【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、小出力の負荷の駆動源、例えば電子回路の冷
却用の電動ファンに利用されるもので、／相の半導体電
動機に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a /phase semiconductor motor that is used as a drive source for a small output load, such as an electric fan for cooling an electronic circuit. be.
従来の／相の半導体電動機は、大別して次の３つの技術
のｌ相の電動機となっている。Conventional /phase semiconductor motors can be roughly divided into the following three types of l-phase motors.
第１には、周知の／相の電動機が自起動できないので、
コギングトルクにより起動せしめる形式％式％第２には、米国特許第３．λタタ、３３５号に開示され
た技術で、マグネット回転子の磁極のＮ、Ｓ極の中間に
無磁界部を設けることにより、起動を容易としたもので
ある。First, since the known/phase motor cannot start automatically,
The second type of % type activated by cogging torque is described in US Patent No. 3. This is a technique disclosed in λ Tata, No. 335, which facilitates startup by providing a non-magnetic field section between the N and S magnetic poles of the magnet rotor.
第３には、米国特許第り、２／ハ９ｔ３号に開示された
技術で、マグネット回転子の主磁極に副磁極を付加して
、実質的に第２項の技術と同じ効果を有するものである
。Thirdly, there is a technique disclosed in U.S. Patent No. 2/C9T3 in which a sub-magnetic pole is added to the main magnetic pole of the magnet rotor, which has substantially the same effect as the technique in item 2. It is.
他に本件出願人による（ト）願昭ＡＯ−２３；２０／／
号）（特開昭１．２−／／≠ｇ、ｒり号）がある。Others filed by the applicant (G) AO-23; 20//
No.) (Unexamined Japanese Patent Publication No. 1.2-/≠g, r).
〔本発明が解決しようとしている課題〕上述した従来の
／相の半導体電動機においては、７０個の問題点となる
課題がある。第１に、７９４７７２巻きされた電機子コ
イルの通電が断たれたときに、蓄積された磁気エネルギ
の放出にツェナダイオ−ｒが使用されているが、瞬時に
放電される為に衝撃音を発生し、ノイズレベルを大きく
する。[Problems to be Solved by the Invention] There are 70 problems in the above-mentioned conventional/phase semiconductor motor. First, when the 794,772-wound armature coil is de-energized, a Zener diode is used to release the stored magnetic energy, but the instantaneous discharge causes an impact noise. , increase the noise level.
又コンデンサを利用して、磁気エネルギを吸収する手段
も採用されているが、ＩＣ化した場合に、コンデンサが
外付部品となり製造価格を上昇せしめる。A method of absorbing magnetic energy using a capacitor has also been adopted, but when integrated into an IC, the capacitor becomes an external component and increases the manufacturing cost.
上記した両者ともに、蓄積磁気エネルギが全部ジュール
損失となり出力トルクに寄与しないので効率を劣化せし
める。回路をＩＣ化した場合、特によゼルトの電源電圧
の場合には、トランジスタブリッジ回路を使用すること
が困難となる。トランジスタの電圧降下はｌＪルト位で
印加電圧に対して大きすぎるからである。従って、ノζ
イファラ巻とするので上述した間電点が大きくなるもの
である。第２に、電気角で／♂Ｏ度回転するときの初期
と末期、特に末期においては、逆起電力が零であること
に加えて、磁心が磁気的に飽和することにより、過大な
電機子電流が流れ、トルクに寄与しないジュール損失が
大きくなり、効率の低下を招いている。In both of the above cases, the accumulated magnetic energy becomes a joule loss and does not contribute to the output torque, resulting in a decrease in efficiency. When the circuit is integrated into an IC, it becomes difficult to use a transistor bridge circuit, especially when the power supply voltage is low. This is because the voltage drop across the transistor is about 1J torque, which is too large relative to the applied voltage. Therefore, ζ
Since Ifara winding is used, the above-mentioned voltage point becomes large. Second, in the initial and final stages of rotation in electrical angle /♂O degree, especially in the final stage, in addition to the back electromotive force being zero, the magnetic core becomes magnetically saturated, causing excessive armature Current flows and Joule loss that does not contribute to torque increases, leading to a decrease in efficiency.
第３に、これ等を防止し、自起動を良好とする為に、前
述した米国特許第３，２タタ、３３５号及び第４、２／
／ 、２６３号の技術があるが、この技術においては、
マグネット回転子の磁界の全部をトルクに有利に利用で
きない為に効率の低下を招く欠点がある。Thirdly, in order to prevent this and improve self-starting, the above-mentioned U.S. Pat.
/, There is a technology in No. 263, but in this technology,
The disadvantage is that the entire magnetic field of the magnet rotor cannot be used advantageously to generate torque, resulting in a decrease in efficiency.
上述した理由の為に、第１．第２のいずれの場合でも、
効率が低下して、３３％位が限界となっている不都合が
ある。For the reasons mentioned above, 1. In either case of the second
There is a disadvantage that the efficiency decreases and the limit is around 33%.
第４に、第２の問題点を解決する為に更にもう１個の位
置検知素子を付加する本件出願人による技術があるが、
制御回路をＩＣ化した場合に、外付部品となるので、Ｉ
Ｃ化の目的を阻害する結果となる不都合がある。Fourthly, in order to solve the second problem, there is a technique proposed by the present applicant that adds one more position sensing element.
When the control circuit is integrated into an IC, it becomes an external component, so the I
There is an inconvenience that results in hindering the purpose of C conversion.
第ｊに、小型電動機の場合には、電機子コイルの巻線す
べき空間が限られているので、電源電圧が高い場合には
、細線を使用する結果となり、この為に、ジュール損失
を増加し、効率の劣化を招く不都合がある。特に、外径
がｌＡＯミリメートル以下のファン電動機の場合に上述
した点が問題となる。jthly, in the case of small electric motors, the space for winding the armature coil is limited, so when the power supply voltage is high, thin wires are used, which increases Joule loss. However, this has the disadvantage of causing deterioration in efficiency. In particular, the above-mentioned problem becomes a problem in the case of a fan motor having an outer diameter of 10 mm or less.
第６に、ファン電動機の場合に、電源電圧が！ゼルト、
／２Ｎルト、２ｔＡＮルトと仕様の変更がある。Sixth, in the case of a fan motor, the power supply voltage! Zelt,
There are changes in specifications such as /2N bolt and 2tAN bolt.
このときに、電機子コイルの線径９巻数の変更があり、
量産性を低下し、価格の上昇を招く不都合がある。At this time, the wire diameter of the armature coil was changed to 9 turns,
This has the disadvantage of reducing mass productivity and increasing prices.
第７に、ファン電動機の場合に、事故による過負荷のと
き、停止するが、このときに何等かの警報がないと被冷
却装置例えば電子回路を焼損する問題点がある。Seventh, in the case of a fan motor, when it is overloaded due to an accident, it will stop, but if there is no warning of some kind at this time, there is a problem that the equipment to be cooled, such as the electronic circuit, may be burnt out.
又事故原因が除去されたときに、ファン電動機が自動的
に若しくは電源の再度の投入により回転し始めることが
好ましい。It is also preferable that the fan motor starts rotating automatically or when the power is turned on again when the cause of the accident is removed.
第了に上述した技術は、いくつかすでに実施されている
が、この為に使用される部品点数が多く、経済性がない
。Although some of the above-mentioned techniques have already been implemented, they require a large number of parts and are not economical.
特に制御回路をＩＣ化した場合に、外付部品が多くなり
、不都合を生ずる問題点がある。Particularly when the control circuit is integrated into an IC, there is a problem in that the number of external components increases, which causes inconvenience.
第２に、ファン電動機の場合に、電子回路の近傍にある
ので、電気ノイズを小さくする必要のあるが、これが解
決されていない問題点がある。Second, in the case of fan motors, since they are located near electronic circuits, it is necessary to reduce electrical noise, which is an unresolved problem.
第１０に、位置検知素子として／般にホール素子が利用
されているが、感度を１様に量産することが困難である
。このことはホール素子を含んで電機子電流制御回路を
ＩＣ化すると、困難は倍加する。ホール素子の対向する
磁極の着磁にも同じ問題がある。Tenthly, Hall elements are generally used as position sensing elements, but it is difficult to mass-produce them with uniform sensitivity. This difficulty is doubled when the armature current control circuit including the Hall element is integrated into an IC. The same problem exists in the magnetization of opposing magnetic poles of the Hall element.
電機子コイルに並列にトランジスタを設け、この通電時
期を制御して、電機子コイルの蓄積磁気エネルギを放電
せしめて第１の問題点を解決している。The first problem is solved by providing a transistor in parallel with the armature coil and controlling the energization timing to discharge the magnetic energy stored in the armature coil.
電機子コイルの通電の末期において過大なジュール損失
を発生することを防止する為に、少なくとも通電の末期
の所定の区間だけ通電を停止せしめ、起動を容易とする
為に、起動時のみ上記した停止作用を抑止せしめる手段
を採用して本発明の目的を達成している。この為に、磁
電変換素子（ホール素子）の出力を比較回路を利用して
、通電の初期では、１１０度（電気角）の通電をして、
コギングトルクによる起動を容易とし、定格運転時には
、設定された角度（３０−ｕ度）だけ通電角を縮少する
ことにより、第２．第３の問題点を解決している。ホー
ル素子が１個で目的を達成しているので、第グの問題点
も解決される。回転速度検出装置を付加して、この出力
を利用して、上記した比較回路を作動し、又同時に過負
荷により停止したときの警報信号を得ている。In order to prevent excessive joule loss from occurring at the end of energization of the armature coil, the energization is stopped for at least a predetermined section at the end of energization, and in order to make startup easier, the above-mentioned stop is performed only at startup. Means for inhibiting the effect is employed to achieve the objectives of the present invention. For this purpose, a comparison circuit is used to compare the output of the magnetoelectric conversion element (Hall element), and at the beginning of energization, the current is energized at 110 degrees (electrical angle).
The second. This solves the third problem. Since the purpose is achieved with just one Hall element, the problem of No. 3 is also solved. A rotational speed detection device is added, and the output thereof is used to operate the above-mentioned comparison circuit and at the same time obtain an alarm signal when the motor stops due to overload.
更に上述した回路により、ホール素子の感度が／様でな
い場合でも目的を達して、第１Ｑの問題点を解決してい
る。Furthermore, the above-described circuit achieves the objective even when the sensitivity of the Hall element is not uniform, and solves the problem of the first Q.
又定電流駆動回路が付設されるので、電源電圧に関係な
く作動する。従って、第ｊ、第６の問題点が解決される
。この回路と、過負荷により停止する回路を組合せるこ
とにより、事故により電動機が停止したときに、事故原
因が除去されると自動的に復帰回転せしめることができ
、しかも停止中の電動機の焼損事故が防止できる。Also, since a constant current drive circuit is provided, it operates regardless of the power supply voltage. Therefore, the jth and sixth problems are solved. By combining this circuit with a circuit that stops due to overload, when the motor stops due to an accident, it can be automatically restarted when the cause of the accident is removed, and it is possible to prevent burnout of the motor while it is stopped. can be prevented.
従って、第７の問題点も解決される。本発明装置は、ホ
ール素子が１個と制御回路のみなので、ＩＣ化が容易で
、外付部品も少なくなる。Therefore, the seventh problem is also solved. Since the device of the present invention includes only one Hall element and a control circuit, it can be easily integrated into an IC and requires fewer external components.
従って弟子の問題点が解決される。Therefore, the disciple's problem is solved.
電機子電流制御の為のトランジスタを活性領域で作動す
るか若しくは通電が断たれたときに電機子コイルに蓄積
された磁気エネルギをトランジスタを介して放電して、
電気ノイズを減少している。The transistor for controlling the armature current is operated in the active region, or the magnetic energy stored in the armature coil is discharged through the transistor when the current is cut off.
Electrical noise is reduced.
従って第７の問題点が解決される。Therefore, the seventh problem is solved.
電機子コイルに直列に接続される通電制御の為のトラン
ジスタはＮＦＮ型が１個なので、たかだかｏ、 ｒ Ｎ
ルトの電圧損失しかない。従って、電源電圧が低く、ｊ
ｙｆルトの場合でも効率に大きい影響を与えることがな
い。このときに、電機子コイルに蓄積された磁気エネル
ギを放電消滅させる為にトランジスタを利用しているの
で、周知のツェナダイオ−Ｐを利用する手段に比較して
、電気、機械ノイズが著しく低下し、又放電電流が出力
トルクを増大する作用がある。There is only one NFN type transistor connected in series to the armature coil for energization control, so at most o, r N
There is only the root voltage loss. Therefore, the power supply voltage is low and j
Even in the case of yf bolts, the efficiency is not significantly affected. At this time, since a transistor is used to discharge and extinguish the magnetic energy accumulated in the armature coil, electrical and mechanical noise is significantly reduced compared to the well-known method using Zener diode-P. Furthermore, the discharge current has the effect of increasing the output torque.
