JPS644439B2 - - Google Patents
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- JPS644439B2 JPS644439B2 JP54026385A JP2638579A JPS644439B2 JP S644439 B2 JPS644439 B2 JP S644439B2 JP 54026385 A JP54026385 A JP 54026385A JP 2638579 A JP2638579 A JP 2638579A JP S644439 B2 JPS644439 B2 JP S644439B2
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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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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ものである。
のであり、特に、電源から供給される電力を効率
良く利用するようにしたものである。
従来、電子整流子型の直流電動機では、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、たとえば直流電動機の速度に対応
した駆動電圧を供給していた。
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、たとえば直流電動機の速度に対応
した駆動電圧を供給していた。
第１図に従来の電子整流子型の直流電動機の構
成例を示す。同図において、１は直流電源、２は
通電制御器、３，４，５は駆動トランジスタ、
６，７，８は３相の駆動巻線、９はロータマグネ
ツトより成る界磁部である。
成例を示す。同図において、１は直流電源、２は
通電制御器、３，４，５は駆動トランジスタ、
６，７，８は３相の駆動巻線、９はロータマグネ
ツトより成る界磁部である。
上記通電制御器２は界磁部９の回転に応じて通
電状態となる駆動トランジスタを切換えると共
に、回転速度に応じた電圧を駆動巻線６，７，８
に供給する。従つて、直流電源１の電圧は、駆動
トランジスタ３，４，５と駆動巻線６，７，８に
分割してかかる。その結果、直流電源の供給電力
は駆動巻線での有効消費電力と駆動トランジスタ
のコレクタ損失の和となる。
電状態となる駆動トランジスタを切換えると共
に、回転速度に応じた電圧を駆動巻線６，７，８
に供給する。従つて、直流電源１の電圧は、駆動
トランジスタ３，４，５と駆動巻線６，７，８に
分割してかかる。その結果、直流電源の供給電力
は駆動巻線での有効消費電力と駆動トランジスタ
のコレクタ損失の和となる。
通常の電子整流子型の直流電動機においては、
駆動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
換えが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。
駆動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
換えが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。
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子整流
子型の直流電動機である。以下に、本発明を図示
の実施例に基いて説明する。
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子整流
子型の直流電動機である。以下に、本発明を図示
の実施例に基いて説明する。
第２図は、本発明の電子整流子型の直流電動機
の基本ブロツク図である。同図において、１は直
流電源、２は通電制御器、３，４，５は駆動半導
体であるところの駆動トランジスタ、６，７，８
は３相の駆動巻線、９は永久磁石のＮ極とＳ極を
有するロータマグネツトより成る界磁部、１０は
スイツチング方式の電圧変換器、１１は駆動トラ
ンジスタ３，４，５の動作電圧を検出し、それに
基ずいて前記電圧変換器１０の出力電圧を制御す
る動作検出制御器である。なお、図中の１２は上
記動作検出制御器１１の出力である動作検出信
号、１３は通電制御器２に入力される指令信号を
表す。
の基本ブロツク図である。同図において、１は直
流電源、２は通電制御器、３，４，５は駆動半導
体であるところの駆動トランジスタ、６，７，８
は３相の駆動巻線、９は永久磁石のＮ極とＳ極を
有するロータマグネツトより成る界磁部、１０は
スイツチング方式の電圧変換器、１１は駆動トラ
ンジスタ３，４，５の動作電圧を検出し、それに
基ずいて前記電圧変換器１０の出力電圧を制御す
る動作検出制御器である。なお、図中の１２は上
記動作検出制御器１１の出力である動作検出信
号、１３は通電制御器２に入力される指令信号を
表す。
スイツチング方式の電圧変換器１０は、スイツ
チングトランジスタ、インダクタンス素子、フラ
イホイール・ダイオード、コンデンサ等を含んで
構成され、スイツチングトランジスタをオン・オ
フ動作させることにより、電力供給源である直流
電源１から他の直流電圧を作つており、その直流
電圧は上記スイツチングトランジスタのオンの時
間、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１０の出力電
