JPS58198187A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、ｗＩＬ源から供給される電力を効率良く利用するよ
うにしたものである。 従来、電子整流子型の電動機では、出力電圧の一定な直
流電源からトランジスタ等を用いて減圧制御し、たとえ
ば電動機の速度に対応した駆動電圧を供給していた。第
１図に従来の電子整流子型電動機の構成例を示す、船１
図において、（１）は直ａＳＳ、（２）　ｊｉ　ｍ　Ｉ
Ｉ制ｍ＋器、＋３）　（４）　（５）　ハｔｌＡ　動）
　５　：／　シスタ、　（６）　（７）　（８）は８相
のコイル、（すはロータにとりつけられた界磁用のマグ
ネ、トである。 上記通電制御器（２）はマグネット（９）の（ロ）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と
もに、回転速度に応じた電圧をコイル＋６）　（７）　
（８）に供給する。従って、直流ｗ１．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、
血流電源（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。 通常の電動機においては、駆動トランジスタのコレクタ
損失かかなり大きく、電源の供給電力に対する有効消費
電力の比（車力効率）は小さく、１６〜８ＱＳ１程度で
あった。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１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
力動作時の効率が者しく悪くなっていた。 また、第１図のごとき構成では、コイル（６）　（７）
　（ｉｔ）に片方向の電流しか流れないために、コイル
利用率か但く、電動機効率はさらに低かった。 本発明は、そのような点を考−し、コイル番ζ両り向の
玲り流を供給するようにし、かつ可変出力の直ａｈ：圧
を取シ出すことのできるスイッチング方式の璽田変換手
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、萌変嫂度−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ｆ！ｔＩＥ
ＩＩ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。 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＋絞・と、複数相のコイルと、前記コイルにｗＩｔ
流を供給する第１の駆動トランジスタ群と、前記位置検
出手段の出力ｉζ応動じて前記姐１の駆動トランジスタ
群の通電を分配側−する第１の分配制御手段と％前記コ
イルと鮎１ｔ７）＄１動トランジスタ岬によるｗｉ電流
路直列に挿入され１こ組２の駆動トランジスタ群と、前
記位置検出手段の出力に沁１して前記ｍ２０駆動トラン
ジスタ群の通電を分配制御する繭２の分配制御手段と、
電力供給源となる血流電源と、前記自流電源からコイル
への電流路に直列に挿入され前記曲流ｗ！を源から可変
出力の一流電圧を得るスイッチング方式ノ電圧変換手段
と、Ｕ記亀圧変挨手段の出力電圧をｆｔ、！ｌ　＆１す
る動作検出＆ｊ＋紳手段とを具備し、前記動作検出制御
手段は前記第１の駆動トランジスタもしくは観２の駆動
トランジスタのうち少なくとも１ｍのトランジスタの通
電時の動作電圧を検出して、その検出信号に応じて前記
電圧変換手段の出力電圧を制（転）していることを特徴
とするものであり、これにより所期の目的を達成しＴこ
ものである。 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。観
２図において、〈ｌ）は直流ｗｔ源、（３）（４）　（
６）は＠１の駆動トランジスタ、（６）　（７）　（１
１）は８相のコイル、　（９）はり−タにとりつけられ
た界磁用のマグネット、破線で囲まれている部分（ロ）
はマグネット（９）の磁束を感知するホール菓子（財）
＠輪＠４＠ａ−からなり、マグネット（９）（モータ可
動部）の回転位Ｉｎを検出する位置検出器、（２）は位
置検出器（２）の出力に応動して＠ｌの駆−トランジス
タ（３）　（４）　（５）の通電を分ヤ制御する第１の
分配制御器、ａｌｌ鱒（至）はコイル（６）（７）　（
８）と抛ｌの駆動トランジスタ群（ａ）　（４）　（５
）と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
（り　（４）　（ｓ）の各出力端子に接続された）＠２
の駆動トランジスタ％−は位置検出器（ロ）の出力に応
１して第２の駆動トランジスタｏｓｏ４ａａの通電を分
配制御する８！Ｉ２の分配＠ｍＩ器、的は自流電源（１
）からコイル（６）　（７）　（ａ）への電流路に直列
に挿入され、直流ＩＫ　ｍ　（１）から５Ｊ変出力の直
流電圧−を得るスイッチング方式の電圧変換器、（至）