電機子コイルの通電の初期では、コアのある為にそのイ
ンダクタンスは２０ミリへンリ位（出力が７〜λワツト
の電動機の場合）なので、電流の立上りは比較的おそく
、逆起電力は小さいが、電流値が小さく、ジュール損失
も小さく効率に与える影響は少ない。At the initial stage of energization of the armature coil, the inductance is about 20 mmH due to the presence of the core (for a motor with an output of 7 to λ watts), so the current rise is relatively slow and the back electromotive force is small. , the current value is small, the joule loss is small, and the effect on efficiency is small.
しかし通電の末期では、マグネット回転子の磁束により
、コアがほぼ飽和し、コイルのみのインダクタンスとな
る０で、ｊミリ６フ９位にインダクタンスが減少する。However, at the end of energization, the core is almost saturated due to the magnetic flux of the magnet rotor, and the inductance decreases to 0, which is the inductance of only the coil, and to about 6 mm and 9 mm.
従って界磁磁界が小さく若しくは零の通電の末期では、
著しく大きい電機子電流が流れ、しかもこれはトルクに
寄与しないので効率を劣化する主因となる。コアレスの
電動機の場合は上述した場合より効率の劣化は少ないが
劣化する事実に変りはない。Therefore, at the end of energization when the field magnetic field is small or zero,
A significantly large armature current flows, and since this does not contribute to torque, it is the main cause of deterioration of efficiency. In the case of a coreless electric motor, the deterioration in efficiency is less than in the case described above, but the fact remains that the deterioration still occurs.
かかる不都合を除去する為に、位置検知素子λ個を用い
て、通電の末期の通電を切断して、効率を周知のこの褌
の電動機より１５〜２０ ％上昇せしめている技術もあ
るが、かかる手段によると次の不都合がある。In order to eliminate this inconvenience, there is a technique that uses λ position sensing elements to cut off the energization at the final stage of energization, increasing the efficiency by 15 to 20% compared to the known loincloth electric motor. Depending on the method, there are the following disadvantages.
第１に、ホール素子を含んで、制御回路とともに７個の
ＩＣ（集積回路）とすることが不可能となる。First, it becomes impossible to include seven ICs (integrated circuits) including the Hall element and the control circuit.
第２に、価格が上昇する。Second, prices will rise.
第３に、自起動が困難となる。Third, self-startup becomes difficult.
本発明装置は、上記した第１．第２．第３の問題点を除
去する作用がある。又かかる手段の為に、起動時には電
気角で／♂Ｏ度の通電を行ない、その後は、回転速度検
出信号により、通電角を、その両側より順次にせまくす
るので、効率が上昇し、又定速制御作用を有するもので
ある。The device of the present invention has the above-mentioned first feature. Second. This has the effect of eliminating the third problem. In addition, for such a means, the current is applied at an electrical angle of /♂O degree at startup, and thereafter, the current application angle is narrowed sequentially from both sides according to the rotation speed detection signal, so that the efficiency is increased and the stability is maintained. It has a speed control effect.
又上述した手段の為に、ホール素子の感度が／様でなく
ても、通電中をほぼ／定とすることができる。特に、第
３図（ｃ）に示す回路により定速制御を行なうと問題が
無くなるものである。従って、ホール素子を含んで制御
回路をＩＣ化した場合に有効である。Furthermore, because of the above-mentioned means, even if the sensitivity of the Hall element is not uniform, it can be kept almost constant during energization. In particular, if constant speed control is performed using the circuit shown in FIG. 3(c), the problem will disappear. Therefore, it is effective when the control circuit including the Hall element is implemented as an IC.
定電流回路が使用されているので、電源電圧が変更され
ても同一の回路が利用できる。Since a constant current circuit is used, the same circuit can be used even if the power supply voltage is changed.
従ってＩＣ化した場合に、同一のＩＣが使用できる。Therefore, when integrated into an IC, the same IC can be used.
又上述した回路と回転速度検出回路を組合せることによ
り、過負荷停止時の警報装置の作動及び過負荷が除去さ
れたときの自動復帰装置を得ることができる。Furthermore, by combining the above-described circuit with the rotational speed detection circuit, it is possible to obtain an alarm device that operates when an overload is stopped and an automatic return device when the overload is removed.
駆動回路を１個のＩＣとすることができ、外付部品が少
なくなる構成となる。The drive circuit can be made into one IC, resulting in a configuration with fewer external components.
第３図（ｂ）に示す回路の場合には、電機子電流制御の
為のトランジスタが活性領域で使用されているので、電
気ノイズの発生が小さくなる。第３図（ａ）に示す回路
の場合には、定電流回路となっているので、事故のよう
な異常状態で、電動機が停市しても焼損することなく、
事故の消滅とともに自動的に回転し始めるので有効な作
用がある。In the case of the circuit shown in FIG. 3(b), since the transistor for armature current control is used in the active region, the generation of electrical noise is reduced. In the case of the circuit shown in Figure 3(a), it is a constant current circuit, so even if the motor is stopped in an abnormal situation such as an accident, it will not burn out.
It has an effective effect because it automatically starts rotating when the accident disappears.
第３図（ｂ）（ｃ）に示す回路の場合には、事故のとき
に自動的に電機子コイルの通電が停止され、事故が修復
されたときに、電源の投入により正常な運転になる作用
がある。In the case of the circuits shown in Figure 3 (b) and (c), the armature coil is automatically de-energized in the event of an accident, and normal operation is resumed when the power is turned on once the accident has been repaired. It has an effect.
次に、本発明装置を図面に示す実施例により、その詳細
を説明する。尚図面中の同一記号のものは同一の部材な
ので、その重複した説明は省略する。Next, details of the apparatus of the present invention will be explained with reference to embodiments shown in the drawings. Components with the same symbols in the drawings are the same members, so a redundant explanation will be omitted.
第１図は磁心のある電動機の全体の構成を示す正面図で
ある。FIG. 1 is a front view showing the overall structure of an electric motor with a magnetic core.
第１図において、記号≠は、珪素鋼板を積層して作った
電機子磁心である。ｕＮ−ルの構成となり、突極は記号
４＜ａ 、 ！ｂ 、 ＩＩｃ 、 ｇａとして示され
、それ等の巾は９０度より少し小さくされ、ｑＯ度離間
している。In FIG. 1, the symbol ≠ indicates an armature core made by laminating silicon steel plates. It has a uN-le configuration, and the salient pole has the symbol 4<a, ! b, IIc, ga, their widths are made slightly less than 90 degrees, and they are spaced qO degrees apart.
各突極には、電機子コイルｊａ、ｊｂ、ｊｃ。Each salient pole has an armature coil ja, jb, jc.
３ｄが装着されている。磁心ｔの中央部は空孔となり、
金属円筒２が嵌着され、この円筒コにより、磁心≠は本
体（図示せず）に固定されて、固定電機子を構成してい
る。3d is installed. The central part of the magnetic core t becomes a hole,
A metal cylinder 2 is fitted, and the magnetic core is fixed to a main body (not shown) by this cylinder, thereby forming a fixed armature.
円筒２の内部には、ボール軸承３の外輪が嵌着され、内
輪には、回転軸ｌが回動自在に支持されている。An outer ring of a ball bearing 3 is fitted inside the cylinder 2, and a rotating shaft 1 is rotatably supported on the inner ring.
回転軸／の一端には、カップ状にプレス加工された軟鋼
カップ１３の底面中央部が固定されている。A central portion of the bottom surface of a mild steel cup 13 press-worked into a cup shape is fixed to one end of the rotating shaft.
カップ１３の内側には、円環状のマグネット回転子６が
固定され、マグネット回転＋６には、ｑｏ度の開角のＮ
、Ｓ磁穫４ａ、／：ｂ、・・・が図示のように配設され
、その磁穫は、空隙を介して突極≠ａ。An annular magnet rotor 6 is fixed inside the cup 13, and the magnet rotation +6 has an opening angle N of qo degrees.
, S magnetic poles 4a, /:b, .
≠ｂ、・・・と対向して、回転軸／とともに回転する。≠b, . . . and rotates with the rotating shaft /.
突極≠ａの左側矢印Ｂは、空隙（最も大きい部分でａざ
ミリメートル位）を介して、磁極６ａと対向し、右側Ｃ
点も空隙（等しい長さの空隙部が全空隙の％〜％となっ
て、その空隙長は０．ｓ ミＩＪメートルである。）を
介して磁極６ａと対向している。The left arrow B of the salient pole≠a faces the magnetic pole 6a through a gap (about a millimeter at the largest part), and the right arrow C
The point also faces the magnetic pole 6a through a gap (the gap portion of equal length accounts for % to % of the total gap, and the gap length is 0.s mm IJ meters).
上述した空隙は、他の突極ｇｂ、４ＩＣ，！ｄにも同様
に設けられている。かかる手段により、コギングトルク
が発生して自起動できるものである・矢印Ｙは回転方向
である。The above-mentioned void is connected to other salient poles gb, 4IC,! d is also provided in the same way. By this means, cogging torque is generated and self-starting is possible.The arrow Y indicates the direction of rotation.
第２図は、第１図の電動機の７２０度（電気角）の展開
図である。以降は角度はすべて電気角により表示するも
のとする、突極ｇａ、≠ｂ、・・・及び電機子コイルｊａ。FIG. 2 is a 720 degree (electrical angle) developed view of the electric motor shown in FIG. From now on, all angles shall be expressed in electrical angles, salient poles ga, ≠ b, ... and armature coil ja.
ｔｂ、・・・及び位置検知素子となるホール素子１０は
、それぞれの部材とマグネット回転＋６との対向状態を
示すものである。tb, . . . and the Hall element 10 serving as a position detection element, the respective members and the magnet rotation +6 are opposed to each other.
突極≠ａ、弘す、・・・の為に、マグネット回転＋６に
コギングトルクが発生して、矢印Ｙ方向に所定角度だけ
回転して停止しているので、自起動することができる。Since the salient pole≠a, widens, etc., a cogging torque is generated at the magnet rotation +6, and the magnet rotates by a predetermined angle in the direction of arrow Y and then stops, so it can be started automatically.
この為に、突極ｇａ、≠ｂ、・・・の左側半分位が下方
に屈曲した形となっている。For this reason, the left half of the salient poles ga,≠b, . . . is bent downward.
第１図の突極も同じ形状となっている。自起動手段は他
の周知の手段でもよい。The salient pole in FIG. 1 also has the same shape. The self-starting means may be other known means.
電機子コイルｊａ、ｊｂ 、・・・に、マグネット回転
子６が、電気角でＩｒＯ度回転する毎に、往復１７て通
電すると、出力トルクを発生して／相の電動機として回
転する。ファン電動機の場合には、第１図の回転子１３
の外側に複数枚のファンが設けられているものである。When the armature coils ja, jb, . . . are energized in a reciprocating manner 17 every time the magnet rotor 6 rotates by IrO degrees in electrical angle, an output torque is generated and the coils rotate as a phase motor. In the case of a fan motor, the rotor 13 in FIG.
A plurality of fans are installed on the outside of the fan.
上述した一般のｌ相の電動機は次に述べる欠点がある。The general l-phase electric motor described above has the following drawbacks.
効率が劣化し、入力が／〜λワッ）（ｉ１７のもので、
その効率は３２％〜３ｓ％位となっている。３相のこの
棟のものは、６０〜７０％の効率となっているのに比較
すると、効率は著しく劣化している。The efficiency deteriorates and the input is /~λwa) (for i17,
Its efficiency is about 32% to 3s%. Compared to the three-phase system in this building, which has an efficiency of 60 to 70%, the efficiency has significantly deteriorated.
本発明装置の７つの特徴は、かかる効率の劣化する原因
を除去して、効率を１０％〜２０％上昇せしめて、ＩＡ
０％〜３３％位としたものである。次にその詳細を説明
する。The seven features of the device of the present invention are to eliminate the causes of efficiency deterioration, increase efficiency by 10% to 20%, and improve IA
It is set at about 0% to 33%. Next, the details will be explained.
