
ある。図8のオペアンプ48a,48b,絶対値回路4
1a,41b(抵抗40a,40bの電圧降下を整流す
る回路),アンド回路26a,26b,26c,26d
は、チョッパ回路となるもので、次にその説明をする。 端子27aに入力される位置検知信号曲線54aが拡大
されて、図14の上から1段目に同一記号で示されてい
る。点線38a部は、電機子コイルKの励磁電流の立上
がり部である。励磁電流が増大して、抵抗40aの電圧
降下即ち絶対値回路41aの出力がオペアンプ48aの
−端子の電圧即ち基準電圧源49bの電圧を越えると、
オペアンプ48aの出力がハイレベルとなり、反転回路
を介するアンド回路26aの入力はローレベルとなり、
出力もローレベルとなり、トランジスタ22a,22b
は不導通に転化する。従って、励磁電流は、ダイオード
23b,ダイオード23aを介して、電源に磁気エネル
ギを帰還するように流れる。この曲線が、図13で点線
38bとして示されている。この詳細については後述す
る。所定値まで降下すると、オペアンプ48aのヒステ
リシス特性により、オペアンプ48aの出力はローレベ
ルに転化して、トランジスタ22a,22bが導通して
、点線38cのように励磁電流が増大する。設定値まで
増大すると、再びオペアンプ48aの出力はハイレベル
に転化し、トランジスタ22a,22bは不導通に転化
する。
ある。図8のオペアンプ48a,48b,絶対値回路4
1a,41b(抵抗40a,40bの電圧降下を整流す
る回路),アンド回路26a,26b,26c,26d
は、チョッパ回路となるもので、次にその説明をする。 端子27aに入力される位置検知信号曲線54aが拡大
されて、図14の上から1段目に同一記号で示されてい
る。点線38a部は、電機子コイルKの励磁電流の立上
がり部である。励磁電流が増大して、抵抗40aの電圧
降下即ち絶対値回路41aの出力がオペアンプ48aの
−端子の電圧即ち基準電圧源49bの電圧を越えると、
オペアンプ48aの出力がハイレベルとなり、反転回路
を介するアンド回路26aの入力はローレベルとなり、
出力もローレベルとなり、トランジスタ22a,22b
は不導通に転化する。従って、励磁電流は、ダイオード
23b,ダイオード23aを介して、電源に磁気エネル
ギを帰還するように流れる。この曲線が、図13で点線
38bとして示されている。この詳細については後述す
る。所定値まで降下すると、オペアンプ48aのヒステ
リシス特性により、オペアンプ48aの出力はローレベ
ルに転化して、トランジスタ22a,22bが導通して
、点線38cのように励磁電流が増大する。設定値まで
増大すると、再びオペアンプ48aの出力はハイレベル
に転化し、トランジスタ22a,22bは不導通に転化
する。
【0020】上述したサイクルを繰返すチョッパ作用が
行なわれ、曲線54aの末端でトランジスタ22a,2
2bが不導通となるので、励磁電流は急速に降下する。 他の励磁コイルについても上述したチョッパ作用が同様
に行なわれるものである。励磁電流の値は、基準電圧源
49bの電圧により規制され、出力トルクも同じく制御
される。図1の磁極16aと16eが同時に励磁される
ので、突極との磁気吸引力(径方向で出力トルクに無関
係なもの)はバランスして軸受に衝撃を与えることなく
、従って機械音の発生が抑止される作用がある。他の磁
極についても軸対称のものが励磁されているので同じ作
用効果がある。又磁極の励磁される区間は、図15の励
磁電流曲線58a,58b,58c,58dより判るよ
うに90度を越えているので、隣接する磁極間の径方向
の磁気吸引力は、重畳している。従って機械音の発生が
抑止される特徴がある。図8の端子49bの基準電圧を
変更すると、対応して出力トルクが変更される。図8の
電機子コイルLの通電についても上述した励磁電流のチ
ョッパ作用が同様に行なわれる。又電機子コイルM,N
については、抵抗40b,絶対値回路41b,オペアン
プ48bによるチョッパ作用が同様に行なわれ、励磁電
流が設定値に保持される。
行なわれ、曲線54aの末端でトランジスタ22a,2
2bが不導通となるので、励磁電流は急速に降下する。 他の励磁コイルについても上述したチョッパ作用が同様
に行なわれるものである。励磁電流の値は、基準電圧源
49bの電圧により規制され、出力トルクも同じく制御
される。図1の磁極16aと16eが同時に励磁される
ので、突極との磁気吸引力(径方向で出力トルクに無関
係なもの)はバランスして軸受に衝撃を与えることなく
、従って機械音の発生が抑止される作用がある。他の磁
極についても軸対称のものが励磁されているので同じ作
用効果がある。又磁極の励磁される区間は、図15の励
磁電流曲線58a,58b,58c,58dより判るよ
うに90度を越えているので、隣接する磁極間の径方向
の磁気吸引力は、重畳している。従って機械音の発生が
抑止される特徴がある。図8の端子49bの基準電圧を
変更すると、対応して出力トルクが変更される。図8の
電機子コイルLの通電についても上述した励磁電流のチ
ョッパ作用が同様に行なわれる。又電機子コイルM,N
については、抵抗40b,絶対値回路41b,オペアン
プ48bによるチョッパ作用が同様に行なわれ、励磁電
流が設定値に保持される。
【0021】図7の端子20の入力がハイレベルのとき
に、上述した電機子コイルの通電制御が行なわれて正転
する。端子20の入力をローレベルとすると、前述した
ように、図8の端子27a,27b,27c,27dの
入力信号が変更されて、端子27aと27cの入力信号
が交替され、端子27bと27dの入力信号も交替され
る。従って電動機は逆転する。逆転モードの場合にも、
励磁電流の制御は、正転モードの場合と同様に行なわれ
る。しかし、正転中に逆転モードに切換えると、大きい
衝撃音が発生し、電機子コイルが焼損する場合がある。 これは、逆転モードとしたときに、電機子コイルの逆起
電力の方向が通電方向と同一となり、大きい励磁電流が
流れるからである。本発明装置では、逆転モードにした
場合でも、チョッパ作用があるので、励磁電流は設定値
に保持され、上述した不都合は発生しない。従って、正
転中に逆転モードとした場合に減速することができ、減
速のトルクは、基準電圧源49bの電圧を制御すること
により変更できる。
に、上述した電機子コイルの通電制御が行なわれて正転
する。端子20の入力をローレベルとすると、前述した
ように、図8の端子27a,27b,27c,27dの
入力信号が変更されて、端子27aと27cの入力信号
が交替され、端子27bと27dの入力信号も交替され
る。従って電動機は逆転する。逆転モードの場合にも、
励磁電流の制御は、正転モードの場合と同様に行なわれ
る。しかし、正転中に逆転モードに切換えると、大きい
衝撃音が発生し、電機子コイルが焼損する場合がある。 これは、逆転モードとしたときに、電機子コイルの逆起
電力の方向が通電方向と同一となり、大きい励磁電流が
流れるからである。本発明装置では、逆転モードにした
場合でも、チョッパ作用があるので、励磁電流は設定値
に保持され、上述した不都合は発生しない。従って、正
転中に逆転モードとした場合に減速することができ、減
速のトルクは、基準電圧源49bの電圧を制御すること
により変更できる。
【0022】周知のリラクタンス型の電動機では、反ト
ルクの発生を防止する為に、突極が磁極に侵入する手前
で通電を開始している。かかる電動機を逆転すると、出
力トルクが大きく減少する不都合を生じて使用できない
。本発明装置では、図15のトルク曲線43aとし、逆
転時においても、突極が45度だけ磁極に侵入した点よ
り電機子コイルが通電されるので、出力トルクは、正転
逆転いずれの場合でも変化なく、上述した欠点が除去さ
れる特徴がある。リラクタンス型の電動機は、界磁マグ
ネットがないので、電源を断ったときに、回転子1を電
磁制動する手段がないが、逆転モードとすることにより
制動減速することができる。この場合における通電を電
機子コイルKについて説明すると、逆起電力は図8の矢
印45の方向となり、電機子コイルKに印加される電圧
は、V+Eとなる。Vは端子2a,2bの電圧,Eは逆
起電力即ち電機子コイルKに鎖交する磁束量が減少する
ことによる起電力である。従って、図14のタイムチャ
ートの2段目の曲線54aの位置検知信号により、点線
39a,39c,…のように急速に励磁電流が増大する
。
ルクの発生を防止する為に、突極が磁極に侵入する手前
で通電を開始している。かかる電動機を逆転すると、出
力トルクが大きく減少する不都合を生じて使用できない
。本発明装置では、図15のトルク曲線43aとし、逆
転時においても、突極が45度だけ磁極に侵入した点よ
り電機子コイルが通電されるので、出力トルクは、正転
逆転いずれの場合でも変化なく、上述した欠点が除去さ
れる特徴がある。リラクタンス型の電動機は、界磁マグ
ネットがないので、電源を断ったときに、回転子1を電
磁制動する手段がないが、逆転モードとすることにより
制動減速することができる。この場合における通電を電
機子コイルKについて説明すると、逆起電力は図8の矢
印45の方向となり、電機子コイルKに印加される電圧
は、V+Eとなる。Vは端子2a,2bの電圧,Eは逆
起電力即ち電機子コイルKに鎖交する磁束量が減少する
ことによる起電力である。従って、図14のタイムチャ
ートの2段目の曲線54aの位置検知信号により、点線
39a,39c,…のように急速に励磁電流が増大する
。
【0023】設定値まで増大すると、オペアンプ48a
の出力がハイレベルとなるので、トランジスタ22a,
22bが不導通に転化し、電機子コイルKの蓄積磁気エ
ネルギによる通電方向と逆起電力の方向は同方向となる
。正転中には、上記した通電方向は反対方向となってい
るが、逆転モードの為に、制動トルクが発生しているの
