JPH0318288A

JPH0318288A - 電磁アクチュエータ用の駆動装置

Info

Publication number: JPH0318288A
Application number: JP2141213A
Authority: JP
Inventors: Alain Vermersch; アレン　ヴェルメルシュ
Original assignee: Thomson Tubes Electroniques
Current assignee: Thales Electron Devices SA
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1991-01-25
Also published as: US5045766A; FR2647981B1; DE69014416T2; EP0401067B1; FR2647981A1; EP0401067A1; DE69014416D1

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】産業上の利用分野本発明は、電磁アクチュエー夕、特に、線形運動ずる電
磁アクチュエー夕の１つまたは複数のコイル用の電気駆
動装置に関するものである。

従来の技術線形運動ずる電磁アクチュエー夕のコイルは、自動ドア
開閉器、可動コアを備える電磁石、スピー力の駆動器、
サーボ制御機構用リニャモー夕、マイクロ波共振空胴の
同調用ピストンのための制御装置等の様々な制御アクチ
ュエークに広く使用されている。

公知の方法では、制御電極（電界効果トランジスタの場
合はゲート、バイポーラトランジスタの場合はベース）
がパルス幅変調チョッパ増幅器によって駆動されるパワ
ートランジスタのブリッジによって、電磁リニャモー夕
のコイルを電気駆動する。基準電圧が０の時、これらの
制御電極は対称的なチョップ信号（例えば、正方形波信
号）によって駆動され、コイル内の平均電流が０とされ
る。この基準電圧が或る値を有する時、例えば、正の値
である時、アクチュエー夕のコアを第１の方向に移動さ
せようとして、これらの信号は、変調器によって第１の
方向に非対称的にチョップされる。その結果、コイル内
の平均電流は、ある値になり、例えば、正の値になるが
、この値は、変調度、すなわち、実際には変調器を制御
する誤差電圧の振幅によって決まる。反対に、この同一
の参照電圧が負の値をとる時、このコアの反対の方向に
移動させようとして、これらの全く同じのチョップされ
た信号は反対の方向に非対称的にチョップされる。これ
によって、電磁アクチュエータを流れる上記の平均電流
を負の値にする。

発明が解決しようとする課題この従来の装置の欠点は、変化する周波数でチョッピン
グした場合スプリアス電圧を誘導する危険があることで
ある。一般に、移動可能な磁気コアは、位置センザと組
み合されて、コアのための普通の位置帰還ループを構威
し、その付属の電子的な処理装置が上記の電力増幅器と
同じケーシング内に配置されることの多い。これによっ
て、この位置センサによって出力される信号ができる限
り正確でなければならないほど、スプリアス電圧の問題
が大きな問題となる。

また、特に、応答時間の短いリニャモータの場合、巻回
数が多く且つその中を流れる電流が低く、その結果、最
適な熱消失が得られるコイルではなく、むしろ巻回数が
少なく且つその中を流れる電流が高いコイルを使用する
方が好ましい。この時、リニャモー夕の自己インダクタ
ンスの値は低く、従って、基準電圧が０て、その結果、
リニャモー夕の出力での連続した電圧パルスが両方の方
向に釣り合いがとれている時、リニャモー夕は物理的に
固定されていても、交流電流がそのコイルを流れる。こ
の交流電流の実効値（ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒ
ｅ）は、これらのコイルの自己インダクタンスが極めて
低いので、減衰が非常に小さいと考えられ、無視できる
ものとはほど遠い。従って、これらのコイルでは、静止
時に無視できない電力が消失する。

静止時にこれらのコイルで低い実効電流を得るためには
、極めて高いチョッピング周波数（約１〜数メガヘルツ
〉で作動することが必要である。

しかし、これは、第｛にパワートランジスタを有効に作
動させることと両立しない。また、第２に、スプリアス
電圧を制御する上記の問題点を解決しない。

課題を解決するための手段本発明は、上記の欠点を解決することを目的とする。こ
のため、本発明は、どちらの方向にもシャフトを移動さ
せることのできる電磁アクチュエー夕の１つまたは複数
のコイルの電気駆動装置であって、上記ｌつまたは複数
のコイルにどちらの方向でも直接電力供給を行うことの
できるトランジスタブリッジと、上記１つまたは複数の
コイルに印加すべき電流を示す基準電圧と上記１つまた
は複数のコイルを流れる電流に比例した電圧との間の誤
差電圧を測定することのできる装置とを備え、上記誤差
電圧が正の時、オンであれば上記１つまたは複数のコイ
ル内の第１の方向に電流を流すことのできる上記トラン
ジスタブリッジの内の一方の対のトランジスタをオフに
し、上記トランジスタブリッジの内の他方の対の第１の
トランジスタをオンにして、同時に、上記他方の対の第
２のトランジスタをほぼ線形モードで作動させ、それら
トランジスタを流れる電流、従って、第２の方向で上記
１つまたは複数のコイルを流れる電流が上記誤差電圧に
対して線形に変化するようにし、上記誤差電圧が負の時
は逆に動作させ、上記他方の対の２つのトランジスタを
オフとし、上記一方の対の２つのトランジスタをオンと
し、該一方の対の内の第１のトランジスタを完全なオン
とし、第２のトランジスタを線形モードで動作させ、そ
の結果、上記第１の方向に上記１つまたは複数のコイル
を流れる電流が上記誤差電圧に対して実際に線形に変化
させる手段を備えることを特徴とする装置に関するもの
である。