は紬１の駆動トランジスタ（３）　（４）　（５）の通
電時の動作電圧を検出し、その検出信号によシミ圧変換
器初の出力電圧をｗ４１ｍｌする動作検出制御！ｌ器で
ある。ま、た、（２）（２）は直流電圧源、（至）は指
令信号、（ハ）は指令信＠（２）に対応した電流ｉｌを
出力する電流変換器１輪は電流変換器軸の出力電流ｉ１
に応動した細流−ｅｌｌ　を発生する相似電流発生器で
ある。 次に、その動作について説明する。指令信号翰は電流変
換器−に入力され、電圧線（２）の電圧値と比較され、
その両者の差に応じた［ｆ＃ｉｔに変換される。指令信
号（２）は周知の速度検出手段および速度電圧変換手段
によって得られるものであり、マグネット（９）の回転
速度に対応してその値を変化する。 第８図に電流変換器軸の具体的な構成例を示す。 指令信号■と電圧扮（２）は差動トランジスタ（１１１
）〆 （１１２）のベースにそれぞれ印加され、その電圧差に
応じて定電流源（１１６）の電流値が各コレクタ麹に分
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（１１？）のカレントミラー
によって反転され、トランジスタ（１１りのコレクタ電
流と比較され、トランジスタ（１１８）を介して出力（
電ｒｌｔ吸込）される。 電流ｆ換器■の出力ｉ１は相似電流発生器（至）に入力
される。相似電流発生１１０１１はトランジスタ（２）
−４Ｌ抵抗＠９４ｍからなるカレントミラー回路により
構成され、電流変換器（２）の出力１１に相似（比例ま
たは略比例）の電流軸＋１１を出力する。電流１、は第
１の分配制ａ器（２）のダイオード１１４．抵抗−、ζ
、Ｊ：　ｔｌ電圧信号Ｖｔに変換され電流量１は動作検
出制ａ器（ト）の抵抗（２）、ダイオード１Ｉ８５＃ａ
により電圧信号ｖ２に′＃余されている。この電圧ｖｔ
、■は指令信号（ハ）に応動して変化する（それぞれに
運動変化する）。 ます、通常の一転駆動動作について説明する。 御 ここで、■舅を一定と考える。−１の分配側ｐ＠は％　
　　１コイルｆ６）　（７）（３）への電流路（ｍｌの
駆動トランジスタＬ３ｒ　（４）　ＩＥＩ）の通電電流
路）に直列に挿入され、その供給ＷＩｔＩ！ＴｉＦを検
出する電流検出用の抵抗−と、抵抗−の電圧降下と指令
信号（２）に応動するＷＩＬ比信号信号が入力され、そ
の両者に応動した出力電流を得るｍｌの電流制御器−と
、トランジスター−υ−からなる第１の過択−膚とによ
り構成されている。 龜４図に−１の電流制御器−の具体的な構成例を示す、
トランジスタ（１２１）のベース鋸に電圧信号■を入力
し、エミッタ傭に抵抗−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
（１２ｇ）（１２ＪＩ）のカレントミラーによって電流
反転して出力され、第１の選択１１峙に供給される。 ′ｍｌの選択器Ａのトランジスタ団θυ−のエミッタは
共通接続され、ベース側に位置検出器（ロ）のホール素
子Ｇ１１４４２−の出力電圧がそれぞれ印加されている
。ホール素子−四輪はマグネット（９）の磁束を感知し
、その回転位置に応したアナログ電圧信号を発生する。 トランジスタ４４１１１１Ｊ−は、そのベース電圧の差
に応じて共通エミッ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
か最も大きくなり、他のトランジスタコレクタｌＫ＆は
零となる。トランジスター・ｌｉｄの各コレクタ電流は
−１の駆動トランジスタ＋３）　（４）　（５）の各ベ
ースｗＩＬ流となり、電流増幅されてコイル（−）　（
７）　（８）へ供給される。 コイル＋６１　（７）（３）への供給電流（駆動トラン
ジスタ（３Ｊ　（４）　（６）の通電電流）は抵抗−の
電圧降下として検出され、１ａ１の電流制御１１＠に入
力される。これにより、銅ｌの電流制御１！ｍ、Ｉｌｉ
の選択器−１１ｔの駆動トランジスタ（３）　ｕ）　１
）および抵抗−によって第１の帰還ループ（ｌＩＥ［帰
還ループ）が構成され、コイル＋ａ）　（７）　（ａ）
への供給電流を確実に電圧信号Ｖ、　（従って、指令信
＠（２）に対応した電流値となしている。その結果ｂｌ
ｉｉの駆動トランジスタ（３）（４）　（６）のｈ！鵞
バラツキの影−は着しく小さくなる。また、マグネット
（９）の−転に伴ってホール菓子一一４１１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（ａ）　（４）　（６）の通電を
制御し、切り換えてゆく。 なおコンデンサーは上述の帰趨ループの位相補値（発振
防止）のためにつけられている、また、コイル［６Ｊ　
（７）　（８）に並列に接続されたコンデンサー両−と
抵抗−一一の直列回路は、通電路の切や換えに伴うスパ
イク電圧を低緘するものであΣ。 第２の分配制細器０りは、コイル（６）　（７）　（旬
の端子の電圧の平均的なｆｆ（ここでは星形結線の中性
点の電圧）を検出する検出・比較器（２）と、トランジ
スター（７婢四からなる＠２の迫択器輸によって構成さ
ねている。検出０比較器向は、コイル４６３　（７）　
