JPS5899280A - Dc motor wherein synchronous control is performed - Google Patents

Dc motor wherein synchronous control is performed

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JPS5899280A
JPS5899280A JP56195717A JP19571781A JPS5899280A JP S5899280 A JPS5899280 A JP S5899280A JP 56195717 A JP56195717 A JP 56195717A JP 19571781 A JP19571781 A JP 19571781A JP S5899280 A JPS5899280 A JP S5899280A
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    • 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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
    • H02P7/2913Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

Abstract

PURPOSE:To perform the synchronous control, by controlling an armature current so that the phases of a synchronizing signal and a rotary position detecting signal of the DC motor are discriminated, and a converted DC voltage agrees with the product of the detected counter electromotive force of the motor and an armature current. CONSTITUTION:A bridge circuit comprising resistors 3-5 and the motor 2 is constituted between a positive voltage terminal 1 of a power source 1 and a ground. A transistor (TR) 11 is connected to an armature circuit in series. A specified current flows into a base, and a constant current circuit is constituted. When the voltage at a terminal 31a is increased, a Schmitt trigger circuit 31 makes the TR11 nonconductive. When said voltage is decreased, the TR11 is conducted. Thus the armature current repeats the increase and decrease together with a flywheel diode 2a, with the normal repeating frequency being about 20kHz. The output of a position detector 10c of the motor and the output of a synchronous signal generator 10b are imparted to a phase discriminator 10, and the converted DC voltage is imparted to a differential amplifier 8. Control is performed so that the product of the detected electromotive force and the detected value of the armature current becomes equal to the DC voltage. Thus the synchronous control of the motor 2 can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直流電動機の同期制御装置に関するものであ
る。かかる技術が特に必要なのは、磁気録音再生機のキ
ャプスタン駆動用の電動機として使用した場合である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a synchronous control device for a DC motor. Such technology is particularly needed when used as a motor for driving a capstan in a magnetic recording/playback machine.

速度変動率は、0.03%位が標準仕様となった現在で
は、特に定速制御装置の制御特性が問題となっている。
Nowadays, the standard speed fluctuation rate is about 0.03%, and the control characteristics of constant speed control devices are particularly problematic.

最も広く、その簡易さの為に使用されているのは、周知
のブリッジサーボ回路−であるが、これには大きい欠点
がある。第1に回転速度の温間依存性及び負荷特性が悪
いことである。1般に2〜3−の回転速度の変化がある
。第2には、1回転につき6〜12パルスのりプルトル
クを含んでいるので、ワウフラッタを前記した値である
o、03嘩以下とすることが技術的に不可能となってい
る。
The most widely used bridge servo circuit, due to its simplicity, is the well-known bridge servo circuit, but it has major drawbacks. First, the warm dependence of rotational speed and load characteristics are poor. There is generally a 2-3- change in rotational speed. Second, since each revolution includes 6 to 12 pulses of pull torque, it is technically impossible to reduce wow and flutter to less than the above-mentioned value.

以上の理由より、周波数発電機を設け、F −■変換回
路を利用して、電機子電流を制御して定速制御を行なっ
ている。この場合には、温度特性、負荷特性は大きく改
善される。しかしかかる手段は定渚制御の為の周波数発
電機の出力周波数を大きくして、リプルトルクによる速
度変動を除去する回路を含ませているので、制御装置が
錯雑となり、又高価となり、現場の生産のときには、そ
の調整が微妙となり、大量生産の流れを乱す1つの問題
点となっている。
For the above reasons, a frequency generator is provided and an F--■ conversion circuit is used to control the armature current to perform constant speed control. In this case, the temperature characteristics and load characteristics are greatly improved. However, such means increase the output frequency of the frequency generator for constant shore control and include a circuit to eliminate speed fluctuations due to ripple torque, making the control device complicated and expensive, and making it difficult to produce on-site. Sometimes, the adjustment is delicate and becomes a problem that disrupts the flow of mass production.

以上の観点からみて、最も性能のよいキャプスタン駆動
の電動機としては、温度特性、負荷特性の良好な同期制
御(PLL制御)により回転速度が制御され、しかもリ
プルトルクが除去されて回転むらのない電動機となるも
のである。
From the above points of view, the capstan-driven electric motor with the best performance is an electric motor whose rotational speed is controlled by synchronous control (PLL control) with good temperature and load characteristics, and which also eliminates ripple torque and has smooth rotation. This is the result.

上述した要望を満足するものが本発明による新規な技術
である。
The novel technology of the present invention satisfies the above-mentioned demands.

リプルトルクが陳弁されているので、位置検知電気信号
の周波数を大きく設定する必要がなく、従って簡単な構
成め位置検知装置ですみ、又必要によっては、特に位置
検知装置を設けることなく、整流時における電機子電流
の変化を利用した位置検知電気信号によって同期制御を
行なうことのできる特性を有するものである。
Since the ripple torque is demonstrated, there is no need to set the frequency of the position detection electric signal high, and therefore a simple position detection device is required. It has the characteristic that synchronous control can be performed using a position detection electric signal that utilizes changes in armature current at the position.

更に又電機子コイルのインダクタンスを利用して、ジュ
ール損失のない回転速度の制御を行なうことができる特
徴がある。
Furthermore, the inductance of the armature coil is used to control the rotational speed without Joule loss.

次に第1図以下の実施例について、その詳細を説明する
Next, the details of the embodiments shown in FIG. 1 and below will be explained.

本発明の思想は、周知の2相若しくは3相の電機子コイ
ルを具備した半導体電動機若しくは整流子電動機のいづ
れにも適用できるものであるが後述するように、3相の
電機子コイルを有する直流電動機でY型結線と呼称され
るものに適用すると、その効果はより大きくなるもので
ある。
The idea of the present invention can be applied to any of the well-known semiconductor motors or commutator motors equipped with two-phase or three-phase armature coils, but as will be described later, it is applicable to DC motors with three-phase armature coils. If applied to what is called a Y-type connection in an electric motor, the effect will be even greater.

第1図において、電源正電圧端子lとアースとの間には
、抵抗3.4.5及び電動機2よりなるブリッジ回路が
構成されている。又電動機2は、Ylli若しくはデル
タ型の結線の電機子と整流子、刷子よりなる電動機であ
る。電動機2が停止して−るときに、端子ASBの電圧
が等しくなるように各抵抗値が調整されている。従って
電動機2が回転すると、その回転速度に比例した電圧が
、端子A、B間より得られ、この電圧は差動増巾回路6
により増巾される。端子A、B間の電圧は、第4図のグ
ラフで曲線27として示されているもので、リプル電圧
を含んでいる。但し曲線27a、27bは後述するよう
に別個のものである。このリプル電圧は、界磁磁界の強
さに対応しているものである。Y型結線の通称3極電動
機と呼称されているものの場合には、2個の電機子コイ
ルが常に直列に接続されているので、各電機子コイルの
誘導出力の和となるものである。尚第4図のグラフのよ
と軸は時間、たて軸は電圧である。
In FIG. 1, a bridge circuit consisting of resistors 3, 4, 5 and a motor 2 is constructed between the power supply positive voltage terminal l and the ground. Further, the electric motor 2 is an electric motor consisting of an armature, a commutator, and a brush connected in Ylli or delta type. Each resistance value is adjusted so that the voltages at the terminals ASB are equal when the motor 2 is stopped. Therefore, when the electric motor 2 rotates, a voltage proportional to the rotational speed is obtained between terminals A and B, and this voltage is applied to the differential amplifier circuit 6.
The width is increased by The voltage between terminals A and B is shown as curve 27 in the graph of FIG. 4 and includes a ripple voltage. However, the curves 27a and 27b are different as will be described later. This ripple voltage corresponds to the strength of the magnetic field. In the case of what is commonly called a three-pole motor with a Y-type connection, two armature coils are always connected in series, so the induced output of each armature coil is the sum. The horizontal axis of the graph in Figure 4 is time, and the vertical axis is voltage.

トランジスタ11は、電機子回路に直列に接続され、ペ
ース端子11 aより所定の電流が流入して、はぼ1定
のペース電流が得られているので、定電流回路を構成し
ている。従ってトランジスタ11は活性領域で作動して
いるものである。定′速制御の場合には、回転速度と負
荷に対応した電機子電流となるように、上記したペース
電流が選定されているものである。
The transistor 11 is connected in series to the armature circuit, and a predetermined current flows into the transistor 11 from the pace terminal 11a to obtain an almost constant pace current, thereby forming a constant current circuit. Transistor 11 is therefore operating in the active region. In the case of constant speed control, the pace current described above is selected so that the armature current corresponds to the rotational speed and load.

