JPS6326637B2

JPS6326637B2 -

Info

Publication number: JPS6326637B2
Application number: JP54020461A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1988-05-31
Also published as: JPS55114190A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子整流子型の直流電動機に関するも
のであり、特に電源から供給される電力を効率良
く利用するようにした電子整流子型の直流電動機
を提供するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an electronic commutator type DC motor, and in particular provides an electronic commutator type DC motor that efficiently utilizes power supplied from a power source. .

従来、たとえば直流電動機に速度制御を施す場
合などでは、出力電圧の一定な直流電源からトラ
ンジスタ等を用いて減圧・制御し、電動機の速度
に対応した駆動電圧を供給していた。 Conventionally, when controlling the speed of a DC motor, for example, a transistor or the like is used to reduce and control the voltage from a DC power supply with a constant output voltage, and supply a drive voltage corresponding to the speed of the motor.

第１図に従来の直流電動機の構成例を示す。同
図において、１は直流電源、２は駆動トランジス
タ、３は電動部であり、トランジスタ２のベース
端子４に、たとえば速度に応じた指令信号が加え
られる。このように、トランジスタのコレクタ・
エミツタ間の電圧を変化させて電力を供給する場
合には、直流電源の供給電力は電動部での有効消
費電力とトランジスタのコルクタ損失の和とな
る。通常の直流電動機においては、トランジスタ
のコレクタ損失がかなり大きく、電源の供給電力
に対する有効消費電力の比（電力効率）は小さ
く、10％〜30％程度であつた。特に、速度可変範
囲の広い、たとえば多段速度切換えできる直流電
動機や、駆動力の可変範囲の広い、たとえば巻取
用の直流電動機では、低速度動作時および低駆動
力動作時の効率が著しく悪くなつていた。 FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional DC motor. In the figure, 1 is a DC power supply, 2 is a drive transistor, and 3 is a motorized part, and a command signal depending on the speed, for example, is applied to the base terminal 4 of the transistor 2. In this way, the collector of the transistor
When power is supplied by changing the voltage between the emitters, the power supplied by the DC power supply is the sum of the effective power consumption in the motorized part and the corctor loss of the transistor. In a normal DC motor, the collector loss of the transistor is quite large, and the ratio of the effective power consumption to the power supplied by the power supply (power efficiency) is small, about 10% to 30%. In particular, DC motors with a wide speed variable range, such as multi-speed switching, and DC motors with a wide variable drive force range, such as winding motors, have a significantly lower efficiency during low speed and low driving force operation. was.

本発明は、そのような点を考慮し、可変出力の
直流電圧を取り出すことのできるスイツチング方
式の電圧変換器を使用した電力効率の良い、しか
も発生駆動力のむらが極少な高性能の電子整流子
型の直流電動機を提供するものである。特に、本
発明は可変速度電動装置や可変駆動力電動装置等
に好適なものであり、低速度動作時および低駆動
力動作時での電力効率のすぐれた電動機である。
以下に、本発明の図示の実施例に基いて説明す
る。 Taking these points into consideration, the present invention provides a high-performance electronic commutator that uses a switching-type voltage converter that can extract a variable output DC voltage, has good power efficiency, and has minimal unevenness in the generated driving force. The present invention provides a type of DC motor. In particular, the present invention is suitable for variable speed electric devices, variable driving force electric devices, etc., and is an electric motor with excellent power efficiency during low speed operation and low driving force operation.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below based on illustrated embodiments.

第２図は本発明の基本ブロツク図である。同図
において、５は直流電源、６はスイツチング方式
の電圧変換器、７は電流検出器、８は通電切換
器、９は電動部、１０はスイツチング制御器、１
１は電流検出信号、１２は指令信号である。ま
た、１３は電動部９の速度を検出する速度検出
器、１４は速度−指令変換器、１５は速度指令信
号、１６は電圧指令であり、これらは指令信号発
生源を構成している。 FIG. 2 is a basic block diagram of the present invention. In the figure, 5 is a DC power supply, 6 is a switching type voltage converter, 7 is a current detector, 8 is a current switching device, 9 is a motorized part, 10 is a switching controller, 1
1 is a current detection signal, and 12 is a command signal. Further, 13 is a speed detector for detecting the speed of the electric part 9, 14 is a speed-command converter, 15 is a speed command signal, and 16 is a voltage command, which constitute a command signal generation source.

