JPS58218886A

JPS58218886A - 回転速度検出装置を備えた電動機

Info

Publication number: JPS58218886A
Application number: JP57100587A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀; Hideo Okada; 秀夫岡田
Original assignee: Sekoh Giken KK; Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Sekoh Giken KK; Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1982-06-14
Filing date: 1982-06-14
Publication date: 1983-12-20

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】本発明は、リプル電圧を含むことなく、応答性の良好な
回転速度に比例する電圧の得られる半導体電動機に関す
るものである。

電気回路を付加するのみで、直流電゛動機の回転速度に
比例する電圧出力を得る手段は、ブリツジサーボ回路と
して周知である。この手段には、次に述べる欠点がある
。第ＩＫ＠界の強さが、淵度によシ変化するので、出力
電圧の淵度依存性が太きい。第２に出力電圧に゛大きい
りプル電圧を含み、これを平滑化せんとすると、応答性
が劣化する。特に半導体電動機の場合には、その相数が
２相若しくは３相となるので、上述した欠点が助長され
るものである。

特に半導体電動機をサーボ装置に使用すると、上述した
欠点は致命的となり、実質的には使用することが不可能
となっている。従って１般には、相数の多い、整流子型
のタコジエネレータを付設して、目的を達している現状
にある。

サーボモータとして、最適な回転速度検出装置としては
・次の諸条件を満足することである・　　．．１第１に
出力電圧に回転速度に無関係なりプル電圧を含んでいな
いこと。第２に回転速度と検出信号との間に比例関係が
成立するとと。第３に応答性が良好であること。第４に
低速度においても充分な検出信号が得られること。第５
にタコジエネレータのような別部品となる機構部材を付
設することなく、電動機より、可能な限シ電気回路のみ
によ９回転速度に比例する電圧が得られることである。

更に付加すれば、回転方向を判別できることである。

上述した条件の内第１、第２、第３、第４の条件を満足
する為に多相の整流子型の小型発電機が慣用されている
。しかしこれには、整流子を使用する為に耐久性に問題
があり、又電気的機械的ノイズを発生し、又出力電圧の
りプル電圧を少ならしめる為に、必然的に多相巻線の電
機子となる為に高価となる欠点がある。

本発明装置は、上記した欠点を除去することに成功した
もので、ホール素子のような感磁素子を位置検知素子と
する半導体電動機において、発電用の電機子コイルを付
加するか、若しくは駆動用の電機子コイルを発生コイル
と兼用するととにより、付加電゛気回路のみで、回転速
度に，比例する電圧が得られることに特徴を゜有するも
のである。従ってタコジエネレータを使用することなく
、回転速度信号を得ることができ、この出力信号はりプ
ル電圧を含むことなく、又平滑用のコンデンサを含まな
いので、応答性の良好な速度信号を得ることができる特
徴を有するものである。例えばサーボモータとして利用
すると有効な技術手段を供与できる効果がある。

以上のような諸特徴を有する本発明装置の詳細を第１図
以降について次に説明する。

第１図は、ディスク型（軸方向空隙型）の直流電動機に
本発明を適用したものである。

第１図において、記号１ａ、１ｂは筐体で、それぞれ底
部を有一ｊる円筒形のもので、それ等の底部には、軸承
２ａ、２ｂが固定され、各軸承には、回転軸３が支承さ
れている。円筒状の筐体１ａζ　ｌｂの衝合部１ｃ，ｌ
ｄは接着剤で固定されている。

又筐体２ａ，ｌｂ≠は、゛渦流損失のないヨーク（磁性
体）となって、各底部には、扇型の電機士コイル５（駆
動コイルとなるもの）及び電機子コイル６　（発電用コ
イルとなるもの）が、後述する展開図に示される手段に
よシ固着されている。筐体２ａ、２ｂの製造手段は、次
のようにされる。ソフトフエシイトコアと同じように焼
結金属として作るか、プラスチック材に軟鋼微粉を混入
して、射出成型又は加圧成型（コンプレッション）して
、所要の形状とすることができる。回転軸３には、プラ
スチック材４ｅを介して、円板状の界磁マグネット４が
固定されれている。

」二連した電動機は、位置検知素子となるホール素子（
省略して図示していない。）の出力により通電制御回路
（省略して図示していない。）を介して、駆動用の電機
子コイル５０通電制御を行なって、半導体電動機として
運転される周知のものである。尚これ等の詳細は、特開
昭５１−３６５０７号等に開示されている。

電機子コイル６若しくは５としては、２相若しくは３相
のものが使用され、その展開図が、第４図と第７図に示
されている。

第７図において、回転子となる界磁マグネット４は、９
０度の開角のＮ、Ｓの磁極の４　ａ、　４　ｂ・・・・
・・よシ構成され、各磁極の゛磁界は、固定電機子に装
着された電機子コイル４５　ａ　％　４５　ｂの導体部
を貫挿している。電機子コイルは、２相となシ、その導
体間の開角は磁極４ａ、−４ｂ・・・・の幅と等しく、
点線で示す電機子コイル４５　Ｃと４５ａの位置にある
ものであるが、電機子コイル４５　Ｃを同相の電機子コ
イル４５　ｂの位置に転移して、同じ効果を有するよう
になっている。かかる手段の為に２個の電機子コイルは
重なることなく電機子に配設できるので、量産時に有効
な手段となる。かかる電機子コイルの配設手段について
は、前述した特開昭５１−３６５０７号に詳細が示され
ている。感磁素子となるホール素子１５ａ１１５　ｂは
、それぞれ電機子コイル４５ａ、４５ｂの導体部と同相
の位置に固定されている。