電機子電流の７つの曲線は、第４図（ａ）のタイムチャ
ートにおいて、曲線体として示される。The seven curves of armature current are shown as curved bodies in the time chart of FIG. 4(a).
この曲線について説明する。This curve will be explained.
電機子コイルの通電の初期は、インダクタンスの為に立
上りは滑らかとなシ、次に逆起電力により、曲線体は中
間で凹部となる。At the beginning of energization of the armature coil, the rise is smooth due to the inductance, and then due to the back electromotive force, the curved body becomes a concave portion in the middle.
通電の末期では、磁心は飽和に近づくので、誘導常数が
急速にｌに近づき、インダクタンスが急減する。実測に
よると、曲４１１の左端部ではインダクタンスがＪミリ
ヘンリ、右端では、！ミリヘンリ位となる。ただし、入
力が／ワット〜λワット位の電動機の場合である。従っ
て、逆起電力も急減して電機子電流は急増する。更に又
インダクタンスに比例する磁気エネルギも急減するので
、放出された磁気エネルギは電機子電流を増大せしめる
結果となる。従って、第４図（ａ）の曲線体の右端の曲
線のように、電機子電流が急増し、１ｇＯ度回転したと
きに、電機子電流は切断されるが、このときのピーク値
は実測によると、起動電流とほぼ同じ値となる。At the end of energization, the magnetic core approaches saturation, so the induction constant rapidly approaches l, and the inductance rapidly decreases. According to actual measurements, the inductance at the left end of song 411 is J millihenry, and at the right end,! Ranked as millihenry. However, this applies to a motor with an input of about /Watt to λW. Therefore, the back electromotive force also decreases rapidly and the armature current increases rapidly. Furthermore, since the magnetic energy, which is proportional to the inductance, also decreases rapidly, the released magnetic energy results in an increase in the armature current. Therefore, as shown in the rightmost curve of the curved body in Fig. 4(a), the armature current increases rapidly and is cut off when the armature rotates by 1gO degrees, but the peak value at this time is based on actual measurements. The value is almost the same as the starting current.
この近傍では、界磁磁界は小さいか零となっているので
、出力トルクは殆んどなく、無効なジュール損失が急増
する。In this vicinity, the field magnetic field is small or zero, so there is almost no output torque and the ineffective Joule loss rapidly increases.
他の磁極と突極についても事情は全く同じである・毎分３０００回転の電動機とすると、１回転毎に≠個の
曲線体が得られるので、毎分／ 、２００θ 個の曲線
体で示す通電が行なわれる。この事実は極端な表現をす
ると、１分間に／２０００ 回起動が行なわれる直流
電動機となり、効率の劣化を招く主原因となっているこ
とが理解される筈である。The situation is exactly the same for other magnetic poles and salient poles. If the motor rotates at 3,000 revolutions per minute, ≠ curved bodies are obtained for each revolution, so the current flow is represented by 200θ curved bodies per minute. will be carried out. In extreme terms, this fact can be understood as a DC motor that is started 2000 times per minute, which is the main cause of deterioration in efficiency.
又点線１１１１ａで示すように、電機子コイルの蓄積磁
気エネルギの放出による通電がある。この通電は反トル
クとなるので更に効率を劣化せしめる不都合がある。Further, as shown by a dotted line 1111a, there is energization due to release of stored magnetic energy in the armature coil. This energization results in a counter-torque, which is disadvantageous in that it further deteriorates the efficiency.
上述した欠点を除去するには、第弘図（ａ）の点線４１
Ａａ、≠Ａｂで示す点で電機子電流の通電を開始し、又
停止して、曲線−≠５のように通電することが最適の手
段となる。即ち点線弘６ｂの点で電流を切断することが
よい。切断される電流の巾は、一般に３θ度〜≠５度位
が最適である。To eliminate the above-mentioned drawbacks, dotted line 41 in Fig.
The optimum means is to start and stop the armature current flow at the points indicated by Aa and ≠Ab, and then continue the flow as shown by the curve -≠5. That is, it is preferable to cut off the current at the point indicated by the dotted line 6b. Generally, the optimum width of the current to be cut is about 3θ degrees to ≠5 degrees.
以上の不都合を除去する為の制御回路を第３図（ａ）に
ついて、次に説明する。A control circuit for eliminating the above-mentioned disadvantages will now be described with reference to FIG. 3(a).
第３図（ａ）において、直流電源正極より供電されるＩ
Ｃピンとなる端子３０ａにより定電圧回路／４’を介し
て通電されているホール素子ＩＯ（第２図に同一記号で
示す）の出力は、オペアンプ／／ａにより増巾され、そ
の出力波形は、第グ図（ａ）のタイムチャートの曲、９
１９３／ａ 、５／ｂ 、・・・で示される。In Fig. 3(a), I is supplied with power from the positive electrode of the DC power supply.
The output of the Hall element IO (shown with the same symbol in FIG. 2), which is energized via the constant voltage circuit /4' by the terminal 30a, which is the C pin, is amplified by the operational amplifier //a, and its output waveform is as follows. Songs in the time chart in Figure (a), 9
193/a, 5/b,...
オペアンプ／／１）の出力即ちその電気信号は、第ｖ図
（ａ）の曲線３２ ａ 、 ！ｒ２ｂ、・・・とじて示
されている。The output of the operational amplifier //1), that is, its electrical signal, is the curve 32a, ! of FIG. v(a). r2b, . . .
曲線３／ ａ 、 ！；２ ａの形状は、サイン波に相
・似した形がよい。この為にホール素子１０は、第１図
のマグネット回転＋６の端面に対向せしめ、端面の着磁
の曲線をサイン波に近いものとすることが有効である。Curve 3/a, ! ;2 The shape of a should preferably be similar to a sine wave. For this purpose, it is effective to make the Hall element 10 face the end face of the magnet rotating +6 in FIG. 1, and to make the magnetization curve of the end face close to a sine wave.
第３図（ａ）のＥ点の電気信号は、矩形波整形回路者云イにより矩形波とされ、これが第μ図（ａ）で曲線３
３ａ、！；３ｂ、・・・とじて示されている。Ｆ点の電
気÷信号は、矩形波整形回路ｇ４により整形され、これ等の
出力信号が第ｊ図（ａ）で曲線５４Ｃａ、評すとして示
されている。The electric signal at point E in Fig. 3(a) is converted into a rectangular wave by a rectangular wave shaping circuit engineer, and this is converted into a rectangular wave by curve 3 in Fig. μ(a).
3a! ; 3b, . . . The electrical signal at point F is shaped by a rectangular wave shaping circuit g4, and these output signals are shown as curve 54Ca in FIG.
曲ｒＡ！３ ａ 、 ３３ ｂ 、−及び曲線３１１−
ａ、３弘ｂ 、 ・・・の電気信号により、トランジス
タ／Ａａ、／６ｂの導通制御が行なわれている。この作
用については後述する。Song rA! 3 a , 33 b , - and curve 311 -
Transistors /Aa, /6b are controlled to be conductive by electrical signals a, 3b, . . . . This effect will be described later.
点線記号３２の内部にある部材は、ＩＣ（集積回路）と
して構成され、記号３０ａ、３０ｂ 、２ざａ。The members inside the dotted line symbol 32 are configured as ICs (integrated circuits), and are designated by symbols 30a, 30b, and 2a.
２ざす、・・・２ざｇはＩＣビンを示している。2 zasu, . . . 2 zag indicate IC bins.
電機子コイルＪ、には外付部品となり、その共通端子は
ＩＣピン２ざａ（直流電源正極）に接続され、他端はＩ
Ｃピン２１ｂ、Ｍｃに接続されている。The armature coil J is an external component, and its common terminal is connected to IC pin 2a (DC power supply positive pole), and the other end is connected to I
C pin 21b is connected to Mc.
電機子コイルＪ、には・々イファラ巻きされた／相の電
機子コイルで、例えば第２図の電機子コイルｊａ、ｒＣ
の並列若しくは直列接続されたものが電機子コイルＪと
なり、電機子コイルｊｂ。The armature coil J is a phase-wound armature coil, for example armature coil ja, rC in Fig. 2.
The one connected in parallel or in series becomes the armature coil J, and the armature coil jb.
ｊｄの同様に接続されたものが電機子コイルにとなって
いる。jd, which is connected in the same way, becomes the armature coil.
トランジスタ／ｊａ、／ｊ’ｂが導通すると、電機子コ
イルＪ、Ｋがそれぞれ通電される。このときの通電方向
を順方向の通電と呼称する。When transistors /ja and /j'b become conductive, armature coils J and K are energized, respectively. The direction of energization at this time is called forward energization.
ＩＣピン３０ｂには、直流電源負極が接続されている。A negative electrode of a DC power supply is connected to the IC pin 30b.
電機子コイルＪ、には交互に通電されて出力トルクを発
生する／相の電動機となっている。The armature coils J are alternately energized to generate output torque, forming a phase motor.
通電が休止されているときには、順方向に逆起電力（発
電力）が発生している・オペアンプ／ざａ、／ざｂは、上述した逆起電力をリニ
ヤ増巾し、それ等の出力は、コンデンサｊ（外付部品と
なり、工Ｃピア２ｇｇ、２ざｆに接続されている。）に
より積分平滑化される。When the power supply is stopped, a back electromotive force (generating power) is generated in the forward direction. The operational amplifiers /zaa and /zab linearly amplify the above-mentioned back electromotive force, and their output is , and are integrated and smoothed by capacitor j (which is an external component and is connected to engineering C piers 2gg and 2f).
従って、抵抗２０ａ、２０ｂの電圧降下は回転速度に比
例するものとして得られる。Therefore, the voltage drop across the resistors 20a and 20b is obtained as being proportional to the rotation speed.
かかる充電電圧は、抵抗２．Ｏａ、２０ｂで分割され、
オペアンプ／２ａ、／２ｂの一端子の入力となシ速度信
号電圧となる。This charging voltage is applied to resistor 2. Divided by Oa, 20b,
The speed signal voltage is input to one terminal of the operational amplifiers /2a and /2b.
速度信号電圧は、第弘図（ａ）において、点線Ｍ。The speed signal voltage is indicated by the dotted line M in Fig. 1 (a).
Ｎとして示されている。Shown as N.
従って、オペアンゾ／２ａ、／２ｂの出力は、曲線ｊ／
ａ、犯ａが点線Ｍ、Ｈの電圧を越えた分のみを矩形波に
整形したものとなり、これ等が第を図（ａ）で、曲線弘
２ａ、弘２ｂ、・・・及び曲線弘Ｊａ、’Ａｊｂ、・・
・として示されている。Therefore, the output of opeanzo /2a, /2b is the curve j/
a, only the voltage that exceeds the voltage of the dotted lines M and H is shaped into a rectangular wave. ,'Ajb,...
・It is shown as .
上記した曲線の巾は、起動時にｉｒｏ度の巾となり、回
転速度の上昇とともにせまくなる。従って、コギングト
ルクによる起動が確実となる効果がある。The width of the above-mentioned curve becomes the width of iro degrees at the time of startup, and becomes narrower as the rotational speed increases. Therefore, there is an effect that starting by cogging torque is ensured.
電機子コイルＪ、には、それぞれ第２図の電機子コイル
！ａ、ｊｃ及び電機子コイルｊｂ 、 ｊｄを示すもの
で、２個の電機子コイルは直列若しくは並列に接続され
、磁極≠ａ、≠ＣがそれぞれＮ極に励磁されると、磁極
ｐｂ、≠ｄもそれぞれＳ極に誘導により励磁される。The armature coil J is the armature coil shown in Figure 2, respectively! a, jc and armature coils jb, jd. The two armature coils are connected in series or in parallel, and when magnetic poles ≠a and ≠C are respectively excited to N poles, magnetic poles pb and ≠d are each excited by induction to the south pole.
Ｎ、Ｐ、Ｎ型のトランジスタ／Ｓａ、／Ｓｂは、電機子
コイルＪ、にと電源負極（ＩＣビン、７０ｂに接続され
ている）との間に、抵抗１７を介して接続されている。N-, P-, and N-type transistors /Sa and /Sb are connected via a resistor 17 between the armature coil J and the power supply negative electrode (connected to the IC bin 70b).
ＩＣピン２ざｄ、、３０ｂには外付抵抗１７が接続され
ている。An external resistor 17 is connected to the IC pins 2d, 30b.