界磁磁界の巾が180度で、Y型結線で3極電動機の場
合を例とすると、1回転につき6回だけ刷子により整流
子は短絡される。このときに、電機子のインピーダンス
が低下するので、定電流を保持する為に、トランジスタ
11のコレクタとエミッタとの間の電圧降下は大きくな
る。この時間巾は極めてみじかいものである。かかる電
圧パルスは、第4図のグラフで記号27 aとして示さ
れている部分である。第4図のグラフは、第1図のA、
B点の逆起電力を示すように前述したが、第4図のグラ
フに示す、曲線27a、27bを付加すると、第1図の
トランジスタ11のコレクタ側のE点の電圧波形を示す
ものとなる。3相Y型結線の場合に、2つの電機子コイ
ルが前記したように、刷子により短絡され、次に1つの
電機子コイルが該刷子より離間するときに、他の1つの
電機子コイルは通電電流が増加することになる。しかし
そのインダクタンスの為にトランジスタ11側からみる
と、インピーダンスが著しく、シかも1時的に大きくな
ったことになるので、活性領域で作動しているトランジ
スタ11のエミッタ、コレクタ間の電圧降下は急速に1
時的に低下する。従ってE点の電圧は、1時的に急上昇
し、電気パルス27b(第4図)が発生するものである
。かかる電気パルスは整流子片の数だけ、1回転毎に得
られる位置検知電気パルスとなる。この電気パルスは、
バイパスフィルタ9を介して電気回路10に入力される
For example, in the case of a three-pole motor with a Y-type connection and a magnetic field width of 180 degrees, the commutator is short-circuited by the brush six times per revolution. At this time, since the impedance of the armature decreases, the voltage drop between the collector and emitter of the transistor 11 increases in order to maintain a constant current. This time span is extremely short. Such voltage pulse is the portion shown as symbol 27a in the graph of FIG. The graph in Figure 4 shows A in Figure 1,
The counter electromotive force at point B was described above, but when curves 27a and 27b shown in the graph of FIG. 4 are added, the voltage waveform at point E on the collector side of transistor 11 in FIG. 1 is shown. . In the case of three-phase Y-type wiring, two armature coils are short-circuited by the brush as described above, and then when one armature coil is separated from the brush, the other armature coil is energized. The current will increase. However, due to the inductance, when viewed from the transistor 11 side, the impedance becomes significant and may even temporarily increase, so the voltage drop between the emitter and collector of the transistor 11 operating in the active region rapidly decreases. to 1
Decreases over time. Therefore, the voltage at point E temporarily rises rapidly, and an electric pulse 27b (FIG. 4) is generated. The number of such electric pulses is equal to the number of commutator pieces, and the position sensing electric pulses are obtained every rotation. This electrical pulse is
The signal is inputted to an electric circuit 10 via a bypass filter 9 .

電気回路を含む電気回路は、周知のPLL回路(フェー
スロックループ回路)で、同期信号(1般に別設した発
振回路の出力若しくは水晶発振器の出力若しくは商用交
流電源の周波数が利用されている。)を発生する装置1
0bより同期信号がともに入力されている。電気回路1
0は、位相弁別回路と呼称され、第9.10図につき詳
号発生回路10bの出力が矩形波パルスとして大小さい
巾の位置検知電気信号(この詳hV(ついては後述する
。)が入力され、これはフリップフロップ回路43に入
力されているので、その出力は、郷しいピッチの矩形波
パルスとなり、端子41の入力とともに位相弁別回路4
4に入力されている。
The electric circuit including the electric circuit is a well-known PLL circuit (face-locked loop circuit), which uses a synchronizing signal (generally the output of a separate oscillation circuit, the output of a crystal oscillator, or the frequency of a commercial AC power source). ) generating device 1
A synchronization signal is input from 0b. Electric circuit 1
0 is called a phase discrimination circuit, and as shown in FIG. 9.10, the output of the detailed code generation circuit 10b is inputted as a rectangular wave pulse as a position detection electric signal (this details hV (details will be described later)). Since this is input to the flip-flop circuit 43, its output becomes a rectangular wave pulse of a certain pitch, and together with the input to the terminal 41, the phase discrimination circuit 4
4 is entered.

第1O図のタイムチャー) (a)には、端子41の入
力が、又タイムチャー) (b)には、端子44−aの
入力が示されている。同期速度より、電動機の回転速度
が小さいときには、位置検知電気信号は、(b)図の記
号50a、50bに示すように、パルス巾が小さくなり
、同期信号49a、49bの後縁と、位置検知電気信号
50 a 、 50 bの後縁との差は時間の経過とと
もに大きくなり、(C)図の電気信号51m、51bの
ようKなる。かかる出力は、第9図の端子44bより得
られ、半導体スイッチ45 aを閉じて、入カパルス巾
に比例する時間だけ、コンデンサ46を充電する。
Time chart (a) in FIG. 1O shows the input to the terminal 41, and time chart (b) shows the input to the terminal 44-a. When the rotational speed of the electric motor is smaller than the synchronous speed, the pulse width of the position detection electric signal becomes smaller, as shown by symbols 50a and 50b in the figure (b), and the trailing edge of the synchronous signals 49a and 49b and the position detection The difference between the electrical signals 50 a and 50 b and the trailing edge increases with time, and becomes K as shown in the electrical signals 51 m and 51 b in the diagram (C). Such an output is obtained from terminal 44b in FIG. 9, and semiconductor switch 45a is closed to charge capacitor 46 for a time proportional to the input pulse width.

電動機の回転速度が同期速度を越えて上昇すると、位置
検知電気信号は、第10図(’0)の記号50c50 
dに示すように、パルス巾が大きくなる。同期信号49
 c、49. dの後縁と、位置検知電気信号5Uc、
50dの後縁との差は、時間とともに大きくなり、(d
)図の電気信号51C,51dのようになる。かかる出
力は、第9図の端子44 eより得られ、半導体スイッ
チ45 bを閉じて、入力パルス巾に比例する時間だけ
、コンデンサ46を放電する。
When the rotational speed of the electric motor increases beyond the synchronous speed, the position detection electric signal changes to the symbol 50c50 in FIG. 10 ('0).
As shown in d, the pulse width increases. Synchronization signal 49
c, 49. the trailing edge of d, and the position detection electric signal 5Uc,
The difference from the trailing edge of 50d increases with time, and (d
) The electric signals 51C and 51d shown in the figure are as shown in FIG. Such an output is obtained at terminal 44e in FIG. 9 and closes semiconductor switch 45b, discharging capacitor 46 for a time proportional to the input pulse width.

以上の制御より理解されるように、コンデンサ46の電
圧は、第10図(a)の曲線52のようになる。
As understood from the above control, the voltage of the capacitor 46 becomes as shown by the curve 52 in FIG. 10(a).

曲線52に対応した電機子電流を通電しておくと、同期
速度より、回転速度が低下すると、コンデンサ46の電
圧が上昇して電機子電流を増大し、上昇すると、電機子
電流が減少するので、同期信号より僅かに位相がおくれ
で位置検知電気信号かあ−る状態で同期運転が行なわれ
、曲I!52の高さは、負荷に対応する高さに保持され
ている。
When the armature current corresponding to the curve 52 is applied, when the rotation speed decreases from the synchronous speed, the voltage of the capacitor 46 increases and the armature current increases, and when it increases, the armature current decreases. , synchronous operation is performed with the position detection electric signal slightly delayed in phase from the synchronization signal, and the song I! The height of 52 is maintained at a height corresponding to the load.

又曲線52は、負荷が1定のときには、平坦な直線とな
ることが特徴である。平坦な直線であることは、後述す
るように、リプルトルクを除去する制御回路に不可次な
条件となるものである。
Further, the curve 52 is characterized by being a flat straight line when the load is constant. As will be described later, the flat straight line is an essential condition for a control circuit that removes ripple torque.

本実施例以外に、かかる出力を有するPLL回路であれ
ば他の手段でもよい。同期速度より、大きくづれた起動
時には、上述した制御を行なうことができないので、付
加回路が必要となる。
In addition to this embodiment, other means may be used as long as the PLL circuit has such an output. Since the above-mentioned control cannot be carried out at the time of start-up that is significantly different from the synchronous speed, an additional circuit is required.

その1例を第11図について説明する。An example of this will be explained with reference to FIG.