３相の電機子コイルの場合には、第４図に示すように、
点線で示す電機子コイル５ｄが、電機子コイル５Ｃの位
置に転移されて、電機子コイルの重なシを除去している
。界磁マグネットク４及びホール素子１５　ａ、１５ｂ、１５ｃは、第ｉｋ
と同一記号で示しである。

第４．７図ともに、ホール素子１５　ａ、１５　ｂ、１
５　Ｃの出力により、通電制御回路を介して各電機子コ
イルに所要の通電が行なわれて、界磁マグネット４は、
矢印Ａ咎零力喉ズ方向に回転する半導体電動機となるも
のである。

次に第２図に示すものは、本発明の適用される１般の形
式の半導体電動機である。第２図において、軟鋼゛で作
られた円筒形の筐体７ａの右端には、一体７−ｂが固定
され、両者には、軸承８ａ１８ｂが固定される。軸承８
ａ１８ｂには、回転軸９が支承され、回転軸９には、界
磁マグネッ）　１０が固定されている。回転子となる界
磁マグネット１０の詳細が第３図に示されている。・第
３図において、界磁マグネット１０は、フェライトマグ
ネットで構成されている。円周面にそって９０度の開角
で、Ｎ１　Ｓ極の磁極ＩＱａ、１０ｂが設けられ、又右
端面にも９０度の開角でＮ、　　Ｓ磁極１０ｃ、　１０
　ｆ　、　１０ｇ、　１０ｈが設けられている。

上述した２相の界磁マグネットは、１体に作られる場合
と、点線Ｅで分割されて２個となり、それぞれが回転軸
９に固定される場合とがある。

界磁マグネツ）１０ｅ、１０ｆ・・・・・・に対向して
、発電用の電機子コイル１４（第２図示）がヨーク１３
上に固着されている。ヨー秀１３は、第１図のヨークｌ
ａ、ｌｂと同一材料のものである。ヨーク１３は又蓋体
７ｂの内面に固定されている。

第２図に戻シ、記号口で示すものは、電機子コイル１２
のヨークとなるもので、材料は、第１図のヨーク２ａ１
２ｂと同じものである。

次にヨーク１１．電機子コイル１２の詳細を第６図につ
いて説明する。

第６図は、界磁マグネット１０、ヨーク１１、電機子コ
イル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（３相の電機子コイルで、
第４図で説明したように、互いに重なることを避けて装
着されたものである。）の３６０度にわたる展開図であ
る。電機子コイル１２ａ１１２ｂ、１２Ｃの導体部の開
角は、界磁マグネットＩＯの磁極幅と等しく長方形′に
巻回され、点線で電機子コイルの導体部が２個づつ並置
され、各電機子コイルの位置定めと固定に役立っている
。

長溝１１　ａ　、　１１　ｂ　、　１１　ｃの溝の深さ
を余シ深くすると、強いコツキングを発生するので、適
当な深さとする８喪がある。ヨーク１１は、第２図に示
すように、筐体７ａの内側に固着されて固定電機子を構
成している。第６図のホール素子１５ａ１５　ｂ、１．
５　Ｃは各電機子コイルと同相の位置て、ヨーク１１に
配設され、これ等の出力により通電制御回路を介して、
電機子コイル１２ａ、１２ｂ。

１２　ｃの通電制御を行ない、矢印Ｂ方向に界磁マグネ
ット１０を回転する半導体電動機となっている。ヨーク
１１の上述した形状の断面が第５図（ｂ）に同一記号で
示されてやる。即ちヨーク１１には長溝１１ａ、１１ｂ
、１１　ｅが設けられ、それぞれに電機子コイルの導体
部が並置されている。電機子コイルの導体部の端部（ト
ルクに富力しない部分）はヨーク１１の両端の外側に逸
出している。

かかる構成なので、ヨーク１１は、焼結手段によっても
、又射出成型、加圧成型いづれの手段によっても作るこ
とができ、又電機子コイルの装着が容易となる効果があ
る。

第５図（ａ）に示すものは、第１図の実施例の電機子を
示すもので、筐体１ｂ（ヨークを兼ねている。）の底面
には、扇形の電機子コイル５ａ、５ｂ、５Ｃの装着の案
内と々る突出部１ｅ、Ｉｆｌｇが設けられ、電機子コイ
ルの定位を容易としている。かかる構成の効果は、第５
図（ｂ）の実施例と同様である。