トランジスタ／Ａａ、／６ｂは、それぞれ電機子コイル
Ｊ、Ｋに並列に接続される。Transistors /Aa and /6b are connected in parallel to armature coils J and K, respectively.
オペアンプ／２ａ、／２ｂの出力は、アンド回路／Ｊａ
、／、？ｂの上側の入力となっている。又下側の入力は
、ハイレベル若しくはローレベルトするが、これについ
ては、後述する。The output of operational amplifiers /2a and /2b is an AND circuit /Ja
,/,? This is the upper input of b. Further, the lower input is at a high level or a low level, which will be described later.
起動時には、オペアンプ１２ａ、／２ｂの一端子の入力
がローレベルとなるので、第弘図（ａ）の点線Ｍ。At startup, the input of one terminal of the operational amplifiers 12a and /2b becomes low level, so that the dotted line M in FIG.
Ｎは最下端にあシ、アンド回路／３ａ、／、？ｂの出方
巾ｉ’Ｌ／１０度となるので、コギングトルクによす確
実に起動する。回転速度が上昇すると、点線Ｍ。N is reed at the bottom, AND circuit /3a, /,? Since the output width of b is i'L/10 degrees, the cogging torque is used to ensure startup. As the rotation speed increases, the dotted line M.
Ｎは上昇して、７７１回路／Ｊａ、／Ｊｂの出力は、第
４図（ａ）の曲線りａ、侵す、・・・及び曲線ＩＡｊａ
。N increases, and the outputs of the 771 circuits /Ja and /Jb are curves a, violet, and curve IAja in FIG. 4(a).
.
弘３ｂ、・・・となる。Hiro 3b,...
上述した場合に、反転回路２９ａの入力はローレベル、
出力はハイレベルとなっている。In the above case, the input of the inverting circuit 29a is at a low level,
The output is at a high level.
従って、トランジスタ／３；ａ、／３ｂの導通角即ち電
機子コイルＪ、にの通電区間は、オペアンプ／２ａ、／
２ｂの出力中に対応するものとなる。Therefore, the conduction angle of the transistors /3;a, /3b, that is, the energized section of the armature coil J, is the operational amplifier /2a, /3b.
This corresponds to the output of 2b.
／船釣な手段によると、オペアンプ／／ａ、／／ｂの出
力により、それぞれトランジスタ／ｊ ａ 、 １５ｂ
を交互に導通し、その通電角が１１０度となっている。/According to a simple method, the outputs of operational amplifiers //a and //b cause transistors /ja and 15b, respectively.
The conduction angle is 110 degrees.
このときの通電波形は、第μ図（ａ）の曲線停となる。The energization waveform at this time becomes the curve stop shown in FIG. μ (a).
本実施例では、曲線紡に示すように前端と後端は切断さ
れている。従って反トルクは発生することなく、前端と
後端、特に後端の通電によるトルクに無効な通電がない
のでジュール損失が僅少となり、効率の上昇に寄与する
ものである。In this embodiment, the front end and rear end are cut off as shown in the curved line. Therefore, no counter-torque is generated, and since there is no ineffective energization of the torque caused by energization at the front end and the rear end, particularly at the rear end, Joule loss is minimized, contributing to an increase in efficiency.
本実施例では、更に次に述べる通電制御が行なわれてい
る。次にその説明をする。In this embodiment, the following energization control is further performed. Next, I will explain it.
抵抗／７の電圧降下（電機子電流に比例している。）は
、増巾回路力を介して、オペアンプｎの十端子の入力と
なる。一端子Ｕａ大入力、電機子電流値を指定する為の
規準電圧が入力されている。The voltage drop across resistor /7 (proportional to the armature current) becomes the input to the ten terminal of operational amplifier n via the amplifier circuit power. One terminal Ua large input, a reference voltage for specifying the armature current value is input.
オペアンプ二の出力は、単安定回路２ｑ及び反転回路２
ｑａを介して７７１回路／Ｊａ、／Ｊｂの下側の入力と
なる。上側の入力は、オペアンプ／２ａ。The output of operational amplifier 2 is monostable circuit 2q and inverting circuit 2.
It becomes the lower input of the 771 circuits /Ja and /Jb via qa. The upper input is an operational amplifier/2a.
／２ｂの出力である。/2b output.
電機子電流値が、第１の設定値を越えると、オペアンプ
ｎの出力はハイレベルに、又第１の設定値より少し低い
第２の設定値より降下すると、オペアンプ二の出力はロ
ーレベルとなる。When the armature current value exceeds the first set value, the output of operational amplifier n becomes a high level, and when it falls below the second set value, which is slightly lower than the first set value, the output of operational amplifier two becomes a low level. Become.
従って、オペアンプｎはヒステリシス特性を有するもの
が使用される。Therefore, an operational amplifier n having hysteresis characteristics is used.
上記した通電制御を第６図のタイムチャートにつき説明
する。The above-mentioned energization control will be explained with reference to the time chart of FIG.
第３図（ａ）において、トランジスタ／３ａが導通して
、電機子コイルＪが下方に通電されているときに、トラ
ンジスタ／３ａが不導通に転化すると、蓄積磁気エネル
ギは、トランジスタ／Ａａを介して放電される。若し、
／♂θ度の通電とすると、この放電電流は、第弘図（ａ
）の点線鉢ａとなり、反トルクとなシ効率が劣化する。In FIG. 3(a), when transistor /3a is conductive and armature coil J is energized downward, when transistor /3a is turned non-conductive, the stored magnetic energy is transferred through transistor /Aa. is discharged. If,
/♂θ degree, this discharge current is as shown in Fig.
) as shown in the dotted line a, and the counter torque and efficiency deteriorate.
本発明装置では、点線＜４４’ｂの点で通電が断たれる
ので、放電電流は正トルクとなる。従って、蓄積磁気エ
ネルギーは正トルクとなるので、効率が上昇する効果が
ある１、トランジスタ／３ｂ、／ｌ、ｂについても事情
は全く同じである。In the device of the present invention, the current flow is cut off at the point of the dotted line <44'b, so the discharge current becomes a positive torque. Therefore, since the stored magnetic energy becomes a positive torque, the situation is exactly the same for transistors 1, /3b, /l, and b, which have the effect of increasing efficiency.
上述したトランジスタ／６ａ、／Ａｂのベース入力は、
Ｆ点、Ｅ点の出力を矩形波整形回路−２Ａａ。The base inputs of the transistors /6a and /Ab mentioned above are
The outputs of point F and point E are square wave shaping circuit-2Aa.
易すにより整形されたものとなっている。It has been formatted to make it easier.
従って、トランジスタ／６ａの導通区間は、トランジス
タ１５ａの導通している区間を含んで、電機子コイルＪ
が逆起電力により、上方に通電せしめられる区間となる
。Therefore, the conduction section of transistor /6a includes the conduction section of transistor 15a, and the conduction section of armature coil J
is the section where current is applied upward due to the back electromotive force.
逆起電力により、電機子コイルＪを下方に通電せしめる
他の／♂Ｏ度の区間は、トランジスタ／Ａａのベース入
力はハイレベルとなり不導通に保持されている。従って
、かかる逆起電力による電機子コイルの通電が阻止され
るので反トルクの発生が防止される。In the other /♂O degree section where the armature coil J is energized downward by the back electromotive force, the base input of the transistor /Aa is at a high level and is kept non-conductive. Therefore, since the armature coil is prevented from being energized by the back electromotive force, generation of counter torque is prevented.
トランジスタ／３１）、／Ａｔ）の導通制御による作用
も全く同じ事情にある。従って、電機子コイルＪ。The same situation applies to the effect of controlling the conduction of transistors /31) and /At). Therefore, armature coil J.
Ｋの通電が断たれたときの蓄積磁気エネルギによる放電
電流のみがトランジスタ／Ａａ、／Ａｂを介して放電さ
れ、この通電によるトルクは前述したように正トルクと
なる。When the energization of K is cut off, only the discharge current due to the stored magnetic energy is discharged through the transistors /Aa and /Ab, and the torque due to this energization becomes a positive torque as described above.
周知の手段によると、蓄積磁気エネルギは、トランジス
タ／ｊａ、／ｊｂに並列に接続されたツェナダイオ−Ｐ
を介して放電されるので、すべて熱損失となシ、又極め
てみじかい時間に放電されるので、電気ノイズと機械ノ
イズを発生する不都合がある。特に、トランジスタ／３
ａ、１５ｂが１ｊＦＯ度の巾の導通角となっているので
、第ｑ図（ａ）の曲ｉｇｖの右端のように、大きい電流
による大きい蓄積磁気エネルギの放電となるので、上述
した欠点が助長される。According to known means, the stored magnetic energy is transferred to a zener diode P connected in parallel with the transistors /ja, /jb.
Since it is discharged through the radiator, there is no heat loss, and since it is discharged in a very short period of time, it has the disadvantage of generating electrical noise and mechanical noise. In particular, transistor/3
Since a and 15b are conduction angles with a width of 1JFO degrees, a large current discharges a large amount of stored magnetic energy, as shown at the right end of curve igv in Figure q (a), so the above-mentioned drawbacks are exacerbated. be done.
本発明装置によると、かかる欠点が除去される効果があ
る。The device of the present invention has the effect of eliminating such drawbacks.
電源が投入されたときに、第３図（ａ）の単安定回路２
９の出力はローレベルとなっているので、反転回路２ｑ
ａを介するアンド回路／３ａ、／３ｂの下側の入力はハ
イレベルとなり、トランジスタ、Ａ５ａは導通し、電機
子コイルＪは通電され、その電流は、インダクタンスの
為に、第６図のタイムチャートの曲ＩＪＧ９ａのように
上昇す゛る。When the power is turned on, the monostable circuit 2 in Fig. 3(a)
Since the output of 9 is at a low level, the inverting circuit 2q
The lower input of the AND circuits /3a and /3b via a becomes high level, the transistor A5a becomes conductive, the armature coil J is energized, and the current flows as shown in the time chart of Fig. 6 due to the inductance. It rises like the song IJG9a.
従って、オペアンプ−の子端子の入力電圧も上昇し、一
端子の規準電圧を越えると、オペアンプｎの出力はハイ
レベルとなり、その後の設定時間だけ、単安定回路２ｑ
の出力がハイレベルとなる。Therefore, when the input voltage at the child terminal of the operational amplifier increases and exceeds the reference voltage of one terminal, the output of the operational amplifier n becomes high level, and for the following set time, the monostable circuit 2q
output becomes high level.
反転回路を介するアンド回路／、？ａの入力はローレベ
ルとなるので、アンド回路／、？ａの出力がローレベル
、！＝ Ｚ リ、トランジスタ１５ａは不導通に転化す
る。AND circuit via inverting circuit/? Since the input of a becomes low level, the AND circuit /,? The output of a is low level! =Z, the transistor 15a becomes non-conductive.
トランジスタ／６ａを介する通電電流は、第６図の曲１
６ｊａに示すように降下する。The current flowing through transistor /6a is as shown in track 1 of Fig. 6.
descend as shown in 6ja.
設定時間経過すると、単安定回路２９の出力がローレベ
ルとなるので、アンド回路／Ｊａの下側の入力がハイレ
ベルとなり、トランジスタ／Ｓａは再び導通されて、曲
線６弘すのように電流が上昇する。After the set time has elapsed, the output of the monostable circuit 29 becomes low level, so the lower input of the AND circuit /Ja becomes high level, the transistor /Sa becomes conductive again, and the current flows as shown by curve 6. Rise.
上述した場合に、オペアンプ２．２が、ハイレベルに転
化すると電機子電流が断たれて、減少するので、オペア
ンプ−〇ヒステリシス特性により、若干減少したときに
、出力がローレベルに転化して、その後に単安定回路ユ
９の入力もローレベルとなるものである。In the above case, when the operational amplifier 2.2 changes to high level, the armature current is cut off and decreases, so due to the operational amplifier's hysteresis characteristics, when it decreases slightly, the output changes to low level, After that, the input of the monostable circuit 9 also becomes low level.
上述した動作を繰返すので、電機子電流の曲線は、第６
図の曲線Ａ’ｌａ、Ａ３ａ、ＡＱｂ 、６ｊｂ 、・＝
となり、所定の通電区間（第ｑ図（ａ）の曲線＜４２ａ
の巾うをすぎると、アンド回路／ｊａの出力がローレベ
ルとなり、通電が停止される。その後のトランジスタ／
Ａａを介する通電があるが、正トルクとなる。As the above operation is repeated, the armature current curve becomes the sixth
Curves A'la, A3a, AQb, 6jb, .=
Therefore, if the predetermined energized section (curve in Figure q (a) < 42a
When the width exceeds , the output of the AND circuit /ja becomes low level, and the current supply is stopped. Subsequent transistor/
There is current flowing through Aa, but the torque is positive.