好ましい１実施態様によると、上記の誤差電圧は、上記のトランジスタブリッジの「他方の対」の第２のト
ランジスタの制御電極（バイボーラトランジスタの場合
はベース、電界効果トランジスタの場合はゲート）と該
第２のトランジスタをオフにする電位（通常、アース、
すなわち、０Ｖ）との間に接続されたダイオードからな
る第１の電子スイッチであって、上記誤差電圧の符号（
＋またはー）によって作動され、上記誤差電圧が第１の
符号（例えばー）の時に遮断状態となって、上記第２の
トランジスタをオフにして、上記誤差電圧が反対の符号
（例えば＋〉の時に導通状態となって、上記第２のトラ
ンジスタがほぼ線形モードで作動することを可能にする
第１の電子スイッチと、アナログインバータを介して接
続された、第１の電子スイッチと同様な第２の電子スイ
ッチであって、第１の電子スイッチと同様に上記トラン
ジスタブリッジの一方の対のトランジスタの第２トラン
ジスクの制御電極（ベースまたはゲート）と該第２のト
ランジスタのスイッチオフ電位との間に接続され、上記
誤差電圧の符号によって第１の電子スイッチに対して逆
に作動し、上記誤差電圧が反対の符号（上記の例では＋
〉の時に遮断状態となって、上記第２のトランジスタを
オフにし、上記誤差電圧が第１の符号（上記の例ではー
）の時に導通状態となって、上記第２のトランジスタが
作動して、ほぼ線形モードで作動することを可能にする
第２のスイッチと、上記誤差電圧の符号に基づいて、上記誤差電圧によって
第２のトランジスタがオフとされた一対のトランジスタ
の第１のトランジスタに、スイッチオフ電圧を供給し、
飽和電圧を他の対の第１のトランジスタに印加するよう
に制御される符号弁別器と、に同時に印加される。

いずれの場合にせよ、本発明の利点及び他の特徴は、添
付図面を参照して行う以下の実施例の説明によってより
明らかになろう。但し、この実施例は、本発明を何ら限
定するものではない。

実施例添付図面を参照すると、線形運動する電磁アクチュエー
夕のコイルは、参照番号１、の誘導コイルによって図示
されている。

それ自体公知の方法で、このコイルは、＋Ｖ直流供給端
子３とアースの間で電力供給されているパワートランジ
スタのブリッジ３の対角線５内に、極めて低い値の測定
用抵抗と直列に配置されている。このパワートランジス
タは、そのソース７が供給端子４に接続され、ドレイン８がブ
リッジ３の対角線５の第１の端部９に接続されているＰ
チャネル型の第１のパワーＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）６と、ソース１１が供給端子４に接続され、ドレイン１２がト
ランジスタのブリッジの対角線５の他の端部１３に接続
されている、実際にはトランジスタ６と同じの、従って
、また、Ｐチャネル型の第２のＦＥＴＩＯと、１１１２Ｎチャネル型であり、好ましくは、トランジスタ１０に
対して相補形である、アースに接続されたソース１５と
ブリッジの対角線５の端部９に接続されたドレイン１６
を備える第３のバワーＦＥＴｌ４と、一またＮチャネル
型であり、好ましくは、トランジスタ６に対して相補形
であり、アースに接続されたソースｌ８とブリッジ３の
対角線５のもう一方の端部１３に接続されたドレイン１
９を備える第４のパワーＦＥＴ１７とを備える。測定抵
抗２の両端は、各々、アナログ比較器２２の２つの入力
２０、２ｌに接続されている。このアナログ比較器２２
は、その出力線２３に抵抗２の両端間の電位差を示し、
リニャモータのコイル１を流れる電流Ｉの値に比例する
絶対値を有する電圧を出力する。

この線２３の電圧は、もう１つのアナログ比較器２４の
第１の入力に印加され、そのもう１つの入力２５にはり
ニャモータコイル１のコアの一般位置フィードバックル
ープによって供給される基準電圧Ｖｃが入力される。