で、通電方向が同方向となるものである。従って、ダイ
オード23a,23bを介して流れる電流は、V+Eの
電圧により、電源電圧に蓄積磁気エネルギを帰還するこ
とになるので、通電電流の減少度合は、正回転時の場合
より小さく、降下部の巾が大きくなる。図14の点線3
9a,39c,…の巾は、点線39b,39d,…の巾
より小さくなっている。点線39a,39c,…の区間
では、電力を消費するが、時間巾が小さいので電力は小
量である。点線39b,39d,…では、回転子と負荷
のエネルギが電力に変換されて電源に帰還回生されてい
る。この時間巾は大きいので回生制動が行なわれる効果
がある。磁気エネルギが電源に還流して、負荷の運動エ
ネルギを回生することになるが、このときの電流は、ダ
イオード24aにより阻止されるので、トランジスタ2
2gを介して電源側に流れる。端子22−1は端子46
aに接続されているので、電機子コイルKの通電の停止
されている区間即ちオペアンプ48aの出力がハイレベ
ルとなる区間では、トランジスタ22k,22gは導通
している。従って上述したように、図14の曲線39b
,39d,…の区間において回生作用が行なわれる。 位置検知信号54aの末端で、電機子コイルの通電が断
たれると、通電電流が減少し、オペアンプ48aの出力
がローレベルに転化するので、トランジスタ22k,2
2gも不導通に転化する。従って、電機子コイルKの蓄
積磁気エネルギは、ダイオード24aにより電源側に還
流することが阻止されて、小容量のコンデンサ25aを
充電して高電圧とするので、電流の降下が急速となる。 又再び電機子コイルKが通電されたときに、電流の立上
がりを急速とする作用がある。又回生制動を行なう作用
がある。前述した回生制動の作用のない正転モードの回
転時においても上述したトランジスタ22k,22gは
同じ作用効果があるので、図14の曲線38b,38d
の区間で、電機子コイルの磁気エネルギを電源に還流し
ている。他の電機子コイルL,M,Nの通電時における
ダイオード24b,24c,24d小容量のコンデンサ
25b,25c,25dの作用も同様である。このとき
のダイオードに並列に接続したトランジスタは、記号2
2h,22i,22jとして示されている。端子46a
のハイレベルの出力によりトランジスタ22hが導通し
、端子46bのハイレベルの出力によりトランジスタ2
2i,22jが導通して目的が達成されるものである。
の出力がハイレベルとなるので、トランジスタ22a,
22bが不導通に転化し、電機子コイルKの蓄積磁気エ
ネルギによる通電方向と逆起電力の方向は同方向となる
。正転中には、上記した通電方向は反対方向となってい
るが、逆転モードの為に、制動トルクが発生しているの
で、通電方向が同方向となるものである。従って、ダイ
オード23a,23bを介して流れる電流は、V+Eの
電圧により、電源電圧に蓄積磁気エネルギを帰還するこ
とになるので、通電電流の減少度合は、正回転時の場合
より小さく、降下部の巾が大きくなる。図14の点線3
9a,39c,…の巾は、点線39b,39d,…の巾
より小さくなっている。点線39a,39c,…の区間
では、電力を消費するが、時間巾が小さいので電力は小
量である。点線39b,39d,…では、回転子と負荷
のエネルギが電力に変換されて電源に帰還回生されてい
る。この時間巾は大きいので回生制動が行なわれる効果
がある。磁気エネルギが電源に還流して、負荷の運動エ
ネルギを回生することになるが、このときの電流は、ダ
イオード24aにより阻止されるので、トランジスタ2
2gを介して電源側に流れる。端子22−1は端子46
aに接続されているので、電機子コイルKの通電の停止
されている区間即ちオペアンプ48aの出力がハイレベ
ルとなる区間では、トランジスタ22k,22gは導通
している。従って上述したように、図14の曲線39b
,39d,…の区間において回生作用が行なわれる。 位置検知信号54aの末端で、電機子コイルの通電が断
たれると、通電電流が減少し、オペアンプ48aの出力
がローレベルに転化するので、トランジスタ22k,2
2gも不導通に転化する。従って、電機子コイルKの蓄
積磁気エネルギは、ダイオード24aにより電源側に還
流することが阻止されて、小容量のコンデンサ25aを
充電して高電圧とするので、電流の降下が急速となる。 又再び電機子コイルKが通電されたときに、電流の立上
がりを急速とする作用がある。又回生制動を行なう作用
がある。前述した回生制動の作用のない正転モードの回
転時においても上述したトランジスタ22k,22gは
同じ作用効果があるので、図14の曲線38b,38d
の区間で、電機子コイルの磁気エネルギを電源に還流し
ている。他の電機子コイルL,M,Nの通電時における
ダイオード24b,24c,24d小容量のコンデンサ
25b,25c,25dの作用も同様である。このとき
のダイオードに並列に接続したトランジスタは、記号2
2h,22i,22jとして示されている。端子46a
のハイレベルの出力によりトランジスタ22hが導通し
、端子46bのハイレベルの出力によりトランジスタ2
2i,22jが導通して目的が達成されるものである。
【0024】ダイオード24a,24b,…を含む逆流
防止装置は電源正極2a側に設けてあるが、電源負極側
に設けても同じ目的が達成できる。コンデンサ25a,
25b,…をダイオード24a,24b,…の出力側と
電源負極2bとの間に接続しても同じ目的が達成できる
。前記した逆転モードのときに回生される電力は、端子
2a,2bが蓄電池の場合には、充電して回生される。 交流電源を整流した直流電源の場合には、負のコンバー
タを利用する周知の手段により、交流電源側に回生され
る。上述した実施例は、突極が磁極に45度侵入した点
で励磁コイルの通電が開始され、90度の巾の通電が行
なわれる場合である。出力トルク曲線が、図15の曲線
43aのように対称形の場合である。しかし、曲線43
のトルク曲線の場合に最大トルクを得る為には,突極が
磁極に侵入し始めた点より通電を開始し、90度の巾の
通電を行なうことが必要となる。かかる場合には、正転
時には、図8の端子27a,27b,27c,27dの
入力信号を図15の曲線54a,54b,…曲線55a
,55b,…,曲線56a,56b,…,曲線57a,
57b,…の電気信号により行ない、逆転モードの時に
は、上述した4組の電気信号でなく、これ等をそれぞれ
90度右方に移動した電気信号を端子27c,27d,
27a,27bの入力信号とする必要がある。即ち端子
27cの入力信号は、曲線55a,55b,…となり、
端子27dの入力信号は、曲線56a,56b,…とな
り、端子27の入力信号は、曲線57a,57b,…と
なり、端子27bの入力信号は、曲線54a,54b,
…となる。
防止装置は電源正極2a側に設けてあるが、電源負極側
に設けても同じ目的が達成できる。コンデンサ25a,
25b,…をダイオード24a,24b,…の出力側と
電源負極2bとの間に接続しても同じ目的が達成できる
。前記した逆転モードのときに回生される電力は、端子
2a,2bが蓄電池の場合には、充電して回生される。 交流電源を整流した直流電源の場合には、負のコンバー
タを利用する周知の手段により、交流電源側に回生され
る。上述した実施例は、突極が磁極に45度侵入した点
で励磁コイルの通電が開始され、90度の巾の通電が行
なわれる場合である。出力トルク曲線が、図15の曲線
43aのように対称形の場合である。しかし、曲線43
のトルク曲線の場合に最大トルクを得る為には,突極が
磁極に侵入し始めた点より通電を開始し、90度の巾の
通電を行なうことが必要となる。かかる場合には、正転
時には、図8の端子27a,27b,27c,27dの
入力信号を図15の曲線54a,54b,…曲線55a
,55b,…,曲線56a,56b,…,曲線57a,
57b,…の電気信号により行ない、逆転モードの時に
は、上述した4組の電気信号でなく、これ等をそれぞれ
90度右方に移動した電気信号を端子27c,27d,
27a,27bの入力信号とする必要がある。即ち端子
27cの入力信号は、曲線55a,55b,…となり、
端子27dの入力信号は、曲線56a,56b,…とな
り、端子27の入力信号は、曲線57a,57b,…と
なり、端子27bの入力信号は、曲線54a,54b,
…となる。
【0025】次に図11につき負荷の数値制御について
説明する。図11において、記号28は、コンピユータ
で、負荷の数値制御の為の数値が所要の種類だけ記憶さ
れている。端子28aより、Nパルスの負荷制御の為の
パルス数を指令する電気信号が入力されると、端子28
−1よりN個のパルスが出力され、計数回路30aに置
数される。又同時に端子28−2より1/2N個のパル
スが出力され、計数回路30bに置数される。端子22
より、セット信号が入力されて、上述した置数動作前に
各計数回路は零リセットされている。端子31a,31
b,31c,31dには、図7の端子20a,20b,
20c,20dの出力がそれぞれ入力され、端子34a
,34b,34c,34dの出力は、図8の端子27a
,27b,27c,27dにそれぞれ入力されて位置検
知信号となる。
説明する。図11において、記号28は、コンピユータ
で、負荷の数値制御の為の数値が所要の種類だけ記憶さ
れている。端子28aより、Nパルスの負荷制御の為の
パルス数を指令する電気信号が入力されると、端子28
−1よりN個のパルスが出力され、計数回路30aに置
数される。又同時に端子28−2より1/2N個のパル
スが出力され、計数回路30bに置数される。端子22
より、セット信号が入力されて、上述した置数動作前に
各計数回路は零リセットされている。端子31a,31
b,31c,31dには、図7の端子20a,20b,
20c,20dの出力がそれぞれ入力され、端子34a
,34b,34c,34dの出力は、図8の端子27a