又この電流は、ツェナダイオ−ｒの場合と異なり、比較
的ゆるい降下曲線となっているので、機械ノイズの発生
が抑止される効果がある。Moreover, unlike the Zener diode r, this current has a relatively gentle descending curve, which has the effect of suppressing the generation of mechanical noise.
第６図の通電曲線の高さは出力トルクを指定するものと
なるが、負荷が変ったときには、外付抵抗／７を変更す
ればよい。又電源電圧がｓＮルトでなく、／２ボルト、
２弘ゼルトと変更されても差支えない。従って、ＩＣ化
したときに、すべて同一の、ＴＯが利用できるので有効
な技術手段を供与できるものである。The height of the energization curve in FIG. 6 specifies the output torque, but when the load changes, the external resistor /7 can be changed. Also, the power supply voltage is not sN voltage, but /2 volts,
There is no problem even if it is changed to 2 Hiro Zelt. Therefore, when integrated into an IC, the same TO can be used for all, providing an effective technical means.
電機子コイルにの通電の場合のトランジスタ１！；ｂ、
／Ａｂ 、オペアンプｎの動作も全く同じで、同じ作
用効果を有するものである。Transistor 1 when energizing the armature coil! ;b,
/Ab and operational amplifier n operate in exactly the same manner and have the same effects.
第６図の矢印６７の巾が、第を図（ａ）の曲線’Ａ２ａ
若しくは曲線ｑ−３ａの巾となるものである。又点線間
の矢印ｉａの巾が、単安定回路コ９のハイレベルの出力
中となるものである。The width of the arrow 67 in Figure 6 is the curve 'A2a' in Figure (a).
Or the width of the curve q-3a. Further, the width of the arrow ia between the dotted lines corresponds to when the monostable circuit 9 is outputting a high level.
回転速度が上昇すると、第ｊ図（ａ）の点線Ｍ、Ｎが上
方に移動する。従って、曲線ｔＡ２ａ、４Ｕ２ｂ、・・
・。When the rotational speed increases, the dotted lines M and N in Fig. J (a) move upward. Therefore, curves tA2a, 4U2b,...
・.
曲線’ＡＪａ、弘Ｊｂ、・・・の巾がせまくなり、出力
トルクが減少するので、定速制御が行なわれる効果があ
る。Since the width of the curves 'AJa, Hiro Jb, . . . becomes narrower and the output torque decreases, there is an effect that constant speed control is performed.
次の効果もある。径が、？０ ミＩＪメートル以下の小
型電動機となると、電機子コイルの巻線のスペースが小
さく限定される。There are also the following effects. The diameter? When it comes to small electric motors of 0 mm or less, the space for the armature coil windings is small and limited.
印加電圧は、一般に、！ゼルト〜２弘ボルト位の範囲の
ものが使用される。ファン電動機として、電子機器の回
路の冷却用とした場合には、この電源電圧によりフアン
電動機が使用されるものである。The applied voltage is generally ! Those in the range of Zelt to 2 Hirovolt are used. When the fan motor is used for cooling circuits of electronic equipment, the fan motor is used depending on this power supply voltage.
このときに、２ｔａｚルトが印加電圧となると、電る。At this time, when the applied voltage is 2 taz, electricity is generated.
このときに、電動機をｊボルトの定格値とすると、上記
した欠点が除去される。At this time, if the electric motor is rated at j volts, the above drawbacks will be eliminated.
この電動機を１２セルト、２ＩＡｚルトで使用する場合
にも定電流回路となっているので同じＩＣが使用できる
。負荷が変る場合には、抵抗１７を変更して、出力を設
定値とするように電機子電流を規制できる。The same IC can be used even when this motor is used in a 12 celt or 2 IAz rut since it is a constant current circuit. When the load changes, the armature current can be regulated by changing the resistor 17 so that the output is at the set value.
従って、効率の劣化を防止することができる。Therefore, deterioration of efficiency can be prevented.
又同一の電動機により、工０３２を利用して、負荷の異
なる場合に外付抵抗１７の変更のみで対応できる特徴が
ある。Moreover, it has the feature that it is possible to handle different loads by simply changing the external resistor 17 by using the same electric motor and using the workpiece 032.
第を図のタイムチャートで判るように、電機子電流が断
続を繰返すので、電気ノイズを発生する。As can be seen from the time chart in Figure 2, the armature current repeats intermittent cycles, which generates electrical noise.
電子回路の冷却ファンとして使用すると、電気ノイズに
より、電子回路の動作を不安定とする不都合がある。When used as a cooling fan for electronic circuits, there is a problem in that the operation of the electronic circuits becomes unstable due to electrical noise.
上述した場合には、第３図（ａ）の抵抗／７の値を小さ
くして、定格運転時（１般に電機子電流が２０〜ｔｔ−
ｏミリアンペアとなる。）には、第３図（ａ）のトラン
ジスタ／！；ａ、／ｊｂのオンオフの制御を停止した状
態とし、起動時若しくは事故によりミ動機が停止したと
きのみ、トランジスタ／ｊａ、／ｊｂのオンオフの制御
を行なって、電動機の焼損を防止し、又トランジスタの
容量が大きくなることを避けて、ＩＣ化を容易とするこ
とができる。In the above case, the value of resistance/7 in Fig. 3(a) is reduced to ensure that the armature current is 20~tt-
o milliampere. ) is the transistor /! of FIG. 3(a). ;The on/off control of transistors a, /jb is stopped, and the on/off control of transistors /ja, /jb is performed only at startup or when the motor stops due to an accident to prevent motor burnout; It is possible to avoid increasing the capacitance of the transistor and facilitate IC implementation.
上述した場合には、印加電圧が異なる場合に、ＩＣ化し
た第３図（ａ）の回路を共通に使用することはできない
。印加電圧が異なる場合には、電機子コイルの巻線の仕
様を変更して対応する必要がある・第３図（ａ）の抵抗２０ａ、２０ｂの接合点の出力電圧
をオペアンプ（図示せず）の十端子の入力とし、規準正
電圧を一端子の入力とし、該オペアンプの出力をオペア
ンプ／コａ、／２ｂの一端子の共通の入力とする。In the above case, the IC circuit shown in FIG. 3(a) cannot be used in common if the applied voltages are different. If the applied voltage is different, it is necessary to change the specifications of the winding of the armature coil to deal with it.The output voltage at the junction of the resistors 20a and 20b in Figure 3(a) is determined by an operational amplifier (not shown). The standard voltage is input to one terminal, and the output of the operational amplifier is a common input to one terminal of operational amplifiers/cores a and /2b.
上述した回路の変更によると、抵抗２０ｂの電圧降下が
、規準正電圧より小さいときには、オペアンプ／！ａ、
／２’ｂの出力は負電圧（ローレベル）となる。文通の
場合には、入力電圧差に対応１〜だ正電圧となる。According to the modification of the circuit described above, when the voltage drop across the resistor 20b is smaller than the reference voltage, the operational amplifier/! a,
The output of /2'b becomes a negative voltage (low level). In the case of correspondence, the voltage becomes positive by 1 or more, corresponding to the input voltage difference.
従って、第５図（ａ）の点線Ｍ、Ｎの上下の移動により
規準正電圧の大きさに対応した定速制御が行なわれ、又
負荷に対応して、第５図（ａ）の点線Ｍ。Therefore, by moving the dotted lines M and N in FIG. 5(a) up and down, constant speed control corresponding to the magnitude of the standard voltage is performed, and by moving the dotted lines M and N in FIG. 5(a) up and down, the dotted line M in FIG. .
Ｎの高さが変更される。The height of N is changed.
前述した定速制御より精度の良いものが得られる。More accurate control than the constant speed control described above can be obtained.
ホール素子１７の感度をｌ定に保持すること、及び対向
する磁界の分布曲線を／定に保持するととは、量産時に
困難な技術となるもので、特にＩＣ化した場合には問題
となる。Maintaining the sensitivity of the Hall element 17 at a constant level and maintaining the distribution curve of the opposing magnetic field at a constant level are difficult techniques during mass production, and are particularly problematic when integrated circuits are used.
本実施例の２つの制御手段によると、ホール素子１０の
感度及び磁界の分布曲線の形状と無関係に、トランジス
タ／ｊａ、／ｊｂの導通角が負荷に対応した設定された
値となるように自動的に調整されるので、工Ｃ化した場
合に有効な技術手段を供与できるものである。According to the two control means of this embodiment, the conduction angles of transistors /ja and /jb are automatically set to a set value corresponding to the load, regardless of the sensitivity of the Hall element 10 and the shape of the magnetic field distribution curve. Since it can be adjusted according to
第３図（ａ）の電機子コイルＪ、Ｋに並列に接続したコ
ンデンサｊ／ａ、、７／ｂの作用について説明する。The action of capacitors j/a, 7/b connected in parallel to armature coils J and K in FIG. 3(a) will be explained.
例えば、電機子コイルＪが通電され、第６図の曲線のよ
うに、通電されていると、電機子コイルＫには、誘導に
より、パルス状の誘導出力が発生して、回転速度に比例
する逆起電力に加算される。For example, when the armature coil J is energized and is energized as shown by the curve in Figure 6, a pulse-like induced output is generated in the armature coil K due to induction, which is proportional to the rotation speed. Added to back electromotive force.
この為に速度信号に誤差が発生する。かかる不都合を除
去する為に、コンデンサ３１ｂにより、誘導出力を消滅
せしめている。This causes an error in the speed signal. In order to eliminate this inconvenience, the capacitor 31b eliminates the induced output.
コンデンサ、？／ａも全く同じ事情により付加されてい
るものである。第３図（ａ）の微分回路２９ｂは、オペ
アンプ二の出力が、／・イレベルに転化したときに、微
分パルスを発生して、単安定回路２ｑを付勢するもので
ある。Capacitor? /a is also added for exactly the same reason. The differentiating circuit 29b in FIG. 3(a) generates a differentiating pulse to energize the monostable circuit 2q when the output of the operational amplifier 2 changes to the /.-level.
オペアンプ−の出力は、短時間後にローレＲルに転化す
るので、微分回路２ｑ’Ｆ：ｒは必ずしも必要なもので
はない。Since the output of the operational amplifier is converted into a low-level signal after a short time, the differentiating circuit 2q'F:r is not necessarily necessary.
ファン電動機の場合に、回転速度は正確に保持する必要
がないので、オペアンプ／ｌａ、／ざｂのいづれか１方
を除去して、片方のみから速度信号を得てもよい。In the case of a fan motor, since it is not necessary to maintain the rotational speed accurately, either one of the operational amplifiers /la and /zab may be removed and a speed signal may be obtained from only one of them.
次に、第３図（ａ）の回路をＩＣ化した場合を説明する
。Next, a case where the circuit shown in FIG. 3(a) is integrated into an IC will be described.
第３図（ａ）の回路を周知の手段によりＩＣ化すると、
小型偏平となり小型電動機の外筐内に収納することがで
きるので有効な技術手段を供与できる。When the circuit of FIG. 3(a) is made into an IC by well-known means,
Since it is small and flat and can be housed within the outer casing of a small electric motor, it can provide an effective technical means.
点線３２の内部がＩＣ化されるものである。ホール素子
ｉｏは、ＩＣのに一部となるシリコンにより作ることが
よい。ガリウムアルセナイドをイースとしてもよい。The inside of the dotted line 32 is converted into an IC. The Hall element io is preferably made of silicon, which becomes a part of the IC. Gallium arsenide may be used as Ys.
工Ｃ３２の一部に作られたホール素子ｉｏは、マグネッ
ト回転子６（第１．２図示）の磁極に対向している・例
えば第１図の点線３２で示すように、ホール素子１０が
磁極Ａａ、４ｂ、・・・の端面に対向するように、固定
電機子側にＸＣ３コを固定する。The Hall element io made in a part of the construction C32 faces the magnetic pole of the magnet rotor 6 (shown in Figure 1.2). For example, as shown by the dotted line 32 in Figure 1, the Hall element 10 faces the magnetic pole. Fix the XC3 on the fixed armature side so as to face the end faces of Aa, 4b, . . .
