JPH04255492A - リラクタンスモータを整流する回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は固定子を持つリラクタンスモータ
を整流する回路装置に関連し、該固定子は固定子に対し
て回転可能な回転子の運動座標（ｍｏｔｉｏｎｃｏｏｒ
ｄｉｎａｔｅ　）に沿う第１サイクリック配列（ａ　ｆ
ｉｒｓｔ　ｃｙｃｌｉｃ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に
おいて、回転子の運動座標に対して所定の長さと位相の
電流パルスが回転子の位置と速度に依存して適当なサイ
クルで供給できる多数の捲線を具えている。

【０００２】

【背景技術】米国特許第４，７３９，２４０　号はそこ
に固定子位相点弧パターン（ｓｔａｔｏｒ　ｐｈａｓｅ
　　　　ｆｉｒｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　　）を蓄積す
る例えばＲＯＭ　のようなメモリを採用するマイクロコ
ンピュータに基づくスイッチト・リラクタンス駆動（ｍ
ｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｂａｓｅｄ　　　　　ｓｗ
ｉｔｃｈｅｄ　ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ　ｄｒｉｖｅ　）
用の整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）を開示している。 この整流子はターンオン角と位相スイッチング電流パル
スのパルス長の選択的調整が可能である。その各位相の
パルス長のみで異なる点弧パターンはメモリに蓄積でき
る。パルス位相とパルス継続期間の調整は広い速度範囲
にわたるモータのトルク制御を許容する。

【０００３】ティー・ジェー・イー・ミラー（Ｔ．　Ｊ
．　Ｅ．　Ｍｉｌｌｅｒ　）の「ブラッシレス永久磁石
・リラクタンスモータ駆動（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ　Ｐｅ
ｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ　ａｎｄ　Ｒｅｌｕｃｔ
ａｎｃｅ　Ｍｏｔｏｒ　Ｄｒｉｖｅｓ）」、クラレンド
ン出版（Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ　Ｐｒｅｓｓ　）、オック
スフォード（Ｏｘｆｏｒｄ）、１９８９年、という本の
頁１７７　から１８０　、さらに特定すれば頁１７８の
説明を伴う第７．１６（ｂ）　図、最後のパラグラフ、
頁１７９　ならびに頁１８０　、第１パラグラフから、
ｎ相モータの変換器回路が既知であり、そこではｎ＋１
個のトランジスタのみが必要である。電流振幅を制御す
るために、高周波「電流チョッピング（ｃｕｒｒｅｎｔ
　ｃｈｏｐｐｉｎｇ）」がすべての位相（すなわちモー
タの捲線）に共通な１個の「頂部（ｔｏｐ　）」トラン
ジスタの回路で実行される。「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」
トランジスタは、モータシャフトの位置を決定するセン
シング手段およびゲート論理により制御されて、チョッ
プされた電圧あるいはチョップされた電流を所定の正確
な順序でモータの位相に整流（ｃｏｍｍｕｔａｔｅ　）
する。今後説明されるように、この簡単なスイッチング
回路は位相毎に２個のトランジスタを具える「完全な　
　（ｃｏｍｐｌｅｔｅ）」スイッチング回路と比べて実
際に「機能性（ｆｕｎｃｔｉｏｎｌｉｔｙ）」を失わな
いであろう。しかし、高い速度において、位相は簡単な
整流器により十分速くターンオフできず、従ってブレー
キトルクが生起し、その結果として駆動トルクとブレー
キトルク（ネットトルク［ｎｅｔｔ　ｔｏｒｑｕｅ　と
規定される）　が高い速度で非常に速く減少し、かつモ
ータ損失が増大することが認められる。

【０００４】さらに、米国特許第４，７３９，２４０　
号に記載された手段はリラクタンスモータの高速度にお
ける前述の欠点の救済には適していないように見える。

【０００５】

【発明の開示】本発明の目的はリラクタンスモータを整
流する簡単な回路装置を与えることであり、その装置は
非常に高速であっても完全な整流、従って高いトルクと
低い損失を保証する。

【０００６】この目的は本発明による回路装置によって
達成され、そこでは速度が所定の値を超過する場合に、
低速度で規定されたサイクリックトレーンの次に少なく
とも到来する電流パルスが各供給電流パルスの後で省略
（ｏｍｉｔ）される。

【０００７】本発明による回路装置は回転型モータおよ
びリニアーモータの双方の形態での動作に使用できる。 固定子と回転子が回転対称態様で配設されている通常の
回転型モータにより、固定子の捲線は周辺に沿って特定
の角度分割と順序で備えられ、従って特定の、好ましく
は一様な角間隔を持つモータの運動座標が具えられてい
る。運動座標に沿う捲線のこの順序はサイクルが角度３
６０　°すなわち回転子の１回転により形成される第１
サイクリック配列を表している。回転子が移動すると、
捲線の第１サイクリック配列は回転子の各完全回転で通
過される。

【０００８】しかし、リニアーモータのサイクルは前述
の捲線が所定の順序で配設されている固定子のパスある
いはセクションをそれぞれ具えるように決定できる。従
って長い固定子はそのような複数のサイクルの連係（ｌ
ｉｎｋｉｎｇ　）により形成される。

【０００９】回転子が固定子に対して運動座標に沿って
移動する場合、電流パルスの開始から次の電流パルスま
で回転子によりカバーされた空間距離は現在の技術によ
り一定のままであるが、しかしその結果として、関連時
間間隔は高い速度に変わる場合短縮される。捲線の電流
パルスのスィツチオンとスィツチオフ動作が捲線のイン
ダクタンスと利用可能な電圧に依存するから、このスイ
ッチングに必要な時間間隔はたとえ高い速度でも不変の
ままであり、一方、２個の電流パルスの開始の間の時間
距離は速度の増大とともに短くなりさえする。関連する
リラクタンスモータの構造により決定された特定速度を
超過する場合、２個の連続電流パルス間の時間距離はあ
る値より短くなり、それ以下では所要の形でスイッチオ
ンとスイッチオフ動作を有する電流パルスを備えること
はもはや可能ではない。特に連続電流パルスはオーバー
ラップし始め、従って前述のブレーキトルクと固定子損
失が生起する。

