JPS6215039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転機械の磁界に係り、特に直流整流
子モータの如く効率よく動作するのみならず、広
範囲に変化するモータ・トルク及びライン電圧に
わたつて一定の選択可能な速度で動作する回転機
械に関する。

本発明の背景 回転機械は一般に直流機及び交流機に分けられ
る。いづれの機械も少なくとも２つの異なる磁
界、即ち回転子で発生される磁界と固定子で発生
される磁界を生成する装置を有する。これら磁界
が互いに整列しない場合、回転子の回転運動をひ
き起すトルクが生じる。回転子が回転するにつ
れ、固定子磁界に対する回転子磁界の配向が変化
する。しかし、磁界配向が変るにつれ、回転子上
のトルクの大きさも変化するので、機械は効率よ
い機械動作を維持するように回転子へのトルクを
最大値近くに保つために一方の磁界を他方の磁界
に対して配向しなおすための何らかの装置を有さ
ねばならない。

直流機では、回転子の電機子には複数の巻線が
巻かれており、これらは刷子及び機械的整流子を
介して外部電源につながれている。回転子に生じ
る磁束が固定された固定子巻線又は永久磁石によ
り生じる固定子磁界に対して平均して90゜で整列
されるように、整流子は電機子巻線に電源を選択
的に印加する。直流機では電機子磁界と固定子磁
界の間の角度は平均90゜であるので、直流機は一
般に極めて効率よく、回転子へのトルクは最大に
なる。しかし、直流機は殆んどの交流機に比して
欠点を有する。機械が回転子につながれた外部装
置により負荷をかけられると、トルク負荷が増加
するにつれ機械の回転速度は若干直線的に減少す
る。従つて直流機は、何らかの形式の補助速度制
御装置を用いない限り、一定速度が要求され、且
つ負荷及びライン電圧の少なくとも一方が変動す
る場合には使用に適さない。

他方、交流同期機は機械を同期させかつ機械に
電力を与えるのに交流電源を用いるように設計さ
れている。交流電源の一定周波数は一定回転速度
の回転を起こすよう自動的に動作する。同期機に
負荷がかけられると、モータはトルク角、即ち回
転子磁界と固定子磁界間の角度を常に90゜近くに
するように動作する。このようにして、回転子へ
のトルクは機械に対する荷重が増えるにつれ増大
する。従つて交流同期機はトルク負荷が変化して
も一定回転速度を維持しうる。このような同期機
に関する問題点は、これら機械がすべての負荷ト
ルクに対して一定効率で動作せず、又はモータ速
度を容易に調整する機能を持たないことである。
事実、交流同期機は重い負荷をかけられた時トル
ク角が90゜に近づくので最も効率がよい。荷重が
軽くなると、トルク角は90゜以下になり、機械の
効率が低下する。交流同期機は又多くの周知の若
干厄介な方法で解決されねばならない起動上の固
有の問題点を有する。

他の形式の機械も開発されている。その１つに
無刷子直流モータがある。この種のモータは磁界
が回転子に対して一定の配向で発生される回転子
を有する。多くの固定子巻線が設けられ、回転子
位置を検出するための補助変換器を含む制御回路
が、回転子磁界と相互作用する回転磁界を発生す
るように固定子巻線を流れる電流を制御し、回転
子にトルクを発生する。しかしこの機械は一般に
極めて特定の要求を満たすように設計されてお
り、比較的融通性を欠く。即ち、或る機械の設計
は、他の機械が異なる寸法及び異なる極数のもの
である場合には他の機械に用いるには必ずしも適
さない。大ていの場合、この種の機械は機械を制
御するのに機械的変換器を用いている。この機械
は種種の故障を生じ、不適正な制御をひき起す。
機械的変換器は又機械内の磁気的変動を考慮して
おらず、そのために物理的配向を磁気的配向から
若干異なつたものにする。

変換器無しの機械も開発されているが、この機
械も又無刷子直流モータにみられる融通性の乏し
いという欠点を有している。

本発明の目的 本発明の主目的は、速度が負荷の変化と共に変
る直流モータとして回転し、且つ広範囲の負荷ト
ルクにわたつて選択可能な基準回転速度に同期さ
せることができる機能を有する機械を提供するに
ある。

本発明の他の目的は、直流整流子モータと同程
度の出力を発生し、同程度の効率で回転し、且つ
広範囲のトルクにわたつて同期して作動させるこ
とができ、機械の寸法に実質的に無関係な設計を
可能にする機械を提供するにある。

本発明の他の目的は、固定子巻線内の利用可能
な誘起電圧に応答して固定子巻線に印加される電
力パルスを制御し、それにより、特性上、直流機
として又は制御された直流機として、広範囲の機
械トルクにわたつて一定の選択可能な速度で回転
するような機械を提供するにある。

本発明の他の目的は、各固定子巻線中の誘起電
圧の零交叉を利用し、同時に電力印加スイツチン
グに関連した各固定子巻線の両端間の電圧の零交
叉を無視し、それにより回転子位置を示す信号を
発生して、或る固定子巻線から他の固定子巻線へ
の電力印加スイツチングを制御することにより、
負荷トルクの変動中にも選択可能な回転速度にお
いて、同期して、且つ効率よく回転する機械を提
供するにある。

本発明の他の目的は、小さなライン電圧変動及
び負荷トルク変動の少なくとも一方を補償するた
めにモータに印加される矩形パルス波形電力（以
下電力パルスと略称する）の幅を変える装置と、
大きなライン電圧変動及び負荷トルク変動の少な
くとも一方を補償するためにモータに印加される
電力パルスの振幅を変える装置とを設けることに
より、負荷トルク又はライン電圧の変動時にも選
択可能な回転速度において、同期して、且つ効率
よく回転する機械を提供するにある。

本発明の他の目的は、負荷トルクの変動時にも
モータが一定の選択可能な速度で動作するように
一定の平均トルク角を維持するために、モータの
固定子巻線に可変幅の電力パルスを印加する装置
を提供するにある。

本発明の他の目的は、選択可能な一定速度で効
率よく動作し、かつ選択可能な回転方向に自己起
動する機械を提供するにある。

本発明の他の目的は、トルク角が所定の値であ
る時点に対して対称的に発生する固定子電力パル
スを各固定子巻線に印加する装置を備えることに
より、一定の選択可能な回転速度において、同期
して、且つ効率よく回転する機械を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、同期速度からのずれを検
出し、このずれを補償するように機械の動作を補
正するための基準発振器とともに誘起電圧の零交
叉から得られるパルスを発生するためのパルス発
生器を含む装置を設けることにより、選択可能な
回転速度において、同期して、且つ効率よく動作
する機械を提供するにある。

本発明の他の目的は、機械の回転子の物理的位
置を判定し、その物理的位置に達した時に信号を
発生する計数器を用いて、機械を可変の又は一定
の選択可能な回転速度で効率よく作動させること
にある。

本発明の要約 本発明の１つの特徴は、負荷又はライン電圧の
変動による速度変化に対し平均トルク角を一定に
保つように、又は広範囲の機械のトルクにわたつ
て定速動作を維持するために、電力パルスが固定
子巻線に印加されるべき正確な時点を伴定するた
めに、機械の固定子巻線中の誘起電圧を用いるこ
とである。

本発明の他の特徴は、機械トルク又はライン電
圧の変動時に一定速度及び効率を維持するために
電力パルスの周波数、パルス幅及び振幅を精確に
制御することである。

本発明の一実施例では、回転子内部に磁界発生
源が設けられる。この回転子内の磁界は回転子に
対して一定の配向を有する。回転子はその周りに
配置された固定子内で回転し、固定子は複数の巻
線を有し、これを流れる電流が回転子磁界と相互
作用して回転子にトルクを生じ、それにより回転
子が回転される。回転子が回転すると、固定子巻
線に電圧が誘起される。制御回路網が、固定子巻
線に誘起された電圧、具体的には誘起電圧の零交
叉に応答して電力回路網を作動させ、電力回路網
で発生されたパルスは、選択された固定子巻線
に、選択された周波数で、かつ、選択された順序
で印加される。これら電力パルスは所定の回転方
向に選択された速度で回転子を回転させる。電力
パルスはトルク角が平均して選択された値になる
時に発生する。この選択された値は最大効率が望
まれる場合には90゜である。

回転子速度が選択された値を超えて増大すると
制御回路網がこの状態を検出し、固定子巻線に印
加される電力パルスの幅を減少させ、それにより
回転子速度を減少させる。回転子速度が選択され
た速度以下になると、固定子巻線へ印加される電
力パルスの幅が制御回路網により広げられ、それ
により回転子速度は増大する。パルス幅の縮小及
び拡大は機械に対する負荷トルクの変動により生
じる比較的小さな速度変化を補償する。もつと大
きい負荷トルク変動に対しては、固定子巻線に印
加される電力パルスの電圧を上昇又は低下させる
信号を制御回路網が発生する。電力パルスの電圧
の増減は回転子の回転速度を増減する他に、パル
ス幅が選択された限界内に留まることを可能なら
しめる。これらの電力パルス電圧の変化は大きな
負荷トルク変動が生じる時に一定速度を維持する
ように動作する。

更に、本発明の機械は所望の回転方向に自己起
動する。自己起動回路網は、回転子が静止してい
て固定子巻線に誘起電圧が存在しない時に電力回
路網を制御するための制御信号を発生するために
設けられる。自己起動回路網は、固定子内に所望
の方向にゆつくり回転する磁界を直接に発生し、
それにより回転子を所望の方向に回転させる。一
旦回転子速度が固定子巻線中に検出可能な電圧を
誘起するのに十分な程度になると、自己起動回路
網が自動的に遮断され、制御回路網が電圧回路網
の制御を行う。

一般的説明 本発明の機械は第１図及び第４Ａ図の概略図に
全体が示されている。機械１０は、固定された磁
石を有する回転子１１と、Ａ及びＢコイルとして
示された２つの巻線を有する固定子１２とを含
む。Ａ及びＢコイルに制御可能な振幅で電力パル
スを供給するために電源１３がＡ及びＢコイルに
つながれている。任意の時刻にどの固定子巻線が
電力を受取るかを制御するために歩進スイツチ１
４がゲート回路１５を介して電源につながれてい
る。通常、ゲートに対する禁止信号は存在せず、
よつて歩進スイツチ１４は電力が印加される固定
子巻線を直接に制御する。

機械の回転子１１が回転している時、回転子の
磁界は固定子巻線に電圧を誘起する。いづれかの
固定子巻線中の誘起電圧が０ボルトを通過する時
点を検出するために零交叉検出器１６が両固定子
巻線につながれる。零交叉が検出されると、回転
子が所定の位置、即ち図示の２固定子巻線の機械
ではトルク角が90゜になる時に対応する位置にあ
る時に、第１の位置パルス信号が発生される。換
言すれば、いづれかの固定子巻線が電力を受取る
ことにより発生される磁界の方向に対して回転子
の磁界の方向が90゜になるよう配列された時に第
１の位置パルス信号が発生される。

図示の機械に対しては第１の位置パルス信号は
トルク角が90゜の時点で発生されるので、本発明
は回転子の各回転全体にわたつて機械のトルクを
一様にし、かつ、効率を最大にするように、上記
時点に対して電力パルスを対称的にすることを狙
つている。

零交叉検出器の出力に発生する第１の位置パル
ス信号は、整流回路１７に入力され、それは相次
ぐ第１の位置パルス信号の間の期間中、１つの計
数速度ｆ／２で交互にカウント・アツプ（加算計
数）し、又上記の計数速度の２倍の計数速度ｆで
交互にカウント・ダウン（減算計数）する２つの
計数器１８，１９により利用される。これらの計
数器は、零まで減算計数した時、出力信号とし
て、借り（ボロー）パルス信号すなわち第２の位
置パルス信号を発生する。計数器１８，１９は、
カウント・アツプ時には、図示の２極機械に対し
て90゜の回転子回転に対応する期間の間計数する
ので、計数器がカウント・ダウンを開始した後、
回転子が45゜回転するに要する時間後に、借りパ
ルス信号すなわち第２の位置パルス信号が発生さ
れる。後述する如く、回転子を選択された回転子
速度で90゜回転させるに必要な期間電力が各固定
子に印加されるものとして、借りパルス信号すな
わち第２の位置パルス信号は、電力の供給が一方
の固定子巻線から他方の固定子巻線へ切換えられ
るべき時に発生する。

本機械は回転子が所望の速度で１回転を完了す
るのに必要な期間中、等間隔の４つのパルス信号
を発生する可変率（可変繰返し周波数）の発振器
２１を含む。こられのパルス信号は速度ラツチ２
２をセツトする。

計数器１８，１９により発生された借りパルス
信号すなわち第２の位置パルス信号は論理ラツチ
２３をセツトするのに用いられる。論理ラツチ２
３及び速度ラツチ２２がセツトされると、これら
ラツチの出力につながれたアンド・ゲート２４は
歩進スイツチ１４を歩進させるための信号をその
出力に発生し、一つの固定子巻線への電力の印加
を遮断し、所望の順序に従つて他の固定子巻線に
電力を印加することにより回転子の回転を維持す
る。