ＩＣの厚さは／ミリメートル位なので、問題なく上述し
た位置に固定することができる。尚ホール素子１０が磁
極に対向するように取付ける為に、ＩＯ，？２のホール
素子ｉｏの位置を外部から判る目印が必要となる。例え
ば、ホール素子ｉｏの位置に凹部を設けることがよい。Since the thickness of the IC is on the order of millimeter, it can be fixed at the above-mentioned position without any problem. In addition, in order to install the Hall element 10 so as to face the magnetic pole, IO, ? A mark that allows the position of Hall element io No. 2 to be determined from the outside is required. For example, it is preferable to provide a recess at the position of the Hall element io.
この場合には、主磁極４ａ、４’ｂ、・・・と同位相、
同じ巾の端面着磁面に工Ｃ３２を対向して設ける。In this case, the same phase as the main magnetic poles 4a, 4'b,...
The workpieces C32 are provided facing each other on the end magnetized surfaces of the same width.
コアレスの偏平な電動機の場合には、主磁極に対向せし
めることができる。In the case of a coreless flat electric motor, it can be opposed to the main pole.
従来の技術によると、ホール素子ＩＯの配線が弘本ある
。従って配線が錯雑で事故が多いが、本実施例によれば
、かかる欠点が除去され、しかも全体の小型化に効果が
ある。According to the conventional technology, the wiring of the Hall element IO is Hiromoto. Therefore, the wiring is complicated and accidents are common, but according to this embodiment, such drawbacks are eliminated and the overall size is reduced.
起動時において、第３図（ａ）のコンデンサｊの電圧は
、第ｑ図（ａ）の点線弘７のように上昇し、点線弘９ａ
の点で上昇が停止する。この点の電圧が回転速度に比例
する電圧となるものである。At the time of startup, the voltage of capacitor j in FIG. 3(a) rises as indicated by the dotted line 7 in FIG.
The rise stops at the point. The voltage at this point is proportional to the rotation speed.
点線Ｈの電圧は、オペアンプ２．／の十端子即ち端子２
／ａの規準電圧である。The voltage of the dotted line H is the voltage of the operational amplifier 2. 10 terminals of /, that is, terminal 2
/a is the reference voltage.
このときに、オペアンプ２／の出力端子（ＩＣピン２ざ
θ）の出力はローレベルとなっている。At this time, the output of the output terminal (IC pin 2 θ) of the operational amplifier 2/ is at a low level.
事故により、電動機が停止すると、コンデンサ３は、抵
抗：ｌＯａ、２０ｂにより放電する。When the motor stops due to an accident, the capacitor 3 is discharged by the resistor: lOa, 20b.
従って、第弘図（ａ）の点線ＳＯで示すようにオペアン
プ２／の一端子の入力は降下し、点線〈ｔざより下側に
くると、オペアンプ２ノの出力はノ・イレペルとなる。Therefore, as shown by the dotted line SO in FIG. 2(a), the input to one terminal of the operational amplifier 2 drops, and when it comes below the dotted line 〈t〉, the output of the operational amplifier 2 becomes NO.
従って、この出力により警報装置（例えばブザー）を作
動せしめることができる。Therefore, this output can activate an alarm device (for example, a buzzer).
電子回路冷却用のファン電動機の場合には、電子回路の
電源を断つこともできる。In the case of a fan motor for cooling electronic circuits, it is also possible to cut off the power to the electronic circuits.
この状態でも、オペアンプｎ、アンド回路／３ａ。Even in this state, operational amplifier n and AND circuit/3a.
／３ｂによる定電流回路は作動しているので、電動機の
停止による過大な電流による焼損が自動的に防止される
のは、本発明装置の効果である。Since the constant current circuit based on /3b is in operation, an advantage of the device of the present invention is that burnout due to excessive current caused by stopping the motor is automatically prevented.
以上の効果がある為に、事故の原因が除去されたときに
、電動機の回転が自動的に復帰し、オペアンプＪ／の一
端子の入力電圧が上昇し、警報装置も停止し、電子回路
の電源の投入も自動的に復帰する効果がある。Because of the above effects, when the cause of the accident is removed, the rotation of the motor automatically returns, the input voltage of one terminal of the operational amplifier J/ increases, the alarm device also stops, and the electronic circuit Turning on the power also has the effect of automatically recovering.
次に第３図（ｂ）について説明する。第３図（ａ）の回
路と異なっているのは、トランジスタ１５ａ、／ｊｂが
活性領域で作動されていることである。Next, FIG. 3(b) will be explained. The difference from the circuit of FIG. 3(a) is that transistors 15a and /jb are operated in the active region.
点線３：１．ａはＩＣを示している。ＩＣピンは記号２
ｔＡａ、ＪＣｂ、・・・コ弘ｇとして示され、直流電源
圧負極より、ＩＣピン３０ａ、３０ｂに供電されている
。Dotted line 3:1. a indicates an IC. IC pin is symbol 2
They are shown as tAa, JCb, .
オ滅アンプ／／ ａ、 、 ／／ ｂは、リニヤ増巾回
路となり、それぞれの出力は、第ｊ図（ｂ）のタイムチ
ャートにおいて、曲、腺３９ａ、３９ｂ、・・・及び曲
線句ａ、すす。The amplifiers // a, , // b are linear amplification circuits, and their respective outputs are the curves 39a, 39b, . . . and the curves a, 39a, 39b, . soot.
・・・として示され、位置検知信号となっている。..., which is a position detection signal.
抵抗２．Ｏｂの電圧降下は、回転速度に比例する速度信
号となっている。速度信号は、オペアンプ界の一端子に
入力され、オペアンプ界の十端子の入力は、ＩＣビン２
１Ａｇより入力される規準正電圧となっている。Resistance 2. The voltage drop of Ob becomes a speed signal proportional to the rotation speed. The speed signal is input to one terminal of the operational amplifier field, and the input of ten terminals of the operational amplifier field is IC bin 2.
The standard voltage is input from 1Ag.
工Ｃビン２弘θ、２’Ａｆに接続されているコンデンサ
３は、平滑用の積分コンデンサである。The capacitor 3 connected to the C bins 2 and 2'Af is a smoothing integrating capacitor.
オペアンプ３４！はリニヤ増巾回路となっているので、
起動時には、その一端子の入力は、回転速度に比例して
増大する。Op amp 34! is a linear amplification circuit, so
At start-up, the input at one terminal increases in proportion to the rotational speed.
オペアンプ３≠の印加電圧は、正電圧端子３１Ａａより
入力されているが、この電圧は低く、又増巾率も大きく
なっているので、その出力は飽和する特性を有している
。The voltage applied to the operational amplifier 3≠ is input from the positive voltage terminal 31Aa, but since this voltage is low and the amplification factor is also large, its output has a characteristic of being saturated.
オペアンプ３ダの出力は、第５図のグラフで曲線Ａ２と
じ【示されている。回転速度が設定速度に達するまで、
オペアンプ３ダの出力は一定値となり、その後は急減す
る。The output of the operational amplifier 3D is shown as curve A2 in the graph of FIG. until the rotation speed reaches the set speed.
The output of the operational amplifier 3da becomes a constant value and then rapidly decreases.
従って、起動時におい下は、乗算回路３３ａ。Therefore, at startup, the multiplier circuit 33a is next.
Ｊ、？１）の下側の入力は一定値となるので、トランジ
スタ／Ｓａ、、／３ｂのベース入力は、オペアンプ／／
ａ。J.? 1) Since the lower input is a constant value, the base input of transistors /Sa, , /3b is connected to the operational amplifier //
a.
／／１）の出力に比例するｌ定の形状の電気信号となる
。It becomes an electric signal with a constant shape proportional to the output of //1).
従って、電機子コイルＪ、にの通電電流もオペアンプ／
／ａ、／／ｂの出力に比例するものとなり、第４図（１
））の曲線！；ｇａ、３１ｂ、・・・（電機子コイルＪ
の通電曲線）及び曲線ｊ９ａ、ｊ９ｂ、・・・（電機子
コイルにの通電曲線）に示すように通電される。出力ト
ルク曲線もこれ等に対応するものとなる。Therefore, the current flowing through the armature coil J is also
It is proportional to the output of /a and //b, and is shown in Figure 4 (1
)) curve! ;ga, 31b,...(armature coil J
energization curve) and curves j9a, j9b, . . . (energization curves for armature coils). The output torque curve also corresponds to these.
設定速度を越すと、オペアンプ３１Ａの出力は急減し、
第５図の曲線６ｈａのようになるので、乗算回路３３ａ
、３３ｂの出力も急減し、対応して電機子電流も減少す
る。When the set speed is exceeded, the output of the operational amplifier 31A suddenly decreases,
Since the curve 6ha in FIG. 5 is obtained, the multiplication circuit 33a
, 33b also decreases rapidly, and the armature current also decreases correspondingly.
従って、第５図の点線６３の近傍において定速制御が行
なわれる特徴がある。Therefore, there is a feature that constant speed control is performed near the dotted line 63 in FIG.
上述したように、トランジスタ／ｊａ、／ｊｂは活性領
域で制御が行なわれるので、前実施例より容量の大きい
トランジスタが必要となる。As mentioned above, since transistors /ja and /jb are controlled in their active regions, transistors with larger capacitance than in the previous embodiment are required.
しかし次に述べる長所がある。However, it has the following advantages.
第１に、トランジスタのオンオフの制御がないので、電
機子電流の急変による電気ノイズ、機械ノイズの発生が
著しく小さくなる効果がある。従って、ファン電動機と
して電子回路の冷却に利用した場合に、電子回路に障害
を与えることがない。First, since there is no on/off control of the transistor, the occurrence of electrical noise and mechanical noise due to sudden changes in armature current is significantly reduced. Therefore, when used as a fan motor for cooling electronic circuits, it will not cause any damage to the electronic circuits.
第２に、ＩＣ化した場合に、印加電圧が変更されても同
一のＩＣを使用することができる。Second, when integrated into an IC, the same IC can be used even if the applied voltage is changed.
第３図（ｂ）のブロック回路り、Ｍは、第３図（ａ）の
トランジスタ／Ａａ、／Ａｂを含む回路で、電機子コイ
ルＪ、にの蓄積磁気エネルギの処理の為のものである。The block circuit M in FIG. 3(b) is a circuit including the transistors /Aa and /Ab in FIG. 3(a), and is for processing the magnetic energy stored in the armature coils J. .
本実施例では、必ずしも必要なものではないＯオペアンプ／ざａ、／ざｂは、前実施例と同じくいづれ
か７個のみでもよい。In this embodiment, the number of O operational amplifiers /zaa and /zab, which are not necessarily required, may be as low as seven, as in the previous embodiment.
印加電圧が低く、例えばｊｄ？ルト位のときには、異常
状態（事故によりミ動機が過負荷となる場合等）で、電
動機が停止したときに、オペアンプ３ダの出力は飽和し
て設定値となるので、トランジスタ／３ａ、／ｊｂの通
電も一定値となり、電機子コイルの焼損が防止できる特
徴がある。If the applied voltage is low, for example jd? When the motor is at the normal torque position, when the motor stops in an abnormal state (such as when the motor is overloaded due to an accident), the output of the operational amplifier 3da is saturated and reaches the set value, so the transistors /3a and /jb The energization is also kept at a constant value, which has the feature of preventing burnout of the armature coil.
又、前実施例と同様に、オペアンプ２１の出力はＩＣピ
ン２弘ｄより出力され警報信号を得ることができる。事
故が消滅すると、自動的に定速回転の正常な運転に復帰
するので有効な手段となる。Further, as in the previous embodiment, the output of the operational amplifier 21 is outputted from the IC pin 2H, so that an alarm signal can be obtained. When the accident disappears, normal operation with constant speed rotation is automatically restored, making this an effective means.
印加電圧が大きく、／２ｄルトを越えると、トランジス
タ１５ａ、／ｊｂの過熱により破損するので、次の手段
を採用することがよい。この手段によると、印加電圧が
ｒｚシルト場合においても、トランジスタ／ｊａ、／ｊ
ｂの容量をより小さくできる効果がある。If the applied voltage is large and exceeds /2d, the transistors 15a and /jb will be damaged due to overheating, so it is preferable to adopt the following method. According to this means, even when the applied voltage is rz silt, the transistors /ja, /j
This has the effect of making the capacitance of b smaller.
次にその説明をする。Next, I will explain it.