流は、駆動トランジスタ３，４，５を介して駆動
巻線６，７，８に供給される。
チングトランジスタ、インダクタンス素子、フラ
イホイール・ダイオード、コンデンサ等を含んで
構成され、スイツチングトランジスタをオン・オ
フ動作させることにより、電力供給源である直流
電源１から他の直流電圧を作つており、その直流
電圧は上記スイツチングトランジスタのオンの時
間、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１０の出力電
流は、駆動トランジスタ３，４，５を介して駆動
巻線６，７，８に供給される。
通電制御器２は、駆動巻線６，７，８と界磁部
９の相対位置を検出する位置検出手段（位置検出
器）を含んで構成され、その位置検出手段の出力
に応じて駆動トランジスタ３，４，５の通電状態
を制御し、界磁部９に同一方向の持続的な駆動力
を発生させている。また、通電制御器２には指令
信号１３が加えられ、その指令信号１３の大きさ
に応じて駆動トランジスタ３，４，５の動作電圧
（電流入出力端子であるコレクタとエミツタ間の
電圧降下）または動作電流（電流入出力端子であ
るコレクタとエミツタを通る電流）を変化させ
る。その結果、指令信号１３に応じた電圧または
電流を駆動巻線６，７，８に供給する。駆動トラ
ンジスタ３，４，５のうち、少なくとも３個（こ
こで全部に相当）の駆動トランジスタの動作電圧
から最小の電圧値を動作検出制御器１１にて検出
し、その動作検出信号１２に応じて実質的に電圧
変換器１０の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し、上記駆動トランジスタ
の動作電圧の最小の電圧値を所定値、または所定
の範囲内となしている。通常、通電状態にある駆
動トランジスタ（通電電流の最も大きな駆動トラ
ンジスタ）の動作電圧が最も小さくなるので、こ
の電圧が所定値に制御される。
９の相対位置を検出する位置検出手段（位置検出
器）を含んで構成され、その位置検出手段の出力
に応じて駆動トランジスタ３，４，５の通電状態
を制御し、界磁部９に同一方向の持続的な駆動力
を発生させている。また、通電制御器２には指令
信号１３が加えられ、その指令信号１３の大きさ
に応じて駆動トランジスタ３，４，５の動作電圧
（電流入出力端子であるコレクタとエミツタ間の
電圧降下）または動作電流（電流入出力端子であ
るコレクタとエミツタを通る電流）を変化させ
る。その結果、指令信号１３に応じた電圧または
電流を駆動巻線６，７，８に供給する。駆動トラ
ンジスタ３，４，５のうち、少なくとも３個（こ
こで全部に相当）の駆動トランジスタの動作電圧
から最小の電圧値を動作検出制御器１１にて検出
し、その動作検出信号１２に応じて実質的に電圧
変換器１０の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し、上記駆動トランジスタ
の動作電圧の最小の電圧値を所定値、または所定
の範囲内となしている。通常、通電状態にある駆
動トランジスタ（通電電流の最も大きな駆動トラ
ンジスタ）の動作電圧が最も小さくなるので、こ
の電圧が所定値に制御される。
すなわち、指令信号１３の変化に伴う駆動トラ
ンジスタ３，４，５の動作電圧の変化を動作検出
制御器１１によつて検出し、動作検出信号１２に
応じて実質的に電圧変換器１０のスイツチングト
ランジスタのオン時間のデユーテイを制御し、電
圧変換器１０の出力電圧を変化させ、駆動トラン
ジスタ３，４，５の動作電圧を制御するようにし
ている。その結果、駆動巻線６，７，８に供給さ
れる電圧または電流（すなわち電力）に無関係に
駆動トランジスタ３，４，５の動作電圧の小さな
電圧、または電圧範囲に保たれる。特に、駆動巻
線６，７，８に供給される電圧または電流が小さ
い場合には、駆動トランジスタ３，４，５の動作
電圧は能動領域内の所定の小さな電圧、または電
圧範囲に保たれているので、通電制御器２と駆動
トランジスタ３，４，５によつて駆動巻線６，
７，８への電圧または電流を指令信号１３に応じ
て正確かつ高精度に制御できると共に、駆動トラ
ンジスタ３，４，５における電力損失も小さくな
る。
ンジスタ３，４，５の動作電圧の変化を動作検出
制御器１１によつて検出し、動作検出信号１２に
応じて実質的に電圧変換器１０のスイツチングト
ランジスタのオン時間のデユーテイを制御し、電
圧変換器１０の出力電圧を変化させ、駆動トラン
ジスタ３，４，５の動作電圧を制御するようにし
ている。その結果、駆動巻線６，７，８に供給さ
れる電圧または電流（すなわち電力）に無関係に
駆動トランジスタ３，４，５の動作電圧の小さな
電圧、または電圧範囲に保たれる。特に、駆動巻
線６，７，８に供給される電圧または電流が小さ
い場合には、駆動トランジスタ３，４，５の動作
電圧は能動領域内の所定の小さな電圧、または電
圧範囲に保たれているので、通電制御器２と駆動
トランジスタ３，４，５によつて駆動巻線６，
７，８への電圧または電流を指令信号１３に応じ
て正確かつ高精度に制御できると共に、駆動トラ
ンジスタ３，４，５における電力損失も小さくな
る。
このように、少なくとも３個の駆動トランジス
タ３，４，５の動作電圧のうちで最小の電圧値を
検出し、その電圧を所定の小さな値（通常2V程
度）、または所定の小さな電圧の範囲内となるよ
うに、電圧変換器の出力電圧を変化させるなら
ば、電力効率は向上する。これについて説明す
る。
タ３，４，５の動作電圧のうちで最小の電圧値を
検出し、その電圧を所定の小さな値（通常2V程
度）、または所定の小さな電圧の範囲内となるよ