第11図において、端子41 aの入力は、第9図の端
子41の入力と同じで、同期信号である端子411Lの
入力は、微分回路53を介して、小さい巾の電気パルス
とされてから可逆計数回路54に入力されて加算される
。端子42 aの入力は、第9図の端子社の入力と同じ
で、位置検知電気信号である。この電気信号は、可逆計
数回路54に入力されて、これを減算する。第12図の
タイムチャ、−) (a)は、微分回路53の出力パル
ス、(b)は、端子42mの入力パルスである。同期運
転中には、上記した電気パルスは交互に計数回路54に
入力されているので、・零端子54 eと+1端子54
 bの間若しくは零端子54cと一1端子54 dとの
間の出力が交互に得られている。起動時には、位置検知
電気信号は、第12図Φ)の電気ノくルス58a158
b・・・・・・に示すようになるので、同期信号による
電気パルス57a、57b・・・・・・が連続して入力
される。計数回路54は、+2又Vi−2以上は、オー
バーフローするようになっているので、+4の端子54
 aより出力が得ら五で、フリップフロップ回路55を
反転して、端子551Lより負の出力が得られる。端子
55 aの出力は、第9図の端子47 aに入力されて
、トランジスタ47を導通するので、コンデンサ46は
最−高電圧に充電される。
In FIG. 11, the input to the terminal 41a is the same as the input to the terminal 41 in FIG. The signals are input to the reversible counting circuit 54 and added. The input to the terminal 42a is the same as the terminal input in FIG. 9, and is a position detection electric signal. This electrical signal is input to a reversible counting circuit 54 and subtracted from it. In the time chart of FIG. 12, (a) is the output pulse of the differentiating circuit 53, and (b) is the input pulse of the terminal 42m. During synchronous operation, the above electric pulses are alternately input to the counting circuit 54, so that the zero terminal 54 e and the +1 terminal 54
Outputs are obtained alternately between the zero terminal 54c and the one-1 terminal 54d. At the time of startup, the position detection electric signal is sent to the electric nozzle 58a158 in Fig. 12 Φ).
As shown in b..., electrical pulses 57a, 57b, etc. due to the synchronizing signal are input continuously. The counting circuit 54 is designed to overflow at +2 or Vi-2 or more, so the +4 terminal 54
When an output is obtained from a, the flip-flop circuit 55 is inverted and a negative output is obtained from the terminal 551L. The output of terminal 55a is inputted to terminal 47a of FIG. 9 and makes transistor 47 conductive, so that capacitor 46 is charged to the highest voltage.

従って電機子電流も最大となって起動する。−同期速度
を越えると、第12図(C)に示すように、位置検知電
気パルス59a、59b・・・・・・の間隔は、同期信
号による電気パルス57a、57b・・・・・・の間隔
より小さくなる。従って電気ノくルス57a、57b・
・・・・・の間に連続して、電気ノくルス59a、59
b・・・・・・が介在する現象が時間の経過とともに起
きる。
Therefore, the armature current also becomes maximum when starting. - When the synchronous speed is exceeded, as shown in FIG. 12(C), the interval between the position detection electric pulses 59a, 59b... smaller than the interval. Therefore, Denki no Kurusu 57a, 57b.
Continuously between..., Denki no Kurusu 59a, 59
A phenomenon involving b... occurs over time.

このときに、計数回路詞の計数値は零復帰するので、そ
の出力によりフリップフロップ回路5は復帰して、端子
55 aの出力は正転し、トランジスタ47(第9図)
は不導通となる。このときに電動機は同期速度の近傍に
あるので、前述した同期運転に入ることができる。フリ
ップフロップ回路56は必ずしも必要ではないが、次の
よ検知電気備考が2個以上入力されるので、計数回路詞
は、減算されて、計数値Fi−2となり、端子54eの
出力により、フリップフロップ回路56の端子56 &
より負の出力が得られる。この出力は、第9図の神子4
8aに入力されて、トランジスタ槌を導通するので、コ
ンデンサ46ハ放電する。従って電機子電流は消滅して
減速される。
At this time, the count value of the counting circuit returns to zero, so its output returns the flip-flop circuit 5, the output of the terminal 55a rotates normally, and the transistor 47 (FIG. 9)
becomes non-conducting. At this time, since the electric motor is near the synchronous speed, the above-mentioned synchronous operation can be started. Although the flip-flop circuit 56 is not necessarily required, since two or more of the following detection electric notes are input, the counting circuit word is subtracted to become the count value Fi-2, and the output from the terminal 54e causes the flip-flop circuit to Terminal 56 of circuit 56 &
A more negative output is obtained. This output is Miko 4 in Figure 9.
Since the voltage is input to transistor 8a and conducts the transistor 46, the capacitor 46 is discharged. The armature current therefore disappears and is decelerated.

同期速度より回転速度が少し降下すると位置検知電気パ
ルスの間に連続して、2個の同期信号が入力されること
になる。従って、計数回路460計数値祉、零復帰し、
従ってフリラグフロ、ツブ回路56Fi復帰して、端子
55mの出力は正転してトランジスタ槌を不導通とする
。その後は正常な同期運転となるものである。
When the rotational speed falls slightly below the synchronous speed, two synchronous signals are input successively between the position detection electric pulses. Therefore, the count value of the counting circuit 460 returns to zero,
Therefore, the floating circuit 56Fi returns to its normal state, and the output of the terminal 55m rotates in the normal direction, rendering the transistor hammer non-conductive. After that, normal synchronous operation will occur.

第11図に示す手段は、他の周知の手段によって行なう
こともできるものである。
The means shown in FIG. 11 can also be implemented by other known means.

第1図に戻り、電気回路10 (位相弁別回路)の出力
は、除算回路7のX端子7aに入力されている。又差動
増巾回路6の出力は、除算回路7のX端子に入力される
Returning to FIG. 1, the output of the electric circuit 10 (phase discrimination circuit) is input to the X terminal 7a of the division circuit 7. Further, the output of the differential amplification circuit 6 is input to the X terminal of the division circuit 7.

記号8はオペアンプで、除算回路7の出力を増巾して、
トランジスタ11のペース電流を制御している。電動機
1の電機子コイルと整流子片刷子との関係が第5図に示
されている。即ち電機子コイル21 a 、 21 b
 、 21 cの1端は共通端子となり、他端は、それ
ぞれ整流子片20a、20b。
Symbol 8 is an operational amplifier that amplifies the output of the divider circuit 7,
The pace current of transistor 11 is controlled. The relationship between the armature coil and commutator brushes of the motor 1 is shown in FIG. That is, armature coils 21 a and 21 b
, 21c serve as a common terminal, and the other ends are commutator pieces 20a and 20b, respectively.

20 cに接続されている。界磁N、Sの2極で各磁極
の開角は180度であるが省略して図示していない。刷
子22a、22bの開角は180度である。
Connected to 20c. There are two magnetic field poles, N and S, and the opening angle of each magnetic pole is 180 degrees, but they are not shown. The opening angle of the brushes 22a, 22b is 180 degrees.

電機子が回転すると、各電機子コイルは2個づつ直列に
接続されて、端子1aより供電され、1個は遊びコイル
となる。又通電の角1iFi120度づつである。従っ
て刷子22a、22b間に発生する逆起電力Eは、 E=K IN (H1+H! ’+HII )・・・・
・・・・・・・・(1)となる。但しに1  に常数、
Nは回転速度である。
When the armature rotates, two of each armature coil are connected in series and supplied with power from the terminal 1a, with one serving as an idle coil. Also, the angle of energization is 1 iFi 120 degrees. Therefore, the back electromotive force E generated between the brushes 22a and 22b is E=K IN (H1+H! '+HII)...
......(1). However, 1 is a constant,
N is the rotation speed.

又H1、Hr、Hatiそれぞれ電機子コイル21a1
21b、21cの通電されている区間の界磁磁界の強さ
を表わしている。
Also, armature coil 21a1 for each of H1, Hr, and Hati.
It represents the strength of the field magnetic field in the energized sections 21b and 21c.

発生する出力トルクTは、 T=に、 I (H+ +Hg +Ha )  K2は
常数−= ・(2)となる。従って(1)式は変形され
て、E=Kt NT/ I K* =Km NT/ I
K8は常数・・・・・・(3) となる。即ち出力トルクと回転速度との積が逆起電力E
に比例する。第1図の差動増巾回路6の出力E1即ち除
算回路7の入力は、王妃した逆起電力Eとなっている。
The generated output torque T is expressed as follows, and I (H+ +Hg +Ha) K2 is a constant -= (2). Therefore, equation (1) is modified to become E=Kt NT/I K* =Km NT/I
K8 is a constant (3). In other words, the product of output torque and rotational speed is back electromotive force E
is proportional to. The output E1 of the differential amplification circuit 6 in FIG. 1, ie, the input of the division circuit 7, is the queen back electromotive force E.