【００１０】本発明は簡単な態様でこの有害な効果を除
去し、そこでは特定電流パルスは低速度に備えられた個
別捲線の電流パルスのシーケンス、すなわち捲線のサイ
クリックシーケンスで省略され、換言すれば回転子の運
動座標のこの点に関連する捲線は、速度が各ケースでモ
ータ形態に依存して決定できる所定の値を超過する場合
の電流を供給しない。例えば、２番目の各電流パルス（
ｅｖｅｒｙ　ｓｅｃｏｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔｐｕｌｓｅ
）は省略できる。３番目の各電流パルスのみを形成し、
かつ形成された電流パルスの各ペアーの間で２個の電流
パルスを省略することもまた可能である等々である。こ
の態様で、各単一電流パルスは継続期間が不変である場
合に、２個の連続電流パルスのオーバーラップなしに、
運動座標の大きなセクションを配置している。このよう
に損害を与えるブレーキトルクを回避し、かつ回転子で
高い速度を達することが可能となる。

【００１１】電流パルスの省略に加えて、所定の速度を
超過して供給電流パルスが回転子の運動座標に対する所
定の値だけ延長され、かつそれらの最終位置が運動座標
に対して不変のままであることが有利である。それ故、
大きな時間間隔が供給電流パルスに利用でき、かつ電流
パルスの最終位置の制限は運動座標に沿ったこの延長の
結果として上記のブレーキトルクの生起を回避している
。電流パルスの十分な継続期間が高速度でも可能なリラ
クタンスモータの速度とパワーの完全な制御を行う。

【００１２】直流電圧源からリラクタンスモータを給電
するよう工夫された本発明による回路装置は、リラクタ
ンスモータの各捲線に対してすべてのＨ回路に共通な第
１の縦分枝（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉａｌ　ｂｒａｎｃｈ）
、および各Ｈ回路に対して直流電圧源の端子間に配設さ
れた第２縦分枝を持つ非対称Ｈ回路であって、該第２縦
分枝が各々スイッチ要素と、直列結合で整流要素を具え
、整流要素は直列電圧源に対して逆極性であり、各Ｈ回
路において１つの縦分枝のスイッチ要素と別の縦分枝の
整流要素は直流電圧源の同じ端子に接続され、かつＨ回
路の横分枝（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｂｒａｎｃｈ　）
の関連捲線がスイッチ要素の接合と各縦分枝の整流要素
との間に配設されることが有利である。

【００１３】そのような回路装置は非常に高速度の範囲
で簡単な動作をする非常に簡単な構造の利点を統合して
いる。

【００１４】速度制御、あるいは電流制御を含むパワー
制御での上述の回路装置の特に簡単な統合は、第２縦分
枝は共通測定要素にわたる関連スイッチ要素から直流電
圧源の関連端子に導かれることを可能にしている。

【００１５】さらに本発明による回路装置の上述の実施
例の開示に対して、ドイツ国公開特許第３８　１９　０
９７　号の内容が参照される。

【００１６】有利な実施例において、本発明による回路
装置は、運動座標に沿って回転子を表す位置信号を発生
する位置信号発生器（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ
　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　）を具えている。本発明による
回路装置の特に簡単な構造に対して、回転子の速度を表
す速度信号が時間に依存する位置信号の変化からさらに
導かれている。回転子の速度をセンスする個別センシン
グ手段は不必要であろう。

【００１７】非常に少ない回路と費用で実現できる電気
形態のみならず機械形態は、回転子が第２サイクリック
配列に細分され、位置信号発生器が回転子に接続されか
つ第２サイクリック配列に従って細分された運動座標発
生手段を具え、かつそれに多数のセンシング要素を有し
、この数が第２サイクリック配列に対応し、かつセンシ
ング要素が第１および第２サイクリック配列の最小公倍
数により決定された固定子配列の完全サイクルの一部分
を形成する１単位の長さにより回転子の運動座標に沿っ
て相互間隔が取られ、かつ運動座標発生手段がサイクリ
ック配列を有し、従って各センシング要素が２単位の長
さの第１セクションにわたって第１信号値を生成し、か
つ４単位の長さの隣接第２セクションにわたって第２信
号値を生成することで得られている。

【００１８】この点で、英国特許明細書第１，５７２，
５８６　号がブラッシレス直流モータを具えるディスク
駆動システムを開示していることを認識すべきである。 このモータは回転子とともに回転可能なフロッピーディ
スクを具え、該ディスクはタコメータトラックを形成す
るその周辺の周りに分布された透明スロットあるいは開
口　　（ａｐｅｒｔｕｒｅ）の円形アレイを有している
。このタコメータトラックはフロッピーディスクが回転
している間にタイミング信号のトレーンを生成する光学
的センシング組立体で走査される。これらのタイミング
信号は速度制御回路網の速度信号として処理される。そ
の上フロッピーディスク３６は不透明でありかつディス
ク周辺で９０°セクタを占める一対の全く反対の放射延
長（ｒａｄｉａｌ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）かパドル（ｐ
ａｄｄｌｅ）を追加して具えている。これらのパドルと
は反対に、３個のセンシング組立体はディスクの６０°
セクタにわたって等分に分布され、従ってそれらは３０
°で相互間隔が取られている。これらの各センシング組
立体はもしいずれのパドルもその組立体に反対に位置さ
れない場合にのみ出力信号を生成する。フロッピーディ
スクが回転する場合、角度３０°だけ同相に偏位されて
いる信号のパルスを持つ３個の方形波位置信号が生成さ
れる。