まず、本発明の基本的構成（第２図の実線部）
について説明する。 First, the basic configuration of the present invention (solid line section in Figure 2)
I will explain about it.

スイツチング方式の電圧変換器６は、たとえば
スイツチング半導体、インダクタンス素子、フラ
イホイール・ダイオード等にて構成され、スイツ
チング半導体をオン・オフさせることにより、電
力供給源である直流電源５から他の直流電圧を作
つており、その出力電圧はオン時間とオフ時間
（オン時間のデユーテイ）に関係して広範囲に変
化できる。電圧変換器６の出力電圧は電流検出器
７および通電切換器８を介して電動部９に供給さ
れる。上記電流検出器７は上記電圧変換器６から
電動部９への供給電流を検出する。電流検出信号
１１と指令信号１２はスイツチング制御器１０に
入力され、スイツチング制御器１０の出力信号に
より電圧変換器６のスイツチング状態を制御し、
指令信号１２に応じて電圧変換器６の供給電流を
変化させる。 The switching type voltage converter 6 is composed of, for example, a switching semiconductor, an inductance element, a flywheel diode, etc., and converts another DC voltage from the DC power supply 5, which is a power supply source, by turning the switching semiconductor on and off. The output voltage can vary over a wide range depending on the on-time and off-time (on-time duty). The output voltage of the voltage converter 6 is supplied to the motorized part 9 via the current detector 7 and the energization switch 8. The current detector 7 detects the current supplied from the voltage converter 6 to the motorized section 9. The current detection signal 11 and the command signal 12 are input to the switching controller 10, and the switching state of the voltage converter 6 is controlled by the output signal of the switching controller 10.
The current supplied to the voltage converter 6 is changed according to the command signal 12.

電動部９は、永久磁石の磁極によつて固定磁化
された界磁部を有するロータと、その界磁部の磁
極の発生する界磁磁束と鎖交する位置に複数相の
駆動巻線を配設されたステータを有している。通
電切換器８は、トランジスタなどの半導体スイツ
チ素子により構成され、電動部９の界磁部（ロー
タ）と駆動巻線（ステータ）の相対位置に対応し
て電圧変換器６から駆動巻線への通電路を切換え
て、電動部９に同一方向の持続的な駆動力が発生
するようにしている。 The motorized part 9 includes a rotor having a field part that is fixedly magnetized by the magnetic poles of a permanent magnet, and multiple-phase drive windings arranged at positions interlinked with the field magnetic flux generated by the magnetic poles of the field part. It has a stator installed. The energization switch 8 is composed of a semiconductor switch element such as a transistor, and changes the voltage from the voltage converter 6 to the drive winding in accordance with the relative position of the field part (rotor) of the motorized part 9 and the drive winding (stator). By switching the energizing path, a continuous driving force in the same direction is generated in the electric part 9.

本発明の基本的な構成は上述の通りであるが、
第２図の破線部に指令信号１２の内容を示してい
る。本直流電動機を速度制御して使用する場合に
は、端子ａ−ｂ間が接続された構成となる。すな
わち、電動部９の速度を速度検出器１３にて検出
し、速度−指令変換器１４にて速度に対応した指
令信号１２を得ている。速度検出器１３には、発
電電圧を利用する方法、周波数信号として検出す
る方法等の周知の多種の方法があり、これらの方
法に応じて速度−指令変換器１４の構成・処理方
法は異なつてくる。さらに、本構成の電子整流子
型の直流電動機を可変速度電動機とするには、単
に速度−指令変換器１４に速度指令信号１５を加
えて、速度−指令変換器１４の速度に対する指令
信号の特性を速度指令信号１５に応じて変化させ
れば良い。 The basic configuration of the present invention is as described above,
The contents of the command signal 12 are shown in the broken line portion of FIG. When using this DC motor with speed control, the configuration is such that terminals a and b are connected. That is, the speed of the electric part 9 is detected by the speed detector 13, and the speed-command converter 14 obtains the command signal 12 corresponding to the speed. There are various well-known methods for the speed detector 13, such as a method that uses generated voltage and a method that detects it as a frequency signal, and the configuration and processing method of the speed-command converter 14 differ depending on these methods. come. Furthermore, in order to make the electronic commutator type DC motor of this configuration a variable speed motor, the speed command signal 15 is simply added to the speed-command converter 14, and the characteristics of the command signal with respect to the speed of the speed-command converter 14 are What is necessary is to change it according to the speed command signal 15.