端子7aの入力電圧をV、とすると、その出力はV0/
Eとなるので、トランジスタ11のコレクタ電流即ち電
動機1の電機子コイルは、オペアンプ8によりVo/E
に比例するものとなる。抵抗4.5を流れる電流は小さ
いので無視できるようになっている。電機子電流■は次
の関係式を満足するように通電されていることになる。
If the input voltage of terminal 7a is V, its output is V0/
Therefore, the collector current of the transistor 11, that is, the armature coil of the motor 1 is changed to Vo/E by the operational amplifier 8.
It will be proportional to. The current flowing through resistor 4.5 is so small that it can be ignored. The armature current ■ is applied so as to satisfy the following relational expression.

I=Vo/E ・・・・・・・・・・・・(3−1”)
又(3)式を代入すると、 I=V0I/に8.NT ff1Jち V0=に8NT
・・・曲・曲(4)となる。この式は回転速度と出力ト
ルクの積が1定であることを示している。反面に又回転
速度が1定であれば、出力トルクも1定となることを示
している。しかしく3−1)式より判るようにEと1の
積が1定となっているので出力トルクTは1定となり、
リプルトルクは除去され、る効果がある。
I=Vo/E ・・・・・・・・・・・・(3-1”)
Also, by substituting equation (3), I=V0I/8. NT ff1Jchi V0= 8NT
...Song/song (4). This equation shows that the product of rotational speed and output torque is constant. On the other hand, it also shows that if the rotational speed is constant, the output torque is also constant. However, as can be seen from equation 3-1), the product of E and 1 is 1 constant, so the output torque T is 1 constant,
Ripple torque is removed, which has the effect of

(4)式に示されるように、除算回路7のX端子の入力
電圧V。は、電動機2の出力トルクに対応するものとな
っている。又電圧V。は電気回路10の出力であるとこ
ろの第10図(e)の曲線52となるものである。この
曲線が平坦でないと、上述した理論より判るように、逆
にリプルトルクを発生することになり、本発明の目的を
達成することが不可能となるものである。
As shown in equation (4), the input voltage V at the X terminal of the division circuit 7. corresponds to the output torque of the electric motor 2. Also voltage V. is the output of the electric circuit 10, which is the curve 52 in FIG. 10(e). If this curve is not flat, as can be seen from the above theory, ripple torque will be generated, making it impossible to achieve the object of the present invention.

除算回路7のX端子の入力電圧Voは負荷に対応する値
の電機子電流を、トランジスタ11を介して通電してい
る。負荷が小さくなって、同期速度を越えると、第10
図(c)の電気パルス51 c、51 dが発生して、
第9図のコンデンサ46を放電して、(e)の曲線52
の高さを小さくするので、第1図の除算1回路7のX端
子の入力電圧が減少し、除算回路7の出力も減少するの
で、オペアイプ8の出力電圧が上昇して、トランジスタ
11のペース電流を減少して、電機子電流を減少する。
The input voltage Vo at the X terminal of the divider circuit 7 causes an armature current having a value corresponding to the load to flow through the transistor 11. When the load becomes small and exceeds the synchronous speed, the 10th
Electric pulses 51 c and 51 d in figure (c) are generated,
By discharging the capacitor 46 in FIG. 9, the curve 52 in FIG.
Since the height of is reduced, the input voltage at the X terminal of the divider 1 circuit 7 in FIG. Reduce the current to reduce the armature current.

従って同期運転に復帰−す−る。負荷が増大して、同期
速度より回転速度が低下すると、上述した現象は逆とな
って、第10図(b)の電気パルス51 a 。
Therefore, it returns to synchronous operation. When the load increases and the rotational speed decreases below the synchronous speed, the above-mentioned phenomenon is reversed and the electrical pulse 51 a of FIG. 10(b) occurs.

51 b・・・・・・が発生して、電機子電流を増大し
て同期速度に復帰する。
51b... occurs, the armature current is increased and the synchronous speed is returned to.

以上のように同期運転が行なわれるので、湛!f4I性
、負荷特性ともに良好となる特徴がある。
Synchronous operation is performed as described above, so it's full! It is characterized by good f4I properties and load characteristics.

電動機1がコアレス型で、フレミングのカ(エレクトロ
ダイナミックなトルク)により駆動されている場合には
、(4)式がそのまま適用される。
If the electric motor 1 is a coreless type and is driven by Fleming's force (electrodynamic torque), equation (4) is directly applied.

しかし、コアのある例えば3極型の電動機の場合には、
コツキングによる若干のりプルトルクが残ることになる
が実用上は差支えない。又半導体電動機の場合にも同じ
理論が適用されることは明らかである。2相、3相のい
づれの形適用されない。この理由は次に述べる点である
However, in the case of a three-pole motor with a core, for example,
There will be a slight pull torque left due to the twisting, but this does not pose a problem in practice. It is clear that the same theory also applies to semiconductor motors. Not applicable to either 2-phase or 3-phase type. The reason for this is as follows.

第3図で前述したようにY型結−線の場合には、電機子
コイル21 a 、 21 b 、 21 cのそれぞ
れの逆起電力は加算されて、刷子22a、22bよりと
り出されている。又各軍様子コイルのそれぞれの出力ト
ルクも加算されて合成出力トルクとなっているので、上
述した逆起電力の加算方式と合成トルクの加算方式が対
応して、(4)式が成立する理由となっている。Δ型結
線の場合には、2コイルが直列回路、1コイルが並列回
路となっているので、上述した逆起電力は刷子間に加算
されて出力されないことになる。−従って正確に(4)
式では表現できない。しかし近似的には成立するので、
実用的には、目的によって使用できるものである。
As described above in FIG. 3, in the case of the Y-type connection, the back electromotive forces of the armature coils 21a, 21b, 21c are added together and taken out from the brushes 22a, 22b. . In addition, the output torque of each force coil is also added to form the composite output torque, so the above-mentioned back electromotive force addition method and composite torque addition method correspond to each other, which is why equation (4) holds true. It becomes. In the case of the Δ type connection, two coils are in a series circuit and one coil is in a parallel circuit, so the above-mentioned back electromotive force is added between the brushes and is not output. - Therefore exactly (4)
It cannot be expressed by a formula. However, it holds true approximately, so
Practically speaking, it can be used depending on the purpose.

上述した同期運転の制御において、回転速度が変動した
場合に逆起電力も若干変動するが、この変動により増減
する逆起電力は、上述した同期制御を安定化する方向の
増減なので差支えないものである。尚第1図の抵抗33
は次のような作用を行なう−ものである。起動時には、
1般にトランジスタ11は飽和領2域で作iするが、こ
の場合には、第4図で説明した電気パルス27bは得ら
れない。従って第1図の抵抗翁写り、起動時においても
トランジスタ11のペース電流を制限して、トランジス
タ11を活性領域で作動せしめているものである。上述
した手段によらない位置検知電気パルスを得る手段が、
記号10 cで示されているが、この詳細については後
述する。
In the above-mentioned synchronous operation control, when the rotational speed fluctuates, the back electromotive force also fluctuates slightly, but the increase or decrease in the back electromotive force due to this fluctuation is not a problem because it increases or decreases in the direction of stabilizing the synchronous control described above. be. In addition, the resistor 33 in Figure 1
has the following effect. At startup,
Generally, the transistor 11 is made in the saturation region 2, but in this case, the electric pulse 27b explained in FIG. 4 cannot be obtained. Therefore, as shown in the resistor shown in FIG. 1, the pace current of the transistor 11 is limited even during start-up, and the transistor 11 is operated in the active region. A means for obtaining a position sensing electric pulse that is not based on the above-mentioned means is
10c, the details of which will be described later.

以上の説明より理解されるように、逆起電力により、リ
プルトルクが、除去されているので、h期信号の周波数
を極端に大きくして、リプルトルクまでを除去する必要
がなく、整流子と刷子による1回転につき6〜!2パル
スの周波数でも、電動機2の回転変動は僅少となり、キ
ャプスタン電動機とした場合に、ワウフラッタ番0.0
3 %以下とすることのできる特徴を一有するものであ
る。従って高価で調整の困難な高い周波数の周波数発電
機が不要となる効果がある。
As can be understood from the above explanation, the ripple torque is removed by the back electromotive force, so there is no need to extremely increase the frequency of the h-phase signal to remove the ripple torque. 6~ per revolution! Even at a frequency of 2 pulses, the rotational fluctuation of the motor 2 is slight, and when used as a capstan motor, the wow and flutter number is 0.0.
3% or less. This has the effect of eliminating the need for a high-frequency generator that is expensive and difficult to adjust.