【００１９】他方、本発明の上述の実施例の位置信号発
生器は、前述の簡単化を導く位置信号と速度信号の双方
を形成するために使用される。

【００２０】高い費用効果と小型構造に対して、これは
リラクタンスモータを整流する異なる構造に良好な適用
性を同様に付加するのだが、本発明による回路装置は位
置信号および速度信号が印加され、かつ捲線に電流パル
スをスイッチする制御アレイを具えている。この制御ア
レイは捲線のスイッチ情報信号が位置信号と速度信号の
各々の値を蓄積するメモリ装置を具えていることが好ま
しい。このタイプのメモリ装置はいわゆる多くの変形を
持つＲＯＭ　により構成できる。

【００２１】この点で、米国特許第４，４７９，０７８
　号がブラシレス直流モータの制御システムを既に開示
し、ここではＲＯＭ　が回路装置にわたって捲線に供給
する整流エネルギー供給を制御するために使用されてい
る。また本発明によるリラクタンスモータと動作モード
に対して、簡単化と価格低減が与えられている。本発明
の一層有利な実施例は従属請求項で請求されている。

【００２２】本発明の好ましい実施例は図面と以下の説
明で表された例示の実施例により与えられている。

【００２３】

【実施例】図１に示されたリラクタンスモータは運動座
標Ｗに沿ってその縦軸の周りで回転可能な回転子２を持
つ固定子１を具えている。固定子１は運動座標Ｗに沿っ
て固定子１の周辺にわたり等分に分布されている３個の
捲線１０，　２０，　３０を有している。各捲線１０，
　２０，　３０は２つの部分に分割され、それらは２個
の全く反対の固定子極１１，　２１，　３１にそれぞれ
位置されている。捲線１０，　２０，　３０は運動座標
Ｗに沿った第１サイクリック配列を形成し、一方、固定
子１と捲線１０，　２０，　３０を具える固定子配列の
完全なサイクルは完全な回転、すなわち運動座標Ｗに沿
う３６０　°の角度範囲に等しい。第２サイクリック配
列において、回転子２は運動座標Ｗに沿う４個の等距離
回転子極３を具えている。またこの場合に、全サイクル
は運動座標Ｗに沿う３６０　°の角度範囲により形成さ
れている。

【００２４】運動座標Ｗに沿って回転子２の運動を生成
するために、固定子１のそれらの配列に従うサイクルお
よび回転子２の位置と速度に応じて電流パルスが捲線１
０，　２０，　３０に供給されている。これらの電流パ
ルスの長さは運動座標Ｗの方向に測定されている。図１
に示された例では、第１捲線１０は電流Ｉが供給され、
一方、回転子は表された位置を有している。回転子にこ
のように及ぼされた力は回転子２の中心から周辺に走る
半径方向の破線４が頂部固定子極１１に示された破線５
に整列する位置に運動座標Ｗに沿ってこの回転子を移動
する。この回転角に到達すると、すなわち運動座標Ｗの
この値に達すると、第１捲線１０の電流パルスは終了し
、同時に電流パルスが第２捲線２０に供給される。回転
子２に及ぼされた力は２個の回転子極３が固定子極２１
に対面するまでさらに運動座標Ｗの方向にこの回転子を
３０°移動する。すると第２捲線の電流パルスが終了し
、かつ電流パルスが第３捲線３０に供給され、その結果
として回転子２は運動座標Ｗに沿ってさらに３０°だけ
移動される。このような順序で捲線１０，　２０，　３
０への電流パルスの供給は連続され、それは回転子２が
全回転を行うまで連続される。すると電流パルスはサイ
クリックトレーンで生起し、一方、図１に示された典型
的なモータの電流パルスの完全サイクルは回転子２の全
回転に対応する。

【００２５】図３は捲線１０，　２０，　３０を通る一
連の電流パルスを簡単化したものを示している。この図
面で、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３はそれぞれ第１，第２，第３捲
線１０，　２０，　３０の電流を表している。完全サイ
クルの４分の１に対応する回転角０°から９０°の運動
座標Ｗの範囲で、電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３は運動座
標Ｗに対して３０°の長さでお互いに連続している。第
３捲線３０の電流パルスＩ３の終わりには第１捲線１０
の次の電流パルスＩ１が後続している。

【００２６】捲線１０，　２０，　３０の電流パルスＩ
１，Ｉ２，Ｉ３について図３に示されたサイクリックト
レーンは低速度で使用され、かつ図３において、そのよ
うな使用が表されている。回転子２の速度が増大する場
合、運動座標Ｗに沿う電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の長
さは不変のままであるが、しかし個別電流パルスの継続
期間は低減される。電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の縁部
がリラクタンスモータのインダクタンスに依存し、かつ
回転子２の速度に実質的に独立な時定数を有するから、
縁部が全体の電流パルスで演ずる部分は速度が増大する
と増大する。それ故、電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の所
望の形は構造のタイプにより規定された速度値をもはや
越えることがてきず、せいぜい電流パルスは運動座標Ｗ
に沿う大きな範囲をカバーすべきである。図３に示され
た電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の所定のサイクリックト
レーンでは、前述の速度値を越えるとこれはパワーの低
減と高い電流損失となろう。

【００２７】本発明によると、低速度のサイクリックト
レーンで続く少なくとも電流パルスは、所定の値（その
値はリラクタンスモータの構造データに基づいて選択で
きる）を越える速度による上述の欠点を救済するように
各供給電流パルスの後で省略される。２番目の各パルス
は低速度で供給すべき電流パルスのサイクリックトレー
ンから省略される。このケースが図４に示されている。 ２番目の各パルスが電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３のサイ
クリックトレーンから省略され、従って第３捲線３０の
パルス、すなわちＩ３は次の電流パルスとして示された
第１電流パルスＩ１に続く。この供給電流パルスＩ３の
後で、図３に示されたサイクリックトレーンのラインで
後続する電流パルスＩ１は省略され、そして次の電流パ
ルスＩ２が供給される等々である。

