JPS6126315B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定子巻線が両方向に通電しうるよ
うにトランジスタからなるブリツジ回路を介して
回転子位置に依存して直流電源に接続可能であ
り、２位置調節器により電動機電流を制御するた
めブリツジ回路と電源との間に調節器終段として
主トランジスタを備え、電流実際値が全巻線に共
通な抵抗から取出され、２位置調節器の反転入力
端において電流目標値と比較される無整流子直流
電動機の調整装置に関する。

そのような可制御無整流子直流電動機は特にス
テツプモータとしても使用される。その電動機特
性が比較的有利であるために、この電動機は定電
流で運転される。電動機電流が大きい場合には、
単一のトランジスタの代りにいわゆるダーリント
ン・トランジスタが使用される。このダーリント
ン・トランジスタは原理的に２つのカスケード接
続されたトランジスタからなり、これら２つのト
ランジスタのキヤパシテイが合計される。そのよ
うなトランジスタが使用されると、同様にダーリ
ントン・トランジスタとして構成された主トラン
ジスタが導通する毎に電子的整流子のトランジス
タ・キヤパシテイの充電切換が行われる。これに
よりブリツジ回路の各阻止されたトランジスタに
より短時間の電流ピークが生じる。これらの電流
ピークは電動機の電流実際値に重畳され、これら
の電流ピークが予め与えられた目標値より大きけ
れば、２位置調節器の機能は害される。この場合
調節器は不安定に動作する。電流ピークは、特に
正規のトランジスタ使用の際には、実際値の平滑
化により少なくとも部分的に抑制され得る。しか
しながら、そのような解決法においては、電流ヒ
ステリシスが電動機運転電圧および電動機時定数
に依存するという欠点がある。それ故この種の回
路は大容量のトランジスタの場合には種々の運転
電圧および電動機の型に対し必ずしもそのままで
は使用できない。

本発明の目的は、初めに述べた種類の無整流子
直流電動機に対する調整装置を改善し、その調整
装置が一般的に使用可能であるばかりでなく、調
節器の安定性が常に保証されるようにすることに
ある。この目的は本発明によれば、主トランジス
タが導通したとき、２位置調節器のヒステリシス
がトランジスタにおける電圧変化により電動機電
流に重畳される電流ピークの継続時間中大きくさ
れることにより達成される。特に簡単な解決法
は、ヒステリシスを増大するために、主トランジ
スタの導通の際そのコレクタにおける電圧跳躍が
RC回路により微分され２位置調節器に帰還され
ることにより行われる。しかしながら、２位置調
節器の出力信号によつても時間回路はトリガする
ことができる。この時間回路により２位置調節器
のヒステリシスは短時間増大される。

以下本発明を図面に示す実施例について説明す
る。

１は３つの三角接続された固定子巻線を持つス
テツプモータで、その相互に接続されている固定
子巻線の端部は整流回路２に接続されている。整
流回路２はブリツジ接続配置されたダーリント
ン・トランジスタ３ないし８からなり、トランジ
スタ３ないし５は一方のブリツジ半部、またトラ
ンジスタ６ないし８は他方のブリツジ半部を形成
している。各トランジスタ３ないし８にはダイオ
ード９ないし１４が逆並列に接続されている。同
様にダーリントン・トランジスタとして形成され
ている主トランジスタ１５を介して、整流回路２
はその一方の入力端で直流電源UMの正極に接続
され、直流電源の負極OVには抵抗１６を介して
整流回路の他方の入力端が接続されている。第２
図にはダーリントン・トランジスタの記号、第３
図にはその接続様式が示されている。

トランジスタ３ないし８はそのベースで制御回
路１７に接続されている。この制御回路は図示さ
れていない回転子位置発信器に依存して動作す
る。従つてトランジスタ３ないし８は制御回路１
７を介して回転子位置に相当する順序でオン・オ
フ制御される。図示された実施例においては、制
御回路１７にさらにクロツクパルス発生器１８が
接続されている。これは電動機１の歩進制御のた
めにパルスを発信する。