第１図の発電用の電機子コイル６及び第２図の発電用の
電機子コイル１４は、２相若しくは３相の電機子コイル
で、それぞれ扇形のコイルとなり、その界磁マ、グネッ
ト（第１図の場合には界磁−グネット４が兼用され、第
２図の場合に　　　°”′は、界磁マグネット１０の右
端面の磁極となっている。）との間の展開図は、第４図
若しくは第７図と全く同様となっている。従って界磁マ
グネット４若しくは１０の回転とともに、誘導出力が得
られるようになっている。かかる誘導出力は回転速度に
比例するものとなっているが、前述したように、各電機
子コイルの出力を合成したものには、リプル電圧（１５
％〜２０チ位）を含み、又界磁マグネットの磁界の温度
依存性による誤差を含む欠点がある。本発明装置による
と、かかる欠点を除去される効果がある。

次にその詳細を説明する。

電機子コイルが２相の場合につき、先づ説明する。第１
、２図の界磁マグネット４．１０が矢印Ａ方向（第７１
図示）に回転すると、２相の電機子コイル４５ａ、４５
ｂには、９０度位相の異なる交流が発生する。又その波
形は、界磁磁界の強さと回転速度の積に比例するものと
なる。

次に第９図の電気回路について、本発明装置の説明をす
る。

第９図において、電機子コイル４５ａ（第７図示）の発
電出力は、第８図（ａ）に示すタイムチャートのグラフ
（ａ）に示す曲線１６で、第９図の絶対値回路４７　ａ
に入力されている。また、電機子コイル４５　ｂの発電
出力は、第８図（ａ）のグラフ（ｂ）に示す曲線１７で
、絶対値回路４７　ｂに入力されている。電機子コイル
４６ａ、４５ｂを貫通する界磁磁界の強さを、それぞれ
Ｈｌ、Ｈ２とすると、曲線１６即ち絶対値回路４７　ａ
の入力電圧Ｅ１は、Ｅ１＝に１ＮＨ１（Ｎは界磁マグネ
ットの回転速度）であり、同様に絶対値回路４７　ｂの入力電圧Ｅ２は、
Ｅ２＝に、ＮＨ２となる。なお、電機子コイル４５ａ、４５ｂの電気的諸
定数は等しくされているので、定数に１　は共通となる
。

第４．７図で同一記号で示すホール素子１５　ａ、１５
　ｂには、後述する誤差増幅器５５の出力電流が通電さ
れており、それぞれの出力は差動増幅器４６ａ、４６ｂ
によシ増幅され、その出力はそれぞれ絶対値回路４８　
ａ、４８　ｂに入力されている。かかる入力電圧の曲線
が、第８図（ａ）のグラフ（Ｃ）、（ｄ）に曲線１８．
１９として示されている。曲線１８．１９の電圧Ｅ３、
Ｅ４　（たて軸の値）は、−Ｅ　＝Ｋ　　ＨＬ　　　Ｅ
４＝に２Ｈ２Ｉ８　　　　　２　　　１として表わされる。ただし■は、ホール素子１５ａ、１
５　ｂに流入する電流であシ、定数に２は両者に共通と
なるように設定されている。

第９図の絶対値回路４７ａ、４７ｂの出力は、それぞれ
第８図（ｂ）のグラフ（ａ）、（ｂ）に示す曲線２０．
２２．２３となっている。即ち各絶対値回路によって交
流波形を・示す曲線１６．１７．１８．１９が、それぞ
れ全波整流さ、れた形を示す曲線２０．２１．２２．２
３に変換されている。

次に、前記絶対値回路４７’ａ、４７ｂのそれぞれの出
力は加算回路５４　ａに入力され加算出力Ｅ５を得る。

該加算出力Ｅ５　の波形は第８図（ｂ）のグラフ（ｅ）
に示す曲線２４で表わされる。なお、加算出力Ｅ５の値
は、絶対値回路の出力の加算であるから、となる。

一方、前記絶対値回路４８ａｓ４８ｂのそれぞれの出力
は加算回路５４　ｂに入力され加賀−出力Ｅ６を得る。

該加算出力Ｅ６の波形は第８図（ｂ）のグラフ（ｆ）に
示す曲線３５で表わされ、その値は、となる。

次に上記した２個の加算出力Ｅ５、−Ｅ６は誤差増幅器
５５に入力されるが、該誤差増幅器５５はＥ５　、！：
Ｅ６が一致するように動作するので、この時Ｅ５とＥ６
は等しくなり次式が成立する。

即ち、Ｅ５−Ｅ６、　ならば、Ｉ　＝　（Ｋ、　／に２）・　Ｎとなって、界磁磁界の強さによらず、回転数Ｎにのみ比
例した値となる。第８図（ｂ）のグ６ラフ（ｇ）の曲線
３６に該出力電流■の波形を示す。

該出力電流Ｉはホール素子１５ａ、１５ｂの制御電流と
して供給される。

ホール素子１５ａ、１５ｂに供給された電流Ｉは、ホー
ル素子１５　ｂの制御電流出力端子とアース間に接続さ
れた検出抵抗Ｒによって電圧降下■を生ずる。この電圧
降下Ｖは、数に比例しているので、回転速度信号と成り得る。　　
　　　・検出抵抗Ｒの一両端より検出された回転速度信号Ｖは、
アナログスイッチ５２　ａの入力信号となる一方、反転
増幅回路５９を介して−Ｖとしてアナログスイッチ５２
　ｂの入力信号ともなっている。

