JPH0456556B2 - - Google Patents

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JPH0456556B2
JPH0456556B2 JP57082084A JP8208482A JPH0456556B2 JP H0456556 B2 JPH0456556 B2 JP H0456556B2 JP 57082084 A JP57082084 A JP 57082084A JP 8208482 A JP8208482 A JP 8208482A JP H0456556 B2 JPH0456556 B2 JP H0456556B2
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current
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drive transistor
reference voltage
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JP57082084A
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Makoto Goto
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0456556B2 publication Critical patent/JPH0456556B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子整流子型の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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic commutator type electric motor, and particularly to one that efficiently utilizes electric power supplied from a power source.

従来、電子整流子型の電流機では、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、たとえば電動機の速度に対応した駆
動電圧を供給していた。
Conventionally, in an electronic commutator type current machine, a transistor or the like is used to reduce and control the voltage from a DC power source with a constant output voltage, and supply a driving voltage corresponding to, for example, the speed of a motor.

第1図に従来の電子整流子型電動機の構成例を
示す。第1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相のコイル、9はロータにとりつけら
れた界磁用のマグネツトである。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional electronic commutator type motor. In FIG. 1, 1 is a DC power supply, 2 is a current controller, 3, 4, and 5 are drive transistors, 6,
7 and 8 are three-phase coils, and 9 is a field magnet attached to the rotor.

上記通電制御器2はマグネツト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コイル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とコイル6,7,8に分割
してかかる。その結果、直流電源1の供給電力は
コイル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。
The energization controller 2 switches the driving transistor to be energized according to the rotation of the magnet 9, and also applies a voltage to the coils 6, 7, 8 according to the rotational speed.
supply to. Therefore, the voltage of the DC power supply 1 is dividedly applied to the drive transistors 3, 4, 5 and the coils 6, 7, 8. As a result, the power supplied by the DC power supply 1 is the sum of the effective power consumption in the coil and the collector loss of the drive transistor.

通常の電動機においては、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電動機
や、駆動力の可変範囲の広い、たとえば巻取用の
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。
In a normal electric motor, the collector loss of the drive transistor is quite large, and the ratio of effective power consumption to power supplied by the power supply (power efficiency) is small.
It was around 10% to 30%. In particular, electric motors with a wide variable speed range, such as multi-speed switching, and electric motors with a wide variable drive force, such as winding motors, tend to have significantly lower efficiency when operating at low speeds and low driving forces. Ta.

また、第1図のごとき構成では、コイル6,
7,8に片方向の電流しか流れないために、コイ
ル利用率が低く、電動機効率はさらに低かつた。
In addition, in the configuration shown in FIG. 1, the coil 6,
Since current flows only in one direction through the coils 7 and 8, the coil utilization rate is low and the motor efficiency is even lower.

本発明は、そのような点を考慮し、コイルに両
方向の電流を供給するようにし、かつ可変出力の
直流電圧を取り出すことのできるスイツチング方
式の電圧変換手段を使用した電力効率の良い電子
整流子型の電動機を提供することを目的とし、特
に、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を得ようと
するものである。
Taking these points into consideration, the present invention provides a power-efficient electronic commutator that uses switching-type voltage conversion means that can supply current to the coil in both directions and extract a variable output DC voltage. The purpose of the present invention is to provide a type of electric motor that is particularly suitable for variable speed electric devices, variable driving force electric devices, etc., and has excellent power efficiency during low speed operation and low driving force operation. That's what you're trying to get.

すなわち、本発明は、モータ可動部の位置を検
出する位置検出手段と、複数相のコイルと、直流
電源から可変出力の直流電圧を得るスイツチング
方式の電圧変換手段と、前記電圧変換手段の一方
の出力端子と前記コイルの各給電端子の間に接続
されたK個(Kは3以上の整数)の第1の駆動ト
ランジスタからなる第1の駆動トランジスタ群
と、前記コイルへの電流供給を指令する指令信号
に対応し、かつ、前記位置検出手段の出力に応動
して前記第1の駆動トランジスタ群の通電を分配
制御する第1の分配制御手段と、前記電圧変換手
段の他方の出力端子と前記コイルの前記各給電端
子の間に接続されたK個の第2の駆動トランジス
タからなる第2の駆動トランジスタ群と、前記位
置検出手段の出力に応動して前記第2の駆動トラ
ンジスタ群の通電を分配制御する第2の分配制御
手段と、前記電圧変換手段の出力電圧を制御する
動作検出制御手段を具備し、前記第2の分配制御
手段は、第1の基準電圧信号を得る第1の基準電
圧発生手段と、前記第1の駆動トランジスタ群の
通電状態にある前記第1の駆動トランジスタの動
作電圧と前記第1の基準電圧信号を比較し、該比
較出力に応じて前記第2の駆動トランジスタの通
電電流を制御する第1の比較手段を含んで構成さ
れ、かつ、前記動作検出制御手段は、第2の基準
電圧信号を得る第2の基準電圧発生手段と、前記
第2の駆動トランジスタ群の通電状態にある前記
第2の駆動トランジスタの動作電圧と前記第2の
基準電圧信号を比較し、該比較出力に応じて前記
電圧変換手段の出力電圧を制御する第2の比較手
段を含んで構成され、さらに、前記第1の基準電
圧発生手段の前記第1の基準電圧信号および前記
第2の基準電圧発生手段の前記第2の基準電圧信
号を前記指令信号に応動して変化させるように構
成されたことを特徴とするものであり、これによ
り所期の目的を達成したものである。
That is, the present invention includes a position detection means for detecting the position of a movable part of a motor, a multi-phase coil, a switching type voltage conversion means for obtaining a variable output DC voltage from a DC power supply, and one of the voltage conversion means. A first drive transistor group consisting of K first drive transistors (K is an integer of 3 or more) connected between an output terminal and each power supply terminal of the coil, and commands current supply to the coil. first distribution control means that distributes and controls energization of the first drive transistor group in response to a command signal and in response to the output of the position detection means; the other output terminal of the voltage conversion means; a second drive transistor group consisting of K second drive transistors connected between each of the power supply terminals of the coil; and energization of the second drive transistor group in response to an output of the position detection means. The second distribution control means includes a second distribution control means that performs distribution control, and an operation detection control means that controls the output voltage of the voltage conversion means, and the second distribution control means is provided with a first reference voltage signal that obtains a first reference voltage signal. Voltage generation means compares the operating voltage of the first drive transistor in the energized state of the first drive transistor group with the first reference voltage signal, and according to the comparison output, the second drive transistor The operation detection control means includes a second reference voltage generation means for obtaining a second reference voltage signal, and a second reference voltage generation means for obtaining a second reference voltage signal, and the second drive transistor group. and a second comparing means for comparing the operating voltage of the second driving transistor in the energized state with the second reference voltage signal and controlling the output voltage of the voltage converting means according to the comparison output. further configured to change the first reference voltage signal of the first reference voltage generating means and the second reference voltage signal of the second reference voltage generating means in response to the command signal. It is characterized by the fact that

以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。第2図は本発明の一実施例を表わす回路結
線図である。第2図において、1は直流電源、
3,4,5は第1の駆動トランジスタ、6,7,
8は3相のコイル、9は界磁用のマグネツト、破
線で囲まれている部分11はマグネツト9の磁束
を感知するホール素子41,42,43,44,
45,46からなり、マグネツト9(モータ可動
部)の回転位置を検出する位置検出器、12は位
置検出器11の出力に応動して第1の駆動トラン
ジスタ3,4,5の通電を分配制御する第1の分
配制御器、13,14,15はコイル6,7,8
と第1の駆動トランジスタ3,4,5による電流
路に直列に接続された(各入力端子を電源側に接
続され、各出力端子を第1の駆動トランジスタ
3,4,5の各出力端子に接続された)第2の駆
動トランジスタ、16は位置検出器11の出力に
応動して第2の駆動トランジスタ13,14,1
5の通電を分配制御する第2の分配制御器、17
は直流電源1からコイル6,7,8への電流路に
直列に挿入され、直流電源1から可変出力の直流
電圧を得るスイツチング方式の電圧変換器、18
は第2の駆動トランジスタ13,14,15の通
電時の動作電圧を検出し、その検出信号により電
圧変換器17の出力電圧を制御する動作検出制御
器である。また、21,22は直流電圧源、23
は指令信号、24は指令信号23に対応した電流
i1を出力する電流変換器、19は電流変換器24
の出力電流i1に応動した電流i2,i3,i4を発生する
相似電流発生器である。
The present invention will be explained below based on illustrated embodiments. FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. In Fig. 2, 1 is a DC power supply;
3, 4, 5 are first drive transistors; 6, 7,
8 is a three-phase coil, 9 is a field magnet, and a portion 11 surrounded by a broken line is a Hall element 41, 42, 43, 44, which senses the magnetic flux of the magnet 9.
45 and 46, a position detector detects the rotational position of the magnet 9 (motor movable part); 12 controls distribution of energization of the first drive transistors 3, 4, and 5 in response to the output of the position detector 11; The first distribution controller 13, 14, 15 is the coil 6, 7, 8
and the first drive transistors 3, 4, and 5 (each input terminal is connected to the power supply side, and each output terminal is connected to each output terminal of the first drive transistors 3, 4, and 5). A second drive transistor 16 (connected) is responsive to the output of the position detector 11 to
a second distribution controller that distributes and controls the energization of 5;
is inserted in series in the current path from the DC power source 1 to the coils 6, 7, and 8, and is a switching type voltage converter 18 that obtains a variable output DC voltage from the DC power source 1;
is an operation detection controller that detects the operating voltage of the second drive transistors 13, 14, and 15 when they are energized, and controls the output voltage of the voltage converter 17 based on the detection signal. Further, 21 and 22 are DC voltage sources, 23
is the command signal, 24 is the current corresponding to the command signal 23
A current converter that outputs i 1 , 19 is a current converter 24
This is a similar current generator that generates currents i 2 , i 3 , and i 4 in response to the output current i 1 of .

