JP3399208B2 - 直流モータの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直流モータの駆動装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に、図３０を参照して、従来の直流
モータの駆動装置｛特開平６−３５１２８３号公報（特
願平５−１３５５５２号）｝について簡単に説明する。
ＳＴは直流モータのステータを示す。尚、ロータは、図
示を省略するが、円周方向にＳ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、…………
と順次着磁された円環状の永久磁石から構成される。

【０００３】ステータＳＴは３相の互いに巻数及びイン
ダクタンス（インピーダンス）が等しいコイルＬ_A 、Ｌ
_B 及びＬ_C から構成される。コイルＬ_A 、Ｌ_B 及びＬ_C
の各一端は共通接続されるが、その共通接続点をＯとす
る。コイルＬ_A 、Ｌ_B 及びＬ _C の各他端に、それぞれ端
子Ｔ_U 、Ｔ_V 、Ｔ_W を設ける。

【０００４】ａ１，ｃ１，ｅ１及びｇはＰＮＰ形スイッ
チングトランジスタ、ａ２，ｃ２及びｅ２はそれぞれＮ
ＰＮ形スイッチングトランジスタである。トランジスタ
ａ１，ｃ１，ｅ１の各エミッタがそれぞれ電源＋Ｂ（第
１の基準電位点）に接続され、トランジスタａ１，ｃ
１，ｅ１の各コレクタが、それぞれトランジスタａ２，
ｃ２，ｅ２の各コレクタに接続され、トランジスタａ
２，ｃ２，ｅ２の各エミッタがそれぞれ接地（第２の基
準電位点）に接続される。トランジスタｇのエミッタが
電源＋Ｂに接続され、そのコレクタが共通接続点Ｏに接
続される。ステータＳＴの端子ＴＵがトランジスタａ
１，ａ２の接続中点に接続され、端子ＴＶがトランジス
タｃ１，ｃ２の接続中点に接続され、端子ＴＷがトラン
ジスタｅ１，ｅ２の接続中点に接続される。

【０００５】１′は制御器で、各スイッチングトランジ
スタａ１、ｃ１、ｅ１、ａ２、ｃ２、ｅ２及びｇの各ベ
ースに、その各トランジスタをオンオフさせる制御パル
スを供給する。この制御器１′は、３相のコイルＬ_A 、
Ｌ_B 、Ｌ_C の個々のコイル並びに３相のコイルＬ_A 、Ｌ
_B 、Ｌ_C の内の２つのコイルの直列回路を選択して界磁
電流が流れるように、スイッチングトランジスタａ１、
ｃ１、ｅ１、ａ２、ｃ２、ｅ２及びｇの各ベースに、こ
れらスイッチングトランジスタを選択的にオンオフさせ
る制御信号を供給する。

【０００６】図３１は、３相のコイルＬ_A 、Ｌ_B 、Ｌ_C
の内の２つのコイルの直列回路に正逆両方向の界磁電流
が流れるように、制御器１′から各スイッチングトラン
ジスタａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｅ１、ｅ２及びｇの各
ベースに制御パルスを供給したときの各スイッチングト
ランジスタのオンオフ状態を示すタイミングチャートで
ある。尚、各スイッチングトランジスタをオンオフする
ためにその各ベースに供給される制御パルスのタイミン
グは、各スイッチングトランジスタのオンオフに対応す
るが、スイッチングトランジスタのベースに供給される
制御パルスの極性は、トランジスタの導電形式、即ち、
ＮＰＮ、ＰＮＰに応じて互いに逆になる。

【０００７】図３１において、ｔ１〜ｔ１１は、順次連
続する同じ時間幅の期間を示す。この場合は、トランジ
スタｇは常にＯＦＦのままである。期間ｔ１では、トラ
ンジスタａ１、ｃ２が同時にＯＮになって（他のトラン
ジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_U からコイルＬ_A 、Ｌ_B
を通じて端子Ｔ_V に界磁電流が流れる。期間ｔ２では、
トランジスタａ１、ｅ２が同時にＯＮになって（他のト
ランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_U からコイルＬ_A 、
Ｌ_C を通じて端子Ｔ_W に界磁電流が流れる。期間ｔ３で
は、トランジスタｃ１、ｅ２が同時にＯＮになって（他
のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_V からコイルＬ
_B 、Ｌ_C を通じて端子Ｔ_W に界磁電流が流れる。期間ｔ
４では、トランジスタａ２、ｃ１がＯＮになって（他の
トランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_V からコイル
Ｌ_B 、Ｌ_A を通じて端子Ｔ_U に界磁電流が流れる。期間
ｔ５では、トランジスタａ２、ｅ１が同時にＯＮになっ
て（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_W からコ
イルＬ_C 、Ｌ_A を通じて端子Ｔ _U に界磁電流が流れる。
期間ｔ₆ では、トランジスタｃ２、ｅ１が同時にＯＮに
なって（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_W か
らコイルＬ_C 、Ｌ_B を通じて端子Ｔ_V に電流が流れる。
期間ｔ７以降は、上述の動作が繰り返される。

【０００８】図３２は、３相のコイルＬ_A 、Ｌ_B 、Ｌ_C
それぞれに１方向の界磁電流が流れるように、制御器
１′から各スイッチングトランジスタａ１、ａ２、ｃ
１、ｃ２、ｅ１、ｅ２及びｇの各ベースに制御パルスを
供給したときの各スイッチングトランジスタのオンオフ
の状態を示すタイミングチャートである。

【０００９】この図３２の場合は、トランジスタｇは常
にＯＮ、トランジスタａ１、ｃ１及びｅ１は常にＯＦＦ
である。期間ｔ１、ｔ２では、トランジスタｅ２がＯＮ
になり、トランジスタａ２、ｃ２はＯＦＦで、共通接続
点ＯからコイルＬ_C を通じて、端子Ｔ_W に界磁電流が流
れる。期間ｔ３、ｔ４では、トランジスタａ２がＯＮ、
トランジスタｃ２、ｅ２がＯＦＦになって、共通接続点
ＯからコイルＬ_A を通じて端子Ｔ_U に界磁電流が流れ
る。期間ｔ５、ｔ６では、トランジスタｃ２がＯＮ、ト
ランジスタｅ２、ａ２がＯＦＦになって、共通接続点Ｏ
から端子Ｔ_V に界磁電流が流れる。期間ｔ７以降は上述
の動作を繰り返す。

【００１０】図３３に、トルク（横軸）に対するモータ
の回転数（縦軸）及びステータＳＴに流れる界磁電流
（縦軸）の特性を示す。ＮＡ、ＮＢは、各スイッチング
トランジスタのオンオフが、それぞれ図３１及び図３２
に示すように制御された場合のトルクに対する回転数の
特性直線をそれぞれ示し、ＩＡ、ＩＢは、それぞれに対
応するトルクに対する界磁電流の特性直線をそれぞれ示
す。この特性図から、各スイッチングトランジスタのオ
ンオフが図３１に示されるように制御された場合は、同
じ印加電圧に対し、界磁電流が３相のコイルＬ_A 、
Ｌ_B 、Ｌ_C の内の２つのコイルの直列回路に流れるが、
図３２の場合は、１つのコイルに流れるので、図３１、
図３２の場合の同一トルクに対する回転数の比は、１：
２になり、界磁電流の電流値（通電期間の電流量を意味
する）の比も１：２になる。