,27b,27c,27dにそれぞれ入力されて位置検
知信号となる。
【0026】計数回路30aの端子Cには、端子32−
1を介して、図7の端子12の出力が入力され、電動機
が90度回転する毎に減算されて置数が1個づつ減少す
る。コンピュータ28による前記した置数の完了ととも
に、フリップフロップ回路35aのS端子に入力が行な
われ、アンド回路32a,32b,32c,32dの下
側端子はハイレベルとなる。又図7の端子20の入力を
ともにハイレベルとするので正転モードに転化される。 この詳細は後述する。電源を投入すると、電動機は駆動
され、所定の速度で運転される。この速度は図8の端子
49aの入力電圧により規制される。図8の記号47は
電動機の回転速度の検出装置で、回転速度に比例する電
気信号がオペアンプ49の−端子に入力されている。電
動機の通電が開始されたときに、オペアンプ49の−端
子の入力電圧は低いので、オペアンプ49の出力電圧が
大きく、従って対応する電流の通電がチョッパ回路によ
り行なわれる。このときに端子49bは除去されている
。加速されると、オペアンプ49の出力電圧が低下し、
出力トルクも低下し、負荷に対応したトルクで定速回転
制御が行なわれる。このときの回転速度は端子49aの
入力電圧に比例するものとなる。端子49aの入力電圧
は、図11の端子26−1の出力電圧となっているが、
その詳細は後述する。
1を介して、図7の端子12の出力が入力され、電動機
が90度回転する毎に減算されて置数が1個づつ減少す
る。コンピュータ28による前記した置数の完了ととも
に、フリップフロップ回路35aのS端子に入力が行な
われ、アンド回路32a,32b,32c,32dの下
側端子はハイレベルとなる。又図7の端子20の入力を
ともにハイレベルとするので正転モードに転化される。 この詳細は後述する。電源を投入すると、電動機は駆動
され、所定の速度で運転される。この速度は図8の端子
49aの入力電圧により規制される。図8の記号47は
電動機の回転速度の検出装置で、回転速度に比例する電
気信号がオペアンプ49の−端子に入力されている。電
動機の通電が開始されたときに、オペアンプ49の−端
子の入力電圧は低いので、オペアンプ49の出力電圧が
大きく、従って対応する電流の通電がチョッパ回路によ
り行なわれる。このときに端子49bは除去されている
。加速されると、オペアンプ49の出力電圧が低下し、
出力トルクも低下し、負荷に対応したトルクで定速回転
制御が行なわれる。このときの回転速度は端子49aの
入力電圧に比例するものとなる。端子49aの入力電圧
は、図11の端子26−1の出力電圧となっているが、
その詳細は後述する。
【0027】電動機が起動したときに、計数回路30b
の零カウントの出力はローレベルなので、端子32の出
力はハイレベルとなる。端子32は、図7の端子20に
接続されているので、電動機は正方向の回転となる。負
荷も対応して移動される。電動機が起動する前に端子3
9−1にセットパルスが入力されるので、計数回路30
cは零リセットされ、又同時にフリップフロップ回路(
以降はF回路と呼称する。)のS端子が付勢されて、ア
ンド回路29aの下側の入力がハイレベルとなる。負荷
の移動とともに端子32−1の入力パルスにより、計数
回路30a,30bはC端子の入力により減算され、計
数回路30cはカウントアップされる。ROM25の各
番地に予め記憶されたデジタルメモリは、計数回路30
cのカウント数に応じて読み出され、読み出されたデジ
タル信号はD−A変換回路26によりアナログ信号とな
り、端子26−1を介して、図8の端子49aに入力さ
れる。従ってアナログ信号に対応した回転速度で電動機
は回転して負荷を移動する。ROM25の各番地のデジ
タルメモリは、負荷の性質により変更され、負荷が最短
時間で移動できる数値とされる。1/2Nパルスが端子
32−1より入力されると、計数回路30bは零カウン
トとなり、その出力により、端子32の出力はローレベ
ルに転化するので、電機子は逆転モードとなり制動トル
クが発生して減速される。又同時に端子32の出力は図
8の端子47bに入力され、アナログスイッチ47aを
切換えて実線矢印の接続を点線矢印の接続とするので、
端子49aはオペアンプ49の−端子に、速度検出回路
47の出力は+端子に接続される。
の零カウントの出力はローレベルなので、端子32の出
力はハイレベルとなる。端子32は、図7の端子20に
接続されているので、電動機は正方向の回転となる。負
荷も対応して移動される。電動機が起動する前に端子3
9−1にセットパルスが入力されるので、計数回路30
cは零リセットされ、又同時にフリップフロップ回路(
以降はF回路と呼称する。)のS端子が付勢されて、ア
ンド回路29aの下側の入力がハイレベルとなる。負荷
の移動とともに端子32−1の入力パルスにより、計数
回路30a,30bはC端子の入力により減算され、計
数回路30cはカウントアップされる。ROM25の各
番地に予め記憶されたデジタルメモリは、計数回路30
cのカウント数に応じて読み出され、読み出されたデジ
タル信号はD−A変換回路26によりアナログ信号とな
り、端子26−1を介して、図8の端子49aに入力さ
れる。従ってアナログ信号に対応した回転速度で電動機
は回転して負荷を移動する。ROM25の各番地のデジ
タルメモリは、負荷の性質により変更され、負荷が最短
時間で移動できる数値とされる。1/2Nパルスが端子
32−1より入力されると、計数回路30bは零カウン
トとなり、その出力により、端子32の出力はローレベ
ルに転化するので、電機子は逆転モードとなり制動トル
クが発生して減速される。又同時に端子32の出力は図
8の端子47bに入力され、アナログスイッチ47aを
切換えて実線矢印の接続を点線矢印の接続とするので、
端子49aはオペアンプ49の−端子に、速度検出回路
47の出力は+端子に接続される。
【0028】同時にF回路35cのR端子の入力がある
ので反転して、アンド回路29bの下側の入力がハイレ
ベルとなる。従って端子32−1の入力パルスはC端子
に入力されてカウントダウンされ、ROM25の各番地
の読み出しが逆行する。電動機の通電電流は、端子26
−1の出力電圧に比例するので、制動トルクも比例する
。従って、移動する負荷が、全行路の初期は加速され、
全行路の1/2を経過してからは減速され、回転速度は
端子26−1の出力に対応して減速する。計数回路30
aの残留カウント数が少なくなり例えば10カウントと
なると、m端子より出力が得られてステッピング電動機
に転化して負荷の移動が行なわれる。この詳細を次に説
明する。
ので反転して、アンド回路29bの下側の入力がハイレ
ベルとなる。従って端子32−1の入力パルスはC端子
に入力されてカウントダウンされ、ROM25の各番地
の読み出しが逆行する。電動機の通電電流は、端子26
−1の出力電圧に比例するので、制動トルクも比例する
。従って、移動する負荷が、全行路の初期は加速され、
全行路の1/2を経過してからは減速され、回転速度は
端子26−1の出力に対応して減速する。計数回路30
aの残留カウント数が少なくなり例えば10カウントと
なると、m端子より出力が得られてステッピング電動機
に転化して負荷の移動が行なわれる。この詳細を次に説
明する。
【0029】記号38はクロックパルスの発振回路で設
定された周波数のクロックパルスが発振されている。ア
ンド回路29cを介して、クロックパルスはJK型F回
路36aを付勢する。JK型F回路36aのQ,Q端子
の出力により、JK型F回路36b,36cが付勢され
るので、JK型F回路36bのQ,Q端子の出力は1相
のステッピング駆動の為の出力が得られ、JK型F回路
36cのQ,Q端子の出力は、位相が90度異なる他の
相のステッピング出力が得られる。上述した2相のステ
ッピング出力は、アンド回路32e,32f,32g,
32h及びオア回路33a,33b,…,33dを介し
て出力されるので、これ等の出力信号は、端子34a,
34b,…,34dの出力となり、図8の回路が付勢さ
れると、2相のステッピング電動機として駆動される。 F回路35aのQ端子のハイレベルの出力がある区間で
は、端子31a,31b,…,31dの位置検知信号の
入力は、端子34a,34b,…,34dより出力され
て、2相リラクタンス電動機として駆動される。計数回
路30aの残留計数値がm個となると、F回路35aの
出力が反転し、Q端子の出力がハイレベルとなる。従っ
て、端子31a,31b,…,31dの入力は遮断され
、JK型F回路36b,36cの出力が端子34a,3
4b,…,34dより出力される。従って、ステッピン
グ動作に転化する。残留計数値が零となると、F回路3
5bのR端子が付勢されて、反転され、Q端子はローレ
ベルとなるので、F回路35bのQ端子の出力はローレ
ベルに転化し、アンド回路29cを介するクロックパル
スの出力が消滅し、F回路36aの動作が停止する。
定された周波数のクロックパルスが発振されている。ア
ンド回路29cを介して、クロックパルスはJK型F回
路36aを付勢する。JK型F回路36aのQ,Q端子
の出力により、JK型F回路36b,36cが付勢され
るので、JK型F回路36bのQ,Q端子の出力は1相
のステッピング駆動の為の出力が得られ、JK型F回路
36cのQ,Q端子の出力は、位相が90度異なる他の
相のステッピング出力が得られる。上述した2相のステ
ッピング出力は、アンド回路32e,32f,32g,
32h及びオア回路33a,33b,…,33dを介し
て出力されるので、これ等の出力信号は、端子34a,
34b,…,34dの出力となり、図8の回路が付勢さ
れると、2相のステッピング電動機として駆動される。 F回路35aのQ端子のハイレベルの出力がある区間で