次に、その動作について説明する。指令信号2
3は電流変換器24に入力され、電力源22の電
圧値と比較され、その両者の差に応じた電流i1
変換される。指令信号23は周知の速度検出手段
および速度・電圧変換手段によつて得られるもの
であり、マグネツト9の回転速度に対応してその
値を変化する。
Next, its operation will be explained. Command signal 2
3 is input to the current converter 24, compared with the voltage value of the power source 22, and converted into a current i 1 according to the difference between the two. The command signal 23 is obtained by well-known speed detection means and speed/voltage conversion means, and changes its value in accordance with the rotational speed of the magnet 9.

第3図に電流変換器24の具体的な構成例を示
す。指令信号23と電圧源22は差動トランジス
タ111,112のペースにそれぞれ印加され、
その電圧差に応じて定電流源115の電流値が各
コレクタ側に分配される。トランジスタ111の
コレクタ電流はトランジスタ116と117から
なるカレントミラーによつて反転され、トランジ
スタ112のコレクタ電流と比較され、トランジ
スタ118を介して出力(電流吸収)される。
FIG. 3 shows a specific example of the configuration of the current converter 24. The command signal 23 and the voltage source 22 are applied to the paces of the differential transistors 111 and 112, respectively,
The current value of the constant current source 115 is distributed to each collector side according to the voltage difference. The collector current of transistor 111 is inverted by a current mirror made up of transistors 116 and 117, compared with the collector current of transistor 112, and output (current absorption) via transistor 118.

電流変換器24の出力i1は相似電流発生器19
に入力される。相似電流発生器19はトランジス
タ25,26,27,28,29、抵抗30,3
1,32,33からなる第1のカレントミラー
と、ダイオード34、トランジスタ35、抵抗3
6,37からなる第2のカレントミラーにより構
成され、電流変換器24の出力i1に相似(比例ま
たは略比例)の電流i2,i3,i4を出力する。電流i2
は第1の分配制御器12のダイオード54、抵抗
55により電圧信号V1に変換され、電流i3は第2
の分配制御器16の抵抗61、ダイオード62,
63により電圧信号V2に変換され、電流i4は動作
検出制御器18のダイオード81,82、抵抗8
3により電圧信号V3に変換されている。この電
圧V1,V2,V3は指令信号23に応動して変化す
る(それぞれに連動変化する)。
The output i 1 of the current converter 24 is the analog current generator 19
is input. Similar current generator 19 includes transistors 25, 26, 27, 28, 29 and resistors 30, 3.
A first current mirror consisting of 1, 32, and 33, a diode 34, a transistor 35, and a resistor 3
6 and 37, and outputs currents i 2 , i 3 , i 4 that are similar (proportional or approximately proportional) to the output i 1 of the current converter 24 . current i 2
is converted into a voltage signal V 1 by the diode 54 and resistor 55 of the first distribution controller 12, and the current i 3 is
The resistor 61 of the distribution controller 16, the diode 62,
63 into a voltage signal V2 , and the current i4 is passed through the diodes 81, 82 and the resistor 8 of the operation detection controller 18.
3 into a voltage signal V3 . These voltages V 1 , V 2 , and V 3 change in response to the command signal 23 (change in conjunction with each other).

まず、通常の回転駆動動作について説明する。
ここでVMを一定と考える。第1の分配制御器1
2は、コイル6,7,8への電流路(第1の駆動
トランジスタ3,4,5の通電電流路)に直列に
挿入され、その供給電流を検出する電流検出用の
抵抗47と、抵抗47の電圧降下と指令信号23
に応動する電圧信号V1が入力され、その両者に
応動した出力電流を得る電流制御器48と、トラ
ンジスタ50,51,52からなる第1の選択器
53とにより構成されている。
First, the normal rotation drive operation will be explained.
Here, consider V M to be constant. First distribution controller 1
2 is inserted in series in the current path to the coils 6, 7, 8 (the current path for the first drive transistors 3, 4, 5), and includes a current detection resistor 47 for detecting the supplied current, and a resistor. 47 voltage drop and command signal 23
The current controller 48 receives a voltage signal V 1 responsive to the voltage signal V 1 and obtains an output current responsive to both signals, and a first selector 53 comprising transistors 50 , 51 , and 52 .

第4図に電流制御器48の具体的な構成例を示
す。トランジスタ121のベース側に電圧信号
V1を入力し、エミツタ側に抵抗47の電圧降下
信号を入力し、その両者の差に応動するコレクタ
電流を得て、トランジスタ122,123のカレ
ントミラーによつて電流反転して出力され、第1
の選択器53に供給される。
FIG. 4 shows a specific example of the configuration of the current controller 48. A voltage signal is applied to the base side of the transistor 121.
V 1 is input, the voltage drop signal of the resistor 47 is input to the emitter side, a collector current responsive to the difference between the two is obtained, the current is inverted by the current mirror of transistors 122 and 123, and is output. 1
is supplied to the selector 53.

第1の選択器53のトランジスタ50,51,
52のエミツタは共通接続され、ベース側に位置
検出器11のホール素子41,42,43の出力
電圧がそれぞれ印加されている。ホール素子4
1,42,43はマグネツト9の磁束を感知し、
その回転位置に応じたアナログ電圧信号を発生す
る。トランジスタ50,51,52は、そのベー
ス電圧の差に応じて共通エミツタ電流を各コレク
タ電流に分配され、ベース電圧の最も低いトラン
ジスタのコレクタ電流が最も大きくなり、他のト
ランジスタのコレクタ電流は零となる。トランジ
スタ50,51,52の各コレクタ電流は第1の
駆動トランジスタ3,4,5の各ベース電流とな
り、電流増幅されてコイル6,7,8へ供給され
る。
Transistors 50, 51 of the first selector 53,
The emitters 52 are commonly connected, and the output voltages of the Hall elements 41, 42, and 43 of the position detector 11 are applied to the base side, respectively. Hall element 4
1, 42, 43 sense the magnetic flux of magnet 9,
An analog voltage signal is generated according to the rotational position. The common emitter current of the transistors 50, 51, and 52 is divided into collector currents according to the difference in their base voltages, and the collector current of the transistor with the lowest base voltage is the largest, and the collector current of the other transistors is zero. Become. The collector currents of the transistors 50, 51, 52 become the base currents of the first drive transistors 3, 4, 5, are amplified and supplied to the coils 6, 7, 8.

コイル6,7,8への供給電流(駆動トランジ
スタ3,4,5の通電電流)は、抵抗47の電圧
降下として検出され、電流制御器48に入力され
る。これにより、電流制御器48、第1の選択器
53、第1の駆動トランジスタ3,4,5および
抵抗47によつて第1の帰還ループ(電流帰還ル
ープ)が構成され、コイル6,7,8への供給電
流を確実に電圧信号V1(従つて、指令信号23)
に対応した電流値となしている。その結果、第1
の駆動トランジスタ3,4,5のhFEバラツキの
影響は著しく小さくなる。また、マグネツト9の
回転に伴つてホール素子41,42,43の出力
電圧が変化し、対応するコイルに電流を供給する
ように、第1の駆動トランジスタ3,4,5の電
流を制御し、切り換えてゆく。
The current supplied to the coils 6 , 7 , 8 (the current flowing through the drive transistors 3 , 4 , 5 ) is detected as a voltage drop across the resistor 47 and is input to the current controller 48 . As a result, a first feedback loop (current feedback loop) is configured by the current controller 48, the first selector 53, the first drive transistors 3, 4, 5, and the resistor 47, and the coils 6, 7, 8 to ensure that the voltage signal V 1 (and therefore the command signal 23)
The current value corresponds to As a result, the first
The influence of hFE variations in the drive transistors 3, 4, and 5 is significantly reduced. Further, the currents of the first drive transistors 3, 4, 5 are controlled so that the output voltages of the Hall elements 41, 42, 43 change with the rotation of the magnet 9, and currents are supplied to the corresponding coils. Switching.

