JPH0583981A - 直流モータ装置 - Google Patents
直流モータ装置Info
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- JPH0583981A JPH0583981A JP3265250A JP26525091A JPH0583981A JP H0583981 A JPH0583981 A JP H0583981A JP 3265250 A JP3265250 A JP 3265250A JP 26525091 A JP26525091 A JP 26525091A JP H0583981 A JPH0583981 A JP H0583981A
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- Japan
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- motor
- coils
- current
- distributor
- movable part
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小さい電流容量の電源でも起動できると共
に、駆動力の大きな直流モータ装置を提供すること。 【構成】 可動部永久磁石1と、複数のコイル2〜5
と、該コイル2〜5への電流路を切替え制御する分配器
8と、モータ可動部の回転位置を検出し前記分配器へ切
替え信号を出力する位置検出器7を具備する直流モータ
装置において、コイル2〜5へ流れる電流を脈動させる
脈動化手段(パルス化手段)10を設け、モータ起動時
この脈動化手段16により、分配器8により通電される
コイル2〜5に流れる電流を脈動させる。
に、駆動力の大きな直流モータ装置を提供すること。 【構成】 可動部永久磁石1と、複数のコイル2〜5
と、該コイル2〜5への電流路を切替え制御する分配器
8と、モータ可動部の回転位置を検出し前記分配器へ切
替え信号を出力する位置検出器7を具備する直流モータ
装置において、コイル2〜5へ流れる電流を脈動させる
脈動化手段(パルス化手段)10を設け、モータ起動時
この脈動化手段16により、分配器8により通電される
コイル2〜5に流れる電流を脈動させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流モータ装置に関する
ものであり、特に小さい起動電流で起動できるようにし
た直流モータ装置に関するものである。
ものであり、特に小さい起動電流で起動できるようにし
た直流モータ装置に関するものである。
【0002】従来、大きな駆動力を特に必要とする直流
モータにおいては、コイルより発生する磁束密度を高め
るために、磁路を磁性体で形成するが、モータ可動部に
組み込まれた永久磁石からの磁束は透磁率の高いこの磁
性体部分に収束する。そのため、この永久磁石と磁性体
部分の間に強い磁気吸引力が発生し、これを起動するた
めには多大な起動電流を電源より供給する必要があっ
た。
モータにおいては、コイルより発生する磁束密度を高め
るために、磁路を磁性体で形成するが、モータ可動部に
組み込まれた永久磁石からの磁束は透磁率の高いこの磁
性体部分に収束する。そのため、この永久磁石と磁性体
部分の間に強い磁気吸引力が発生し、これを起動するた
めには多大な起動電流を電源より供給する必要があっ
た。
【0003】図4は一般的な直流モータの可動部及び固
定部の磁極部分を示す断面図である。可動部永久磁石1
は、その極性が交互に配置され、固定部コイル2〜5は
鉄心6に巻回されている。前述の通り、可動部永久磁石
1より発生する磁束は透磁率の高い磁性体部分である鉄
心6に収束され、該鉄心6と前記可動部永久磁石1との
間で強い磁気吸引力が生じ、可動部は一定方向に拘束さ
れる。従って、可動部を回転させるためには、前記拘束
力に打ち勝てるだけの磁束を他のコイル(図4ではコイ
ル2,4)から発生させる必要がある。
定部の磁極部分を示す断面図である。可動部永久磁石1
は、その極性が交互に配置され、固定部コイル2〜5は
鉄心6に巻回されている。前述の通り、可動部永久磁石
1より発生する磁束は透磁率の高い磁性体部分である鉄
心6に収束され、該鉄心6と前記可動部永久磁石1との
間で強い磁気吸引力が生じ、可動部は一定方向に拘束さ
れる。従って、可動部を回転させるためには、前記拘束
力に打ち勝てるだけの磁束を他のコイル(図4ではコイ
ル2,4)から発生させる必要がある。
【0004】図5は従来の直流モータ装置の一般的な構
成例を示す図である。可動部永久磁石1の位置を検知す
る位置検出器7の検出信号は、分配器8へ供給され、該
分配器8により、コイル2〜5の内のコイルに選択的に
直流電源9から電流を通電されるように電流路が切り替
えられる。従って、可動部永久磁石1が回転をはじめる
とコイル2〜5に通電する電流路が順次切り替わり、可
