CN1056253C - 控制带有抽头端的直流无刷电动机的电动机控制设备 - Google Patents

Abstract

一种电动机控制设备，用于控制电池驱动的直流电动机，该电动机在三个线圈的中间位置都设置了一个抽头端。当电动机开始工作时转速较低，故选择整线圈驱动操作，用大转矩驱动电动机。当转速升高时，选择分线圈驱动操作，用小转矩驱动电动机。当因电池用尽电压下降时，转速降低，从而再进行整线圈驱动操作。此后，即使电池电压暂时升高，选择禁止装置也禁止分线圈驱动操作。因此，不反复进行任何操作切换可使电动机稳定地工作。

Description

控制带有抽头端的直流无刷电动机的电动机控制设备

本发明一般涉及一种便携式记录和重放设备用的直流型无刷电动机的电动机控制设备，尤其涉及用于控制直流型电动机的电动机控制设备，该电动机通过用作电源的电池驱动，并有多个抽头端对应于多个相位设置在多个线圈的规定位置上。

目前在以耳机立体声为代表的便携式磁记录和重放设备中已采用了用低电压电源驱动的三相无刷直流型电动机，以缩小电动机的大小，提高便携性并以更高的可靠性驱动电动机。另外，希望在磁带快进和回倒操作时进一步缩短设备的运行时间。还希望进一步降低设备正常重放所消耗的电力。

例如，在已公布但未审查的1989年日本专利申请第283088(H1-283088)号中揭示了一种常规的三相无刷直流型电动机。在该常规的电动机中，三相线圈的每一个在规定位置上设置了一个抽头端。通过将电力提供给每个整线圈(entire coil)，使三相无刷直流型电动机进行起动操作，该操作称为向整线圈供电的操作。当在起动操作后电动机的转数达到规定的数值时，通过抽头端将电力提供给电动机，驱动位于线圈公共端和抽头端之间的每个分线圈(partial coil)，而该操作称为向分线圈供电的操作。因此，可以降低电力消耗。

在这种情况下，可以获得图1所示的所需转矩与消耗的电动机电流之间的特征关系。也就是说，由于向分线圈供电操作时使用的每个线圈匝数比向整线圈供电操作时使用的匝数少，所以向分线圈供电操作时消耗的电流一般比向整线圈供电操作时的大。因此，如果用电池作为电源来驱动电动机，则一般在电动机控制设备的控制下限制提供给电动机的电动机电流，以防止电池消耗过多的电力。例如，当把电动机电流限制为电流极限值IL(图9)时，在向整线圈供电的操作中，电动机获得的最大转矩值为T1，而在向分线圈供电的操作中，电动机获得的最大转矩值为T2，并且满足T1＞T2。

另外，如图2所示，可获得所需转矩和电动机转数之间的特征关系。在施加于电动机的电动机负载小于向分线圈供电操作时电流极限值IL所对应的转矩值T2的范围内，向分线圈供电操作时电动机的转数大于向整线圈供电操作时电动机的转数。相反，在施加于电动机的电动机负载大于转矩值T2的范围内，向分线圈供电操作时电动机的转数小于向整线圈供电操作时电动机的转数。

因此，由于起动操作时电动机需要高的电动机负载，所以在常规电动机控制设备的控制下通过进行向整线圈供电的操作把起动转矩提供给电动机。反之，当由于电动机的转数在向整线圈供电操作中变得足够大，从而将电动机所需的电动机负载降低至规定值以下时，在常规电动机控制设备的控制下将操作类型从向整线圈的供电操作切换至向分线圈的供电操作，从而使电动机的转数在更短的时间里达到很高的数值。

然而，如果在向分线圈进行供电操作以增加电动机负载期间环境温度等因素发生了变化，则电动机电流增大，并且通过电动机限流电路的功能将电动机电流限制为一容许的电动机电流上限，从而降低了电动机的转数。因此，如果常规的电动机控制设备不能进行从向整线圈供电至向分线圈供电的切换操作，则存在不能保持电动机转数的缺点。另外，由于在常规的电动机控制设备中电动机电流增大至容许的电动机电流上限，所以存在电源电池很快用完的缺点。

另外，如果当电动机电流值接近容许的电动机电流上限时电动机负载或转矩发生变化，则电动机的转数会出现不希望有的升高和降低。因此，当检测到由于电动机负载的变化，转数降低至某操作类型变化值Nc时，在常规电动机控制设备的控制下进行从向分线圈供电至向整线圈供电的切换操作，并且转数在向整线圈供电操作中升高。然后，当转数升高到超过操作类型变化值Nc时，在常规电动机控制设备的控制下进行从向整线圈供电至向分线圈供电的切换操作，并且在向分线圈供电操作中驱动电动机。因此，每检测到一次转数的变化就进行一次切换操作，但存在一个缺点，即不能进行将转数保持为常数的稳定的电动机操作。

另外，如果用电池作为电源，则当在向分线圈供电的操作中电池几乎用尽并且电源电压下降时，电动机电流在常规电动机控制设备的控制下增大至容许的电动机电流上限，以在向分线圈供电的操作中将转数保持为一规定的数值。在这种情况下，由于电动机电流增大至容许的电动机电流上限，以弥补电源电压的下降，所以存在电源电压加速下降的缺点。

另外，即使电源电压下降了，在常规电动机控制设备的控制下还进行从向整线圈供电至向分线圈供电的切换操作，电动机电流增大，并且电源电压加速下降。因此，即使电动机需要高转速，仍然存在一个缺点，即向分线圈供电操作时的转数比向整线圈供电操作时的转数小。

鉴于常规电动机控制设备的缺点，本发明的第一个目的是提供一种电动机控制设备，用该电动机控制设备控制电动机，从而即使因环境温度等因素变化或者用作电源的电池所提供的电压下降而使电动机的负载改变，也能在磁带快进操作或磁带回倒操作的较宽电源电压范围内保持电动机的转数。

本发明的第二个目的是提供一种电动机控制设备，在该设备中，在快进或回倒操作时能快速卷绕磁带。

第一个目的通过提供这样一种电动机控制设备来实现，该设备用于控制由电池电力驱动的直流电动机，在电动机的一个或多个线圈的每个线圈中间一规定位置上设置一个抽头端，该设备包括：

操作类型选择装置，用于选择整线圈驱动操作或分线圈驱动操作，在整线圈驱动操作中，电池提供的电动机电流流过直流电动机每个整线圈，在分线圈驱动操作中，电池提供的电动机电流流过在抽头端和线圈一端之间的每个分线圈；

转数检测装置，用于检测直流电动机的转数，如果转数较低，该装置输出低转数信号，如果转数较高，该装置输出高转数信号；和

选择禁止装置，用于如果从转数检测装置接收到低转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，并且在直流电动机进行分线圈驱动操作后进行整线圈驱动操作的条件下，如果再次从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

在上述结构中，当起动直流电动机时，由于直流电动机的转数较低，所以需用较大的转矩驱动直流电动机。因此，转数检测装置将一低转数信号输出至选择禁止装置，操作类型选择装置因选择禁止装置的命令选择整线圈驱动操作，并且对直流电动机进行整线圈驱动操作。然后，直流电动机的转数逐渐升高。

当直流电动机的转数变高时，需用较低的转矩驱动直流电动机。因此，转数检测装置将一高转数信号输出至选择禁止装置，操作类型选择装置因选择禁止装置的命令选择分线圈驱动操作，进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，并且对直流电动机进行分线圈驱动操作。