なお、コンデンサ49は上述の帰還ループの位
相補償のためにつけられている。また、コイル
6,7,8に並列に接続されたコンデンサ94,
96,98と抵抗95,97,99の直列回路
は、通電路の切り換えに伴うスパイク電圧を低減
するものである。
Note that the capacitor 49 is provided for phase compensation of the feedback loop described above. In addition, a capacitor 94 connected in parallel to the coils 6, 7, and 8,
The series circuit of resistors 96, 98 and resistors 95, 97, and 99 reduces the spike voltage caused by switching of the energizing path.

第2の分配制御器16は、第1の駆動トランジ
スタ3,4,5の通電時の動作電圧(コレクタ・
エミツタ間電圧VCEの絶対値)を検出する検出・
比較器71と、トランジスタ73,74,75か
らなる第2の選択器76によつて構成されてい
る。
The second distribution controller 16 controls the operating voltage (collector
Detection to detect the absolute value of the emitter voltage V CE
It is composed of a comparator 71 and a second selector 76 made up of transistors 73, 74, and 75.

相似電流発生器19の出力i3は検出・比較器7
1に入力され、抵抗61、ダイオード62,63
によつて第1の駆動トランジスタ3,4,5の共
通接続端子(エミツタ側)から所定電圧値の基準
電圧信号V2を発生する。電圧信号V2は電圧信号
V1に連動して変化し(V1,V2は共に指令信号2
3に応動して変化する)、コイル6,7,8への
供給電流(すなわち、第1の駆動トランジスタ
3,4,5の通電電流)が大きい時に信号V2
大きくし、供給電流の小さい時に信号V2を小さ
くしている。
The output i3 of the similar current generator 19 is the detector/comparator 7.
1, resistor 61, diodes 62, 63
As a result, a reference voltage signal V 2 of a predetermined voltage value is generated from the common connection terminal (emitter side) of the first drive transistors 3, 4, and 5. Voltage signal V 2 is a voltage signal
It changes in conjunction with V 1 (both V 1 and V 2 are command signal 2).
3), when the supply current to the coils 6, 7, 8 (i.e., the conduction current of the first drive transistors 3, 4, 5) is large, the signal V 2 is made large, and when the supply current is small. Sometimes the signal V2 is made small.

検出トランジスタ64,65,66の各エミツ
タ側は入力端子として基準電位点(信号V2の点)
に直流的に(直接または抵抗、ダイオード等を介
して)接続され、各ベース側は検出端子として第
1の駆動トランジスタ3,4,5の各出力端子に
接続されている。その結果、第1の駆動トランジ
スタ3,4,5の通電状態にあるトランジスタの
動作電圧と基準電圧信号V2とが比較され、その
動作電圧値が信号V2よりもエミツタタ・ベース
間順方向電圧VD分小さくなると、対応する検出
トランジスタが導通し、コレクタ側に電流を出力
する。
Each emitter side of the detection transistors 64, 65, and 66 serves as an input terminal at a reference potential point (signal V 2 point).
(directly or via a resistor, diode, etc.), and each base side is connected to each output terminal of the first drive transistors 3, 4, and 5 as a detection terminal. As a result, the operating voltage of the first drive transistors 3, 4, and 5 in the energized state is compared with the reference voltage signal V2 , and the operating voltage value is higher than the emitter-base forward voltage. When the voltage decreases by V D , the corresponding detection transistor becomes conductive and outputs a current to the collector side.

第5図に駆動トランジスタ13と4が活性とな
つている場合の電流路を示す。その信号路は 電圧変換器17の出力VM→第2の駆動トラン
ジスタ13→コイル6および7→第1の駆動ト
ランジスタ4→抵抗47→側電源 となり、通電状態にある第1の駆動トランジスタ
4の動作電圧VCEが他の駆動トランジスタ3,5
の電圧VCEよりも小さくなる。そして、検出トラ
ンジスタ64,65,66は第1の駆動トランジ
スタ3,4,5の電圧VCEと基準電圧信号V2を比
較して、その差に応じたコレクタ電流を出力す
る。第5図においては、第1の駆動トランジスタ
4の動作電圧が電圧信号V2よりもベース・エミ
ツタ間順方向電圧VD分小さくなると、検出トラ
ンジスタ65が活性となり、コレクタ電流を出力
する。各検出トランジスタ64,65,66の出
力電流は合成され(コレクタ側を共通接続)、ダ
イオード67、トランジスタ69、抵抗68,7
0からなるカレントミラーによつて反転増幅さ
れ、第2の選択器76に供給する。従つて、通電
時の第1の駆動トランジスタの動作電圧に応じた
出力電流が得られる。
FIG. 5 shows the current path when drive transistors 13 and 4 are activated. The signal path is the output V M of the voltage converter 17 → the second drive transistor 13 → the coils 6 and 7 → the first drive transistor 4 → the resistor 47 → the side power supply, and the first drive transistor 4 in the energized state Operating voltage V CE is different from other drive transistors 3, 5
The voltage V will be smaller than CE . Then, the detection transistors 64, 65, and 66 compare the voltage V CE of the first drive transistors 3, 4, and 5 with the reference voltage signal V 2 and output a collector current according to the difference. In FIG. 5, when the operating voltage of the first drive transistor 4 becomes smaller than the voltage signal V 2 by the base-emitter forward voltage V D , the detection transistor 65 becomes active and outputs a collector current. The output currents of each detection transistor 64, 65, 66 are combined (collectors are connected in common), and a diode 67, a transistor 69, and a resistor 68, 7
The signal is inverted and amplified by a current mirror consisting of 0, and is supplied to the second selector 76. Therefore, an output current corresponding to the operating voltage of the first drive transistor when energized is obtained.

第2の選択器76のトランジスタ73,74,
75はエミツタを共通接続され、各ベース端子に
位置検出器11のホール素子44,45,46の
出力が印加され、そのベース電圧に応じて共通エ
ミツタ電流をコレクタ側に分配する。トランジス
タ73,74,75の各コレクタ電流は第2の駆
動トランジスタ13,14,15の各ベース電流
となり、コイル6,7,8への通電を切換え制御
している。
Transistors 73, 74 of the second selector 76,
The emitters 75 are commonly connected, the outputs of the Hall elements 44, 45, and 46 of the position detector 11 are applied to each base terminal, and the common emitter current is distributed to the collector side according to the base voltage. The collector currents of the transistors 73, 74, and 75 become the base currents of the second drive transistors 13, 14, and 15, and switch and control the energization of the coils 6, 7, and 8.

従つて、検出・比較器71、第2の選択器7
6、第2の駆動トランジスタ13,14,15、
コイル6,7,8によつて第2の帰還ループが構
成され、第1の駆動トランジスタ3,4,5の通
電状態にあるトランジスタの動作電圧VCEを能動
領域内の所定の小さな電圧値に一致させるように
動作し、第1の駆動トランジスタ3,4,5の通
電電流(指令信号23に対応)と等しい電流が第
2の駆動トランジスタ13,14,15にも流
れ、コイル6,7,8には両方向の電流(マグネ
ツト9の回転に伴つて電流の向きが変る電流)が
安定に供給される。
Therefore, the detection/comparator 71 and the second selector 7
6, second drive transistors 13, 14, 15,
A second feedback loop is constituted by the coils 6, 7, and 8, and the operating voltage VCE of the first drive transistors 3, 4, and 5 in the energized state is set to a predetermined small voltage value within the active region. A current equal to the current flowing through the first drive transistors 3, 4, 5 (corresponding to the command signal 23) also flows through the second drive transistors 13, 14, 15, and the coils 6, 7, A bidirectional current (a current whose direction changes as the magnet 9 rotates) is stably supplied to the magnet 8.