機械の正常動作中、論理ラツチ２３は速度ラツ
チ２２のセツトに先立つてセツトされる。論理ラ
ツチのセツトに応答して、論理ラツチのセツトと
速度ラツチのセツトとの間の期間、繰返し周波数
ｆのクロツク信号の計数を行う計数器を備えたパ
ルス中心決め回路２５が設けてある。この計数器
で計数された値は、機械の所定の固定子巻線に印
加された電力パルスがその前縁において短縮され
た時間の長さを表わす。パルス中心決め回路の目
的は、平均トルク角が所定の値の時点、即ち最大
効率を得るように90゜の平均トルク角に相当する
時点に対して電力パルスを中心決めするために当
該電力パルスの後縁を短縮することである。パル
ス中心決め回路は、その中の計数器の計数値を整
流回路１７の中におけるカウント・ダウンしてい
るそれぞれの計数器の計数値と連続的に比較す
る。これら２つの計数器の計数値が等しくなつた
時、パルス中心決め回路内の比較器は禁止信号を
発生し、その禁止信号はゲート回路１５を閉じる
ように働き、それにより電源電圧が付勢中の固定
子巻線から除去される。このようにして、固定子
巻線に印加される電力パルスの後縁は、当該電力
パルスの前縁が遅延された期間と等しい長さの期
間だけ短縮される。

以上概略的に述べた回路は、回転子の負荷トル
クが変動する時でも、可変率（可変繰返し周波
数）発振器２１により決まる一定の選択可能な速
度を維持するように、且つ動作を一定効率、好ま
しくは最大効率に維持するように機械の作用を制
御することが理解されよう。換言すれば、モータ
の固定子巻線に印加される電力パルスの幅を広げ
たり縮めたりすることにより、負荷トルクの変動
時にも回転子速度が一定の選択可能な値に維持さ
れる。更に、モータ固定子巻線に印加される電力
パルスは対称的に印加されるので、平均トルク角
は好ましくは90゜である選択可能な値となり、従
つてモータは最大効率で動作する。

パルス中心決め回路内の計数器の値は、電源よ
り固定子巻線に印加される電力パルスの幅と互い
に関連している。計数値が比較的小さくなると、
パルス幅は比較的大きくなり、逆に、計数値が大
きいと、パルス幅は比較的小さくなる。回転子に
対する負荷トルクが変化するにつれ、回転子巻線
に印加される電力パルスの幅は同期速度を維持す
るように変化する。一般に、負荷トルクが増加す
るにつれパルス幅は増大し、逆に負荷トルクが減
少するにつれパルス幅は減少する。しかし、上述
の形式の機械に対するパルス幅制御は比較的小さ
い負荷トルク変動を補償するためには十分に機械
の動作条件を調整するように動作することがわか
る。しかし、大きい負荷トルク及びライン電圧の
変動に対しては、パルス幅制御は同期動作を維持
する上で有効ではない。

大きい負荷トルク変動が生じた時に同期動作を
維持するために、パルス中心決め回路２５の中の
計数器の計数出力信号に応答する電源電圧振幅制
御回路２６が設けられる。電力パルス幅が所定の
上限値を超えると、電源電圧振幅制御回路２６は
その出力に信号を発生し、これは電源１３へ送ら
れて固定子巻線に印加される電力パルスの振幅を
増大させる。他方パルス幅が所定の下限値より小
さくなると、電源電圧振幅制御回路２６は信号を
電源１３に送り固定子巻線に印加される電力パル
スの振幅を減少させる。いづれの場合にも、固定
子巻線へ印加される電力パルスの振幅の変化は、
パルス幅拡大及び短縮作用と協働して、大きい負
荷トルク変動時にも同期動作を維持する。

上に概略的に述べた本発明の原理は３つ又はそ
れ以上の固定子巻線又は相を有する機械にも同様
に適用しうることは明らかである。事実、本発明
の原理は任意の数の固定子巻線又は相を有する任
意の寸法の機械に適用しうる。

本発明の詳細説明 さて、第１図を参照すると、本発明の機械１０
は回転子１１及び固定子１２を有する。回転子１
１は静止磁界形であり、回転子１１に対して矢印
３０で示されるように一定の方向及び配向で磁界
を発生するための装置を有する。回転子磁界の方
向は回転子１１の回転軸、即ち第１図に示される
機械では紙面に垂直な軸に垂直な方向に整列され
る。しかし、別のある機械では、例えば、多極回
転子を有する機械又は回転子磁界が回転子回転軸
に対し垂直に整列していないような機械では、回
転子磁界は第１図に示したものと異なることがあ
る。

回転子磁界発生装置は、回転子自体に装着され
た永久磁石を含む。その代りに、回転子磁界は回
転子上の電流通流巻線により発生されてもよく、
そのときは、電流が流された場合に回転子に対し
て一定の配向の所望の回転子磁界を発生する。回
転子巻線は、スリツプ・リング及びある形式の刷
子接続等により、外部の電力源につながれる。回
転子１１内に磁界を発生する他の代替装置は、適
当な装置により外部から磁界を誘起するものであ
る。

ほとんどの機械におけるように、固定子１２
は、前にＡ及びＢコイルとして示された複数の固
定子巻線３１，３２を含む。固定子巻線３１，３
２のおのおのは、電気機械の分野で周知の方法で
巻かれた複数ターンの絶縁導線を有する。電流が
固定子巻線３１又は３２のいづれかに流れると、
回転子１１の回転軸に垂直な方向の磁界が発生さ
れる。いづれかの固定子巻線３１又は３２を流れ
る電流により発生される磁界の方向が回転子１１
の磁界の方向と同じでない限り、トルクが回転自
在の回転子１１に加えられ、回転子１１をその回
転軸の周りに回転させる。

回転子１１へ加えられるトルクはトルク角、即
ち固定子磁界の方向と回転子磁界の方向の間の物
理的角度の関数である。固定子の磁束が一定でト
ルク角が90゜であると、回転子に加えられる回転
力は最大になる。トルク角が０゜の時は、加えら
れる回転力は０である。第１図の機械では、矢印
φＡで示される向きの磁界を発生するように固定
子巻線子３１に電流が流されると、回転子１１を
時計方向に回転させる力が回転子１１に及ぼされ
る。しかし回転子１１が図示の位置から時計方向
に回転するにつれ、回転子１１に及ぼされる力
は、回転子１１がその磁界が固定子磁界と整列す
る位置へ向つて回転するにつれてますます小さく
なる。回転が続けられるためには電力の印加が巻
線３２に移されねばならない。このようにして、
ある形式の固定子磁界整流が回転子１１の回転動
作を維持する上で必要になる。

固定子磁界整流は、固定子巻線３１，３２内の
電流を順次制御することによりなされる。第１図
の制御回路３３は、移動する回転子磁界により固
定子巻線３１及び３２の中に誘起される電圧に応
答し、電源回路１３を付勢して電力パルスを発生
させる。この電力パルスは、負荷トルクが変化す
る時でも回転子１１の回転を一定速度に保つよう
に、固定子巻線３１，３２に所定の順序で所定の
選択可能な繰返し周波数で印加される。

回転子１０を時計方向に回転させるための電力
パルスの印加の所望の所定の順序が第２図の上半
分に示される。矩形波形３４，３５，３６，３７
は、それぞれ一定振幅の電力パルスが固定子巻線
に印加される期間を表わす。例えば、波形３４は
電圧＋Ｖが固定子巻線３１に印加される期間を表
わす。他方、波形３６は電圧−Ｖが同じ固定子巻
線３１に印加される期間を表わす。同様に、矩形
波形３５は電圧＋Ｖのパルスが固定子巻線３２に
印加される期間を表わす。矩形波形３７は電圧−
Ｖのパルスが固定子巻線３２に印加される期間を
表わす。

第２図に示される如く、固定子巻線３１及び３
２に電力パルスが印加される順序及び時間は回転
方向及び機械の効率を定める上で重要である。し
かし、これを完全に理解するためには基本的な機
械の動作を理解しなければならない。第１図に示
される回転子位置は90゜位置として任意に定義さ
れる。この位置で矢印３０で示される回転子磁界
の方向は、Ａコイル３１に電流が流れる時にそれ
により発生される磁界の方向に対して90゜の位置
におかれている。又、回転子が90゜の位置にある
時、Ａコイルを流れる電流により発生する磁界に
よつて回転子１１に加えられるトルクは最大にな
る。機械の効率を最大にするために、Ａコイル及
びＢコイルは平均トルク角が90゜である期間中付
勢されねばならない。一例として、回転子磁界の
方向３０が第１図に示された回転子１１の位置か
ら45゜反時計方向に配向された位置から、45゜時
計方向に配向された位置まで回転子１１が回転す
る期間中、Ａコイルに電力が印加されねばならな
い。このようにして、第１図に示された位置から
45゜反時計方向の位置から45゜時計方向の位置ま
で回転子が回転する期間中、Ａコイルに電力パル
スが印加されると、機械は最も効率よく動作す
る。固定子巻線に印加される電力パルスの幅は変
えてもよく、電力パルスが図示の如く90゜位置に
中心決めされるようにパルスの前縁及び後縁が対
称的にタイミングを合わされる限り、平均トルク
角は90゜であり最大効率が維持される。

一旦、回転子１１が第１図に示された位置から
第２図に示された135゜の位置まで時計方向に回
転すると、回転子磁界とＡコイル中を流れる電流
により発生する磁界との間のトルク角は45゜にな
る。この位置で、Ａコイル中を流れる電流による
回転子１１へのトルクは、90゜トルク角位置にあ
る場合よりかなり減少する。従つてＡコイル中の
電流を遮断し、Ｂコイル中の電流をオンにするこ
とが望ましい。制御回路３３は、後述するよう
に、先づ固定子に対する回転子１１の位置を検出
し、次いで回転子１１が所望の位置に達した時に
一方の巻線から他方の巻線に電力の供給を切替え
るための制御信号を発生することにより、スイツ
チング作用を行う。従つて、回転子が135゜位置
に達すると、電源回路１３はＡコイルからＢコイ
ルへ電力の供給を切替える。ＡコイルからＢコイ
ルへのこの電力供給の切替位置は第２図に135゜
位置で示され、ここで電力パルス３４はオフさ
れ、電力パルス３５がオンにされる。

Ｂコイルは、回転子が135゜位置から225゜位置
へ移動する期間中電力を供給される。回転子１１
が225゜位置に達した後、Ａコイルに再び電力が
供給されねばならないが、これにより発生される
磁界は、回転運動が維持されるためには、第２図
の矩形波形３４で示される電力パルスにより発生
される磁界の方向と反対でなければならない。こ
の電力パルスは矩形波形３６で示され、これは矩
形波形３４で示される電力パルスにより発生され
る磁界とは反対方向の磁界をＡコイル中に生じ
る。制御回路３３は、回転子１１が225゜位置か
ら315゜位置まで回転する期間中、この矩形波形
３６で示される電力パルスがＡコイルに印加され
るようにする。

回転子１１が315゜位置に達すると、制御回路
３３はＡコイルへの電力供給を遮断し、第２図に
矩形波形３７で示されるようにＢコイルに再び電
力を供給する。回転子１１が315゜位置から45゜
位置へ回転する期間中Ｂコイルに電力が供給され
る。

制御回路３３は電源回路１３に矩形波形３４，
３５，３６，３７で示される電力パルスを図示の
順序で発生させるように動作し、この順序で電力
パルスの供給が維持される限り、回転子は連続的
に回転する。更に、後で詳述するように、電力パ
ルス発生の最大繰返し周波数を設定することによ
り制御回路３３はモータの最大回転速度を選択で
きる。

上述の機械の動作の態様は、第３図に示された
ような速度−トルク特性曲線で表わされる。第１
図に示された機械の無負荷速度は第３図に３８で
示される。この無負荷速度は、固定子巻線３１，
３２に印加される電力パルスの最大許容繰返し周
波数の設定値により決まる。電力パルスの繰返し
周波数が高い程、無負荷速度は高くなり、又この
逆も成立する。

しかし負荷がかけられた場合、その負荷が、
Tmすなわち機械がそれ以上大きい負荷では同期
動作できなくなる負荷より大きくない限り、機械
の回転速度は無負荷速度３８より下らない。負荷
がTmより上昇すると、回転速度は丁度負荷増大
時に直流機が振舞うように降下する。

以上は第１図に示された機械の極めて概略的な
動作説明である。上記の説明では、回転子１１が
90゜回転するに要する期間中、各固定子巻線に電
力が供給されるように示されている。実際には、
第１図に示された機械では、機械に対する負荷ト
ルクが第３図に示された最大トルクTm以下であ
れば、第２図に示された期間より短い期間中固定
子巻線３１，３２に電力が供給される。

好適実施例では、制御回路３３は、好ましくは
負荷トルク自体に依存して90゜位置に関して中心
決めされるように、変化する期間内に固定子巻線
に電力を供給するように動作する。例えば負荷ト
ルクが増大すると、回転子の瞬間速度は減少する
傾向にある。制御回路３３はこの状態を検出し、
固定子巻線に印加される電力パルスの幅を拡げ
る。負荷トルクが下降すると、機械の瞬間速度は
上昇する傾向にあり、従つて制御回路３３は電力
パルスの幅を減らして、平均90゜のトルク角及び
定速度動作を維持する。

制御回路３３は、一定の機械効率を維持するよ
うにも動作する。これは、平均トルク角が一定値
を有するとき、電力パルスの幅が拡大されたとき
あるいは縮小されたときのいずれの場合でも、す
べての電力パルスをこの一定値に対して中心決め
をすることにより達成される。最大効率を得るた
めには、電力パルスは平均トルク角が90゜になる
ように中心決めされる。より低い効率に対して
は、電力パルスは平均トルク角が90゜以下になる
ように中心決めされる。