【００２８】その上、この手段は回転子２の運動座標Ｗ
に対して所定の量だけ供給電流パルスを延長することに
より図４で統合される。図４は不変の終端位置を持ち、
かつその前縁が１５°だけ延長されている電流パルスＩ
１，Ｉ２，Ｉ３を示している。それ故、高速度で、所望
の振幅値に対して個別電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の電
流の完全な立ち上がりに十分な時間間隔が可能となり、
従ってリラクタンスモータの電流制御とパワー制御はた
とえ高速度であっても実現できる。従って、図４におい
てモータが図３（低速度）に従って動作する場合に、第
１電流パルスＩ１は０°の代わりに−１５°で開始し、
次に供給された電流パルスＩ３は６０°の代わりに４５
°で始まる。

【００２９】図２は直流電圧源から図１に示されたよう
なリラクタンスモータを給電する特に簡単化された回路
装置を示し、該直流電圧源は回路の２個の供給電圧端子
４０，　４１に接続され、かつ直流電圧Ｕを生成し、該
電圧は供給電圧端子４０，　４１に接続された平滑キャ
パシタ４２で利用可能である。リラクタンスモータの各
捲線１０，　２０，　３０に対して、すべてのＨ回路に
共通な第１縦分枝を持つ非対称Ｈが存在し、該分枝は電
流制御トランジスタ４３と、その極性が直流電圧Ｕに対
して逆なキックバックダイオード（ｋｉｃｋ−ｂａｃｋ
　ｄｉｏｄｅ　）４４の直列結合を具えている。 この共通第１縦分枝に加えて、各非対称Ｈ回路はセレク
タトランジスタ１２，　２２，　３２、トランジスタに
直列に接続されかつ直流電圧Ｕに対して逆極性を有する
第２キックバックダイオード１３，　２３，　３３をそ
れぞれ具え、さらに図２に示された実施例ではすべての
第２縦分枝に共通な測定要素４５を具えている。電流制
御トランジスタ４３ならびにセレクタトランジスタ１２
，　２２，　３２は関連縦分枝のキックバックダイオー
ド４４および１３，　２３，　３３（関連整流器素子）
のスイッチング要素を形成している。さらに、各Ｈ回路
において、１つの縦分枝４３，　４４のスイッチ素子４
３と、他の縦分枝１２，　１３；　２２，　２３；　３
２，　３３の整流器要素１３，　２３，　３３の１方の
側は給電電圧の同じ端子４０に、すなわち直流電圧源の
同じ端子に接続されている。リラクタンスモータの関連
捲線１０，　２０，　３０はスイッチ素子４３；　１２
，２２，　３２と各縦分枝の整流器素子４４；　１３，
　２３，　３３の接合点の間のＨ回路の横分枝に配設さ
れている。これらの接合点はそれぞれ４６；　１４，　
２４，　３４とラベルされている。

【００３０】第２縦分枝１２，　１３；　２２，　２３
；　３２，　３３が直流電圧源の端子４１に接続されて
いる共通測定要素４５は、それぞれ電流パルスＩ１，Ｉ
２，Ｉ３の振幅を測定する電流測定要素として配設され
ている。測定電流値は測定ライン４７にわたって測定要
素４５により減算器４８に印加され、かつそこで公称電
流値端子（ｎｏｍｉｎａｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｖａｌｕ
ｅ　　　　　ｔｅｒｍｉｎａｌ）４９を通して供給され
た公称電流値から減算される。このようにして形成され
た差は入力５０を通して電流コントローラ５１に到達し
、該コントローラは電流制御トランジスタ４３のスイッ
チング信号をその出力５２に生成する。増幅器段５３で
要求されたように付加的に増幅できるこのスイッチング
信号は高周波モードで電流制御トランジスタ４３をター
ンオン・オフするために使用され、電流コントローラ５
１は測定電流値と公称電流値の間の制御偏差に従ってデ
ューテイサイクルを調整する。

【００３１】図２に示された回路はさらにセレクタトラ
ンジスタ１２，　２２，　３２の各々に対してその各ベ
ースに接続された駆動増幅器１５，　２５，　３５を含
み、それを通してセレクタ端子１６，　２６，　３６か
らの増幅器スイッチング信号はセレクタトランジスタ１
２，　２２，　３２にそれぞれ印加される。 これらのスイッチング信号により、電流を供給すべき捲
線１０，　２０，　３０のいずれかはその運動座標Ｗに
沿って回転子２により採用された位置で選択され、従っ
てこの捲線において電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３は電流
制御トランジスタ４３の制御の下で形成できる。さらに
、オアゲート５４はセレクタ端子１６，　２６，　３６
からの３個のスイッチング信号に基づいてライン５５に
解放信号を形成し、該解放信号はアンドゲート５６を通
して少なくとも１つのセレクタトランジスタ１２，　２
２，　３２が導通になり、かつそこに電流パルスＩ１，
Ｉ２，Ｉ３が流れる時間間隔でのみ電流コントローラ５
１の出力５２で電流制御トランジスタ４３のスイッチン
グ信号の通過を許容する。

【００３２】図５は図１に示されたリラクタンスモータ
が本発明による上述の態様で動作できる回路装置の典型
的な実施例のブロック線図を示している。固定子１、回
転子２、捲線１０，　２０，　３０ならびに図２に示さ
れた周波数変換器（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｎｇｅ
ｒ　）を具えるモータが図５の頂部セクションに示され
、直流電圧源５７の図２に示された回路の端子ならびに
別の端子と接合点は既に記載された文字でラベルされて
いる。