は、端子31a,31b,…,31dの位置検知信号の
入力は、端子34a,34b,…,34dより出力され
て、2相リラクタンス電動機として駆動される。計数回
路30aの残留計数値がm個となると、F回路35aの
出力が反転し、Q端子の出力がハイレベルとなる。従っ
て、端子31a,31b,…,31dの入力は遮断され
、JK型F回路36b,36cの出力が端子34a,3
4b,…,34dより出力される。従って、ステッピン
グ動作に転化する。残留計数値が零となると、F回路3
5bのR端子が付勢されて、反転され、Q端子はローレ
ベルとなるので、F回路35bのQ端子の出力はローレ
ベルに転化し、アンド回路29cを介するクロックパル
スの出力が消滅し、F回路36aの動作が停止する。
【0030】従って、2相のステッピング動作も、停止
されロックトルクにより負荷の移動も停止するので、負
荷の数値制御を行なうことができる。上述した動作で問
題となるのは、速度制御されている電動機が残留計数値
がm個の点において、ダイオード32−2を介するハイ
レベルの入力により、端子32の出力がハイレベルにに
転化して、正転モードのステッピング動作に転化すると
きに、位置検知信号により通電されている励磁コイルに
ステッピング出力が同時に入力され、しかも同方向に駆
動されることが必要となる。この為の手段を次に説明す
る。端子34a,34b,34c,34dの矩形波の出
力即ち端子31a,31b,31c,31dの入力の立
上がり部の微分回路(図示せず)を介する微分パルスが
、それぞれ端子37a,37b,37c,37dに入力
されている。従って、JK型F回路36b,36cのそ
れぞれのQ,Q端子の出力は、図15の曲線50a,5
0b,…,曲線52a,52b,…,曲線51a,51
b,…,曲線53a,53b,…となる。従って、F回
路36b,36cを介するQ,Q端子の出力は電動機が
直流電動機として駆動されているときの位置検知信号と
全く同じ電気信号が出力されている。
されロックトルクにより負荷の移動も停止するので、負
荷の数値制御を行なうことができる。上述した動作で問
題となるのは、速度制御されている電動機が残留計数値
がm個の点において、ダイオード32−2を介するハイ
レベルの入力により、端子32の出力がハイレベルにに
転化して、正転モードのステッピング動作に転化すると
きに、位置検知信号により通電されている励磁コイルに
ステッピング出力が同時に入力され、しかも同方向に駆
動されることが必要となる。この為の手段を次に説明す
る。端子34a,34b,34c,34dの矩形波の出
力即ち端子31a,31b,31c,31dの入力の立
上がり部の微分回路(図示せず)を介する微分パルスが
、それぞれ端子37a,37b,37c,37dに入力
されている。従って、JK型F回路36b,36cのそ
れぞれのQ,Q端子の出力は、図15の曲線50a,5
0b,…,曲線52a,52b,…,曲線51a,51
b,…,曲線53a,53b,…となる。従って、F回
路36b,36cを介するQ,Q端子の出力は電動機が
直流電動機として駆動されているときの位置検知信号と
全く同じ電気信号が出力されている。
【0031】電動機が回転中に、残留計数値がm個とな
り、このときに端子34aより位置検知信号が得られて
いるとすると、端子37aより、すでに微分パルスが入
力されているので、アンド回路32hの2つの入力はと
もにハイレベルとなるので、JK型F回路36bのQ端
子の出力が端子34aより出力され、アンド回路32a
を介する位置検知信号は遮断される。クロックパルス発
生回路38の出力パルス間の時間巾は、図15の曲線5
0aの巾の1/2より少し大きくされている。上記した
アンド回路29cを介する出力パルスが次に入力される
と、JK型F回路36aのQ端子の出力が得られて、J
K型F回路36cは、Q端子の出力となり、アンド回路
32fを介して、端子34bより出力が得られる。クロ
ックパルス発振回路38の出力パルスが、順次に入力さ
れることにより、ステッピング電動機として回転する。 ステッピング回転に転化したときに、端子34b,34
c,34dのいずれかの位置検知信号であった場合にも
、上述した事情は全く同様で、乱調を引起すことなく、
ステッピング回転に転化することができる。上述した説
明より理解されるように、負荷は、コンピュータ28の
プログラムされたデータにより、数値制御を行なうこと
ができる。電動機が逆転して負荷を駆動している場合に
は、上述したステッピングによる駆動も逆転する。
り、このときに端子34aより位置検知信号が得られて
いるとすると、端子37aより、すでに微分パルスが入
力されているので、アンド回路32hの2つの入力はと
もにハイレベルとなるので、JK型F回路36bのQ端
子の出力が端子34aより出力され、アンド回路32a
を介する位置検知信号は遮断される。クロックパルス発
生回路38の出力パルス間の時間巾は、図15の曲線5
0aの巾の1/2より少し大きくされている。上記した
アンド回路29cを介する出力パルスが次に入力される
と、JK型F回路36aのQ端子の出力が得られて、J
K型F回路36cは、Q端子の出力となり、アンド回路
32fを介して、端子34bより出力が得られる。クロ
ックパルス発振回路38の出力パルスが、順次に入力さ
れることにより、ステッピング電動機として回転する。 ステッピング回転に転化したときに、端子34b,34
c,34dのいずれかの位置検知信号であった場合にも
、上述した事情は全く同様で、乱調を引起すことなく、
ステッピング回転に転化することができる。上述した説
明より理解されるように、負荷は、コンピュータ28の
プログラムされたデータにより、数値制御を行なうこと
ができる。電動機が逆転して負荷を駆動している場合に
は、上述したステッピングによる駆動も逆転する。
【0032】負荷を逆行する場合には、電動機を逆転し
て駆動するので、図8の端子27a,27c及び端子2
7b,27dの入力信号を電気回路により切換えて入力
すればよい。上述した説明より理解されるように、負荷
の移動の大部分は効率の良い高速のリラクタンス型の電
動機により行なわれ、停止直前の数パルス〜10パルス
位がステッピング電動機として駆動されている。従って
負荷の設定距離の移動が高速で効率良く行なわれる作用
効果がある。特に大きい出力の電動機の場合には有効な
技術となる。最後にmパルスの駆動がステッピング電動
機として行なわれるが、このときにクロックパルスの周
波数を漸減する手段を付加すると、より高速度の負荷の
移動ができる。電動機と負荷との間には、ボールねじ装
置のような減速装置を付設すると、ボールねじ装置によ
り、減速されているので、大きい出力トルクで負荷が駆
動され、ステッピング動作時の1ステップの移動量は小
さくでき、又その推力も大きくなる。この推力を10K
g〜1000Kg位とすることができる特徴がある。
て駆動するので、図8の端子27a,27c及び端子2
7b,27dの入力信号を電気回路により切換えて入力
すればよい。上述した説明より理解されるように、負荷
の移動の大部分は効率の良い高速のリラクタンス型の電
動機により行なわれ、停止直前の数パルス〜10パルス
位がステッピング電動機として駆動されている。従って
負荷の設定距離の移動が高速で効率良く行なわれる作用
効果がある。特に大きい出力の電動機の場合には有効な
技術となる。最後にmパルスの駆動がステッピング電動
機として行なわれるが、このときにクロックパルスの周
波数を漸減する手段を付加すると、より高速度の負荷の
移動ができる。電動機と負荷との間には、ボールねじ装
置のような減速装置を付設すると、ボールねじ装置によ
り、減速されているので、大きい出力トルクで負荷が駆
動され、ステッピング動作時の1ステップの移動量は小
さくでき、又その推力も大きくなる。この推力を10K
g〜1000Kg位とすることができる特徴がある。
【0033】図12のグラフのX軸は、負荷の数値制御
する数値となる電気パルス数、y軸は電動機の速度であ
る。曲線44aで示される数値制御について説明する。 起動後は、図11の端子26−1(ROM25のメモリ
)の出力により速度制御が行なわれて増速され、計数回
路30aの置数値の1/2までカウントダウンされた点
線45aの点で、電動機は制動され減速し、残留カウン
ト数がmパルスのときにステッピング電動機となり、零
カウントで停止する。矢印45fの区間が上記したステ
ッピング駆動の区間である。負荷を数値制御する数値と
なる電気パルス数が少ないときには、曲線44b,44
cの曲線となる。点線45b,45cは計数回路30a
の置数が1/2にカウントされたときの位置を示してい
る。又矢印45e,45dは、ステッピング電動機とし
て駆動される区間を示している。点線45a,45b,
45cの位置は、実施例では、計数回路30aの置数値
の1/2としたが、残留計数値mとともに、負荷の必要
推力、負荷の慣性により調整される。コンピュータに学
習機能を付加して、上記した調整を自動的に行なって、
最短時間の負荷の数値制御を行なうこともできる。 図8の点線Gで囲んだ部分とオペアンプ49を除去し、
端子49bより基準正電圧を入力せしめても本発明を実
施できる。図11の点線G−1で囲んだ部分も除去され
る。
する数値となる電気パルス数、y軸は電動機の速度であ
る。曲線44aで示される数値制御について説明する。 起動後は、図11の端子26−1(ROM25のメモリ
)の出力により速度制御が行なわれて増速され、計数回
路30aの置数値の1/2までカウントダウンされた点
線45aの点で、電動機は制動され減速し、残留カウン
ト数がmパルスのときにステッピング電動機となり、零
カウントで停止する。矢印45fの区間が上記したステ
ッピング駆動の区間である。負荷を数値制御する数値と
なる電気パルス数が少ないときには、曲線44b,44