制御回路３３は広範囲にわたつてパルス幅を変
化させうるが、小さいパルス幅は回転子の各回転
中不均一なモータ・トルクを発生するので、パル
ス幅が小さくなりすぎないようにすることが望ま
しい。そのため、最小電力パルス幅は、65゜に、
すなわち、第２図にＸ−Ｘで示されたように回転
子が選択された速度で65°回転するのに必要な時
間になるように任意に選択することが望ましい。
又、後述する理由で、最大電力パルス幅は、85゜
に、すなわち、第２図にＹ−Ｙで示されたように
回転子が選択された速度で85゜回転するのに要す
る時間になるように任意に選択することが望まし
い。しかし上記の制限値は任意に選択されたもの
であり、機械の動作に実質的な影響を与えること
なく他の制限値を用いてもよい。これらの制限値
が決定されると、電力パルス幅の拡大及び縮小に
よつて変動する負荷トルクを補償しうる程度は減
少する。

負荷トルクが広範囲に変動しても機械を一定速
度で運転できることが望ましいため、又、電力パ
ルス幅は広範囲に変化することが許されず、限ら
れた量の電力変化しか与えることができないため
電力パルス幅の拡大及び縮小は小さいトルク負荷
変動しか補償できないので、制御回路３３で制御
される電源回路１３は、大きい負荷トルクの変動
を補償できるように、固定子巻線へ印加される電
力パルスの電圧の振幅を変えるように動作する。
例えば、電力パルスの幅が、85゜を超過したこ
と、即ち回転子が選択された速度で85゜回転する
に要する時間を超過したことを制御回路３３が判
定すると、その状態は制御回路３３により検出さ
れ、電源回路１３に知らされる。電源回路１３は
制御回路３３からの信号に応答して固定子巻線に
印加される電力パルスの電圧を歩進的に増加させ
る。この電圧の歩進的増大は発生されるトルクを
増大するように動作し、それにより機械に対する
負荷トルクの増加を補償する。他方、電力パルス
の幅が、65゜より減少したこと、即ち、回転子が
選択された速度で65゜回転するのに要する時間よ
り短かくなつたことを制御回路３３が判定する
と、電源回路１３は制御回路３３からの信号に応
答して固定子巻線に印加される電力パルスの電圧
を歩進的に減少させる。その結果、発生されるト
ルクは減少した負荷トルクを補償するように減少
され、トルク角は選択された一定速度において平
均90゜に維持される。電源回路１３は広い電圧範
囲にわたつて固定子巻線３１，３２に印加される
電力パルスの電圧を歩進的に変えるように動作す
るので、モータの発生トルクは、モータが選択さ
れた一定速度で動作する間、大きな負荷トルク変
動を補償するように広範囲に変化しうる。このよ
うにして、本発明の機械は負荷トルクが広範囲に
変化しても一定の選択可能な速度で動作しうる。

第４図は、第１図に示された形式の機械を制御
するために、第１図及び第４Ａ図に一般的に示さ
れたような制御回路３３及び電源回路１３を含む
電気回路に対する本発明に従つたブロツク図を示
す。

この回路は、第４図に図示のように、起動回路
４０、電子式歩進スイツチ１４、モータ電源１
３、零交叉検出器１６、整流回路１７、パルス中
心決め回路２５、及び電圧振幅制御回路２６を含
む。これらの回路素子は以下に詳しく分説する。

起動回路 第４図の起動回路４０は、電力供給が開始され
た時に所望の方向に機械の回転を起動するように
動作する。起動回路４０はシングル・シヨツト・
タイマーの如きパルス発生器を含み、これはその
出力４１に単一の起動パルス信号を発生する。こ
のパルス信号は、オア・ゲート４２への一方の入
力を構成する。上記のパルス信号はオア・ゲート
４２を通つて電子式歩進スイツチ１４への入力と
なり、又、リセツト線４３を経て起動回路４０自
体への入力にもなる。リセツト線４３上のパルス
信号は、例えばシングル・シヨツト・タイマーを
オフにすることにより起動回路４０をリセツトす
る。次いでタイマーは他のタイマー・サイクルを
開始し、所定時間後に次のパルス信号を発生す
る。このようにして、起動回路４０はオア・ゲー
ト４２と協働して一連のパルス信号を電子式歩進
スイツチ１４の入力に送給する。上記のパルス信
号のパルス繰返し周波数は選択可能であり、機械
ごとに変つてもよいが、代表的には小型機に対し
ては毎秒100パルス程度であり、大型機に対して
はこれより低い周波数である。

起動回路は可変周波数で起動パルス信号を発生
するように修正されてもよい。最初低い周波数で
起動パルス信号を発生し、パルス周波数を徐々に
上げることにより、一定周波数で発生する起動パ
ルス信号を用いた場合よりも容易に大きい慣性の
機械を起動することができる。固定子巻線に検出
可能な電圧を誘起するのに十分な回転速度に回転
子速度が達するまで、起動パルス信号を最初低い
繰返し周波数で発生し、その後パルス繰返し周波
数を徐々に上げるように、可変繰返し周波数発振
器を用いてもよい。一旦正常の回路動作がなされ
ると、起動回路は正常パルス回路により連続的に
リセツトされる。

第１５図に代替起動回路が示されている。この
回路は、４４で示した出力線DD上に一連のパル
ス信号を、第１６図のタイミング図に示されたよ
うに、最初は遅い繰返し周波数で、次いで順次増
大する繰返し周波数で発生する。16パルス期間の
後、同じプロセスが繰返される。

第１５図の回路は、第８図に示されたように、
実際の装置の回路に接続される。ただし、第８図
に示された起動回路の中の82Kの抵抗４５は、パ
ルスの発生を防止するために、しかし、第１５図
の出力線DD上のすべてのパルス信号が第８図の
出力線AD上にパルス信号を発生するように、取
除かれなければならない。このようにして、制御
回路が制御を行うのに十分な速さで回転子が回転
していることを示す借りパルス信号をアツプ・ダ
ウン（加減算）計数器が発生するまで、制御回路
は不作動状態にされる。

周波数が変化する起動パルス信号を発生するた
めの方法は他にもある。起動パルス信号は、可変
周波数でパルス信号を発生し、且つ、第１５図の
出力点４４に接続される適当なパルス発生器によ
り発生される。借りパルス信号（第２の位置パル
ス信号とも云う）がアツプ・ダウン計数器で発生
されると起動回路は不作動にされる。

電子式歩進スイツチ 電子式歩進スイツチ１４は、オア・ゲート４２
から受取る入力パルスに応答して、その出力４
７，４８，４９及び５０の１つを順次付勢するよ
うに動作する単なる計数回路等よりなる。良好な
装置では、スイツチ１４はオア・ゲート４２から
受取つた最初のパルスに応答して出力４７をまず
付勢する。オア・ゲート４２から受取られる相次
ぐパルスは、歩進スイツチの出力４８，４９，５
０を順に付勢する。引続くオア・ゲート４２の出
力パルスは、歩進スイツチ１４をしてその出力４
７，４８，４９，５０を順次反復して付勢させ
る。出力４７−５０の順次の付勢は、後述するよ
うに、第１図に示したようなモータの回転子を一
方向に回転させる。

歩進スイツチ１４の出力の順序、即ち出力４
７，４８，４９，５０が付勢される順序を逆にす
るためにスイツチ５１が設けられている。スイツ
チ５１が第４図に示されるように開路されると、
出力順序は上述の通りになる。しかし、スイツチ
５１が閉路されると、順序は逆になる。即ち、歩
進スイツチ１４の出力は、出力付勢順序が５０，
４９，４８，４７になるように逆の順序で付勢さ
れる。この逆の順序は、後述する如く、前述の方
向とは逆の方向にモータの回転子を回転させる。
それは電力が前述とは逆の順序で固定子巻線に供
給されるからである。

歩進スイツチ１４の各出力４７−５０は、ゲー
ト回路１５のアンド・ゲート５２，５３，５４又
は５５の夫々の１つの入力につながれている。ア
ンド・ゲート５２，５３，５４及び５５のおのお
のへの第２の入力は共通の禁止線５６につながれ
ている。通常禁止線５６上にある信号は、線４
７，４８，４９，５０上の信号に、どのアンド・
ゲート５２，５３，５４又は５５が活動出力を有
するかを決めさせるように動作する。禁止線５６
上の禁止信号は、アンド・ゲート５２，５３，５
４，５５をすべて不作動にして、その出力をすべ
て非活動にするように作用する。線５６上の禁止
信号は後述する方法で発生される。

モータ電源 ゲート回路１５のアンド・ゲート５２，５３，
５４，５５の各々は、それぞれの出力５８，５
９，６０，６１に制御信号を発生し、それにより
モータ電源１３を制御する。モータ電源１３は＋
Ｖ、Ａコイル、アース、Ｂコイル、−Ｖと記され
た出力を有する。第５図中の＋V′及び−V′出力
は、後述する零交叉検出器１６により用いられる
基準電圧出力である。アース出力は接地接続であ
る。Ａコイル及びＢコイルと記された出力は、そ
れぞれ第１図に示されたモータのＡコイル及びＢ
コイルの一端につながれる。Ａコイル及びＢコイ
ルの他端は接地される。

電力が印加される固定子巻線は、モータ電源１
３への入力５８−６１により制御される。入力制
御信号が線５８上にあると、モータ電源１３はそ
れに応答して正電圧＋ＶをＡコイルと記された出
力線に与える。入力制御信号が線５９上にある
と、モータ電源１３はそれに応答して正電圧＋Ｖ
をＢコイルと記された出力線に与える。同様に、
入力制御信号が線６０上にあると、モータ電源１
３はそれに応答してＡコイルと記された出力線に
負電圧−Ｖを与える。同様に、入力制御信号が線
６１上にあると、モータ電源１３はそれに応答し
てＢコイルと記された出力線に負電圧−Ｖを与え
る。モータ電源１３のＡコイル及びＢコイル出力
線に与えられる各電圧の絶対値ＶボルトはV′ボ
ルトより大きい値を有する。

モータ電源１３は、接続された機械に給電する
のに十分な正及び負の電圧を有する出力信号を発
生しうる任意の通常の電源でよい。この電源は
又、モータ電源１３により発生される電源信号よ
り小さい大きさの基準電圧出力＋V′及び−V′を
発生しなければならない。入力に与えられる制御
信号に従つてＡコイル又はＢコイル出力線に電力
信号を印加するように、入力線５８−６１上の入
力信号に応答するスイツチ機構がモータ電源１３
に設けられる。このスイツチ機構は線５８，５
９，６０，６１上の入力信号に応答するリレー又
は電子式スイツチ回路網でよい。

第５図に示される回路は、モータ電源１３と共
に上述の機能を遂行するための電源形態の一例で
ある。第５図の回路は、それぞれ多重タツプ付き
２次コイル６６，６７を有する２つの同一の電源
変圧器６４，６５を含む。一方の２次コイル・タ
ツプは他方の２次コイルの対応するタツプと同じ
電圧を発生する。更に、いづれの変圧器６４，６
５も任意の２つの隣接するタツプ間の電圧差は互
いに等しいことが好ましく、それにより電源出力
における歩進的な電圧増加が得られる。それぞれ
出力タツプの１つであるタツプ６８及び６９は、
第７図の中の点＋V′及び−V′において零交叉検
出器の基準電圧として用いられるモータ電源１３
の基準電圧出力を発生するのに用いられる。タツ
プ６８は整流及び平滑回路網７１につながれ、＋
V′基準出力を発生する。タツプ６９は−V′基準
出力を発生するよう整流及び平滑回路網７２につ
ながれる。各変圧器６４，６５の残りの出力タツ
プは、それぞれ共通の作動器７５により駆動され
る歩進スイツチ７３，７４につながれる。歩進ス
イツチ７３，７４はそれぞれ電源変圧器６４，６
５の１つの出力タツプに電気的につながれ、それ
により各歩進スイツチ７３，７４に接続されたタ
ツプとアース間の電圧は等しい。作動器７５はそ
のアツプ又はダウン入力にパルスを受取ると各歩
進スイツチ７３，７４を時計方向又は反時計方向
に同時にスイツチするように動作する。歩進スイ
ツチ７３，７４の時計方向回転は点７６，７７の
電圧出力の大きさを歩進的に増大させるように動
作し、一方、反時計方向回転はこれらの点７６，
７７における電圧出力の大きさを歩進的に減少さ
せるように動作する。歩進スイツチ７３，７４は
電源変圧器６４，６５の最高及び最低電圧出力タ
ツプを超えて時計方向又は反時計方向に回転する
ことを阻止するための機械的ストツパを含むべき
である。

歩進スイツチ７３に対する出力点７６は正の出
力電圧を発生するように動作する整流及び平滑化
回路７８につながれる。歩進スイツチ７４に対す
る出力点７７は負の出力電圧を発生するための整
流及び平滑化回路７９につながれる。整流回路網
７８の正出力はリレーＫ１及びＫ２の可動アーム
につながれる。整流及び平滑化回路網７９の負出
力はリレーＫ３及びＫ４の可動アームにつながれ
る。これらリレーＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の各々
は単極単投形であり、リレー接点は常開である。
リレーＫ１及びＫ３の出力接点はＡコイル出力に
つながれ、リレーＫ２及びＫ４の出力接点はＢコ
イル出力につながれる。リレーＫ１，Ｋ２，Ｋ
３，Ｋ４はそれぞれ第４図に示されたゲート回路
１５のアンド・ゲート５２，５３，５４，５５の
それぞれの出力線５８，５９，６０，６１上の入
力パルスにより付勢される。従つて、これらの出
力線５８−６１上の信号は、前述の方法で電源に
より発生される正又は負の電圧にＡコイル及びＢ
コイルを接続するように動作する。