【００３３】図５に示された典型的な実施例では、リラ
クタンスモータの回転子２は運動座標Ｗに沿って回転子
２の位置を表す位置信号を発生する位置信号発生器５９
に、シャフト５８として表された機械的接続により連結
されている。この位置信号発生器５９は図５に示された
実例では回転子２とタンデムに回転する運動座標発生要
素６０（ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｇｅｎ
ｅｒａｔｏｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　）を有している。運動
座標発生要素６０の正確な構造は図６から分かる。さら
に、運動座標発生要素６０は、リラクタンスモータの回
転子２が細分され、区分されている第２サイクリック配
列に対応している。この目的で、４個のセンシング要素
が運動座標発生要素６０の周りに配設され、その数の４
は回転子２のセグメントの数、従って運動座標発生要素
６０の区分の数にそれが対応しているという意味で第２
サイクリック配列に対応している。この例では、センシ
ング要素数６１から６４は回転子２の回転子極３の数に
対応している。センシング要素６１から６４は固定子配
列の全サイクルの第１サイクリック配列（固定子１の）
と第２サイクリック配列（回転子２の）の最小公倍数を
形成する距離で回転子２の運動座標Ｗに沿って相互間隔
が取られている。固定子配列の全サイクルが運動座標Ｗ
の３６０　°範囲を含んでいるこの例では、固定子１の
第１サイクリック配列は固定子極１１，　２１，　３１
で６分割された３６０　°の角度範囲からなり、一方、
回転子２の第２サイクリック配列は回転子２の周辺に沿
って４個の回転子極３に従って４なる細分を有している
。上記の単位の長さは運動座標Ｗに沿って１５°の範囲
を有し、それは固定子１のすべての周辺の２４分の１に
対応し、従って固定子配列の全サイクルの２４分の１に
対応している。

【００３４】図６でさらに表されるような運動座標発生
要素６０は、１単位の長さにより運動座標Ｗに沿って相
互間隔が取られた各センシング要素が２単位の長さ（こ
の例では３０°）の第１ラインセクション６５，　６６
　，６７，　６８にわたって第１信号値を生成し、かつ
４単位の長さ（この例では６０°）の隣接第２ラインセ
クション６９，　７０，　７１，　７２にわたって第２
信号値を生成するようなサイクリック構造を有している
。センシング要素６１から６４はＳ１からＳ４とラベル
された信号を生成する。運動座標発生要素６０に対する
センシング要素６１から６４の位置は信号Ｓ１からＳ４
を示す矢印により図６に示されよう。第２セクション６
９から７２とは異なっている第１セクション６５から６
９の概略表現は運動座標発生要素６０のこれらのセクシ
ョンの異なる形態を示している。常に第１および隣接第
２セクション、例えば６５と６９はこの運動座標発生要
素６０のセグメントを形成する。各セグメントが第１セ
グメントにわたって延在する第１範囲を有することが好
ましく、かつ第１光学および／または電気および／また
は磁気特性と第２セグメントにわたって延在する隣接第
２範囲を有し、かつ第２光学および／または電気および
／または磁気特性を有している。センシング要素６１か
ら６４は従って光学および／または電気および／または
磁気センサーである。

【００３５】センサー要素６１から６４により供給され
た信号Ｓ１からＳ４（その各々は上記の双方の信号値を
取ることができる）は一緒に位置信号を形成する。この
信号はコントローラ７７の入力７３，　７４，　７５，
　７６に印加され、ここで信号Ｓ１からＳ４は入力信号
Ｅ１からＥ４を参照している。入力７８で印加されるコ
ントローラ７７の入力信号Ｅ５は信号Ｓ１、およびアン
ドゲート７９と、アンドゲート７９により生成された信
号の各下降縁部によりスイッチされるフリップフロップ
段８０における周期の引き続く２倍化（ｄｏｕｂｌｉｎ
ｇ）によりアンドゲート７９との結合で信号Ｓ２の反転
形から復元される。

【００３６】コントローラがメモリ手段、さらに特定す
るとプログラマブルランダムアクセスメモリ（ＰＲＯＭ
−ＥＰＲＯＭあるいはそのようなもの）を具えることが
好ましく、そこではスイッチング情報信号は位置信号と
入力７８における別の入力信号の各値、すなわち信号Ｅ
１からＥ５の信号値の各組合せでリラクタンスモータの
捲線１０，　２０，　３０に蓄積される。Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３と参照されたこれらの信号はコントローラ７７の出
力８１，　８２，　８３に供給され、かつ図２に表され
た回路装置のセレクタ端子１６，　２６，　３６に印加
される。

【００３７】コントローラ７７は、スイッチング情報信
号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３と同じようにコントローラ７７に蓄
積され、かつ１単位の長さだけ運動座標Ｗに沿って回転
子２が移動する度毎に第１信号値から第２信号値に、あ
るいはその逆にその値が変化する出力信号Ｑ４を出力８
４に有している。回転子２が移動すると、それは一様な
方形波信号を生成し、それから回転子２の速度を表すア
ナログ速度信号が信号形成段（ｓｉｇｎａｌｆｏｒｍｉ
ｎｇ　ｓｔａｇｅ）８５で得られる。この目的で、信号
Ｑ４は排他的オアゲート８７の第１入力８６に直接印加
され、かつＲＣ低域通過フィルタ８９を通して排他的オ
アゲート８７の第２入力にも印加される。排他的オアゲ
ート８７の出力９０において、信号Ｑ４の期間の半分の
長さを有するパルストレーンはこのように展開され、そ
のトレーンはそのパルスの下降縁部により単安定トリガ
ー要素９１を活性化する。単安定トリガー要素９１によ
り生成された信号は一定継続期間と回転子２の速度に依
存する距離のパルスからなり、すなわちそれは速度に依
存するデューテイサイクルを有している。直流電圧部分
は回路に後続する低域通過フィルタ９２で抽出され、か
つ信号形成段８５の出力で利用可能となる。

【００３８】出力９３の速度信号は減算器段９４に印加
され、かつ公称値入力（ｎｏｍｉｎａｌ　ｖａｌｕｅ　
ｉｎｐｕｔ　）９５を通して供給された公称速度値（ｎ
ｏｍｉｎａｌ　ｓｐｅｅｄ　ｖａｌｕｅ　）からの実際
の値としてそこで減算される。減算器段９４の出力９６
から、公称速度と実際の速度信号の間の差はＰＩコント
ローラ９７を介して公称電流値として公称電流端子４９
に到達し、従って速度を制御する制御装置を形成するル
ープが閉じられる。