cの曲線となる。点線45b,45cは計数回路30a
の置数が1/2にカウントされたときの位置を示してい
る。又矢印45e,45dは、ステッピング電動機とし
て駆動される区間を示している。点線45a,45b,
45cの位置は、実施例では、計数回路30aの置数値
の1/2としたが、残留計数値mとともに、負荷の必要
推力、負荷の慣性により調整される。コンピュータに学
習機能を付加して、上記した調整を自動的に行なって、
最短時間の負荷の数値制御を行なうこともできる。 図8の点線Gで囲んだ部分とオペアンプ49を除去し、
端子49bより基準正電圧を入力せしめても本発明を実
施できる。図11の点線G−1で囲んだ部分も除去され
る。
【0034】電動機は、端子49bの入力信号に対応し
た定トルクの駆動が行なわれる。各電機子コイルの通電
電流が設定値となるからである。図13につき動作を説
明する。曲線44aの場合に、起動時より点線45a(
計数回路30aの置数値が1/2になったとき)までは
、定トルクで加速され、その後は逆転モードに転化し制
動減速される。計数回路30aの残留カウント数がmパ
ルスとなると、矢印45fの区間はステッピング電動機
に転化し、零パルスとなると停止する。作用効果は前実
施例と同様であるか、軽負荷の場合に有効な技術となる
。点線45aの位置は、右方に移動して、矢印45fの
区間に到達する以前に電動機が減速して停止することを
防止する必要がある。又残留パルスmの値も大きくする
必要がある。計数回路30aの置数値が少ない場合が、
曲線44b,44cとして示される。点線45b,45
cは置数値が1/2の点を示し、矢印45e,45dは
ステッピング駆動の区間を示している。計数回路30a
の置数値がmパルス以下の場合には、コンピュータ28
より得られる出力信号によりF回路35aのR端子にハ
イレベルの電気信号が入力されて、Q端子の出力により
アンド回路32h,32g,…の左側の出力をハイレベ
ルとし、起動時よりステッピング電動機として駆動する
。従って負荷は対応するステップ数で停止せしめること
ができる。
た定トルクの駆動が行なわれる。各電機子コイルの通電
電流が設定値となるからである。図13につき動作を説
明する。曲線44aの場合に、起動時より点線45a(
計数回路30aの置数値が1/2になったとき)までは
、定トルクで加速され、その後は逆転モードに転化し制
動減速される。計数回路30aの残留カウント数がmパ
ルスとなると、矢印45fの区間はステッピング電動機
に転化し、零パルスとなると停止する。作用効果は前実
施例と同様であるか、軽負荷の場合に有効な技術となる
。点線45aの位置は、右方に移動して、矢印45fの
区間に到達する以前に電動機が減速して停止することを
防止する必要がある。又残留パルスmの値も大きくする
必要がある。計数回路30aの置数値が少ない場合が、
曲線44b,44cとして示される。点線45b,45
cは置数値が1/2の点を示し、矢印45e,45dは
ステッピング駆動の区間を示している。計数回路30a
の置数値がmパルス以下の場合には、コンピュータ28
より得られる出力信号によりF回路35aのR端子にハ
イレベルの電気信号が入力されて、Q端子の出力により
アンド回路32h,32g,…の左側の出力をハイレベ
ルとし、起動時よりステッピング電動機として駆動する
。従って負荷は対応するステップ数で停止せしめること
ができる。
【0035】図1の突極1a,1b,…の巾は、磁極の
歯を多くすると小さくなる。従って、図5で説明したコ
イル10a,10bの径が小さくなり、実用性が失なわ
れる。この場合には、コイルを位置検知素子として使用
することが不可能となる。コイルの径は小さくすること
に限界があり、突極巾が小さくなると、位置検知信号の
分解能が劣化するからである。かかる問題を解決するに
は、周知の磁気エンコーダに利用されている磁気抵抗素
子を位置検知素子として利用すればよい。次にその例を
図6につき説明する。回転軸5には、プラスチックマグ
ネット円環3が固着される。該円環3の外周には、突出
部3a,3c,3e,…及び凹部3b,3d,…が設け
られる。突出部と凹部の巾は等しくされる。突極部3a
,3c,3e,…は、交互にN,S磁極に、図示のよう
に着磁されている。下側の点線部も同じ構成の突出部磁
極が設けられているものである。磁気抵抗素子としては
、磁性体素子若しくは半導体素子のいずれでもよい。 磁気抵抗素子4a,4bは、(90+180)度離して
、突出部磁極3a,3c,…に空隙を介して対向されて
いるので、 時計方向に回転軸5が回転すると、磁気
抵抗素子4a,4bより得られる位置検知信号は、コイ
ル10a,10bの場合と同じものとなる。
歯を多くすると小さくなる。従って、図5で説明したコ
イル10a,10bの径が小さくなり、実用性が失なわ
れる。この場合には、コイルを位置検知素子として使用
することが不可能となる。コイルの径は小さくすること
に限界があり、突極巾が小さくなると、位置検知信号の
分解能が劣化するからである。かかる問題を解決するに
は、周知の磁気エンコーダに利用されている磁気抵抗素
子を位置検知素子として利用すればよい。次にその例を
図6につき説明する。回転軸5には、プラスチックマグ
ネット円環3が固着される。該円環3の外周には、突出
部3a,3c,3e,…及び凹部3b,3d,…が設け
られる。突出部と凹部の巾は等しくされる。突極部3a
,3c,3e,…は、交互にN,S磁極に、図示のよう
に着磁されている。下側の点線部も同じ構成の突出部磁
極が設けられているものである。磁気抵抗素子としては
、磁性体素子若しくは半導体素子のいずれでもよい。 磁気抵抗素子4a,4bは、(90+180)度離して
、突出部磁極3a,3c,…に空隙を介して対向されて
いるので、 時計方向に回転軸5が回転すると、磁気
抵抗素子4a,4bより得られる位置検知信号は、コイ
ル10a,10bの場合と同じものとなる。
【0036】以上に説明したリラクタンス型の電動機は
2相全波通電の場合であるが、本発明の手段は、3相片
波、3相全波のリラクタンス型の電動機の場合にも適用
できる。又n相(n=2,3,…)全波若しくはn相(
n=3,4,…)片波のリラクタンス型の電動機の場合
にも本発明の手段を適用することができる。3相片波若
しくは全波のリラクタンス型電動機の場合を次に説明す
る。図4は、3相片波通電の電動機の平面図である。 図4において、外筺6には、電機子16が嵌着され、電
機子16には6個の磁極16a,16b,…が突出され
、これ等には電機子コイル17a,17b,…が捲着さ
れる。各磁極には、3個歯が設けられる。回転子1は回
転軸5に固定され、図示しない軸受により回動自在に支
持される。回転子1の外周には等しい巾で等しいピッチ
で突極1a,1b,…が配設され、磁極の歯と空隙を介
して対向している。歯も突極と同じ巾で180度の巾と
なっている。電機子16,回転子1は、珪素鋼板の積層
体により構成されている。回転軸5には減速装置を介し
て負荷が接続されている。次に図9により電機子コイル
の通電制御手段を説明する。
2相全波通電の場合であるが、本発明の手段は、3相片
波、3相全波のリラクタンス型の電動機の場合にも適用
できる。又n相(n=2,3,…)全波若しくはn相(
n=3,4,…)片波のリラクタンス型の電動機の場合
にも本発明の手段を適用することができる。3相片波若
しくは全波のリラクタンス型電動機の場合を次に説明す
る。図4は、3相片波通電の電動機の平面図である。 図4において、外筺6には、電機子16が嵌着され、電
機子16には6個の磁極16a,16b,…が突出され
、これ等には電機子コイル17a,17b,…が捲着さ
れる。各磁極には、3個歯が設けられる。回転子1は回
転軸5に固定され、図示しない軸受により回動自在に支
持される。回転子1の外周には等しい巾で等しいピッチ
で突極1a,1b,…が配設され、磁極の歯と空隙を介
して対向している。歯も突極と同じ巾で180度の巾と
なっている。電機子16,回転子1は、珪素鋼板の積層
体により構成されている。回転軸5には減速装置を介し
て負荷が接続されている。次に図9により電機子コイル
の通電制御手段を説明する。
【0037】図9において、電機子コイルK,L,Mの
両端には、トランジスタ22a,22b及び22c,2
2d及び22e,22fがそれぞれ接続される。ダオー
ド23a,23b,…は電機子コイルとトランジスタの
直列接続体に逆接続される。端子46aは端子22−1
に接続され、逆転モードの制動トルクが発生した区間に
おいて、トランジスタ22a,22bが不導通に保持さ
れたときに、トランジスタ22g,22kを導通して、
ダイオード24aを介することなく、Kの磁気エネルギ
を電源に回生する。端子46b,46cの出力により、
トランジスタ22h,22iを導通して電機子コイルL
,Mの磁気エネルギを電源に回生するのも同じ作用によ
り行なわれる。電機子コイルKは、図4の電機子コイル
17aと17dの直列若しくは並列接続体である。電機
子コイルL,Mは、それぞれ電機子コイル17b,17
e及び電機子コイル17c,17fの同様な接続体であ
る。図5、図6で説明した装置と同様な手段により、突
極1a,1b,…の位置を検知して位置検知信号を得る
ことができる。位置検知信号のタイムチャートが図16
に示される。図16において、曲線58a,58b,…
は180度の巾で同じ角度だけ離間している。曲線59
a,59b,…と曲線60a,60b,…は上述した第
1の相の位置検知信号より、それぞれ位相が120度お
くれ同じ形状のもので第2,第3の相の位置検知信号と
なる。第1,第2,第3の相の位置検知信号を反転した
ものが、それぞれ曲線61a,61b,…,62a,6
2b,…,63a,63b,…となる。上述した位置検
知信号は、突極1a,1b,…に対向する120度離間