これについて説明すれば、第2の駆動トランジ
スタの通電電流が過渡的に第1の駆動トランジス
タの通電電流よりも小くなると、コイルによる負
荷効果により第1の駆動トランジスタの動作電圧
が減小する。この動作電圧の減小は検出・比較器
71により検出され、第2の選択器76を介して
第2の駆動トランジスタのベース電流、従つてコ
レクタ電流を大きくし、その結果、第1の駆動ト
ランジスタの通電電流(コレクタ電流)と等しい
電流が第2の駆動トランジスタより出力される。
また、第1の駆動トランジスタの動作電圧は基準
電圧V2に対応した能動領域内の小さな値(大体
V2−VDに等しい)に安定に制御される。なおコ
ンデンサ77は第2の帰還ループの位相補償(発
振防止)のためにつけている。
To explain this, when the current flowing through the second drive transistor transiently becomes smaller than the current flowing through the first drive transistor, the operating voltage of the first drive transistor decreases due to the load effect of the coil. This decrease in the operating voltage is detected by the detector/comparator 71 and increases the base current and thus the collector current of the second drive transistor via the second selector 76, so that the voltage of the first drive transistor increases. A current equal to the current flowing current (collector current) is output from the second drive transistor.
In addition, the operating voltage of the first drive transistor is a small value (approximately
(equal to V 2 − V D ). Note that the capacitor 77 is provided for phase compensation (to prevent oscillation) of the second feedback loop.

このように、第1の帰還ループと第2の帰還ル
ープによつて、位置検出器11の出力に対応した
コイルに指令信号23に対応した電流が安定に供
給され、マグネツト9の回転に伴つてコイル6,
7,8への電流路は順次切り換わり、両方向の電
流が供給される。
In this way, the first feedback loop and the second feedback loop stably supply the current corresponding to the command signal 23 to the coil corresponding to the output of the position detector 11, and as the magnet 9 rotates, the current is stably supplied to the coil corresponding to the output of the position detector 11. coil 6,
The current paths to 7 and 8 are switched sequentially, and current is supplied in both directions.

次に、動作検出制御器18と電圧変換器17に
よる出力電圧VMの制御方法について説明する。
相似電流発生器19の出力i4は動作検出制御器1
8に入力され、ダイオード81,82、抵抗83
によつて第2の駆動トランジスタ13,14,1
5の共通接続端子(エミツタ側)から所定電圧値
の基準電圧信号3を発生する。電圧信号3は電圧信
号V1に連動して変化し(V1,V3は共に指令信号
23に応動して変化する)、コイル6,7,8へ
の供給電流(すなわち、第1および第2の駆動ト
ランジスタの通電電流)が大きい時に信号V3
大きくし、供給電流の小さい時に信号V3を小さ
くしている。検出トランジスタ87,88,89
の各ベース側は入力端子として基準電位点(信号
V3の点)に直流的に接続され、各エミツタ側は
検出端子としてそれぞれ抵抗84,85,86を
介して直流的に第2の駆動トランジスタ13,1
4,15の各出力端子に接続されている。その結
果、第2の駆動トランジスタ13,14,15の
通電状態にあるトランジスタの動作電圧(コレク
タ・エミツタ間電圧降下の絶対値)と基準電圧信
号V3とが比較され、その動作電圧値が信号V3
りもエミツタ・ベース間順方向電圧VD分小さく
なると、対応する検出トランジスタ87,88,
89が導通し、コレクタ側に電流を出力する。
Next, a method of controlling the output voltage V M by the operation detection controller 18 and the voltage converter 17 will be explained.
The output i 4 of the similar current generator 19 is the operation detection controller 1
8, diodes 81, 82, resistor 83
The second drive transistor 13, 14, 1
A reference voltage signal 3 of a predetermined voltage value is generated from the common connection terminal (emitter side) of 5. The voltage signal 3 changes in conjunction with the voltage signal V 1 (both V 1 and V 3 change in response to the command signal 23), and the voltage signal 3 changes in conjunction with the voltage signal V 1 (both V 1 and V 3 change in response to the command signal 23), and the voltage signal 3 changes in conjunction with the voltage signal V 1 (both V 1 and V 3 change in response to the command signal 23). The signal V 3 is made large when the supply current (current flowing through the drive transistor No. 2 ) is large, and is made small when the supply current is small. Detection transistors 87, 88, 89
Each base side of the
V 3 point), and each emitter side is connected to the second drive transistor 13, 1 via resistors 84, 85, 86, respectively, as a detection terminal.
It is connected to each output terminal No. 4 and No. 15. As a result, the operating voltage (absolute value of collector-emitter voltage drop) of the second drive transistors 13, 14, and 15 in the energized state is compared with the reference voltage signal V3 , and the operating voltage value is determined by the signal V3. When the emitter-base forward voltage V D becomes smaller than V 3 , the corresponding detection transistors 87, 88,
89 becomes conductive and outputs current to the collector side.

たとえば、第5図のように駆特トランジスタ1
3と4が活性となつている場合では、通電状態に
ある第2の駆動トランジスタ13の動作電圧が他
の駆動トランジスタ14,15の電圧よりも小さ
くなる。検出トランジスタ87,88,89は第
2の駆動トランジスタ13,14,15の動作電
圧と基準電圧信号V3を比較し、第5図において
は、第2の駆動トランジスタ13の動作電圧が電
圧信号V3よりもVD分小さくなると、検出トラン
ジスタ87が活性となり、コレクタ電流を出力す
る。各検出トランジスタ87,88,89の出力
電流は合成され(コレクタ側を共通接続)、ダイ
オード90、トランジスタ91、抵抗92,93
からなるカレントミラーによつて反転増幅され、
電圧変換器17に供給される。従つて、通電時の
第2の駆動トランジスタ13,14,15の動作
電圧に応じた出力電流が得られる。
For example, as shown in FIG.
When transistors 3 and 4 are activated, the operating voltage of the second drive transistor 13 in the energized state is lower than the voltage of the other drive transistors 14 and 15. The detection transistors 87, 88, 89 compare the operating voltages of the second drive transistors 13, 14, 15 with the reference voltage signal V3 , and in FIG. 3 by V D , the detection transistor 87 becomes active and outputs a collector current. The output currents of each detection transistor 87, 88, 89 are combined (collectors are connected in common), and a diode 90, a transistor 91, a resistor 92, 93
is inverted and amplified by a current mirror consisting of
It is supplied to a voltage converter 17. Therefore, an output current can be obtained that corresponds to the operating voltage of the second drive transistors 13, 14, 15 when energized.

電圧変換器17は、直流電源1の正極端子
(VS=20V)からコイル6,7,8に至る給電路
に直列にして挿入された給電制御用半導体スイツ
チ素子を構成するところのスイツチングトランジ
スタ101と、そのバイアス用抵抗102,10
3と、上記スイツチングトランジスタ101をオ
ン・オフ制御するスイツチング制御器10と、フ
ライホイール・ダイオード105と、インダクタ
ンス素子106と、コンデンサ107によつて構
成されている。スイツチング制御器100は、た
とえば50KPHの三角波電圧信号を作る三角波発生
器と、動作検出制御器18の出力を電圧信号に変
換した後に前記三角波信号と比較するコンパレー
タ等の周知の種々の構成を利用でき、動作検出制
御器18の出力信号に応じたデユーテイのパルス
信号を得て、スイツチングトランジスタ101を
オン・オフ制御する。電圧変換器17の出力電圧
VMは、スイツチングトランジスタ101のオン
時間、オフ時間(実質的なデユーテイ比率)に関
係して変化する。このスイツチングトランジスタ
101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106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10
1がオフになると、フライホイール・ダイオード
105がオンとなり、インダクタンス素子106
に蓄えられたエネルギーを負荷側に供給する。そ
の結果、電圧変換器17の出力電圧VMはトラン
ジスタ101のオン時間のデユーテイ(オン時間
比率)に対応した値となる。
The voltage converter 17 is a switching transistor that constitutes a semiconductor switch element for power supply control inserted in series in the power supply path from the positive terminal (V S = 20V) of the DC power supply 1 to the coils 6, 7, and 8. 101 and its bias resistors 102 and 10
3, a switching controller 10 that controls on/off the switching transistor 101, a flywheel diode 105, an inductance element 106, and a capacitor 107. The switching controller 100 can utilize various well-known configurations, such as a triangular wave generator that generates a triangular voltage signal of 50 KPH, and a comparator that converts the output of the operation detection controller 18 into a voltage signal and then compares it with the triangular wave signal. , a duty pulse signal corresponding to the output signal of the operation detection controller 18 is obtained, and the switching transistor 101 is controlled on/off. Output voltage of voltage converter 17
V M changes in relation to the on time and off time (substantive duty ratio) of the switching transistor 101. When this switching transistor 101 is on, ViV S is established, and the DC power supply 1 supplies current to the load side through the inductance element 106. switching transistor 10
1 turns off, flywheel diode 105 turns on and inductance element 106
The energy stored in is supplied to the load side. As a result, the output voltage V M of the voltage converter 17 has a value corresponding to the duty (on time ratio) of the on time of the transistor 101.