比較器（減算器）２４の出力２６の誤差電圧はレベリン
グアナログ増幅器２７で増幅され、この増幅器から誤差
電圧Ｅが点２８に出力される。

本発明によると、この誤差電圧Ｅは、第１の電子スイッ
チ２９と、アナログインバータを介して第２の電子スイ
ッチ３３と、「符号弁別器」３８とに印加される。

この第１の電子スイッチ２９は、点２８とトランジスタ
ｌ４のゲート３０との間に接続された保護抵抗３１と、
このゲート３０とアースとの間に逆向きに接続されたダ
イオード３２を備える。このダイオードは誤差電圧Ｅが
負である時オンになり、誤差電圧Ｅが正である時オフに
なる。従って、トランジスタ１４のゲート３０は、Ｅが
負の時実際にアースになり、この電圧Ｅが正の時には抵
抗３１を介してこの電圧Ｅを受ける。

第２の電子スイッチ３３はスイッチ２９と同じものであ
り、直列抵抗３６とトランジスタ１７のゲート３７とア
ースとの間に逆に装着されたダイオード３５を備えてい
る。インバータ３４の存在によって、このダイオード３
５は誤差電圧Ｅが正である時オンになり、誤差電圧Ｅが
負である時オフになる。従って、トランジスタ１７のゲ
ート３７は、Ｅが正の時実際にアースになり、この電圧
Ｅが負の時には抵抗３６を介してこの電圧Ｅを受ける。

「符号弁別器」３８は、２つの出力３９及び４０が各々
トランジスタ６及び７のゲート４１及び４２に接続され
ており、入力電圧Ｅが正であるならば、供給電圧＋Ｖに
ほぼ等しい電圧をその出力３９に出力し、アース電圧に
ほぼ等しい電圧を出力４０に出力し、電圧Ｅが負である
ならば、アース電圧に等しい電圧を出力３９に、供給電
圧＋Ｖに等しい電圧を出力４０に出力する。

実際、符号弁別器３８は、以下の２つの独立したアーム
を備える。

第１のアーム４３は、点２８をトランジスタ６のゲート
４１に接続する。この第１のアームは、電圧十Ｖによっ
て電力供給され、その（＋）入力が点２８に接続され、
（＋）入力がアースにされているアナログ作動増幅器４
５と、上記のスイッチ２９及び３３と同じで、直列抵抗
４７と場合によってアースにされるダイオード４８を備
える電子スイソチ４８とを直列に備える。

第２のアーム４４は、点２８をトランジスタ１０のゲー
ト４２に接続する。この第２のアームは、電圧十Ｖによ
って電力供給され、その（一）入力が点２８に接続され
、（＋）入力がアースにされているアナログ差動増幅器
４５と、上記のスイッチ２９、３３及び４６と同じで、
直列抵抗５１と場合によってアースにされるダイオード
５２を備える電子スイッチ４６とを直列に備える。

これまで説明してきた装置は、以下のように作動する。

アクチュエー夕、すなわち、リニャモータの移動可能な
コアの位置を変えなければならない時、このコアに接続
された位置センサ（図示せず）を備える普通のフィード
バックループ（図示せず）は、比較器２４の入力２５に
基準電圧Ｖｃを供給する。

前記のように、コイル内の電流Ｉに比例する電圧はこの
減算器２４の他の入力２３に印加されることに注意しな
ければならない。

１５減算器２４の出力２６の誤差電圧を増幅器２７によって
レベル変換し、上記の電圧Ｅの形で点２８に出力する。

この誤差電圧Ｅが正であるならば（すなわち、コアを第
１の所定の位置に移動させるためにリニャモータに電流
Ｉが供給されることが必要な場合）、一ダイオード３２
はオフであり、従って、アーススイッチ２９は導通状態
になり、電圧Ｅは抵抗３１を介してトランジスタ１４の
ゲート３０に印加され、ダイオード３５はオンになり、
従って、トランジスタ１７のゲート３７は実際上アース
になり、電圧＋Ｖは差動増幅器４５の出力４３に現れ、
（この時ダイオード４８をオフであるので）抵抗４７を
介してトランジスタ６のゲート４１に転送され、電圧一
Ｖは、差動増幅器４９め出力に現れ、その結果、ダイオ
ード５２がオンになり、トランジスタ１０のゲート４２
は実際上アースになる。

その結果、トランジスタ６はオフになり、トランジスタ
１０が飽和して、従って、オンになり、トランジスタ１
７がオフになり、トランジスタｌ４は導１６通状態になり、そのゲート３０に印加された誤差電圧Ｅ
で線形モードで作動する。

従って、コイル１内に、誤差電圧Ｅに比例した瞬間的な
電流Ｉが流れる。この電流■は、基準電圧Ｖｃによって
サーボ制御され、端部１３からトランジスタ３のブリッ
ジのアーム５の端部９に向かって流れる。