うに、電圧変換器の出力電圧を変化させるなら
ば、電力効率は向上する。これについて説明す
る。
たとえば、駆動トランジスタ３が通電状態にあ
り、駆動巻線６に1Aの電流を給電している場合
を考える。ここで、駆動巻線６の抵抗値を３Ω、
直流電源１の電圧を20V、駆動巻線６の逆起電力
を2Vとすると、電圧変換器１０が無い場合には、
駆動トランジスタ３の動作電圧は20V−2V−３
Ω×1A＝15Vとなり、その電力損失は15V×1A
＝15Wにもなる。
り、駆動巻線６に1Aの電流を給電している場合
を考える。ここで、駆動巻線６の抵抗値を３Ω、
直流電源１の電圧を20V、駆動巻線６の逆起電力
を2Vとすると、電圧変換器１０が無い場合には、
駆動トランジスタ３の動作電圧は20V−2V−３
Ω×1A＝15Vとなり、その電力損失は15V×1A
＝15Wにもなる。
これに対して、上記本発明の実施例のように電
圧変換器１０によつて駆動トランジスタ３の動作
電圧を2V程度に制御すれば、その電力損失は2V
×2A＝2Wになる。また、電圧変換器１０はスイ
ツチングトランジスタのオン・オフ動作によつて
電圧変換しているので、電圧変換器１０における
電力損失も小さい（1A出力時に0.5W程度）。そ
の結果、本実施例の直流電動機全体の電力損失
（2.5W程度）が大幅に小さくなり、（約1/6）、電
力効率が向上する。また、通電状態にある駆動ト
ランジスタの動作電圧が2Vもあるので、駆動ト
ランジスタは能動領域で動作しているから、駆動
トランジスタによつて指令信号に応じた電圧また
は電流が駆動巻線に正確かつ高精度に供給され
る。すなわち、電圧変換器１０による制御上の悪
影響はないといえる。
圧変換器１０によつて駆動トランジスタ３の動作
電圧を2V程度に制御すれば、その電力損失は2V
×2A＝2Wになる。また、電圧変換器１０はスイ
ツチングトランジスタのオン・オフ動作によつて
電圧変換しているので、電圧変換器１０における
電力損失も小さい（1A出力時に0.5W程度）。そ
の結果、本実施例の直流電動機全体の電力損失
（2.5W程度）が大幅に小さくなり、（約1/6）、電
力効率が向上する。また、通電状態にある駆動ト
ランジスタの動作電圧が2Vもあるので、駆動ト
ランジスタは能動領域で動作しているから、駆動
トランジスタによつて指令信号に応じた電圧また
は電流が駆動巻線に正確かつ高精度に供給され
る。すなわち、電圧変換器１０による制御上の悪
影響はないといえる。
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。
の回転直流電動機の実施例を示して説明する。
第３図は、その本発明の実施例に係る電動部の
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有する駆動回路図
である。
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有する駆動回路図
である。
まず、電動部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（第２
図の９に相当）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、
Xi，Yi，Zi（ただし、ｉ＝１，…，５）はそれぞ
れ直列接続されて、第２図に示した６，７，８に
相当する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。
おいて、ロータ２１に取付けられた界磁部（第２
図の９に相当）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、
Xi，Yi，Zi（ただし、ｉ＝１，…，５）はそれぞ
れ直列接続されて、第２図に示した６，７，８に
相当する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。
ロータ２１の回転軸２４には位置検出手段を構
成するところの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
個の突起が等角度間隔で設けられ、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。
成するところの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
個の突起が等角度間隔で設けられ、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。
次に、第４図の駆動回路について説明する。
同図において、２は第３図に例示したごとき位
置検出ロータ２５、位置検出用の１次側コイル２
６，２８，３０および２次側コイル２７，２９，
３１、発振器４８、さらには整流用ダイオード４
９，５１，５３、平滑用コンデンサ５０，５２，
５４および共通バイアス用直流電源５５を含めて
成る位置検出手段位置検出器と、その位置検出手
段からの各相出力に応動する３差動回路を構成す
るところのトランジスタ５６，５７，５８と、駆
動巻線６，７，８への供給電流を検出するための
電流検出器を構成する抵抗６３と、その電流検出
器による電流検出信号と指令信号１３を比較し、
その差信号で第２図の３，４，５に相当する駆動
トランジスタ６０，６１，６２の通電電流を制御
すべく前記トランジスタ５６，５７，５８のエミ
ツタ電流したがつてコレクタ電流を制御するため
の電流制御器５９を含めて構成されている。
置検出ロータ２５、位置検出用の１次側コイル２