上記のモータ電源１３に関する説明、特に第５
図に示された回路についての上述の説明は、特定
の実施例に向けられているが、同一機能を果しな
がらこの回路に種々の変更を加えることができる
ことは勿論である。特に第５図の回路の機械的ス
イツチによるスイツチ機構は同じ結果を与える電
子的回路により容易におきかえられることができ
る。更に、異なる選択可能な電圧出力を有する電
源を与える他の回路を用いてもよい。例えば、回
転機械、磁気的、電子的又は機械的調整器を用い
てもよい。そのような調整器の１つはスイツチン
グ調整器である。1969年３月刊行の“Designing
Switching Regulators”と題する刊行物の開示に
基づいて設計され、ナシヨナル・セミコンダクタ
ー社により販売されているスイツチング調整器
は、本発明のモータ電源に用いるのに適する。他
の例はモータ巻線中の電流を反転させるための適
当なスイツチを有する単一電源である。モータ巻
線に流れる電流が単一方向の場合には、適当なス
イツチを備えた単一の電源を用いてモータ巻線に
給電することができる。

制御回路 前述のように、制御回路３３は、第４図に示さ
れたように、４つの相互に接続された個々の電子
回路、即ち零交叉検出器１６、整流回路１７、パ
ルス中心決め回路２５及び電圧振幅制御回路２６
を含む。零交叉検出器１６は固定子巻線内の誘起
電圧に応答し、所定の固定子巻線中の誘起電圧が
零電圧レベルを交叉した時点を示すパルス信号を
その出力に発生する。この零交叉表示信号は、後
述するように、回転子及び固定子が互いに正確な
物理的関係を有する時に生じる。零交叉表示信号
は、オア・ゲート４２への第２入力に送られるパ
ルス信号を出力線８６上に発生するように整流回
路１７により用いられる。この線８６上の信号
は、起動回路４０から線４１上に送られるパルス
信号について前に述べた仕方で電子式歩進スイツ
チ１４を歩進させるように動作する。

先に、起動回路の項で述べたように、モータ電
源１３よりの電力の供給とともに、機械が希望の
方向に回転を開始するように起動回路４０は動作
する。起動回路４０は、その出力４１にパルス信
号を発生するように、シングル・シヨツト・タイ
マーのようなパルス発生器を含んでいる。このパ
ルス信号は、オア・ゲート４２を生た後上記のシ
ングル・シヨツト・タイマーをリセツトするよう
に、起動回路４０の入力にもどされる。一旦、正
常な起動回路動作が開始された後は、起動回路４
０は、オア・ゲート４２の出力端からリセツト線
４３を経てもどされるリセツト・パルス信号によ
り連続的にリセツトされる。ここで、出力線８６
上に送られるパルス信号は、起動回路４０自身が
発生するパルス信号よりもずつと高い繰返し周波
数を持つている。従つて、出力線８６上のより高
い繰返し周波数のパルス信号が、オア・ゲート４
２よりリセツト線４３を経て起動回路４０のリセ
ツト信号として送られるので、起動回路４０の中
のシングル・シヨツト・タイマーが次のパルスを
送り出すより早く起動回路４０をリセツトする。
そのため、一旦出力線８６上にパルスが発生する
と、それらは起動回路４０のリセツトを継続し起
動回路４０による起動パルスの発生を禁止し、同
時に出力線８６上にパルス信号が生じるたびに、
電子式歩進スイツチ１４を歩進させるように動作
する。

整流回路１７は又パルス中心決め回路２５を制
御するための制御信号を発生する。パルス中心決
め回路２５は整流回路１７からの制御信号に応答
して適当な時刻に前述の禁止信号を発生し、これ
は禁止線５６上を送られてアンド・ゲート５２，
５３，５４，５５がそれぞれの出力に活動信号を
発生するのを禁止する。後述する如く、禁止線５
６上のこの禁止信号は、回転子が所定位置を有す
る時に固定子巻線に印加される電力パルスの中心
決めをするように動作する。最大効率を得るため
には、電力パルスはトルク角が90゜になる時点に
関して中心決めされる。

電圧振幅制御回路２６は、零交叉検出器１６、
整流回路１７及びパルス中心決め回路２５より送
られる信号に応答してアツプ及びダウン線８７，
８８を介してモータ電源１３の中の作動器７５の
制御入力に送られるパルス信号を発生する。かく
して、電圧振幅制御回路２６により出力されるパ
ルス信号はモータ電源１３より固定子巻線に印加
される電力パルスの電圧を増減するように動作す
る。

零交叉検出器 第４図において、モータ電源１３のＡコイル出
力は、第１図に示された形式の機械の一方の固定
子巻線であるＡコイル３１に点８９でつながれ
る。モータ電源１３のＢコイル出力は、９０でＢ
コイル３２につながれる。

零交叉検出器１６も又接続点８９及び９０につ
ながれ、それにより零交叉検出器１６は、Ａコイ
ル３１及びＢコイル３２に誘起される電圧を検出
し、その出力に発生された零交叉信号は誘起電圧
の零交叉の検出を表示する。ただし、電力を与え
られていない固定子巻線中の誘起電圧の零交叉の
検出は簡単なことではない。何故なら固定子巻線
が導電状態、すなわち電力印加状態から非導電状
態、すなわち電力非印加状態へ切換えられる時、
磁気的に貯蔵されたエネルギの消散は巻線にまた
がつて現われる電圧により２つの零交叉を生じる
からである。従つて、固定子巻線が電力非印加状
態にあるとき、回転中の回転子の磁界によつて発
生する誘起電圧の零交叉と、固定子巻線内の貯蔵
されたエネルギの消散に関連する零交叉とを区別
できなければならない。

第２図を簡単に参照するに、矩形波形３４，３
５，３６，３７は電力パルスがＡコイル又はＢコ
イルに印加される期間を表わす。電力パルスが印
加される期間同士の間の期間中、回転子は電力パ
ルスが印加されていない固定子巻線に電圧を誘起
するように動作する。例えば、矩形波形３４，３
６の間の期間中、誘起電圧はＡコイル３１にまた
がつて現われ、それは破線９１で示されている。
この誘起電圧に対する零交叉は回転子が180゜位
置にある時点に生じる。この状態が零交叉検出器
１６により検出されると、零交叉信号が整流回路
１７に送られ、Ａコイル３１内の誘起電圧の零交
叉が検出されたことを示す。回転子が０゜又は
360゜位置に達すると、零交叉検出器１６はまた
零交叉信号を整流回路１７へ送り、Ａコイル３１
内の誘起電圧の零交叉が検出されたことを示す。

零交叉検出器１６はまたＢコイル３２にもつな
がれており、零交叉検出器１６は、Ｂコイル３２
内の誘起電圧が零交叉する時点に対応する90゜位
置及び270゜位置においてその別の出力に零交叉
信号を発生する。

前述の如く、固定子巻線中の誘起電圧に対する
零交叉検出の問題は、貯蔵された磁界エネルギの
消散により固定子巻線にまたがつて現われる電圧
の零交叉のために、困難な問題である。固定子巻
線が電力印加状態から非印加状態へ変る時に固定
子巻線にまたがつて現われる電圧の波形が第６図
に示されている。第５図の中に示された、基準電
圧＋V′より大きい正の電圧＋Ｖの信号により所
定の固定子巻線に電力が印加されると、それによ
り発生される磁界中にエネルギが貯えられる。第
６図において９４で示されたように、固定子巻線
から電力が除かれると、以前に電力を与えられて
いた固定子巻線にまたがつて現われる電圧は９５
に示されるように急速に零を通過して降下し、大
きな負の電圧を固定子巻線にまたがつて発生す
る。しかし、第４図に示されたように、ゼナー・
ダイオードＺ及びダイオードＤがそれぞれ点８９
および９０と電源電圧点＋Ｖ及び−Ｖの間につな
がれている。このダイオードＤ及びゼナー・ダイ
オードＺの回路は、以前に印加されていた電力が
除かれた時に固定子巻線にまたがつて現われる最
大逆電圧を制御し、接続された回路への損傷を防
ぐように働く。具体的には、良好な実施例では、
ゼナー・ダイオードＺの降伏電圧は巻線供給電圧
＋Ｖの振幅の３倍である。従つて、印加されてい
た正の供給電圧＋Ｖが除かれた時に固定子巻線に
またがつて現われる最大負電圧は第６図に９６で
示したように−4Vに等しい。貯蔵されたエネル
ギが消散されている時、固定子巻線の両端間に現
われる電圧は貯蔵されたエネルギの略全部が消散
されてしまうまでは−4Vに留まる。次いで固定
子巻線の両端間の電圧は急速に上昇し、９７で示
されたような２度目の零交叉をし、９８で示され
る最大点に達する。この時固定子巻線両端間の電
圧はその巻線中に誘起された電圧に等しい。次い
で、回転子が回転を続けると、電力が印加されて
いない固定子巻線の両端間に引続いて誘起電圧が
現われる。そのとき、零交叉検出器１６は、９９
で示される誘起電圧の零交叉に応答して、電力が
印加された巻線に対するトルク角が90゜の時に、
零交叉信号をその出力端に発生しなければならな
い。各々の零交叉信号は、電力が一方の固定子巻
線から他方の固定子巻線へ切換えられるべき時に
パルス信号を発生するように整流回路１７により
用いられる。

再び第４図を参照すると、破線１６内の零交叉
検出器は固定子巻線、即ちＡコイル３１及びＢコ
イル３２の各々につながれた零交叉検出器を含
む。Ａコイルに対する零交叉検出器は点８９に現
われるＡコイルの誘起電圧の零交叉を検出するよ
うに働く。同様に、Ｂコイルに対する零交叉検出
器は点９０においてＢコイルの両端間に現われる
誘起電圧の零交叉を検出するように働く。

Ａコイルに対する零交叉検出器は１対の理想的
な差動増幅器１０１，１０２を含み、増幅器１０
１のマイナス入力と差動増幅器１０２のプラス入
力とは点８９に電気的につながれている。差動増
幅器１０１のプラス入力はモータ電源１３の＋Ｖ
出力につながれ、差動増幅器１０２のマイナス入
力はモータ電源１３の−Ｖ出力につながれてい
る。差動増幅器１０１はＢコイルに負の電力パル
スが印加される時に正である線６１からの信号に
よりストローブ（ゲート）される。差動増幅器１
０２はＢコイルに正の電力パルスが印加されたこ
とを示す信号が線５９上に現われた時ストローブ
（ゲート）される。このようにして、線６１が正
である時には、Ａコイルの両端間の電圧が＋Ｖボ
ルトより低ければ差動増幅器１０１はその出力に
正電圧を発生する。同様に、ストローブ線５９が
正の時には、Ａコイルの両端間の電圧が−Ｖボル
トより大きければ正の出力電圧を発生する。

各差動増幅器１０１，１０２の出力は線１０３
につながれる。従つて、線５９又は６１のいづれ
がストローブされるかによつて、Ａコイル３１の
両端間の電圧がそれぞれ−Ｖボルトより大きいか
又は＋Ｖボルトより小さい時に線１０３上の電圧
は正になる。第６図の説明で述べたように、Ａコ
イルが電力印加状態から非印加状態へ切換わる期
間中、差動増幅器１０１又は１０２が正出力を発
生する範囲内でＡコイルの両端間の電圧が降下す
るが、この期間はきわめて短い。遅延回路を用い
ることにより、Ａコイルへ印加される電力の切換
に関連する零交叉の影響を除去することができ
る。このような遅延回路が破線１０４内に示され
ている。この回路は、−Ｖに対して正の電圧が所
定の期間、線１０３上に存在すればその出力に正
電圧を発生する。このような機能を果すための１
つの方法は、入力が線１０３につながれ出力がア
ンド・ゲート１０６の１つの入力につながれた遅
延素子１０５を設けることである。このアンド・
ゲート１０６への第２の入力は、線１０３に直接
につながれる。アンド・ゲート１０６の出力はそ
の両入力が正の時にのみ正になる。遅延素子１０
５は入力が正になつた後も70マイクロ秒の間は出
力に正電圧が現われないように遅延させるように
動作する。従つて、アンド・ゲート１０６の出力
は、線１０３の上に正電圧が70マイクロ秒を超え
る期間存在した時にはじめて正になる。

上述の説明は、上記の機能を果すための手段の
一例として、破線１０４内に示された回路につい
て述べたが、この機能を行なうための第２の方法
が第７図の破線１０７内に示されている。破線１
０７内の回路は同じ機能を果す他の多くの回路に
より実施されてもよいことは勿論である。

破線１０４内の回路は−Ｖに対して正の電圧が
70マイクロ秒を超える期間、線１０３上に現われ
た時その出力に正電圧を発生するものとして示さ
れたが、出力が正になるまでに要する正確な遅延
時間は機械毎に異なり、選択される値は電力印加
状態から非印加状態へ切換えられたとき固定子巻
線内に貯蔵されていたエネルギの消散に関連する
立上り時間及び立下り時間に依存する。具体的に
は、第６図を参照すると、固定子巻線の両端間の
電圧が１０８で示された領域を通過する期間中、
破線１０４内の回路はその出力に正電圧を発生し
てはならない。この期間中に正電圧が回路１０４
の出力に現われると、偽零交叉が表示される。従
つて第４図に示された回路においては、固定子巻
線の両端間の電圧が９４で示した電圧から−Ｖボ
ルトより低い値に降下するに要する時間より長い
遅延を遅延素子１０５が与えねばならない。他の
代替回路に対しても、貯蔵されたエネルギの消散
により生じる偽零交叉表示を避けるために同様な
遅延が与えられねばならない。