した位置検知素子より得られる。曲線58a,58b,
…と曲線62a,62b,…の電気信号を入力とするア
ンド回路により120度の巾の位置検知信号曲線64a
,64b,…が得られる。同様な手段により、120度
の巾の位置検知信号曲線65a,65b,…,曲線66
a,66b,…,曲線67a,67b,…,曲線68a
,68b,…,曲線69a,69b,…が得られる。図
9の端子27a,27b,27cには、それぞれ曲線6
4a,64b,…,曲線65a,65b,…,曲線66
a,66b,…の電気信号が入力される。ブロック回路
Gは、図8の点線Gで囲んだ部分と全く同じ回路となっ
ている。図8の電機子コイルKの通電制御回路は、図9
の電機子コイルKの通電制御回路と全く同じ構成なので
、図9の電機子コイルKの通電は、曲線64a,64b
,…の巾だけ通電される。
両端には、トランジスタ22a,22b及び22c,2
2d及び22e,22fがそれぞれ接続される。ダオー
ド23a,23b,…は電機子コイルとトランジスタの
直列接続体に逆接続される。端子46aは端子22−1
に接続され、逆転モードの制動トルクが発生した区間に
おいて、トランジスタ22a,22bが不導通に保持さ
れたときに、トランジスタ22g,22kを導通して、
ダイオード24aを介することなく、Kの磁気エネルギ
を電源に回生する。端子46b,46cの出力により、
トランジスタ22h,22iを導通して電機子コイルL
,Mの磁気エネルギを電源に回生するのも同じ作用によ
り行なわれる。電機子コイルKは、図4の電機子コイル
17aと17dの直列若しくは並列接続体である。電機
子コイルL,Mは、それぞれ電機子コイル17b,17
e及び電機子コイル17c,17fの同様な接続体であ
る。図5、図6で説明した装置と同様な手段により、突
極1a,1b,…の位置を検知して位置検知信号を得る
ことができる。位置検知信号のタイムチャートが図16
に示される。図16において、曲線58a,58b,…
は180度の巾で同じ角度だけ離間している。曲線59
a,59b,…と曲線60a,60b,…は上述した第
1の相の位置検知信号より、それぞれ位相が120度お
くれ同じ形状のもので第2,第3の相の位置検知信号と
なる。第1,第2,第3の相の位置検知信号を反転した
ものが、それぞれ曲線61a,61b,…,62a,6
2b,…,63a,63b,…となる。上述した位置検
知信号は、突極1a,1b,…に対向する120度離間
した位置検知素子より得られる。曲線58a,58b,
…と曲線62a,62b,…の電気信号を入力とするア
ンド回路により120度の巾の位置検知信号曲線64a
,64b,…が得られる。同様な手段により、120度
の巾の位置検知信号曲線65a,65b,…,曲線66
a,66b,…,曲線67a,67b,…,曲線68a
,68b,…,曲線69a,69b,…が得られる。図
9の端子27a,27b,27cには、それぞれ曲線6
4a,64b,…,曲線65a,65b,…,曲線66
a,66b,…の電気信号が入力される。ブロック回路
Gは、図8の点線Gで囲んだ部分と全く同じ回路となっ
ている。図8の電機子コイルKの通電制御回路は、図9
の電機子コイルKの通電制御回路と全く同じ構成なので
、図9の電機子コイルKの通電は、曲線64a,64b
,…の巾だけ通電される。
【0038】電機子コイルL,Mも曲線65a,65b
,…と曲線66a,66b,…の巾だけ同じ理由により
通電され、作用効果も同様である。従って3相片波通電
のリラクタンス型電動機として駆動され高速で効率の良
い電動機となる。端子27bと27cの入力を交換する
と逆転モードとなり回生制動が行なわれる。図11と同
じ思想の、論理回路を利用することにより本発明の目的
が達成される。この場合に、図11のF回路36a,3
6b,36cの代りに、3相片波のパルス分配器が使用
される。以上の説明より判るように、本発明の目的が達
成されるものである。図17に示す電機子コイルK,L
,Mの通電制御回路は、図9と同様な回路であるが、コ
ンデンサ25a,25b,25cの接続が異なっている
。しかしその作用効果は同様である。図4の磁極数を1
2個とし、それぞれに電機子コイルを捲着し、電機子コ
イルを右回りに記号17a,17b,17c,…17l
と呼称し、突極数も対応して多くする。対称の位置にあ
る2個の電機子コイルを右回りにそれぞれ電機子コイル
K,K,L,L,M,Mと呼称する。図9の電機子コイ
ルK,L,Mを含むブロック回路Dは電機子コイルK,
L,Mの通電制御回路と全く同じ構成のものである。図
16の位置検知信号曲線64a,64b,…,曲線65
a,65b,…,曲線66a,66b,…の電気信号は
、端子27a,27b,27cよりそれぞれ入力され、
曲線67a,67b,…曲線68a,68b,…曲線6
9a,69b,…の電気信号はブロック回路Dに入力さ
れて、それぞれ対応する電機子コイルの通電制御を行な
って3相全波通電のリラクタンス型の電動機として駆動
される。図11と同じ思想の論理回路により、起動時に
は電動機として駆動され、後半部では回生制動が行なわ
れ、末期ではステッピング電動機として駆動して負荷を
移動することができる。作用効果は前実施例と同様であ
る。
,…と曲線66a,66b,…の巾だけ同じ理由により
通電され、作用効果も同様である。従って3相片波通電
のリラクタンス型電動機として駆動され高速で効率の良
い電動機となる。端子27bと27cの入力を交換する
と逆転モードとなり回生制動が行なわれる。図11と同
じ思想の、論理回路を利用することにより本発明の目的
が達成される。この場合に、図11のF回路36a,3
6b,36cの代りに、3相片波のパルス分配器が使用
される。以上の説明より判るように、本発明の目的が達
成されるものである。図17に示す電機子コイルK,L
,Mの通電制御回路は、図9と同様な回路であるが、コ
ンデンサ25a,25b,25cの接続が異なっている
。しかしその作用効果は同様である。図4の磁極数を1
2個とし、それぞれに電機子コイルを捲着し、電機子コ
イルを右回りに記号17a,17b,17c,…17l
と呼称し、突極数も対応して多くする。対称の位置にあ
る2個の電機子コイルを右回りにそれぞれ電機子コイル
K,K,L,L,M,Mと呼称する。図9の電機子コイ
ルK,L,Mを含むブロック回路Dは電機子コイルK,
L,Mの通電制御回路と全く同じ構成のものである。図
16の位置検知信号曲線64a,64b,…,曲線65
a,65b,…,曲線66a,66b,…の電気信号は
、端子27a,27b,27cよりそれぞれ入力され、
曲線67a,67b,…曲線68a,68b,…曲線6
9a,69b,…の電気信号はブロック回路Dに入力さ
れて、それぞれ対応する電機子コイルの通電制御を行な
って3相全波通電のリラクタンス型の電動機として駆動
される。図11と同じ思想の論理回路により、起動時に
は電動機として駆動され、後半部では回生制動が行なわ
れ、末期ではステッピング電動機として駆動して負荷を
移動することができる。作用効果は前実施例と同様であ
る。
【0039】次に本発明の手段をマグネット回転子を有
する2相全波通電の直流電動機に適用した実施例につき
説明する。図2はその平面図である。外筺6aには電機
子7が嵌着され、突出した磁極7a,7b,…4個は等
しいピッチで配設される。各磁極には、電機子コイル9
a,9b,…が捲着され、歯7a−1,7a−2,…が
設けられている。回転軸5は図示しない軸受により回動
自在に支持され、これに磁路となる軟鋼円筒を介してマ
グネット回転子8が固定される。回転軸5には減速装置
を介して若しくはトルク伝達装置を介して負荷が設けら
れる。マグネット回転子8の円周部は、図示のようにN
,S磁極8a,8b,…が着磁されている。磁極巾は等
しく180度である。歯の巾と磁極巾は等しくされ、磁
極7a,7cと磁極7b,7dは対称の位置にある。 又磁極7a,7cの歯と磁極7b,7dの歯は90度の
位相差がある。電機子コイル9a,9cの直列若しくは
並列接続体を電機子コイル9−1と呼称し、電機子コイ
ル9b,9dの同じ接続体を電機子コイル9−2と呼称
する。磁極の歯の数は3個であるが、必要により増減で
きる。
する2相全波通電の直流電動機に適用した実施例につき
説明する。図2はその平面図である。外筺6aには電機
子7が嵌着され、突出した磁極7a,7b,…4個は等
しいピッチで配設される。各磁極には、電機子コイル9
a,9b,…が捲着され、歯7a−1,7a−2,…が
設けられている。回転軸5は図示しない軸受により回動
自在に支持され、これに磁路となる軟鋼円筒を介してマ
グネット回転子8が固定される。回転軸5には減速装置
を介して若しくはトルク伝達装置を介して負荷が設けら
れる。マグネット回転子8の円周部は、図示のようにN
,S磁極8a,8b,…が着磁されている。磁極巾は等
しく180度である。歯の巾と磁極巾は等しくされ、磁
極7a,7cと磁極7b,7dは対称の位置にある。 又磁極7a,7cの歯と磁極7b,7dの歯は90度の
位相差がある。電機子コイル9a,9cの直列若しくは
並列接続体を電機子コイル9−1と呼称し、電機子コイ
ル9b,9dの同じ接続体を電機子コイル9−2と呼称
する。磁極の歯の数は3個であるが、必要により増減で
きる。
【0040】次に図10につき電機子コイル9−1,9
−2の通電の詳細を説明する。図10の端子27a,2
7b,…には、周知の手段により得られる磁極8a,8
b,…の位置検知信号が入力されるが、それ等の位置検
知信号は、図15につき前述したリラクタンス型の電動
機の場合と全く同じなので図15の位置検知信号による
電機子コイルの通電制御の説明をする。図10において
、電機子コイル9−1,トランジスタ22a,22b,
…はブリッジ回路を構成している。ブロック回路Eは、