動作検出制御器18の出力電流は電圧変換器1
7に入力され、電流値が大きくなるとスイツチン
グトランジスタ101のオン時間比率を大きくし
て出力電圧VMを大きくし、電流値が小さくなる
とオン時間比率を小さくして出力電圧VMを小さ
くする。従つて、動作検出制御器18、電圧変換
器17および第2の駆動トランジスタ13,1
4,15によつて第3の帰還ループが構成され、
前述の第2の駆動トランジスタ13,14,15
の通電時の動作電圧を検出し、その動作電圧が基
準電圧信号V3に対応した所定値(大体V3−VD
度)となるように電圧変換器17の出力電圧VM
を制御している。これについて説明すれば、第2
の駆動トランジスタ13,14,15の動作電圧
が減小すると、動作検出制御器18の出力電流が
大きくなり、スイツチング制御器10の動作によ
りスイツチングトランジスタ101のオン時間比
率を大きくし、電圧変換器17の出力電圧VM
大きくして、第2の駆動トランジスタの動作電圧
を大きくする。逆の場合も、同様である。
The output current of the operation detection controller 18 is the voltage converter 1.
7, when the current value increases, the on-time ratio of the switching transistor 101 is increased to increase the output voltage VM , and when the current value decreases, the on-time ratio is decreased to decrease the output voltage VM . Therefore, the motion detection controller 18, the voltage converter 17 and the second drive transistor 13,1
4 and 15 constitute a third feedback loop,
The aforementioned second drive transistors 13, 14, 15
The output voltage V M of the voltage converter 17 is adjusted so that the operating voltage when energized is detected, and the operating voltage is a predetermined value corresponding to the reference voltage signal V 3 (about V 3 −V D ).
is under control. To explain this, the second
When the operating voltage of the drive transistors 13, 14, and 15 decreases, the output current of the operation detection controller 18 increases, and the on-time ratio of the switching transistor 101 is increased by the operation of the switching controller 10, and the voltage converter The output voltage V M of No. 17 is increased to increase the operating voltage of the second drive transistor. The same applies to the reverse case.

次に、第1、第2および第3の帰還ループの全
体の動作について説明する。いま、帰還ループが
平衡状態にあるものとすれば、抵抗47の電圧降
下は指令信号23に対応した値となり、第1の駆
動トランジスタ3,4,5および第2の駆動トラ
ンジスタ13,14,15は位置検出器11によ
り選択されたコイルに指令信号23に対応した電
流を供給して(第1および第2の帰還ループ)、
第1の駆動トランジスタ3,4,5の通電状態の
トランジスタの動作電圧は電圧信号V2(従つて、
指令信号23)に対応した能動領域内の所定の小
さな値となり(第2の帰還ループ)、第2の駆動
トランジスタ13,14,15の通電状態にある
トランジスタの動作電圧は電圧信号V3(従つて、
指令信号23)に対応した能動領域内の所定の小
さな値となる(第3の帰還ループ)。すなわち、
直流電源1の電圧VSは第6図に示すように回路
の各部分に印加される。
Next, the overall operation of the first, second and third feedback loops will be explained. Now, assuming that the feedback loop is in a balanced state, the voltage drop across the resistor 47 will be a value corresponding to the command signal 23, and the voltage drop across the first drive transistor 3, 4, 5 and the second drive transistor 13, 14, 15 will be a value corresponding to the command signal 23. supplies a current corresponding to the command signal 23 to the coil selected by the position detector 11 (first and second feedback loops),
The operating voltage of the first drive transistors 3, 4, 5 in the energized state is equal to the voltage signal V 2 (therefore,
The operating voltage of the transistors in the energized state of the second drive transistors 13, 14, 15 becomes a predetermined small value in the active region corresponding to the command signal V3 (second feedback loop). Then,
This becomes a predetermined small value within the active region corresponding to the command signal 23) (third feedback loop). That is,
The voltage V S of the DC power supply 1 is applied to each part of the circuit as shown in FIG.

このような状態から指令信号23が微小量小さ
くなつた場合を考える。
Let us consider a case where the command signal 23 becomes slightly smaller from such a state.

指令信号23の減小は電流変換器24の出力
i1を大きくし、相似電流発生器19の出力電流
i2,i3,i4の値を大きくし、電圧信号V1,V2
V3を大きくする。
The decrease in the command signal 23 is the output of the current converter 24.
By increasing i 1 , the output current of the similar current generator 19
By increasing the values of i 2 , i 3 , i 4 , the voltage signals V 1 , V 2 ,
Increase V 3 .

電圧信号V1が大きくなると、第1の駆動ト
ランジスタ3,4,5の通電状態のトランジス
タのベース電流、従つてコレクタ電流が大きく
なり(第1の帰還ループ)、その動作電圧は小
さくなる(の駆動トランジスタの通電電流が第
2の駆動トランジスタの通電電流より大きくな
る)。
As the voltage signal V 1 increases, the base current and thus the collector current of the energized first drive transistors 3, 4, 5 increases (first feedback loop), and their operating voltage decreases (the (The current flowing through the drive transistor becomes larger than the current flowing through the second drive transistor.)

電圧信号V2の増加および第1の駆動トラン
ジスタの動作電圧の減小は第2の分配制御器1
6の検出・比較器71の出力電流を増加し、第
2の駆動トランジスタ13,14,15の通電
状態のトランジスタのベース電流、従つてコレ
クタ電流が大きくなり(第2の帰還ループ)、
第2の駆動トランジスタの通電電流が第1の駆
動トランジスタの通電電流に等しくなつて安定
となる。また、第1の駆動トランジスタの動作
電圧は電圧信号V2に対流した所定の値となつ
ている。
The increase in the voltage signal V 2 and the decrease in the operating voltage of the first drive transistor are caused by the second distribution controller 1
The output current of the detection/comparator 71 of No. 6 is increased, and the base current of the second drive transistors 13, 14, 15 in the energized state, and hence the collector current becomes larger (second feedback loop).
The current flowing through the second driving transistor becomes equal to the current flowing through the first driving transistor and becomes stable. Furthermore, the operating voltage of the first drive transistor is a predetermined value that is convective with the voltage signal V2 .

第1および第2の帰還ループの動作によりコ
イル6,7,8への供給電源が増加しその電圧
降下が大きくなるため、第2の駆動トランジス
タの動作電圧が小さくなる(第1の駆動トラン
ジスタの動作電圧は第2の帰還ループによつて
決まる)。
Due to the operation of the first and second feedback loops, the power supplied to the coils 6, 7, and 8 increases and the voltage drop increases, so the operating voltage of the second drive transistor decreases (the voltage of the first drive transistor decreases). The operating voltage is determined by the second feedback loop).

第2の駆動トランジスタ13,14,15の
通電時のトランジスタの動作電圧の減小および
電圧信号V3の増加は動作検出制御器18にて
検出され、その出力電流を大きくし、電圧変換
器17のスイツチングトランジスタ101のオ
ン時間比率を大きくして、その出力電圧VM
大きくする(第3の帰還ループ)。その結果、
第2の駆動トランジスタの動作電圧を電圧信号
V3に対応した所定の値となすような出力電圧
VMを発生して安定する(全体が安定状態とな
る)。
When the second drive transistors 13, 14, 15 are energized, a decrease in the operating voltage of the transistors and an increase in the voltage signal V3 are detected by the operation detection controller 18, and the output current is increased, and the voltage converter 17 The on-time ratio of the switching transistor 101 is increased to increase its output voltage V M (third feedback loop). the result,
The operating voltage of the second drive transistor is set as a voltage signal.
Output voltage to a given value corresponding to V 3
V M is generated and stabilized (the whole becomes stable).

指令信号23が大幅に変化する場合でも同様の
安定状態におちつく(上述の微小変化が連続的に
生じるものと考えても良い)。
Even when the command signal 23 changes significantly, it settles into a similar stable state (the above-mentioned minute changes may be considered to occur continuously).

本実施例の電動機は、次の点で大幅に効率が向
上している。
The electric motor of this embodiment has greatly improved efficiency in the following points.

(1) コイルに両方向の電流を流すため、コイルの
利用率が高い。
(1) Since current flows through the coil in both directions, the utilization rate of the coil is high.

