JPS61164490A

JPS61164490A - パルス幅変調式直流電動機速度制御器

Info

Publication number: JPS61164490A
Application number: JP61001241A
Authority: JP
Inventors: ピーター・ドガドコ; ダニエル・ダブリユー・ギバー
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1986-07-25
Also published as: CA1255378A

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】発明の背景電気式船外機はプロペラ全駆動する直流電動磯全備えて
いる。電動機速度は電動機と直列に大きい又は小さい抵
抗を置くことに工って制御される。

抵抗で消費されるエネルギーは損失である。直流電動機
の速度は電動機の「オン」時間を変えることによって制
御することができることが知られている。これは電動機
電源にスイッチング累子全配置して電力全断続すること
によって行うことができる。電動機はそれでもその定路
電圧を受けるが、しかしその時間は短い。この考えは車
両の電動機速度を制御するのに利用されてきたが、その
制御回路は非常に精巧であって船外機用制御器としては
費用効果が良くない。しかもその制御回路は船外機用と
してはあまりにも多くの電力全必要とする。

電動機制御器に関する次の米国特許に注意が向けられる
。

（Ｗｉｎｅｂｒｅｎｅｒ）ヘンリ（Ｈｅｎｒｙ）　　　３６９４７２１　１９７２
年９月２６日マツケンナ　　　　　３６１７８４５　１
９７１年１１月２日（Ｍｃｋｅｎｎａ）サラモン　　　　　　３７０８７６５　１９７２年１月
２日（Ｓａｌａｍｏｎ）外ミラー（Ｍｉ’１ｅｒ）　　　３７１９８７６　１９７
３年３月６日ボスティーン　　　　３８０３４７０　１
９７４年４月９日（Ｖｏｓｔｅｅｎ）プライス　　　　　　３８０３４７１　１９７４年４月
９日（Ｐｒｉｃｅ）外イバモ十＋’　　　　　　３９０３４６５　１９７５年
９月２日（よりａｍｏｔｏ）外ミリガン　　　　　　３９０６３１９　１９７５年９月
１６日（Ｍｉｌ、ｉｇａｎ）プライス（Ｇｒａｃｅ）　　３９８２１６１　１９７６
年９月２１日１９８３年７月２９日出願のジョンソン（
Ｊｏｈｎｓｏｎ）外の米国特許出願第５１６５７１号（
代理人書類番号７２０１３／８３４０−９）にも注意が
向けられるが、この特許出願は以下で援用される。

発明の要約この発明は直流電動機、電池端子及びプロペラからなる
電気式船外機を提供するものである。電動機の動作を制
御するために電動機にスイッチング素子が接続されてい
る。集積回路は入力、及びスイッチング素子に制御電圧
を加えろためにそれに接続さ収た出力ｆｔ備えていて、
所定値を越える電圧において可変幅のパルス列を集積回
路の出力に発生するよつに動作する。制御器は集積回路
入力に加えられる電圧を変えるように動作し、集積回路
はこの入力に加えられろ電圧が変えられるにつれて前記
のパルス列のパルス幅金変調するように動作する。集積
回路の出力におけるパルス列のパルス幅及びスイッチン
グ素子のオンオフ又はデューティー・サイクルはその入
力に加えられる電圧に従って変えられ、それに応じて電
動機の推力も変えられる。

一実施例においては、スイッチング素子は電動機の動作
を制御するために電動機に接続されたＭＯＳＦＥＴであ
り且つ集積回路出力はＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され
ている。

一実施例においては、制御器は集積回路入力に加えられ
る電圧を変えるためにこの入力と電池端子との間に接続
された手動操作可能なポテンショメータである。

更なる特徴は前述の事項のいずれかを与えることであっ
て、その際集積回路は、パルス列を発生するために発振
器として動作させられる第１集積回路を備え、且つ前記
のパルス列を受けてＭＯ６ｉＦＥＴのゲートに加えられ
る可変パルス幅のパルス列を発生する可変遅延量単安定
発振器として動作させられる第２集積回路を備えている
。

図面及び以下の説明においては植種の構成部分が製造業
者の呼称又は数値によって識別されている。これは、配
線図と組み合わ才れて、回路に関連した特定の配線状態
及び構成部品についての詳細な説明に対する必要をなく
するものである。回路はこの発明を理解するのに必要と
され石工つな詳細事項を付加する次の説明で大抵明白で
あろう。