然后，如果电动机负载增加或者电池所提供的电压因电池几乎用尽而降低时，由于分线圈驱动操作所需的转矩太大，所以直流电动机的转数降低。因此，转数检测装置将一低转数信号输出至选择禁止装置，并且操作类型选择装置因选择禁止装置的命令再次选择整线圈驱动操作。因此，进行从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作，并且对直流电动机再次进行整线圈驱动操作。

然后，即使电动机负载暂时减小或者电池提供的电压暂时升高，致使转数检测装置将一高转数信号输出至选择禁止装置，操作类型选择装置因选择禁止装置的命令仍保持选择整线圈驱动操作。也就是说，选择禁止装置禁止选择分线圈驱动操作。

由此，可以防止反复切换操作，并且即使电动机负载暂时减小或者电池提供的电压暂时升高，直流电动机也能稳定地工作。因此，能够控制电动机，即使因环境温度等因素的改变或者用作电源的电池所提供的电压下降而使电动机的负载变化，也能在磁带快进或磁带回倒操作的较宽电源电压范围内保持电动机的转数。

第二个目的是通过提供这样一种电动机控制设备来实现的，该设备用于控制由电池电力驱动的直流电动机，在该电动机的一个或多个线圈的每个线圈中间一规定位置上设置一个抽头端，该设备包括：

转数检测装置，用于检测直流电动机的转数；

操作类型选择装置，如果转数检测装置检测到转数低于第一转数，则它选择电池提供的电动机电流流过直流电动机每个整线圈的整线圈驱动操作，而如果转数检测装置检测到的转数等于或大于第一转数，则它选择分线圈驱动操作，这时电池提供的电动机电流流过在抽头端和线圈一端之间的每个分线圈；和

电动机电压设定装置，如果转数检测装置检测到的转数低于第二转数，则它将加至直流电动机每个线圈的差分电压设定为电池的电压，其中第二转数等于或大于第一转数，而如果转数检测装置检测到的转数等于或大于第二转数，则它将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为比电池的电压高的增加的差分电压。

在上述结构中，当起动直流电动机时，由于直流电动机的转数低于第一转数，所以需用较大的转矩驱动直流电动机。因此，操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，并且对直流电动机进行整线圈驱动操作。在这种情况下，电动机电压设定装置将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为电池的电压。然后，直流电动机的转数逐渐升高。

当直流电动机的转数达到第一转数时，需用较低的转矩驱动直流电动机。因此，操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，并且对直流电动机进行分线圈驱动操作。在这种情况下，电动机电压设定装置仍将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为电池的电压。

然后，当直流电动机的转数达到第二转数时，电动机电压设定装置将加至直流电动机每个线圈上的差分电压升高到增加的差分电压。因此，可以快速升高直流电动机的转数，并且快速卷绕磁带。

为了达到第一个目的，电动机控制设备最好还包括：

选择禁止装置，如果操作类型选择装置在选择分线圈驱动操作后又选择了整线圈驱动操作，则用它禁止操作类型选择装置选择分线圈驱动操作。

在上述结构中，如果电动机负载增加或者电池提供的电压因电池几乎用尽而下降，则直流电动机的转数降低至第二转数以下。在这种情况下，电动机电压设定装置将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为电池的电压，以避免电池电压快速下降。然后，由于分线圈驱动操作所需的转矩太大，所以直流电动机的转数降至第一转数以下。因此，操作类型选择装置再次选择整线圈驱动操作，并且对直流电动机再次进行整线圈驱动操作。

然后，即使因电动机负载暂时减小或者电池提供的电压暂时升高，使直流电动机的转数升高到等于或大于第一转数，选择禁止装置还会禁止操作类型选择装置选择分线圈驱动操作。

由此，可以防止反复切换操作，并且即使电动机负载暂时减小或者电池提供的电压暂时升高，直流电动机也能稳定地工作。因此，能够控制电动机，即使因环境温度等因素的改变或者用作电源的电池所提供的电压下降而使电动机的负载变化，也能在磁带快进或磁带回倒操作的较宽电源电压范围内保持电动机的转数。

结合附图阅读以下描述，将清楚本发明的目的、特征和优点，其中：

图1示出了一电动机中所需转矩与消耗的电动机电流之间的特征关系曲线；

图2示出了该电动机中所需转矩与转数之间的特征关系曲线；

图3是本发明第一实施例电动机控制设备的方框图；

图4电动机转数检测装置17、选择禁止装置20和操作类型选择装置21的电路图；

图5是本发明第二实施例电动机控制设备的方框图；

图6是本发明第三实施例电动机控制设备的方框图；

图7是本发明第四实施例电动机控制设备的方框图；

图8是本发明第五实施例电动机控制设备的方框图；

图9示出了第五实施例电动机中所需转矩与消耗的电动机电流之间的特征关系曲线；

图10示出了第五实施例电动机中所需转矩与转数之间的特征关系曲线；

图11是第五实施例改进后电动机控制设备的方框图；

图12是本发明第六实施例电动机控制设备的方框图；

图13是本发明第七实施例电动机控制设备的方框图；

图14是本发明第八实施例电动机控制设备的方框图；

图15是本发明第九实施例电动机控制设备的方框图；以及

图16是一流程图，示出了图15所示电动机控制设备中进行的操作过程。

现参考附图描述本发明电动机控制设备的较佳实施例。

图3是本发明第一实施例电动机控制设备的方框图。

图3示出一种电动机控制设备11，它用于控制三相直流型磁带卷绕电动机12，该电动机中三个线圈14每个都设置了一个抽头端Tt，该电动机控制设备11包括：

电动机驱动装置15，用于对应电动机12的每个线圈14产生一电动机驱动信号；

电压产生装置16，用于产生一感应电压，其值对应于电动机12的转数；

电动机转数检测装置17，它根据电压产生装置16中产生的感应电压值检测电动机12中的转数(或电动机12转子的转速)，如果检测到的转数等于或低于规定转数，则它产生低转数的信号，并且如果检测到的转数高于规定转数，则它产生高转数信号；

电动机电流检测装置18，用于检测提供给电动机12的电动机电流；

电动机限流装置19，如果电动机电流检测装置18检测到的电动机电流升高至一容许的电流上限值，则用它产生一电动机限流信号，命令降低电动机电流，并且将电动机限流信号输出至电动机驱动装置15，以控制电动机驱动信号的强度；

选择禁止装置20，如果从电动机转数检测装置17接收到低转数信号时，则用它产生整线圈驱动操作选择信号，表示选择向整线圈供电的操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从电动机转数检测装置17接收到高转数信号，则用它产生分线圈驱动操作选择信号，表示选择向分线圈供电的操作，在前一次操作中在接收到高转数信号后接收到低转数信号的条件下，如果从电动机转数检测装置17再次接收到高转数信号，则用它产生整线圈驱动操作选择信号；

操作类型选择装置21，如果从选择禁止装置20接收到整线圈驱动操作选择信号，则它选择电流通过电动机12每个整线圈14的整线圈驱动操作，并且如果从选择禁止装置20接收到分线圈驱动操作选择信号，则它选择分线圈驱动操作，在该操作中电流通过在线圈14的公共端Tc和每个抽头端Tt之间的整个通路；

电池22，它起一电源的作用，将电力从电池22的正极通过一电源开关13提供给电动机驱动装置15、电动机转数检测装置17、电动机限流装置19、选择禁止装置20和操作类型选择装置21，并向公共端Tc加一电压Vcc；以及

电流通路选择装置23，如果操作类型选择装置21选择整线圈驱动操作，则用它提供第一电流通路，使电池22提供的电流通过每个整线圈14，如果操作类型选择装置21选择分线圈驱动操作，则用它提供第二电流通路，使电池22提供的电流通过电动机12公共端Tc和每个抽头端Tt之间，并且根据电动机驱动装置15输出的电动机驱动信号强度控制电流的强度。