【００１１】そこで、かかる駆動装置を有する直流モー
タを、例えば、音声カセットテープ用の携帯型テープレ
コーダのキャプスタン、巻取りリール及び供給リールを
共通に回転駆動するモータに適用するときは、磁気テー
プの定速送りの場合は、図３３の特性ＮＡ、ＩＡを選択
し、早送り及び巻戻しの場合は、特性ＮＢ、ＩＢを選択
するようにすれば良い。

【００１２】かかる従来の直流モータの駆動装置によれ
ば、モータのトルクに対する回転数の特性を界磁電流の
多い高速回転モードと界磁電流の少ない低速回転モード
とに切換えることができ、且つ、中間引き出し端子の数
の少ない構造の簡単な直流モータを使用することがで
き、構成が簡単で配線作業も少なくて済み、コストダウ
ンにも貢献し得る直流モータの駆動装置を得ることがで
きる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の直流モータの駆動装置において、電源電圧が低下する
と、図３３のトルク−回転数特性直線は、その電源電圧
に応じて下方に平行移動して、同じトルクに対する回転
数は低下してしまう。

【００１４】かかる点に鑑み本発明は、電源として電池
を使用した直流モータの駆動装置において、電源電圧の
低下に対処することのできるものを提案しようとするも
のである。

【００１５】第１の本発明は、ロータと、ステータとを
有し、電源として電池を使用する直流モータの駆動装置
において、ステータは、各一端が共通接続された少なく
とも３相のコイルからなり、少なくとも３相のコイルに
対しそれぞれ設けられた、少なくとも３相のコイルの各
他端と基準電位点間に接続された第１のスイッチ手段
と、少なくとも３相のコイルの共通接続点と基準電位点
間に接続された共通のスイッチ手段と、少なくとも３相
のコイルの少なくとも２つのコイルの直列回路及び１つ
のコイルを選択して界磁電流が流れるように、少なくと
も３相のコイルに対しそれぞれ設けられた第１のスイッ
チ手段及び共通のスイッチ手段をオンオフさせる制御パ
ルスを発生する制御手段と、電池の端子電圧を検出する
端子電圧検出手段とを備え、端子電圧検出手段によって
検出された上記電池の端子電圧に応じて上記少なくとも
３相コイルの共通接続点と他端に接続された上記コイル
を選択し、上記コイルに流れる上記界磁電流を上記制御
手段によって切換えることによってトルクに対する回転
数の特性を変えるように制御することを特徴とする直流
モータの駆動装置である。

【００１６】かかる本発明によれば、電圧検出手段の検
出出力に応じて、制御手段を制御して、検出電圧の高低
に対応して、トルクに対する回転数の特性を切換える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を詳細に説明する。先ず、図１を参照し
て、直流モータの駆動装置を説明する。ＳＴは直流モー
タのステータを示す。尚、ロータについて後述するが、
円周方向にＳ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、…………と順次着磁された
円環状の永久磁石から構成される。

【００１８】ステータＳＴは３相の互いに巻数及びイン
ダクタンス（インピーダンス）が等しいコイルＵ、Ｖ及
びＷから構成される。コイルＵ、Ｖ及びＷの各一端は共
通接続されるが、その共通接続点をＯとする。説明の便
宜上、コイルＵ、Ｖ及びＷの各他端にそれぞれ端子
Ｔ_U 、Ｔ_V 、Ｔ_W を設ける。

【００１９】３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗには、それぞれ１
か所の中間タップ（端子）Ｔ_CU、Ｔ _CV、Ｔ_CWが設けられ
て、それぞれ２つのコイル部Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３、Ｌ４；
Ｌ５、Ｌ６が形成される。

【００２０】ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１及び
ｇはＰＮＰ形スイッチングトランジスタ、ａ２、ｂ２、
ｃ２、ｄ２、ｅ２及びｆ２は、それぞれＮＰＮ形スイッ
チングトランジスタである。トランジスタａ１、ｂ１、
ｃ１、ｄ１、ｅ１及びｆ１の各エミッタがそれぞれ電源
＋Ｂ（第１の基準電位点）に接続され、トランジスタａ
１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１及びｆ１の各コレクタが、
それぞれトランジスタａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２及
びｆ２の各コレクタに接続され、トランジスタａ２、ｂ
２、ｃ２、ｄ２、ｅ２及びｆ２の各エミッタがそれぞれ
接地（第２の基準電位点）に接続される。ステータＳＴ
の端子Ｔ_U がトランジスタａ１、ａ２の接続中点に接続
され、端子Ｔ_V がトランジスタｃ１、ｃ２の接続中点に
接続され、ステータＳＴの端子Ｔ_W がトランジスタｅ
１、ｅ２の接続中点に接続される。端子Ｔ_CUがトランジ
スタｂ１、ｂ２の接続中点に接続され、端子Ｔ_CVがトラ
ンジスタｄ１、ｄ２の接続中点に接続され、端子Ｔ_CWが
トランジスタｆ１、ｆ２の接続中点に接続される。トラ
ンジスタｇのエミッタが電源＋Ｂに接続され、そのコレ
クタが共通接続点Ｏに接続される。

【００２１】１は制御器で、各スイッチングトランジス
タａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ａ２、ｂ２、
ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２及びｇの各ベースに、その各ト
ランジスタをオンオフさせる制御パルスを供給する。即
ち、この制御器１は、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗのそれぞ
れ２つのコイル部Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３、Ｌ４；Ｌ５、Ｌ６
の内の１つのコイル部、２つのコイル部の直列回路、自
己のコイルの２つのコイル部及び他のコイルの１つのコ
イル部の直列回路並びに自己及び他のコイルの各２つの
コイル部の直列回路を選択して界磁電流が流れるよう
に、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗに対しそれぞれ設けられた
第１のスイッチング手段を構成する各１対のスイッチン
グトランジスタａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｅ１、ｅ２、
第２のスイッチング手段を構成する各１対のスイッチン
グトランジスタｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２、ｆ１、ｆ２並
びに共通のスイッチング手段としてのスイッチングトラ
ンジスタｇをオンオフさせる制御パルスを発生する。

【００２２】尚、制御器１は、クロック発振器、フリッ
プフロップ回路、ＡＮＤゲート、ОＲゲート等を組み合
わせた論理回路にて構成するか、又は、上述の制御器１
の機能と同等の機能をマイクロコンピュータ（コンピュ
ータ）等の制御手段によって実現する。

【００２３】３は直流電源としての電池（乾電池、充電
式電池等）で、その端子電圧が制御器１に供給され、そ
の端子電圧自体又はこれより低い電圧が、上述の各電源
＋Ｂの電圧となる。２は電池３の端子電圧を検出し、そ
の検出電圧に基づいて、制御器１を制御する電圧検出器
である。その制御の仕方については後述する。

【００２４】次に、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗのそれぞれ
２つのコイル部Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３、Ｌ４；Ｌ５、Ｌ６の
内の自己及び他のコイルの各２つのコイル部、即ち、計
４つのコイル部の直列回路に界磁電流が流れるモード
、自己のコイルの２つのコイル部及び他のコイルの１
つのコイル部の直列回路に界磁電流が流れるモード、
２つのコイル部の直列回路に界磁電流が流れるモード
、１つのコイル部に界磁電流が流れるモード、自己
のコイルの２つのコイル部及び他のコイルの１つのコイ
ル部に界磁電流が流れるモード並びに自己のコイルの
１つのコイル部及び他のコイルの１つのコイル部に界磁
電流が流れるモードにおける、各スイッチングトラン
ジスタのオンオフ状態を、タイミングチャートを参照し
て説明する。