６，２８，３０および２次側コイル２７，２９，
３１、発振器４８、さらには整流用ダイオード４
９，５１，５３、平滑用コンデンサ５０，５２，
５４および共通バイアス用直流電源５５を含めて
成る位置検出手段位置検出器と、その位置検出手
段からの各相出力に応動する３差動回路を構成す
るところのトランジスタ５６，５７，５８と、駆
動巻線６，７，８への供給電流を検出するための
電流検出器を構成する抵抗６３と、その電流検出
器による電流検出信号と指令信号１３を比較し、
その差信号で第２図の３，４，５に相当する駆動
トランジスタ６０，６１，６２の通電電流を制御
すべく前記トランジスタ５６，５７，５８のエミ
ツタ電流したがつてコレクタ電流を制御するため
の電流制御器５９を含めて構成されている。
また、電圧変換器１０は、直流電源１の正極端
子から駆動トランジスタ６０，６１，６２のエミ
ツタ共通接続点へ至る給電回路中にエミツタ・コ
レクタ路を直列にして挿入された給電制御用半導
体スイツチング素子を構成するところのスイツチ
ング・トランジスタ４０と、そのバイアス用抵抗
４１，４２と、上記スイツチング・トランジスタ
４０を制御するためのトランジスタ４３と、フラ
イホール・ダイオード４４と、インダクタンス素
子４５と、コンデンサ４６を含めて構成されてい
る。
子から駆動トランジスタ６０，６１，６２のエミ
ツタ共通接続点へ至る給電回路中にエミツタ・コ
レクタ路を直列にして挿入された給電制御用半導
体スイツチング素子を構成するところのスイツチ
ング・トランジスタ４０と、そのバイアス用抵抗
４１，４２と、上記スイツチング・トランジスタ
４０を制御するためのトランジスタ４３と、フラ
イホール・ダイオード４４と、インダクタンス素
子４５と、コンデンサ４６を含めて構成されてい
る。
動作検出制御器１１は、駆動トランジスタ６
０，６１，６２の通電時における動作電圧を抽出
するためのダイオード６４，６５，６６と、その
電流路形成用の抵抗６７と、比較回路を構成する
トランジスタ７１，７２および抵抗７３，７４
と、保護用ダイオード６８と、電流源７０と、定
電圧回路を構成する定電圧素子７５および抵抗７
６，７７，７８を含めて構成されている。
０，６１，６２の通電時における動作電圧を抽出
するためのダイオード６４，６５，６６と、その
電流路形成用の抵抗６７と、比較回路を構成する
トランジスタ７１，７２および抵抗７３，７４
と、保護用ダイオード６８と、電流源７０と、定
電圧回路を構成する定電圧素子７５および抵抗７
６，７７，７８を含めて構成されている。
なお、図中の４７は動作検出信号１２でもつ
て、前記トランジスタ４３を介してスイツチン
グ・トランジスタ４０をスイツチング動作させる
ためのスイツチング制御器であり、これは必要に
応じて電圧変換器１０または動作検出制御器１１
に含めることができる。
て、前記トランジスタ４３を介してスイツチン
グ・トランジスタ４０をスイツチング動作させる
ためのスイツチング制御器であり、これは必要に
応じて電圧変換器１０または動作検出制御器１１
に含めることができる。
前記電圧変換器１０の出力電圧Vcは、スイツ
チング・トランジスタ４０のオン時間・オフ時間
に関係して変化する。このスイツチング・トラン
ジスタ４がオンの時にはViVsとなり、直流電
源１はインダクタンス素子４５を通して負荷側に
電流を供給する。スイツチング・トランジスタ４
０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１０の出力
電圧Vc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る。
チング・トランジスタ４０のオン時間・オフ時間
に関係して変化する。このスイツチング・トラン
ジスタ４がオンの時にはViVsとなり、直流電
源１はインダクタンス素子４５を通して負荷側に
電流を供給する。スイツチング・トランジスタ４
０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１０の出力
電圧Vc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る。
電圧変換器１０の出力電圧Vcは、通電制御器
２の位置検出手段によつて通電状態が制御された
駆動トランジスタ６０，６１，６２を介して駆動
巻線６，７，８に供給される。
２の位置検出手段によつて通電状態が制御された
駆動トランジスタ６０，６１，６２を介して駆動
巻線６，７，８に供給される。
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４８により
50KHz程度の高周波信号が加えられている。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
６，７，８，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４９，５１，５３とコンデン
サ５０，５２，５４とで整流、平滑するならば、
トランジスタ５６，５７，５８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５６，５７，５８はエミ
ツタが共通接続されて３差動動作を行なう。
コイル２６，２８，３０には、発振器４８により
50KHz程度の高周波信号が加えられている。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
６，７，８，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４９，５１，５３とコンデン