最終的な出力端子５３からは、アナログスイッチ５２　
ａが閉成されていればｖ１アナログスイッチ５２ａが閉
成されていれば一■が出力される。前記アナログスイッ
チ５２ａ、５２ｂは同時に閉成されることはなく、界磁
マグネット４が矢印Ａ方向に回転している時（正転の時
）はアナログスイッチ５２　ａが閉成され、逆転の時は
アナログスイッチ５２　ｂが閉成する・よう構成されて
いる。

上記したアナログスイッチの動作編以下に詳述する。絶
対値回路４７　ｂ、４８　ｂに大筋される信号Ｅ２、Ｅ
４は一方において、それぞれ波形整形回路４９ａ、４９
ｂに入力され、矩形波とされる。

該矩形波は第８図（Ｃ）のグラフ（ａ）、（ｂ）に示す
曲線３７．３８　ａのようになっている。（Ｅ４が３７
、Ｅ２が３８　ａに対応）。波形３８　ａは、界磁−一
グネット４が矢印Ａ方向に回転した場合の電機子コイル
４５　ｂからの発電出力を整形したものであるが、該界
磁マグネット４が逆転した場合は整形後の矩形波は第８
図（ｃ）のグラフ（ｃ）に示す曲線３８　ｂのようにな
る。

波形整形された２個の信号を排他曲論１理和回路５０に
入力すると、正転時は曲線３７．３８　ａの組合せであ
るから、２信号は常、に−散しているため、前記回路５
０の出力はローレベルとなυ、制御端子がハイレベル１
てなることによって閉成されるアナログスイッチ５２ａ
、５２ｂのうち５２　ｂは開成状態となり、ｓ２に制御
端子の前段に反転回路５１を有しているため閉成状態と
なる。

アナログスイッチ５２ａ、５２ｂがそれぞれ閉、開成さ
れると、前記反転増幅器５９からの出力信号（−Ｖ）は
遮断され、信号Ｖが出力端子５３に出力される。

また、界磁マグネット４が逆転すると波形整形回路４９
　ａの出力波形は第８図（Ｃ）に示すグラフ（Ｃ）の曲
線３８　ｂのように、曲線３８　ａを反転した形となり
曲線３７．と比較すると常に不一致となり、排他的論理
和回路５０の出力はハイレベルとなるため、前述と逆の
動作となってアナログスイッチ５２　ａ、５２　ｂはそ
れぞれ開、閉成される。したがって出力端子５３には反
転増幅器５９よりの出力信号（−■）が出力される。

以上のことから、第９図に示した回路によれば、回転数
のみに比例′した、リプル分を含まない回転速度信号が
得られ、また、回転方向をも同時に電圧の正負によって
検出できることとなる。

以上が本発明装置の動作原理である。七ころで、第９図
においそ、加算回路５４　ａ、５４　）１は絶対値回路
の各出力を加算するものであ、るが、第８図（ｂ）のグ
ラフ（ａ）〜（ｄ）に示す曲線２０〜２：（を加算す、
る場合に谷点（零ボルト付近）近辺は、ボール素子と絶
対値回路に対テるオフセット電圧が適切でない場合に誤
差を生じ、この誤差分は出力の絶対値が小さい箇所であ
るため、無視できない影響となることが考えられる。そ
こで、出力の比較的大きい部分のみを使用して目的を達
成したものが、次に第１０図によって説明する実施例で
ある。なお、前述のとおり、第９図の回路内におけると
同一作用または同一部材を示すものは同一符号とした。

第１Ｏ図において、絶対値回路４７　ａ、４７ｂ、４８
ａ、４８ｂかもの出力ぽ第９図と同一であり、それぞ　
　　”゛れ第８図（ｂ）のグラフ　（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）、（ｄ）の曲線２０．２１．２２．２３によって示
されている。

次に、絶対仙回路４７　ａ、４８　ａのそれぞれの出力
が誤差増幅器５５ａ゛に入力され、絶対値回路４７　ｂ
、４８　ｂのそれぞれの出力は誤差増幅器５５　ｂに入
力される。　− ここで、前記誤差増幅器５５　ａ、５５　ｂは、それぞ
れの２個の入力を一致させるように動作するので、まず
、誤差増幅器５５　ａについては、人力が成立δしたが
って、誤差増幅器５５　ａの出力電流■は、となって、回転速度Ｎにのみ比例した値となる。

が成立。したがって、誤差増幅器５５　ｂの出力電流も
、になり、誤差増幅器５５　ａの出力と同一となる。

第８図（ｄ）のグラフ（ａ）、（ｂ）に誤差増幅器５５
　ａ、５５　ｂの出力を、それぞれ曲線４ｏ、４１で示
す。曲線４０．４１の屈曲部４０ａ、４０ｂの部分は直
線性がなくなっているが、この部分が、誤差増幅器５５
ａ１５５　ｂのそれぞれの２個の入力となるときに′、
同時に誤差の大きい谷点近辺となったｉ゛で、前記オフ
セットが不適切な場合の出力である。