(2) 第1の駆動トランジスタおよび第2の駆動ト
ランジスタの動作電圧が能動領域内の所定の小
さな値であり、そのコレクタ損失が小さい(第
2の帰還ループおよび第3の帰還ループの動作
による)。
(2) The operating voltage of the first drive transistor and the second drive transistor is a predetermined small value within the active region, and the collector loss thereof is small (due to the operation of the second feedback loop and the third feedback loop). .

(3) スイツチング方式の電圧変換器を使用してい
るため、電圧変換に伴う損失は極めて小さい。
(3) Since a switching type voltage converter is used, the loss associated with voltage conversion is extremely small.

また、第1の帰還ループの動作により、コイル
への供給電流は確実に指令信号に対応した値とな
り、前述の第1の駆動トランジスタの通電時の動
作電圧および第2の駆動トランジスタの通電時の
動作電圧の相間のバラツキが小さくなり、その検
出が容易にかつ安定となる。
In addition, the operation of the first feedback loop ensures that the current supplied to the coil is at a value corresponding to the command signal, and the operating voltage when the first drive transistor is energized and the operating voltage when the second drive transistor is energized are as follows. Variations in operating voltage between phases are reduced, making detection easier and more stable.

さらに、本実施例では、入力端子側を直流的に
(直接または抵抗、ダイオード等を介して)基準
電圧信号V2またはV3の電位点に接続し、検出端
子側を直流的に駆動トランジスタ3,4,5また
は13,14,15の各出力端子に接続した
PNP形トランジスタからなる検出トランジスタ
64,65,66,87,88,89を使用して
いるために、第1の駆動トランジスタ3,4,5
または第2の駆動トランジスタ13,14,15
の動作電圧の検出に必要とされる素子は、トラン
ジスタ、ダイオード、抵抗だけであり、単一のシ
リコン・チツプ上に集積回路化することが可能と
なる。
Furthermore, in this embodiment, the input terminal side is DC-connected (directly or via a resistor, diode, etc.) to the potential point of the reference voltage signal V2 or V3 , and the detection terminal side is DC-connected to the drive transistor 3. , 4, 5 or 13, 14, 15.
Since the detection transistors 64, 65, 66, 87, 88, 89 made of PNP type transistors are used, the first drive transistors 3, 4, 5
or second drive transistor 13, 14, 15
The only elements required to detect the operating voltage of the device are transistors, diodes, and resistors, which can be integrated on a single silicon chip.

その結果、第2図の電動機の回路部分をモノリ
シツク集積回路にて構成する場合に、外付部品が
少なく製造が容易となる。また、その検出特性も
相間のバラツキも小さく、検出に必要な電流も小
さくて良い。さらに、ラテラル構造のPNP形ト
ランジスタを検出トランジスタに使用すれば、ベ
ース・エミツタ間耐圧およびベース・コレクタ間
耐圧が大きくとれ、信頼性が向上する。
As a result, when the circuit portion of the electric motor shown in FIG. 2 is constructed from a monolithic integrated circuit, the number of external parts is reduced and manufacturing is facilitated. In addition, the detection characteristics have small variations between phases, and the current required for detection can be small. Furthermore, if a PNP transistor with a lateral structure is used as the detection transistor, the base-emitter breakdown voltage and the base-collector breakdown voltage can be increased, improving reliability.

また、本実施例では、第1の駆動トランジスタ
3,4,5の動作電圧と比較する基準電圧信号
V2または第2の駆動トランジスタ13,14,
15の動作電圧と比較する基準電圧信号V3を指
令信号23に応動して変化させ、コイル6,7,
8への供給電流(すなわち、駆動トランジスタの
通電電流)が大きい時に電圧V2,V3を大きくし、
供給電流の小さい時に電圧V2,V3を小さくして
いる。これにより、駆動トランジスタの動作電圧
が、その通電電流の大小にかかわらず確実に能動
領域内の小さな電圧値となるように電圧変換器1
7の出力電圧および第2の駆動トランジスタの通
電電流が制御される。このような特性は、特に、
駆動トランジスタの飽和を考慮すると重要であ
る。
Further, in this embodiment, the reference voltage signal to be compared with the operating voltage of the first drive transistors 3, 4, and 5 is
V 2 or second drive transistor 13, 14,
A reference voltage signal V 3 to be compared with the operating voltage of coil 15 is changed in response to command signal 23, and coils 6, 7,
When the supply current to 8 (that is, the current flowing through the drive transistor) is large, the voltages V 2 and V 3 are increased,
When the supply current is small, the voltages V 2 and V 3 are made small. As a result, the voltage converter 1 ensures that the operating voltage of the drive transistor is a small voltage value within the active region, regardless of the magnitude of the current flowing through it.
The output voltage of No. 7 and the conduction current of the second drive transistor are controlled. These characteristics are especially
This is important when considering the saturation of the drive transistor.

これについて、第2の駆動トランジスタ13,
14,15の動作電圧の制御(第3の帰還ルー
プ)を例にとり説明する。一般に、トランジスタ
の飽和電圧は通電電流(コレクタ電流)に比例し
て大きくなり、逆に、能動領域は狭くなつてゆく
(第7図参照)。
In this regard, the second drive transistor 13,
The control of the operating voltages 14 and 15 (third feedback loop) will be explained as an example. Generally, the saturation voltage of a transistor increases in proportion to the conducting current (collector current), and conversely, the active region becomes narrower (see FIG. 7).

いま、電圧信号V4を一定(抵抗81、ダイオ
ード82,83の両端電圧が一定)の場合を考え
る。第2の駆動トランジスタが飽和状態となりか
つその通電電流を大きくするように動作するなら
ば、通電電流の増大に伴つて動作電圧(この場合
は飽和電圧)が大きくなる。従つて、基準電圧信
号V3と動作電圧との差は小さくなり、検出トラ
ンジスタの出力電流が小さくなり、電圧変換器1
7の回転電圧VMを小さくする。その結果、電圧
変換器17の出力範囲にはまだ十分余裕があるに
もかかわらず、動作検出制御器18の出力電流が
小さいために電圧VMが小さな値ぞ安定してしま
う(第3の帰還ループの誤動作)。
Now, consider the case where the voltage signal V 4 is constant (the voltages across the resistor 81 and diodes 82 and 83 are constant). If the second drive transistor is in a saturated state and operates to increase the current flowing through it, the operating voltage (in this case, the saturation voltage) increases as the current flowing therein increases. Therefore, the difference between the reference voltage signal V 3 and the operating voltage becomes smaller, the output current of the detection transistor becomes smaller, and the voltage converter 1
Decrease the rotational voltage V M of No. 7. As a result, even though there is still sufficient margin in the output range of the voltage converter 17, the output current of the operation detection controller 18 is small, so the voltage V M becomes stable at a small value (third feedback). loop malfunction).

一方、本実施例のごとく、電圧信号V3を通電
電流に応動して連動変化させるならば、通電電流
の増大に伴う駆動トランジスタの飽和電圧の増加
よりも電圧信号V3の増加を大きくできるために、
検出トランジスタは十分に順方向バイアスされ、
動作検出制御器18の出力電流は大きくなり、電
圧変換器17の出力電圧VMも出力範囲の最大値
まで大きくなる。すなわち、コイルへの供給電流
にかかわらず、電圧変換器17の出力の応動範囲
内であれば、第3の帰還ループは確実に動作す
る。さらに、コイルへの供給電流の少ない時の駆
動トランジスタの動作電圧を小さく設定できるた
めに、そのコレクタ損失を著しく小さくできる。
On the other hand, if the voltage signal V 3 is changed in response to the energizing current as in this embodiment, the increase in the voltage signal V 3 can be larger than the increase in the saturation voltage of the drive transistor as the energizing current increases. To,
The detection transistor is fully forward biased and
The output current of the motion detection controller 18 increases, and the output voltage V M of the voltage converter 17 also increases to the maximum value of the output range. That is, regardless of the current supplied to the coil, as long as the output of the voltage converter 17 is within the response range, the third feedback loop operates reliably. Furthermore, since the operating voltage of the drive transistor can be set low when the current supplied to the coil is small, the collector loss can be significantly reduced.

上記の説明は、第2の分配制御器16と第2の
駆動トランジスタ13,14,15からなる第2
の帰還ループの動作における、第1の駆動トラン
ジスタ3,4,5の動作電圧を検出する検出・比
較器の動作にもあてはまり、電圧信号V2をコイ
ルへの供給電流(すなわち第1の駆動トランジス
タの通電電流)に連動変化することが好ましい。
The above description is based on the second distribution controller 16 and the second drive transistors 13, 14, 15.
This also applies to the operation of the detector/comparator that detects the operating voltage of the first drive transistors 3, 4, 5 in the operation of the feedback loop of It is preferable that the current is changed in conjunction with the applied current.