（１１）の中性点の電圧（ｅｎＪｗＩＬｉｋＩ端子カら
コ４　ル（６）　＋７＞　（８）　ノ１１４子をみた電
圧の平均的な値）を抵抗同を介して入力される第２の電
流Ｓ＋御器（至）と、□抵抗（２）ｑ荀により地圧変換
器ａηの出力電圧−の分圧電圧Ｖｒを得る基準電圧器（
７＠により構成されている。基準電圧器−による基準電
圧Ｖｒも＠２０ＩＩＥａｌｉ制御器四に入力され、検出
電圧（中性点の地圧）との差に応じた電流が第２の暇流
制卸器（至）より出力（を流段込）される。 第６図に第２の電流制御器−の具体的な構成例を示す、
トランジスタ（１８１）のベース側に検出電圧を印加し
、トランジスタ（１８２）のベース側に基準電圧Ｖｒを
印加すると、その両省の差に応じて定電Ｉ！Ｔｌｒ諒（
２）の電流がトランジスタ（１８１）（ＩＪ１２沁コレ
クタ側に分配される。トランジスタ（１８１）（１８２
ｙ）コレクタ電流はトランジスタ（１８６）（１８７）
の′カレント２ラーにより反転され、トランジスタ（１
８２）のコレクタ電流と比較ｉれ、その差に応じた電流
がトランジス、り（１４０）を介して出力（［流吸込）
さね、第２の選択器−に供給される。第２の電流軸ｂ’
ＡｒＭＩ／−の出力電流は検出電圧（中性点の電圧）が
小さくなると大きくガる。 εＢ２の選択器−のトランジスターｆｆ場（至）はエミ
ッタを共通接続され、各ベース端子に位置検出器αｐの
ボール素子−ｍ−の出力が印加され、そのベース電流に
応じて共通エミッタ電流をコレクタ側膠ζ分配する。ト
ランジスターσ＠四の各コレクタ電流は第２の駆動トラ
ンジスタ（至）−（ト）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　１い
机 むγ−ンて、検出・比較器ｇ１．ｍ２の選択ｍｍ、第２
の駆動トランジスタ＃Ｑ４ａθ、コイル（６ｔ（７）　
（ｓ月こよって第２の帰還ループが構成され、検出電圧
（中性点の地圧）か所定の電圧（基準電圧Ｖｒに対２）
となるように動作し、第１の駆動トランジスタ（３）（
４）　（５）の通電ｌＩｒ流（指令信号（２）に対応）
と等しい電流が第２の駆動トランジスタ０αＪＣ１５に
もＭｒ、れ、コイルｆ６７　（７）　（８）には両方向
の電流（マグネット（−）の回転に伴って電流の向きが
変るｗｔ流、）が安定に供給゛される。 これについて説明すれば、第１の駆動トランジスゆの通
電電流が過設的に第２の駆動トランジスタの通電ｗ１流
よりも大きくなると、コイルの端子の電圧（θ側竜帥電
圧を基準）は全体的に小さくなり、そわに伴って検出・
比較器（２）の検出電圧は小さくなる５゜この検出電圧
の話手は第２の電流制卸゛器。。出カ□□ヵき、１、つ
２゜工択器８１１　’に介して第２の’ＩＭ　’ｋｌ＋
　トランジスタのベース電流、従っ、てコレ、フタ電流
を大きくする。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ｗ流か鯖２の駆動トラ
ンジスタより出力される。ま１コ、検出・比較器向の検
出電圧はム阜陳し＋器σ尋の基準電圧Ｖｒに等しい、も
しくは略等しい鎗に安定に制御される。なお、コンデン
サーは簡２の帰還ループの位相１１１１［（発振防止）
のために−ノＣすでいる。 このように、第１の帰還ループと第２の帰還ループによ
って、位置検出器αυの出力に対応したコイルに指令信
号−に対応した電流か安定に供給され、マグネット（９
）の回転に伴ってコイル１６）　（’Ｉ’）　（８）へ
の電流路は一次切如換わり、肉方向の電流が供給される
。 次に、動作検出制御ｌ！（至）と電圧変換器（財）によ
る出力電圧ＶＭの制御方法について説明する。相似電Ｍ
ｔ発生器（６）の出力ｉ１は動作検出側ｍ器（至）に入
力され、抵抗−、ダイオードーーによって＠１０駆動ト
ランジスタ１３）　（４）　（６）の共通接続端子（工
ｉ２タ側）から所定電圧値の基準電圧信号Ｖ、を発生す
る。地圧信号ｖ２は地圧信号にに運動して変化しく　Ｖ
ｔ　、％１、！共に指令信号−に応動して変化する）、
コイル１６１　（１）　１８１への供給１１Ｅ＆（すな
わち、−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■を大きくし、供給電流の小さい時に
信号ζを小さくしている。検出トランジスタｌＩ４ｌｍ
−の各エミッタ側は基準端子として基準電位点（信号鳩
の点）に直流的（直接もしくは抵抗、ダイオード等を介
して）に接続され、各ベース麹は検出端子として直流的
に第１の駆動トランジスタ（３）　（４）　（＆）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１３）　（４）　（５）の通電状態にあるトラ
ンジスタの動作電圧（コレクタ・エミッタ闇電圧Ｖ（１
の絶対値）と基準１１圧信号盾とが比較され、その動作
電圧値が信号〜よりもエミッタ・ベース間一方向電圧Ｖ
Ｄ分小さくなると、対応する検出トランジスタＮＭＩＩ
か導通し、コレクタ側に電流を出力する。 たとえば、駆動トランジスタ（至）と（４）が活性とな