サ５０，５２，５４とで整流、平滑するならば、
トランジスタ５６，５７，５８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５６，５７，５８はエミ
ツタが共通接続されて３差動動作を行なう。
今、ベース電位の最も高いトランジスタ、たと
えば５６のみがオンとなつた場合を考えると、他
のトランジスタ５７，５８はオフとなり、駆動ト
ランジスタ６０のみをオンにし、駆動巻線６に供
給電圧Vcを印加する。
えば５６のみがオンとなつた場合を考えると、他
のトランジスタ５７，５８はオフとなり、駆動ト
ランジスタ６０のみをオンにし、駆動巻線６に供
給電圧Vcを印加する。
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Vcの駆動巻線６，７，８への通電路を
順次切換え、一定方向への接続的な駆動力を得て
いる。
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Vcの駆動巻線６，７，８への通電路を
順次切換え、一定方向への接続的な駆動力を得て
いる。
駆動巻線への供給電流は、電流検出器を構成す
る抵抗６３の電圧降下として検出され、その電流
検出信号と指令信号１３が電流制御器５９にて比
較され、両者の差に応じたエミツタ電流Ieをトラ
ンジスタ５６，５７，５８に与えている。従つ
て、駆動巻線６，７，８への供給電流は指令信号
１３に応じた値となり、相間のバラツキ等は極め
て小さなものとなる。
る抵抗６３の電圧降下として検出され、その電流
検出信号と指令信号１３が電流制御器５９にて比
較され、両者の差に応じたエミツタ電流Ieをトラ
ンジスタ５６，５７，５８に与えている。従つ
て、駆動巻線６，７，８への供給電流は指令信号
１３に応じた値となり、相間のバラツキ等は極め
て小さなものとなる。
動作検出制御器１１は、駆動トランジスタ６
０，６１，６２の動作電圧（電流入出力端子であ
るエミツタとコレクタ間の電圧）の最小の電圧値
を検出するようにしている。すなわち、定電圧素
子７５、抵抗７６，７７，７８、ダイオード６８
によつて供給電圧Vcよりも所定電圧（通常2.7V
程度）低い電圧を得て、これをトランジスタ７２
のベースに加え、駆動トランジスタ６０，６１，
６２のコレクタの電圧を、カソードが共通接続さ
れたダイオード６４，６５，６６にて検出し、ト
ランジスタ７１のベースに加えている。従つて、
トランジスタ７１，７２によつて、駆動トランジ
スタ６０，６１，６２の動作電圧の最小値と上記
所定電圧値が比較される。
０，６１，６２の動作電圧（電流入出力端子であ
るエミツタとコレクタ間の電圧）の最小の電圧値
を検出するようにしている。すなわち、定電圧素
子７５、抵抗７６，７７，７８、ダイオード６８
によつて供給電圧Vcよりも所定電圧（通常2.7V
程度）低い電圧を得て、これをトランジスタ７２
のベースに加え、駆動トランジスタ６０，６１，
６２のコレクタの電圧を、カソードが共通接続さ
れたダイオード６４，６５，６６にて検出し、ト
ランジスタ７１のベースに加えている。従つて、
トランジスタ７１，７２によつて、駆動トランジ
スタ６０，６１，６２の動作電圧の最小値と上記
所定電圧値が比較される。
たとえば、動作電圧の最小値が所定値よりも小
さい場合には、トランジスタ７１がオフ方向、ト
ランジスタ７２がオン方向に変化し、抵抗７３の
端子電圧、すなわち動作検出信号１２が低くな
る。このとき、スイツチング制御器４７は実質的
にトランジスタ４３とスイツチングトランジスタ
４０をオンに、またはオン時間のデユーテイを大
きくする。その結果、電圧変換器１０の出力電圧
Vcは大きくなり、駆動トランジスタの動作電圧
の最小値が大きくなり、その値は上記所定値に近
ずく（等しく、または略等しくなる）。
さい場合には、トランジスタ７１がオフ方向、ト
ランジスタ７２がオン方向に変化し、抵抗７３の
端子電圧、すなわち動作検出信号１２が低くな
る。このとき、スイツチング制御器４７は実質的
にトランジスタ４３とスイツチングトランジスタ
４０をオンに、またはオン時間のデユーテイを大
きくする。その結果、電圧変換器１０の出力電圧
Vcは大きくなり、駆動トランジスタの動作電圧
の最小値が大きくなり、その値は上記所定値に近
ずく（等しく、または略等しくなる）。
逆に、動作電圧の最小値が所定値よりも大きい
場合には、トランジスタ７１がオン方向、トラン
ジスタ７２がオフ方向に変化し、抵抗７３の端子
電圧、すなわち動作検出信号１２が高くなる。こ
のとき、スイツチング制御器４７は実質的にトラ
ンジスタ４３とスイツチングトランジスタ４０を
オフに、またはオン時間のデユーテイを小さくす
る。その結果、電圧変換器１０の出力電圧Vcは
小さくなり、駆動トランジスタの動作電圧の最小
値が小さくなり、その値は上記所定値に近ずく
（等しく、または略等しくなる）。
場合には、トランジスタ７１がオン方向、トラン
ジスタ７２がオフ方向に変化し、抵抗７３の端子
電圧、すなわち動作検出信号１２が高くなる。こ
のとき、スイツチング制御器４７は実質的にトラ
ンジスタ４３とスイツチングトランジスタ４０を
オフに、またはオン時間のデユーテイを小さくす
る。その結果、電圧変換器１０の出力電圧Vcは
小さくなり、駆動トランジスタの動作電圧の最小
値が小さくなり、その値は上記所定値に近ずく
（等しく、または略等しくなる）。
通常、通電状態にある駆動トランジスタの動作
電圧が最も小さくなるので、その動作電圧が上記