半導体電動機の場合には、位置検知素子となるホール素
子の出力により、全く同様な周波数の電気パルスを得る
ことができるので、本発明を適用することができる。即
ち、各ホール素子の出力を矩形波に整形し、次に微分回
路により微分パルスを得る装置を設けると、回転速度に
比例した周波数の電気パルス列が得られるので、電気回
路100入力として利用できる。又簡単な周波数の低い
シャフトエンコーダを位置検知装置として利用すること
もできる。
In the case of a semiconductor motor, the present invention can be applied because electric pulses of exactly the same frequency can be obtained by the output of a Hall element serving as a position detection element. That is, by providing a device that shapes the output of each Hall element into a rectangular wave and then obtains a differential pulse using a differentiating circuit, an electric pulse train with a frequency proportional to the rotational speed can be obtained, which can be used as an input to the electric circuit 100. A simple low frequency shaft encoder can also be used as a position sensing device.

次に第2図について他の実施例の説明をする。Next, another embodiment will be explained with reference to FIG.

第2図において、前実施例と同一記号のものは同一部材
で、その作用も同一なので説明を省略する。
In FIG. 2, parts with the same symbols as those in the previous embodiment are the same members and their functions are the same, so a description thereof will be omitted.

トランジスタ12.12a、 12b、・・・・・・は
、活性領域で作動せしめられる同一の特性のトランジス
タである。電機子抵抗は1、抵抗3aの115   。
Transistors 12.12a, 12b, . . . are transistors of identical characteristics operated in the active region. Armature resistance is 1, resistance 3a is 115.

になっている。従って電動機2が停止しているときに、
抵抗3aを一流れる電流の5倍の電流が電機子に流れる
ことになるので、A18点の電圧は等しくなる。電動機
2が回転すると、その逆起電力により1、A点の電圧は
、その回転速度に比例して降下する。この降下電圧は、
差動増巾1回路6により増巾され、その出力は、乗算回
路四に入力される。
It has become. Therefore, when motor 2 is stopped,
Since a current five times as large as the current flowing through the resistor 3a flows through the armature, the voltages at point A18 become equal. When the electric motor 2 rotates, the voltage at point 1 and A decreases in proportion to its rotational speed due to its back electromotive force. This voltage drop is
The signal is amplified by a differential amplification circuit 6, and its output is input to a multiplier circuit 4.

乗算回路四のXXY端子の入力は、差動増巾回路6の出
力(H1+H,十Hs)に比例する値(定速変の場合)
及び電機子電流Iに比例するものとなっている。乗算回
路四のY端子の入カバ、トランジスタ12.12a、・
・・・・・のペース入力と共通となっているので、電機
子コイルに比例しているものである。従って乗算回路四
の出力は、I (H1+H,十H8)に比例するもの即
ち出力トルりに比例するものとなる。従って前実施例と
同様に、電気回路10、オペアンプ8を介して同期運転
を行なうことができる。電気回路10 cは位置検知装
置で、電気回路10 cより位置検知電気信号が9位相
弁別回路である電気回路10に入力されている。
The input of the XXY terminal of the multiplier circuit 4 is a value proportional to the output (H1+H, 10Hs) of the differential amplification circuit 6 (in the case of constant speed variation)
and is proportional to the armature current I. Input cover for Y terminal of multiplier circuit 4, transistor 12.12a, ・
Since it is common to the pace input of ..., it is proportional to the armature coil. Therefore, the output of the multiplier circuit 4 is proportional to I (H1+H, 10H8), that is, proportional to the output torque. Therefore, similar to the previous embodiment, synchronous operation can be performed via the electric circuit 10 and the operational amplifier 8. The electric circuit 10c is a position detection device, and a position detection electric signal is input from the electric circuit 10c to the electric circuit 10, which is a 9-phase discrimination circuit.

負荷が1実で、同期運転が行なわれているときには、電
気回路lOの出力は1定値である。従ってオペアンプ8
を介して、乗算回路四の出力が1定となるように、トラ
ンジスタ12.12m。
When the load is 1 and synchronous operation is performed, the output of the electric circuit IO is 1 constant value. Therefore op amp 8
through transistor 12.12m so that the output of multiplier circuit 4 is constant.

12 b・・・・・・のベース電流が規制されている。The base current of 12b... is regulated.

即ち磁界H11H2、H8の大きいところで、乗算回路
四の出力が増加すると、オペアンプ8の出力電圧が減少
するので、電機子電流は減少し、従って乗算回路29の
Y端子の入力電圧が減少して、その出力を減少せしめて
、出力トルクかりプルトルクを含むことなく、シかも電
気回路10の出力に対応する値となる負帰還回路を構成
しているものである。
That is, when the output of the multiplier circuit 4 increases when the magnetic fields H11H2 and H8 are large, the output voltage of the operational amplifier 8 decreases, the armature current decreases, and therefore the input voltage at the Y terminal of the multiplier circuit 29 decreases. A negative feedback circuit is constructed in which the output is reduced to a value corresponding to the output of the electric circuit 10 without including the output torque or the pull torque.

以上の動謔シリ、乗算回路四の出力が常に1定値(オペ
アンプ8の一端子の入力部ち電気回路10の出力電圧に
対応する値)に保持される電機子電流の制御が行なわれ
ている。この事実は、I (H1+H,十H8・)=T
が1定となる制御なので、リプルトルクが除去される効
果がある。負荷が増大して、回転速度が減少すると、電
気回路10の出力が増大し、オペアンプ8の十端子の入
力電圧が増大するので、その出力が増大して、電機子電
流を増大して、出力トルク−が負荷に対応するものとな
り、同期速度が保持される。負荷が減少した場合には、
反対の制御が行なわれて同期速度が保持される効果があ
る。
The armature current is controlled so that the output of the multiplier circuit 4 is always kept at one constant value (the value corresponding to the output voltage of the input terminal of the operational amplifier 8, which is the output voltage of the electric circuit 10). . This fact is I (H1+H, 10H8・)=T
Since this is a control in which is constant, ripple torque is effectively eliminated. When the load increases and the rotational speed decreases, the output of the electric circuit 10 increases, and the input voltage at the ten terminals of the operational amplifier 8 increases, so the output increases, increasing the armature current and increasing the output. Torque corresponds to the load and synchronous speed is maintained. If the load decreases,
The effect is that the opposite control is carried out and the synchronous speed is maintained.

第1.2図の実施例では、電機子電流の制御手段として
、トランジスタ11によるジュール損失を利用している
が、この代りに電動機2の電機子コイルのインダクタン
スを利用して、ジュール損失を減少せしめることができ
る。第6図に示すものがその実施例である。
In the embodiment shown in Fig. 1.2, the Joule loss caused by the transistor 11 is used as a means of controlling the armature current, but instead, the inductance of the armature coil of the motor 2 is used to reduce the Joule loss. You can force it. An example of this is shown in FIG.

第6図において、前実施例と同一記号のものは、同一部
材なのでその説明は省略する。
In FIG. 6, parts with the same symbols as those in the previous embodiment are the same members, so their explanations will be omitted.

記号31はシュミットトリガ回路で、端子31 bの入
力電圧を越えて、端子31 aの入力電圧が上昇すると
、その出力は急上昇して、ノ・イレペルとなり、トラン
ジスタ11を不導通とし、その逆となると、その出力は
ローレベルとなって、トランジスタ11を飽和領域で導
通する。トランジスタ11を導通、不導通とすべき端子
31aの入力電圧には、若干の差があるヒステリシス特
性を持つシュミットトリガ回路となっている。l定の負
荷のある場合において、電気回路10の出力である除算
回路7のY端子の入力が、前記した負荷に対応する値と
なって同期運転が行なわれているものである。この場合
に、トランジスタ11が飽和領域で導通していると、電
機子電流が増大し、その曲線は第8図のグラフの曲線3
9のようになる。
Symbol 31 is a Schmitt trigger circuit in which when the input voltage at terminal 31a rises above the input voltage at terminal 31b, its output rises rapidly and becomes a no-repel, making transistor 11 non-conducting and vice versa. Then, its output becomes a low level, making the transistor 11 conductive in the saturation region. The Schmitt trigger circuit has a hysteresis characteristic in which there is a slight difference in the input voltage of the terminal 31a that makes the transistor 11 conductive and non-conductive. In the case where there is a constant load, the input of the Y terminal of the division circuit 7, which is the output of the electric circuit 10, takes a value corresponding to the above-mentioned load, and synchronous operation is performed. In this case, if the transistor 11 is conducting in the saturation region, the armature current increases and the curve becomes curve 3 in the graph of FIG.
It will be like 9.