【００２５】図２を説明するに、ｔ１〜ｔ１０は、順次
連続する同じ時間幅の期間を示す。図２のモードは、
図３に一部の界磁電流を示すように、３相のコイルＵ、
Ｖ、Ｗの内の４つのコイル部の直列回路に正逆両方向の
界磁電流（例えば、Ｉ₁ 、Ｉ ₁ ′）が流れるように、制
御器１から各スイッチングトランジスタａ１、ａ２、ｂ
１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ
１、ｆ２及びｇの各ベースに制御パルスを供給したとき
の各スイッチングトランジスタのオンオフ状態を示すタ
イミングチャートである。尚、各スイッチングトランジ
スタをオンオフするためにその各ベースに供給される制
御パルスのタイミングは、各スイッチングトランジスタ
のオンオフに対応するが、制御パルスの極性はトランジ
スタの導電形式、即ち、ＮＰＮ、ＰＮＰに応じて互いに
逆になる。

【００２６】図２において、この図２のモードの場合
は、トランジスタｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２、ｆ１、ｆ２
及びｇは常にＯＦＦのままである。期間ｔ１では、トラ
ンジスタａ１、ｃ２が同時にＯＮになり（他のトランジ
スタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ _U からコイル部Ｌ１、Ｌ
２、Ｌ４、Ｌ３を通じて、端子Ｔ_V に界磁電流が流れ
る。期間ｔ２では、トランジスタａ１、ｅ２が同時にＯ
Ｎになって（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ
_U から、コイル部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６、Ｌ５を通じて、端
子Ｔ_W に界磁電流が流れる。期間ｔ３では、トランジス
タｃ１、ｅ２が同時にＯＮになって（他のトランジスタ
は全てＯＦＦ）、端子Ｔ_V から、コイル部Ｌ３、Ｌ４、
Ｌ６、Ｌ５を通じて、端子Ｔ_W に界磁電流が流れる。期
間ｔ４では、トランジスタａ２、ｃ１が同時にＯＮにな
って（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_V か
ら、コイル部Ｌ３、Ｌ４、Ｌ２、Ｌ１を通じて、端子Ｔ
_U に、界磁電流が流れる。期間ｔ５では、トランジスタ
ａ２、ｅ１が同時にＯＮになって（他のトランジスタは
全てＯＦＦ）、端子Ｔ_W から、コイル部Ｌ５、Ｌ６、Ｌ
２、Ｌ１を通じて、端子Ｔ_U に界磁電流が流れる。期間
ｔ６では、トランジスタｃ２、ｅ１が同時にＯＮになっ
て（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_W から、
コイル部Ｌ５、Ｌ６、Ｌ４、Ｌ３を通じて、端子Ｔ_V に
界磁電流が流れる。期間ｔ７以降、上述の動作が繰り返
される。モードは、直流モータの省電力駆動に好適で
ある。

【００２７】図２のモードは、図４に一部の界磁電流
を示すように、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗの内の３つのコ
イル部の直列回路に正逆両方向の界磁電流（例えば、Ｉ
₂ 、Ｉ₂ ′）が流れるように、制御器１から各スイッチ
ングトランジスタａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ
２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２及びｇの各ベ
ースに制御パルスを供給したときの各スイッチングトラ
ンジスタのオンオフ状態を示すタイミングチャートであ
る。

【００２８】この図２のモードの場合は、トランジス
タａ２、ｂ１、ｃ２、ｄ１、ｅ２、ｆ１及びｇは、常に
ＯＦＦのままである。期間ｔ１では、トランジスタａ
１、ｄ２が同時にＯＮになって（他のトランジスタは全
てＯＦＦ）、端子Ｔ_U から、コイル部Ｌ１，Ｌ２、Ｌ４
を通じて、端子Ｔ_CVに界磁電流が流れる。期間ｔ２で
は、トランジスタａ１、ｆ２が同時にＯＮになって（他
のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_U から、コイル
部Ｌ１，Ｌ２、Ｌ６を通じて、端子Ｔ_CWに界磁電流が流
れる。期間ｔ３では、トランジスタｃ１、ｆ２が同時に
ＯＮになって（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子
Ｔ_V から、コイル部Ｌ３，Ｌ４、Ｌ６を通じて、端子Ｔ
_CWに界磁電流が流れる。期間ｔ４では、トランジスタｂ
２、ｃ１が同時にＯＮになって（他のトランジスタは全
てＯＦＦ）、端子Ｔ_V から、コイル部Ｌ３，Ｌ４、Ｌ２
を通じて、端子Ｔ_CUに界磁電流が流れる。期間ｔ５で
は、トランジスタｂ２、ｅ１が同時にＯＮになって（他
のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子Ｔ_W から、コイル
部Ｌ５，Ｌ６、Ｌ２を通じて、端子Ｔ_CUに界磁電流が流
れる。期間ｔ６では、トランジスタｄ２、ｅ１が同時に
ＯＮになって（他のトランジスタは全てＯＦＦ）、端子
Ｔ_W から、コイル部Ｌ５，Ｌ６、Ｌ４を通じて、端子Ｔ
_CVに界磁電流が流れる。期間ｔ７以降は、上述の動作が
繰り返される。モードは、直流モータの省電力駆動に
好適である。

【００２９】図７を説明するに、ｔ１〜ｔ１０は、順次
連続する同じ時間幅の期間を示す。図７のモードは、
図８に一部の界磁電流を示すように、３相のコイルＵ、
Ｖ、Ｗの内の２つのコイル部の直列回路に１方向の界磁
電流（例えば、Ｉ₃ ）が流れるように、制御器１から各
スイッチングトランジスタａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ
１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２及びｇ
の各ベースに制御パルスを供給したときの各スイッチン
グトランジスタのオンオフ状態を示すタイミングチャー
トである。

【００３０】図７のモード場合は、トランジスタｇは
常にＯＮ、トランジスタａ１、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｄ
１、ｄ２、ｅ１、ｆ１、ｆ２は、常にＯＦＦのままであ
る。期間ｔ２、ｔ３では、トランジスタｅ２がＯＮにな
り（他のトランジスタａ２、ｃ２はＯＦＦ）、共通接続
点Ｏからコイル部Ｌ６、Ｌ５を通じて、端子Ｔ_W に界磁
電流が流れる。期間ｔ４、ｔ５では、トランジスタａ２
がＯＮになり（他のトランジスタｃ２、ｅ２はＯＦ
Ｆ）、共通接続点Ｏからコイル部Ｌ２、Ｌ１を通じて、
端子Ｔ_U に界磁電流が流れる。期間ｔ６、ｔ７では、ト
ランジスタｃ２がＯＮになり（他のトランジスタａ２、
ｅ２はＯＦＦ）、共通接続点Ｏからコイル部Ｌ４、Ｌ３
を通じて、端子Ｔ_V に界磁電流が流れる。期間ｔ８以降
は、上述の動作が繰り返される。モードは、直流モー
タの高速回転駆動に好適である。

【００３１】図７のモードは、図９に一部の界磁電流
を示すように、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗの内の１つのコ
イル部に１方向の界磁電流（例えば、Ｉ₄ ）が流れるよ
うに、制御器１から各スイッチングトランジスタａ１、
ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ
２、ｆ１、ｆ２及びｇの各ベースに制御パルスを供給し
たときの各スイッチングトランジスタのオンオフ状態を
示すタイミングチャートである。

