JPH04275096A - 負荷の数値制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【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

【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

【図５】位置
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

【図７】電動機の正逆転を行
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

【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

【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

【図１５】２相の
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

【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

【００４６】

【符号の説明】

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。