【００３９】出力９３からの速度信号はさらに２個のし
きい値スイッチ９８と９９（比較器あるいはシュミット
トリガー回路であることが好ましい）に印加され、それ
は更にスイッチングしきい値を形成するようそのタップ
１０１，　１０２にわたって基準電圧分割器１００　に
より基準電圧を供給する。従って、第１しきい値スイッ
チ９８は第１スイッチングしきい値を越える速度でその
出力１０３　を通して第１速度信号を生成し、その速度
信号はＥ７と参照され、かつコントローラ７７の入力１
０５　に印加され、一方、第２しきい値スイッチ９９は
信号形成段８５の出力９３の速度信号が第１スイッチン
グしきい値より高い第２スイッチングしきい値を越える
場合にその出力１０４　で第２速度信号を生成する。こ
の第２速度信号は信号Ｅ８としてコントローラ７７の入
力１０６　に印加される。

【００４０】切り替えスイッチ１０７　はさらに方向信
号Ｅ６を生成し、かつこの信号をコントローラ７７の関
連入力１０８　に供給する。

【００４１】入力１０５　と１０６　を通る信号Ｅ７と
Ｅ８により、図５に示された実例のコントローラ７７は
回転子２の速度の特定の超過値を通知する。信号Ｅ７，
Ｅ８は種々の速度範囲で捲線１０，　２０，　３０への
電流供給に影響するいくつかの測度をコントローラ７７
に生じる。この目的で、所望の動作に依存して多少のし
きい値スイッチが備えられる。示された実例では、信号
Ｅ７は回転子２の位置と電流パルスＩ１，Ｉ２，Ｉ３の
初期および最終位置の間で例えば特定の１５°のシフト
をもたらすことが好ましい。信号Ｅ８の結果として、す
なわち高い第２スイッチングしきい値が超過される場合
、電流パルスはフェードアウトでき、かつ同時に回転の
高い数に対する運動座標Ｗに沿う電流パルスの上述の延
長とシフトが実行される。この目的で要求された入力信
号Ｅ１からＥ８の異なる組合せに対するスイッチング情
報Ｑ１からＱ４はコントローラ７７のメモリ手段に蓄積
される。

【００４２】図５に示された回路装置の動作モードの一
例に対して、図７はセンサー要素の位置信号を形成する
信号Ｓ１からＳ４を描き、それらの信号は回転子２の全
サイクルに対する運動座標Ｗに沿うコントローラ７７の
入力信号Ｅ１からＥ４に対応し、すなわち運動座標Ｗに
沿うサイクルの完全な動程（ｔｒａｖｅｌ）に対応する
。これら４本のラインの下にアンドゲート７９の出力信
号ならびに別の入力信号Ｅ５が表されている。運動座標
Ｗに沿う回転子２の矢印でマークされた位置は、センサ
ー要素６１から６４の正確な位置決めならびに運動座標
発生要素６０のセクション６５から７２の正確な形成に
より信号Ｓ１からＳ４の２つの縁部は常に一致すること
が識別される。しかし公差の結果として、信号Ｓ１から
Ｓ４とＥ１からＥ４の異なる組合せがこれらの点で生起
しよう。遷移条件と規定されたこれらの組合せは、メモ
リ手段で規定された信号値Ｑ１からＱ４が運動座標Ｗに
沿う位置信号の隣接値に対するこれらの信号の値に特に
対応するよう割り当てられている本発明による回路装置
に含まれたコントローラ７７の有利な実施例を考慮して
いる。この形態の回路装置を持つリラクタンスモータが
このような態様で動作する場合、スイッチング信号ある
いはスイッチング情報信号の組合せは（それは遷移条件
の生起の前に利用できたか、あるいは遷移条件の決定の
後で生起するのであるが）、また遷移条件の範囲内で拡
張される。それ故、位置信号発生器５９の著しい製造公
差があっても、問題のない動作が可能である。

【００４３】添付の表１は遷移条件と種々の動作条件を
含む種々の位置信号に対する捲線１０，　２０，　３０
のスイッチング情報信号のメモリ手段への蓄積の一例を
表している。センサー要素６１から６４の信号Ｓ１から
Ｓ４は位置信号のすべての組合せオプションをリストす
るコラムに記述され、表の第１ブロックＡは別の入力信
号Ｅ５の第１信号値０に対するすべての位置信号を記述
し、ブロックＢは別の入力信号Ｅ５が第２信号値１を取
る場合の位置信号の同じ値を記述している。従って、信
号Ｅ５の値に従って分離されたブロックＣとＤは適当な
公差を持つ遷移条件の位置信号の可能な値を示している
。

【００４４】信号Ｅ５に対するコラムの右のコラムは例
えば信号Ｅ６からＥ８によりコントローラ７７で決定で
きるＯＣ１　，ＯＣ２　，ＯＣ３　と参照された３つの
動作条件を示している。３つの条件ＯＣ１　，ＯＣ２　
，ＯＣ３　の各々に対して、スイッチング情報情報信号
Ｑ１からＱ４はコラムに記述され、かつ表１の最後のコ
ラムは位置信号と入力信号Ｅ５のすべてのリストされた
値のケースとは無関係である出力信号Ｑ４の値を記述し
ている。

【００４５】ＯＣ１　と参照された第１動作条件は図３
に示されたような低速度の第１方向の回転子２の運動に
対応している。信号Ｑ１からＱ３の数字１により表され
た値は、関連回転子位置で電流パルスが関連捲線１０，
　２０，　３０をそれぞれ通って流れることを示し、一
方、数字０は関連捲線１０，　２０，　３０の無電流状
態を示している。

【００４６】第２動作条件ＯＣ２　は反対方向にゆっく
りした運動が存在するケースを表している。第３動作条
件ＯＣ３　は第１状態と同じ方向の回転子２の高速運動
のケースを示している。これは捲線１０，　２０，　３
０の図４に示された電流変化に対応している。