【００３２】この図９のモードの場合は、トランジス
タｇは常にＯＮ、トランジスタａ１、ａ２、ｂ１、ｃ
１、ｃ２、ｄ１、ｅ１、ｅ２及びｆ１は、常にＯＦＦの
ままである。期間ｔ２、ｔ３では、トランジスタｆ２が
ＯＮになり（他のトランジスタｂ２、ｄ２はＯＦＦ）、
共通接続点Ｏからコイル部Ｌ６を通じて、端子Ｔ_CWに界
磁電流が流れる。期間ｔ４、ｔ５では、トランジスタｂ
２がＯＮになり（他のトランジスタｄ２、ｆ２はＯＦ
Ｆ）、共通接続点Ｏからコイル部Ｌ２を通じて、端子Ｔ
_CUに界磁電流が流れる。期間ｔ６、ｔ７では、トランジ
スタｄ２がＯＮになり（他のトランジスタｂ２、ｆ２は
ＯＦＦ）、共通接続点Ｏからコイル部Ｌ４を通じて、端
子Ｔ_CVに界磁電流が流れる。期間ｔ８以降は、上述の動
作が繰り返される。モードは、直流モータの高速回転
駆動に好適である。

【００３３】次に、図２に戻って説明する。図２のモー
ドは、図５に一部の界磁電流を示すように、３相のコ
イルＵ、Ｖ、Ｗの内の自己のコイルの２つのコイル部及
び他のコイルの１つのコイル部の直列回路に正逆両方向
の界磁電流（例えば、Ｉ₅ 、Ｉ₅ ′）が流れるように、
制御器１から各スイッチングトランジスタａ１、ａ２、
ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ
１、ｆ２及びｇの各ベースに制御パルスを供給したとき
の各スイッチングトランジスタのオンオフ状態を示すタ
イミングチャートである。

【００３４】この図２のモードの場合は、トランジス
タａ１、ｂ２、ｃ１、ｄ２、ｅ１、ｆ２及びｇが、常に
ＯＦＦのままである。期間ｔ２では、トランジスタｂ
１、ｅ２が同時にＯＮになり（他のトランジスタａ２、
ｄ１、ｃ２、ｆ１はＯＦＦ）、端子Ｔ_CUからコイル部Ｌ
２、Ｌ６、Ｌ５の直列回路を通じて、端子Ｔ_W に界磁電
流が流れる。期間ｔ３では、トランジスタｄ１、ｅ２が
同時にＯＮになり（他のトランジスタｂ１、ａ２、ｃ
２、ｆ１はＯＦＦ）、端子Ｔ_CVからコイル部Ｌ４、Ｌ
６、Ｌ５の直列回路を通じて、端子Ｔ_W に界磁電流が流
れる。期間ｔ４では、トランジスタａ２、ｄ１が同時に
ＯＮになり（他のトランジスタｂ１、ｃ２、ｆ１、ｅ２
はＯＦＦ）、端子Ｔ_CVからコイル部Ｌ４、Ｌ２、Ｌ１の
直列回路を通じて、端子Ｔ_U に界磁電流が流れる。期間
ｔ５では、トランジスタａ２、ｆ１が同時にＯＮになり
（トランジスタｂ１、ｄ１、ｃ２、ｅ２はＯＦＦ）、端
子Ｔ_CWからコイル部Ｌ６、Ｌ２、Ｌ１の直列回路を通じ
て、端子Ｔ_U に界磁電流が流れる。期間ｔ６では、トラ
ンジスタｃ２、ｆ１が同時にＯＮになり（他のトランジ
スタｂ１、ａ２、ｄ１、ｅ２はＯＦＦ）、端子Ｔ_CWから
コイル部Ｌ６、Ｌ４、Ｌ３の直列回路を通じて、端子Ｔ
_V に界磁電流が流れる。期間ｔ７では、トランジスタｂ
１、ｃ２が同時にＯＮになり（他のトランジスタａ２、
ｄ１、ｆ１、ｅ２はＯＦＦ）、端子Ｔ_CUからコイル部Ｌ
２、Ｌ４、Ｌ３の直列回路を通じて、端子Ｔ _V に界磁電
流が流れる。期間ｔ８以降は、上述の動作が繰り返され
る。モードは、直流モータの省電力駆動に好適であ
る。

【００３５】図２のモードは、図６に一部の界磁電流
を示すように、３相のコイルＵ、Ｖ、Ｗの内の自己のコ
イルの２つのコイル部及び他のコイルの１つのコイル部
の直列回路に正逆両方向の界磁電流（例えば、Ｉ₆ 、Ｉ
₆ ′）が流れるように、制御器１から各スイッチングト
ランジスタａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ
１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２及びｇの各ベースに
制御パルスを供給したときの各スイッチングトランジス
タのオンオフ状態を示すタイミングチャートである。

【００３６】図２のモードの場合は、トランジスタａ
１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｅ１、ｅ２及びｇが常にＯＦＦ
のままである。期間ｔ２では、トランジスタｂ１、ｆ２
が同時ににＯＮになり（他のトランジスタｂ２、ｄ１、
ｄ２、ｆ１はＯＦＦ）、端子Ｔ_CUからコイル部Ｌ２、Ｌ
６の直列回路を通じて、端子Ｔ_CWに界磁電流が流れる。
期間ｔ３では、トランジスタｄ１、ｆ２が同時にＯＮに
なり（他のトランジスタｂ１、ｂ２、ｄ２、ｆ１はＯＦ
Ｆ）、端子Ｔ_CVからコイル部Ｌ４、Ｌ６の直列回路を通
じて、端子Ｔ_CWに界磁電流が流れる。期間ｔ４では、ト
ランジスタｂ２、ｄ１が同時にＯＮになり（他のトラン
ジスタｂ１、ｄ２、ｆ１、ｆ２はＯＦＦ）、端子Ｔ_CVか
らコイル部Ｌ４、Ｌ２の直列回路を通じて、端子Ｔ_CUに
界磁電流が流れる。期間ｔ５では、トランジスタｂ２、
ｆ１が同時にＯＮになり（トランジスタｂ１、ｄ１、ｄ
２、ｆ２はＯＦＦ）、端子Ｔ_CWからコイル部Ｌ６、Ｌ２
の直列回路を通じて、端子Ｔ_CUに界磁電流が流れる。期
間ｔ６では、トランジスタｄ２、ｆ１が同時にＯＮにな
り（他のトランジスタｂ１、ｂ２、ｄ１、ｆ２はＯＦ
Ｆ）、端子Ｔ_CWからコイル部Ｌ６、Ｌ４の直列回路を通
じて、端子Ｔ_CVに界磁電流が流れる。期間ｔ７では、ト
ランジスタｂ１、ｄ２が同時にＯＮになり（他のトラン
ジスタｂ２、ｄ１、ｆ１、ｆ２はＯＦＦ）、端子Ｔ_CUか
らコイル部Ｌ２、Ｌ４の直列回路を通じて、端子Ｔ_CVに
界磁電流が流れる。期間ｔ８以降は、上述の動作が繰り
返される。モードは、直流モータの省電力駆動に好適
である。

【００３７】次に、ステータＳＴの３相のコイルＵ、
Ｖ、Ｗをそれぞれ構成するコイル部Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３、
Ｌ４；Ｌ５、Ｌ６の巻線比（インダクタンス比）につい
て説明する。