所定電圧値（約2.7V）からダイオード６４，６
５，６６の順方向電圧降下（約0.7V）を引いた
値（約2V）に制御される。その結果、駆動トラ
ンジスタの電力損失が低減し、本実施例の電力効
率が向上する。また、通電状態にある駆動トラン
ジスタの動作電圧が2Vもあるので、駆動トラン
ジスタは能動領域で動作しているから、駆動トラ
ンジスタによつて指令信号に応じた電流が駆動巻
線に正確かつ高精度に供給される。従つて、すで
に説明したように、駆動巻線６，７，８への供給
電流は指令信号１３に応じた値になり、相間のバ
ラツキ等は極めて小さくなる。その結果、発生駆
動力のむらは非常に小さくなる。
電圧が最も小さくなるので、その動作電圧が上記
所定電圧値（約2.7V）からダイオード６４，６
５，６６の順方向電圧降下（約0.7V）を引いた
値（約2V）に制御される。その結果、駆動トラ
ンジスタの電力損失が低減し、本実施例の電力効
率が向上する。また、通電状態にある駆動トラン
ジスタの動作電圧が2Vもあるので、駆動トラン
ジスタは能動領域で動作しているから、駆動トラ
ンジスタによつて指令信号に応じた電流が駆動巻
線に正確かつ高精度に供給される。従つて、すで
に説明したように、駆動巻線６，７，８への供給
電流は指令信号１３に応じた値になり、相間のバ
ラツキ等は極めて小さくなる。その結果、発生駆
動力のむらは非常に小さくなる。
第５図に本発明の他の実施例の駆動回路図を示
す。この第５図の駆動回路が第４図の駆動回路と
異なる点は、３個の駆動トランジスタ６０，６
１，６２のうち、１個の駆動トランジスタ６０の
通電時の動作電圧を検出するように構成したこと
と、コンデンサ６９と抵抗６７の並列回路からな
る時定数回路による電圧保持回路７９を設け、駆
動トランジスタ６０の検出動作電圧をオフ時にも
保持するようにしたことである。全体の動作は、
第４図の駆動回路と本質的に同様である。
す。この第５図の駆動回路が第４図の駆動回路と
異なる点は、３個の駆動トランジスタ６０，６
１，６２のうち、１個の駆動トランジスタ６０の
通電時の動作電圧を検出するように構成したこと
と、コンデンサ６９と抵抗６７の並列回路からな
る時定数回路による電圧保持回路７９を設け、駆
動トランジスタ６０の検出動作電圧をオフ時にも
保持するようにしたことである。全体の動作は、
第４図の駆動回路と本質的に同様である。
以上の実施例のようにスイツチング方式の電圧
変換器を使用し、駆動トランジスタの動作電圧の
最小値を所定値または所定の範囲に保つように電
子整流子型の直流電動機を構成すると、次のよう
な数々の効果が得られる。
変換器を使用し、駆動トランジスタの動作電圧の
最小値を所定値または所定の範囲に保つように電
子整流子型の直流電動機を構成すると、次のよう
な数々の効果が得られる。
(1) 駆動トランジスタや電圧変換器の電力損失が
小さく、電子整流子型の直流電動機全体の電力
利用率が極めて高い。従つて、特に、可変速度
直流電動機および可変駆動力直流電動機を得る
のに好適である。
小さく、電子整流子型の直流電動機全体の電力
利用率が極めて高い。従つて、特に、可変速度
直流電動機および可変駆動力直流電動機を得る
のに好適である。
(2) 通電状態にある駆動トランジスタは、その動
作電圧が能動領域内の所定値になるようにされ
ているので、指令信号に応じた電圧または電流
を正確かつ高精度に駆動巻線に供給できる。す
なわち、高速・高精度の発生駆動力の制御が可
能である。
作電圧が能動領域内の所定値になるようにされ
ているので、指令信号に応じた電圧または電流
を正確かつ高精度に駆動巻線に供給できる。す
なわち、高速・高精度の発生駆動力の制御が可
能である。
(3) 駆動トランジスタの定格電力を小さくでき
る。
る。
(4) 駆動トランジスタおよび電圧変換器での放熱
が少ない。従つて、高密度実装が容易になる。
が少ない。従つて、高密度実装が容易になる。
(5) 電圧変換に伴うスイツチング・ノイズは、駆
動巻線に生じない。
動巻線に生じない。
(6) 整流子（刷子）雑音が生じない。
(7) ノイズに対するシールドは、電圧変換器の部
分だけで良く、簡単である。
分だけで良く、簡単である。
さらに、前述のごとき電流検出器や電流制御器
等を具備せしめ、駆動巻線への供給電流を指令信
号に応じた値となすならば、次のような効果も得
ることができる。
等を具備せしめ、駆動巻線への供給電流を指令信
号に応じた値となすならば、次のような効果も得
ることができる。
(1) 供給電流の相間のバラツキがない（または極
めて小さい）。従つて、発生駆動力のむらがな
い（または小さい）。
めて小さい）。従つて、発生駆動力のむらがな
い（または小さい）。
(2) 通電状態の駆動トランジスタの動作電圧のト
ランジスタ間のバラツキが小さく、その検出が
容易となる。
ランジスタ間のバラツキが小さく、その検出が
容易となる。
(3) 電圧変換器のリツプルによる供給電流の変動
がなくなる。
がなくなる。
なお、本発明は回転運動する回転直流電動機に
限らず、界磁部と駆動巻線が直進的に相対移動す
る、いわゆる直進直流電動機の場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、相数につ
いても３相に限らず、任意である。
限らず、界磁部と駆動巻線が直進的に相対移動す
る、いわゆる直進直流電動機の場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、相数につ
いても３相に限らず、任意である。