また、本電子整流子型の直流電動機を可変駆動
力電動機として使用する場合には、端子ａ−ｃ間
を接続した構成となる。すなわち、指令信号１２
として電圧指令１６を加え、電動部９への供給電
流を電圧指令１６の電圧値に対応した値となし、
発生駆動力を制御するようにしている。 Further, when the present electronic commutator type DC motor is used as a variable drive power motor, the terminals a and c are connected. That is, the command signal 12
Add the voltage command 16 as , set the current supplied to the motorized part 9 to a value corresponding to the voltage value of the voltage command 16,
The generated driving force is controlled.

この場合、電動部９は低速度にて負荷を引張る
ようにされている。 In this case, the electric part 9 is designed to pull the load at a low speed.

次に本発明のより詳細な内容を、電子整流子型
の回転直流電動機の実施例を示して説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail by showing an example of an electronic commutator type rotating DC motor.

第３図は、その本発明の実施例に係る電動部構
造の要部構成図であり、第４図は同実施例におけ
るスイツチング方式の電圧変換器を略する駆動回
路図である。 FIG. 3 is a block diagram of a main part of a motorized part structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a drive circuit diagram omitting a switching type voltage converter in the same embodiment.

まず、電動機構造について説明する。第３図に
おいて、ロータ２１に取付けられた界磁部２２は
内面を20極に多極着磁された円環状の永久磁石に
て構成され、ステータを構成する電機子鉄心２３
の15個の突極と対向して回転し得る。上記各突極
には、それぞれ１個の巻線X₁，Y₁，Z₁，…X₅，
Y₅，Z₅が順次巻装され、X_i，Y_i，Z_i（ただし、ｉ
＝１、…、５）はそれぞれ直列接続されて３相の
駆動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚを形成し、それらは星形結線
されている。 First, the structure of the electric motor will be explained. In FIG. 3, a field section 22 attached to a rotor 21 is composed of an annular permanent magnet whose inner surface is magnetized with 20 multi-poles, and an armature core 22 that constitutes a stator
It can rotate in opposition to the 15 salient poles. Each of the salient poles has one winding X ₁ , Y ₁ , Z ₁ ,...X ₅ ,
Y ₅ and Z ₅ are wound in sequence, and X _i , Y _i , Z _i (where i
=1,...,5) are connected in series to form three-phase drive windings X, Y, Z, which are connected in a star shape.

ロータ２１の回転軸２４には磁性体製の位置検
出ロータ２５が取付けられ、同軸に回転し得る。
この位置検出ロータ２５には界磁部２２の磁極周
期に対応した10個の突起が等角度問題で設けら
れ、位置検出用の１次側コイル２６，２８，３０
および２次側コイル２７，２９，３１が巻装され
ている電機子鉄心２３の内周の対を成す突起と対
向して位置検出ロータ２５は回転し、その回転位
置に応じて１次側コイルと２次側コイルの結合度
を変化させるようになつている。 A position detection rotor 25 made of a magnetic material is attached to the rotating shaft 24 of the rotor 21 and can rotate coaxially.
This position detection rotor 25 is provided with ten protrusions at equal angles corresponding to the magnetic pole period of the field section 22, and primary side coils 26, 28, 30 for position detection are provided.
The position detection rotor 25 rotates facing a pair of protrusions on the inner periphery of the armature core 23 around which the secondary coils 27, 29, and 31 are wound, and the position detection rotor 25 rotates according to the rotational position of the primary coil. and the degree of coupling between the secondary coil and the secondary coil.