第8図のグラフのよζ軸は時間で、たて軸は電機子電流
である。グラフの点線37まで、電機子電流が増大する
と、第6図の端子31 aの入力電圧も上昇して、シュ
ミツ−トトリガ回路31の出力をハイレベルとするので
、トランジスタIIU不導通となる。電機子コイルのイ
ンダクタンスに蓄積された電気エネルギーは、フライホ
イールダイオード2aにより放電して、電機子電流は減
少する。この曲線が第8図のグラフの曲線菊で示されて
いる。従って端子31 aの電圧は降下し、点線羽で示
す点まで降下すると、シュミットトリガ回路31の出力
はロー゛レベルに転化して、トランジスタ11は導通す
る。このようにしサイクル位となる。
In the graph of Figure 8, the ζ axis is time, and the vertical axis is armature current. When the armature current increases to the dotted line 37 in the graph, the input voltage at the terminal 31a in FIG. 6 also rises, causing the output of the Schmitt trigger circuit 31 to go high, so that the transistor IIU becomes non-conducting. The electrical energy stored in the inductance of the armature coil is discharged by the flywheel diode 2a, and the armature current decreases. This curve is shown by the curve chrysanthemum in the graph of FIG. Therefore, the voltage at the terminal 31a drops to the point indicated by the dotted line, and the output of the Schmitt trigger circuit 31 changes to a low level, making the transistor 11 conductive. In this way, the cycle is completed.

上記したりプル電流は、ローノくスフィルタ32.32
bダイオード32 aによりフィルタされて、差動増巾
回路6の入力電圧は平滑化され、回転速度に比例する出
力電圧が得られている。ローノくスフイルタ32.32
bによる平滑作用は前述した20キロサイクルのりプル
電圧のみをフィルタするもので、界磁磁界の強さの変化
にょろりプル電圧(通常は1000サイクル位)は残存
するようになっている。ダイオード32 aの代りに〈
増巾率が1のバッファアンプを利用すると尚効果的であ
る。
The above pull current is the Ronox filter 32.32
The input voltage of the differential amplifier circuit 6 is smoothed by being filtered by the b diode 32a, and an output voltage proportional to the rotation speed is obtained. Rono Kusu Filter 32.32
The smoothing effect by b filters only the above-mentioned 20 kilocycle pull voltage, and the slight pull voltage (usually about 1000 cycles) remains due to changes in the strength of the magnetic field. In place of diode 32 a
It is more effective to use a buffer amplifier with an amplification factor of 1.

上述した理論より判るように、シュミットトリガ回路3
1の入力端子31 bの入力電圧に比例する電機子電流
が得られ、トランジスタ11は常に飽和領域で作動され
ているので、ジュール損失は僅少となる効果がある。第
1図の同一記号の部材の作動と対応して考えると、第1
図、第6図ともに、オペアンプ8の出力に比例した電機
子電流が通電されているので、リプルトルクは完全に除
去される効果があることは明瞭である。
As can be seen from the above theory, Schmitt trigger circuit 3
Since an armature current proportional to the input voltage at the input terminal 31b of the transistor 11 is obtained and the transistor 11 is always operated in the saturation region, the Joule loss is effectively minimized. Considering the operation of the members with the same symbols in Fig. 1, the first
In both FIG. 6 and FIG. 6, the armature current proportional to the output of the operational amplifier 8 is applied, so it is clear that the ripple torque is completely eliminated.

又他の作用効果も全く同様である。従ってキャプスタン
駆動用の電動機として使用すると有効である。
Moreover, other effects are also exactly the same. Therefore, it is effective to use it as an electric motor for driving a capstan.

本実施例においては、トランジスタ11は常に飽和領域
で作動せしめられているので、第1図34前述したホー
ル素子の出力を介する位置検知電気パルスを電気回路i
0に入力せしめるか、若しくは記号10 cで示す装置
による位置検知電気パルスを電気回路10に入力せしめ
て、回転速度に比例する位置検知電気信号を得る必俊が
ある。次に・その詳細を説明する。
In this embodiment, since the transistor 11 is always operated in the saturation region, the position sensing electric pulse via the output of the Hall element described above in FIG.
0 or by inputting a position sensing electric pulse from a device indicated by symbol 10c into the electric circuit 10 to obtain a position sensing electric signal proportional to the rotational speed. Next, I will explain the details.

第5図において、刷子22 eが付加され、この刷子は
、刷子22 aと22 bの中間の位置に設けられてい
る。整流子が反時計方向に回転しているとすると、刷子
22 bが整流子片20 bより離間したときに、電機
子コイル21bに蓄積されている磁気エネルギーは、刷
子22c’、抵抗22 dを介してアースされ、そのと
きの正の電気パルスが端子加より得られる。かかる電気
パルスは、1回転につき3パルスとなるので、位置検知
電気パルスを得ることができるものである。第112図
の実施例においても、上述した位置検知装置は、同一記
号10 Cで示され、同様に利用することができ、若し
くは利用されているものである。
In FIG. 5, a brush 22e has been added, which is located at a position intermediate between brushes 22a and 22b. Assuming that the commutator is rotating counterclockwise, when the brushes 22b are separated from the commutator pieces 20b, the magnetic energy stored in the armature coil 21b will cause the brushes 22c' and the resistors 22d to The positive electrical pulse at that time is obtained from the terminal. Since such electric pulses are three pulses per rotation, position sensing electric pulses can be obtained. In the embodiment of FIG. 112, the above-described position sensing device is designated by the same symbol 10C and can be or is used in the same manner.

尚第5図の刷子22bと22 cとの開角は90度より
小さいことが必要である。実際には、印度位とすること
がよい。
Incidentally, it is necessary that the opening angle between the brushes 22b and 22c in FIG. 5 be smaller than 90 degrees. In reality, it is better to set it to India.

第7図に示すものは、除算回路7の代りに、乗算回路2
9を利用したもので、第6図の同様の電機子電流の制御
手段を適用した実施例である。
The one shown in FIG. 7 has a multiplication circuit 2 instead of the division circuit 7.
This is an embodiment in which the armature current control means similar to that shown in FIG. 6 is applied.

第7□おい7、□6つ、□ψ−と同一記号のものは同一
部材で、その作用効果も又同様である。
Items with the same symbols as 7th □Oi 7, □6, and □ψ- are the same members, and their functions and effects are also the same.

第6図の実施例と同様に、オペアンプ8の出力に対応し
た電機子電流Iが、シュミットトリガ回路31、トラン
ジスタ11を介して通電されている。乗算回路四の入力
は、差動増巾回路6の出力である(H,+H2+H,)
に比例する電圧及び抵抗3の電圧降下より、リプル電圧
を除去した電機子電流Iに比例する電圧が入力されてい
る乗算回路四の出力は従うてI (H,+H2+HI 
)、即ち出力トルクに比例するものとなり、この値が、
電気回路10の出力電圧に対応する値となるように、オ
ペアンプ8を介して電機子電流が通電されて同期運転が
行なわれているものである。
Similar to the embodiment shown in FIG. 6, an armature current I corresponding to the output of the operational amplifier 8 is applied via the Schmitt trigger circuit 31 and the transistor 11. The input of the multiplier circuit 4 is the output of the differential amplification circuit 6 (H, +H2+H,)
From the voltage proportional to the voltage and the voltage drop across the resistor 3, the output of the multiplier circuit 4 to which the voltage proportional to the armature current I with ripple voltage removed is input is I (H, +H2+HI
), that is, it is proportional to the output torque, and this value is
An armature current is supplied through an operational amplifier 8 so as to have a value corresponding to the output voltage of the electric circuit 10, and synchronous operation is performed.

従ってリプルトルクも除去される効果がある。Therefore, there is an effect that ripple torque is also removed.

他の作用効果も第6図の実施例と全く同様である。Other effects are also exactly the same as the embodiment shown in FIG.

シュミットトリガ回路31は、同じ作用を行なうヒステ
リシス特性を持つ増巾回路であれば、他のいかなる手段
でもよい。
The Schmitt trigger circuit 31 may be any other amplification circuit having hysteresis characteristics that performs the same function.

次に第3図に示す実施例は、周知のブリッジ回路を使用
することなく、電動機の入力両端子間の電圧と直列に接
続された抵抗の電圧降下とを検出することにより逆起電
力を得ていることに1つの特徴を有するものである。以
上のような特徴を有する本発明装置の詳細を次に説明す
る。
Next, the embodiment shown in FIG. 3 obtains a back electromotive force by detecting the voltage between both input terminals of the motor and the voltage drop of a resistor connected in series, without using a well-known bridge circuit. It has one characteristic in that it is The details of the device of the present invention having the above-mentioned features will be described below.