【００３８】図１のステータＳＴを構成する３相のコイ
ルＵ、Ｖ、Ｗをそれぞれ構成するコイル部Ｌ１、Ｌ２の
巻線比（インダクタンス比）、コイル部Ｌ３、Ｌ４の巻
線比（インダクタンス比）、コイル部Ｌ５、Ｌ６の巻線
比（インダクタンス比）が共に１：２の場合に、図１０
に示す如く、コイル部Ｌ１がコイル部Ｕ１にて構成さ
れ、コイル部Ｌ２がコイル部Ｕ２、Ｕ３の直列回路にて
構成され、コイル部Ｌ３がコイル部Ｖ１にて構成され、
コイル部Ｌ４がコイル部Ｖ２、Ｖ３の直列回路にて構成
され、コイル部Ｌ５がコイル部Ｗ１にて構成され、コイ
ル部Ｌ６がコイル部Ｗ２、Ｗ３の直列回路にて構成され
るものとする。但し、コイル部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３；Ｖ
１、Ｖ２、Ｖ３；Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の巻数（インダクタ
ンス）は互いに等しい。

【００３９】この図１０の場合のトルクに対するモータ
の回転数及び界磁電流の電流値の特性を図１１に示す。
Ｎ、Ｎ、Ｎ、Ｎ、Ｎ及びＮ並びにＩ、Ｉ
、Ｉ、Ｉ、Ｉ及びＩは、それぞれ図２のタイ
ミングチャートのモード、、、及び図７のモー
ド、のトルクに対する回転数の特性直線及びトルク
に対する界磁電流の電流値の特性直線を示す。モード
、、、、、において、同一の電圧の電源＋
Ｂに接続されて界磁電流が流れるコイル部の個数の比
は、６：５：３：２：５：４となるから、トルクが同じ
場合のモードの回転数の比及び界磁電流の電流値の比は
共に、１：１．２：２：３：１．２：１．５となる。

【００４０】ステータＳＴの構成が図１０の場合のステ
ータＳＴのコイル部Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１；Ｕ２、Ｖ２、Ｗ
２；Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３は、図１２Ａに示す如く、コイル
ホルダーＣＨに、４０度の角間隔を以て配される。これ
に対応するロータを構成する２枚（１枚も可）の円環状
マグネットＭ１、Ｍ２は、図１３Ｂに示す如く、３０度
の角間隔を以て交互にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、・・・・・と着
磁されたものを使用する。

【００４１】次に、図１３を参照して、図１の電圧検出
器２の検出電圧による制御器１の制御の仕方の一例を説
明する。この図１３のＮ、Ｎ、Ｎ、Ｎは、それ
ぞれ図１１のＮ、Ｎ、Ｎ、Ｎに対応するトルク
に対する回転数の特性曲線（実線）を示し、このときの
電池３の端子電圧をＥとする。そして、電池３の端子電
圧がＥからＥ′（０＜Ｅ′＜Ｅ）に低下したときは、ト
ルクに対する回転数の特性直線は、実線Ｎ、Ｎ、Ｎ
、Ｎから、それぞれに平行に下降せしめられた破線
Ｎ′、Ｎ′、Ｎ′、Ｎ′に移行し、実線及び破
線の特性直線において、同じトルクにおける回転数は、
前者より後者の方が低いことが分かる。尚、図１３で
は、トルクに対する界磁電流の電流値の特性直線は図示
を省略したが、電池３の端子電圧がある電圧から他の電
圧に下降しても、特性直線の傾きは変化しない。

【００４２】かかる駆動装置を有する直流モータを、例
えば、音声カセットテープ用の携帯用テープレコーダの
キャプスタン、巻取りリール及び供給リールを共通に回
転駆動するモータに適用する場合について、図１３を参
照して説明する。再生時又は記録時における磁気テープ
の定速送りの場合｛直流モータのトルクをτｐ（一定と
見做す）とする｝に、特性直線Ｎを採用し、図１の電
池３の電圧がＥからＥ′に低下したとすると、特性直線
はＮからＮ′に下降し、同じトルクτｐにおける回
転数はＮｐからＮｐ″に低下する。そこで特性直線をＮ
′からＮ′に切換えれば、回転数はＮｐから、Ｎｐ
に略等しいＮｐ′に変化するだけで、回転数の変化は僅
かとなる。

【００４３】又、磁気テープの早送り（巻戻し）の場合
｛直流モータのトルクをτｆ（一定と見做す）とする｝
に、同じトルクに対する回転数が最も高い特性直線Ｎ
を採用する（回転数をＮｆとする）。電池３の電圧がＥ
からＥ′に低下したとすると、特性直線はＮからＮ
′に下降し、回転数はＮｆ′に低下する。この場合、
図１４には図示されていないが、図１１におけるトルク
に対する界磁電流の傾きは変化しないため、依然として
界磁電流が多い。そこで、電池３の内部抵抗（電池３の
消耗で、正常動作時より増大している）により端子電圧
がかなり低下して、制御器のみ、又は、制御器及びスイ
ッチング手段が動作しなくなるおそれがある場合は、回
転数の低下を容認しても、界磁電流を少なくするのが望
ましい。そこで、電池３の端子電圧がＥからＥ′に低下
したときは、特性直線Ｎ′又はＮ′を選べば良いこ
とが分かる。但し、その場合には、回転数はそれぞれＮ
ｆ″、Ｎｆ（３ダッシュ）と大幅に低下するが、界磁電
流も大幅に低下するので、電池３の端子電圧の低下を抑
制することができる。

【００４４】具体的には、電池３として、公称起電力が
１．５（Ｖ）の電池（単１〜単４等の電池）を使用した
とき、磁気テープの定速走行の場合は、電池３の電圧が
１．２（Ｖ）（定格電圧）以上のとき特性直線Ｎを選
び、１．２（Ｖ）未満のときは特性直線Ｎ′を選ぶ。
又、磁気テープの早送り（巻戻し）の場合は、電池３の
電圧が１．１（Ｖ）（末期電圧）以上のときは、特性直
線Ｎを採用し、１．１（Ｖ）以下のときは、特性直線
Ｎ′又は′を採用する。

【００４５】直流モータの回転方向について述べるが、
図２及び図５における各スイッチングトランジスタのオ
ンオフが、期間ｔ１〜ｔ１０の順に行われるときの回転
方向を正方向の回転とすれば、逆方向の回転の場合は、
図２及び図７における各スイッチングトランジスタのオ
ンオフが、期間ｔ１０〜ｔ１の順に行われる。従って、
制御器１から各スイッチングトランジスタに供給される
パルスのタイミング関係を転換することによって、直流
モータの回転方向を転換することができる。尚、制御器
１は、モータの回転により各コイル端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔ
ｗに発生する逆起電圧と、コイルの共通接続点Ｏの電圧
との比較により得られる信号によって、ロータの回転位
置を確認している。

【００４６】次に、図１４〜図２６を参照して、他の実
施の形態を説明するも、図１の実施の形態と対応する部
分には、同一符号を付して重複説明を省略する。図１４
の実施の形態は、図１の実施の形態におけるトランジス
タｇを省略した場合である。この図１４の実施の形態の
場合は、図３、図４、図５及び図６に界磁電流の一部を
示す図２のモード、、及びが可能である。

【００４７】図１５の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタｂ１、ｄ１、ｆ１及びｇを省略し
た場合である。この図１５の実施の形態の場合は、図３
及び図４に界磁電流の一部を示す図２のモード及び
が可能である。

【００４８】図１６の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタｂ２、ｄ２、ｆ２及びｇを省略し
た場合である。この図１６の実施の形態の場合は、図３
及び図５に界磁電流の一部を示す図２のモード及び
が可能である。

【００４９】図１７の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ１、ｃ１、ｅ１及びｇを省略し
た場合である。この図１７の実施の形態の場合は、図５
及び図６に界磁電流の一部を示す図２のモード及び
が可能である。