第１図に示された電気式船外機１０は流し釣りに使用さ
れる電気式船外機の代表的なものである。

船外機１０には、ボートに連結されており且つ垂直軸１
３を回転可能に支持している取付用プラケット１１、軸
１３の上端に接続された舵柄１６、及び＠１３の下端に
接続された下方／・ウジング１２がある。船外機１０は
非常に静かで操作が簡単である。船外機１０には又下方
ノ・ウジフグ１２に都合工く取り付けられた直流電動機
がある。この電動機は第３図の回路図においては符号１
２で識別されている。電動機はグロペラ１４を回転させ
る。電動機速度は電動機に加えられる電流に工って決ま
る。

従来は電動機に対して設けられた速度制御器に階段形抵
抗器が組み込まれてきた。抵抗が回路に入れられていな
い場合には電動機はボートに績み込まれた電池群から全
電流を受けた。抵抗が電動機と直列に挿入された場合に
は電動機はより少ない′醒流全受けて速度が減少した。

しかしながら、抵抗ではエネルギーが消費された。これ
は望ましくない損失を意味しており、電動機の利用可能
な運転時間を実際上減少させる。

電気式船外機は通常ボートの船首又は船尾に取り付けら
れる。船外機はボー）ｋ引くか押す刀）する。操舵は舵
柄１６を動かすことによって行われるが、この舵柄は第
２図に示されたようにポテンショメータ１８の＠を回転
させるためにそれ自体の軸の回りに回転することもでき
る。ポテンショメータ１８は船外機１０に対する速度制
御器１９の一部分を形成している。

ポテンショメータ軸はポテンショメータハウジングに対
して回転可能であり、このハウジングは回転を・阻止す
るように固定されているが、現在の説明には関係のない
目的のだめに船外機頭部で軸方向に前後に移動すること
ができる。この一般的形式の構造は１９８３年７月２９
日出願のジョンノン外の米国特許出願第５１６５７１号
に示されており、これをここに援用する。ロータリスイ
ッチの軸方向移動は、スイッチ（図示せず）を操作して
電動機の前進及び後進動作を制御するのに利用すること
が′できる。

電動機速度制御器１９には、前述のようなポテンショメ
ータ１８、パルス列を発生する集積回路又はチップＡ、
パルス列を変調するタイミング集積回路又はチップＢ、
第３図に示したような植種の抵抗、コンデンサ及びダイ
オード、並びにＮチャネルのエンハンスメント形金属塩
化物シリコン電界効果トランジスタすなわちＭＯＳＦＥ
Ｔの形態をしたスイッチング素子２３がある。第３図に
おいて、ポテンショメータ１８は集積回路Ｂの入カフに
加えられる電圧の量を制御する。集積回路Ｂ及び集積回
路Ａは接続の方法を除いては同じである。

両集槓回路は一般にタイマ回路とみなされているが、こ
の用途ではそうではなく配線されている。

集積回路Ａは５９マイクロ秒の「オン」時間及び１マイ
クロ秒の「オフ」時間で動作して本質的に２０　ｋＨｚ
のパルス列を出力３に与える発振器として動作するよう
に配線されており、この出力３は集積回路Ｂの入力２に
接続されている。集積回路Ａはボートを池に接続される
ように構成された電池端子２０かもの１２ボルト電源に
よって給電される。この端子２０はポテンショメータ１
８に１２ボルト電源を供給するが、ポテンショメータの
設定値に応じて、全１２ボルト’にチップＢの制−入力
７に加えろことができ、又はボテンンヨメータで電圧全
幾分低下させることによってそれより小さい電圧を加え
ることができる。

チップ又は集積回路Ｂは可変遅延量単安定発振器として
動作するように配線されている。チップＢからの出力３
はパルス幅変調された２　０　ｋＨｚのパルス列を与え
、これは抵抗２２及びダイオード２４全経てＭＯ３ＩＴ
　２３のゲー）Ｇに加えられる。

ＭＯＳＦＥＴのソースＳは接地に接続されており且つド
レーンＤは電動機リード線２６に接続されている。他方
の電動機リード線２８は電池端子２０に接続されている
。

集積回路Ｂの出力３に存在する変調されたパルス列のデ
ユーティ・サイクル又はパルス幅はポテンショメータ１
８の設定値に応じて３０チと９８チとの間で可変である
。ＭＯＳＦＥＴ　２３のゲートに加えられる電圧はパル
スの接続時間の間竺導通を生じさせるのに十分である。

パルス幅を変調することによってＭＯＳＦＥＴの平均出
力が変えられて速度が変わる。ポテンショメータの抵抗
が実際上加わらずＡｌ：１２ボルトが制御器カフに加え
らｎた場合には電動機１２の全（実際には約９８チ）速
度及び推力が生じることになる。ポテンショメータで消
費される１カの量は無視することができるので、電池′
底流の流出は相当に減少し、そして制御器は全範囲にわ
たって非常に一様な速度変化を与える。これは通常四つ
の速度段階を持っている階段形抵抗器と対比されるもの
である。