また、位置検出手段（位置検出器）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、ホール素子等の電磁変換素
子を用いても良い。またスイツチングトランジス
タ４０や駆動トランジスタ６０，６１，６２に電
界効果トランジスタ（FET）等の半導体素子を
使用できる。
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、ホール素子等の電磁変換素
子を用いても良い。またスイツチングトランジス
タ４０や駆動トランジスタ６０，６１，６２に電
界効果トランジスタ（FET）等の半導体素子を
使用できる。
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。
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。
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
されたものとなる。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。
整流子型の直流電動機は、電力効率が著しく改善
されたものとなる。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。
第１図は従来の電子整流子型の直流電動機の構
成例図、第２図は本発明の基本ブロツク図、第３
図は本発明の実施例の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図は本
発明の他の実施例の駆動回路図である。 １……直流電源、２……通電制御器、３，４，
５，６０，６１，６２……駆動トランジスタ、
６，７，８，Ｘ，Ｙ，Ｚ……駆動巻線、９……界
磁部、１０……電圧変換器、１１……動作検出制
御器、１２……動作検出信号、１３……指令信
号、２１……ロータ、２２……界磁部、２３……
電機子鉄心、２５……位置検出ロータ、２６，２
８，３０……１次側コイル、２７，２９，３１…
…２次側コイル、４０……スイツチング・トラン
ジスタ、５６，５７，５８，７１，７２……トラ
ンジスタ、５９……電流制御器、６３……抵抗、
７９……電圧保持回路。
成例図、第２図は本発明の基本ブロツク図、第３
図は本発明の実施例の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図は本
発明の他の実施例の駆動回路図である。 １……直流電源、２……通電制御器、３，４，
５，６０，６１，６２……駆動トランジスタ、
６，７，８，Ｘ，Ｙ，Ｚ……駆動巻線、９……界
磁部、１０……電圧変換器、１１……動作検出制
御器、１２……動作検出信号、１３……指令信
号、２１……ロータ、２２……界磁部、２３……
電機子鉄心、２５……位置検出ロータ、２６，２
８，３０……１次側コイル、２７，２９，３１…
…２次側コイル、４０……スイツチング・トラン
ジスタ、５６，５７，５８，７１，７２……トラ
ンジスタ、５９……電流制御器、６３……抵抗、
７９……電圧保持回路。
Claims (1)
- １ 永久磁石の磁極によつて形成された界磁部
と、前記界磁部の磁極の発生する界磁磁束と鎖交
する位置に配設された複数相の駆動巻線と、前記
駆動巻線に給電する複数個の駆動トランジスタ
と、前記駆動巻線への供給電流を検出する電流検
出手段と、前記界磁部と前記駆動巻線の相対位置
に応じて前記駆動トランジスタの通電状態を変化
させる位置検出手段と、前記電流検出手段の出力
信号と指令信号の比較結果に応じて前記駆動トラ
ンジスタの通電電流を制御する電流制御手段と、
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・ダイオードとコンデンサを含
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
ーテイに応じた直流電圧を作り出す電圧変換手段
と、前記電圧変換手段の一方の出力端子側から前
記複数相の駆動巻線への電流供給路を形成するた
めに相補的かつ滑らかな切り換えを行なう複数個
の前記駆動トランジスタの電流入出力端子間の電
圧降下のうちで最小の電圧を常時検出し、その検
出信号に応じて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動作検出制御手
段を具備し、前記電流検出手段と前記電流制御手
段により複数個の前記駆動トランジスタによる前
記複数相の駆動巻線への供給電流を前記指令信号
に応じて可変制御すると同時に、前記電圧変換手
段と前記動作検出制御手段により前記駆動トラン
ジスタの通電時の動作電圧を所定の値に制御する
ように構成した電子整流子型の直流電動機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2638579A JPS55120387A (en) | 1979-03-06 | 1979-03-06 | Motor |
| CA000346134A CA1169919A (en) | 1979-02-22 | 1980-02-21 | Control system for a dc motor |
| DE19803006707 DE3006707A1 (de) | 1979-02-22 | 1980-02-21 | Regelschaltung fuer gs-motore |
| US06/123,473 US4359674A (en) | 1979-02-22 | 1980-02-21 | Control system for a DC motor |