っている場合の電流路を第６図に示す、その電流路は、 電圧変換器（ロ）の出カー→龜２の駆動トランジスタ（
２）→コイル（６）　（７）→第１の駆動トランジスタ

【）→抵抗−→ｅ倶（電線 となっている、従って、通電状態にある第１の駆＃ｄ１
トランジスタ（４）の動作電圧が他の駆動トランジスタ
１３）　（６）の電圧よルも小さくなる。検出トランジ
スタ６４１＠−は第１の駆動トランジスタ（３）　（４
）　（５）の動作電圧と基準１圧信号隻を比較し、第６
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８がよりもＶｎ分小さくなると、検出トラン
ジスターか粘性となり、コレクタ電流を出力する。 各検出トランジスターーー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＠、トランジスター、
抵抗１ｍ（７１からなるカレントミラー、にょって反転
増幅される。すなわち、通電時の第１の１ＩｊＡ動トラ
ンジスタの動作電圧に応じた出力電流か得られ、電圧変
換１１＠に供給される。 −汗変換器（財）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
電路に直列して挿入された給電制御用半導体スイツチン
グ素子を構成するところのスイッチングトランジスタ（
１０１）と、上記スイッチングトランジスタ（１０１）
全２ｉン・オフ副針するスイッチング制御器−と、フラ
イホイール・ダイオード（１０６）と、インダクタンス
素子（１０６）　ト、コンデンサ（１０７）によって構
成されている。スイッチング制ａｌｌ　’ａ　Ｌ−は、
たとえば５０Ｋ）ｈ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（至）の出力を電圧信号に変換し
Ｔこ後に前記三角波体外と比較するコンパレータ等の崗
知の権々の構成を利用でき、動作検出制御１１１１０ｍ
の出力信号に応じたデユーティのパルス信号を得て、ス
イッチングトランジスタ（１０１）をオン・オフ制ａす
る。電圧変換器（財）の出力電圧ＶＭは、スイッチング
トランジスタ（１０１）のオン時間・オフ時間（実質的
なデユーティ比率）に関係して変化する。このスイッチ
ングトランジスタ（１０１）がオンの時にはＶｉ８ｓと
なり、直流電源（１）はインダクタンス素子（１０６）
を通して負荷鈍に電流を供給する。スイッチングトラン
ジスタ（’１０”１　）がオフになると、フライホイー
ル・ダイオード（ｌｏｊ）かオンとなり、インダクタン
ス素子（１０６）に蓄えられたエネルギーを負荷便に供
給する。その結果、電圧変換器切の出力電圧■−よトラ
ンジスタ（ｌＯｌ）のオフ時間のデカされ、電流値か太
き（なるとスイッ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［ハ１比率を小さくして出力電圧
−を小さくする。従、って、動作検出制御ｌｌ器（至）
、電圧変換器（財）および第１の駆動トランジスタ（、
Ｉ）　（４）　（５）によって第８の帰還ループが構成
され、前述の第１の駆動トランジスタ（３）（４）（５
）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ｖ２に対応した所定値（犬体隻−Ｖ、＆！度）と
表るように電圧変換器（ロ）の出力電圧■アを１４１１
ｉｌｌシている。これについて説明すれば、第１の駆動
トランジスタ（３）　（４）　（５）の動作電圧が減小
すると、動作検出ｆｉＡｆｍ＠＠の出力電流が大きくな
し、スイッチング制御器−の動作によりスイッチングト
ランジスタ（１０１）のオン時間比率を大きくし、＋４
！！圧′＃：ＩＩＩ！器初の出力地圧隻を大きくして、
第１の１動トランジスタの動作電圧を大きくする。逆の
一１合も同様である。 次に、ｋｌ、ｔｓ２および爾８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％損、抗勧の電圧降下は指令信号−に対
応しｒこ釦となり、第１の駆動トランジス４１（３）　
（４）　（５）および＠２の駆動トランジスタ（６）ｏ
４（ハ）は位置検出器αｐによル選択されたコイルに指
令信Ｊｉ＋翰に対応しｆこ電流を供給して（６１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）の通電杖姑のトランジスタの動作電圧は
電圧信号η（従って、指令信号の）に対応した能動領域
内の所定の小さな値となる（＠８の帰還ループ）、また
、コイル＋６）（７）　（８）の端子の電圧の平均値（
中性点の電圧）は基Ｐ＄電圧器ｇ−の基準電圧信号Ｖｒ
に対応した所定の値となっている（＠２の帰還ループ）
、ここで、基準電圧１１四は電圧変換ｍ輪の出力−圧Ｖ
Ｍを抵抗ｎｔ１４にて分割することによシ基準電圧Ｖｒ
ｆｔ得ており、ここではＶｒをＶＭ／２もし１１１ゝ くは略ＶＭ／２　　となしている、その結果、簡２の躯
１】トランジスタ（ハ）α４１Ｑ５の通電時の動作電圧
は第１の駆動トランジスタ（３）　（４）　（５）の通