【００５０】図１８の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ２、ｃ２、ｅ２及びｇを省略し
た場合である。この図１８の実施の形態の場合は、図４
及び図６に界磁電流の一部を示す図２のモード及び
が可能である。

【００５１】図１９の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタｂ１、ｄ１、ｆ１を省略した場合
である。この図１９の実施の形態の場合は、図３、図５
及び図８に界磁電流の一部を示す図２のモード、及
び図７のモード、が可能である。

【００５２】図２０の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタｂ２、ｄ２、ｆ２を省略した場合
である。この図２０の実施の形態の場合は、図３、図５
及び図８に界磁電流の一部を示す図２のモード、及
び図７のモードが可能である。

【００５３】図２１の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ１、ｃ１、ｅ１を省略した場合
である。この図２１の実施の形態の場合は、図５、図
６、図８及び図９に界磁電流の一部を示す図２のモード
、及び図７のモード、が可能である。

【００５４】図２２の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ２、ｃ２、ｅ２を省略した場合
である。この図２２の実施の形態の場合は、図４、図６
及び図９に界磁電流の一部を示す図２のモード、及
び図７のモードが可能である。

【００５５】図２３の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１及
びｆ１を省略した場合である。この図２３の実施の形態
の場合は、図８及び図９に界磁電流の一部を示す図７の
モード及びが可能である。

【００５６】図２４の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ１、ｂ２、ｃ１、ｄ２、ｅ１及
びｆ２を省略した場合である。この図２４の実施の形態
の場合は、図５及び図８に界磁電流の一部を示す図２の
モード及び図７のモードが可能である。

【００５７】図２５の実施の形態は、図１の実施の形態
におけるトランジスタａ２、ｂ１、ｃ２、ｄ１、ｅ２及
びｆ１を省略した場合である。この図２５の実施の形態
の場合は、図４及び図９に界磁電流の一部を示す図２の
モード及び図７のモードが可能である。

【００５８】図２６を参照して、更に他の実施の形態を
説明する。この図２６の実施の形態は、図３０の従来例
の直流モータの駆動装置に本発明を適用した実施の形態
であ。ＳＴは直流モータのステータを示す。尚、ロータ
は、図示を省略するが、円周方向にＳ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、…
………と順次着磁された円環状の永久磁石から構成され
る。

【００５９】ステータＳＴは３相の互いに巻数及びイン
ダクタンス（インピーダンス）が等しいコイルＬ_A 、Ｌ
_B 及びＬ_C から構成される。コイルＬ_A 、Ｌ_B 及びＬ_C
の各一端は共通接続されるが、その共通接続点をＯとす
る。コイルＬ_A 、Ｌ_B 及びＬ _C の各他端に、それぞれ端
子Ｔ_U 、Ｔ_V 、Ｔ_W を設ける。

【００６０】ａ１、ｃ１、ｅ１及びｇはＰＮＰ形スイッ
チングトランジスタ、ａ２、ｃ２及びｅ２はそれぞれＮ
ＰＮ形スイッチングトランジスタである。トランジスタ
ａ１、ｃ１、ｅ１の各エミッタがそれぞれ電源＋Ｂ（第
１の基準電位点）に接続され、トランジスタａ１、ｃ
１、ｅ１の各コレクタが、それぞれトランジスタａ２、
ｃ２、ｅ２の各コレクタに接続され、トランジスタａ
２、ｃ２、ｅ２の各エミッタがそれぞれ接地（第２の基
準電位点）に接続される。トランジスタｇのエミッタが
電源＋Ｂに接続され、そのコレクタが共通接続点Ｏに接
続される。ステータＳＴの端子Ｔ_U がトランジスタａ
１、ａ２に接続中点に接続され、端子Ｔ_V がトランジス
タｃ１、ｃ２に接続中点に接続され、端子Ｔ_W がトラン
ジスタｅ１、ｅ２の接続中点に接続される。

【００６１】この直流モータの駆動装置のトルクに対す
るモータの回転数の特性（図２７参照）は、図３３につ
いて説明したように、２つのモードの特性直線ＮＡ、Ｎ
Ｂがある。実線は電池の電圧が正常なときの特性直線を
示し、破線は電池の電圧が低下したときの特性直線を示
す。電池の電圧が正常電圧である場合において、テープ
レコーダの早送り及び巻戻しのとき、直線ＮＢ上におい
て、点ａにおいて、トルクがτ１のとき、回転数Ｎ１を
実現し、テープレコーダの通常再生、記録時において、
直線ＮＡ上の点ｄにおいて、トルクがτ３のとき、回転
数Ｎ２（＜Ｎ１）を実現する。

【００６２】電池の電圧が低下した場合においては、テ
ープレコーダの早送り及び巻戻しのとき、トルクはτ１
のままで変わらず、回転数はＮ１（ａ）からＮ２（ｂ）
に変わることになる。

【００６３】又、テープレコーダの通常再生及び記録の
とき、電池の電圧が正常電圧のとき、直線ＮＡ上の点ｄ
において、トルクがτ３において、回転数Ｎ２を実現し
て、消費電力を少なくし、電池の電圧が低下したら、モ
ータの特性としてはトルク定数としての傾きは変わる
が、トルク自体は変えられない。このため、トルクτ３
は変わらず、電圧が低下したら、回転数を動作点ｄまで
上げる制御は不可能である。そこで、トルク定数の切換
え、即ち、特性直線をＮＡからＮＢ′に切換えると、動
作点はｄからｅに移行して、回転数をＮ２からＮ４に高
くすることができ、その後はモータの回転数がＮ４にな
るように制御される。

【００６４】上述のステータＳＴに設けられた電源＋Ｂ
及び接地間に設けられた直列接続されたスイッチング手
段（ＳＷ１、ＳＷ２とする）は、図２８Ａに示す如く、
それぞれＰＮＰ形トランジスタ及びＮＰＮ形トランジス
タであったが、図２８Ｂに示す如く、両方共ＮＰＮ形ト
ランジスタにしても良く、図２８Ｃに示す如く、両方共
ＭＯＳ−ＦＥＴでも良く、図２８Ｄに示す如く、リレー
等の機械的スイッチであっても良い。かかる直列接続さ
れたスイッチング手段ＳＷ１、ＳＷ２としては、その他
に、例えば、共にＪ−ＦＥＴ、共にサイリスタ等であっ
ても良い。

【００６５】又、単独のスイッチング手段も、ＮＰＮ形
トランジスタの他に、ＭＯＳ−ＦＥＴ、Ｊ−ＦＥＴ、サ
イリスタ、リレー等の機械的スイッチであっても良い。

【００６６】次に、図２９を参照して、上述した本発明
の実施の形態の直流モータの駆動装置の上述のテープレ
コーダに適用して好適な直流モータの全体的な構造の例
について説明する。ＳＴは円環状のステータで、シャー
シＳ内に固定されている。Ｒは回転軸で、シャーシＳに
固定されたスリーブＳＬに上下の軸受けＢ１、Ｂ２を介
して、回転自在に取付けられている。ＴＢは回転軸Ｒの
スラスト軸受けである。ＲＴはロータで、主として上下
の円環状のマグネットＭ１、Ｍ２から構成されている
が、上下のマグネットＭ１、Ｍ２の互いに対向する着磁
部の極性が、互いに逆極性になるように配されている。
上下のマグネットＭ１、Ｍ２は、それぞれ上下の磁性ヨ
ークＹ１、Ｙ２に取付けられ、その各ヨークＹ１、Ｙ２
は、ホイールＷを介して、回転軸Ｒに一体的に取付けら
れている。尚、この直流モータの駆動力を、キャプスタ
ン、巻取り側リール、供給側リール等に伝達する伝達手
段は図示及び説明を省略する。