次に、第４図の駆動回路について説明する。同
図において、破線で囲まれてブロツクイはスイツ
チング方式の電圧変換器、ロは電流検出器を構成
する電流検出抵抗、ハは通電切換器となる電子整
流子ブロツク、ニは３相の駆動巻線群であり、ま
た、ホは電圧変換器の出力のリツプルを除去する
ためのローパス・フイルタである。駆動巻線群ニ
に供給される電流I_aは電流検出抵抗５０の電圧降
下として検出され、電流検出信号１１を得る。こ
の電流検出信号１１と指令信号１２はスイツチン
グ制御器１０に入力され、供給電流I_aが指令信号
１２に応じた値となるようにスイツチング制御器
１０の出力信号によりトランジスタ４３をオン、
オフさせ、スイツチングトランジスタ４０の状態
を制御する。20Vの直流電源５に直列に接続され
たスイツチングトランジスタ４０がオンの時には
V_iV_sとなり、直流電源５はインダクタンス素
子４５、コンデンサ４６および負荷側に電流を供
給する。トランジスタ４０がオフの時には、フラ
イホイール・ダイオード４４がオンとなり、イン
ダクタンス素子４５に蓄えられたエネルギーをフ
ライホイール・ダイオード４４を通してコンデン
サ４６および負荷側に供給する。その結果、電圧
変換器イの出力電圧V_pおよび出力電流は、トラ
ンジスタ４０のオン時間のデユーテイに対応した
値となり、駆動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚへの供給電流I_aは
指令信号１２に対応した値となる。 Next, the drive circuit shown in FIG. 4 will be explained. In the same figure, the block surrounded by the broken line is a switching voltage converter, B is a current detection resistor that constitutes a current detector, C is an electronic commutator block that is a current switching device, and D is a three-phase drive winding. and E is a low-pass filter for removing ripples in the output of the voltage converter. The current Ia supplied to the drive winding group ₂ is detected as a voltage drop across the current detection resistor 50, and a current detection signal 11 is obtained. The current detection signal 11 and the command signal 12 are input to the switching controller 10, and the output signal of the switching controller 10 turns on the transistor 43 so that the supply current _Ia has a value corresponding to the command signal 12.
The state of the switching transistor 40 is controlled by turning it off. When the switching transistor 40 connected in series to the 20V DC power supply 5 is on,
V _i V _s , and the DC power supply 5 supplies current to the inductance element 45, the capacitor 46, and the load side. When the transistor 40 is off, the flywheel diode 44 is on, and the energy stored in the inductance element 45 is supplied to the capacitor 46 and the load side through the flywheel diode 44. As a result, the output voltage V _p and output current of the voltage converter A correspond to the on-time duty of the transistor 40, and the current I _a supplied to the drive windings X, Y, and Z corresponds to the command signal 12. will be the value.

電圧変換器イの出力電圧V_Oはスイツチングに
伴なうリツプルを含むため、トランジスタ４７、
抵抗４８およびコンデンサ４９により構成される
ローパス・フイルタホを通して出力させ、電圧リ
ツプルを低減している。なお、リツプル許容され
るのであれば、ローパス・フイルタホは不必要で
ある。 Since the output voltage V _O of the voltage converter A includes ripples due to switching, the transistor 47,
The voltage ripple is reduced by outputting through a low-pass filter constituted by a resistor 48 and a capacitor 49. Note that if ripple is allowed, a low-pass filter is not necessary.

ローパス・フイルタホの出力電圧V_cは、電子
整流子ブロツクハに供給される。発振器５１、１
次側コイル２６，２８，３０、２次側コイル２
７，２９，３０、位置検出ロータ２５、ダイオー
ド５４，５６，５８、コンデンサ５５，５７，５
９、共通電圧源５２、電流源５３、および３差動
トランジスタ６０，６１，６２により構成される
位置検出手段と、その位置検出手段の出力信号に
よつて通電状態が制御されるダーリントン接続さ
れた駆動トランジスタ６３，６４，６５，６６，
６７，６８によつて電子整流子ブロツクハが構成
され、駆動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚへの通電路が切換えら
れる。 The output voltage V _c of the low pass filter is supplied to an electronic commutator block. Oscillator 51, 1
Secondary coil 26, 28, 30, secondary coil 2
7, 29, 30, position detection rotor 25, diode 54, 56, 58, capacitor 55, 57, 5
9. A position detecting means composed of a common voltage source 52, a current source 53, and three differential transistors 60, 61, and 62, and a Darlington-connected device whose energization state is controlled by the output signal of the position detecting means. Drive transistors 63, 64, 65, 66,
67 and 68 constitute an electronic commutator block, and the current paths to the drive windings X, Y, and Z are switched.