しかし、本発明はそのような場合に限らず、基
準電圧信号V2またはV3の一方もしくは両方を一
定となしても良い。第8図に信号V2およびV3
一定となした本発明の他の実施例を表わす回路結
線図を示す。本例では、定電流源201の電流を
抵抗61、ダイオード62,63に供給してV2
を一定となし、定電流源202の電流を抵抗8
3、ダイオード81,82に供給してV3を一定
している。このような場合では、前述の第2およ
び第3の帰還ループの誤動作を防ぐために、基準
電圧V2,V3を大きく設定しておく必要がある。
その結果、駆動トランジスタ3,4,5および1
3,14,15でのコレクタ損失は第2図の実施
例より大きくなる。
However, the present invention is not limited to such a case, and one or both of the reference voltage signals V 2 and V 3 may be kept constant. FIG. 8 shows a circuit connection diagram representing another embodiment of the present invention in which the signals V 2 and V 3 are kept constant. In this example, the current of the constant current source 201 is supplied to the resistor 61 and the diodes 62 and 63, and V 2
is constant, and the current of the constant current source 202 is connected to the resistor 8.
3. V3 is kept constant by supplying it to diodes 81 and 82. In such a case, it is necessary to set the reference voltages V 2 and V 3 large in order to prevent the aforementioned second and third feedback loops from malfunctioning.
As a result, drive transistors 3, 4, 5 and 1
The collector losses at points 3, 14, and 15 are larger than in the embodiment shown in FIG.

さらに、前述の第2図または第8図の実施例に
示した動作検出制御器18の構成では、第2の駆
動トランジスタの動作電圧が所定値(V3−VD
以上に大きくなるとその出力電流は一定(零)と
なり変化しない。そして、その動作電圧が所定値
(V3−VD)以下になると出力電流は動作電圧に応
動して変化する。第9図はその特性を示す。この
ような特性にするならば、第2の駆動トランジス
タの動作電圧が小さくなり飽和すると、その動作
電圧(飽和電圧)と基準電圧V3との差に応じた
(比例した)電流が出力されるために、飽和が深
い程出力電流が大きくなり、第3の帰還ループの
応答動作が安定、確実となる。また、動作検出制
御器18の応動範囲は狭くて良く、構成を容易と
なる。なお、第2の駆動トランジスタの動作電圧
がV3−VDよりも十分に大きい場合には動作検出
制御器18の出力電流は過渡的に一定(零)とな
るが、第3の帰還ループの動作により電圧変換器
の出力電圧が小さくなり、動作検出制御器18の
出力電流が動作電圧に応動する領域になつて安定
する。
Furthermore, in the configuration of the operation detection controller 18 shown in the embodiment of FIG. 2 or FIG .
If it becomes larger than this, the output current becomes constant (zero) and does not change. Then, when the operating voltage becomes less than a predetermined value (V 3 −V D ), the output current changes in response to the operating voltage. FIG. 9 shows its characteristics. If this characteristic is used, when the operating voltage of the second drive transistor decreases and saturates, a current corresponding to (proportional to) the difference between the operating voltage (saturation voltage) and the reference voltage V3 will be output. Therefore, the deeper the saturation, the larger the output current becomes, and the response operation of the third feedback loop becomes stable and reliable. Further, the response range of the motion detection controller 18 may be narrow, and the configuration can be simplified. Note that when the operating voltage of the second drive transistor is sufficiently higher than V 3 −V D , the output current of the operation detection controller 18 is transiently constant (zero), but the output current of the third feedback loop is As a result of the operation, the output voltage of the voltage converter becomes smaller, and the output current of the operation detection controller 18 becomes stable in a region that responds to the operation voltage.

また、同様に、第2の分配器16の検出・比較
器71の特性も、第9図のごとき特性となり、第
1の駆動トランジスタが大電流を通過して飽和す
るときの第2の帰還ループの動作を安定、確実に
すると共に、検出・比較器71の応動範囲を狭く
して構成を簡単ににしている。
Similarly, the characteristics of the detection/comparator 71 of the second divider 16 are as shown in FIG. 9, and the second feedback loop when the first drive transistor passes a large current and becomes saturated. The operation of the detector/comparator 71 is made stable and reliable, and the response range of the detector/comparator 71 is narrowed to simplify the configuration.

以上の実施例のように、第1および第2の駆動
トランジスタによつてコイルに両方向の電流を供
給し、スイツチング方式の電圧変換器により駆動
トランジスタの動作電圧を能動領域内の所定の小
さな値に保つような電子整流子型の電動機を構成
すると、次のような数々の効果が得られる。
As in the above embodiment, the first and second drive transistors supply current to the coil in both directions, and the switching voltage converter adjusts the operating voltage of the drive transistor to a predetermined small value within the active region. By configuring an electronic commutator type motor that maintains

(1) コイル利用率が向上し、効率が良くなる。 (1) Improved coil utilization and improved efficiency.

(2) 電力効率が極めて高い。 (2) Extremely high power efficiency.

(3) 駆動トランジスタの定格電力が小さくな
る。
(3) The rated power of the drive transistor becomes smaller.

(4) 駆動トランジスタおよび電圧変換器での発
熱が少ない。
(4) Less heat is generated in the drive transistor and voltage converter.

(5) 電圧変換に伴うスイツチング・ノイズはコ
イルに生じない。
(5) Switching noise associated with voltage conversion does not occur in the coil.

(6) 整流子(刷子)雑音が生じない。 (6) Commutator (brush) noise does not occur.

(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。
(7) Shielding against noise is simple, requiring only the voltage converter.

特に、第2図に示した実施例の構成では、次の
ような大きな利点がある。
In particular, the configuration of the embodiment shown in FIG. 2 has the following great advantages.

(a) 多相のコイルに電流を供給する給電端子のみ
の配線により安定かつ確実に指令信号に対応し
た両方向の電流を供給する駆動方式を実現し
た。従つて、コイルの共通接続端子の接続は不
要であり、モータのコイルへの接続端子数は少
なくてよい。
(a) By wiring only the power supply terminals that supply current to the multiphase coils, we have realized a drive system that stably and reliably supplies current in both directions in response to command signals. Therefore, it is not necessary to connect the common connection terminals of the coils, and the number of connection terminals to the coils of the motor may be small.

(b) コイルへの供給電流が小さい時の第1の駆動
トランジスタおよび第2の駆動トランジスタの
動作電圧を大幅に小さくできるので、小電流供
給時の第1の駆動トランジスタおよび第2の駆
動トランジスタにおける電力損失を大幅に小さ
くできる。従つて、電力効率が改善される。特
に、定常的な速度制御状態の時には供給電流が
かなり小さくなつているので、大幅な効率改善
の効果が得られる。
(b) Since the operating voltage of the first drive transistor and the second drive transistor when the current supplied to the coil is small can be significantly reduced, the operating voltage of the first drive transistor and the second drive transistor when the current is supplied to the coil is small. Power loss can be significantly reduced. Therefore, power efficiency is improved. In particular, since the supplied current is considerably small during steady speed control, a significant efficiency improvement can be achieved.

(c) コイルへの供給電流が大きい時の第1の駆動
トランジスタおよび第2の駆動トランジスタの
動作電圧を大きくできるので、大電流供給時で
も第1の駆動トランジスタおよび第2の駆動ト
ランジスタは安定に能動領域で動作する。従つ
て、駆動トランジスタの動作電圧の制御は、コ
イル電流の値および変動にかかわらず安定に行
なわる。
(c) Since the operating voltage of the first drive transistor and the second drive transistor can be increased when the current supplied to the coil is large, the first drive transistor and the second drive transistor are stable even when a large current is supplied. Operates in the active region. Therefore, the operating voltage of the drive transistor is stably controlled regardless of the value and fluctuation of the coil current.

なお、本発明は回転運動する回転電動機に限ら
ず、モータ可動部が直進的に相対移動する、いわ
ゆる直進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、マグネツトによる安定
な界磁手段に限らず、固定磁化された界磁手段な
ら、いかなる構造のものでも良く、たとえば直流
励磁される磁極構造のものであつても使用可能で
あるし、コイルの相数も3相に限らず、任意であ
る。
It goes without saying that the present invention is not limited to a rotary electric motor that rotates, but can be similarly applied to a so-called linear electric motor in which a movable part of the motor moves relative to each other in a straight line. Furthermore, it is not limited to stable field means using magnets, but any field means with fixed magnetization may be used. For example, even a magnetic pole structure that is excited by direct current can be used. The number of phases is also not limited to three, but may be arbitrary.