１１Ｅ時の動作ＩＩＥ汗に等しくもしくは略等しくなり
、能動領域内の小さな値となる。これによ）、血流電−
（１）の電圧Ｖｓは第７図に示すように一路の各部分に
印加される。 このような吠皺かも指令信号−が微小量小さくなった場
合を考える。 ■　指令信号■の減小はＩｌｔ流変流器換器出力１１を
大きくし、相似電流発生器翰の出力電流ｉ、。 ｉ、の値を太き（し、電、圧信号Ｖｌ　、％を大きくす
Ｚ、。 ■　電圧信号■が大きくなると、ｍｌの駆動トランジス
タ１３Ｊ　（４）　（６）の通電状態のトランジスタの
する（第１の帰還ループ）。 ■　第１のｗＡ駆動トランジスり（３）　（４）　（６
）の通電電流が過渡的に第２の駆動トランジスタ（２）
ｏ４（２）の通１Ｍ電流よりも大きくなシ、コイル（６
）　１７）　（８）の−子　１の電圧が小さくなる。そ
れに伴って、検出・比較器間の検出電圧信号が基準−：
圧信号Ｖｒよりも小さくなり、その出力電流を大きくし
、＠２の駆動トランジスタ（至）ｈｏａの通電状態のト
ランジスタのベース電流、従ってコレクタ電流か大きく
なり（第２の帰還ループ）、１１！の駆動トランジスタ
の通電−１流が−１の駆動トランジスタの通Ｉｌ［ＷＩ
！を流に尋しくなる。 ＠　第１および第２の帰還ループの！ｋｉ１作により、
コイル（６）　（７）　（１１）への供給電流が増加し
、その電圧降下が大きくなるために、第１の１ＫＩＩＪ
Ｊトランジスタおよび錦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（３）　（４）　（６）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
Ｖ、の増加は、動作検出制御器（２）ｋて検出され、そ
の出力電流を大きくシ、電圧変換器（ロ）のスイッチン
グトランジスタ（１，Ｑｊ）のオン時間比率を大きくし
て、その出力電圧−を大きくする（ＷＡ８の帰還ループ
）。 （Ｄ　　ＶＭの増加は論２の分配制御器（至）の検出・
比較器συの基準電圧Ｖｒを大きくシ、コイル（Ｉｌｌ
）　（７）　（１１）の−子の電圧の平均社を大きくす
る。 ■　■、■の動作により（実際には、■〜■の動作はほ
ぼ同時に起る）、鋤１ｔＤ−動トランジスタの通電時の
動作電圧を電Ｅｋ、ｔＭ％ｋに対応しｒコ所冨の−とな
すような出力電圧■輩を電圧変換ｍａ′４が発生して安
定となる（全体が安定、平絢状−になる）。 指令＠号輪が大幅に変化する場合でも同様に安定状鯨に
おちつく（上述の微小変化が連続的に生じるものと考え
て良い）。 本実施例の電動機は１次の点で大幅に効率が向上してい
る。 （１）　　コイルに両方向の電流を流すため、コイルの
利用率か高い。 （２）ｋｌの＠Ｋ　ＩＥＩＪトランジスタおよび＠２の
駆動トランジスタの動作電圧か能動領域内の小さな値で
あり、そのコレクタ損失が小さ％Ａ　（＠　！　）ｋｍ
ループおよびｓｔｉの蛤達ループの動作による）。 （３）　　スイッチング方式の電圧変換器を使用してい
る１こめ、電圧変換−に伴う撫失は−めて小さい。 ：１４ｒｊ、ｍｌの帰還ループの動作によりコイルへの
供給電流は鎗実に指令信号に対応した−となり、前述の
鉋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）の相聞のバ
ラツキか小さくな抄、その検出か容易かつ安定となる。 さらに、本実施例では、基準−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１の電
位点に接続し、検出端予備を直流的にｗＡＩＩＥ！Ｉト
ランジスタ（３）　＋４１　（５）の各出力端子に接続
しｒこＰＮＰ＠）ランジスタからなる検出トランジスタ
ｒ４６１−を使用しているために、第１の駆動トランジ
スタ（３）（４）　（５）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・チップ上に集積回路化することか
可能となる。 その結果、第２図のｌＥ動機の−ｉ部分をモノリシ、り
集積回路にて構成する場合に、外付部品が少なく製造か
容易となる。また、その検出特性も相聞のバラツキも小
さく、検出に必要な［＆も小さくで良い、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・エミッタ１１ｍ圧およびベース脅
コレクタ間１圧か大きくとれ、信頼性が向上する。 まｒこ本実施例では％＄１１の駆動トランジスタ（３）
（４１（６）の動作電圧と比較する基準電圧信号■を指
令ｒｇ号四に応動して変化させ、コイル（６）　（ｒ）
　＜４）への供給ｌ１ｌｒ流（すなわち、駆動トランジ
スタの通電電流）か大きい詩に電圧１を大きくシ、供給
電流の小さい峙に電圧■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
にかかわらず一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（ロ）の出力電圧か制卸されるー　この