電動機を定電流制御するために２位置調節器１
９が設けられ、その出力端はドライバ回路２０を
介して調節器終段回路として動作する主トランジ
スタ１５のベースに接続されている。電流実際値
を検出するために抵抗１６が用いられ、この抵抗
の一方の端子２１から電流に比例する電圧を取り
出すことができ、この電圧は導線２２、２つの抵
抗２３および２４とコンデンサ２５とからなる平
滑要素２６を介して点２７に導かれ、そこにおい
てこの電圧は給電電圧の負極に接続されている抵
抗２８を介して得られる電流目標値と比較され
る。点２７に現われる目標値と実際値との差は２
位置調節器１９の反転入力端に導かれる。２位置
調節器１９の出力端に接続され、２つの抵抗２９
および３０からなる分圧器において、２位置調節
器１９の２つの閾値が設定される。抵抗２９と３
０との間の接続点３１は２位置調節器２９の非反
転入力端に接続されている。

主トランジスタ１５と整流回路２との間の接続
点３２には、フリーホイーリングダオード３３を
介して正の保持電圧＋UHが加えられ、この電圧
は、回転子がそれぞれの位置を保つ（保持モーメ
ント）のように主トランジスタ１５が阻止されて
いるとき電動機巻線に電圧を加える。

電動機１の３つの相巻線はトランジスタ３ない
し８を有する整流回路２により回転磁界発生のた
めに周期的に切換えられる。そのような電動機の
動作様式は公知であり、こには詳述しない。電動
機電流が２位置調節器１９により一定値に制御さ
れることとにより、第４図に示されている抵抗１
６を通る電流変化が生ずる。図には電流実際値と
時間との関係が示されている。抵抗２９および３
０により調整可能な上限値（上部閾値）はａ、下
限値（下部閾値）はｂで示されている。差（ａ−
ｂ）は２位置調節器のヒステリシスである。

時点t₀において電動機運転電圧＋UMは主トラ
ンジスタ１５により転流回路２に加えられる。時
点t₁において、電流は抵抗２９と３０とにより予
め与えられた上限値ａに達し、その結果２位置調
節器１９はトランジスタ１５を阻止するように制
御する。時点t₃において電流は、保持電圧＋UH
の抵抗３０とにより予め与えられた下限値ｂに低
下する。トランジスタ１５は再び導通する。トラ
ンジスタ１５が導通状態になると、整流回路２に
は高い方の電動機運転電圧＋UMが現われる。整
流回路におけるこの電圧変化はトランジスタ３な
いし８のキヤパシテイの充電を切換えるが、この
キヤパシテイはいわゆるターリントン・トランジ
スタが使用されているときには特に高い。この充
電の切換により整流回路２における阻止されたト
ランジスタによる短時間の電流ピークが生ずる。
これらの電流ピークは抵抗１６において電動機電
流実際値に重畳され、これらの電流ピークが電流
目標値より高い場合には調節器１９の機能を害す
る。これらの電流ピークは平滑要素２６により少
なくとも部分的に抑制される。しかしながら、こ
の解決方法においては、電流ヒステリシスが電動
機運転電圧UMと電動機時定数とに依存する。即
ち、この回路は種々の運転電圧および電動機の型
に対して必ずしもそのままでは使用できないとい
う欠点がある。

上述から明らかなように、調節器は、短時間電
流ピークＡが２位置調節器１９の調整された閾値
を超過しないように考慮されているときにのみ安
定である。本発明によればこのことは、トランジ
スタ１５の導通の際に２位置調節器１９のヒステ
リシスが短時間増大されることにより達成され
る。第１図による実施例においてこのことは、ト
ランジスタ１５と整流回路２との間の接続点３２
が抵抗３４とコンデンサ３５とからなるRC回路
を介して接続点３１に接続されることにより達成
される。このようにして、トランジスタ１５のコ
レクタにおける電圧跳躍はRC回路により微分さ
れ、２つの抵抗２９および３０からなる正帰還回
路に重畳される。RC回路の時定数は電流ピーク
のパルス幅に合わせられる。