第3図において、記号2は直流電動機で、例えば3相Y
型結線の整流子電動機である。トランジスタ11と抵抗
3と直流電動機2は直列に接続されている。記号1は電
源の正端子である。
In Figure 3, symbol 2 is a DC motor, for example a 3-phase Y
It is a commutator motor with type wiring. Transistor 11, resistor 3, and DC motor 2 are connected in series. Symbol 1 is the positive terminal of the power supply.

電機子コイルの抵抗値をR91、抵抗3の抵抗値をR1
%逆起電力E1記号C,Dの点の電圧をそれぞれV、 
、V、 、電機子電流を工とすると、V、 =E十I 
R,+ I R,・−・−・=−・−・(5)v2=I
R2・・・・・・・・・・・・・・・(6)(6)式よ
り、I = V2 / R2が得られるので、との工を
(5)式に代入すると、 Vr =E十(Rr +R2、) Vz / R’2従
って、 Vl  二V2  ’(J+R+ /R2)=E・”−
・・(力となる。I+R,/R2は常数となるので、差
動増巾回路60入力端子6a−に記号Cの点の電圧v1
を入力し、端−子6bに記号りの点の電圧V!を入力し
、端子6bの入力電圧v2は(I十R1/Rg )倍さ
れて演算されるように構成すると、差動増巾回路6の出
力はE即ち逆起電力となる。除算回路7には、差動増巾
回路6の出力及び電気回路10の出力が入力さ゛れてい
る。オペアンプ8には、除算回路7の出力及び抵抗3の
電圧降下であるところの電機予電−流に比例する電圧が
入力されている。
The resistance value of the armature coil is R91, and the resistance value of resistor 3 is R1.
% Back electromotive force E1 The voltage at the points C and D is V, respectively.
, V, , If the armature current is , then V, = E + I
R, + I R,・−・−・=−・−・(5) v2=I
R2・・・・・・・・・・・・(6) From equation (6), we get I = V2 / R2, so by substituting the value of and into equation (5), we get Vr = E 10 (Rr + R2,) Vz / R'2 Therefore, Vl 2 V2' (J+R+ /R2) = E・"-
...(becomes a force. Since I+R and /R2 are constants, the voltage v1 at the point of symbol C is applied to the input terminal 6a- of the differential amplifier circuit 60.
is input, and the voltage V! at the point marked with the symbol is input to the terminal 6b. If the input voltage v2 of the terminal 6b is multiplied by (I+R1/Rg) and calculated, the output of the differential amplification circuit 6 becomes E, that is, the back electromotive force. The output of the differential amplification circuit 6 and the output of the electric circuit 10 are input to the division circuit 7. A voltage proportional to the electric machine pre-current, which is the output of the divider circuit 7 and the voltage drop across the resistor 3, is input to the operational amplifier 8.

第1図の実施例と同一記号のものは同一部材で、その作
用効果も又同様である−ことを考え併せると、第1図の
実施例と同じ作用と効果を有Ktli、逆起電力が入力
され、電気回路10KFi、バイパスフィルタ9を介し
て、整流子と制子を介する位置検知電気パルスが前実施
例と同様な手段により、入力されているからである。半
導体電動機の場合には、バイパスフィルタ9は除去され
、位置検知素子であるホール素子の出力を増巾して矩形
波とし、その前稜縁部の微分パルスを得ると、これが回
転速度に比例する周波数−となるので、電気回路10の
入力として利用できる。この装置が記号10 eとして
示されているものと同じように使用できる。
Components with the same symbols as the embodiment in FIG. This is because the position detection electric pulses are inputted via the electric circuit 10KFi, the bypass filter 9, and the commutator and brake by means similar to those in the previous embodiment. In the case of a semiconductor motor, the bypass filter 9 is removed and the output of the Hall element, which is a position detection element, is amplified to form a rectangular wave, and the differential pulse of the front edge of the square wave is obtained, which is proportional to the rotation speed. Since the frequency is -, it can be used as an input to the electric circuit 10. This device can be used in the same way as shown as 10e.

第3図の実施例に、第6.7図で説明した、ンユミット
トリガ回路31を利用したジュール損失を除去できる手
段を適用すると、同じ目的が達成されることも明らかな
ので、その説明は省略する。
It is clear that the same objective can be achieved by applying the means for eliminating Joule loss using the unit trigger circuit 31 described in FIG. 6.7 to the embodiment of FIG. 3, so a description thereof will be omitted. do.

以上の各実施例による説明より判るように、本発明装置
によれば、冒頭において述べた目的が達成されて効果著
しきものである。
As can be seen from the description of each of the embodiments above, the apparatus of the present invention achieves the object stated at the beginning and is highly effective.