動部永久磁石1を組み込んだモータ可動部は回転する。
図8は位置検出器7の出力とコイル2〜5の各々に流れ
る電流波形を示す図である。
成例を示す図である。可動部永久磁石1の位置を検知す
る位置検出器7の検出信号は、分配器8へ供給され、該
分配器8により、コイル2〜5の内のコイルに選択的に
直流電源9から電流を通電されるように電流路が切り替
えられる。従って、可動部永久磁石1が回転をはじめる
とコイル2〜5に通電する電流路が順次切り替わり、可
動部永久磁石1を組み込んだモータ可動部は回転する。
図8は位置検出器7の出力とコイル2〜5の各々に流れ
る電流波形を示す図である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すように構成
された従来の直流モータ装置においては、鉄心6と可動
部永久磁石1との間で強い磁気吸引力が生じてモータ可
動部は一定方向に拘束される。従って、起動時には大き
な電流を流す必要があり、直流電源9や分配器8に電流
容量の大きいものを必要とするという問題点があった。
図7(b)は起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜
5の各々に流れる電流波形を示す図である。
された従来の直流モータ装置においては、鉄心6と可動
部永久磁石1との間で強い磁気吸引力が生じてモータ可
動部は一定方向に拘束される。従って、起動時には大き
な電流を流す必要があり、直流電源9や分配器8に電流
容量の大きいものを必要とするという問題点があった。
図7(b)は起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜
5の各々に流れる電流波形を示す図である。
【0006】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
上記問題点を除去し、小さい電流容量の電源でも起動で
きると共に、駆動力の大きな直流モータ装置を提供する
ことを目的とする。
上記問題点を除去し、小さい電流容量の電源でも起動で
きると共に、駆動力の大きな直流モータ装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図1及び図2に示すように可動部永久磁石1
と、複数のコイル2〜5と、該コイル2〜5への電流路
を切替え制御する分配器8と、モータ可動部の回転位置
を検出し前記分配器へ切替え信号を出力する位置検出器
7を具備する直流モータ装置において、コイル2〜5へ
流れる電流を脈動させる脈動化手段(パルス化手段)1
0を設け、モータ起動時この脈動化手段16により、分
配器8により通電されるコイル2〜5に流れる電流を脈
動させることを特徴とする。
本発明は、図1及び図2に示すように可動部永久磁石1
と、複数のコイル2〜5と、該コイル2〜5への電流路
を切替え制御する分配器8と、モータ可動部の回転位置
を検出し前記分配器へ切替え信号を出力する位置検出器
7を具備する直流モータ装置において、コイル2〜5へ
流れる電流を脈動させる脈動化手段(パルス化手段)1
0を設け、モータ起動時この脈動化手段16により、分
配器8により通電されるコイル2〜5に流れる電流を脈
動させることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記のように脈動化手段10を設け、モータ起
動時この脈動化手段10により、分配器8により通電さ
れるコイル2〜5に流れる電流を脈動させることによ
り、後に詳述するように、任意の回転方向への磁気吸引
力は増減を繰り返すため、可動部は拘束位置を略中心に
して反復振動し、回転力は増加し、小さい電流値でも直
流モータを起動することができる。
動時この脈動化手段10により、分配器8により通電さ
れるコイル2〜5に流れる電流を脈動させることによ
り、後に詳述するように、任意の回転方向への磁気吸引
力は増減を繰り返すため、可動部は拘束位置を略中心に
して反復振動し、回転力は増加し、小さい電流値でも直
流モータを起動することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず、本発明の原理を説明する。図6は本発明の
直流モータの動作原理を説明するための図である。図6
において、可動永久磁石1が拘束されている時、コイル
2に電流が流れると、これによる磁気吸引力が発生し、
拘束磁界による磁気吸引力と平衡した位置で静止する。
その後コイル2への電流が遮断されると、通電前の拘束
位置に戻るが、可動部の慣性力によって反復振動が発生
する。この慣性力が回転方向に作用している時、再度コ
イルに通電されると反復振動量が先の値より大きくな
る。
する。先ず、本発明の原理を説明する。図6は本発明の
直流モータの動作原理を説明するための図である。図6
において、可動永久磁石1が拘束されている時、コイル