操作类型选择装置21包括三个分别与电动机12的一个线圈14对应的开关电路。每个开关电路具有输入端Tc1、第一输出端Tc2和第二输出端Tc3，其中，输入端Tc1用于接收电动机驱动装置15输出的电动机驱动信号，当选择整线圈驱动操作时，第一输出端Tc2与输入端Tc1相连，当选择分线圈驱动操作时，第二输出端Tc3与输入端Tc1相连。

电流通路选择装置23包括三个与整线圈驱动操作对应的第一电流通路电路和三个与分线圈驱动操作对应的第二电流通路电路。每个第一电流通路电路都具有与一个第一输出端Tc2和一个npn型整线圈驱动晶体管23b相连的一个基极电阻23a，其中晶体管23b的基极接至基极电阻23a，发射极接地，而集电极接至一个线圈14的一端，用于提供第一电流通路，使电流通过一整线圈14，并且根据输入至基极的电动机驱动信号控制电流强度。每个第二电流通路电路都具有与一个第二输出端Tc3和一个npn型分线圈驱动晶体管23d相连的一个基极电阻23c，其中晶体管23d的基极接至基极电阻23c，发射极接地，而集电极接至一抽头端Tt，用于在公共端Tc和一抽头端Tt之间为电流提供第二电流通路，并且根据输入至基极的电动机驱动信号控制电流强度。

电动机转数控制装置由电动机转数检测电路17和电压发生装置16组成。电动机控制设备由电动机驱动装置15、电动机转数检测装置17、电动机限流装置19和选择禁止装置20组成。电池的负极接地。

图4是电动机转数检测装置17、选择禁止装置20和操作类型选择装置21的电路图。

如图4所示，电动机转数检测装置17包括用于保持电压发生装置16中产生的感应电压值的采样保持电路17a、一端接地的参考电压源17b和比较器17c，当采样保持电路17a中保持的感应电压值等于或低于参考电压源17b提供的参考电压时，比较器17c输出低电平信号，而当采样保持电路17a中保持的感应电压值高于参考电压源17b提供的参考电压时，比较器17c输出高电平信号。

选择禁止电路20包括触发电路20a和“与”门20b，其中触发电路20a具有接收电池22电压Vcc的反相置0端R，接收比较器17c输出的低电平或高电平信号的置1端S，和当把电池22的电压Vcc加至反相置0端R时最初输出高电平信号的输出端Q，当从比较器17c和触发电路20a的输出端Q接收到高转数信号和高电平信号时，“与”门20b将高电平信号作为整线圈驱动操作选择信号输出，而在其他情况下，“与”门将低电平信号作为整线圈驱动操作选择信号输出。触发电路20a由JK型触发电路构成，并且在输出端Q输出低电平信号后，即使将比较器17c的高电平信号输入至置1端S，触发电路20a也不会再输出高电平信号。

操作类型选择装置21的每个开关电路包括第一npn晶体管Q1、第二pnp晶体管Q2、第三pnp晶体管Q3、第四pnp晶体管Q4、第五npn晶体管Q5、第六npn晶体管Q6、第七npn晶体管Q7和第八npn晶体管Q8。其中在第一晶体管Q1中，基极接至电动机驱动装置15，而发射极接地；在第二晶体管Q2中，发射极通过开关13接至电池22，而基极和集电极接至晶体管Q1的集电极；在第三晶体管Q3中，发射极通过开关13接至电池22，而基极接至晶体管Q1的集电极；在第四晶体管Q4中，发射极通过开关13接至电池22，基极接至晶体管Q1的集电极，而集电极接至第二输出端Tc3，一对恒流源I1和I2通过开关13分别接至电池22；在第五晶体管Q5中，基极接收“与”门20b的输出信号，发射极接地，而集电极接收恒流源I1的恒定电流；在第六晶体管Q6中，基极接至晶体管Q5的集电极，发射极接地，而集电极接收恒流源I2的恒定电流；在第七晶体管Q7中，基极接收恒流源I2的恒定电流，发射极接地，而集电极接至晶体管Q3的集电极和第一输出端Tc2；在第八晶体管Q8中，基极接收恒流源I2的恒定电流，发射极接地，而集电极接至晶体管Q4的集电极。

用上述结构，参考图1和图2描述电动机控制设备11的工作情况。

当开关13接通，向各装置15、17、19、20和21提供电力时，由于电压发生装置16中产生的感应电压值为零，所以在电动机转数检测装置17的比较器17c中产生低转数信号，然后低转数信号被输入至触发电路20a和“与”门20b。由于从触发电路20a最初输出高电平信号，并且该信号被输入至“与”门20b，因此选择禁止装置20的“与”门20b将低电平的整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21的晶体管Q5，将晶体管Q5置于断开状态。另外，在电动机驱动装置15中产生电动机驱动信号，并将其输入至操作类型选择装置21的晶体管Q1，将晶体管Q1置于接通状态。

在装置21中，由于晶体管Q5断开，恒流源I1的恒定电流将晶体管Q6和晶体管Q8置于接通状态，并且由于晶体管Q6接通，所以晶体管Q7被置于断开状态。另外，由于晶体管Q1接通，所以将晶体管Q2至Q4被置于接通状态。因此，电动机驱动信号表示的电动机驱动指令通过晶体管Q1和晶体管Q2传送给晶体管Q3和晶体管Q4，并且由于晶体管Q7断开而晶体管Q8接通，所以电动机驱动指令从晶体管Q3传送至第一输出端Tc2。也就是说，电动机驱动指令通过由晶体管Q1至Q3组成的电流镜象电路(current mirrorcurcuit)传送。

然后，电动机驱动指令通过基极电阻23a传送至整线圈驱动晶体管23b，将整线圈驱动晶体管23b置于接通状态，并且由电池22提供的驱动电流通过公共端Tc、每个整线圈14和整线圈驱动晶体管23b，然后接地。

因此，在起动时，电动机12在电动机控制设备11的控制下进行整线圈驱动操作，并且电动机12中的转数逐渐增大。因此，通过进行整线圈驱动操作(图2和图3)能可靠地获得起动时电动机需要的最大转矩。继续整线圈驱动操作，直至电压发生装置16中产生的感应电压值达到参考电压源17b提供的参考电压。例如，当电动机12的转数达到相应于转矩T2(图2)的某特定转数时，电压发生装置16中产生的感应电压值达到参考电压。

然后，当电动机12的转数超过该特定转数时，电压发生装置16中产生感应电压值超过参考电压源17b的参考电压。因此，电动机转数检测装置17的比较器17c的输出由低转数信号变为高电平的高转数信号，并且该高转数信号被输入至触发电路20a和“与”门20b。由于高转数信号被输入至触发电路20a的置1端S，所以触发电路20a输出端的输出保持在高电平信号。因此，“与”门20b将高电平信号作为整线圈驱动操作选择信号输出，并将该信号输入至操作类型选择装置21的晶体管Q5，将晶体管Q5置于接通状态。

在装置21中，由于恒流源I1的恒定电流通过晶体管Q5，所以晶体管Q6和Q8被置于断开状态，而由于晶体管Q6断开，所以恒流源I2的恒定电流将晶体管Q7置于接通状态。因此，由电动机驱动信号表示的电动机驱动指令通过晶体管Q1和Q2传送至晶体管Q3和Q4，并且由于晶体管Q7接通而晶体管Q8断开，所以电动机驱动指令从晶体管Q4传送至第二输出端Tc3。也就是说，电动机驱动指令通过晶体管Q1、Q2和Q4组成的电流镜象电路传送。