まうな特性は、特に駆動トランジスタの飽和を考慮する
と、重要である。 これについて説明する、一般に０、トランジスタの飽和
電圧は通電電−（コレクタ電流）に比例し　　　　゛て
大きくなり、辿に、能動鎖板は狭くなってゆく（第８−
参照）。 いま、電圧＠号鳩を一定（抵ｂ’ｔ　ｈ’Ｊ　ｓ　ダイ
オードーーの絢＠電圧が一定）の場合を考える。艶ｌの
駆動トランジスタが飽和杖１となりかつその１ｆｌｌ＊
１ｅｃａを大きくするように妃作するならば、壊ｅ電流
の増大に伴って動作電圧（この場合は飽和電圧）が大き
くなる。従って、基ｔｔ＝電圧信号へと動作電圧との差
は小さくなり、検出トランジスタの出力電流か小さくな
り、電圧変換器傾の出力Ｉｌｒ　ＥＥ　ＶＭを小さくす
る。その結果、電圧変換＊ａηの出力範囲にはまだ十分
金箔があるにもかかわらず、動作検出制御器（至）の出
力＊ｍが小さいために電圧ＶＭが小さな値で安定してし
まう（＠８の帰還ループの誤動作）。 一方、本実施例のごとく％電圧信号ζを通電電ｔＡｒに
応動して連１１／＋　Ｖ化させるならば、　ｉｓ＊電流
の増大に伴う＃ＩＭ動トランジスタの飽和電圧の増加よ
りも電圧信号■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
−の出力電流は大きくなり、電圧液Ｗｋ器ａｎの出力電
圧１も出力範囲の最大ｍまで太きくなる。すなわち、コ
イルへの供給電流にかかわら−（、電圧変換器（２）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、コイルへの倶給喧流の少なし詩の駆
動トランジスタの−＋　ｔ’ｌ覗ルを小さく設定できる
ために、そのコレクタ損失を者しく小さくできる、 まｒコ、動作検出制御器（ト）は、第２の駆動トランジ
スタの動作ｗＩｔ圧が所定値（η−ＶＤ）以下になると
、その出力電圧が動作電圧に応動して変化し、ＩｖＩＩ
￥釧圧か所定（ｇｌ（％−Ｖｎ）以上に大きくなるとそ
の出力ｗ雛は一定（零）となり変化しない、第９ｋにそ
の特性を示す。このような特性にするならば、姐１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Ｖ、／＃との差にえ
じ１こ電流が出力されるために、その差が大きい程出力
電流が大きくな秒、ｉＩ！８の帰還ループの応答動作が
安定、ｉｇ実となる。 琥ｒコ、動作検出制御器（至）の応動範囲は扶くで襄く
。 構成も容易となる。なお、ｍｌの駆動トランジスタの動
作電圧がＶＩ　　ＶＤよりも十分に大きい場合には動作
検出制御器（ＩＩの出力亀渡は過渡的に一足。 （零）となるが、第８の細進ループの動作により電圧変
換器ｏ７）の出力電圧１か小さくなり、−作検出制釦器
（至）の出力′＃１ｔ５＋＋が動作電圧にに；励する領
域になって安定する。 さらに、第２の分配制御器員の検出・比較に四の基準電
圧ｖｒを電圧変換器（ロ）の出力電圧ｖＭに連結変化（
第２図の実施例ではＶｒりＶＭ／２）させるならば、コ
イル１６）　（７）　（８）の平魁的な電圧（ｅ電源端
子を基準）が−に連動して変化し、第２の駆動トランジ
スタの通電時の動作電圧は第１の駆動トランジスタの通
電時の動作電圧と等しくもしくは略等しくなる。その結
果、第２の駆動トランジスタの動作電圧が能動領域内の
小さな値となシ、そのコレクタ損失も十分に小さくでき
る。 第１咽に本発明の他の実施例を表わす一１路結線図を示
す０本例では、鮎２の分配制御器＠の検出・比較器（ハ
）においてコイル（６）　（７バ８）の端子よシ抵抗（
１５１）（１５２）（１５ｇ）を星形結ｉこしてその共
通接続点のｔＥｔ−を検出するようにしている。ま１こ
、動作検出動ｔｉｌｌ器（至）の抵抗ａｌｌ、ダイオー
ド旬關に定電流源（１５０）の電流を供給し％基準電圧
■を一定となしている。池の部分および動作は第２図の
実施例と同軸で、ちり、説明を省略する。 第１１図に本発明のさらに他の実施例を表わす回路繕啄
図を示す０本例においては、動作検出Ｉｇ−器（ト）か
第２の軸動トランジス４Ｉ（Ｌｌ（ロ）−の通電時の動
作電圧を検出するようにしている。それに伴って、相似
電流発生ｇｓ（２）にダイオード（２０１）、　）ラン
ンスタ（２０２）、抵抗（２０ＪＩ）（２０４）からな
るカレントミラーを追加し、電流変換器（ハ）の出力電
流ｉ１に応動（比例１まＴコは略比例）する電流ｉ３を
得て動作恢出罪１１器（至）に供給している。他の構成
および１ｋ１１作は第２図の実施例と＃１ｌＩ１１であ
る。 次に動作検出制御器（至）の＊ａと動作について説明す
る。相似電流発生熱（至）の電流１１は抵抗（２０６）
、ダイオード（２０６）（２０？）により石２の駆動ト
ランジスタ（財）Ｑ４１（Ｌｉの共通接続端子より重置
電圧値の基準　　′電圧信号１を発生している。ｗｌ圧
信信号は信号ηと連動変化しく　Ｖｌ　、Ｖｔは共に指
令信号翰に応動する）、第２の駆動トランジスタａａｏ
４ｗの通電電流が大きくなると■りは大きくなり、通Ｉ
［電流か小さくなると■、も小さくなる。 検出トランジスタ（２０８）（２０９）（２１０）の各