【００６７】上述の実施の形態では、ステータＳＴを構
成するコイルの相数をＰとするとき、Ｐは３≦Ｐが可能
である。ステータＳＴを構成する各相のコイルのタップ
の数ＴＰは１≦ＴＰが可能である。ステータＳＴを構成
する各相のコイルのＴＰ個のタップで分割されて得られ
た（ＴＰ＋１）個のコイル部の巻数（インダクタンス）
の比は整数比とされる。その場合に、各相のコイルはＮ
個のコイル部に分割されて、３６０度／（Ｐ×Ｎ）の角
間隔を以て、順次繰り返し配列される。タップの数ＴＰ
を増やすと、トルクに対するモータの回転数及び界磁電
流の電流値の特性の数が増えるが、各相のコイルのＴＰ
個のタップで分割されて得られた（ＴＰ＋１）個のコイ
ル部の巻数（インダクタンス）の比も、この特性の数に
影響を与える。

【００６８】本発明の直流モータの駆動装置は、それぞ
れ音声信号、映像信号、データ信号等を扱う、長手方向
記録方式のテープレコーダ、ヘリカルスキャン方式のテ
ープレコーダ、光ディスク駆動装置、磁気ディスク駆動
装置、光磁気ディスク駆動装置の共通モータ、各別のモ
ータ等及びその他の各種の電子機器、電気機器のモータ
に適用可能である。

【００６９】第１の本発明によれば、ロータと、ステー
タとを有し、電源として電池を使用する直流モータの駆
動装置において、ステータは、各一端が共通接続された
少なくとも３相のコイルからなり、少なくとも３相のコ
イルに対しそれぞれ設けられた、少なくとも３相のコイ
ルの各他端と基準電位点間に接続された第１のスイッチ
手段と、少なくとも３相のコイルの共通接続点と基準電
位点間に接続された共通のスイッチ手段と、少なくとも
３相のコイルの少なくとも２つのコイルの直列回路及び
１つのコイルを選択して界磁電流が流れるように、少な
くとも３相のコイルに対しそれぞれ設けられた第１のス
イッチ手段及び共通のスイッチ手段をオンオフさせる制
御パルスを発生する制御手段と、電池の端子電圧を検出
する端子電圧検出手段とを備え、端子電圧検出手段によ
って検出された上記電池の端子電圧に応じて上記少なく
とも３相コイルの共通接続点と他端に接続された上記コ
イルを選択し、上記コイルに流れる上記界磁電流を上記
制御手段によって切換えることによってトルクに対する
回転数の特性を変えるように制御するので、電源として
電池を使用した直流モータの駆動装置において、電源電
圧の低下に対処することのできるものを得ることができ
る。

【００７０】又、この第１の本発明によれば、回転数が
あまり高くなくても良いが、比較的長時間に亘って回転
数の同一性が要求される場合は、電池の電圧が十分に高
いときは、ステータに流す界磁電流が少なくなるトルク
に対する回転数の特性を選んで、電池の消耗を抑制し、
電池の電圧が低くなったときは、略同じ回転数を実現で
きるトルクに対する回転数の特性に転換することによっ
て、電池の長寿命化を図ることができる。

【００７１】更に、第１の本発明によれば、回転数はな
るべく高い方が良いが、その回転数を維持する時間が比
較的短く、その回転数の同一性を要求されない場合は、
電池の電圧が十分に高いときは、高回転数の得られるト
ルクに対する回転数の特性を選び、電池の電圧が低くな
ったときは、回転数は低くても、ステータに流す界磁電
流が少なくなる特性を選ぶことによって、大きな負荷電
流による低電圧時の電池電圧降下に制約されることがな
くなるため、電池電圧が十分高いときに、より高速回転
化を図ることができる。

【００７２】第２の本発明によれば、ロータと、ステー
タとを有し、電源として電池を使用する直流モータの駆
動装置において、ステータは、各一端が共通接続された
少なくとも３相のコイルからなり、その少なくとも３相
のコイルの途中には、それぞれ少なくとも１か所に中間
タップが設けられて、各相にそれぞれ少なくとも２つの
コイル部が形成され、少なくとも３相のコイルに対しそ
れぞれ設けられた、少なくとも３相のコイルの各他端と
基準電位点間に接続された第１のスイッチ手段と、少な
くとも３相のコイルのそれぞれ少なくとも１か所の中間
タップと基準電位点間に接続された第２のスイッチ手段
と、少なくとも３相のコイルのそれぞれ少なくとも２つ
のコイル部の内の１つのコイル部、２つのコイル部の直
列回路、自己のコイルの２つのコイル部及び他のコイル
の１つのコイル部の直列回路並びに自己及び他のコイル
の各少なくとも２つのコイル部の直列回路を選択して界
磁電流が流れるように、少なくとも３相のコイルに対し
それぞれ設けられた第１及び第２のスイッチング手段を
オンオフさせる制御パルスを発生する制御手段と、電池
の端子電圧を検出する端子電圧検出手段とを備え、端子
電圧検出手段によって検出された上記電池の端子電圧に
応じて上記少なくとも３相コイルの共通接続点と他端に
接続された上記コイルを選択し、上記コイルに流れる上
記界磁電流を上記制御手段によって切換えることによっ
てトルクに対する回転数の特性を変えるように制御する
ので、電源として電池を使用した直流モータの駆動装置
において、電源電圧の低下に対処することができると共
に、第１の本発明と同様な効果が得られ、更に、トルク
に対する回転数の特性の選択の範囲が広くなる。

【００７３】又、第２の本発明によれば、モータのトル
クに対する回転数の特性を少なくとも４段階に切換える
ことができ、且つ、中間引き出し端子の数の少ない構造
の簡単な直流モータを使用することができ、構成が簡単
で配線作業も少なくて済み、コストダウンにも貢献し得
る直流モータの駆動装置を得ることができる。

【００７４】第３の本発明によれば、ロータと、ステー
タとを有し、電源として電池を使用する直流モータの駆
動装置において、ステータは、各一端が共通接続された
少なくとも３相のコイルからなり、その少なくとも３相
のコイルの途中には、それぞれ少なくとも１か所に中間
タップが設けられて、それぞれ少なくとも２つのコイル
部が形成され、少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ
設けられた、少なくとも３相のコイルの各他端と基準電
位点間に接続された第１のスイッチ手段と、少なくとも
３相のコイルの上記それぞれ少なくとも１か所の中間タ
ップと基準電位点間に接続された第２のスイッチ手段
と、少なくとも３相のコイルの共通接続点と基準電位点
間に接続された共通のスイッチ手段と、少なくとも３相
のコイルのそれぞれ少なくとも２つのコイル部の内の１
つのコイル部、２つのコイル部の直列回路、自己のコイ
ルの２つのコイル部及び他のコイルの１つのコイル部の
直列回路並びに自己及び他のコイルの各少なくとも２つ
のコイル部の直列回路を選択して界磁電流が流れるよう
に、少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ設けられた
上記第１及び第２のスイッチング手段並びに共通のスイ
ッチング手段をオンオフさせる制御パルスを発生する制
御手段と、電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段
とを備え、端子電圧検出手段によって検出された上記電
池の端子電圧に応じて上記少なくとも３相コイルの共通
接続点と他端に接続された上記コイルを選択し、上記コ
イルに流れる上記界磁電流を上記制御手段によって切換
えることによってトルクに対する回転数の特性を変える
ように制御するので、電源として電池を使用した直流モ
ータの駆動装置において、電源電圧の低下に対処するこ
とができると共に、第１の本発明と同様な効果が得ら
れ、更に、トルクに対する回転数の特性の選択の範囲が
広くなる。