然后，电动机驱动指令通过基极电阻23c传送至分线圈驱动晶体管23d，将分线圈驱动晶体管23d置于接通状态，并且由电池22提供的驱动电流通过公共端Tc、每个分线圈14、每个抽头端Tt和和分线圈驱动晶体管23d，然后接地。

因此，在电动机12的转数超过特定的转数后，电动机12在电动机控制设备11的控制下进行分线圈驱动操作，电动机12的转数再增大(图2)。因此，电动机12能在短时间内可靠地获得高转数。

然后，当电动机12所需的电动机负载或电动机转矩达到一容许上限值时，电动机电流检测装置18检测到的电动机电流增大至一容许的上限电流值，电动机限流装置19产生一命令减小电动机电流的电动机限流信号，并将该信号输出至电动机驱动装置15。由此，降低电动机驱动信号的电平，降低电动机驱动指令的电平，并降低电池22提供的驱动电流的强度。结果，电动机12的转数降低至特定的转数，电动机转数检测装置17的比较器17c的输出从高转数信号变为低转数信号，并将低转数信号输入至触发电路20a和“与”门20b。由于低转数信号被输入至触发电路20a的置1端S，所以触发电路20a的输出端的输出变为低电平信号。因此，从选择禁止装置20的“与”门20b将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21，以选择整线圈驱动操作，然后用与起动时相同的方式，依照整线圈驱动操作来操作电动机12。因此，能降低电动机12所需的电动机转矩(图2和图3)。

然后，由于在整线圈驱动操作中降低了电动机12所需的电动机转矩，所以电动机12的转数逐渐增大，并且电动机12的转数增大超过特定的转数。在该情况下，电动机转数检测装置17的比较器17c的输出从低转数信号变为高转数信号，并再次将高转数信号输入至触发电路20a和“与”门20b。在触发电路20a中，即使再将高转数信号输入至置1端S，但由于在前一操作中，已在接收到高转数信号后接收到了低转数信号，所以输出端Q输出的整线圈驱动操作选择信号得以保持，以在操作类型选择装置21中选择整线圈驱动操作。换句话说，即使电动机转数检测装置17输出高转数信号，但选择禁止装置20禁止在操作类型选择装置21中选择分线圈驱动操作。因此，不管电动机12的转数如何，电动机继续进行整线圈驱动操作，直至开关13断开，并且在电动机12进行的分线圈驱动操作变为整线圈驱动操作后禁止分线圈驱动操作。

当开关13断开时，由于低电平信号被输入至触发电路20a的置0端，所以触发电路置0。因此，当开关13再接通时，一开始进行整线圈驱动操作，然后进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作。

因此，电动机12所需的电动机转矩不可能再达到容许的上限值。换句话说，不可能重复分线圈驱动操作与整线圈驱动操作之间的切换操作，并且能够稳定地操作电动机12。另外，即使由于电池22的电压Vcc降低，由电动机电流检测装置18检测到的电动机电流增大至容许的上限电流值，也能通过在电动机12中进行整线圈驱动操作并禁止分线圈驱动操作来稳定地操作电动机12。

在第一实施例中，由选择禁止装置20的功能允许从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的首次切换操作，但禁止在电动机12中进行的分线圈驱动操作变为整线圈驱动操作之后再从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的二次切换操作。然而，上述功能可以用微型计算机代替触发电路20a来完成。

接下来将描述本发明的第二实施例。

图5是本发明第二实施例电动机控制设备的方框图。

如图5所示，用于控制电动机12的电动机控制设备31包括：

电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；

电源电压检测和判断装置32，用于检测电池22通过电源开关13提供的电力电压，并判断该电力电压是否低于特定的电压值；

由一“与”门形成的转数信号输出装置33，当电源电压检测和判断装置32判断出电力电压不低于特定电压值时，转数信号输出装置33将与电动机转数检测装置17输出的低或高转数信号相同的转数信号输出至选择禁止装置20，而当电源电压检测和判断装置32判断出电力电压低于特定电压值时，无论电动机转数检测装置17输出低或高转数信号，转数信号输出装置33向选择禁止装置20输出低转数信号；

选择禁止装置20；操作类型选择装置21；电池22和电流通路选择装置23。

在上述结构中，当开关13接通时，由于电动机转数检测装置17将低转数信号输出至转数信号输出装置33，所以装置33将低转数信号输出至选择禁止装置20，并且用与第一实施例相同的方式在电动机12中进行整线圈驱动操作。

然后，在电力电压不低于特定电压值的条件下当电动机12的转数超过特定转数时，进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，并且用与第一实施例相同的方式在电动机12中进行分线圈驱动操作。

当电池22几乎用尽并且电池22的电源电压降至特定电压值以下时，由电源电压检测和判断装置32检测电源电压的下降，该装置判断出电力电压低于特定电压值，并且无论电动机转数检测装置17输出的是低还是高转数信号，转数信号输出装置33将低转数信号输出给选择禁止装置20。当在电动机12中进行整线圈驱动操作时，即使电动机12的转数超过特定转数，仍继续整线圈驱动操作。

另外，当在电动机12中进行分线圈驱动操作时，由于转数信号输出装置33将低转数信号输出至选择禁止装置20，并且装置20将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21，所以进行从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作，然后在电动机12中进行整线圈驱动操作。因此，即使暂时恢复电池22的电源电压并升高至等于或大于特定电压值，装置20输出的整线圈驱动操作选择信号仍被保持。也就是说，继续整线圈驱动操作，并禁止从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，直至断开开关13。

在第二实施例中，当起动电流流过电源电压检测和判断装置32时，电力电压会发生瞬时下降。然而，如果在装置32中安装一个电力电压检测延迟装置，为检测电动机12转数的响应时间设置一时间延迟，则即使在装置32中检测到电压瞬时下降，也不作电力电压低于特定电压值的判断。

因此，当电池22几乎用尽并且电池22的电源电压降至特定电压值以下时，由于即使电动机转数检测装置17仍输出高转数信号，选择禁止装置20还是输出整线圈驱动操作选择信号，所以可以马上进行从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作。从而，可使电池22的电源电压降低最少。

另外，即使暂时恢复电池22的电源电压并升高至等于或大于特定电压值，装置20输出的整线圈驱动操作选择信号仍被保持。因此，由于继续整线圈驱动操作，并禁止从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，所以降低了电力消耗，并延缓了电池的耗尽。

接下来将描述本发明的第三实施例。

图6是本发明第三实施例电动机控制设备的方框图。

如图6所示，用于控制电动机12的电动机控制设备41包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；

电源电压检测和判断装置42，即使开关13断开，该装置也能检测由电池22提供的电力电压，判断该电力电压是否低于特定的电压值，一旦检测到电力电压低于特定电压值时，该装置将电力电压低于特定电压值的判断输出；

转数信号输出装置33；选择禁止装置20；操作类型选择装置21和电流通路选择装置23。

在上述结构中，当开关13接通时，用与第一和第二实施例相同的方式在电动机12中进行整线圈驱动操作。此后，在电力电压不低于特定电压值的条件下，当电动机12的转数超过特定转数时，进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，并且用与第一和第二实施例相同的方式在电动机12中进行分线圈驱动操作。

如果电池22几乎用尽并且电池22的电源电压降至特定电压值以下，则电源电压检测和判断装置42检测到电源电压的下降，并且无论电动机转数检测装置17输出低还是高转数信号，转数信号输出装置33将低转数信号输出至选择禁止装置20。用与第二实施例相同的方式，如果在电动机12中进行整线圈驱动操作，即使电动机12的转数超过特定转数，仍继续整线圈驱动操作。