ところで、第８図（ｄ）のグラフ（Ｃ）に示す曲線２２
．２３はそれぞれ絶対値回路４７ａ１４７ｂの出力波形
であるが、これらの出力は比較回路５５に入力され、そ
の出力は、第８図（ｄ）のグラフ（ｄ）の曲線４３とな
シ、この曲線のハイレベルの部分で、アナログスイッチ
５６　ａが閉成され、同時にアナログスイッチ５６　ｂ
　ｄ＋Ｊ御端子端子段に反転回路５７があるため開成さ
れる。

したがって、アナログスイッチ５６ａ、５５ｂの出力を
共通とし、Ｄ点における信号を見ると、曲線４３のハイ
レベルの部分では、アナログスイッチ５６　ａからの出
力のみで、がっ、第８図（ｄ）のグラフ（ａ）の矢印Ｓ
１、Ｓ２・・・の区間、ｉＩＪち曲線４０からの屈曲部
４０ａ、４０ｂ・・・・・・を除去した部分のみの出力
が得られる。また、曲線４３のローレベルの部分では、
前記の逆となって、矢印Ｔ１　　、Ｔ２　・・の区間、
即ち曲線４１がらの屈曲部４１ａ１４１　ｂ・・・・・
・を除去した部分のみの出力が得られる。

この結果、ハイレベル時とローレベル時を通して、Ｄ点
においては、信号はグラフ（ｆ）の曲線４４のようにな
シ、また、前述した理論よシ判るように、回転速度Ｎに
比例した出力が得られる。

なお、Ｄ点よシ先は第９図と同様に出力電流Ｉはホール
素子１５ａｓ１５ｂの制御電流として供給されるよう接
続されている。ポール素子に流入した電流■によ？て抵
抗Ｒの両端に電圧降下を生じ回転速度信号Ｖが得られ、
結果的に端子５３に、正転時はＶ１逆転時は一■として
回転速度信号が出力される。正、逆転の判別をする論理
回路等の構成及び抵抗Ｒがら端子５３に到る回路構成は
第９図の回路と同一であるので説明を省略する。

上述した実施例は、２相の電機子−コイルの場合である
が、３相の電機子コイルの場合、例えば、第４図で前述
した３相の電機子コイルの場合には、第９図の電機子コ
イル４５ａ、４５ｂの代りに、第４図の電機子コイル５
ａ、５ｂ、５ｃと全く同じ配設の電機子コイル６ａ、　
６ｂ、　６ｃ（第１図で記号６として示した発電角の電
機子コイル）を使用し、ホール素子は各相の電機子コイ
ルに対応するホール素子１５　ａ　、　１’５　ｂ　、
　１５　ｃを使用して、第９図と同様な作用をする電気
回路を構成することによ°シ目的が達成できる。

又電機子コイル４５ａ、４５ｂ（第９図）をパイファラ
巻とし、それぞれのコイルを１方にのみ通電することに
よっても同じ目的が達成できる。

各誘導出力は、異なる磁界下にある。しかしホー、ヨイ
□５　ａ　（Ｄ　ｍ力。□、５ｏ、エヤ。ヶあ、。　　
°“従って第９図の差動増幅回路４６　ａに対するポー
ル素子１５　ａによる入力のみでは、若干の誤差信号が
発生するおそれがある。かかる場合には、第４図で記号
１５　ｄで示す位置に、更に１個のホール素子１５　ｄ
を設け、ホール素子１５　ａと１５ｄの出力を加算した
ものを、差動増幅回路４６　ａに入力せしめるとよい。

他のホール素子１５ｂ、１５ｃについても事情は同じで
、更に１個づつのホール素子を付加して、それぞれの出
力を加算したものを使用するものである。

第１図、第２図の実施例において、発電出力・を得る為
の電機子コイル（記号６及び１４として示したもの）を
別設して回転速度の検出を行なっている。第１図では、
電機子コイル６が、又第２図では電機子コイル１４がそ
の役目を果す為に、駆動トルク−を得る為の電機子コイ
ル５　（第１図）及び電機子コイル１２（第２図示）と
は別に設けられている場合である。

しかし駆動トルクを得る為の電機子コイルを利用して、
その逆起電力をとり出して、前述した電圧Ｅｔ得ること
もできる。この場合の実施例を第１１図につき次に説明
する。

電動機としては、第２図に示される°ものが採用され、
電機子コイル１４、ヨーク１３は除去されている。

第１１図（ａ）の電気回路は、３相の電機子コイル１２
ａ、１２ｂ、１２　ｃの内の１つである電機子コイル１
２ａについての通電制御回路である。トランジスタ２５
ａ１２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは、ブリッジ回路を構成し
、その対角辺には、電機子コイル１２ａ、抵抗２７　ａ
　、　２７　ｂ　、　２６よシなるブリッジ回路が接続
されている。

端子３１の入力端子がハイレベルにあると、アナログス
イッチ２９　ｂが閉じている。端子３０よりは、ホール
素子１５　ａの出力が差動増幅回路（第１０図の記号４
６　ａで示す如きもの）を介して入力されている。又端
子３４の入力電圧もノ・イレベルとなっている。従って
ホール素子１５ａの出力による差動増幅回路の正の出力
のときには、アンド回路３４　ａより出力が得られて、
トランジスタ２５　ｂが導通する。従ってトランジスタ
２５　ａのベース入力が得られて、トランジスタ２５　
ａが導通するので、電機子コイル１２　ａは、矢印Ｆ方
向に通電される。