【００４７】図５に表されかつ表１ならびに他の図面を
参照して説明された本発明の典型的実施例において、速
度は電流パルスＩ１からＩ３の振幅制御により制御され
ている。この目的で、図５に示された回路装置は外部制
御ループを持つ２個の結合された制御ループを具え、公
称値はＰＩコントローラ９７により決定され、かつ公称
電流端子４９で図２に表された内部制御ループに利用可
能であり、かつ電流調整器５１を具えている。電流調整
器５１はデューテイサイクルコントローラの向きに電流
制御トランジスタ４３を調整し、その結果として図３と
図４に示された電流パルスＩ１からＩ３の鋸状波電流が
生成される。

【００４８】前述の装置は例えば回転モータに加えてリ
ニアーモータにも使用できる。リニアーモータにより、
図１に示された回転子と固定子の回転対称配列はリニア
ー配列により置換され、それはその形態に関してリラク
タンスモータの展開に対応し、一方、３６０　°にわた
って分割された固定子と回転子の展開は完全な固定子配
列に従うリニアーモータの完全なサイクルを形成する形
態を生成する。そのようなサイクルはリニアーモータで
お互いに何回か生起することができる。その際、運動座
標Ｗはカルテシアン座標系で決定される。

【００４９】図５に示された回路装置は本質的にアナロ
グ制御回路を形成している。しかし、コントローラの機
能、速度信号に対する信号形成段およびしきい値スイッ
チは１個のディジタル制御回路に統合することもできる
。

【００５０】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による回路装置の典型的な実施例
による整流すべきリラクタンスモータの断面図を示して
いる。

【図２】図２は直流電圧源から図１に示されたリラクタ
ンスモータに給電する簡単化されたスタティック変換器
回路の一例を示している。

【図３】図３は動作の２つの異なるタイプの１つに対す
る図１に示されたリラクタンスモータの捲線中の電流の
変化を図式に示している。

【図４】図４は動作の２つの異なるタイプの他のもの対
する図１に示されたリラクタンスモータの捲線中の電流
の変化を図式に示している。

【図５】図５は本発明による回路装置の典型的な実施例
のブロック線図を示している。

【図６】図６は本発明による回路装置で使用すべき位置
信号発生器を配設する線図を示している。

【図７】図７は図５に示された位置信号のいくつかの信
号変化を示している。

【符号の説明】

１　　固定子 ２　　回転子 ３　　回転子極 ４　　破線 ５　　破線 １０　　第１捲線 １１　　固定子極 １２　　セレクタトランジスタあるいはスイッチ要素あ
るいは縦分枝 １３　　キックバックダイオードあるいは整流要素ある
いは縦分枝 １４　　接合点 １５　　駆動増幅器 １６　　セレクタ端子 ２０　　第２捲線 ２１　　固定子極 ２２　　セレクタトランジスタあるいはスイッチ要素あ
るいは縦分枝 ２３　　キックバックダイオードあるいは整流要素ある
いは縦分枝 ２４　　接合点 ２５　　駆動増幅器 ２６　　セレクタ端子 ３０　　第３捲線 ３１　　固定子極 ３２　　セレクタトランジスタあるいはスイッチ要素あ
るいは縦分枝 ３３　　キックバックダイオードあるいはスイッチ要素
あるいは縦分枝 ３４　　接合点 ３５　　駆動増幅器 ３６　　セレクタ端子 ４０　　供給電圧端子 ４１　　供給電圧端子 ４２　　平滑キャパシタ ４３　　電流制御トランジスタあるいは縦分枝あるいは
スイッチ要素 ４４　　キックバックダイオードあるいは縦分枝４５　
　（共通）測定要素 ４６　　接合点 ４７　　測定ライン ４８　　減算器 ４９　　公称電流値端子 ５０　　入力 ５１　　電流コントローラあるいは電流調整器５２　　
出力 ５３　　増幅器段 ５４　　オアゲート ５５　　ライン ５６　　アンドゲート ５７　　直流電圧源 ５８　　シャフト ５９　　位置信号発生器 ６０　　運動座標発生要素 ６１　　センシング要素あるいはセンサー要素６２　　
センシング要素あるいはセンサー要素６３　　センシン
グ要素あるいはセンサー要素６４　　センシング要素あ
るいはセンサー要素６５　　第１ラインセクションある
いはセグメント６６　　第１ラインセクションあるいは
セグメント６７　　第１ラインセクションあるいはセグ
メント６８　　第１ラインセクションあるいはセグメン
ト６９　　第２ラインセクションあるいはセグメント７
０　　第２ラインセクションあるいはセグメント７１　
　第２ラインセクションあるいはセグメント７２　　第
２ラインセクションあるいはセグメント７３　　入力 ７４　　入力 ７５　　入力 ７６　　入力 ７７　　コントローラ ７８　　入力 ７９　　アンドゲート ８０　　フリップフロップ段 ８１　　出力 ８２　　出力 ８３　　出力 ８４　　出力 ８５　　信号形成段 ８６　　第１入力 ８７　　排他的オアゲート ８８　　第２入力 ８９　　ＲＣ低域通過フィルタ ９０　　出力 ９１　　単安定トリガー要素 ９２　　低域通過フィルタ ９３　　出力 ９４　　減算器段 ９５　　公称値入力 ９６　　出力 ９７　　ＰＩコントローラ ９８　　しきい値スイッチ ９９　　しきい値スイッチ １００　　　基準電圧分割器 １０１　　　タップ １０２　　　タップ １０３　　　出力 １０４　　　出力 １０５　　　入力 １０６　　　入力 １０７　　　切り替えスイッチ １０８　　　入力