このことについて更に説明するならば、１次側
コイル２６，２８，３０には、発振器５１により
50HHz程度の高周波信号が加えられる。位置検出
ロータ２５の位置に応じて１次側コイルと２次側
コイルの結合度が変調されるため、２次側コイル
２７，２９，３１からは位置検出ロータ２５の位
置、すなわち第３図の界磁部２２と駆動巻線Ｘ，
Ｙ，Ｚの相対位置に応じた振幅を有する３相の交
流信号が得られる。従つて、それらの２次側コイ
ル２７，２９，３１に生じる交流信号をダイオー
ド５４，５６，５８とコンデンサ５５，５７，５
９とで整流、平滑するならば、トランジスタ６
０，６１，６２のベースには、ロータ２１の回転
位置に応じて各々電圧を得ることができる。トラ
ンジスタ６０，６１，６２はエミツタが共通接続
されて３差動動作を行なう。 To explain this further, the primary coils 26, 28, 30 are connected to the oscillator 51.
A high frequency signal of about 50Hz is added. Since the degree of coupling between the primary coil and the secondary coil is modulated according to the position of the position detection rotor 25, the position of the position detection rotor 25, that is, the position of the position detection rotor 25 in FIG. Field part 22 and drive winding X,
A three-phase AC signal having an amplitude depending on the relative positions of Y and Z is obtained. Therefore, the AC signals generated in the secondary coils 27, 29, 31 are connected to the diodes 54, 56, 58 and the capacitors 55, 57, 5.
If rectification and smoothing are performed with transistor 6,
Voltages can be obtained at the bases 0, 61, and 62, respectively, depending on the rotational position of the rotor 21. The emitters of transistors 60, 61, and 62 are commonly connected to perform three differential operations.

今、ベース電位の最も高いトランジスタ、たと
えば６０のみがオンとなつた場合を考えると、他
のトランジスタ６１，６２はオフとなり、電流源
５３の電流i_eはトランジスタ６０を介して駆動ト
ランジスタ６３，６４のベース電流となり、その
駆動トランジスタ６３，６４をオンにし、駆動巻
線Ｘに電流を供給する。他の相の駆動トランジス
タ６５，６６および６７，６８はオフ状態とな
る。 Now, if we consider the case where only the transistor with the highest base potential, for example 60, is turned on, the other transistors 61 and 62 are turned off, and the current i _e of the current source 53 is passed through the transistor 60 to the drive transistors 63 and 60. The base current becomes the base current, turns on the drive transistors 63 and 64, and supplies current to the drive winding X. The drive transistors 65, 66 and 67, 68 of the other phases are turned off.

このようにして、位置検出ロータ２５の回転に
伴つてオンとなる駆動トランジスタが切換わり、
供給電圧V_cの駆動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚへの通電路を
順次切換え一定方向への持続的な駆動力を得てい
る。 In this way, the drive transistor that is turned on is switched as the position detection rotor 25 rotates,
The energizing paths of the supply voltage _Vc to the drive windings X, Y, and Z are sequentially switched to obtain a continuous driving force in a fixed direction.

なお、共通電圧源５２はトランジスタ６０，６
１，６２の共通ベース電圧を与えるためのもので
ある。また、電流源５３はトランジスタ６０，６
１，６２の共通エミツタ電流を流すためのもので
あり、これらは直流電源５から直接つくられてい
る。 Note that the common voltage source 52 is connected to transistors 60, 6
This is to provide a common base voltage of 1.62. Further, the current source 53 is a transistor 60, 6
1 and 62 common emitter currents, which are generated directly from the DC power supply 5.

ここで、この駆動回路の全体的な動作について
説明する。 Here, the overall operation of this drive circuit will be explained.

指令信号１２と電流検出信号１１がスイツチン
グ制御器１０に入力され、スイツチング制御器１
０の出力信号によりスイツチングトランジスタ４
０はオン、オフ制御され、電圧変換器イの出力電
圧V_pは０〜20Vの範囲内で変化し、指令信号１２
に応じた供給電流I_aを駆動巻線に供給する。な
お、電圧変換器イの出力電圧V_pは実用上5V〜
18V程度の変化幅で十分である。 The command signal 12 and the current detection signal 11 are input to the switching controller 10, and the switching controller 1
0 output signal causes switching transistor 4
0 is controlled on and off, the output voltage V _p of the voltage converter A changes within the range of 0 to 20 V, and the command signal 12
A supply current I a corresponding to the current I _a is supplied to the drive winding. In addition, the output voltage V _p of voltage converter A is practically 5V ~
A variation width of about 18V is sufficient.