電機子コイル9−2を含む同じ構成のブリッジ回路であ
る。端子27a,27cには、図15の曲線54a,5
4b,…と曲線56a,56b,…の位置検知信号が入
力される。端子27c,27dにはそれぞれ曲線55a
,55b,…と曲線57a,57b,…の電気信号が入
力される。端子27aの入力があると、アンド回路26
aを介してトランジスタ22a,22bが導通して電機
子コイル9−1は右方に通電され、端子27cの入力が
あると、アンド回路26cを介してトランジスタ22c
,22dが導通して電機子コイル9−1は左方に通電さ
れる。
−2の通電の詳細を説明する。図10の端子27a,2
7b,…には、周知の手段により得られる磁極8a,8
b,…の位置検知信号が入力されるが、それ等の位置検
知信号は、図15につき前述したリラクタンス型の電動
機の場合と全く同じなので図15の位置検知信号による
電機子コイルの通電制御の説明をする。図10において
、電機子コイル9−1,トランジスタ22a,22b,
…はブリッジ回路を構成している。ブロック回路Eは、
電機子コイル9−2を含む同じ構成のブリッジ回路であ
る。端子27a,27cには、図15の曲線54a,5
4b,…と曲線56a,56b,…の位置検知信号が入
力される。端子27c,27dにはそれぞれ曲線55a
,55b,…と曲線57a,57b,…の電気信号が入
力される。端子27aの入力があると、アンド回路26
aを介してトランジスタ22a,22bが導通して電機
子コイル9−1は右方に通電され、端子27cの入力が
あると、アンド回路26cを介してトランジスタ22c
,22dが導通して電機子コイル9−1は左方に通電さ
れる。
【0041】オペアンプ48a,抵抗40a,絶対値回
路41aは前実施例の同一記号の部材と同じ作用がある
ので、電機子コイルが往復して通電されたときに端子4
9bの基準電圧に対応した通電を行なうチョッパ回路と
なる。通電区間は端子27a,27cの入力信号の巾で
90度の区間となる。抵抗40b,絶対値回路41b,
オペアンプ48bによるチョッパ作用も上述した場合と
同様に行なわれ、電機子コイル9−2の往復通電は端子
27b,27dの入力により交替され、通電巾は90度
となる。又端子49bの基準電圧に対応した電流値の通
電となる。従って2相全波通電の直流電動機として駆動
され、図2の回転軸5は矢印A方向に回転する。マグネ
ット回転子8が180度回転するときのトルク曲線は対
称形なので、その中央部の90度の区間だけ通電すると
効率が最高となる。通電区間は90度でなく120度と
することもできる。この場合には出力トルクが増大する
が効率が劣化する。電機子コイル9−1,9−2が位置
検知信号の巾だけ通電されるときに、電流の立上がりと
降下を急速とする為のダイオード24a,24b,…,
コンデンサ25a,25b,…の作用効果は前実施例と
同様である。正転中に端子27aと27cならびに端子
27cと27dの入力信号を交換すると逆転モードとな
る。この場合に回生制動が行なわれ,回生エネルギはコ
ンデンサ25a,25b,…を介して電源側に流入する
。この為に前実施例の場合よりコンデンサ25a,25
b,…の容量を大きくすることがよい。ダイオード24
a,24b,…に前実施例と同様に並列にトランジスタ
を接続し、そのベースを端子46a,46bの出力によ
り制御する前実施例と同じ手段を採用することもできる
。
路41aは前実施例の同一記号の部材と同じ作用がある
ので、電機子コイルが往復して通電されたときに端子4
9bの基準電圧に対応した通電を行なうチョッパ回路と
なる。通電区間は端子27a,27cの入力信号の巾で
90度の区間となる。抵抗40b,絶対値回路41b,
オペアンプ48bによるチョッパ作用も上述した場合と
同様に行なわれ、電機子コイル9−2の往復通電は端子
27b,27dの入力により交替され、通電巾は90度
となる。又端子49bの基準電圧に対応した電流値の通
電となる。従って2相全波通電の直流電動機として駆動
され、図2の回転軸5は矢印A方向に回転する。マグネ
ット回転子8が180度回転するときのトルク曲線は対
称形なので、その中央部の90度の区間だけ通電すると
効率が最高となる。通電区間は90度でなく120度と
することもできる。この場合には出力トルクが増大する
が効率が劣化する。電機子コイル9−1,9−2が位置
検知信号の巾だけ通電されるときに、電流の立上がりと
降下を急速とする為のダイオード24a,24b,…,
コンデンサ25a,25b,…の作用効果は前実施例と
同様である。正転中に端子27aと27cならびに端子
27cと27dの入力信号を交換すると逆転モードとな
る。この場合に回生制動が行なわれ,回生エネルギはコ
ンデンサ25a,25b,…を介して電源側に流入する
。この為に前実施例の場合よりコンデンサ25a,25
b,…の容量を大きくすることがよい。ダイオード24
a,24b,…に前実施例と同様に並列にトランジスタ
を接続し、そのベースを端子46a,46bの出力によ
り制御する前実施例と同じ手段を採用することもできる
。
【0042】端子27a,27b,27c,27dに図
15の曲線50a,50b,…及びその下段の3段の電
気信号即ちステッピング電気信号を入力するとステッピ
ング電動機として駆動される。図11の論理回路により
、前述した2相リラクタンス型電動機と同様な通電制御
を行なうことにより、負荷の移動の数値制御を行なうこ
とができ、その作用効果も又同様である。図11の端子
31a,31b,…には、図15の曲線54a,54b
,…以降の3段のそれぞれの位置検知信号が入力され、
端子34a,34b,…の出力は、図10の端子27a
,27b,…に入力される。図11の端子32−1には
、上述した位置検知信号の始端部の微分パルスが入力さ
れる。端子37a,37b,37c,37dの入力信号
も上述した微分パルスとなる。端子32の出力は正転モ
ードと逆効モードに転換する為の電気信号である。 端子26−1の出力は、図10のブロック回路Gの入力
信号となり、ROM25の読み出された信号により電動
機の回転速度と制動トルクが制御される。以上の構成な
ので、前述した2相リラクタンス型電動機の場合と同じ
く負荷の数値制御を行なうことができる。図10のブロ
ック回路Gと図11の点線G−1で囲んだ回路を除去す
ると、図10の端子49bの基準電圧に対応した電動機
の加速トルクと制動トルクが得られて負荷の数値制御を
行なうことができる。作用効果は前実施例と同様である
が、本実施例は軽負荷の場合に有効な手段となる。
15の曲線50a,50b,…及びその下段の3段の電
気信号即ちステッピング電気信号を入力するとステッピ
ング電動機として駆動される。図11の論理回路により
、前述した2相リラクタンス型電動機と同様な通電制御
を行なうことにより、負荷の移動の数値制御を行なうこ
とができ、その作用効果も又同様である。図11の端子
31a,31b,…には、図15の曲線54a,54b
,…以降の3段のそれぞれの位置検知信号が入力され、
端子34a,34b,…の出力は、図10の端子27a
,27b,…に入力される。図11の端子32−1には
、上述した位置検知信号の始端部の微分パルスが入力さ
れる。端子37a,37b,37c,37dの入力信号
も上述した微分パルスとなる。端子32の出力は正転モ
ードと逆効モードに転換する為の電気信号である。 端子26−1の出力は、図10のブロック回路Gの入力
信号となり、ROM25の読み出された信号により電動
機の回転速度と制動トルクが制御される。以上の構成な
ので、前述した2相リラクタンス型電動機の場合と同じ
く負荷の数値制御を行なうことができる。図10のブロ
ック回路Gと図11の点線G−1で囲んだ回路を除去す
ると、図10の端子49bの基準電圧に対応した電動機
の加速トルクと制動トルクが得られて負荷の数値制御を
行なうことができる。作用効果は前実施例と同様である
が、本実施例は軽負荷の場合に有効な手段となる。
【0043】3相両波通電の場合には、電機子コイル1
個を付加し、この通電制御の為のトランジスタブリッジ
回路を設ければよい。この場合には、図11のF回路3
6a,36b,36cを含む回路を変更して3相のステ
ッピング電気信号を発生するクロックパルス発振器とパ
ルス分配器を設けることにより目的が達成される。位置
検知信号は図16に示されるものが使用される。3相以
上n相(n=2,3,…)の場合にも同様な手段により
本発明の目的が達成される。
個を付加し、この通電制御の為のトランジスタブリッジ
回路を設ければよい。この場合には、図11のF回路3
6a,36b,36cを含む回路を変更して3相のステ
ッピング電気信号を発生するクロックパルス発振器とパ
ルス分配器を設けることにより目的が達成される。位置
検知信号は図16に示されるものが使用される。3相以
上n相(n=2,3,…)の場合にも同様な手段により
本発明の目的が達成される。
【0044】
【発明の効果】負荷の数値制御を行なったときに、負荷
を設定された位置まで移動する時間速くなり、しかも最
高の効率で移動できる効果がある。負荷が大きいときに
は、従来のステッピング電動機による手段では、大きい
機械ノイズを発生するが、本発明によると、負荷の移動
距離の大部分が直流電動機として運転されるので、機械
ノイズの発生が僅少となる効果がある。
を設定された位置まで移動する時間速くなり、しかも最
高の効率で移動できる効果がある。負荷が大きいときに
は、従来のステッピング電動機による手段では、大きい
機械ノイズを発生するが、本発明によると、負荷の移動
距離の大部分が直流電動機として運転されるので、機械
ノイズの発生が僅少となる効果がある。
【0045】
【図1】2相リラクタンス型電動機の平面図
【図2】2
相直流電動機の平面図
相直流電動機の平面図
【図3】図1の電動機の電機子と回転子の展開図