再び第４図を参照するに、回路１０４の出力は
アンド・ゲート１１１及び１１２の一つの入力に
つながれている。前述の如く、この線上の電圧は
図示の回路では遅延素子１０５の遅延時間である
所定期間より長い期間中線１０３上に現われる信
号が正であつた時に正になる。アンド・ゲート１
１１への第２の入力は線６１へつながれ、他方ア
ンド・ゲート１１２への第２の入力は線５９へつ
ながれている。線５９は正の電力パルスがＢコイ
ルに印加されている時正であり、線６１は負の電
力パルスがＢコイルに印加されている時正であ
る。アンド・ゲート１１１への残りの入力はイン
バータ１１３の出力へつながれている。このイン
バータ１１３の出力はＡコイルの両端間の誘起電
圧が正の時に正である。他方、アンド・ゲート１
１２への残りの入力はインバータ１１４の出力に
つながれており、インバータ１１４の出力はＡコ
イルの両端間に現われる誘起電圧が負の時に正で
ある。従つて、Ａコイルの両端間の誘起電圧が正
で、線６１が正で負の電力パルスがＢコイルに印
加されていることを示しており、かつＡコイルの
両端間の誘起電圧が遅延素子１０５の遅延時間よ
り長い期間中＋Ｖより小さかつたことを示した時
に、アンド・ゲート１１１の出力信号は正にな
る。この状態はＡコイルの両端間の誘起電圧が０
ボルトを通過し、正電圧に向つた直後に生じる。
同様に、Ａコイルに誘起される電圧が負で、線５
９上の信号が正で正の電力パルスがＢコイルに印
加されていることを示しており、かつＡコイル内
の誘起電圧が遅延素子１０５の遅延時間より長い
期間中−Ｖボルトより大きかつたことを示す場合
に、アンド・ゲート１１２の出力信号は正にな
る。この状態はＡコイルの両端間の誘起電圧が０
ボルトを通過し負に向つた直後に生じる。

アンド・ゲート１１１又は１１２の出力が正の
時、オア・ゲート１１５の出力は正になり、Ａコ
イルに対する零交叉検出器の出力零交叉信号を出
力線１１６上に発生する。この出力線１１６は整
流回路１７内のラツチ１１７のセツト入力及びラ
ツチ１１８のリセツト入力につながれている。

Ｂコイルに対する零交叉検出器の回路構成は、
１つの点を除いてはＡコイルに対する零交叉検出
器の回路構成と本質的に同じである。即ち、Ｂコ
イルに対する零交叉検出器は、２つの差動増幅器
１２０及び１２１を含み、そのストローブ入力は
Ａコイルに対する零交叉検出器のストローブ入力
とは若干異なつた接続にされている。すなわち、
その差動増幅器１２０，１２１に対するストロー
ブ入力は、モータが順方向回転を行なうように線
５８及び６０にそれぞれつながれている。しかし
逆方向回転に対しては、差動増幅器１２０，１２
１に対するストローブ入力は反転される。即ち、
差動増幅器１２０に対するストローブ入力は線６
０につながれ、増幅器１２１に対するストローブ
入力は線５８につながれる。この接続の反転は、
この機能を達成するよう接続された双極双投スイ
ツチ（図示せず）により極めて簡単に達成でき
る。

Ｂコイルに対する零交叉検出器の出力零交叉信
号は出力線１２２上に現われ、この出力線１２２
は整流回路１７内のラツチ１１７のリセツト入力
及びラツチ１１８のセツト入力につながれてい
る。

要約するに、各零交叉検出器は第１の位置パル
スと呼ばれるパルス信号をその出力に発生する。
この第１の位置パルスは、誘起電圧が零交叉する
固定子巻線の磁化中心軸と回転子磁界とが整列し
た時に、その固定子巻線に対応した零交叉検出器
により発生される。換言すれば、２つの固定子巻
線を有する上述の機械では、回転子のトルク角が
電力印加されている一方の固定子巻線に対して90
゜の時に、他方の固定子巻線に対応した零交叉検
出器により第１の位置パルスが発生される。この
ようにして、図示の２固定子巻線の機械に対して
は、回転子の各回転当り４回第１の位置パルスが
発生される。

零ボルト以外の逆起電力の値を、回転子位置を
決めるために用いてもよい。このような方法の１
つは２相機械において、例えば、回転子の135゜
の回転位置を示すために、２巻線上の逆起電力が
同じ振幅を有する時を検出することである。

上述の説明は、回転子の各回転毎に回転子位置
を４回検出するための２相２極の機械における検
出器についてなされたが、回転子の位置検出は、
例えば、１回転に１回のように他の回数で回転子
位置を検出するように変更されてもよい。しか
し、この変更は、装置の他の部分の変更をも必要
とする。

上述の回路は、３極以上の機械にも変更なしに
使用できる。

整流回路 上に概説したように、電力パルスが機械の固定
子巻線に印加される時点を制御するために、整流
回路１７はその出力にパルス信号を発生する。整
流回路１７はラツチ１１７及び１１８を含む。Ａ
コイル内の誘起電圧の零交叉が検出される度にラ
ツチ１１７はセツトされ、ラツチ１１８はリセツ
トされる。同様に、Ｂコイル内の誘起電圧の零交
叉が検出される度にラツチ１１８はセツトされ、
ラツチ１１７はリセツトされる。後に明らかにな
るように、ラツチ１１７，１１８のセツト及びリ
セツトは整流回路１７内のアツプ・ダウン計数器
１８，１９を作動させるように働く。

整流回路１７は繰返り周波数ｆの矩形波パルス
信号を出力する矩形波発生器１２３を含む。その
繰返し周波数ｆは厳密でなくてもよいが、本発明
の良好な実施例では、少なくとも500000パルス／
秒の繰返し周波数で発生される。矩形波発生器１
２３の出力矩形波パルス信号は、整流回路１７、
パルス中心決め回路２５及び電源電圧振幅制御回
路２６のそれぞれにより直接に用いられる。矩形
波発生器１２３の出力は、また、上記の半分の繰
返し周波数ｆ／２の矩形波パルス信号を出力する
フリツプ・フロツプ１２４へもつながれている。
この半分の繰返し周波数ｆ／２の矩形波パルス信
号は整流回路１７により直接に用いられる。

ラツチ１１７の出力は、アンド・ゲート１２５
の１つの入力及び第２のアンド・ゲート１２６の
１つの入力へつながれている。アンド・ゲート１
２５の第２の入力はフリツプ・フロツプ１２４の
出力へつながれているので、アンド・ゲート１２
５の出力には、ラツチ１１７がセツトされている
限り、繰返し周波数ｆ／２の一連のパルス信号が
発生する。アンド・ゲート１２６の他方の入力は
矩形波発生器１２３の出力につながれているの
で、アンド・ゲート１２６の出力には、ラツチ１
１７がセツトされている時には、繰返し周波数ｆ
の一連のパルス信号が発生する。

ラツチ１１８の出力は、アンド・ゲート１２７
の一方の入力及び他のアンド・ゲート１２８の一
方の入力へつながれている。アンド・ゲート１２
７の第２の入力は矩形波発生器１２３の出力につ
ながれているので、アンド・ゲート１２７の出力
には、ラツチ１１８がセツトされている時には、
繰返し周波数ｆの一連のパルス信号が発生する。
アンド・ゲート１２８の第２の入力はフリツプ・
フロツプ１２４の出力へつながれているので、ア
ンド・ゲート１２８の出力には、ラツチ１１８が
セツトされている時には、繰返し周波数ｆ／２の
一連のパルス信号が発生する。

整流回路１７は、２つのアツプ／ダウン（加減
算計数）計数器１８，１９を含む。各計数器１
８，１９はアツプ入力（加算計数入力）とダウン
入力（減算計数入力）とを含み、これらの計数器
はアツプ入力にパルス信号が加えられた時にアツ
プ計数し、ダウン入力にパルス信号が加えられた
時にダウン計数するように動作する。更に、各ア
ツプ／ダウン計数器１８，１９はそれぞれ借りパ
ルス信号出力１３０，１３１を有し、その各々は
アツプ／ダウン計数器１８又は１９が零を通過し
て負に向かつて計数する時に借りパルス信号を発
生する。出力１３０，１３１のおのおのはオア・
ゲート１３２の１つの入力へつながれ、オア・ゲ
ート１３２はその入力線上の借りパルス信号をそ
の出力へ通す。オア・ゲート１３２の出力は論理
ラツチ２３のセツト入力につながれている。論理
ラツチ２３の重要性は後で説明する。

各アツプ・ダウン計数器１８又は１９は、計数
器が負方向に計数することを常に禁止する制御回
路を有する。従つて、これら計数器１８，１９の
いづれかが、そのアツプ入力にパルス信号を受取
ることによりアツプ計数を開始する時は、計数器
は常に零の値から正方向に計数を開始する。

アツプ／ダウン計数器１８へのアツプ入力はア
ンド・ゲート１２５の出力につながれ、一方ダウ
ン入力はアンド・ゲート１２７の出力につながれ
ている。従つて、計数器１８はラツチ１１７がセ
ツトされている時は、ｆ／２の繰返し周波数でア
ツプ計数する。他方、計数器１８はラツチ１１８
がセツトされている時は、ｆの繰返し周波数でダ
ウン計数する。他方、計数器１９のアツプ入力は
アンド・ゲート１２８の出力へつながれ、ダウン
入力はアンド・ゲート１２６の出力につながれて
いる。従つて、計数器１９はラツチ１１８がセツ
トされている時は、ｆ／２の繰返し周波数でアツ
プ計数し、ラツチ１１７がセツトされている時
は、ｆの繰返し周波数でダウン計数する。

アツプ／ダウン計数器１８，１９の重要性は、
各計数器がアツプ計数している時は、機械の回転
子が90゜回転するのに実際に要した時間に相当す
る期間中アツプ計数することである。他方、アツ
プ／ダウン計数器１８又は１９がダウン計数して
いる時は、アツプ計数時の２倍の繰返し周波数に
よつてダウン計数するので、アツプ／ダウン計数
器１８又は１９により発生される借りパルス信号
すなわち第２の位置パルス信号は、１つの固定子
巻線中の誘起電圧の零交叉が検出された時点を過
ぎて回転子が更に45゜回転した時点に相当する時
刻に発生される。このようにして、各固定子巻線
が、回転子が90゜回転するのに必要な時間に等し
い期間中電力を印加される場合は、借りパルス信
号が発生される度に、この借りパルス信号は、電
子式歩進スイツチ１４により設定される順序に従
つて、電力が１つの固定子巻線から他の固定子巻
線へ切換えられるように回転子が位置決めされる
ことを示す。パルス幅の拡大又は縮小が生じる
と、電力パルスの切換は、後述する如く、若干異
なる時に起きる。

アツプ／ダウン計数器１８又は１９がアツプ計
数及びダウン計数している期間を示すタイミング
図が第２図の下半分に示されている。これらの計
数器１８及び１９がアツプ計数及びダウン計数し
ている期間は、Ａコイル３１及びＢコイル３２内
の誘起電圧及び電力パルスと関連して示されてい
る。

整流回路１７は選択された繰返し周波数でパル
スを出力する可変繰返し周波数発振器２１を含
む。可変繰返し周波数発振器２１からの出力パル
ス信号は、線１３３を経て速度ラツチ回路２２の
セツト入力へ送られる。可変繰返し周波数発振器
２１は選択可能な繰返し周波数でパルス信号を発
生するが、第１図に図示の機械に対するこのパル
ス信号の繰返し周波数は、回転子が選択された回
転速度で１回転を完了する期間中に４つの等間隔
のパルス信号が発生されるように選ばれる。

論理ラツチ２３の出力は線１３４を経てアン
ド・ゲート２４の１つの入力へつながれる。この
アンド・ゲート２４のへの第２の入力は速度ラツ
チ２２の出力へつながれる。論理ラツチ２３及び
速度ラツチ２２の両者がセツトされると、アン
ド・ゲート２４に対する適正な入力条件が満足さ
れ、その出力１３５に正電圧信号が現われる。こ
の正電圧信号は線８６を経てオア・ゲート４２の
一方の入力へつながれる。従つて、アンド・ゲー
ト２４の出力に正電圧信号が現われると、電子式
歩進スイツチ１４が歩進され、それにより異なる
固定子巻線がモータ電源１３により付勢される。

電子式歩進スイツチ１４を歩進させるために
は、論理ラツチ２３及び速度ラツチ２２の両者が
セツトされることにより、線８６上に正電圧信号
が発生されなくてはならない。ここで、論理ラツ
チ２３は、実際には、速度ラツチ２２のセツトの
前にセツトされてもよく、あるいは、その反対
に、速度ラツチ２２が論理ラツチ２３のセツトの
前にセツトされてもよい。通常は、論理ラツチ２
３は速度ラツチ２２より前にツトされ、この状態
は、機械が可変繰返し周波数発振器２１により選
択された速度で同期的に動作している時に起き
る。そのときは、電子式歩進スイツチ１４の切換
点が論理ラツチ２３のセツトにより示されても、
電子式歩進スイツチ１４の実際の切換は、速度ラ
ツチ２２がセツトされるまで遅らされる。このよ
うにして、固定子巻線に印加される電力パルスの
前縁は論理ラツチ２３のセツトと速度ラツチ２２
のセツトとの間の遅れに相当する時間だけ遅らさ
れる。この切換遅延は機械に対するトルク負荷の
大きさに依存して変わり、パルス中心決め回路２
５の説明に関連して後に詳述される。