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定子（１）を持つリラクタンスモー
   タを整流する回路装置であって、該固定子が固定子（１
   ）に対して回転可能な回転子（２）の運動座標（Ｗ）に
   沿う第１サイクリック配列において、回転子（２）の運
   動座標（Ｗ）に対して所定の長さと位相の電流パルス（
   Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）が回転子（２）の位置と速度に依存
   して適当なサイクルで供給できる多数の捲線（１０，２
   ０，　３０）を具えるものにおいて、速度が所定の値を
   超過する場合に、低速度で規定されたサイクリックトレ
   ーンの次に少なくとも到来する電流パルス（それぞれＩ
   ２，Ｉ３，Ｉ１）が、各供給電流パルス（それぞれＩ１
   ，Ｉ２，Ｉ３）の後で省略されること、を特徴とする回
   路装置。
2. 【請求項２】　　２番目の各パルスが低速度で供給すべ
   き電流パルスのサイクリックトレーン（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ
   ３）から省略されることを特徴とする請求項１に記載の
   回路装置。
3. 【請求項３】　　所定の速度を超過して供給電流パルス
   （それぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ３）が回転子（２）の運動座
   標（Ｗ）に対する所定の値だけ延長され、かつそれらの
   最終位置が運動座標（Ｗ）に対して不変のままであるこ
   と、を特徴とする回路装置。
4. 【請求項４】　　直流電圧源（５７）からリラクタンス
   モータに給電する請求項１から３のいずれか１つに記載
   の回路装置において、リラクタンスモータの各捲線（１
   ０，　２０，　３０）に対してすべてのＨ回路に共通な
   第１縦分枝（４３，　４４）、および各Ｈ回路に対して
   直流電圧源（５７）の端子（４０，　４１）間に配設さ
   れた第２縦分枝（１２，　１３；　２２，　２３；　３
   ２，　３３）を持つ非対称Ｈ回路であって、該第２縦分
   枝が各々スイッチ要素（４３；　１２；　２２；　３２
   ）と、直列結合で整流要素（１３；　２３；　３３；　
   ４４）を具え、整流要素が直列電圧源（５７）に対して
   逆極性であり、各Ｈ回路において１つの縦分枝のスイッ
   チ要素（４３；　１２；　２２；　３２）と別の縦分枝
   の整流要素（１３；　２３；３３；　４４）が直流電圧
   源（５７）の同じ端子（４０，　４１）に接続され、か
   つＨ回路の横分枝の関連捲線（それぞれ１０，　２０，
   　３０）がスイッチ要素（４３；　１２；　２２；　３
   ２）の接合点（４６；　１４；　２４；　３４）と各縦
   分枝の整流要素（１３；　２３；　３３；　４４）との
   間に配設されること、を特徴とする回路装置。
5. 【請求項５】　　第２縦分枝（１２，　１３；　２２，
   　２３；　３２；　３３）が共通測定要素（４５）にわ
   たる関連スイッチ要素（４３；　１２；２２；　３２）
   から直流電圧源（５７）の関連端子（４１）に導かれる
   ことを特徴とする請求項４に記載の回路装置。
6. 【請求項６】　　運動座標（Ｗ）に沿って回転子（２）
   を表す位置信号を発生する位置信号発生器（５９）を特
   徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回路装
   置。
7. 【請求項７】　　回転子（２）の速度を表す速度信号が
   時間に依存する位置信号の変化から導かれることを特徴
   とする請求項６に記載の回路装置。
8. 【請求項８】　　回転子（２）が第２サイクリック配列
   に細分され、位置信号発生器（５９）が回転子（２）に
   接続され、かつ第２サイクリック配列に従って細分され
   た運動座標発生手段（６０）を具え、かつそれに多数の
   センシング要素（６１から６４）を有し、この数が第２
   サイクリック配列に対応し、かつセンシング要素（６１
   から６４）が第１および第２サイクリック配列の最小公
   倍数により決定された固定子配列の完全サイクルの一部
   分を形成する１単位の長さにより回転子（２）の運動座
   標（Ｗ）に沿って相互間隔が置かれ、かつ運動座標発生
   手段（６０）がサイクリック配列を有し、従って各セン
   シング要素（６１から６４）が単位の長さの第１セクシ
   ョン（６５から６８）にわたって第１信号値を生成し、
   かつ４単位の長さの隣接第２セクション（６９から７２
   ）にわたって第２信号値を生成すること、を特徴とする
   請求項６あるいは７に記載の回路装置。
9. 【請求項９】　　その各セグメント（６５，　６９；　
   ６６，　７０；　６７，７１；　６８，　７２）の運動
   座標発生要素（６０）が第１光学および／または電気お
   よび／または磁気特性を有する第１セグメント（６５；
   　６６；６７；　６８）にわたって延在する第１領域と
   、第２光学および／または電気および／または磁気特性
   を有する第２セグメント（６９；　７０；　７１；　７
   ２）にわたって延在する隣接第２領域を有し、かつセン
   シング要素（６１から６４）が光学および／または電気
   および／または磁気センサーとして配設されること、を
   特徴とする請求項８に記載の回路装置。
10. 【請求項１０】　　位置信号ならびに速度信号が印加さ
    れ、かつそれに基づいて捲線（１０，　２０，　３０）
    に電流パルス（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）をスイッチするコン
    トローラ（７７）を特徴とする請求項６から９のいずれ
    か１つに記載の回路装置。
11. 【請求項１１】　　スイッチング情報信号（Ｑ１，Ｑ２
    ，Ｑ３）が位置信号と速度信号の各々の値を捲線（１０
    ，　２０，　３０）に蓄積するメモリ手段をコントロー
    ラ（７７）が具えることを特徴とする請求項１０に記載
    の回路装置。
12. 【請求項１２】　　速度コントローラを特徴とする請求
    項１から１１のいずれか１つに記載の回路装置。
13. 【請求項１３】　　電流パルス（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）の
    振幅制御により速度が制御されることを特徴とする請求
    項１２に記載の回路装置。
14. 【請求項１４】　　請求項１から５もしくは１０から１
    ３のいずれか１つに記載の回路装置で使用することを特
    徴とする請求項６から９のいずれか１つに記載の位置信
    号発生器（５９）。