船外機の性質、及び電動機速度とプロペラ推力（及びボ
ート速度）との間の関係のために電動機はこの非常に簡
単な制御器に実によく適合している。電動機速度又は乗
物速度など全検出する必要はない。この制御器は非常に
確実であり且つこれまでの制御器よりも一層滑らかで一
層経済的な電動機動作を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気式船外機の簡単な描写図である。第２図は第１図に示された船外機の頭部の一部断面によ
る簡単化された図面であって、ポテンショメータヲ丹′
ピ柄又はノ・ンドルのねじり移動により操作可能に取り
付けることのできる方法全図示したものである。第３図は回路図である。これらの図面において、１０は電気式船外（機、１１は
取付用ブラケット、１２は下方）・ウジング（直流電動
機）、１４はプロペラ、１８はポテンショメータ、１９
は電動機速度制御器、２０は電池端子、２３はスイッチ
ング素子（ＭＯＳＦＥＴ）、Ａは集積回路、Ｂは集積回
路を示す。（外５名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）取付用ブラケット、この取付用ブラケットによつ
て支持された直流電動機、この電動機によつて駆動され
るプロペラ、電池に接続可能に構成された電池端子装置
、前記の電動機の動作を制御するために前記の電動機に
接続されており且つゲートを備えているＭＯＳＦＥＴ、
前記の端子装置に接続された手動操作可能なポテンショ
メータ、並びに加えられる電圧を変えるために前記のポ
テンショメータに接続された制御入力、及び前記のＭＯ
ＳＦＥＴの前記のゲートに接続された出力を備えた集積
回路装置を備えていて、この集積回路装置か、前記の出
力を通して前記のゲートに加えられるパルス列を発生す
るように且つ又前記の入力に加えられる電圧が変えられ
ると前記のパルス列のパルス幅を変えるように動作し、
これにより前記の出力におけるパルス列のパルス幅及び
前記のＭＯＳＦＥＴのデューティー・サイクルが前記の
ポテンショメータの設定値に従つて変えられ且つこれに
応じて前記の電動機の速度が変えられる、電気式船外機
。
（２）前記の集積回路装置が、パルス列を発生させるた
めに発振器として動作させられる第１集積回路を備え且
つ又、前記のパルス列を受け且つ前記のゲートに加えら
れる可変デューティー・サイクルを持つたパルス列を発
生する可変遅延量単安定発振器として動作させられる第
２集積回路を備えている、特許請求の範囲第１項に記載
の船外機。
（３）取付用ブラケット、この取付用ブラケットによつ
て支持された直流電動機、この電動機によつて駆動され
るプロペラ、電池に接続可能に構成された電池端子装置
、前記の電動機の動作を制御するために前記の電動機に
接続され且つゲートを備えたＭＯＳＦＥＴ、前記の端子
装置に接続された制御装置、並びに加えられる電圧を変
えるために前記の制御装置に接続された制御入力、及び
前記のＭＯＳＦＥＴの前記のゲートに接続された出力を
備えた集積回路装置を備えていて、この集積回路装置が
、前記の出力を通して前記のゲートに加えられるパルス
列を発生するように且つ又前記の入力に加えられる電圧
が変えられると前記のパルス列のパルス幅を変えるよう
に動作し、これにより前記の出力におけるパルス列のデ
ューティー・サイクル及び前記のＭＯＳＦＥＴのパルス
幅が前記の入力に加えられる電圧に従つて変えられ且つ
これに応じて前記の電動機の速度が変えられる、電気式
船外機。
（４）取付用ブラケット、この取付用ブラケットによつ
て支持された直流電動機、この電動機によつて駆動され
るプロペラ、電池に接続可能に構成された電池端子装置
、前記の電動機の動作を制御するために前記の電動機に
接続されており且つ加えられる制御電圧が所定値を越え
ると導通するスイッチング装置、前記端子装置に接続さ
れた制御装置、印加される電圧を変化させるために前記
制御装置に接続された制御入力と制御電圧を印加するた
めに前記スイッチング装置に接続された出力とを備えた
集積回路装置を備えていて、この集積回路装置が、前記
の所定値を越えた電圧においてパルス列を前記の出力に
発生するように且つ又前記の入力に加えられる電圧が変
えられると前記のパルス列のパルス幅を変えるように動
作し、これにより前記の出力におけるパルス列のデュー
ティー・サイクル及び前記のスイッチング装置のパルス
幅が前記の入力に加えられる電圧に従つて変えられ且つ
これに応じて前記の電動機の速度が変えられる、電気式
船外機。