第５図は増幅器入力端における信号Ｕ(+)，Ｕ
(-)と時間との関係を示す。反転入力端(-)にお
ける信号Ｕ(-)は破線で、非反転入力端(+)にお
ける信号Ｕ(+)は実線で示されている。反転増幅
器入力端における電流ピークＡは非反転増幅器入
力端におけるａからa′への開閉閾値の同時的上昇
により作用しなくなる。これにより、２位置調節
器１９が電流ピークにより不安定となることが確
実に回避される。２位置調節器１９の閾値は再び
ａおよびｂにより示されている。RC回路３４，
３５によるしや断の際に現われる下方の開閉閾値
ｂからb′への短時間降下Ｂはこの場合は重要でな
い。

第６図は第１図による調整装置の変形を示し、
同じ部分は同じ符号を付けられている。電流実際
値Ｊは矢張り測定抵抗１６から取出され、また抵
抗３６を介して比較点２７に導かれ、電流目標値
は抵抗２８により予め与えられる。電流の目標値
と実際値との差は２位置調節器１９の反転入力端
(-)に導かれる。２位置調節器１９の出力端は矢
張りドライバ回路２０を介して、第１図に示す調
節器終段回路として作用するトランジスタ１５の
ベースに接続されている。第６図が示すように、
２位置調節器１９のヒステリシスを短時間増幅す
るために時間回路３７が設けられ、この時間回路
は２位置調節器１９の出力端によりトリガされ
る。時間回路３７の動作時間は抵抗３８およびコ
ンデンサ３９により調整可能に予め与えられる。
時間回路３７の出力端Ｑはダイオード４０および
抵抗４１を介して接続点３１に接続される。従つ
て時点t₃における２位置調節器１９の出力信号に
より時間回路３７はトリガされるが、この時間回
路は動作時間T1の間抵抗４１およびダイオード
４０を介して抵抗３０に補助電流を供給する。従
つて点３１の電位はそれに相当して上昇し、従つ
て２位置調節器１９のヒステリシスも高められ
る。

第７図は２位置調節器１９における信号を示し
ている。破線で示された線Ｕ(-)により、反転入
力端(-)における信号が、また実線Ｕ(+)により
非反転入力端(+)における信号が示されている。
ａおよびｂにより調節器１９の上限値および下限
値（閾値）が示されている。時点t₃においてトラ
ンジスタ１５は閉路され、電流実際値Jistにはピ
ークＡが現われ、これは閾値ａを超過する。そこ
で時間回路３７により上限閾値ａはa′に上げら
れ、時間回路が動作している限りこの値のまゝで
ある。時間回路の動作時間T1は電流ピークＡの
パルス幅に合わされる。時間T1の経過後、上限
閾値a′は再び抵抗３０により予め与えられた値ａ
に低下する。

第８図の第１図による無整流子直流電動機に対
する調整装置の別の回路変形を示し、作用的に同
じ部分に対しては同じ符号が使用されている。電
流実際値Jistは矢張り抵抗１６を介して取出さ
れ、第６図による実施例と同様に抵抗３６を介し
て比較点２７に導かれる。２位置調節器１９の安
定特性はこの実施例によれば、少なくとも電流ピ
ークの現われる範囲において電流実際値が補償さ
れることによつても達成され得る。このことは第
８図により、２位置調節器１９の反転入力端(-)
における比較点２７とドライバ回路２０の出力端
との間に接続されているコンデンサ４４により達
成される。従つて電流ピークの影響は、ドライバ
回路２０の出力端における電圧変化がコンデンサ
４４を介して２位置調節器１９の反転入力端(-)
における電流実際値に結合されることにより除去
される。

第９図は調節器１９の入力端における信号を示
し、破線Ｕ(-)により反転入力端(-)における信
号、実線Ｕ(+)により非反転入力端(+)における
信号が示されている。ａおよびｂにより、２位置
調節器１９の２つの閾値が示されているが、これ
らは前に述べたように電流ヒステリシスを形成す
る。電流ヒステリシスはこの実施例では一定のま
まである。時点t₃において、調節器終段を形成す
るトランジスタ１５が導通状態になると、電流目
標値は短時間高まり、その結果時点t₃に現われる
電流ピークＡは２位置調節器１９の閾値ａより下
にとどまる。トランジスタ１５はそのとき、上限
閾値ａに達するまで接続されている。これは時点
t₄においてである。トランジスタ１５のしや断の
際に経過する閾値の点ｃまでの上昇は調整過程に
は重要でない。何故ならばこの上昇は閾値ａ以上
にあり、この閾値は一定であるからである。