また、前述の実施例の動作検出制御器18は第
2の駆動トランジスタ13,14,15の通電時
の動作電圧をすべて検出するようになしたが、本
発明はそのような場合に限らず、少なくとも1個
の駆動トランジスタの動作電圧をその通電時に検
出するようにしても良い。
Further, although the operation detection controller 18 in the above-described embodiment is configured to detect all the operating voltages when the second drive transistors 13, 14, and 15 are energized, the present invention is not limited to such a case. The operating voltage of at least one drive transistor may be detected when it is energized.

また、位置検出手段は前述の実施例に示したご
ときホール素子等の磁電変換素子に限らず、たと
えば高周波結合を利用する方法など周知の各種の
方法が利用可能である。
Further, the position detecting means is not limited to the magneto-electric transducer such as the Hall element shown in the above-mentioned embodiments, and various known methods such as a method using high frequency coupling can be used.

また、駆動トランジスタ3,4,5,13,1
4,15にはバイポーラ形のトランジスタに限ら
ず、電界効果形のトランジスタを使用しても良い
し、スイツチングトランジスタ101もバイポー
ラ形に限らず電界効果形トランジスタやサイリス
タなどの半導体素子を使用できる。
In addition, drive transistors 3, 4, 5, 13, 1
The switching transistors 4 and 15 are not limited to bipolar transistors, but may also be field effect transistors, and the switching transistor 101 is not limited to bipolar transistors, but can also be semiconductor elements such as field effect transistors or thyristors.

また、前述の実施例では、電圧変換器の出力電
圧は直流電源よりも低くしたが、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源
から高い出力電圧に変換し、コイルに供給するよ
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
変調型チツパ方式、パルス幅変調型チツパ方式等
の各種の方法、構成を採用し得る。その他、本発
明の主旨にもとづいて種々の変形が可能である。
Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the output voltage of the voltage converter is lower than the DC power source, but 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, a frequency modulation type chipper type, and a pulse width modulation type chipper type can be adopted. In addition, various modifications are possible based on the gist of the present invention.

以上の説明から明らかなように、本発明の電動
機は電力効率が著しく改善される利点を有する。
従つて、本発明にもとづいて、たとえば音響・映
像機器に使用する電子整流子型の電動機を構成す
るならば、消費電力の極めて小さい省電力機器と
なすことができる。
As is clear from the above description, the electric motor of the present invention has the advantage of significantly improved power efficiency.
Therefore, if an electronic commutator type motor for use in audio/visual equipment, for example, is configured based on the present invention, it can be made into a power-saving device with extremely low power consumption.

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

第1図は従来の電動機の構成図、第2図は本発
明の一実施例を表わす回路結線図、第3図は電流
変換器の具体的な構成例図、第4図は電流制御器
の具体的な構成例図、第5図は第2図の回路動作
を説明するための図、第6図は第2図の回路各部
における電圧配分を示す図、第7図はトランジス
タの動作領域を表わす図、第8図は本発明の他の
実施例を表わす回路線図、第9図は動作検出制御
器または検出・比較器の特性図である。 1…直流電源、3,4,5…第1の駆動トラン
ジスタ、6,7,8…コイル、9…マグネツト、
11…位置検出器、12…第1の分配制御器、1
3,14,15…第2の駆動トランジスタ、16
…第2の分配制御器、17…電圧変換器、18…
動作検出制御器、19…相似電流発生器、23…
指令信号、24…電流変換器、41,42,4
3,44,45,46…ホール素子、48…電流
制御器、53…第1の選択器、64,65,6
6,87,88,89…検出トランジスタ、71
…検出・比較器、76…第2の選択器、109…
スイツチング制御器、101…スイツチングトラ
ンジスタ。
Fig. 1 is a configuration diagram of a conventional electric motor, Fig. 2 is a circuit connection diagram representing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing a specific configuration example of a current converter, and Fig. 4 is a diagram of a current controller. 5 is a diagram for explaining the circuit operation of FIG. 2, FIG. 6 is a diagram showing the voltage distribution in each part of the circuit of FIG. 2, and FIG. 7 is a diagram showing the operating area of the transistor. FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a characteristic diagram of the operation detection controller or the detection/comparator. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... DC power supply, 3, 4, 5... 1st drive transistor, 6, 7, 8... Coil, 9... Magnet,
11...position detector, 12...first distribution controller, 1
3, 14, 15...second drive transistor, 16
...Second distribution controller, 17...Voltage converter, 18...
Operation detection controller, 19... Similar current generator, 23...
Command signal, 24...Current converter, 41, 42, 4
3, 44, 45, 46... Hall element, 48... Current controller, 53... First selector, 64, 65, 6
6, 87, 88, 89...detection transistor, 71
...Detector/comparator, 76...Second selector, 109...
Switching controller, 101... switching transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 モータ可動部の位置を検出する位置検出手段
と、複数相のコイルと、直流電源から可変出力の
直流電圧を得るスイツチング方式の電圧変換手段
と、前記電圧変換手段の一方の出力端子と前記コ
イルの各給電端子の間に接続されたK個(Kは3
以上の整数)の第1の駆動トランジスタからなる
第1の駆動トランジスタ群と、前記コイルへの電
流供給を指令する指令信号に対応し、かつ、前記
位置検出手段の出力に応動して前記第1の駆動ト
ランジスタ群の通電を分配制御する第1の分配制
御手段と、前記電圧変換手段の他方の出力端子と
前記コイルの前記各供給端子の間に接続されたK
個の第2の駆動トランジスタからなる第2の駆動
トランジスタ群と、前記位置検出手段の出力に応
動して前記第2の駆動トランジスタ群の通電を分
配制御する第2の分配制御手段と、前記電圧変換
手段の出力電圧を制御する動作検出手段を具備
し、前記第2の分配制御手段は、第1の基準電圧
信号を得る第1の基準電圧発生手段と、前記第1
の駆動トランジスタ群の通電状態にある前記第1
の駆動トランジスタの動作電圧と前記第1の基準
電圧信号を比較し、該比較出力に応じて前記第2
の駆動トランジスタの通電電流を制御する第1の
比較手段を含んで構成され、かつ、前記動作検出
制御手段は、第2の基準電圧信号を得る第2の基
準電圧発生手段と、前記第2の駆動トランジスタ
群の通電状態にある前記第2の駆動トランジスタ
の動作電圧と前記第2の基準電圧信号を比較し、
該比較出力に応じて前記電圧変換手段の出力電圧
を制御する第2の比較手段を含んで構成され、さ
らに、前記第1の基準電圧発生手段の前記第1の
基準電圧信号および前記第2の基準電圧発生手段
の前記第2の基準電圧信号を前記指令信号に応動
して変化させるように構成されたことを特徴とす
る電動機。
1. A position detection means for detecting the position of a motor movable part, a multi-phase coil, a switching type voltage conversion means for obtaining a variable output DC voltage from a DC power supply, one output terminal of the voltage conversion means and the coil. K (K is 3) connected between each power supply terminal of
a first drive transistor group consisting of first drive transistors (an integer greater than or equal to); a first distribution control means for distributing and controlling energization of a group of drive transistors;
a second drive transistor group consisting of a second drive transistor; a second distribution control means for distributing and controlling energization of the second drive transistor group in response to the output of the position detection means; The second distribution control means includes a first reference voltage generation means for obtaining a first reference voltage signal, and an operation detection means for controlling the output voltage of the conversion means.
The first drive transistor group is in an energized state.
The operating voltage of the drive transistor of the first reference voltage signal is compared with the first reference voltage signal, and the second reference voltage signal is
the operation detection control means includes a second reference voltage generation means for obtaining a second reference voltage signal; Comparing the operating voltage of the second drive transistor in the energized state of the drive transistor group with the second reference voltage signal,
The second comparison means controls the output voltage of the voltage conversion means according to the comparison output, and further includes a second comparison means that controls the output voltage of the first reference voltage generation means and the second reference voltage signal of the first reference voltage generation means. An electric motor characterized in that the second reference voltage signal of the reference voltage generating means is configured to be changed in response to the command signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60216786A (en) * 1984-04-11 1985-10-30 Secoh Giken Inc Y-connected 3-phase semiconductor motor
JPH0634618B2 (en) * 1984-10-11 1994-05-02 株式会社日立製作所 Motor drive circuit
JPH0374193A (en) * 1990-08-03 1991-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54162117A (en) * 1978-06-13 1979-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic commutator type motor
JPS55120387A (en) * 1979-03-06 1980-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54162117A (en) * 1978-06-13 1979-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic commutator type motor
JPS55120387A (en) * 1979-03-06 1980-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor

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