オペアンプ２１の出力は、前実施例と同じく、異常状態
の警報の出力であるが、この出力は微分回路３７ｂを介
して、アンド回路３＆ａに入力されている。端子、？乙
には、電動機に直流電圧が印加されたと趣に同時に電圧
が入力される。この入力電圧の始端部の微分・ぞルスが
、微分回路Ｊ７ａを介して。As in the previous embodiment, the output of the operational amplifier 21 is an abnormal state alarm output, but this output is input to the AND circuit 3&a via the differentiating circuit 37b. Terminal? Voltage is input to B at the same time that DC voltage is applied to the motor. The differential at the starting end of this input voltage is passed through the differential circuit J7a.
フリップフロップ回路（以降は７回路と称する）３７に
入力される。The signal is input to a flip-flop circuit (hereinafter referred to as 7 circuits) 37.
従って、Ｆ回路３７のＱ端子の出力がノ・イレベルとな
る。このハイレ４ルの出力は、コンデンサＪ７ｃを含む
運動回路により、少しおくれてアンド回路ｊ６ａの左側
の入力をハイレベルとする。Therefore, the output of the Q terminal of the F circuit 37 becomes the NO level. The output of this high-level 4L is caused by the motion circuit including the capacitor J7c to make the left input of the AND circuit j6a a high level after a little delay.
このときに、前記したオペアンプ２１のハイレベルの出
力の始端部の微分回路、？７ｂによる微分、ａルスが、
アンド回路Ｊ６ａの右側に入力されるが、左右の入カッ
ξルスの時間差があるので、アンド回路ＪＡａの出力は
ない。At this time, the differentiating circuit at the beginning of the high level output of the operational amplifier 21 mentioned above, ? Differentiation by 7b, a Lus is,
The signal is input to the right side of the AND circuit J6a, but since there is a time difference between the left and right input pulses, there is no output from the AND circuit JAa.
回転速度が上昇して、オペアンプ２１の出力がローレベ
ルに転化し、更に回転速度が上昇すると、オペアンプ３
μの作用で定速制御が行なわれる。As the rotation speed increases, the output of the operational amplifier 21 changes to low level, and when the rotation speed increases further, the output of the operational amplifier 3 changes to low level.
Constant speed control is performed by the action of μ.
事故により、電動機の回転速度が低下して、オペアンプ
２／の一端子の入力電圧が子端子のそれより低くなると
、オペアンプ２１の出力は再びハイレベルに転化する。When the rotation speed of the motor decreases due to an accident and the input voltage at one terminal of the operational amplifier 2/ becomes lower than that at the child terminal, the output of the operational amplifier 21 changes to high level again.
従って、微分回路３７ｂによる微分パルスが、アンド回
路ＪＡ ａに入力され、Ｆ回路３７のＲ端子の入力が得
られて出力がて端子より得られて、トランジスタ３Ｓを
導通状態に保持する。Therefore, the differentiated pulse from the differentiating circuit 37b is input to the AND circuit JAa, the input to the R terminal of the F circuit 37 is obtained, and the output is obtained from the R terminal, thereby maintaining the transistor 3S in a conductive state.
従って、乗算回路ＪＪａ、、？Ｊ’ｂの下側の入力がロ
ーレベルとなシ、それ等の出力もローレベルとなるので
、トランジスタ／ｊａ、／ｊｂは不導通に転化し、トラ
ンジスタ／；ａ、／！；ｂ及び電機子コイルＪｓＫの焼
損が防止される効果がある。Therefore, the multiplier circuit JJa, ? Since the lower input of J'b becomes low level, the outputs thereof also become low level, transistors /ja, /jb are turned non-conductive, and transistors /;a, /! b and armature coil JsK from being burnt out.
事故が修復されたときに、再び電源を投入すると、微分
回路３７ａを介する微分・ぞルスが、Ｆ回路３７のＳ端
子に入力され、Ｑ端子の出力がノ・イレベルに、互端子
の出力はローレベルとなるので、トランジスタ３Ｓは不
導通に法化する。When the power is turned on again after the accident has been repaired, the differential voltage via the differentiating circuit 37a is input to the S terminal of the F circuit 37, the output of the Q terminal becomes the NO level, and the output of the mutual terminal becomes Since the level becomes low, the transistor 3S becomes non-conductive.
従って起動が行なわれて設定回転速度の定速制御が行な
われる。Therefore, startup is performed and constant speed control of the set rotational speed is performed.
以上の説明より判るように、事故により電動機の回転が
低下すると、電機子コイルの通電が自動的に停止されて
焼損が防止され、事故が修復された後に再び電源を投入
すると、正常な運転に復帰する効果がある。As can be seen from the above explanation, when the rotation of the motor decreases due to an accident, the power to the armature coil is automatically stopped to prevent burnout, and when the power is turned on again after the accident is repaired, normal operation resumes. It has a restoring effect.
事故の発生は、端子３ｇのＩ・イレベルの出力により、
ブザー訃等により警報を得ることができる。The accident occurred because of the output of I/I level of terminal 3g.
A warning can be obtained by a buzzer, etc.
Ｆ回路３７．アンド回路３６ａ、微分回路３７ａ。F circuit 37. AND circuit 36a, differentiation circuit 37a.
３７ｂ、コンデンサＪ７ｃは、工Ｃ３２，ａの外付部品
として上記した特性を得てもよいが、コンデンサＪ７ｃ
以外の部品をＩＣＥ２ａ内に収納して構成することもで
きる。37b, capacitor J7c may obtain the characteristics described above as an external component of C32,a, but capacitor J7c
It is also possible to configure other parts by storing them in the ICE 2a.
第５図（ｂ）の曲線３３ａ、３；３ｂ、、・・・及び曲
線５６ａ。Curves 33a, 3; 3b, . . . and curve 56a in FIG. 5(b).
ｊ’Ａｂ、・・・は、第３図（ｂ）のＥ、７点の出力を
矩形波整形回路により整形したもので、ブロック回路り
。j'Ab, . . . are block circuits that are obtained by shaping the outputs of points E and 7 in FIG. 3(b) using a rectangular wave shaping circuit.
Ｍに含まれるトランジスタの導通制御をする為の電気信
号となっているものである。This is an electrical signal for controlling conduction of the transistor included in M.
次に、第３図（Ｃ）の説明をする。第３図（Ｃ）の回路
は、第３図（ａ）の回路を定速制御を完全に行なうよう
に又チョ・ぐ回路を除去するように変形した実施例であ
る。Next, FIG. 3(C) will be explained. The circuit of FIG. 3(C) is an embodiment in which the circuit of FIG. 3(a) is modified so as to perform constant speed control completely and to eliminate the choke circuit.
第３図（Ｃ）において、ＩＣは点線、？２ｂとして示さ
れ、ＩＣビン３０ＦＬ、、３０ｂ、２ざａ、２ざす、−
，２ざｅは第３図（ａ）と同一記号で示されている。In Figure 3 (C), IC is indicated by the dotted line, ? 2b, IC bins 30FL, 30b, 2za, 2zasu, -
, 2zae are indicated by the same symbols as in FIG. 3(a).
他の同一記号の部材も同一のもので作用効果も同じであ
る。Other members with the same symbols are also the same and have the same effects.
次に第３図（ａ）と異なっているもののみを説明するっブロック回路Ｇは、第３図（ａ）のホール素子１０゜オ
ペアンプ／／ａ、／／ｂを含む回路を示すものである。Next, block circuit G, in which only the differences from Fig. 3(a) will be explained, shows a circuit including the Hall element 10° operational amplifier //a, //b of Fig. 3(a). .
オペアンプ易は誤差増巾回路で、その一端子の入力は、
規準電圧端子ツａとなり、十端子の入力は抵抗２ｏｂの
電圧降下即ち回転速度に比例する電圧となる。The operational amplifier is an error amplification circuit, and its one terminal input is
The reference voltage terminal is a, and the input to the terminal is a voltage drop across the resistor 2ob, that is, a voltage proportional to the rotation speed.
起動時においては、オペアンプＵの十端子の入力は、一
端子の入力より低いので、その出力はアースレベルとな
っている。At startup, the input to the ten terminal of the operational amplifier U is lower than the input to the one terminal, so its output is at ground level.
従って、オペアンプ／：ｌａ、／ｕｂの出力は、／♂Ｏ
度の巾の電気信号となり、トランジスタ／３３゜１５ｂ
を付勢して起動する。Therefore, the output of the operational amplifier /:la, /ub is /♂O
It becomes an electrical signal with a width of
energize and start.
設定回転速度を越えると、オペアンプ２乙の出力は正の
レベルとなシ、回転速度に比例して増大する。When the set rotational speed is exceeded, the output of the operational amplifier 2 becomes a positive level and increases in proportion to the rotational speed.
従って、第４図（ａ）の点線Ｍ、Ｎが上昇することにな
り、電機子コイルＪ、にの通電中は小さくなる。即ち第
ｖ図（ａ）の曲線ＩＡ２ａ、４’２ｂ、・・・及び曲線
弘Ｊａ、’ＡＪｂ、・・・のように１ｇＯ度より小さく
なる。Therefore, the dotted lines M and N in FIG. 4(a) rise and become smaller while the armature coils J are energized. That is, as shown in curves IA2a, 4'2b, . . . and curves Hiro Ja, 'AJb, . . . in FIG.
出力トルクが負荷に対応するものとなって定速制御が行
なわれる。従って、ホール素子ＩＯの出力波形の偏差、
対向する磁極の着磁曲線の偏差があっても、点線Ｍ、Ｎ
は対応して上下に移動して、上記した偏差による問題点
を無くしている。The output torque corresponds to the load, and constant speed control is performed. Therefore, the deviation of the output waveform of the Hall element IO,
Even if there is a deviation in the magnetization curves of opposing magnetic poles, the dotted lines M and N
are moved up and down correspondingly to eliminate the problems caused by the deviations described above.
従って量産時に有効な技術を供与できるものである。ブ
ロック回路ａ−ｉは、第３図（ｂ）の下側の部分にある
回路で、Ｆ回路３７．コンデンサ３７Ｃ。Therefore, it is possible to provide effective technology for mass production. The block circuit ai is a circuit located in the lower part of FIG. 3(b), and is the circuit F circuit 37. Capacitor 37C.
アンド回路ＪＡａ、微分回路Ｊ７ａ 、３７ｂ 、電源
端子３Ａを含む回路と同じ構成のものである。It has the same configuration as the circuit including the AND circuit JAa, the differentiating circuits J7a, 37b, and the power supply terminal 3A.
ブロック回路Ｇ−／の記号ＡＯａは、第３図（１））の
微分回路Ｊ７ｂの入力点に対応する。又記号ＡＯｂは、
第３図（ｂ）のＦ回路３７のＱ端子の出力に対応する点
である。The symbol AOa of the block circuit G-/ corresponds to the input point of the differential circuit J7b in FIG. 3(1)). Also, the symbol AOb is
This point corresponds to the output of the Q terminal of the F circuit 37 in FIG. 3(b).
以上の構成により理解されるように、事故等の異常現象
により、電動機の回転が低下すると、端子ｔ、ｏｂより
ノ・イレベルの出力が得られ、ＩＣビン２ざθの該出力
により、警報装置を作動せしめることができ、又該出力
により、オペアンプ／２２Ｌ。As can be understood from the above configuration, when the rotation of the electric motor decreases due to an abnormal phenomenon such as an accident, an output at the noise level is obtained from the terminals t and ob, and the output from the IC bin 2 and θ is used to activate the alarm system. The output can be used to operate the operational amplifier/22L.
／２ｂの一端子の入力電圧が上昇するので、それ等の出
力がローレベくしとなシ、トランジスタ１５ａ。Since the input voltage at one terminal of the transistor 15a increases, the outputs thereof become low level.
／３ｂは不導通に転化して電動機の焼損事故が防止され
る効果がある。/3b is converted to non-conductivity and has the effect of preventing burnout accidents of the electric motor.
事故が修復された後に、電源を再び投入すると正常な運
転に自動的に復帰することも第３図（ｂ）の場倉と同様
である。After the accident is repaired, when the power is turned on again, normal operation is automatically restored, which is the same as in the warehouse shown in FIG. 3(b).
上述した手段は次、に述べろ別の手段によっても目的が
達成される。The above-mentioned means may also achieve the object by other means described below.
即チ・オゝアンゾ２／の出力は、ＩＣビンコざｈに接続
されたコンデンサＩａに充電される。ブロック回路Ｇ−
／は除去される。The output of Ikuchioanzo 2/ is charged to a capacitor Ia connected to an IC pin. Block circuit G-
/ is removed.