2に電流が流れると、これによる磁気吸引力が発生し、
拘束磁界による磁気吸引力と平衡した位置で静止する。
その後コイル2への電流が遮断されると、通電前の拘束
位置に戻るが、可動部の慣性力によって反復振動が発生
する。この慣性力が回転方向に作用している時、再度コ
イルに通電されると反復振動量が先の値より大きくな
る。
【0010】所謂、回転力と慣性力との関係は運動方程
式で表現すると回転力Tは、 T=J(d2θ/dt2)+D(dθ/dt)+kθ 但し、J:慣性力 D:制御係数 k:バネ定数 θ:回転角 であり、初期に通電したときは、静止状態であるため慣
性力はないが、電流を遮断した後、再度電流を通電した
時に慣性力Jが正の値ならば回転力Tは増加し、また回
転角θも増加する。従って、回転方向に慣性力が作用し
た時に、コイル電流が流れるように制御することにより
回転力は増加し、小さい電流値でも直流モータを起動す
ることができる。以下、本発明の直流モータの構成例を
説明する。
式で表現すると回転力Tは、 T=J(d2θ/dt2)+D(dθ/dt)+kθ 但し、J:慣性力 D:制御係数 k:バネ定数 θ:回転角 であり、初期に通電したときは、静止状態であるため慣
性力はないが、電流を遮断した後、再度電流を通電した
時に慣性力Jが正の値ならば回転力Tは増加し、また回
転角θも増加する。従って、回転方向に慣性力が作用し
た時に、コイル電流が流れるように制御することにより
回転力は増加し、小さい電流値でも直流モータを起動す
ることができる。以下、本発明の直流モータの構成例を
説明する。
【0011】図1及び図2はそれぞれ本発明の直流モー
タ装置の構成を示す図である。図1及び図2において、
図4及び図5と同一符号を付した部分は同一部分を示
す。10はコイル2〜5へ流れる電流を脈動させるため
のパルス化手段であり、11は起動完了を検知し前記パ
ルス化手段10の動作を停止若しくはバイパスさせるた
めの信号を出力する起動検知器である。図1の場合はパ
ルス化手段10が位置検出器7と分配器8との間に挿入
されているのに対して、図2の場合は直流電源9から電
流がパルス化手段10を通ってコイル2〜5に供給する
ようになっている。
タ装置の構成を示す図である。図1及び図2において、
図4及び図5と同一符号を付した部分は同一部分を示
す。10はコイル2〜5へ流れる電流を脈動させるため
のパルス化手段であり、11は起動完了を検知し前記パ
ルス化手段10の動作を停止若しくはバイパスさせるた
めの信号を出力する起動検知器である。図1の場合はパ
ルス化手段10が位置検出器7と分配器8との間に挿入
されているのに対して、図2の場合は直流電源9から電
流がパルス化手段10を通ってコイル2〜5に供給する
ようになっている。
【0012】図1及び図2の構成の直流モータ装置にお
いて、可動部永久磁石1の位置を位置検出器7で検知
し、分配器8はコイル2〜5内の任意のコイルに電流を
流すが、この電流はパルス化手段10により断続的に流
れるように制御する。これにより可動部永久磁石1が組
み込まれた可動部に慣性が作用し、上記ように小さな電
流でも起動する。そして起動検知器11が起動完了を検
知するとパルス化手段10の動作を停止させるかバイパ
スする。
いて、可動部永久磁石1の位置を位置検出器7で検知
し、分配器8はコイル2〜5内の任意のコイルに電流を
流すが、この電流はパルス化手段10により断続的に流
れるように制御する。これにより可動部永久磁石1が組
み込まれた可動部に慣性が作用し、上記ように小さな電
流でも起動する。そして起動検知器11が起動完了を検
知するとパルス化手段10の動作を停止させるかバイパ
スする。
【0013】図7(a)は図1及び図2の構成の直流モ
ータ装置の起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜5
の各々に流れる電流波形を示す図である。図示するよう
に起動時にパルス化手段10でコイル2〜5の各々に流
れる電流をパルス化して脈動させる。そして起動後は、
図8に示す従来例と全く同じになる。
ータ装置の起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜5
の各々に流れる電流波形を示す図である。図示するよう
に起動時にパルス化手段10でコイル2〜5の各々に流
れる電流をパルス化して脈動させる。そして起動後は、
図8に示す従来例と全く同じになる。
【0014】上記実施例では、パルス化手段10を位置
検出器7と分配器8の間に設けた例(図1参照)、又は
直流電源9とコイル2〜5の間に設けた例(図2参照)
について説明したが、コイル2〜5に流れる電流を脈動
させる方法としては同様である。
検出器7と分配器8の間に設けた例(図1参照)、又は
直流電源9とコイル2〜5の間に設けた例(図2参照)
について説明したが、コイル2〜5に流れる電流を脈動
させる方法としては同様である。