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

第1図は、本発明装置の電気回路図、第2図及び第3′
図は、同じく他の実施例の電気回路図、第4図は、トラ
ンジスターlのコレクタ側の電圧曲線のグラフ、第5図
は、Y型3相の直流電動機の説明図、第6図及び第7図
は、本発明装置の他の実施例の電気回路図、第8図は、
第6.7図の実施例の電機子電流のグラフ、第9図は、
同期運転の為の位相弁別回路図、第1θ図は、第9図の
各部の電圧のタイムチャート、第11図は/ 第9図の電気回路の1部の詳細な電気回路、第12図は
、第11図の電気回路のタイムチャートをそれぞれ示す
。 1・・・電源正端子、  2・・・直流電動機、  3
.3a、4.5・・・抵抗、  6・・・差動増巾回路
、7・・・除算回路、  8・・・オペアンプ、  9
・・・ノ1イパスフィルタ、10・・・位相弁別回路、
11・・・トランジスタ、31・・・シュミットトリガ
回路、12.12a、12b、12d、・= )ランジ
スタ、 29−・・乗算回路、 27.27a、27b
・・・トランジスター1のコレクタ側の電圧グラフ、 
21a、21b、21c・・・電機子コイル、 20a
120b、20C・・・整流子、22m、22b、22
cm刷子、 39.40−・・電機子電流のグラフ、 
10C・・・位置検知電気パルスを得る装置、 lOb
・・・同期信号発生装置、 44・・・位相弁別回路、
43.55.56・・・フリップフロップ回路、 ’5
as45b・・・半導体スイッチ、 47、槌・・・ト
ランジスタ1.49a、49b・・・同期信号電気パル
ス、50a、50゜b・・・位置検知電気信号、51 
m 、 51 b 、 51 c 、 51 d ・−
位相弁別回路の出力パルス、52・・・コンデンサ46
の電圧曲線、54・・・可逆計数回路、53・・・微分
回路、 57 a、57 b −・・同期信号、 58
aX58b・・・、59a、59b・・・位置検知電気
信号。 特許出−願人 株式会社 セコ−技研 第 l 図 、  第4 図 第 q 図 I  ff  図 茶12図 手続補正書(自発) 昭和57年Z月2Z日 特許庁長官 島 1)春 樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第195717号 2、発明の名称 同期制御の行なわnる直流電動機 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 〒150東京都渋谷区神宮前1丁目20番3号自発補正 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び添付図面の第2図、
第6図%第7図、第1o図。 6、補正の内容 tl)  明細書第9真上から第11行目「゛亀y< 
+Jo路を含む電気回路」をト電気回硝10bを含む戒
気回110Jに補正する。 (2)  明細書第11頁上から第12行目〜g14行
目「パルス巾が小さくなり」を「パルス巾が大きくなり
」に補正する。 (3)明細書第11頁上から第2行目「パルス巾が大き
くなる。Jul”rパルス巾が小ぎくなる。」に補正す
る。 (4)明細書第一11頁上から第11行目「第10図(
d)」を「第10図(e)」に補正する。 (5)明細書第13頁上から第5行目「+2又は−2以
上」を「+2以上又は−2以下」に補正する。 (6)明細書第26頁上からM13行目〜第14行目「
ローパスフィルり32,32bダイ、t−−ド32mに
よりフィルタさ扛て、」ヲ[抵抗32、aとコンデ/す
32とにより構成さnたローパスフイ、ルタでフィルタ
され、上記しタハルス電圧は、抵抗4.5とコンデンサ
32bとにより構成すれたローパスフィルタでフィルタ
さ扛ているので、」に補正する。 (7)明細書第26真上から第17行目の「32゜32
bJ金削除する。 (8)  明細誉第27真上からg1行目〜A2行目の
「ダイオード32mの代9に、増巾率が1のバッファア
ンプを利用゛すると尚効果的である。」を削除す゛る。 (9)明細書第28真上から第19行目〜第20行目「
開角は90度より小さいことが必要である。 実際には、60度位」を「開角は実際には60度未満位
」に補止する。。 (II  添付図面の第2図、第6図、第7図、第1G
図を別紙のように補正する。 以  上 茶 2 園 ! 4.6.図 第  フ  回 第 fO叫
Figure 1 is an electrical circuit diagram of the device of the present invention, Figures 2 and 3'
4 is a graph of the voltage curve on the collector side of transistor l, FIG. 5 is an explanatory diagram of a Y-type three-phase DC motor, and FIGS. FIG. 7 is an electric circuit diagram of another embodiment of the device of the present invention, and FIG.
The graph of the armature current of the example shown in FIG. 6.7, and FIG.
Phase discrimination circuit diagram for synchronous operation, Figure 1θ is a time chart of the voltage of each part in Figure 9, Figure 11 is a detailed electric circuit of a part of the electric circuit in Figure 9, Figure 12 is , respectively show time charts of the electric circuit of FIG. 1...Power supply positive terminal, 2...DC motor, 3
.. 3a, 4.5... Resistor, 6... Differential amplification circuit, 7... Division circuit, 8... Operational amplifier, 9
... No. 1 pass filter, No. 10... Phase discrimination circuit,
11... Transistor, 31... Schmitt trigger circuit, 12.12a, 12b, 12d, . . . = ) transistor, 29-... Multiplication circuit, 27.27a, 27b
...voltage graph on the collector side of transistor 1,
21a, 21b, 21c...armature coil, 20a
120b, 20C... Commutator, 22m, 22b, 22
cm brush, 39.40--graph of armature current,
10C...device for obtaining position detection electric pulses, lOb
... Synchronization signal generator, 44 ... Phase discrimination circuit,
43.55.56...Flip-flop circuit, '5
as45b...Semiconductor switch, 47, Hammer...Transistor 1.49a, 49b...Synchronizing signal electric pulse, 50a, 50°b...Position detection electric signal, 51
m, 51 b, 51 c, 51 d ・-
Output pulse of phase discrimination circuit, 52...capacitor 46
voltage curve, 54... Reversible counting circuit, 53... Differentiating circuit, 57 a, 57 b --... Synchronizing signal, 58
aX58b..., 59a, 59b... Position detection electric signal. Patent applicant: Seko Giken Co., Ltd. Figure l, Figure 4, Figure 4, Figure q, Figure I, ff, Figure 12, Procedural amendment (voluntary), July 2, 1980, Commissioner of the Japan Patent Office Shima 1) Haruki Tono1, Display of the case 1982 Patent Application No. 195717 2 Name of the invention DC motor with synchronous control 3 Relationship to the case Patent applicant 1-20-3 Jingumae, Shibuya-ku, Tokyo 150 Voluntary amendment 5, the detailed explanation column of the invention in the specification subject to amendment and Figure 2 of the attached drawings,
Figure 6% Figure 7, Figure 1o. 6. Contents of amendment tl) Line 11 from right above No. 9 of the specification “゛Kame y<
The electric circuit including +Jo path is corrected to the precept circuit 110J including the electric circuit 10b. (2) On page 11 of the specification, lines 12 to g14 from the top, "the pulse width becomes smaller" is corrected to "the pulse width becomes larger". (3) Second line from the top of page 11 of the specification: "Pulse width becomes larger. Jul"rPulse width becomes smaller. ”. (4) Line 11 from the top of page 11 of the specification “Figure 10 (
d)” is corrected to “Fig. 10(e)”. (5) "+2 or -2 or more" in the fifth line from the top of page 13 of the specification is corrected to "+2 or more or -2 or less". (6) Lines M13 to 14 from the top of page 26 of the specification “
The above-mentioned Tahalus voltage is Since it is filtered by a low-pass filter composed of a resistor 4.5 and a capacitor 32b, it is corrected to ``. (7) “32°32” on the 17th line from the 26th line of the specification
Delete bJ money. (8) Delete "It is even more effective to use a buffer amplifier with an amplification factor of 1 in place of the diode 32m in place 9 of the diode 32m" in line G1 to line A2 from the top of No. 27 of the specification. (9) Lines 19 to 20 from directly above No. 28 of the specification
It is necessary that the opening angle be smaller than 90 degrees. In reality, "about 60 degrees" is corrected to "the opening angle is actually about less than 60 degrees." . (II Figures 2, 6, 7, and 1G of the attached drawings)
Correct the figure as shown in the attached sheet. That’s all for 2 tea gardens! 4.6. Figure No. F No. fO shout

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)整流装置を有する直流電動機の逆起電力が出力と
して得られる逆起電力検出回路と、前記した直流電動機
の回転位置を検出して位置検知電気信号を発生する位置
検知装置と、同期信な直流電圧信号に転化する電気回路
と、電機子電流の検出回路と、該検出回路より得られる
出に、電機子回路に直列に挿入されたトランジスタを制
御する電機子電流制御回路とより構成されたことを特徴
とする同期制御の行なわれる直流電動機。
(1) A back electromotive force detection circuit that outputs the back electromotive force of a DC motor having a rectifier, a position detection device that detects the rotational position of the DC motor and generates a position detection electrical signal, and a synchronous signal. An armature current control circuit that uses the output obtained from the detection circuit to control a transistor inserted in series in the armature circuit. A synchronously controlled DC motor characterized by:
(2)第(11項記載の特許請求の範囲において、3相
Y型結線の電機子を有する直流電動機を使用したことを
特徴とする同期制御の行なわれる直流電動機。
(2) A synchronously controlled DC motor according to claim 11, characterized in that a DC motor having a three-phase Y-connection armature is used.
(3)第(1)項記載の特許請求の範囲において、電機
子電流の検出回路と直流電動機の直列接続体に並列に接
続されたフライホイールダイオードと、トランジスタの
ベース制御を行なうように、出力が接続されるとともに
、第1の入力が第2の入力より第1の設定値を越えて大
きくなると、前記したトランジスタを不導通とし、第2
の設定値を越えて減少するとトランジスタを飽和領域に
おいて導通せしめるシュミットトリガ回路類似の一ヒス
テリシス特性を侑する増巾回路と、前記した電機子電流
の検出回路の出力を前記した増巾回路の第1の入力とし
、電機子電流と逆起電力検出回路の出力との積が前記し
たに、前記した増巾回路の第2の入力を制御する制御回
路とより構成されたことを特徴とする同期制御の行なわ
れる直流電動機。
(3) In the claim set forth in paragraph (1), a flywheel diode connected in parallel to an armature current detection circuit and a series connection body of a DC motor, and an output so as to perform base control of a transistor. is connected and the first input becomes larger than the second input by more than the first set value, the aforementioned transistor becomes non-conductive and the second
an amplifying circuit that has a hysteresis characteristic similar to a Schmitt trigger circuit that causes the transistor to conduct in the saturation region when it decreases beyond a set value; and a control circuit that controls the second input of the amplification circuit, wherein the product of the armature current and the output of the back electromotive force detection circuit is the input of the amplification circuit. Direct current motor.
(4)第(1)項記載の特許請求の範囲において、整流
が行なわれたときに電機子コイルの合成抵抗の変化によ
るトランジスタのエミッタとコレクタ間のインピーダン
スの変化を介して、位置検知電気信号を得る位置検知装
置とより構成されたことを特徴とする同期制御の行なわ
れる直流電動機。
(4) In the claim set forth in paragraph (1), a position sensing electric signal is generated through a change in impedance between the emitter and the collector of a transistor due to a change in the combined resistance of the armature coil when rectification is performed. 1. A direct current motor subject to synchronous control, characterized in that it is comprised of a position detection device that obtains the following:
(5)  第(1)項記載の特許請求の範囲において、
整流子に摺接する第1、第2の2個の刷子の中間に第3
の刷子を設け、Y型結線の電機子コイルの1つの通電が
断たれたときに、当該コイルの磁気エネルギーを第3の
刷子を介してとり出して位置検知電気信号を得る位置検
知−装置とより構成されたことを特徴とする同期制御の
行なわれる直流電動機。
(5) In the claims set forth in paragraph (1),
A third brush is placed between the first and second brushes that come into sliding contact with the commutator.
A position detection device which is provided with a brush and obtains a position detection electric signal by extracting the magnetic energy of the coil through a third brush when one of the Y-shaped armature coils is de-energized. A synchronously controlled DC motor characterized by comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001082454A1 (en) * 2000-04-22 2001-11-01 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electrohydraulic converter, especially a motor pump module for an electronic driving dynamics control system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001082454A1 (en) * 2000-04-22 2001-11-01 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electrohydraulic converter, especially a motor pump module for an electronic driving dynamics control system
US6791290B2 (en) 2000-04-22 2004-09-14 Continental Teves Ag & Co., Ohg Electrohydraulic converter

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