速度ラツチ２２が論理ラツチ２３のセツトに先
立つてセツトされる時は、機械の回転速度は可変
繰返し周波数発振器２１の制御により選択された
回転速度より遅い。そのときは、一方の固定子巻
線から他方の固定子巻線へ電力を切換えるための
適正な物理的位置に回転子が到達するや否や、論
理ラツチ２３は前述のようにセツトされ、電子式
歩進スイツチ１４は、電力パルスが印加される固
定子巻線を切換えるように前進する。

論理ラツチ２３及び速度ラツチ２２の両者はそ
のリセツト入力が一緒につながれており、これら
は遅延素子１３６の出力につながれている。この
遅延素子１３６の入力はアンド・ゲート２４の出
力につながれているので、論理ラツチ２３及び速
度ラツチ２２の両者がセツトされて、アンド・ゲ
ート２４の出力に正電圧信号が現われた後、遅延
素子１３６の遅延時間に等しい期間の後に、これ
らラツチは自動的にリセツトされる。このように
して、両ラツチ２３，２２は、セツトされると、
所定時間後に自動的にリセツトされる。遅延素子
１３６の遅延時間は、20マイクロ秒が好ましい
が、アンド・ゲート２４の出力につながれる他の
回路の動作速度によつては、もつと長いかあるい
は短い遅延時間を用いてもよい。

遅延素子１３６としては、遅延線を用いてもよ
いが、入力信号の受信とその出力信号の発生との
間に遅延を与えるパルス引伸し回路のような他の
回路を用いてもよい。アンド・ゲート２４の出力
に現われる正電圧信号が電子式歩進スイツチ１４
を歩進させるのに十分な幅を有する限り、論理ラ
ツチ２３及び速度ラツチ２２をリセツトするため
に他の形式の回路を用いてもよいことは勿論であ
る。

要約すると、Ａコイル３１に現われる誘起電圧
の零交叉を検出するための零交叉検出器は、その
出力線１１６上に、アツプ／ダウン計数器１８を
してｆ／２の繰返し周波数でアツプ計数を開始さ
せるための出力零交叉信号を発生する。その後、
Ｂコイル３２に接続された零交叉検出器がＢコイ
ル内の誘起電圧の零交叉を検出してその出力零交
叉信号を発生するまで、計数器１８はｆ／２の繰
返し周波数でアツプ計数を続ける。そして、この
Ｂコイル内の誘起電圧の零交叉が検出された時、
計数器１８に貯蔵された計数値は回転子が90゜回
転するに要した時間を表わす。又Ｂコイル内の誘
起電圧の零交叉が検出された時には、回転子は、
Ａコイルにより発生される固定子磁界と回転子磁
界との間のトルク角が正確に90゜になるように位
置決めされる。従つて、電力の印加がＡコイル３
１からＢコイル３２へ切換えられるまでに回転子
は最大45゜回転しなければならない。

Ｂコイル３２の中の誘起電圧の零交叉が検出さ
れると、計数器１８は直ちにｆの繰返し周波数で
ダウン計数を開始し、その計数値が零に達した時
に借りパルス信号すなわち第２の位置パルス信号
をその出力に発生する。計数器１８はアツプ計数
時の２倍の繰返し周波数でダウン計数するので、
計数器１８はそのダウン計数開始後、回転子が45
゜回転するのに要する時間に相当する期間内に零
の値に達する。従つて、借りパルス信号すなわち
第２の位置パルス信号が計数器１８の出力に発生
された時、回転子はトルク角が45゜になる点に正
確に位置決めされ、この時、電力の印加がＡコイ
ル３１からＢコイル３２へ切換えられる。

計数器１９は、計数器１８と同じように動作
し、電力の印加がＢコイル３２からＡコイル３１
へ切換えられるべき時に、借りパルス信号すなわ
ち第２の位置パルス信号をその出力に発生する。
即ち、計数器１９からのパルス信号は、トルク角
が45゜の時に発生される。

パルス中心決め回路 パルス中心決め回路２５は、トルク角が所定の
値になる時点に関して常に対称である期間中所定
の固定子巻線に電力パルスが与えられることを保
証する。即ち、例えば90゜の所望の平均トルク角
を有する機械に対しては、固定子巻線に与えられ
る電力パルスは、トルク角が90゜の時点に中心決
めされねばならない。機械が最大機械効率より低
い機械効率で運転されるときには、トルク角が90
゜以外の時点を中心にして電力パルスが固定子巻
線に印加されてもよい。

パルス中心決め回路２５は、固定子巻線に印加
される電力パルスを次のようにして中心決めす
る。一般に、パルス中心決め回路は、45゜の電力
パルス印加点と実際の電力パルス印加点との間の
期間を検出し、これと同じ期間だけパルスの後縁
を縮める作用をする。詳説すれば、論理ラツチ２
３がセツトされたとき、即ち回転子が45゜位置に
ある時に、論理ラツチ２３がセツトされたことを
示す正電圧信号が線１３７を経てパルス中心決め
回路２５の中の計数器１３８の計数開始入力へ送
られる。この信号は計数器１３８の計数動作を開
始させるので、計数器１３８はｆの繰返し周波数
で矩形波発生器１２３から線１４９を通つて送ら
れる矩形波パルス信号を計数する。計数器１３８
は速度ラツチ２２がセツトされるまでｆの繰返し
周波数でアツプ計数する。速度ラツチ２２がセツ
トされると、正電圧信号が線１３９を経て計数器
１３８の計数停止入力へ送られ、計数器１３８の
計数は停止される。計数器１３８の計数が停止さ
れた時、同計数器に蓄積されている計数値は論理
ラツチ２３のセツトと速度ラツチ２２のセツトと
の間の時間を表わす。従つて、計数器１３８は、
速度ラツチ２２が論理ラツチ２３より遅れてセツ
トされたために、電力パルスの印加が遅延された
時間を表わす計数値を含む。換言すれば、整流回
路１７の動作により生じたパルス前縁短縮の程度
を示す値を蓄積している。

計数器１３８に蓄積された情報は、固定子巻線
に印加される電力パルスの後縁を短縮するのに用
いられる。このパルス後縁の短縮のために比較器
１４０が用いられる。計数器１３８に蓄積された
計数値は線１４２を経て比較器１４０の１つの入
力へ送られる。計数器１３８より送られた計数器
は、比較器１４０において、計数器１８又は１９
のいづれがダウン計数しているかに応じて、計数
器１８又は１９の時々刻々の計数値と比較され
る。計数器１８及び１９の各ビツト位置は、例え
ば１４３，１４４のようなアンド・ゲートの一方
の入力にそれぞれ送信される。アンド・ゲート１
４３への第２の入力は、計数器１８がダウン計数
していることを示すラツチ１１８の出力につなが
れる。アンド・ゲート１４４への第２の入力は、
計数器１９がダウン計数していることを示すラツ
チ１１７の出力につながれる。各アンド・ゲート
１４３及び１４４の出力は、オア・ゲート１４５
の１つの入力へつながれ、その出力は比較器１４
０の１つの入力へつながれる。

比較器１４０は、計数器１８又は１９のダウン
計数値がダウンして計数器１３８に蓄積された計
数値まで達した時点を判定するように働く。即
ち、計数器１８，１９のダウン計数している方の
計数値が、計数器１３８内に蓄積されている計数
値と等しくなると、比較器１４０はその出力に禁
止信号を発生する。この禁止信号は、禁止線５６
を経て、アンド・ゲート５２，５３，５４，５５
の各各の１つの入力へ送られる。その後は、電子
式歩進スイツチ１４により制御される順序に従つ
て、次の固定子巻線に電力パルスが印加されるべ
きことを示す正電圧信号が線８６上に発生される
まで、上記の禁止信号は禁止線５６上で活動状態
に留まる。従つて、パルス中心決め回路２５の動
作は、電力パルスを印加された固定子巻線に対す
るトルク角の平均値が所定の他に等しくなる時点
に対して、その固定子巻線に印加された電力パル
スが対称になるように、即ち例示の回路では、ト
ルク角が90゜になる時点に対して電力パルスが対
称になるような正確な時刻に禁止線５６上に禁止
信号を発生することである。

要約すると、パルス中心決め回路２５及び整流
回路１７は協働して、固定子巻線に印加される電
力パルスの幅を、その固定子巻線に対する平均ト
ルク角が所定値に等しくなる時点を中心にして拡
げたり縮めたりする。負荷トルクが増大される
と、電力パルスの幅は拡げられ、負荷トルクが減
少すると、電力パルスの幅は縮められる。しかし
機械の回転速度は、可変繰返し周波数発振器２１
のセツト値により決まる選択された速度に留ま
り、平均トルク角は一定に留まる。

次に、以下、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示された
動作波形図を参照し、本発明による機械の実際の
動作の状態について更に詳細に説明する。

本発明による機械の動作の態様としては、大別
して２つの動作モードがある。負荷トルクが第３
図に示されたトルクTm以下の場合には、機械
は、可変繰返し周波数発振器２１の周波数に従つ
て選択される一定速度で動作する。この動作モー
ドは第２Ａ図に示されており、先ずこれについて
述べる。

既に述べたように、モータ電源１３は、電子式
歩進スイツチ１４により駆動され、電力パルスを
Ａコイル３１及びＢコイル３２に交互に印加す
る。第２Ａ図及び第２Ｂ図には、各コイルの両端
間に現われる全電圧が示されている。第２Ａ図に
おいて、Ａコイル３１に印加される電力パルスは
矩形波形のパルス３４Ａ及び３６Ａとして示さ
れ、Ｂコイル３２に印加される電力パルスは矩形
波形のパルス３５Ａ及び３７Ａとして示されてい
る。

Ａコイル３１に誘起された電圧が零レベルを横
切るとき、零交叉検出器１６は、図示のように、
出力線１１６上に第１の位置パルスＰ１を発生す
る。同様に、Ｂコイル３２に誘起された電圧が零
レベルを横切るとき、零交叉検出器１６は出力線
１２２上に第１の位置パルスＰ１を発生する。こ
れらの第１の位置パルスＰ１の前縁は、零交叉点
において立上がる。機械の運転効率を最大にする
ために、トルク角は、図示のように、90度に選ば
れている。第１の位置パルスＰ１は、既に述べた
ように、K1計数器１８及びK2計数器１９を、そ
れぞれ交互に、繰返し周波数ｆ／２でアツプ計数
させ、続いて、繰返し周波数ｆでダウン計数させ
る。K1計数器１８及びK2計数器１９のいづれか
がダウン計数して零に達するたびに、論理ラツチ
２３がセツトされ、それにより、図示のように、
第２の位置パルスＰ２が出力線１３４上に発生さ
れる。この動作モードでは、論理ラツチ２３は、
速度ラツチ２２のセツトに先立つてセツトされ
る。可変繰返し周波数発振器２１の出力信号によ
り速度ラツチ２２がセツトされると、論理値１レ
ベルのパルスが出力線１３９上に発生される。論
理ラツチ２３及び速度ラツチ２２が共に論理値１
レベルにセツトされている間、ANDゲート２４
の出力線１３５は高レベルになる。ANDゲート
２４の出力線１３５が高レベルになつた時、電子
式歩進スイツチ１４は、電力パルスの印加を、一
方のコイル３１又は３２から他方のコイルに切換
え、それと同時に、遅延素子１３６による両ラツ
チ２２及び２３のリセツト動作が開始される。他
方、パルス中心決め回路２５の出力線５６上に発
生される禁止信号が論理値零レベルに降下するこ
とによりコイル３１及び３２のそれぞれへの電力
印加を禁止すると、その時コイル３１又は３２に
供給されている電力パルスは遮断される。

パルス中心決め回路２５の出力線５６上の禁止
信号は、電力パルスが所望のトルク角の位置を中
心にして中心決めされるように、各コイルに印加
される電力パルスの後縁を遮断すべき時点におい
て、論理値零レベルに降下する。これは、線１３
４上に現われる第２の位置パルスＰ２のパルス幅
に相当する値を、K3計数器１３８に蓄積するこ
とにより行われる。この蓄積された値は、K1計
数器１８及びK2計数器１９の中で、その時点に
おいてダウン計数している方の計数器の計数値と
比較器１４０により比較される。比較器１４０
が、その時ダウン計数しているK1計数器１８又
はK2計数器１９の計数器がK3計数器１３８に蓄
積されている計数値以下になつたと判断すると、
パルス中心決め回路２５の出力線５６上の禁止信
号は零レベルに降下し、Ａコイル３１及びＢコイ
ル３２のそれぞれへの電力パルスの印加を遮断す
る。そして、出力線５６は、ANDゲート２４の
出力線１３５が再び論理値１レベルになるまで低
レベルに留まる。