【図4
】3相片波リラクタンス型電動機の平面図
】3相片波リラクタンス型電動機の平面図
【図5】位置
検知信号を得る電気回路図
検知信号を得る電気回路図
【図6】磁気抵抗素子による
位置検知信号装置の説明図
位置検知信号装置の説明図
【図7】電動機の正逆転を行
なう電気回路図
なう電気回路図
【図8】2相全波通電のリラクタンス型
電動機の通電制御回路図
電動機の通電制御回路図
【図9】3相リラクタンス型電動機の通電制御回路図
【
図10】2相全波通電の直流電動機の通電制御回路図
図10】2相全波通電の直流電動機の通電制御回路図
【
図11】数値制御をする為の論理回路図
図11】数値制御をする為の論理回路図
【図12】数値
制御の為の電気信号パルスと電動機の回転速度のグラフ
制御の為の電気信号パルスと電動機の回転速度のグラフ
【図13】図12の他の実施例のグラフ
【図14】電機
子コイルの通電電流のタイムチャート
子コイルの通電電流のタイムチャート
【図15】2相の
位置検知信号のタイムチャート
位置検知信号のタイムチャート
【図16】3相の位置検
知信号のタイムチャート
知信号のタイムチャート
【図17】3相片波通電リラク
タンス型電動機の通電制御回路図
タンス型電動機の通電制御回路図
【0046】
6,6a 外筺
16,16a,16b,…電機子と磁極1,1a,1b
,… 回転子と突極 5 回転軸 16a−1,16a−2,…,7a−1,7a−2,…
歯 17a,17b,…,9a,9b,… 電機子コイル
7,7a,7b,… 電機子と磁極 8,8a,8b,… マグネット回転子と磁極10,
38 発振回路 3,3a,3b,… マグネット回転子と磁極10a
,10b 位置検知コイル 4a,4b 磁気抵抗素子 41a,41b,… 絶対値回路 47 回転速度検出回路 22g,22h,… トランジスタ 2a,2b 直流電源端子 47a アナログ切換スイッチ K,L,M,N 電機子コイル B,C,D,E 電機子コイルの通電制御ブロック回
路G 図8の点線Gで図示されたブロック回路36a
,36b,36c JK型フリップフロップ回路35
a,35b,35c フリップフロップ回路30a,
30b,30c 計数回路 25 ROM 26 D−A変換回路 28 コンピュータ 45a,45b,45c 数値制御の電気パルス数と
電動機の回転速度のグラフ曲線
,… 回転子と突極 5 回転軸 16a−1,16a−2,…,7a−1,7a−2,…
歯 17a,17b,…,9a,9b,… 電機子コイル
7,7a,7b,… 電機子と磁極 8,8a,8b,… マグネット回転子と磁極10,
38 発振回路 3,3a,3b,… マグネット回転子と磁極10a
,10b 位置検知コイル 4a,4b 磁気抵抗素子 41a,41b,… 絶対値回路 47 回転速度検出回路 22g,22h,… トランジスタ 2a,2b 直流電源端子 47a アナログ切換スイッチ K,L,M,N 電機子コイル B,C,D,E 電機子コイルの通電制御ブロック回
路G 図8の点線Gで図示されたブロック回路36a
,36b,36c JK型フリップフロップ回路35
a,35b,35c フリップフロップ回路30a,
30b,30c 計数回路 25 ROM 26 D−A変換回路 28 コンピュータ 45a,45b,45c 数値制御の電気パルス数と
電動機の回転速度のグラフ曲線
Claims (3)
- 【請求項1】 n相(n=2,3,4,…)全波通電
の突極若しくはマグネットの回転子を有する電動機なら
びにこれにより駆動される負荷を有する装置において、
固定電機子のn相の磁極に装着されたn相の電機子コイ
ルと、各相の電機子コイルを含む複数個のトランジスタ
による通電制御回路と、該回路の各トランジスタに並置
して逆接続されて、電機子コイルの通電が停止されたと
きに、その磁気エネルギを電源側に還流するダイオード
と、前記した通電制御回路に電圧を印加する直流電源と
、該直流電源正極若しくは負極側に通電方向に挿入され
た2n個の逆流防止用のダイオードと、所定の周波数の
n相全波通電のステッピング電気信号を発生するように
発振器の出力により駆動されるパルス分配器と、前記し
た逆流防止用のダイオードのそれぞれに並列に並置して
設けられた小容量のコンデンサと回転子の突極若しくは
マグネットの回転子の磁極の回転位置を複数個の位置検
知素子により検知してn相全波通電の位置検知信号を得
る位置検知装置と、該位置検知信号の周波数に対応した
周波数の電気パルス列を得る電気回路と、前記した位置
検知信号により通電制御回路の各トランジスタを付勢導
通せしめて、直流電動機としての出力トルクを得る電気
回路と、前記したステッピング電気信号により通電制御
回路の各トランジスタを付勢導通せしめて、ステッピン
グ電動機としての歩進出力トルクを得る電気回路と、負
荷の所要の移動量に対応する電気パルス数を入力して置
数する第1の計数回路ならびに該電気パルス数の1/2
位の所定の数の電気パルス数を置数する第2の計数回路
と、電動機の起動とともに発生する前記した電気パルス
列により第1,第2の計数回路の減算を開始し、又同時
にROMに記憶されているデジタルメモリを読み出し、
第2の計数回路の零カウントの出力信号によりROMの
デジタルメモリの読み出しを逆行せしめる電気回路と、
上述したデジタルメモリをアナログ信号に転換し、該ア
ナログ信号に対応した回転速度に電動機の回転速度を制
御する第1の回転速度制御装置と、第2の計数回路の零
カウントの出力により、電動機を制動トルクを発生する
モードに転化するとともにROMより得られるアナログ
信号に対応した回転速度に減速制御する第2の回転速度
制御装置と、第1の計数回路の設定された残留カウント
の出力信号により、ステッピング電動機の駆動に転化し
、零カウントの出力信号により、パルス分配器に対する
発振器出力による入力を断つ電気回路とより構成された
ことを特徴とする負荷の数値制御装置。 - 【請求項2】 n相(n=3,4,5,…)片波通電
の突極若しくはマグネットの回転子を有する電動機なら
びにこれにより駆動される負荷を有する装置において、
固定電機子のn相の磁極に装着されたn相の電機子コイ
ルと、各相の電機子コイルを含む複数個のトランジスタ
による通電制御回路と、該回路のトランジスタに並置し
て逆接続されて、電機子コイルの通電が停止されたとき
に、その磁気エネルギを電源側に還流するダイオードと
、前記した通電制御回路に電圧を印加する直流電源と、
該直流電源の正極若しくは負極側に通電方向に挿入され
たn個の逆流防止用のダイオードと、所定の周波数のn
相片波通電のステッピング電気信号を発生するように発
振器の出力により駆動されるパルス分配器と、前記した
逆流防止用のダイオードのそれぞれに並列に並置して設
けられた小容量のコンデンサと、回転子の突極若しくは
マグネット回転子の磁極の回転位置を複数個の位置検知
素子により検知してn相片波通電の位置検知信号を得る
位置検知装置と、該位置検知信号の周波数に対応した周
波数の電気パルス列を得る電気回路と、前記した位置検
知信号により通電制御回路の各トランジスタを付勢導通
せしめて、直流電動機としての出力トルクを得る電気回
路と、前記したステッピング電気信号により通電制御回
路の各トランジスタを付勢導通せしめて、ステッピング
電動機としての歩進出力トルクを得る電気回路と、負荷
の所要の移動量に対応する電気パルス数を入力として置
数する第1の計数回路ならびに該電気パルス数の1/2
位の所定の数の電気パルス数を置数する第2の計数回路
と、電動機の起動とともに発生する前記した電気パルス
列により第1,第2の計数回路の減算を開始し、又同時
にROMに記憶されているデジタルメモリを読み出し、
第2の計数回路の零カウントの出力信号によりROMの
デジタルメモリの読み出しを逆行せしめる電気回路と、
該デジタルメモリをアナログ信号に転換し、該アナログ
信号に対応した回転速度に電動機の回転速度を制御する
第1の回転速度制御装置と、第2の計数回路の零カウン
トの出力信号により電動機を制動トルクを発生せしめる
モードに転化するとともにROMより得られるアナログ
信号に対応した回転速度に減速制御する第2の回転速度
制御装置と、第1の計数回路の設定された残留カウント
の出力信号により、ステッピング電動機の駆動に転化し
、零カウントの出力信号により、パルス分配器に対する
発振器出力による入力を断つ電気回路とより構成された
ことを特徴とする負荷の数値制御装置。 - 【請求項3】 請求項1若しくは請求項2のいづれか
の特許請求の範囲において、負荷の所要の移動量に対応
する電気パルス数を入力として置数する第1の計数回路
ならびに該電気パルス数の1/2位の所定の数の電気パ
ルス数を置数する第2の計数回路と、電動機の起動とと
もに発生する前記した電気パルス列により第1,第2の
計数回路の減算を開始する電気回路と、電動機の起動後
において、電機子電流を設定値に保持して駆動する定電
流回路と、第2の計数回路の零カウントの出力信号によ
り前記した電機子電流を保持して電動機に逆転トルクを
発生して制動を行なう電気回路と、第1の設定された残
留カウントの出力信号により、ステッピング電動機の駆
動に転化し、零カウントの出力信号により、パルス分配
器に対する発振器出力による入力を断つ電気回路とより
構成されたことを特徴とする負荷の数値制御装置。
Priority Applications (5)
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- 1992-02-27 WO PCT/JP1992/000217 patent/WO1992016047A1/ja active IP Right Grant
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