另外，用与第二实施例相同的方式，如果在电动机12中进行分线圈驱动操作，由于转数信号输出装置33将低转数信号输出至选择禁止装置20，并且装置20将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21，所以进行从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作，然后在电动机12中进行整线圈驱动操作。因此，即使暂时恢复电池22的电源电压并升高至等于或大于特定电压值，由装置20输出的整线圈驱动操作选择信号仍被保持。也就是说，继续整线圈驱动操作，并禁止从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作。

此后，当开关13断开时，停止向装置15、17、19、20和21提供电力，从而电流通路选择装置23的晶体管23b和23d断开，通过每个整线圈14的驱动电流被阻断，并且电动机12停止工作。但由于电源电压检测和判断装置42直接与电池22相连，所以即使开关13断开，仍有电力提供给检测和判断装置42，从而可以继续输出电力电压低于特定电压值的判断。因此，当开关13再次接通时，由于检测和判断装置41继续检测到低于特定电压值的电力电压，所以不可能在电动机12中进行分线圈驱动操作。如果换一个新电池22，则在电动机12中进行分线圈驱动操作。

在第三实施例中，当起始电流流过电源电压检测和判断装置42时，电力电压会发生瞬时下降。然而，如果在装置42中安装一个电力电压检测延迟装置，为检测电动机12转数的响应时间设置一时间延迟，那末即使在装置42中检测到电压瞬时下降，也不作电力电压低于特定电压值的判断。

因此，由于即使开关13断开，电池22的电力始终提供给检测和判断装置42，所以一旦检测和判断装置42检测到电力电压低于特定电压值的判断，当开关13在断开后再次接通时，仍能保持该判断。因此，即使重复开关13的开关操作，仍可在电力电压低于特定电压值之后禁止分线圈驱动操作。因此可以稳定地进行电动机12的操作，降低电力消耗，延迟电池22的耗尽，并使电动机12工作更长的时间。

接下来将描述本发明的第四实施例。

图7是本发明第四实施例电动机控制设备的方框图。

如图7所示，用于控制电动机12的电动机控制设备51包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；

电源电压检测和判断装置42；转数信号输出装置33；

直接与电池22相连的选择禁止装置52，如果从转数信号输出装置33接收到低转数信号，则装置52产生一表示选择向整线圈供电操作的整线圈驱动操作选择信号，在接收到高转数信号之后未接收到低转数信号的条件下，如果电动机转数检测装置17接收到高转数信号，则装置52产生一表示选择向分线圈供电操作的分线圈驱动操作选择信号，并且在接收到高转数信号之后于前一个操作中接收到低转数信号的条件下，如果电动机转数检测装置17再次接收到高转数信号，则装置52产生整线圈驱动操作选择信号；

操作类型选择装置21和电流通路选择装置23。

在上述结构中，用与第一至第三实施例相同的方式，在起始操作中最初进行整线圈驱动操作，然后当电动机12的转数超过特定转数时，进行分线圈驱动操作。

如果在开关13断开状态下电池22几乎用尽并且电池22的电源电压降至特定电压值以下，则电源电压检测和判断装置42检测到电源电压的下降，并且转数信号输出装置33将低转数信号输出至选择禁止装置20。此后，当开关13接通时，选择禁止装置20将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21。

因此，即使在开关13断开状态下，电池22的电源电压降至特定电压值以下，分线圈驱动操作总是被禁止的，而只进行整线圈驱动操作。如果换了新电池22，则在电动机12中进行分线圈驱动操作。

因此，由于电源电压检测和判断装置42和选择禁止装置52直接与电池22相连，而不是把开关13装在一组装置42和52与电池22之间，所以即使在开关13断开状态下，电池22的电源电压降至特定电压值以下，仍可由电源电压检测和判断装置42检测电池22的电源电压，即使电动机12的转数超过特定的转数，仍可用选择禁止装置52的功能禁止选择分线圈驱动操作。因此，降低了电力消耗，延迟了电池22的耗尽，并使电动机12工作更长的时间。

在第一至第四实施例中，用电动机转数检测装置17检测根据电动机12转子的转动在电压发生装置16中感应的电压。然而，可根据电动机12转子的转动在一频率脉冲发生装置中产生多个频率脉冲，并用电动机转数检测装置17检测频率脉冲。

还可安装转速检测延迟装置，为检测电动机12转数的响应时间设置时间延迟。在这种情况下，即使由于电动机12的所需负载瞬时增加，而使电动机12的转数瞬时降低，也可不考虑对该瞬时降低的检测。还可用诸如微型计算机等系统控制电路的内存形成选择禁止装置20。还可由微型计算机根据表示电动机动作开始或停止命令的信息控制开关13的开关操作。

接下来将描述本发明的第五实施例。

图8是本发明第五实施例电动机控制设备的方框图。

如图8所示，用于控制电动机12的电动机控制设备61包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；选择禁止装置20；操作类型选择装置21和电流通路选择装置23；

第一磁带盘传感器24，它位于磁驱动磁带盘底座上，用于检测第一磁带盘的第一转速，磁带从第一磁带盘上拉出；

第二磁带盘传感器25，它位于磁驱动磁带盘底座上，用于检测第二磁带盘的第二转速，磁带绕在第二磁带盘上；

npn型电源选择晶体管26，其集电极与每个晶体管23d的发射极相连，并且发射极接地；

进程控制器27，它根据第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的磁带转动和电动机驱动装置15的电动机驱动信号控制电动机控制设备61和电动机12的整个进程，当从选择禁止装置20接收到分线圈驱动操作选择信号时，进程控制器27将高电平信号输出至电源选择晶体管26的基极，以接通晶体管26，在接收到分线圈驱动操作选择信号后经过一段特定的时间，进程控制器27将低电平信号输出至电源选择晶体管26的基极，以断开晶体管26，并且与输出低电平信号同步地输出电压增加信号；和

由直流-直流转换器形成的差分电压增加装置28，如果从进程控制器27接收到电压增加信号时，则该装置28将负电压-Vdd加至各晶体管23d的发射极，以增加提供给每个分线圈14的差分电压。

把电力直接提供给差分电压增加装置28，以产生负电压-Vdd，而直流-直流转换器的一个输出端接地。

在上述结构中，当开关13接通时，电动机转数检测装置17输出低转数信号，选择禁止装置20将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21，把电动机驱动指令被传送至晶体管23b。因此，用与第一实施例相同的方式在电动机12中进行整线圈驱动操作。

然后，当电动机12的转数超过特定转数时，电动机转数检测装置17输出高转数信号，并且选择禁止装置20将分线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21和进程控制器27。然后，用与第一实施例相同的方式将电动机驱动指令传送至晶体管23d。另外，在进程控制器27中，根据分线圈驱动操作选择信号产生一高电平信号，并将该信号传送至电源选择晶体管26的基极，接通晶体管26，并且各晶体管23d的发射极通过晶体管26接地。因此用与第一实施例相同的方式在电动机12中进行分线圈驱动操作。

然后，当分线圈驱动操作经过了一段特定的时间后，在进程控制器27中检测经过的这段特定时间，将低电平信号传送至电源选择晶体管26的基极以断开晶体管26，并且将电压增加信号传送给差分电压增加装置28。在装置28中，由电池22的电压Vcc产生负电压-Vcc(Vdd＞0)，并将其加至各个晶体管23d的发射极。因此，加至每个分线圈14上的差分电压从Vcc增加到Vcc+Vdd。然后，当把增加的差分电压Vcc+Vdd加至每个分线圈14时，继续用增加的差分电压进行分线圈驱动操作。