次に、第２Ａ図を再度参照して、Ｂコイル３２
に印加された電力パルス３５Ａが、トルク角が選
択された値（ここでは90度に選ばれている）にな
る位置に対して中心決めされる場合について、パ
ルス中心決め回路２５の動作を説明する。この場
合、零度において、Ｂコイル３２に誘起された電
圧が零交叉点Z.C.１に達するとすると、零交叉検
出器１６の出力線１２２上の出力レベルは、論理
値零から論理値１へと正方向の遷移を行ない、第
１の位置パルスＰ１を出力線１２２上に発生す
る。第１の位置パルスＰ１の前縁で、K1計数器
１８は零に向かつてダウン計数を開始する。零交
叉点Z.C.１から45゜移動したときに、K1計数器
１８の計数値は零に達する。それにより、論理ラ
ツチ２３の出力レベルは論理値零から論理値１へ
と遷移し、第２の位置パルスＰ２の前縁を出力線
１３４上に発生する。速度ラツチ２２が可変繰返
し周波数発振器２１の出力信号によりセツトさ
れ、出力線１３９が論理値１レベルになると、
ANDゲート２４は出力線１３５上に高レベルの
パルスを発生し、それにより、電子式歩進スイツ
チ１４は、Ｂコイル３２に電力パルス３５Ａを印
加するように切換えられる。遅延素子１３６の短
い遅延時間の後、論理ラツチ２３、速度ラツチ２
２、従つてANDゲート２４は、論理値零にリセ
ツトされる。他方、論理ラツチ２３の出力線１３
４が論理値１レベルにある間、パルス中心決め回
路２５のK3計数器１３８は繰返し周波数ｆでア
ツプ計数する。速度ラツチ２２がセツトされた時
にK3計数器１３８に蓄積されている計数値は、
第２の位置パルスＰ２の角度幅のＸ度に相当す
る。このＸ度は、45度の位置と電力パルス３５Ａ
の前縁との間におけるＢコイル３２の付勢遅延角
度を表わす。Ａコイル３１に誘起された電圧が零
交叉点Z.C.２に達すると、K2計数器１９は繰返
し周波数ｆ／２によるアツプ計数を中止し、２倍
の繰返し周波数、すなわちｆによるダウン計数を
開始する。K2計数器１９のダウン計数値はK3計
数器１３８に蓄積された計数値と比較される。
K2計数器１９がダウン計数し、その計数値がK3
計数器１３８に蓄積された計数値に等しくなる
と、比較器１４０により、パルス中心決め回路２
５の出力線５６上の禁止信号は論理値零レベルに
降下され、電力パルス３５Ａの印加が遮断され
る。このようにして、電力パルス３５Ａの後縁が
Ｘ度の角度だけ短縮されることにより、電力パル
ス３５Ａは、所望のトルク角（ここでは90度に選
ばれている）の位置に対して中心決めされる。

本発明による機械の第２の動作モードは、機械
が可変繰返し周波数発振器２１により指定された
設定速度より低い速度で動作する時に起きる。そ
れは、負荷トルクが第３図に示されたトルクTm
を超えた時に起きる。この動作モードは、第２Ｂ
図に示されている。この動作モードでは、この場
合にＡコイル３１に印加される電力パルス３４Ｂ
及び３６ＢとＢコイル３２に印加される電力パル
ス３５Ｂ及び３７Ｂとのそれぞれの前縁及び後縁
は短縮されない。その理由は、この動作モードで
は、速度ラツチ２２が論理ラツチ２３より先にセ
ツトされるからである。従つて、論理ラツチ２３
がセツトされている時間は極めて短く、出力線１
３４上の第２の位置パルスＰ２の幅はほぼ零であ
る。（実際には、このパルスは、少なくとも遅延
素子１３６の短い遅延時間に等しい幅を有す
る。）従つて、電力パルスの印加時点、すなわち
各電力パルスの前縁は、論理ラツチ２３がセツト
された後、ほとんど遅延されない。同様に、K3
計数器１３８内の計数値も零に近いため、各電力
パルスの後縁が短縮されることはない。

モータ電源電圧振幅制御回路 第４図に示されたモータ電源１３の出力電圧
は、電源電圧振幅制御回路２６により制御され
る。電源電圧振幅制御回路２６は、モータ電源１
３の出力に生じる電力パルスの振幅を増減させる
ための信号をそのアツプ出力又はダウン出力に発
生する。前述のように、固定子巻線に印加される
電力パルスの振幅を増減することにより、本発明
による機械は、負荷トルクが大きく変動しても、
一定速度でかつ良好な効率で動作できる。

電圧制御回路２６は、モジユロＮ計数器１４
８、即ちＮ個のパルスを入力に受取る度に１個の
パルス信号を出力に発生する計数器を含む。計数
器１３８に蓄積されている計数値は、線１４２を
通りモジユロＮ計数器１４８に対する第１のカウ
ント入力として送られる。注意を要することは、
計数器１３８内に蓄積された計数器は、モジユロ
Ｎ計数器１４８へのカウント入力の中に含まれる
ことである。モジユロＮ計数器１４８への第２の
カウント入力は、矩形波発生器１２３から線１４
９を通つて送られる矩形波パルス信号よりなる。
ただし、モジユロＮ計数器１４８は、その使用可
能入力、すなわち、作動入力に、使用可能信号が
存在する時にのみ動作する。その使用可能信号
は、１つの固定子巻線が電力印加状態へ切換えら
れてその固定子巻線に電流が流れはじめた時か
ら、零交叉検出器１６により次の零交叉が検出さ
れるまで存在する。この使用可能信号は使用可能
ラツチ１５０により発生される。この使用可能ラ
ツチ１５０は、電力の印加が１つの固定子巻線か
ら他の固定子巻線へ切換えられるべきことを整流
回路１７が判定し、線８６上に正電圧信号を発生
する度にセツトされ、零交叉検出器１６により次
の零交叉が検出された時にリセツトされる。零交
叉検出器１６よりの出力線１１６及び１２２は、
使用可能ラツチ１５０のリセツト入力につながれ
た出力を有するオア・ゲート１５１の入力にそれ
ぞれつながれている。そのため、使用可能ラツチ
１５０は、線１１６又は１２２上の正電圧信号に
よる示されるように、零交叉が検出された時にリ
セツトされる。

モジユロＮ計数器１４８は、前述のように、使
用可能にされた場合、線１４２上の第１のカウン
ト入力の計数の後に、矩形波発生器１２３から送
られる矩形波パルス信号をＮ個受取る毎に１つの
パルス信号をその出力線１５２上に発生する。出
力線１５２上の各出力パルス信号は、第４図に
K5計数器として示された計数器１５３により計
数される。従つて、計数器１５３は、固定子巻線
に実際に印加された電力パルスの幅に応答した数
値（上記の場合は実際に印加された電力パルスの
幅の丁度２分の１を示す数値）を、モジユロＮ計
数器１４８がオフになつた後も蓄積している。そ
こで、例えば、計数器１５３に蓄積されている計
数値が大きいと、計数器１３８に蓄積された計数
値は小さく、従つて、論理ラツチ２３のセツトと
速度ラツチ２２のセツトとの間の遅れ時間、即ち
ターン・オン遅延時間は短いことを示す。このと
きは、固定子巻線に印加される各電力パルスの持
続時間は長く、回転子が90゜回転するのに必要な
期間に近づいている。この状態では、機械は比較
的高い負荷トルクで動作しているが、電力パルス
の幅が広くなつて速度低下を防ぐ。

反対に、計数器１５３の計数値が小さいと、計
数器１３８に蓄積された計数値は大きく、従つ
て、固定子巻線に印加される電力パルスの幅は比
較的小さいことを示す。この状態では、機械は比
較的低い負荷トルクで動作しているが、電力パル
スの幅が小さくなつて速度上昇を防ぐ。

以上述べた電力パルス幅の増減は、小さい負荷
トルクの変動に対し、選択されたトルク角で一定
回転速度を維持するためには有効である。

それに対して、電源電圧振幅制御回路２６の目
的は、選択されたトルク角で一定回転速度を維持
するために、大きな負荷トルク変動に応答するよ
うに固定子巻線に印加される電力パルスの振幅を
歩進的に変えることである。電力パルスの振幅を
変えても、選択された速度で回転子が90゜回転す
るのに要する時間に近い幅を有する電力パルスで
機械を動作させ、それにより各回転中発生される
トルクを平均化することができる。この目的を達
成するために、計数期間の終りに、即ち、使用可
能ラツチ１５０がリセツトされた時に、計数器１
５３に蓄積されている計数値は、比較器１５４に
より、予めセツトされた低い値と比較される。計
数器１５３内に蓄積された計数値が、一般的に入
力線１５５で示されたように、機械的なプリセツ
ト・スイツチ等により比較器１５４にセツトされ
た所定の低い値より低いと、比較器１５４は計数
器１５３の値が所定値より低いことを示す信号を
その出力線１５６上に発生する。この状態は、固
定子巻線に印加された電力パルスの幅が所定の所
望値より小さいことを示す。

同時に、計数器１５３に蓄積されている計数値
は、線１５８により第２の比較器１５９へも送ら
れる。この第２の比較器１５９は、使用可能ラツ
チ１５０がセツトされている期間中に計数器１５
３内に蓄積される計数値に対して受け入れられる
高い値を、一般的に入力線１６０で示されたよう
に、プリセツト・スイツチ等から受取る。作動期
間中に計数器１５３に蓄積された実際の計数値
が、入力線１６０上に受け入れられる高い値より
大きいと、比較器１５９は、計数器１５３の計数
値が受け入れられる高い値を超えていることを示
すパルス信号をその出力線１６１上に発生する。
この状態は、固定子巻線に印加された電力パルス
の幅が所望値より大きいことを示す。

計数器１５３の計数値が予め設定された下限値
より低いことを比較器１５４の出力信号が示す
と、この状態はその時固定子巻線に印加されてい
る電力が減少されるべきことを示す。従つて、こ
の出力信号は、各固定子巻線に印加される電力パ
ルスの電圧を減少させるように、モータ電源１３
により直接に用いられることができる。しかし、
モータ電源１３に生じる好ましくないハンチン
グ、即ち不必要な電圧変動を避けるための遅延を
与える目的で、電圧減少要求を示す比較器１５４
の出力パルス信号の数の計数するための比較計数
器１６２が設けられる。比較計数器１６２は、プ
リセツト・スイツチ等（図示せず）によりプリセ
ツト線１６３上にセツトされた所定のプリセツト
値を入力する。比較計数器１６２は、作動ラツチ
１５０がセツトされた期間に続いて、比較器１５
４より発生する電圧減少要求パルス信号を受取つ
て計数し、その計数値とプリセツト線１６３上の
プリセツト値とを比較し、前者が後者を超える
と、モータ電源電圧が減少されるべきことを示す
パルス信号をその出力線８８上に発生する。この
パルス信号は、機械の固定子巻線に印加される電
力パルスの電圧を歩進的に減少させるために、モ
ータ電源１３のダウン入力に送られる。

他方、比較器１５９がその出力１６１にパルス
信号を発生するときは、それは、作動ラツチ１５
０がセツトされている期間中に計数器１５３内に
蓄積された計数値が、一般的に入力線１６０によ
り示されたプリセツト・スイツチ等によりセツト
された所定の上限値を超えたことを示す。即ち、
比較器１５９の出力１６１に発生されるパルス信
号は、固定子巻線に印加されている電力パルスは
幅が広く、所望の所定最大幅を超えたことを示
す。従つて、固定子巻線に印加される電力パルス
の振幅が増大されるべきことを示している。比較
計数器１６４は比較器１５９の出力１６１より受
取る連続的な電圧増大要求パルス信号を計数す
る。作動ラツチ１５０がセツトされていた期間の
後に、比較器１５９の出力線１６１上に発生する
連続した電圧増大要求パルス信号の計数値が、プ
リセツト線１６３により与えられるプリセツト値
を超えると、比較計数器１６４はモータ電源１３
のアツプ入力につながれている線８７上にパルス
信号を発生する。このパルス信号はモータ電源１
３により固定子巻線に印加される電力パルスの振
幅を歩進的に増大するように動作する。

前述のように、計数器１５３に蓄積された計数
値がプリセツト入力１５５の値より低い場合、比
較器１５４はその一方の出力線１５６上にパルス
信号を発生する。他方、計数器１５３に蓄積され
た計数値がプリセツト入力１５５の値に等しい
か、あるいはそれより大きい場合、比較器１５４
はその他方の出力線１６７上にパルス信号を発生
する。出力線１６７上のパルス信号は比較計数器
１６２の出力を零にリセツトする。このようにし
て、比較計数器１６２は、プリセツト線１６３に
よりプリセツトされた値に等しい数の連続したパ
ルス信号が比較器１５４の出力線１５６上に発生
した場合にのみ、出力線８８上にパルス信号を発
生する。このようにして、回路内に起きる短い持
続時間の過渡現象が振幅変更回路をトリガするこ
とを防止するために、電力パルスの振幅が変えら
れる前に、所定の遅延が系内に導入される。

同様にして、比較器１５９は、計数器１５３に
蓄積された計数値が入力１６０よりのプリセツト
上限値より大きい時に、それを示すパルス信号を
その一方の出力線１６１上に発生する。計数器１
５３の計数値が入力１６０よりのプリセツト上限
値に等しいか、あるいはそれより低ければ、計数
器１５９は、比較計数器１６４のリセツト入力に
つながれたその他方の線１６８上にパルス信号を
発生する。その結果、線８７上に電力パルス振幅
増大要求パルス信号は、プリセツト線１６３によ
りプリセツトされた値に等しい数の連続した電圧
増大要求パルス信号が線１６１上に発生した場合
にのみ現われる。

要約すると、機械の同期動作を、選択された速
度で、かつ、選択された平均トルク角で維持する
ために、電圧振幅制御回路２６は、大きな負荷ト
ルクの増減又はライン電圧の変化に応答して、電
力パルス振幅を増減するように動作する。

本発明の良好な実施例に関する上述の説明は、
特に第４図のブロツク図を参照してなされた。第
４図に示された各素子の機能は十分に説明され、
多くの場合にこれらの機能を行なうための具体的
回路が説明された。具体的に示されなかつた回路
については、これらの機能を達成するための多く
の方法があることは明かであろう。本発明の制御
回路の好適な実施例に対する詳細な実例が第７図
より第１１図までに示されている。これらの図に
おいては、本発明の特徴を含む代表的な機械のた
めの特定の回路を含む詳細な回路図が示されてい
る。これらの回路を、所与の応用例に適応させる
ために必要な修正は、図示の回路において使用さ
れた電圧とは異なる電圧の信号によりその固定子
巻線に電力が印加されるような機械に適合させる
ように、電力レベルシフト回路を設けることだけ
である。