【0015】図3は本発明の直流モータ装置を太陽電池
12を電源として駆動する場合を示す図である。図示す
るように、太陽電池19の端子に起動検出器11を接続
し、この端子電圧でパルス化手段10が作動するように
している。即ち、太陽電池12は低日射条件下では、電
流容量が小さいため従来の直流モータ装置の構成(図5
参照)が起動できない可能性がある。そこで太陽電池1
2の端子に起動検知器11を接続し、電圧が所定電圧以
下であるとき、パルス化手段10を作動させて分配器8
によりコイルに流れる電流を脈流化することにより、小
さい電流でも直流モータが起動できる。日射量が増加す
れば前記電圧は上昇し、パルス化手段10は自動的に停
止し定常状態となる。特に太陽電池でポンプを起動する
場合は日射状態によりポンプを駆動する直流モータの起
動停止が頻繁に繰り返される場合がある。このような場
合の直流モータに本発明の直流モータ装置を用いると効
果的である。
12を電源として駆動する場合を示す図である。図示す
るように、太陽電池19の端子に起動検出器11を接続
し、この端子電圧でパルス化手段10が作動するように
している。即ち、太陽電池12は低日射条件下では、電
流容量が小さいため従来の直流モータ装置の構成(図5
参照)が起動できない可能性がある。そこで太陽電池1
2の端子に起動検知器11を接続し、電圧が所定電圧以
下であるとき、パルス化手段10を作動させて分配器8
によりコイルに流れる電流を脈流化することにより、小
さい電流でも直流モータが起動できる。日射量が増加す
れば前記電圧は上昇し、パルス化手段10は自動的に停
止し定常状態となる。特に太陽電池でポンプを起動する
場合は日射状態によりポンプを駆動する直流モータの起
動停止が頻繁に繰り返される場合がある。このような場
合の直流モータに本発明の直流モータ装置を用いると効
果的である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
流モータの構造上の特性を利用して起動電流が低減でき
るので、極めて簡単な構成で且つ安価に起動電流を低減
できる直流モータ装置を提供できる。特に、定常運転時
の電流に比べ、起動電流が大きい直流モータを容量の小
さい電源で運転する直流モータ装置に用いると優れた効
果を発揮する。
流モータの構造上の特性を利用して起動電流が低減でき
るので、極めて簡単な構成で且つ安価に起動電流を低減
できる直流モータ装置を提供できる。特に、定常運転時
の電流に比べ、起動電流が大きい直流モータを容量の小
さい電源で運転する直流モータ装置に用いると優れた効
果を発揮する。
【図1】本発明の直流モータ装置の一構成例を示す図で
ある。
ある。
【図2】本発明の直流モータ装置の一構成例を示す図で
ある。
ある。
【図3】本発明の直流モータ装置の一構成例を示す図で
ある。
ある。
【図4】一般的な直流モータの可動部及び固定部の磁極
部分を示す断面図である。
部分を示す断面図である。
【図5】従来の直流モータ装置の一般的な構成例を示す
図である。
図である。
【図6】本発明の直流モータの動作原理を説明するため
の図である。
の図である。
【図7】図(a),(b)はそれぞれ本発明の直流モー
タ装置と従来の直流モータ装置の起動時の位置検出器の
出力とコイルの電流波形を示す図である。
タ装置と従来の直流モータ装置の起動時の位置検出器の
出力とコイルの電流波形を示す図である。
【図8】直流モータ装置の起動後の位置検出器の出力と
コイルの電流波形を示す図である。
コイルの電流波形を示す図である。
1 可動部永久磁石 2〜5 コイル 6 鉄心 7 位置検出器 8 分配器 9 直流電源 10 パルス化手段 11 起動検知器 12 太陽電池
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年11月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すように構成
された従来の直流モータ装置においては、鉄心と可動部
永久磁石1との間で強い磁気吸引力が生じてモータ可動
部は一定方向に拘束される。従って、起動時には大きな
電流を流す必要があり、直流電源9や分配器8に電流容
量の大きいものを必要とするという問題点があった。図
7(b)は起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜5
の各々に流れる電流波形を示す図である。
された従来の直流モータ装置においては、鉄心と可動部
永久磁石1との間で強い磁気吸引力が生じてモータ可動
部は一定方向に拘束される。従って、起動時には大きな
電流を流す必要があり、直流電源9や分配器8に電流容
量の大きいものを必要とするという問題点があった。図
7(b)は起動時の位置検出器7の出力とコイル2〜5
の各々に流れる電流波形を示す図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図1及び図2に示すように可動部永久磁石1