因此，由于进程控制器27和差分电压增加装置28的功能使加至每个分线圈14的差分电压增加，所以电动机12的转数能快速上升，并且电动机12的转数能达到更高的转数。

图9示出了第五实施例中所需转矩和电动机12中被消耗的电动机电流之间的特征关系曲线。图10示出了第五实施例中所需转矩和电动机12转数之间的特征关系曲线。

如图9和图10所示，当所需的转矩降至T2时，进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作。然后，当所需的转矩降至T3时，进行从分线圈驱动操作至用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作的切换操作。

如果电池22几乎用尽并且电池22的电源电压降至特定电压值以下，则由电动机电流检测装置18检测到的电动机电流增大至容许的电流上限值，并且在电动机限流装置19中产生命令减小电动机电流的电动机限流信号，且该信号被输出至电动机驱动装置15。然后，电动机驱动电路15将低电平的电动机驱动信号发送至进程控制器27，进程控制器27将一停止信号输出至差分电压增加装置28，以停止产生电压Vdd，并且将高电平信号传送至晶体管26的基极。因此，进行从用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作。另外，以与第一实施例相同的方式，电动机驱动电路15将电动机驱动信号发送至操作类型选择装置21，降低了电池22提供的驱动电流的强度，并且电动机12的转数下降。然后，当电动机12的转数降至特定转数时，用与第一实施例相同的方式，对电动机12进行整线圈驱动操作。

然后，用与第一实施例相同的方式，如果由于在整线圈驱动操作中电动机12所需的电动机转矩降低而使电动机12的转数逐渐增高，并且电动机12的转数增高到超过转数，则选择禁止装置20保持输出整线圈驱动操作选择信号，以在操作类型选择装置21中选择整线圈驱动操作。

因此，由于禁止从整线圈驱动操作至用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作的操作转变以及另一个从用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的操作转变，所以可以在较宽的转数操作范围内稳定地进行电动机控制操作。

当开关13断开时，触发电路20a置0。然后，当开关13再次接通时，最初进行整线圈驱动操作，然后进行从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作。

在第五实施例中，用进程控制器27检测经过的特定时间。然而，如图11所示，电动机控制设备61可以进一步包含第二电动机转数检测装置29和增加差分电压操作指令装置30，装置29用于检测电动机12中与转矩T3相应的第二特定转数，当第二电动机转数检测装置29检测到电动机12中与转矩T3相应的第二特定转数时，装置30命令进程控制器27增加差分电压。在这种情况下，可以按顺序可靠地进行三种类型的操作。另外，当在用增大的差分电压进行的分线圈驱动操作期间，电池22的电压降低至特定电压值以下时，在所需的转矩T3处进行从用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，并在所需的转矩T2处进行从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作。

当所需的转矩降低至T3时，也可以进行从整线圈驱动操作至用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作的切换操作。在这种情况下，不进行分线圈驱动操作。当在用增大的差分电压的分线圈驱动操作期间，电池22的电压降低至特定电压值以下时，也可在所需的转矩T3处进行从用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作。在这种情况下，不进行分线圈驱动操作。

接下来将描述本发明的第六实施例。

图12是本发明第五实施例电动机控制设备的方框图。

如图12所示，用于控制电动机12的电动机控制设备71包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；选择禁止装置20；操作类型选择装置21；电流通路选择装置23；第一磁带盘传感器24；第二磁带盘传感器25；npn型电源选择晶体管26；进程控制器27；差分电压增加装置28；电源电压检测和判断装置32和转数信号输出装置33。

在上述结构中，当电池22几乎用尽，并且电池22的电源电压降低至特定电压值以下时，由于即使电动机转数检测装置17仍输出高转数信号，选择禁止装置20却产生整线圈驱动操作选择信号，所以能马上按顺序进行从用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作以及从分线圈驱动操作至整线圈驱动操作的切换操作。因此，可以用与第二实施例相同的方式，使电池22的电源电压下降最小。

另外，即使暂时恢复电池22的电源电压并升高至等于或大于特定电压值，装置20仍保持输出整线圈驱动操作选择信号。因此，由于继续进行整线圈驱动操作并禁止从整线圈驱动操作至分线圈驱动操作的切换操作，所以用与第二实施例相同的方式降低电力消耗，并延缓电池22的耗尽。

接下来将描述本发明的第七实施例。

图13是本发明第七实施例电动机控制设备的方框图。

如图13所示，用于控制电动机12的电动机控制设备81包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；选择禁止装置20；操作类型选择装置21；电流通路选择装置23；第一磁带盘传感器24；第二磁带盘传感器25；npn型电源选择晶体管26；进程控制器27；差分电压增加装置28；电源电压检测和判断装置42和转数信号输出装置33。

在上述结构中，由于即使开关13断开，电池22的电力始终提供给检测和判断装置42，所以一旦检测和判断装置42作出了电力电压低于特定电压值的判断，在开关13断开后再接通时，能保持该判断。因此，即使重复开关13的开关操作，也能在电力电压低于特定电压值之后禁止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作和分线圈驱动操作。因此，用与第三实施例相同的方式，可稳定地进行电动机12的操作，降低了电力的消耗，延缓了电池22的耗尽，并可使电动机12工作更长的时间。

接下来将描述本发明的第八实施例。

图14是本发明第八实施例电动机控制设备的方框图。

如图14所示，用于控制电动机12的电动机控制设备91包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；操作类型选择装置21；电流通路选择装置23；第一磁带盘传感器24；第二磁带盘传感器25；npn型电源选择晶体管26；进程控制器27；差分电压增加装置28；电源电压检测和判断装置42；转数信号输出装置33；和选择禁止装置52。

在上述结构中，由于电源电压检测和判断装置42和选择禁止装置52直接与电池22相连，而不是把开关13装在一组装置42和52与电池22之间，所以即使在开关13断开状态下，电池22的电源电压降低至特定电压值以下，仍能用电源电压检测和判断装置42检测电池22的电源电压，即使电动机12的转数超过特定的转数，仍可用选择禁止装置52的功能禁止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作和分线圈驱动操作。因此，用与第四实施例相同的方式，可稳定地进行电动机12的操作，降低电力消耗，延缓电池22的耗尽，并使电动机12工作更长的时间。

在第五至第八实施例中，用电动机转数检测装置17检测根据电动机12转子的转动而在电压发生装置16中感应的电压。然而，可根据电动机12转子的转动在一频率脉冲发生装置中产生多个频率脉冲，并用电动机转数检测装置17检测频率脉冲。

还可安装转速检测延迟装置，为检测电动机12转数的响应时间设置时间延迟。在这种情况下，即使由于电动机12的所需负载瞬时增加，而使电动机12的转数瞬时降低，也可不考虑对该瞬时降低的检测结果。还可用诸如微型计算机等系统控制电路的内存形成选择禁止装置20。还可由微型计算机根据表示电动机动作开始或停止命令的信息控制开关13的开关操作。

接下来将描述本发明的第九实施例。

图15是本发明第八实施例电动机控制设备的方框图。

如图15所示，用于控制电动机12的电动机控制设备91包括：

电池22；电动机驱动装置15；电压发生装置16；电动机转数检测装置17；电动机电流检测装置18；电动机限流装置19；第一磁带盘传感器24；第二磁带盘传感器25；npn型电源选择晶体管26；差分电压增加装置28；操作类型选择装置21；电流通路选择装置23；以及