上記出力電圧V_pはローパス・フイルタホによ
つてリツプルが除去され、電子整流子ブロツクハ
に印加される。電子整流子ブロツクハでは、位置
検出手段とトランジスタにより、界磁部２２と駆
動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚの相対位置に応じた駆動巻線に
通電する。通電電流I_aは電流検出器ロの抵抗５０
の電圧降下として検出され、電流検出信号１１と
してスイツチング制御器１０に入力される。その
結果、指令信号１２に応じた駆動電流I_aが駆動巻
線Ｘ，Ｙ，Ｚに供給される。 The output voltage V _p is ripple removed by a low pass filter and applied to an electronic commutator block. In the electronic commutator block, the position detecting means and the transistor energize the drive windings according to the relative positions of the field section 22 and the drive windings X, Y, and Z. The energizing current I _a is the resistance 50 of the current detector B.
The current detection signal 11 is detected as a voltage drop and input to the switching controller 10 as a current detection signal 11. As a result, a drive current I _a corresponding to the command signal 12 is supplied to the drive windings X, Y, and Z.

第５図および第６図に第４図における指令信号
１２を発生するための指令信号発生源の構成例を
示す。第５図は、電子整流子型の直流電動機を可
変速度制御する場合である。電動部９の速度を速
度検出器１３にて検出し、速度−指令変換器１４
により速度に対応した指令信号１２を得る。スイ
ツチング制御器１０は、たとえば指令信号１２と
電流検出信号１１を比較する比較器にて構成さ
れ、スイツチング制御器１０の出力信号により電
圧変換器イのスイツチング状態を制御している。
すなわち、速度が遅い場合には指令信号１２は電
流検出信号１１より大きくなり、スイツチング制
御器１０の出力電圧は高くなり、トランジスタ４
３およびスイツチングトランジスタ４０をオンと
し、駆動巻線Ｘ，Ｙ，Ｚへの供給電流を大きくす
る。 FIGS. 5 and 6 show examples of the configuration of a command signal generation source for generating the command signal 12 in FIG. 4. FIG. 5 shows a case where an electronic commutator type DC motor is subjected to variable speed control. The speed of the electric part 9 is detected by the speed detector 13, and the speed-command converter 14
A command signal 12 corresponding to the speed is obtained. The switching controller 10 is composed of, for example, a comparator that compares the command signal 12 and the current detection signal 11, and controls the switching state of the voltage converter A by the output signal of the switching controller 10.
That is, when the speed is slow, the command signal 12 becomes larger than the current detection signal 11, the output voltage of the switching controller 10 becomes high, and the transistor 4
3 and the switching transistor 40 are turned on to increase the current supplied to the drive windings X, Y, and Z.

また、速度が速い場合には指令信号１２は小さ
くなり、スイツチング制御器１０の出力電圧は低
くなり、トランジスタ４３，４０はオフとなり、
供給電流は小さくなる。従つて、電動部９は一定
または、ほぼ一定の速度で動作する。 Furthermore, when the speed is high, the command signal 12 becomes small, the output voltage of the switching controller 10 becomes low, and the transistors 43 and 40 are turned off.
Supply current becomes smaller. Therefore, the motorized part 9 operates at a constant or approximately constant speed.

ここで、速度−指令変換器１４の速度に対する
指令信号１２の変換特性は、速度指令信号１５に
応じて推移する。その結果、速度指令信号１５を
変化させることにより、電動機の速度を可変とす
ることができる。 Here, the conversion characteristic of the command signal 12 to the speed of the speed-command converter 14 changes according to the speed command signal 15. As a result, by changing the speed command signal 15, the speed of the electric motor can be made variable.

第６図は、本直流電動機を可変駆動力電動機と
して使用する場合である。指令信号１２として電
圧指令１６が加えられ、電圧指令１６と電流検出
信号１１をスイツチング制御器１０にて比較し、
電圧指令１６に応じた駆動電流が供給されるよう
に電圧変換器イのスイツチング状態を制御する。
すなわち、電流検出信号１１が電圧指令１６より
小さい場合には、トランジスタ４３，４０がオン
となり、供給電流を大きくする。逆に、電流検出
信号１１が電圧指令１６より大きい場合には、ト
ランジスタ４３，４０をオフとし、供給電流を小
さくする。従つて、供給電流は電圧指令１６に応
じた一定または、ほぼ一定の値となる。また、電
圧指令１６を変化させることにより、供給電流を
変えて発生駆動力を変えることができる。 FIG. 6 shows a case where the present DC motor is used as a variable driving force motor. A voltage command 16 is added as the command signal 12, and the voltage command 16 and the current detection signal 11 are compared by the switching controller 10.
The switching state of voltage converter A is controlled so that a drive current according to voltage command 16 is supplied.
That is, when the current detection signal 11 is smaller than the voltage command 16, the transistors 43 and 40 are turned on to increase the supplied current. Conversely, when the current detection signal 11 is larger than the voltage command 16, the transistors 43 and 40 are turned off to reduce the supplied current. Therefore, the supplied current has a constant or almost constant value according to the voltage command 16. Further, by changing the voltage command 16, the supplied current can be changed and the generated driving force can be changed.