又ホール素子１５　ａによる差動増幅回路の出力が負の
ときには、アンド回路３４　ａの出力はなく、反転回路
３３を介して、アンド回路３４　ｂの１つの人力が正と
なるので、その出力が得られて、トランジスタ２５　ｄ
が導通する。従ってトランジスタ２５ｃのベース入力が
得られて、トランジスタ２５　Ｃが導通するので、電機
子コイル１２ａは、矢印Ｆと反対方向に通電される。

以上の説明より判るように、ホール素子１５　ａがＮ、
Ｓ極の磁界下にある毎に、電機子コイル１２　ａには、
往復して通電されるので、１方向の駆動トルクが発生す
る。

電機子コイル１２ｂ、１２ｃについても全く同じ構成の
通電制御回路が付設されているので、ホール素子１５ｂ
、１５ｃの出力に；より、それぞれ往復して通電されて
、１方向の駆動トルクを発生する。従って３相のホール
電動機として運転することができるものである。

又運転中に端子３１の人力をローレベルに転化すると、
アナログスイッチ２９　ｂは開かれ、反転回路３２を介
して、アナログスイッチ２９　ａに正の制御入力が印加
されるので、これが閉じる。従って次のような動作とな
る。即ち抵抗２７ａ、２７ｂ。

２６及び電機子コイル１２　ａよυなるブリッジ回路は
、電動機が停止しているときに平衡するように調整され
ているので、回転すると、回転速度に比例した電圧が、
差動増幅回路２８に入力されるように構成されている。

従って差動増幅回路２８の出力は、電機子コイル１２　
ａが矢印Ｆ方向に通電しているときには、正の電圧で磁
界の強さに比例する出力が得られ、矢印Ｆと反対方向に
通電しているときには、差動増幅回路２８の出力ば負の
電圧で、磁界の強さに比例するものとなる。かかる出力
が、アナログスイッチ２９　ａを介して、アンド回路３
４　ａ、３４　ｂに入力されること　　　　５．□、。

になる。従って電機子コイル１２ａが矢印Ｆ方向に通電
しているときには、利得ｌの反転増幅回路３３ａ、３３
を介して、アンド回路３４　ｂの出力が得られるので、
トランジスタ２５　ｃ　、　２５　ｄ　カ４通して、電
機子コイル１２　ａは、矢印Ｆと反対方向に通電される
。従って出力トルクが反転して急制動が行なわれる。こ
のときに逆起電力が付加されて大きい電機子電流が流れ
るので、Ｇ点の電圧は更に降下する。従って上述した制
御が持続する。次の磁極下に電機子コイルが侵入すると
、逆起電力の方向が反転す゛るので、電機子電流が急減
して、Ｇ点の電圧がＨ点め電圧より上昇するので、差動
増幅回路２８の出力は負となり、従ってアンド回路３４
　ｂの出力は消滅し、アンド回路３４　ａの出力が得ら
れて、トランジスタ２５ａ。

され、急減速されるが、低速度となって逆起電力が消滅
すると、上記した制動作用も自動的に消滅して停止する
。

以」二の説明のように、端子３１０入力電圧のハイレベ
ルかローレベルかを選択することにより駆動、制動を自
由に選択でき、又制動力が極めて大きく、停止すると自
動的に制動作用が停止する装置を得ることができる効果
がある。

駆動トルクが発生して運転されているときに、端子２８
　ａの出力電圧は、回転速度に比例する逆起電力となる
。他の電機子コイル１２　ｂ−、、１２ｃについても、
（ａ）図と同様な通電制御回路が設けられ、同じ作用と
効果を有するものである。端子３４．３１は、すべて共
通の端子とされることは当然である。２相の電機子コイ
ルの場合には、（ａ）図の通電制御回路は２組でよい。

又電機子コイル１２　ａの逆起電力を得る為のブリッジ
回路は、他の手段でもよい。

前記した端子２８　ａの出力電圧について説明する。前
述した第１０図の電気回路を例として説明すると、電機
子コイル４５　ａ、４５　ｂを除去し、端子２８　ａの
出力を第１０図の端子Ｊに、又電機子コイル１２　ｂの
通電制御回路の対応する逆起電力出力を、端子により入
力せしめることにより本発明の目的が達成される。ただ
、しこの場合には２相の電機子コイルの場合である。３
相゛の電機子コイルの場合には、同様な電気回路を付加
すればよい。第１Ｏ図で使用されるホール素子１５　ａ
、１５ｂｉｌ−１：、第１１図（ａ）でも端子３ｏの入
力とじて共用されているものである。

以上の説明よシ理解されるように、駆動の為の電機子コ
イルの逆起電力と、位置検知素子であるホール素子の出
力とを利用して、回転速度を検出し、又ホール電動機と
して運転することができ、必要あれば急制動を行なうこ
とができる特徴がある。従って、サーボ電動機として最
適の半導体電動機を得ることができる効果がち逆起電力
に比例するものとなるが、電機子コイル１２　ａの銅線
の゛抵抗の湿度依存性により、誤差を発生する欠点があ
る。銅線の温度係数は、１度の上昇によ！１ｌｌＯ１４
％大きくなるので、問題となる。特に大きい電機子電流
を使用すると無視することができない。本発明装置では
、前述したように、界磁マグネット、の磁界の強さの項
は消滅されるので、これにょる湿度依存性は影響を与え
ることはｋい利点がある。