进程控制器92，它具有一微型计算机92a，能根据第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的第一磁带盘的第一转速和第二磁带盘的第二转速控制电动机12的操作，如果电压发生装置16检测到电动机12的起始操作，并且由第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的磁带位置表示有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上，或者电动机电流检测装置18检测到的电动机电流增大到容许的电流上限值，进程控制器92将整线圈驱动操作选择信号输出至操作类型选择装置21；如果第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的磁带位置表示没有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上，或者停止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作，进程控制器92将一高电平信号输出至电源选择晶体管26的基极以接通晶体管26；并且在电动机转数检测装置17检测到电动机12的转数达到特定转数的条件下，如果第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的磁带位置表示没有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上，进程控制器92将一低电平信号和一电压增加信号输出至电源选择晶体管26和差分电压增加装置28，以用增加的差分电压对电动机12进行分线圈驱动操作。

用上述结构，参考图16描述电动机控制设备91的工作情况。

图16是一流程图，示出了在电动机控制设备91中进行的操作过程。

当电动机工作时，电动机12使第二磁带盘旋转，而当旋转第一磁带盘时绕在第一磁带盘上的磁带拉至第二磁带盘，并将磁带绕在第二磁带盘上。在这种情况下，第一磁带盘转数与第二磁带盘转数的比逐渐增大，绕在第一磁带盘上的磁带体积减少，而绕在第二磁带盘上的磁带体积增多。由于第一磁带盘传感器24检测第一磁带盘的转数，而第二磁带盘传感器25检测第二磁带盘的转数，所以通过在进程控制器92的微型计算机92a中计算该比值，便能获得绕在第二磁带盘上的磁带体积。

如图16所示，当在步骤S101接通开关13，那么电压发生装置16中产生的感应电压零值被输入至进程控制器92，而且进程控制器92中产生的整线圈驱动操作选择信号被输入至操作类型选择装置21，并在步骤S102对电动机12进行整线圈驱动操作。然后，将第一和第二磁带盘传感器24和25检测到的第一磁带盘转数和第二磁带盘转数输入至进程控制器92。在进程控制器92中，计算第一磁带盘转数与第二磁带盘转数的比，并在步骤S103判断是否有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上。

如果有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上，那么需用较大的转矩来转动第二磁带盘。因此，用增加的差分电压进行分线圈驱动操作是不合适的，并且进程控制器92将分线圈驱动操作选择信号发送至选择类型选择装置21，进程控制器92将高电平信号发送至晶体管26的基极，从而在步骤S104进行分线圈驱动操作。

相反，如果绕在第二磁带盘上的磁带体积未达到中等体积，那么需用较小的转矩转动第二磁带盘，所以适于进行分线圈驱动操作和用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。因此，进程控制器92中产生的分线圈驱动操作选择信号被输入至操作类型选择装置21，高电平信号被输入至电源选择晶体管26以接通晶体管26，并于步骤S105对电动机12进行分线圈驱动操作。然后，将低电平信号输入电源选择晶体管26以断开晶体管26，并于步骤S106，将电压增加信号输入至差分电压增加装置28，以对电动机进行用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。因此，第二磁带盘以相应于电动机12转子每分钟6500至7000转的转数高速旋转。在这种情况下，当电动机转数检测装置17检测到电动机12转子的转数例如达到每分钟5000转时，即可进行从分线圈驱动操作至用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作的切换操作。

然后，在步骤S107，通过进程控制器92判断电动机12的转数是否低于一特定转数例如每分钟4000转。如果电动机12的转数等于或高于给特定转数，那么电池22或电动机12不会出现任何麻烦。然后，在步骤S108，判断是否有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上。如果绕在第二磁带盘上的磁带体积未达到中等体积，则保持用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。

相反，如果在步骤S107或步骤S108中判断出电动机12的转数低于特定转数或有中等体积的磁带绕在第二磁带盘上，那么由于电池22几乎用尽或者要求用较大的转矩旋转第二磁带盘，所以不适合进行用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。因此，在步骤S109，进程控制器92将电压增加操作停止命令发送至差分电压增加装置28，并且进程控制器92将一高电平信号发送给晶体管26的基极，从而停止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。然后，在步骤S104，进行分线圈驱动操作。

然后，在步骤S110，通过进程控制器92判断电动机限流装置1 9检测到的电动机电流是否超过容许的电流上限值IL。如果判断出电动机电流没有超过容许的电流上限值IL，那么判断结果表示电动机12用电池22工作没有问题，并且由于绕在第二磁带盘上的磁带体积不大，所以分线圈驱动操作所需的转矩足够小。因此，保持分线圈驱动操作。相反，如果判断出电动机电流超过容许的电流上限值IL，那么判断结果表明电池22几乎用尽，或者由于对于分线圈驱动操作而言绕在第二磁带盘上的磁带体积较大，所以分线圈驱动操作所需的转矩太大。因此，在步骤S111，进程控制器27停止向晶体管26发送高电平信号，进程控制器27将整线圈驱动操作选择信号发送至操作类型选择装置21，并且进行整线圈驱动操作。

然后，在步骤S112，进程控制器92判断用户是否输入了操作停止命令。如果输入了操作停止命令，则断开开关13，使电动机12停止工作。相反，如果没有输入操作停止命令，则于步骤S113由进程控制器92判断是否所有的磁带都绕在第二磁带盘上。如果不是所有的磁带都绕在第二磁带盘上，那么由于磁带绕在第二磁带盘上的操作没有结束，所以保持整线圈驱动操作。相反，如果所有的磁带都绕在第二磁带盘上，则断开开关13，使电动机12停止工作。

因此，如果在步骤S109中停止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作，那么即使电动机12的转数达到特定转数，仍然禁止用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作。因此，不可能在用增加的差分电压进行的分线圈驱动操作与分线圈驱动操作之间重复切换，从而能使电动机12稳定地工作。即使由于电池22的电压Vcc降低，使电动机电流检测装置18检测到的电动机电流增大至容许的电流上限值，还能通过在电动机12中进行整线圈驱动操作而使电动机12稳定地工作。

尽管以较佳实施例说明和描述了本发明的原理，但本领域的熟练技术人员显然能够不脱离这些原理在方案和细节上对本发明进行变化。申请人要求保护所有与所附权利要求的精神和范围相符的变化。

Claims (23)

1.一种电动机控制设备，用于控制由电池的电力驱动的直流电动机，该电动机在一个或多个线圈的每个线圈中间一规定设置上设置一个抽头端，其特征在于，包括：

操作类型选择装置，用于选择整线圈驱动操作或分线圈驱动操作，其中在整线圈驱动操作中，电池提供的电动机电流流过直流电动机每个整线圈，在分线圈驱动操作中，电池提供的电动机电流流过在抽头端和线圈一端之间的每个分线圈；

转数检测装置，用于检测直流电动机的转数，如果转数较低，则输出低转数信号，如果转数较高，则输出高转数信号；和

选择禁止装置，用于如果从转数检测装置接收到低转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，并且在直流电动机进行分线圈驱动操作后进行整线圈驱动操作的条件下，如果再次从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

2.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机限流装置，用于对流过直流电动机每个线圈的电动机电流限制到一容许的电流上限。

3.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

4.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

开关装置，它通过中断电池向选择禁止装置提供电力，使选择禁止装置复位，如果在选择禁止装置复位后从转数检测装置接收到高转数信号，则操作类型选择装置根据选择禁止装置的指令选择分线圈驱动操作。

5.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电源电压检测装置，用于检测电池的电源电压；和

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压不低于某特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出与转数检测装置输出的低或高转数信号相同的转数信号，以代替转数检测装置的输出，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出用以代替转数检测装置之输出的低转数信号，以进行整线圈驱动操作。