第１０図は第８図および第９図による調整装置
の原理に相当する別の回路変形を示している。同
じ部分には同じ符号が与えられている。第６図に
よる実施例におけるように時間回路４５が設けら
れているが、この時間回路は２位置調節器１９の
出力端によりトリガされる。動作時間は抵抗４６
とコンデンサ４７とにより調整され得る。しかし
ながら、２位置調節器１９に対する電流目標値は
時間回路４５によつて短時間増加せず、電流実際
値は望ましくない電流ピークの発生の範囲におい
て短時間低くなり、その結果第８図および第９図
による実施例におけるように電流ピークＡは２位
置調節器の上限閾値ａを超えないことは第１１図
に示す通りである。このことは第１０図による調
整装置においては、相補的出力端が抵抗４８を
介して点２７に接続され、その結果時間回路４５
の動作時間の間抵抗４８を介して付加的に電流が
目標値電源USに流れることにより達成される。
時間回路４５の出力信号はこの場合電源USに関
係させられる。

第１１図には２位置調節器１９の入力端におけ
る信号が時間に関して示されているが、破線Ｕ
(-)は反転入力端における信号、実線Ｕ(+)は非
反転入力端における信号を示している。時点t₃に
おいて、非反転入力端における信号が時間T₂の
間低下され、電流ピークＡは作用しないままであ
る。即ち閾値ａにはこのピークが達せず、その結
果調節器は安定に動作する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の接続図、第２図，第３
図は第１図に示す装置に用いられるダーリント
ン・トランジスタのそれぞれシンボル、回路構成
を示す接続図、第４図，第５図は第１図に示す装
置の作用を説明するための線図、第６図は本発明
の異なる実施例の接続図、第７図は第６図に示す
ものの作用を説明するための線図、第８図は本発
明の更に他の実施例の接続図、第９図は第８図に
示すものの作用を説明するための線図、第１０図
は又本発明の異なる実施例の接続図、第１１図は
第１０図に示すものの作用を説明するための線図
である。 ２…整流回路、３〜８…トランジスタ、１５…
主トランジスタ、１９…２位置調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子巻線が両方向に通電しうるようにトラ
   ンジスタからなるブリツジ回路を介して回転子位
   置に依存して直流電源に接続可能であり、２位置
   調節器により電動機電流を制御するためにブリツ
   ジ回路と電源との間に調節器終段として主トラン
   ジスタを備え、電流実際値が全巻線に共通な抵抗
   から取出され、２位置調節器の反転入力端におい
   て電流目標値と比較される無整流子直流電動機の
   ための調整装置において、主トランジスタが導通
   したとき、２位置調節器のヒステリシスがブリツ
   ジ回路を形成するトランジスタにおける電圧変化
   により電動機電流に重畳される電流ピークの継続
   時間中増大せしめられることを特徴とする無整流
   子直流電動機の調整装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の調整装置におい
   て、２位置調節器のヒステリシスを増大させるた
   め、主トランジスタのコレクタにおける電圧跳躍
   が主トランジスタの導通の際にRC回路を介して
   ２位置調節器に帰還されることを特徴とする無整
   流子直流電動機の調整装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の調
   整装置において、２位置調節器の出力信号により
   時間回路がトリガされ、この時間回路はその動作
   時間中２位置調節器のヒステリシスを増大させる
   ことを特徴とする無整流子直流電動機の調整装
   置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の調整装置におい
   て、主トランジスタの導通の際、２位置調節器の
   目標値が短時間減少させられることを特徴とする
   無整流子直流電動機の調整装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の調整装置におい
   て、主トランジスタに導かれる制御信号がコンデ
   ンサにより２位置調節器の反転入力端に帰還され
   ることを特徴とする無整流子直流電動機の調整装
   置。 ６ 特許請求の範囲第４項記載の調整装置におい
   て、２位置調節器の出力信号により時間回路がト
   リガされ、その時間回路の相補的出力端は抵抗を
   介して２位置調節器の反転入力端に接続されてい
   ることを特徴とする無整流子直流電動機の調整装
   置。