前述の本発明の実施例の電子整流子型の直流電
動機のように、スイツチング方式の電圧変換器を
使用し、電圧変換器とスイツチング制御器と電流
検出器によつて駆動トランジスタ（駆動半導体）
を介して駆動巻線に供給される供給電流を指令信
号に応動した所定値に制御する帰還ループを構成
するならば、次のような数々の特長を有してい
る。 Like the electronic commutator type DC motor of the embodiment of the present invention described above, a switching type voltage converter is used, and the drive transistor (drive semiconductor) is controlled by the voltage converter, switching controller, and current detector.
If a feedback loop is configured to control the supply current supplied to the drive winding via the feedback loop to a predetermined value in response to a command signal, it has the following features.

(1) 電力利用率が極めて高い。従つて、特に、可
変速度電動機を得るのに好適である。(1) The electricity utilization rate is extremely high. It is therefore particularly suitable for obtaining variable speed electric motors.

(2) オンとなる駆動トランジスタが変化して通電
される駆動巻線が切り換えられた場合に、駆動
巻線の抵抗バラツキや駆動トランジスタのオン
電圧バラツキが生じていても、上述の帰還ルー
プの作用によつて指令信号に応動した所定の電
流が駆動巻線に供給される。その結果、発生駆
動力のむらが小さい（発生駆動力は供給電流に
比例）。(2) When the drive transistor that is turned on changes and the drive winding that is energized is switched, even if there are variations in the resistance of the drive winding or variations in the ON voltage of the drive transistor, the feedback loop described above will not work. A predetermined current in response to the command signal is supplied to the drive winding. As a result, the unevenness of the generated driving force is small (the generated driving force is proportional to the supplied current).

(3) 駆動トランジスタおよび電圧変換部での発
熱・放熱が少なく、駆動トランジスタやスイツ
チングトランジスタの定格電力・サイズを小さ
くできる。(3) There is less heat generation and heat dissipation in the drive transistor and voltage converter, and the rated power and size of the drive transistor and switching transistor can be reduced.

なお、本発明の駆動巻線の相数は３相に限ら
ず、それ以上にすることも可能である。 Note that the number of phases of the drive winding according to the present invention is not limited to three, but can be greater than three.

また、電子整流子ブロツクの位置検出手段は前
述の実施例に示したごとき高周波結合を利用する
方法に限らず、たとえばホール素子等の磁電変換
素子を用いても良い。また、駆動用トランジスタ
の代りに、FET、サイリスタ等の半導体素子を
使用できる。 Further, the position detecting means of the electronic commutator block is not limited to the method using high frequency coupling as shown in the above-mentioned embodiments, but may also use a magneto-electric conversion element such as a Hall element. Furthermore, semiconductor elements such as FETs and thyristors can be used instead of the driving transistors.

また、前述の実施例では、電圧変換器の出力電
圧は直流電源より低くしたが、本発明はそのよう
な場合に限らず、たとえば乾電池等の低電圧電源
から高い出力電圧に変換し、電動部に供給するよ
うにしても良い。また、電圧変換器の構成は前述
の実施例に限定されず、インバータ方式、周波数
変調型チヨツパ方式、パルス幅変調型チヨツパ方
式等の各種の方法、構成を採用し得る。 Furthermore, in the above embodiment, the output voltage of the voltage converter is lower than the DC power supply, but the present invention is not limited to such a case, and the present invention is not limited to such a case. It may also be supplied to Further, the configuration of the voltage converter is not limited to the above-described embodiment, and various methods and configurations such as an inverter type, frequency modulation type chopper type, pulse width modulation type chopper type, etc. can be adopted.