6.如权利要求5所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

开关装置，它通过中断电池向选择禁止装置提供电力，使选择禁止装置复位，如果在选择禁止装置复位后从转数检测装置接收到高转数信号，则操作类型选择装置根据选择禁止装置的指令选择分线圈驱动操作。

7.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

开关，电池的电力通过所述开关被提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置工作，断开开关可停止将电池的电力提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置停止工作；

电源电压检测装置，无论是通过开关向电动机驱动装置提供电池电力，还是用开关停止向电动机驱动装置提供电池电力，所述电源电压检测装置都能检测电池的电源电压；和

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压不低于某特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出与转数检测装置输出的低或高转数信号相同的转数信号，以代替转数检测装置的输出，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出用以代替转数检测装置之输出的低转数信号，以进行整线圈驱动操作，并且

在断开的开关被接通后，选择禁止装置命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

8.如权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

开关，电池的电力通过所述开关被提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置工作，断开开关可停止将电池的电力提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置停止工作；

电源电压检测装置，无论是通过开关向电动机驱动装置提供电池电力，还是用开关停止向电动机驱动装置提供电池电力，所述电源电压检测装置都能检测电池的电源电压；和

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压不低于某特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出与转数检测装置输出的低或高转数信号相同的转数信号，以代替转数检测装置的输出，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压值，则所述转数信号输出装置向选择禁止装置输出用以代替转数检测装置之输出的低转数信号，以进行整线圈驱动操作，并且

即使在由开关停止电动机驱动装置工作时电源电压检测装置检测到低于特定电压值的电源电压，选择禁止装置仍命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

9.一种电动机控制设备，用于控制由电池的电力驱动的直流电动机，该电动机在一个或多个线圈的每个线圈中间一规定位置上设置一个抽头端，其特征在于，包括：

电动机状态检测装置，用于检测直流电动机的电动机状态，作为电动机状态被检测的有第一电动机状态、第二电动机状态或第三电动机状态；

操作类型选择装置，如果电动机状态检测装置检测到第一电动机状态，则操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，这时电池提供的电动机电流流过直流电动机每个整线圈，如果电动机状态检测装置检测到第二电动机状态或第三电动机状态，则操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，这时电池提供的电动机电流流过在抽头端和线圈一端之间的每个分线圈；和

电动机电压设定装置，如果电动机状态检测装置检测到第一电动机状态或第二电动机状态，则它将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为电池的电压，而如果电动机状态检测装置检测到第三电动机状态时，它将加至直流电动机每个线圈上的差分电压设定为比电池的电压高的增加的差分电压。

10.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

选择禁止装置，如果操作类型选择装置在选择了分线圈驱动操作后又选择了整线圈驱动操作，则选择禁止装置禁止操作类型选择装置进行分线圈驱动操作的选择。

11.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机限流装置，用于对流过直流电动机每个线圈的电动机电流限制到一容许的电流上限。

12.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整个或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

13.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，电动机状态检测装置包括用于检测直流电动机转数的转数检测装置，第一电动机状态对应的转数低于第一转数，第二电动机状态对应的转数等于或大于第一转数，并低于第二转数，而第三电动机状态对应的转数等于或大于第二转数。

14.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，电动机状态检测装置包括用于检测电动机电流的电动机电流检测装置，第一电动机状态对应的电流值低于第一电动机电流值，第二电动机状态对应的电流值等于或大于第一电动机电流值，并低于第二电动机电流值，而第三电动机状态对应的电流值等于或大于第二电动机电流值。

15.如权利要求9所述的电动机控制设备，其特征在于，电动机状态检测装置包括用于检测直流电动机所绕磁带体积的磁带体积检测装置，第一电动机状态对应的体积等于或大于磁带的第一体积，第二电动机状态对应的体积小于磁带的第一体积并等于或大于磁带的第二体积，而第三电动机状态对应的体积小于磁带的第二体积。

16.如权利要求15所述的电动机控制设备，其特征在于，磁带体积检测装置包括：

第一磁带盘检测装置，用于检测被送出磁带的第一磁带盘的第一转速；

第二磁带盘检测装置，用于检测从第一磁带盘送出的磁带卷绕在第二磁带盘上的第二转速；和

磁带体积计算装置，它根据第一磁带盘检测装置检测到的第一转速和第二磁带盘检测装置检测到的第二转速计算卷绕在第二磁带盘上磁带体积。

17.如权利要求10所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

开关装置，它通过中断电池向选择禁止装置提供电力，使选择禁止装置复位，如果在选择禁止装置复位后电动机状态检测装置检测到第二电动机状态，则操作类型选择装置选择分线圈驱动操作。

18.如权利要求13所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电源电压检测装置，用于检测电池的电源电压；

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压等于或大于某特定电压值并且转数检测装置检测到的转数等于或大于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一高转数信号，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压或者转数检测装置检测到的转数低于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一低转数信号；和

选择禁止装置，用于如果从转数检测装置接收到低转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，而在直流电动机进行分线圈驱动操作后进行整线圈驱动操作的条件下，如果又从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

19.如权利要求10所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

开关装置，它通过中断电池向选择禁止装置提供电力，使选择禁止装置复位，如果在选择禁止装置复位后电动机状态检测装置检测到第二电动机状态，则操作类型选择装置选择分线圈驱动操作。

20.如权利要求13所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

开关，电池的电力通过所述开关被提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置工作，断开开关可停止将电池的电力提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置停止工作；

电源电压检测装置，无论是通过开关向电动机驱动装置提供电池电力，还是用开关停止向电动机驱动装置提供电池电力，所述电源电压检测装置都能检测电池的电源电压；

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压等于或大于某特定电压值并且转数检测装置检测到的转数等于或大于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一高转数信号，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压值或者转数检测装置检测到的转数低于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一低转数信号；和

选择禁止装置，用于如果从转数检测装置接收到低转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，而在直流电动机进行分线圈驱动操作后进行整线圈驱动操作的条件下，如果又从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

21.如权利要求13所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括：

电动机驱动装置，它根据操作类型选择装置选择的整或分线圈驱动操作驱动直流电动机；

开关，电池的电力通过所述开关被提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置工作，断开开关可停止将电池的电力提供给电动机驱动装置，使电动机驱动装置停止工作；

电源电压检测装置，无论是通过开关向电动机驱动装置提供电池电力，还是用开关停止向电动机驱动装置提供电池电力，所述电源电压检测装置都能检测电池的电源电压；

转数信号输出装置，如果电源电压检测装置检测到的电源电压等于或大于某特定电压值并且转数检测装置检测到的转数等于或大于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一高转数信号，如果电源电压检测装置检测到的电源电压低于特定电压值或者转数检测装置检测到的转数低于第一转数，则所述转数信号输出装置输出一低转数信号；和

选择禁止装置，用于如果从转数检测装置接收到低转数信号，则命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作，在接收到高转数信号后没有接收到低转数信号的条件下，如果从转数检测装置接收到高转数信号，则命令操作类型选择装置选择分线圈驱动操作，而在直流电动机进行分线圈驱动操作后进行整线圈驱动操作的条件下，如果又从转数检测装置接收到高转数信号，则即使在开关断开后又再次接通，仍命令操作类型选择装置选择整线圈驱动操作。

22.如权利要求13所述的电动机控制设备，其特征在于，转数检测装置包括一转速检测延迟电路，用于为检测直流电动机转数的响应时间设置一时间延迟。

23.如权利要求18、20或21所述的电动机控制设备，其特征在于，电源电压检测装置包括一电源电压检测延迟电路，用于为检测电源电压的响应时间设置一时间延迟。

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