【００７５】又、第３の本発明によれば、モータのトル
クに対する回転数の特性を少なくとも４段階に切換える
ことができ、且つ、中間引き出し端子の数の少ない構造
の簡単な直流モータを使用することができ、構成が簡単
で配線作業も少なくて済み、コストダウンにも貢献し得
る直流モータの駆動装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。

【図２】実施の形態における各スイッチングトランジス
タのオンオフ状態を示すタイミングチャートである。

【図３】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図４】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図５】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図６】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図７】実施の形態における各スイッチングトランジス
タのオンオフ状態を示すタイミングチャートである。

【図８】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図９】実施の形態のステータの電流通路を示すための
ステータの回路図である。

【図１０】実施の形態のステータの構成を示す回路図で
ある。

【図１１】実施の形態の直流モータのトルクに対する回
転数及びステータの界磁電流の特性を示す特性直線図で
ある。

【図１２】Ａ 実施の形態のステータの構造を示す略線
図である。 Ｂ 実施の形態のロータを構成するマグネットの構造を
示す略線図である。

【図１３】実施の形態の直流モータのトルクに対する回
転数及びステータの界磁電流の特性を示す特性直線図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１５】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１６】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１７】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１８】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１９】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２０】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２１】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２２】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２３】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２４】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２５】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２６】本発明の他の実施の形態を示す回路図であ
る。

【図２７】実施の形態の直流モータのトルクに対する回
転数及びステータの界磁電流の特性を示す特性直線図で
ある。

【図２８】実施の形態のスイッチング手段の例を示す回
路図である。

【図２９】実施の形態の直流モータの構造を示す断面図
である。

【図３０】直流モータの駆動装置の従来例を示す回路図
である。

【図３１】従来例における各スイッチングトランジスタ
のオンオフ状態を示すタイミングチャートである。

【図３２】従来例における各スイッチングトランジスタ
のオンオフ状態を示すタイミングチャートである。

【図３３】従来例の直流モータのトルクに対する回転数
及びステータの界磁電流の特性を示す特性直線図であ
る。

【符号の説明】

１ 制御器 ２ 電圧検出器 ３ 電池 ＳＴ ステータ Ｕ、Ｖ、Ｗ各相のコイル Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３；Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３；Ｗ１、Ｗ２、Ｗ
３各相のコイルのコイル部 Ｌ１〜Ｌ６各相のコイルのコイル部 Ｔ_U 、Ｔ_V 、Ｔ_Wステータの端子 Ｔ_CU、Ｔ_CV、Ｔ_CW各相のコイルのタップ ａ１、ａ２；ｂ１、ｂ２；ｃ１、ｃ２；ｄ１、ｄ２；ｅ
１、ｅ２；ｆ１、ｆ２；ｇスイッチングトランジスタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−137393（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−351283（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−337071（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−205573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−40391（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータと、ステータとを有し、電源とし
   て電池を使用する直流モータの駆動装置において、上記
   ステータは、各一端が共通接続された少なくとも３相の
   コイルからなり、 上記少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ設けられ
   た、上記少なくとも３相のコイルの各他端と基準電位点
   間に接続された第１のスイッチ手段と、上記少なくとも
   ３相のコイルの共通接続点と基準電位点間に接続された
   共通のスイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルの少なくとも２つのコイル
   の直列回路及び１つのコイルを選択して界磁電流が流れ
   るように、上記少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ
   設けられた上記第１のスイッチ手段及び共通のスイッチ
   手段をオンオフさせる制御パルスを発生する制御手段
   と、 上記電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段とを備
   え、 上記端子電圧検出手段によって検出された上記電池の端
   子電圧に応じて上記少なくとも３相コイルの共通接続点
   と他端に接続された上記コイルを選択し、上記コイルに
   流れる上記界磁電流を上記制御手段によって切換えるこ
   とによってトルクに対する回転数の特性を変えるように
   制御することを特徴とする直流モータの駆動装置。
2. 【請求項２】 ロータと、ステータとを有し、電源とし
   て電池を使用する直流モータの駆動装置において、 上記ステータは、各一端が共通接続された少なくとも３
   相のコイルからなり、該少なくとも３相のコイルの途中
   には、それぞれ少なくとも１か所に中間タップが設けら
   れて、各相にそれぞれ少なくとも２つのコイル部が形成
   され、 上記少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ設けられ
   た、上記少なくとも３相のコイルの各他端と基準電位点
   間に接続された第１のスイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルの上記それぞれ少なくとも
   １か所の中間タップと基準電位点間に接続された第２の
   スイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルのそれぞれ少なくとも２つ
   のコイル部の内の１つのコイル部、２つのコイル部の直
   列回路、自己のコイルの２つのコイル部及び他のコイル
   の１つのコイル部の直列回路並びに自己及び他のコイル
   の各少なくとも２つのコイル部の直列回路を選択して界
   磁電流が流れるように、上記少なくとも３相のコイルに
   対しそれぞれ設けられた上記第１及び第２のスイッチン
   グ手段をオンオフさせる制御パルスを発生する制御手段
   と、 上記電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段とを備
   え、 上記端子電圧検出手段によって検出された上記電池の端
   子電圧に応じて上記少なくとも３相コイルの共通接続点
   と他端に接続された上記コイルを選択し、上記コイルに
   流れる上記界磁電流を上記制御手段によって切換えるこ
   とによってトルクに対する回転数の特性を変えるように
   制御することを特徴とする直流モータの駆動装置。
3. 【請求項３】 ロータと、ステータとを有し、電源とし
   て電池を使用する直流モータの駆動装置において、 上記ステータは、各一端が共通接続された少なくとも３
   相のコイルからなり、該少なくとも３相のコイルの途中
   には、それぞれ少なくとも１か所に中間タップが設けら
   れて、それぞれ少なくとも２つのコイル部が形成され、 上記少なくとも３相のコイルに対しそれぞれ設けられ
   た、上記少なくとも３相のコイルの各他端と基準電位点
   間に接続された第１のスイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルの上記それぞれ少なくとも
   １か所の中間タップと基準電位点間に接続された第２の
   スイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルの共通接続点と基準電位点
   間に接続された共通のスイッチ手段と、 上記少なくとも３相のコイルのそれぞれ少なくとも２つ
   のコイル部の内の１つのコイル部、２つのコイル部の直
   列回路、自己のコイルの２つのコイル部及び他のコイル
   の１つのコイル部の直列回路並びに自己及び他のコイル
   の各少なくとも２つのコイル部の直列回路を選択して界
   磁電流が流れるように、上記少なくとも３相のコイルに
   対しそれぞれ設けられた上記第１及び第２のスイッチン
   グ手段並びに共通のスイッチング手段をオンオフさせる
   制御パルスを発生する制御手段と、上記電池の端子電圧
   を検出する端子電圧検出手段とを備え、 上記端子電圧検出手段によって検出された上記電池の端
   子電圧に応じて上記少 なくとも３相コイルの共通接続点
   と他端に接続された上記コイルを選択し、上記コイルに
   流れる上記界磁電流を上記制御手段によって切換えるこ
   とによってトルクに対する回転数の特性を変えるように
   制御することを特徴とする直流モータの駆動装置。