と、複数のコイル2〜5と、該コイル2〜5への電流路
を切替え制御する分配器8と、モータ可動部の回転位置
を検出し前記分配器へ切替え信号を出力する位置検出器
7を具備する直流モータ装置において、コイル2〜5へ
流れる電流を脈動させる脈動化手段(パルス化手段)1
0を設け、モータ起動時この脈動化手段10により、分
配器8により通電されるコイル2〜5に流れる電流を脈
動させることを特徴とする。
本発明は、図1及び図2に示すように可動部永久磁石1
と、複数のコイル2〜5と、該コイル2〜5への電流路
を切替え制御する分配器8と、モータ可動部の回転位置
を検出し前記分配器へ切替え信号を出力する位置検出器
7を具備する直流モータ装置において、コイル2〜5へ
流れる電流を脈動させる脈動化手段(パルス化手段)1
0を設け、モータ起動時この脈動化手段10により、分
配器8により通電されるコイル2〜5に流れる電流を脈
動させることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】図1及び図2の構成の直流モータ装置にお
いて、可動部永久磁石1の位置を位置検出器7で検知
し、分配器8はコイル2〜5内の任意のコイルに電流を
流すが、この電流はパルス化手段10により断続的に流
れるように制御する。これにより可動部永久磁石1が組
み込まれた可動部に慣性が作用し、上記ように小さな電
流でも起動する。そして起動検出器11が起動完了を検
知するとパルス化手段10の動作を停止させるかバイパ
スする。
いて、可動部永久磁石1の位置を位置検出器7で検知
し、分配器8はコイル2〜5内の任意のコイルに電流を
流すが、この電流はパルス化手段10により断続的に流
れるように制御する。これにより可動部永久磁石1が組
み込まれた可動部に慣性が作用し、上記ように小さな電
流でも起動する。そして起動検出器11が起動完了を検
知するとパルス化手段10の動作を停止させるかバイパ
スする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】図3は本発明の直流モータ装置を太陽電池
12を電源として駆動する場合を示す図である。図示す
るように、太陽電池12の端子に起動検出器11を接続
し、この端子電圧でパルス化手段10が作動するように
している。即ち、太陽電池12を低日射条件下では、電
流容量が小さいため従来の直流モータ装置の構成(図5
参照)が起動できない可能性がある。そこで太陽電池1
2の端子に起動検知器11を接続し、電圧が所定電圧以
下であるとき、パルス化手段10を作動させて分配器8
によりコイルに流れる電流を脈流化することにより、小
さい電流でも直流モータが起動できる。日射量が増加す
れば前記電圧は上昇し、パルス化手段10は自動的に停
止し定常状態となる。特に太陽電池でポンプを起動する
場合は日射状態によりポンプを駆動する直流モータの起
動停止が頻繁に繰り返される場合がある。このような場
合の直流モータに本発明の直流モータ装置を用いると効
果的である。
12を電源として駆動する場合を示す図である。図示す
るように、太陽電池12の端子に起動検出器11を接続
し、この端子電圧でパルス化手段10が作動するように
している。即ち、太陽電池12を低日射条件下では、電
流容量が小さいため従来の直流モータ装置の構成(図5
参照)が起動できない可能性がある。そこで太陽電池1
2の端子に起動検知器11を接続し、電圧が所定電圧以
下であるとき、パルス化手段10を作動させて分配器8
によりコイルに流れる電流を脈流化することにより、小
さい電流でも直流モータが起動できる。日射量が増加す
れば前記電圧は上昇し、パルス化手段10は自動的に停
止し定常状態となる。特に太陽電池でポンプを起動する
場合は日射状態によりポンプを駆動する直流モータの起
動停止が頻繁に繰り返される場合がある。このような場
合の直流モータに本発明の直流モータ装置を用いると効
果的である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
フロントページの続き (72)発明者 岩田 實 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内
Claims (1)
- 【請求項1】 モータ可動部に組み込まれた磁石と、モ
ータ固定部の複数コイルと、該コイルへの電流路を切替
え制御する分配器と、前記モータ可動部の回転位置を検
出し前記分配器へ切替え、 信号を出力する位置検出器を具備する直流モータ装置に
おいて、 前記コイルへ流れる電流を脈動させる脈動化手段を設
け、モータ起動時該脈動化手段により、前記分配器によ
り通電される前記コイルに流れる電流を脈動させること
を特徴とする直流モータ装置。
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