上述した電機子コイルの湿度依存性を消去する手段を第
１２図について説明する。

第１２図において、記号５ａは、第４図の同一記号の電
機子コイルで、扇型に巻が・れている。

第１１図（ａ）の電機子コイルの場合には、長方形に巻
かれているものである。いづれの場合にも適用できるも
のである。巻き始めの端子５９　ａより枠巻きされ、所
要の巻き数だけ巻いたときに、中間端子５９　ｂを導出
し、次に同方向に所要の巻き数だけ巻き、記号Ｍで示す
点で折返して逆方向に同じ数だけ巻いて、端子５９　ｃ
を導通する。

端子５９　ａと５９　ｂの間が通電されて駆動トルクを
発生する部分となり、又端子５９　ｂと５９　ｃの間は
無銹導巻きとなっているので、逆起電力の発生カナ＜、
従って単なる抵抗体としての作用のみとなる。第１１図
（ａ）を例とすると、駆動用の電機　　　　１子ｊイル
１２ａとシテ、第１２図ノ端子５９ａ　、　、５９　ｂ
間を利用し、端子５９　ｂと５９　ｃ間は、第１１図（
ａ）の抵抗２６とし５て使用する。端子５９　ｂが第１
１図（ａ）の端子Ｇに相当する。かかる手段によると、
電機子コイル１２ａ（５ａ）の温度が上昇すると、抵抗
２６も同一温度となり、しかも温度係数が等しいので、
ブリッジ回路の平衡条件が常に保持され、逆起電力を誤
差を含むことなくとり出すことができる効果を有するも
のである。次に第１１図（ｂ）について説明する。

第１１図（ｂ）において、電機子コイル６４　ａ　、　
６４　ｂは、電機子の同じ位置に設けられ、これ等に直
列に接続されたトランジスタ５Ｑ　ａ　、　６０　ｂ　
Ｌ７Ｊ）　４通、不導通によシ、交互に通電されている
。ホール素子１５　ａがＮ極の磁界下にあると、トラン
ジスタ５１ａ、６０ａが導通して、電機子コイル６４　
ａが通電され、又Ｓ極の磁界下にあると、トランジスタ
６１ｂ）６０ｂが導通して、電機子コイル６４　ｂが通
電する。

電機子コイル６４ａ、６４ｂは、バイファラ巻きされ、
１相の電機子コイルの往復して通電されることに対応す
る出力トルクが得られる。他の相の電機子コイルも全く
同様な通電制°御回路によシ通電されて駆動トルクを発
生する半導体電動機となるものである。

以上の通電制御より判るように、電機子コイル６４ａ、
６４ｂは電機子の同一場所に設けられている。従って電
機子コイル６４　ａが通電されているときに、当該磁界
の強さと回転速度に比例する電圧がダイオード６３　ｂ
を介して得られ、又電機子コイル６４　ｂが通電されて
いるときには、逆起電力に対応する出力がダイオード６
３　ａを介して得られ、これ等の出力電圧は、トランジ
スタ６２により増幅されて、抵抗６２ａの電圧降下とし
て、端子６３よシ得られている。端子６３の出力電圧は
、２相の電機子コイルを例とすると、第８図（ａ）のグ
ラフ（ａ）に示すものとなり、これは、ダイオード６３
　ｂを介する出力と、ダイオード６３　ａを介する出力
とにより、得られたものに相似した波形となっている。

従って端子６３の出力及び他の相の電機子コイルによる
対応する出力を利用して、第９図若しくは、第１０図の
電気回路により、本発明の目的を達成することができる
ものである。又第１２図において、端子５９　ｂを除去
し、端子５９　ａと５９０に電機子電流を通電し、第１
１図（ａ）の記号Ｇで示す点として端子Ｍを利用して使
用することもできる。この場合には無誘導巻線とはなら
ないが、所璧の逆起電力の値をよシ大きく得られる利点
がある。他の効果は全く同様である。