起動時において、オペアンプ２／のハイレベルの出力は
、コンデンサＩａにより短絡されて、時定数に対応した
時間だけ、ダイオード６０を介する出力はローレベルに
保持されている。At startup, the high level output of the operational amplifier 2/ is short-circuited by the capacitor Ia, and the output via the diode 60 is held at the low level for a time corresponding to the time constant.
設定速度を越えると、オペアンプ２／の出力は。When the set speed is exceeded, the output of operational amplifier 2/ is.
ローレベルに保持されるので正常な運転が行なわれる。Since it is held at low level, normal operation is performed.
事故により回転速度が低下すると、オペアンプ２１の出
力はハイレベルに再び転化し、コンデンサｊａの電圧が
上昇し、ダイオード６０を介して、オペアンプ／２ＰＬ
、／２ｂの一端子の入力もハイレベルとなり、トランジ
スタ／ｊａ、／ｊｂは不導通に転化する。When the rotational speed decreases due to an accident, the output of the operational amplifier 21 changes to high level again, the voltage of the capacitor ja increases, and the voltage of the operational amplifier/2PL increases through the diode 60.
, /2b also becomes high level, and transistors /ja and /jb are turned non-conductive.
電機子コイルＪ、にの通電も停止される。The energization of the armature coil J is also stopped.
事故が修復され、再度電源を投入すると、正常な運転に
復帰する。Once the accident is corrected and the power is turned on again, normal operation will resume.
以上の説明より判るように同じ目的が達成されるもので
ある。As can be seen from the above description, the same objective is achieved.
本発明の手段は、コアレスの電動機にも適用できる。コ
アレスの場合には、コアを介する電機子コイルＪ、にの
トランス結合による通電時の誘導出力が代少なので、第
３図（ａ）のコンデンサ３／ａ。The means of the invention can also be applied to coreless electric motors. In the case of a coreless type, the induced output when energized by transformer coupling to the armature coil J through the core is relatively small, so the capacitor 3/a in FIG. 3(a).
Ｊ／’ｂは不要となる。又回転速度信号がより正確とな
るものである。J/'b becomes unnecessary. Also, the rotational speed signal becomes more accurate.
上述したように第１の効果は、電機子コイルの通電制御
をＮＰＮ型のトランジスタにより行なっているので、電
圧損失が小さくなり、最も多く使用されるｓＮルト電源
の場合にも効率の低下が防止できる。As mentioned above, the first effect is that the armature coil's energization is controlled by an NPN transistor, which reduces voltage loss and prevents a drop in efficiency even in the case of the SN power supply, which is the most commonly used power supply. can.
第２の効果は、トランジスタ／６ａ、／６ｂにより。The second effect is due to transistors /6a and /6b.
蓄積磁気エネルギの放電を行なっているので機械ノイズ
を減少し、又出力トルクを増加せしめる。Discharging stored magnetic energy reduces mechanical noise and increases output torque.
第３の効果は、通電巾を１ｇＯ度より小さくすることに
より効率を上昇せしめている。The third effect is that the efficiency is increased by making the conduction width smaller than 1 gO degrees.
第μの効果は、第３図（ａ）に示すように、定電流回路
とすることにより、使用する電源電圧が変っても同じ制
御回路が利用できる。As shown in FIG. 3(a), the μth effect is that by using a constant current circuit, the same control circuit can be used even if the power supply voltage used changes.
ＩＣ化した場合に特に有効な手段となる。This is a particularly effective means when integrated into an IC.
第！の効果は、制御回路をＩＣ化したときに、磁電変換
素子（ホール素子）を収納して構成でき、更に外付部品
を少なくでき、１個のＩＣで電動機が駆動できる。No.! The advantage of this is that when the control circuit is integrated into an IC, it can be constructed by accommodating a magneto-electric conversion element (Hall element), the number of external parts can be reduced, and a motor can be driven with one IC.
第ｔの効果は、ファン電動機とした使用した場合等に、
事故によりミ動機が停止したとき、電機子電流を所定値
に保持して焼損を防止し、又同時に警報信号が出力され
るので、所要の処置をすることができる。The tth effect is when used as a fan motor, etc.
When the motor stops due to an accident, the armature current is maintained at a predetermined value to prevent burnout, and at the same time an alarm signal is output, allowing necessary measures to be taken.
事故が消滅されると、自動的に警報信号が消失され、電
動機の回転が復帰する。When the accident is eliminated, the alarm signal is automatically eliminated and the motor rotation is restored.
第７の効果は、第３図（ｂ）の回路で説明したように、
機械ノイズ及び電気ノイズを著しく小さくすることがで
きる。The seventh effect is as explained in the circuit of FIG. 3(b),
Mechanical noise and electrical noise can be significantly reduced.
第１の効果は、第３図（ｂ）（ｃ）で説明したように、
ファン電動機として使用したときに、事故により電動機
が停止したときに、自動的に電機子コイルの通電が停止
して焼損を防止し、事故が修復されてから、電源を再び
投入すると正常な運転に復帰する。The first effect is as explained in Fig. 3 (b) and (c).
When used as a fan motor, if the motor stops due to an accident, the power to the armature coil will automatically stop to prevent burnout, and normal operation will resume when the power is turned on again after the accident has been repaired. Return.
第りの効果は、第３図（ａ）（ｃ）で説明したように、
ホール素子の出力及びこれが対向する磁極の着磁特性に
関係なく、設定速度において電機子コイルの通電巾が１
１０度より小さい設定値の近傍になるように制御され、
効率を上昇せしめるので、量産時に有効な手段を供与で
きる。The second effect is as explained in Figures 3(a) and (c).
Regardless of the output of the Hall element and the magnetization characteristics of the magnetic pole facing it, the current carrying width of the armature coil is 1 at the set speed.
It is controlled to be near a set value smaller than 10 degrees,
Since it increases efficiency, it can provide an effective means for mass production.
又上述した手段により定速度制御を行なうことが同時に
できる。Further, constant speed control can be performed at the same time by the above-mentioned means.
第１図は、本発明装置の平面図、第２図は、マグネット
回転子及び電機子の展開図、第３図は、本発明装置に使
用される電機子コイルの通電制御回路図、第μ図は、第
３図の回路の各部の電気信号のタイムチャート、第３図
は、第３図（ｂ）のオペアンプ３μの出力曲線のグラフ
、第６図は、電機子電流のタイムチャートをそれぞれ示
す。ｌ・・・回転軸、 ２・・・円筒、 ３・・・ベアリン
グ、ＩＩ 、 ｊａ 、 ４！ｂ 、＋＋、 ＋ａ−・
・磁心と突極、 ｊａ。ｊｂ、・・・、ｊｄ、Ｊ、ｘ・・・電機子コイル、 乙
。Ａａ、・・・、Ａｄ・・・マグネット回転子、 ｉｏ・
・・ホール素子、 １３・・・軟鋼カップ、 ３２，３
２ａ、３２ｂ・・・ＩＯ，／ＩＡ・・・定電圧回路、
３０ａ、３０ｂ・・・直流電源正負端子、 ／／ａ 、
／／ｂ 、／２ａ、／２ｂ、２／、２．ｔ。／ざａ、／ざｔ＋ 、ｊ４！・・・オペアンプ、 ｊｊ
ａ、／３ｂ。３６ａ・・・７７１回路、 ２Ａｂ、、！Ａａ・・・矩
形波整形回路、 ２９・・・単安定回路、 Ｊ・・・コ
ンデンサ、ｊｊａ 、／ｊｂ 、／Ａａ、／Ａｂ 、、
？！−）ランジスタ、Ｊ・・・増巾回路、 ２／ａ、’
Ｊａ・・・規準電圧端子、３０ａ、３０ｂ、、）、弘ａ
、２弘ｂ 、−，２ｇａ、２１ｂ、＋＋＋。２ｇｇ−Ｉ Ｃピン、 ２９ ｂ 、 ３７ａ、 Ｊｏ
ｂ −微分回路、３３ａ、３３ｂ・・・乗算回路、 ３
７・・・フリップフロップ回路、 Ｇ、Ｇ−／・・・ブ
ロック回路、 ｊ／ａ。ｊ／ｂ 、 −、Ｓ２ａ 、−’；２ｂ、−、、？ｑａ
、、７ｑｂ 、−。１／−Ｏａ 、 ＩＡＯｂ 、 −ホール素子１０の出
力曲線、 、５’Ｊａ。！；３ｂ、 ・ 、３弘ａ 、５４Ｃｂ 、−、ｊｊａ
、ｊｊｂ 、−。Ｓ６ａ、ｊ６ｂ、・・・矩形波整形回路の出力曲線、１
Ａ２ａ、 １Ａ２ｂ、 ＝−、１ＡＪａ 、弘Ｊ’ｂ
、 ・−、！；ｇａ、 ３１ｂ 。・・・、Ｓ９ａ、５９ｂ、・・・トランジスタ／ｊａ、
／ｊｂのペース入力曲線、 鉾、ｌＡ３．Ａ１１ａ、＆
弘ｂ 、−、Ａｊａ 。Ａｊｂ、・・・電機子電流曲線、 Ａｓ 、 ６２ ａ
・・・オペアンプ３ｑの出力曲線、 ｕｇ・・・端子：
ｔ／ａの電圧曲線、初・・・コンデンサＪの電圧曲線。Fig. 1 is a plan view of the device of the present invention, Fig. 2 is a developed view of the magnet rotor and armature, and Fig. 3 is a energization control circuit diagram of the armature coil used in the device of the present invention. The figure shows a time chart of the electrical signals of each part of the circuit in Fig. 3, Fig. 3 is a graph of the output curve of the operational amplifier 3μ in Fig. 3 (b), and Fig. 6 shows a time chart of the armature current. show. l...Rotating shaft, 2...Cylinder, 3...Bearing, II, ja, 4! b, ++, +a-・
・Magnetic core and salient pole, ja. jb,..., jd, J, x...armature coil, B. Aa,...,Ad...Magnetic rotor, io・
...Hall element, 13...Mild steel cup, 32,3
2a, 32b...IO, /IA...constant voltage circuit,
30a, 30b...DC power supply positive and negative terminals, //a,
//b, /2a, /2b, 2/, 2. t. /zaa, /zat+, j4! ... operational amplifier, jj
a, /3b. 36a...771 circuit, 2Ab...! Aa... Rectangular wave shaping circuit, 29... Monostable circuit, J... Capacitor, jja, /jb, /Aa, /Ab,,
? ! -) transistor, J...amplifier circuit, 2/a,'
Ja...Reference voltage terminal, 30a, 30b, ), Hiroa
, 2hirob, -, 2ga, 21b, +++. 2gg-IC pin, 29 b, 37a, Jo
b - differentiation circuit, 33a, 33b... multiplication circuit, 3
7...Flip-flop circuit, G, G-/...block circuit, j/a. j/b, -, S2a, -';2b, -,,? qa
,,7qb,-. 1/-Oa, IAOb, - Output curve of Hall element 10, , 5'Ja. ! ;3b, ・, 3hiroa, 54Cb, -, jja
, jjb , -. S6a, j6b, ... Output curve of rectangular wave shaping circuit, 1
A2a, 1A2b, =-, 1AJa, Hiro J'b
, ・−,! ;ga, 31b. ..., S9a, 59b, ...transistor/ja,
/jb pace input curve, Hoko, lA3. A11a, &
Hirob, -, Aja. Ajb, ... armature current curve, As, 62 a
... Output curve of operational amplifier 3q, ug... terminal:
Voltage curve of t/a, first... Voltage curve of capacitor J.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071975AJP2655270B2 (en) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | One-phase semiconductor motor |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071975AJP2655270B2 (en) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | One-phase semiconductor motor |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248988Atrue JPH01248988A (en) | 1989-10-04 |
| JP2655270B2 JP2655270B2 (en) | 1997-09-17 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071975AExpired - LifetimeJP2655270B2 (en) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | One-phase semiconductor motor |
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| CN102287269A (en)* | 2011-06-28 | 2011-12-21 | 北京动力机械研究所 | Electric starter for small turbine engine |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0847133A1 (en)* | 1996-12-05 | 1998-06-10 | General Electric Company | A capacitively powered motor and constant speed control therefor |
| US5982122A (en)* | 1996-12-05 | 1999-11-09 | General Electric Company | Capacitively powered motor and constant speed control therefor |
| CN102287269A (en)* | 2011-06-28 | 2011-12-21 | 北京动力机械研究所 | Electric starter for small turbine engine |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2655270B2 (en) | 1997-09-17 |
| Publication | Publication Date | Title |
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