ベース端子は基準端子として基準の電位点（′％ｈの点
）に接続され、各エミッタ端子は検出端子としてそれぞ
れ抵抗（２１１）（２１２）（２１１１）を介して叱２
の駆動トランジスタ（財）ｏ４μｓの各出力端子に接続
され、コレラゆ端子は共通接続され、ダイオード藺、ト
ランジスター、抵抗６８１（７４からなるカレントミラ
ーに電流を供給するようにしている。 ！！１右に駆動トランジスタ（Ｌｌ（４）が活性となっ
ている場合の電流路を示す。このとき、麺２の駆動トラ
ンジスタ０の動作電圧か他の駆動トランジスタα４（至
）のＩｔＥ）：よりも小さくなり、その−か所定値（％
−ＶＤ）以下になると検出トランジスタ（２０８）が導
通し、コレクタａ番く電流を供給する。従って。 動作検出制御器−は第２の駆動トランジスタ榊（ロ）（
至）の通電時の動作電圧を検出し、その−に応した出力
ｗＩＬ流（吸込電流）を嘔圧変挾器靭に供給する。 第１１図の実＆？！ｌの全体の動作は次のようになる。 平ｌｊＩ杖態から指令信号（２）が微小魚小さくなった
場合の応答を考えると、 ■　指令信号（２）の減少は電ｆｆ１ｆ換器−の出力１
１を大きくし、相似電流発生熱（２）の出力電流ｉ！。 ｉ３を大きくし、電圧信＠　Ｖｓ　、Ｓを大きくする。 ■　ｗＩＬ圧信号信号大きくなると、第１の駆動トラン
ジスタ（３）　（４）　（る）の通電状態のトランジス
タのベース＊ａ、従フてコレクタ電流を大きくし、電圧
信号ｖ１に対応したｌＩＥ流をコイル（６）　（７）　
（８）に供給する（姐１の帰還ループ）。 ■　第ｌの駆動トランジスタの通ＷＩｔ電流が過渡的に
第２の駆動トランジスタの通電電流よりも大きくカリ、
コイル（６）　（７）　（ａ）の端子の電圧が小さくな
る。従って、ＷＡ２の分配側ａｗｅｓの検出電圧か基準
電圧信号Ｖｒよりも小さくなり、検出・比較器四の出力
電流を太きくり、Ｉ！２の駆動トランジスタ（至）Ｑ４
Ｑ１９の通電状態のトランジスタのベースＩＩＩ流、従
ってコレクタ電流が大きくなり（麺２の帰還ループ）、
第２の駆−トランジス夕の通電電流、が第１の駆動トラ
ンジスタの通電電流に等しくなる。 ■　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）への供給電流が増加しその電圧降
くなる（中性点の電圧がＶｒに等しくなっている）。 ■　第２の駆動トランジスタ（ＬｉＯ２（ト）の通電時
のトランジスタの動作電圧の減少および電圧信号ｖｚの
増加は、動作検出制御器（財）にて検出されその出力ｗ
ＩＬｆＩｒｒを大きくし、電圧変換器的のスイッチング
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を大きくする（第８の帰還ループ）
。 ■　−の増加は第２の分配制ａ器αＱの検出・比較器す
υの基準電圧Ｖｒを大きくし、コイル＋６）（７）　（
８）の端子の電圧の平均値を大きくする。 ■　■、■の動作（実除には、■〜■の鋤？’１はとん
ど同時に起る）、第２の駆動トランジスタの通ＷＩＬ時
の動作電圧を電圧信号ζに対応しｒこＨ「定の値となす
ような出力電圧■舅を電圧変換器的か発生して安定とな
る（全体が安定、平衡状態になる）。 以上の実施力のように、第１および第２の駆動トランジ
スタによってコイルに両方向の電流ヲ供給ｊ−、スイッ
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ａｌｌ領域内の所定の小さな１１に保つような
電子整流子型の電動機を構成−ｔ　’ｈと、次のような
数々の効果が得られる。 （υ　コイル利用率が向上し、効率が良くなる。 （ｚ〕　　電力効率が極めて高い。 （、Ｓ）　　駆動トランジスタの定格電力が小さくなる
。 １４１　　ｈＡｍトランジスタおよび電圧変換器での放
熱か少ない。 （−電圧変換に伴うスイッチング・ノイズはコイルに生
じない。 （山　整η「子（刷子）雑音か生じない。 （１）　　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。 なお、本発明は同転運１する回ＩＡＩｈ龜動機に限らず
、モータｉＪ！１Ｉ２１部か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、マグネットによる安定な界磁手段
に幽らず、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
のであっても使用可能であるし、コイルの相数も８相に
限らず、任意である。 まｒコ、Ｏ１Ｉ述の実施例の動作検出制御器（至）は第
１の１動トランジスタ＜３）　（４）　（ｂ）または＠
２の駆動トランジスタ（至）α場（至）の通電時の動作
電圧をすべて検出するようになしｒこか、本発明はその
ような場合に限らず、少なくともＩＩＪＡ１７）ｌ！ｌ
ＫｗＪトランジスタの動作電圧をそのＪＪｉｌ電時に使
用するようにしても良い。 まＴこ、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、たとえば島局、波