別の機械の構成 上述の説明は、２つの固定子巻線を有する機
械、即ち第１図に示したような２相機械について
説明したが、本発明の原理は、それとは異なる形
式の固定子巻線を有する機械にも適用できる。例
えば、第１２図に概略的に示したような３相／４
線形式の機械もまた前述の装置により制御可能で
ある。但し２つでなく３つの固定子巻線が用いら
れているために若干の小さい変更が必要である。

第１２図に示された機械は、Ａコイル、Ｂコイ
ル、Ｃコイルとして示された３つの固定子巻線を
有する３相／４線式機械である。これらのコイル
は１７６で示された固定子の一部であり、各固定
子巻線により発生される磁界の軸は、他の２つの
固定子巻線により発生される磁界の軸に対して
120゜の角度で配列されている。１７７で示され
た回転子は永久磁石形であり、それは、２つの固
定子巻線により発生される磁界との相互作用によ
り回転子１７７を回転させる磁束を発生する。３
つの固定子巻線のおのおのの１つのリードは、モ
ータ電源への接続用に用いられる。各固定子巻線
の他方のリードは、１７８で示された共通アース
線につながれている。

線１３図を参照すると、第１２図に略示された
モータを作動させるための電力パルスのシーケン
スが示されている。このシーケンスによれば、整
流回路及びパルス中心決め回路の作用によるパル
ス幅短縮がない限り、電流は常に２つの固定子巻
線を通つて流れる。この３相／４線機械に対し
て、一方向の回転子回転を維持するように電力パ
ルスを印加するためのシーケンスは次の通りであ
る。−Ｂ＋Ｃ、＋Ａ−Ｂ、＋Ａ−Ｃ、＋Ｂ−Ｃ、−Ａ
＋Ｂ、−Ａ＋Ｃ。この順序を逆にすれば、機械は
反対方向に回転する。

第１３図を参照すると、第１２図に示された機
械の固定子巻線中の誘起電圧の零交叉が示されて
いる。第１２図に図示の回転子は90゜位置にあ
り、時計方向に回転する。第１３図に示したよう
に、回転子が０゜、60゜、120゜、180゜、240
゜、300゜、360゜の位置にある時に零交叉が起き
る。これらの零交叉点は、回転子が60゜だけ離れ
た位置で起きる。従つて第４図に関連して説明し
たような計数器の配列を、回転子の位置を決める
ために、第１２図に示した３相機械にも用いるこ
とができる。

第４図に示されたような形式の２つの計数器を
用いる方式が、第１２図に示されたようなタイプ
の機械に対する位置信号を発生するようにするた
めには、第１４図に示されたような回路変更が必
要である。３相機械の各固定子巻線は、第４図に
示されたような零交叉検出器とそれぞれ関連され
る。それらの零交叉検出器の各々は、それにつな
がれた固定子巻線内の誘起電圧に対して零交叉が
検出される毎にパルス信号を発生する。この零交
叉信号は、第１４図に示されたオア・ゲート１８
０のそれぞれの入力に与えられる。このオア・ゲ
ート１８０の出力は２つのアンド・ゲート１８
１，１８２の一方の入力につながれる。アンド・
ゲート１８１の第２の入力は、フリツプ・フロツ
プ１８３の出力に直接接続され、アンド・ゲート
１８２の第２の入力はフリツプ・フロツプ１８３
の出力に直接に入力が接続されたインバータ回路
１８４の出力につながれる。従つて、アンド・ゲ
ート１８１への第２の入力は、アンド・ゲート１
８２への第２入力とは反対の論理レベルを有する
信号が常に印加される。そのため、１つの固定子
巻線の誘起電圧の零交叉の検出を示すオア・ゲー
ト１８０の出力パルス信号は、アンド・ゲート１
８１又は１８２の一方を通過するが、その両方を
同時には通過しない。アンド・ゲート１８１の出
力は、第４図の回路における整流回路１７への入
力線１１６に相当する。他方、アンド・ゲート１
８２の出力は、整流回路１７への入力線１２２に
相当する。これらの線１１６及び１２２上の信号
は前述と同じ機能を行う。

アンド・ゲート１８１及び１８２の各出力は、
他のオア・ゲート１８５の一方の入力につながれ
る。このオア・ゲート１８５の出力は、遅延線そ
の他の遅延素子１８６の入力につながれ、遅延素
子１８６の出力信号は、その入力が加えられた時
点から遅れた時点に発生する。この遅延素子１８
６の出力はフリツプ・フロツプ１８３の入力につ
ながれる。このようにして、零交叉が検出される
度に、その零交叉検出は、線１１６又は１２２の
いづれかに交互にパルス信号を発生させる。それ
は、遅延素子１８６の出力信号はフリツプ・フロ
ツプ１８３の状態を反転させるように働くので、
各零交叉信号は、パルス信号が現われる線１１６
又は１２２を反転させることによる。このよう
に、零交叉検出器により検出される引続く零交叉
は、線１１６及び１２２上に、交互に、パルス信
号を発生させるように働く。これらの交互のパル
ス信号は、第４図の計数器１８及び１９に関連し
て説明したように用いられる。

第１４図に示された変更に加えて、第４図の電
子式歩進スイツチ１４は、第４図の回路に対応し
て示された４個の信号ではなく、入力パルス信号
に応じて順次に６個の独特の出力信号を発生する
ように変更されねばならない。これらの６個の出
力信号は、第１２図に一般的に示されたモータに
対して、上述の順序に従つて６個の電力パルスを
発生するようにモータ電源１３により用いられ
る。従つて、僅かな変更のみで、第４図の回路
は、第１図に示されたようなタイプの２相／３線
式モータではなく、第１２図に略示されたような
タイプの３相／４線式モータに電力パルスを印加
するように変更することができる。

第４図に関連して説明したパルス幅拡大及び縮
小技術は、第１２図に示されたようなタイプの機
械に対しても同様に適用できることは明らかであ
る。本発明の原理は、３相／３線式モータにも適
用しうる。

再び第１３図を参照すると、各固定子巻線に対
し１対の計数器が関連するように、アツプ／ダウ
ン計数器を構成することができる。第１３図に示
されさようなタイミング・シーケンスが発生され
るように、Ａコイル、Ｂコイル、Ｃコイルの中に
誘起される誘起電圧に対して検出される零交叉に
応答して、それぞれ複数のＡ計数器、Ｂ計数器、
Ｃ計数器が駆動される。このタイミング・シーケ
ンスは、回転子が知られた位置にある時に、Ａ、
Ｂ、Ｃ計数器のいづれかから借りパルス信号すな
わち第２の位置パルス信号を発生する。１対の計
数器を各固定子巻線に対して関連させることの利
点は、この構成によれば、第１３図に示したそれ
ぞれの電力パルスに対して示された時間長とは異
なる時間長の間、固定子巻線に電力を供給するこ
とができ、それにより、機械の動作を選択的に変
更できることである。

２相及び３相機械に関して上に述べた本発明の
原理は、任意の相数の機械に対しても容易に拡張
できることは勿論である。事実、任意の相数及び
極数を有する上述の形式の機械を、本発明の原理
に従つて動作させることができる。

以上の説明は特に図示の実施例に基づいてなさ
れた。しかし図示の特定の実施例は、上述の機能
の好適実施例を表わすにすぎない。しかしなが
ら、上記の開示は、本発明装置の機能を達成する
ことができるすべての論理的構成を例示するもの
ではない。事実、第４図を参照して説明した機能
と同じ機能を保持しつつ、第７図より第１１図ま
でに示された特定の構成に対して、多くの回路変
更を加えることができる。更に、上述の機能及び
それと均等の機能は、MOS技術を用いて具体化
することができることは当業者にとつて明らかで
あり、それにより組立コストを大幅に減少できる
ので有利である。形式上の種々の変更が、特許請
求の範囲の記載によつて特定された本発明の精神
と範囲とから逸脱することなくなされ得ることは
勿論である。

図示された配線式論理回路の代りに、例えば、
上述の基本的機能を遂行するようにプログラムさ
れたマイクロプロセツサを用いることにより、モ
ータをコンピユータ制御することにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電源回路及び制御回路に接続された
２極機械を示す本発明装置の概略図である。第２
図は、本発明装置の種々の部分における電気信号
のタイミング図である。第２Ａ図及び第２Ｂ図
は、本発明装置の２つの動作モードのそれぞれに
おいて、本発明装置の主要構成素子において現わ
れる電気信号の波形を示す波形図である。第３図
は、本発明装置の回転機械の速度・トルク特性曲
線図である。第４図は、本発明装置の概略ブロツ
ク図であり、第４Ａ図は、各主要構成素子の機能
を示す本発明装置の他の概略ブロツク図である。
第５図は、増加又は減少信号に応答して異なる電
圧出力を発生するモータ電源の概略図である。第
６図は、本発明装置の固定子巻線が導電状態（電
力印加状態）から非導電状態（電力非印加状態）
に変る期間内に固定子巻線の両端間に現われる電
圧の波形を示す波形図である。第７図から第１１
図までは、本発明装置の制御回路の一実施例を示
す詳細回路図である。第１２図は、３相／４線式
モータの概略図である。第１３図は、機械がパル
ス中心決めをしないで動作している場合におい
て、本発明の制御回路及び電源回路によつて制御
される３相／４線式機械における電気信号のタイ
ミング図である。第１４図は、複数の零交叉検出
器から正パルス信号を受取り、整流回路のアツ
プ／ダウン計数器のための制御パルス信号を発生
するために、それらの正パルス信号を用いるため
の回路を示す概略回路図である。第１５図は、大
きな慣性を有する回転機械に対して特に有用な別
の起動回路の回路図である。第１６図は、第１５
図の回路における電気信号のタイミング図であ
る。 １０……機械、１２……固定子、１１……回転
子、１３……モータ電源、１４……電子式歩進ス
イツチ、１５……ゲート回路、１６……零交叉検
出器、１７……整流回路、１８，１９……計数
器、２５……パルス中心決め回路、２６……電源
電圧振幅制御回路、３０……回転子磁界、３１…
…固定子巻線Ａ、３２……固定子巻線Ｂ、３３…
…制御回路、４０……起動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷に結合されかつ電源装置に接続された回
   転機械装置であつて、前記電源装置により付勢さ
   れる複数の固定子巻線を有する固定子と、前記固
   定子に対し回転可能に支持された回転子であつ
   て、前記回転子に対して固定された配向を有する
   磁界を発生する磁界発生装置を備えた前記回転子
   と、前記電源装置より前記固定子巻線への電力パ
   ルスの印加を制御するための制御装置３３とを包
   含した前記回転機械装置において、 前記制御装置３３は、 前記固定子巻線のそれぞれに接続され、回転す
   る前記回転子の磁界により消勢状態にある前記固
   定子巻線の中に誘起される誘起電圧に零交叉が生
   じるときの前記回転子の回転角度位置を検出し、
   同回転角度位置を表わす第１の位置パルスを発生
   するための零交叉検出器１６と、 前記零交叉検出器１６の出力に接続され、前記
   零交叉検出器１６より供給される前記第１の位置
   パルスを入力し、前記第１の位置パルスのそれぞ
   れが表わす前記回転子の回転角度位置より、前記
   回転機械装置に固有の所定の回転角度だけ前記回
   転子が回転したときの回転角度位置を表わす第２
   の位置パルスを発生し、同第２の位置パルスと、
   前記回転機械装置に対し選択可能な回転速度を与
   えるために別に発生される可変繰返し周波数のパ
   ルス信号とが共存し、かつ、その中でより遅く発
   生する一方のパルス信号が立上る時点において、
   前記電源装置よりの前記固定子巻線のおのおのに
   対する電力パルスの印加を開始させることにより
   同電力パルスの前縁を形成するための制御信号を
   発生するように構成された整流回路１７と、 前記整流回路１７より供給される前記第２の位
   置パルスと前記可変繰返し周波数のパルス信号と
   を入力し、前記両パルス信号のそれぞれの前縁の
   発生時点の間の期間だけ、前記第２の位置パルス
   の前縁の発生時点より以前の時点を決定し、同時
   点において、前記電源装置よりの前記固定子巻線
   のおのおのに対する電力パルスの印加を禁止する
   ことにより同電力パルスの後縁を形成するための
   禁止信号を発生するように構成されたパルス中心
   決め回路２５とを含み、 前記パルス中心決め回路２５と前記整流回路１
   ７とは互いに協働して、前記電源装置より前記固
   定子巻線へ印加される電力パルスに対し、前記固
   定子巻線が発生する磁界と前記回転子の磁界との
   間のトルク角が選択された値となる時点に対して
   対称的なパルス幅を与えるように構成されてお
   り、 前記制御装置３３は、更に、 前記零交叉検出器１６、前記整流回路１７及び
   前記パルス中心決め回路２５より供給される信号
   に応答し、前記電源装置より前記固定子巻線へ印
   加される電力パルスの幅をそれに対する上下限設
   定値と比較し、前記電力パルスの幅が前記上限設
   定値を超過するか又は前記下限設定値未満となる
   とき、前記電力パルスの振幅をそれぞれ増加又は
   減少させるように制御するための電圧振幅制御回
   路２６を包含することを特徴とする回転機械装
   置。