| GB8005990A GB2047444B (en) | 1979-02-22 | 1980-02-22 | Voltage regulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2638579A JPS55120387A (en) | 1979-03-06 | 1979-03-06 | Motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55120387A JPS55120387A (en) | 1980-09-16 |
| JPS644439B2 true JPS644439B2 (ja) | 1989-01-25 |
Family
ID=12192056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2638579A Granted JPS55120387A (en) | 1979-02-22 | 1979-03-06 | Motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55120387A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02282765A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-20 | Tokyo Electric Co Ltd | 電子写真装置 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610093A (en) * | 1979-06-29 | 1981-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Driving device for reel |
| JPS5775590A (en) * | 1980-10-24 | 1982-05-12 | Hitachi Ltd | Motor drive circuit |
| JPS5775591A (en) * | 1980-10-24 | 1982-05-12 | Hitachi Ltd | Motor drive circuit |
| JPS58151889A (ja) * | 1982-03-04 | 1983-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機 |
| JPS58198187A (ja) * | 1982-05-13 | 1983-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機 |
| JPS58198189A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機 |
| JPS5925589A (ja) * | 1982-08-02 | 1984-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 直流モ−タ |
| JPS5956884A (ja) * | 1982-09-21 | 1984-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレス直流モ−タ |
| JPS59122395A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Sony Corp | ブラシレスモ−タの駆動装置 |
| JPH0667266B2 (ja) * | 1983-05-13 | 1994-08-24 | ローム株式会社 | ブラシレスモータの駆動方式 |
| JPH0667265B2 (ja) * | 1983-05-13 | 1994-08-24 | ローム株式会社 | ブラシレスモータの駆動方式 |
| JPS62233094A (ja) * | 1986-04-01 | 1987-10-13 | Oriental Motor Co Ltd | ステツピングモ−タ駆動回路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4848914A (ja) * | 1971-10-25 | 1973-07-11 | ||
| JPS5110662B2 (ja) * | 1971-10-25 | 1976-04-06 | ||
| JPS4932624A (ja) * | 1972-07-21 | 1974-03-25 | ||
| JPS526919A (en) * | 1975-07-07 | 1977-01-19 | Hitachi Ltd | Brushless motor |
-
1979
- 1979-03-06 JP JP2638579A patent/JPS55120387A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02282765A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-20 | Tokyo Electric Co Ltd | 電子写真装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55120387A (en) | 1980-09-16 |
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