結合を利用する方法など周知の各種の方法か利用ＯＪ　
＆ｂである。ま１こ、１励トランジスタ［３）　（４）
　（５）　（１３Ｑ４　ｕ５にはバイポーラ杉のトラン
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、スイッチングトランジスタ（１０１）　＆バ
イポーラ形に限らす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。 −２ｒ：、１述の実施例では、電圧変換器の出力電圧は
血流ｗＩｔ源より低くしたが１本発明はそのような場合
に限ら１、たとえば乾電池等の低電圧ａｍから匂い出力
電圧に変換し、コイルに供給するよう番ζしても良い。 また、ｌｌ［圧笈換器の構成は前述の実＆例に献定され
ず、インバータ方式、周波数変調型チッパ方式、パルス
輪変−型チ、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檀々の変形か可能
である。 以Ｆの説明から明らかなように、本発明の電動機は電力
効率が着しく改善される利点を有する。 従って、本発明にもとづいて、たとえば音響・峡録機器
に使用する電子Ｉｌ流子型の電動機を構成するならは、
消費電力の極めて小さい省電力機器となすことかできる
。

【図面の簡単な説明】

第・１図は従来の電動−の構成図、錫２図は本発明の一
実施例を表わす回路結線図、＠８図は電流交換器の具体
的な構成例図、第４図は第１の電流！ＩＪ御器の具体的
な構成偽図、第６図は第２の電流制御器の具体的な構成
机図、第６図は第２図の回路動作を説明する１こめの図
、第７図は回路各部における直圧配分を／１＼す図、鉋
８区はトランジスタの動ｆ￥領域を表わす図、緬９図は
動作検出制御器の検出時　、を表わす図、第１咽は本発
明の他の実九例を表わす（ロ）路結線図、第１１図も本
発明のさらに他の実施例を表わす回路結線図、第１２図
は第１１図の回路動作を説明するｒこめの図である。 （１）−ｍ　流［１１ｉｉ＋、ｔ３）　（４）　ｆ５）
　・＝　８１４１　（７）　Ｗ動トランジスタ、（６）
（７）（ｌｉＪ・・・コイル、（９）・・・マグネット
、００・・・位１検出器、（６）・−・第１の分配制純
器、Ｕ１４四−・・第２の駆動トランジスタ、ｄ６・・
・記２の分配制御器、勤・・・電圧変換器、０樽・・・
動作検出制御器、ｑｌ・・・相似電流発生器、ｔＡ・・
・指令信号、（ロ）・・・電流変換器、−υ慢榊□１ 四輪一・・・ホー・し索子、−・・−第ｌの電流制御器
、−・・・第１の３＆択器、ｄｍｔ＋ｌ！　（２０ｇ）
（２０９）（ｆｆｉｌＧ）　−・・検出トランジスタ、
σト・・検出・比較器、ｒｉ−・・・Ｊｌｉ電圧８４１
、・ｌ−・・−第２の電流制御器、−・・・第２の過択
器、−・・・スイヮチング制御ｉＩ］器、（１０１）・
・・スイッチングトランジスタ 代理人　森本義弘 第３図 第４図 ｃｔ 第５図 第５図 ｓ 第７図 第８図 会？／１噛シｔ（Ｗｅεの、刊そえ１肴ｈン第ｑ図 ｈ−Ｆ’ＪＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　モータ川動部の位置を検出する位置検出手段と、
   ｍｈ相のコイルと、前記コイルにＩｌ＆を供給する第１
   の駆動トランジスタ群と、　ａｉＩ記位ｌｌ１１＃７１
   出手段の出力に応動して仙記越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、前記コイ
   ルとｋｌｏ駆動トランジスタ群による電流路に直列に挿
   入された＠２の［動トランジスタ群と、前記位ｗＩＩ検
   出手段の出力に応動して鋳記鉋２の駆動トランジスタ群
   の通電を分配＠御する第２の分配制御手段と、ａａｉｔ
   踪がらコイルへの電流路に一列に挿入され前記直流唯綜
   から可変出力の１ｌｉｆ流喧圧を得るスイッチング方式
   の電圧変換手段と、前記電圧変換手段の出力電圧を制卸
   する動作検出制卸手段とを具備し、前記動作検出制御手
   段は前記ｇ１８〜の駆動トランジスタもしくは麩２の＃
   Ｍ駆動トランジスタうち少なくとも１個のトランジスタ
   の通電時の動作電圧を検出して、その検出信号に応じて
   前記電圧変換手段の出力電圧を制御するようにしたｌＩ
   ｃｌＩｈ機。 λ　絶１の分配ＩＩＩＩＩｉ１手段は、コイルへの供給
   電流を検出し、その検出信号にもとづいて＠１の駆動ト
   ランジスタ群のｊｉｌＫ電流を指令信号に対応した値と
   なすように制卸していることを特徴とする特許請求の範
   囲！Ｉ１項記載の電動機。 ａ　＠２の分配制御器は、コイルの端子電圧の平均的な
   値が所定の電圧となるように第２の駆動トランジスタの
   通電電流を制御している仁とを特徴とする特許請求の範
   囲１１１項まｆコは第２項記載の電動機。 ４、第２の分配制卸手段は、基準電圧発生手段を有し、
   その基準電圧が電圧変換手段の出力＄１１Ｆ＋に応動じ
   て変化することを特徴とする特ｎ−餉求のｓｊＩ囲簡８
   項記載の電動機。