以上の説明から明らかなように、本発明の電子
整流子型の直流電動機は、電力効率が著しく改善
され、かつ不要輻射も少ない。従つて、本発明に
基づき、たとえば音響機器用の電子整流子型の直
流電動機を構成するならば、消費電力が極めて小
さく、高性能のものにし得る。 As is clear from the above description, the electronic commutator type DC motor of the present invention has significantly improved power efficiency and less unnecessary radiation. Therefore, if an electronic commutator type DC motor for, for example, audio equipment is constructed based on the present invention, it can be made to have extremely low power consumption and high performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来の直流電動機の構成例図、第２図
は本発明の基本ブロツク図、第３図は本発明で使
用し得る電動部の要部構成図、第４図は同本発明
の実施例の駆動回路図、第５図および第６図は本
発明で使用し得る指令信号発生源の構成例を示す
回路図である。５……直流電源、６……電圧変換器、７……電
流検出器、８……通電切換器、９……電動部、１
０……スイツチング制御部、１１……電流検出信
号、１２……指令信号、１３……速度検出器、１
４……速度−指令変換器、１５……速度指令信
号、１６……電圧指令、２１……ロータ、２２…
…界磁部、２３……電機子鉄心、Ｘ，Ｙ，Ｚ……
駆動巻線、２４……回転軸、２５……位置検出ロ
ータ、２６，２８，３０……１次側コイル、２
７，２９，３１……２次側コイル、５０……電流
検出抵抗、イ……電圧変換器、ロ……電流検出
器、ハ電子整流子ブロツク、ニ……駆動巻線群。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional DC motor, FIG. 2 is a basic block diagram of the present invention, FIG. The driving circuit diagrams of the embodiment, FIGS. 5 and 6, are circuit diagrams showing an example of the configuration of a command signal generation source that can be used in the present invention. 5... DC power supply, 6... Voltage converter, 7... Current detector, 8... Energization switch, 9... Motorized part, 1
0...Switching control unit, 11...Current detection signal, 12...Command signal, 13...Speed detector, 1
4... Speed-command converter, 15... Speed command signal, 16... Voltage command, 21... Rotor, 22...
...Field part, 23...Armature core, X, Y, Z...
Drive winding, 24...Rotating shaft, 25...Position detection rotor, 26, 28, 30...Primary coil, 2
7, 29, 31... Secondary side coil, 50... Current detection resistor, A... Voltage converter, B... Current detector, C... Electronic commutator block, D... Drive winding group.

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

１永久磁石によるＮ極とＳ極を複数個有するロ
ータと、前記ロータの磁極の発生する界磁磁束と
鎖交する位置に複数相の駆動巻線を配設されたス
テータと、前記ロータと前記ステータの相対位置
に応じて通電状態が変化し、前記駆動巻線への通
電路を切り換えるスイツチ動作をする複数個の駆
動半導体を含む通電切換器と、前記駆動巻線への
供給電流を検出する電流検出器と、前記ロータの
回転速度に対応した指令信号を得る速度−指令変
換器と、スイツチングトランジスタとインダクタ
ンス素子とフライホイール・ダイオードを含んで
構成され、前記スイツチングトランジスタのオ
ン・オフ動作によつて所定電圧の直流電源から前
記スイツチングトランジスタのオン時間のデユー
テイに応じた可変出力の直流電圧を作り出す電圧
変換器と、前記電流検出器の出力信号が前記速度
−指令変換器の指令信号に応じた値になるように
前記スイツチングトランジスタのオン時間のデユ
ーテイを制御するスイツチング制御器を具備し、
前記スイツチング制御器と前記電圧変換器と前記
電流検出器によつて前記駆動半導体を介して前記
駆動巻線に供給される供給電流を前記指令信号に
応動した所定値に制御する帰還ループを構成した
電子整流子型の直流電動機。1. A rotor having a plurality of N poles and S poles formed by permanent magnets, a stator having a plurality of phase drive windings arranged at positions interlinked with the field magnetic flux generated by the magnetic poles of the rotor, and the rotor and the stator. An energization switch including a plurality of drive semiconductors whose energization state changes according to the relative position of the stator and which operates as a switch to switch the energization path to the drive winding, and detects the current supplied to the drive winding. It is composed of a current detector, a speed-command converter that obtains a command signal corresponding to the rotational speed of the rotor, a switching transistor, an inductance element, and a flywheel diode, and controls the on/off operation of the switching transistor. a voltage converter that generates a variable output DC voltage according to the on-time duty of the switching transistor from a DC power source of a predetermined voltage; and an output signal of the current detector is a command signal of the speed-command converter. a switching controller that controls the duty of the on-time of the switching transistor so that it has a value according to the switching transistor;
The switching controller, the voltage converter, and the current detector constitute a feedback loop that controls the supply current supplied to the drive winding via the drive semiconductor to a predetermined value in response to the command signal. Electronic commutator type DC motor.