以上の各実施例の説明で判るように、本発明の目的が達
成されて効果著しきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の説明図、第２図は、同じく他の
実施例の説明図、第３図は、界磁マグネットの斜視図、
第４図は、界磁マグネット、電機子コイルの展界図、第
５図は、電機子の説明図、第６図は、第２図の電動機の
界磁マグネット、電機子コイルの展開図、第７図は、２
相の電機子コイルの場合の展開図、第８図は、本発明装
置の電気回路の各部分の電圧のタイムチャート、第９図
及び第１０図は、本発明−置の異なる実施例の電気回路
図、第１１跡は、電機子コイルより逆起電力を得る為の
電気回路図、第１２図は、電機子コイルの巻線の説明図
をそれぞれ示す。ｌａ、ｌｂ、１１．１３　・・・ヨーク、　２ａ、２ｂ
。ｇａ、８ｂ＝・軸承、　　３．９・・・回転軸、　　５
．６．１２．１４・・・電機子コイル、　　４．１０・
・・界磁マグネット、　　ｌｃ、ｌｄ−接合部、　ｌｌ
ａ、１ｌｂ１０　ｅ　、　１０　ｆ　、　１０　ｇ　、
　１０　ｈ　＝−磁極、　　５ａ、６ｂ。６ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、１２ａ、１２ｂ。１２　ｃ−電機子コイル、　　１　”Ｎ　　ｌ　１％　
　１　ｇ、１１ａ１１ｂＸｌｌＣ−・・突出部、　１５
ａ、１５ｂ、１５ｃｍ　ホール素子、　５２　ａ　、　
５２　ｂ　、　５６　ａ　、　５６　ｂ　・・・アナロ
グスイッチ、　３８．４６８％　４６　ｂ　％　５５．
５５ａ、５５ｂ・・・差動増幅回路、　３２．５９．５
１．５７・・・反転回路、５０−排他的論理和回路、　
４７　ａ　、　４７　ｂ　、　４８　ａ、４８　ｂ・・
絶対値回路、　４９ａ、４９ｂ・・・波形整形回　　　
　”′路、　５４ａ、５４ｂ−加算回路、　２５ａ−１
２５ｂ１２５ｃ、　２５ｄ、　６１ａ、　６１ｂ、　６
０ａ、　６０ｂ、　６２−　）ランジスタ、　２９ａ、
２９ｂ・・・アナログスイッチ、３４ａ、３４ｂ−・・
アンド回路、　３３．３３　ａ−・・利得１の反転増幅
回路、　１６．１７・・・電機子コイルの発電出力曲線
、　１８．１９・・・ホール素子の発電出力曲線、　２
０．２１・・・電機子コイルの発電出力の整流された電
圧曲線、　２２．２３・・・ホール素子の発電出力の整
流された電圧曲線、　２４．２５・・・加算回路５４　
ａ、５４　ｂの出力電圧曲線、　３６・・・第９図の端
子５３の出力曲線、　３７．３８ａ、３８ｂ・・・排他
的論理和回路５０の出力曲線、　４０．４１・・・差動
増幅回路５５ａ、５５ｂの出力曲線、　４３・・・差動
増幅回路５５の出力゛曲線、　４４・・・第１０図の端
子５３の出力曲線。特許出願人株式会社　セコ−技研、　−４８゜弗　ｌ　図弗　２　図第　３　図弔４　図第　５　図（ω）　　　　　　　　　　　　（−６）弗　６　図第　７　＠弗　６　固（α）第　６　図Ｃ，６）第　９　図第　’ｉｏ　　酬

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定電機子と、該電機子に装着した複数相の電機
子コイイレを磁界が貫通するように、電機子が磁極に対
向して、回転軸によシ回転できるように設けられた界磁
マグネットと、該界磁マグネットによる磁界の強さを検
出するように、複数相の前記゛した電機子コイルと同相
の位置に固定された位置・検知素子となるべき複数個の
感磁素子と、該感磁素子の各出力を介して、対応する前
記した電機子コイルに通電して駆動トルクを発生せしめ
る通電制御回路と、前記した界磁マグネット若しくは、
該界磁マグネットと全く同じ磁極構成で同期回転する発
電用の界磁マグネットと、界磁マグネット若しくは発電
用の界磁マグネットのいづれかに対向し、その磁界が貫
通するように、前記した感磁素子と同相の位置にそれぞ
れ設けられた複数相の発電用の電機子コイルを含む発電
用の固定電機子と、前記した発電用の複数相の電機子コ
イルの発電出力と各電機子コイルに対応する感磁素子と
の出力の差を検出して得た誤差信号を前記した感磁素子
の入力電流線路に供給し、前記した発電出力と感磁素子
の出力とが等しくなるように制御する負帰還回路と、前
記した感磁素子の入力電流線路の通電電流値を検出して
、電動機の回転速度に比例する検出信号を得る検出回路
とよシ構成されたことを特−徴とする回転速度検出装置
を備えた電動機。
（２）　　固定電機子と、該電機子に装着した複数相の
電機子コイルを磁界が貫通するように、電機子が磁極に
対向して、回転軸によシ回転できるように設けられた界
磁マグネットと、該界磁マグネットによる磁界の強さを
検出するように、複数相の前記した電機子コイルと同相
あ位置に固定された位置検知素子となるべき複数個の感
磁素子と、該感磁素子の各出力を介して、対応する前記
した電機子コイルに通電して駆動トルクを発生せしめる
通電制御回路と、前記した電機子コイルの各相のそれぞ
れの逆起電力を検出する複数組の逆起電力検出回路と、
該検出回路の検出出力と各電機子コイルに対応する感磁
素子との出力の差を検出して得た誤差信号を前記しだ感
磁素子の入力電流線路に供給し、前記した逆起電力出力
と感磁素子の出力とが等しくなるように制御する負帰還
回路と、前記した感磁素子の入力電流線路の通電電流を
検出して、電動機の回転速度一に比例する検出信号を得
る検出回路とよ９構成されたことを特徴とする回転速度
検出装置を備えた電動機。