反対に、単に対称という理由で、誤差電圧Ｅが負の時、
トランジスタ１４及び１０はオフであり、方、トランジ
スタ６はオンであり、従って、短絡回路として働く。ト
ランジスタ１７は、線形モードで作動し、そのゲートに
は、反転された、従って、正の値の誤差電圧Ｅが印加さ
れる。コイル１を流れるサーボ制御された電流Ｉは、前
記の電流と逆方向に流れる。

また、誤差電圧Ｅが０の時、ブリッジ３のトランジスタ
は全部オフになり、その結果、電流はコイル１の中を全
く流れない。

また、この装置は、使用されていない時、リニャモー夕
のコイル１が不必要に加熱されるのを防ぐために使用さ
れる。また、この装置は、電流を全く切らずに作動する
ので、周囲の回路にスプリアス電圧が生じることに関す
る問題を防ぐという利点がある。

本発明は、上記の実施態様に限定されるわけではないこ
とは言うまでもない。従って、例えば、この装置は、パ
イポーラパワートランジスタと符号弁別器を使用するこ
とができ、２つのスイッチ回路を他の方法で製造するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、そのコアがどちらの方向にも移動すること
のできる、線形運動を行う電磁アクチュエー夕のコイル
用の励磁装置の簡略化した電気概略図である。６、１０、１４、１７・・・トランジスタ７、１１、１
５、１８・・・ソース８、１２、１６、１９・・・ドレイン２０、２１・・・入力　　２２、２４・・・比較器２５
、２６・・・出力　　２７・・・増幅器３０、４１、４
２・・・ゲート３２、４８、５２・・・ダイオード３３、４６・・・電子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）どちらの方向にもシャフトを移動させることので
きる電磁アクチュエータの１つまたは複数のコイルの電
気駆動装置であって、上記１つまたは複数のコイルにど
ちらの方向でも直接電力供給を行うことのできるトラン
ジスタブリッジと、上記１つまたは複数のコイルに印加
すべき電流を示す基準電圧と上記１つまたは複数のコイ
ルを流れる電流に比例した電圧との間の誤差電圧を測定
することのできる装置とを備え、上記誤差電圧が正の時
、オンであれば上記１つまたは複数のコイルに第１の方
向に電流を流すことのできる上記トランジスタブリッジ
の内の一方の対のトランジスタをオフにし、上記トラン
ジスタブリッジの内の他方の対の第１のトランジスタを
オンにして、同時に、上記他方の対の第２のトランジス
タをほぼ線形モードで作動させ、それらトランジスタを
流れる電流、従って、第２の方向で上記１つまたは複数
のコイルを流れる電流が上記誤差電圧に対して線形に変
化するようにし、上記誤差電圧が負の時は逆に動作させ
、上記他方の対の２つのトランジスタをオフとし、上記
一方の対の２つのトランジスタをオンとし、該一方の対
の内の第１のトランジスタを完全なオンとし、第２のト
ランジスタは線形モードで動作させ、その結果、上記第
１の方向に上記１つまたは複数のコイルを流れる電流が
上記誤差電圧に対して実際に線形に変化させる手段を備
えることを特徴とする装置。
（２）上記誤差電圧は、 −上記のトランジスタブリッジの「他方の対」の第２の
トランジスタの制御電極（バイポーラトランジスタの場
合はベース、電界効果トランジスタの場合はゲート）と
該第２のトランジスタをオフにする電位（通常、アース
、すなわち、０Ｖ）との間に接続されたダイオードから
なる第１の電子スイッチであって、上記誤差電圧の符号
（＋または−）によって作動され、上記誤差電圧が第１
の符号（例えば−）の時に遮断状態となって、上記第２
のトランジスタをオフにして、上記誤差電圧が反対の符
号（例えば＋）の時に導通状態となって、上記第２のト
ランジスタがほぼ線形モードで作動することを可能にす
る第１の電子スイッチと、−アナログインバータを介し
て接続された、第１の電子スイッチと同様な第２の電子
スイッチであって、第１の電子スイッチと同様に上記ト
ランジスタブリッジの一方の対のトランジスタの第２ト
ランジスタの制御電極（ベースまたはゲート）と該第２
のトランジスタのスイッチオフ電位との間に接続され、
上記誤差電圧の符号によって第１の電子スイッチに対し
て逆に作動し、上記誤差電圧が反対の符号（上記の例で
は＋）の時に遮断状態となって、上記第２のトランジス
タをオフにし、上記誤差電圧が第１の符号（上記の例で
は−）の時に導通状態となって、上記第２のトランジス
タが作動して、ほぼ線形モードで作動することを可能に
する第２のスイッチと、 −上記誤差電圧の符号に基づいて、上記誤差電圧によっ
て第２のトランジスタがオフとされた一対のトランジス
タの第１のトランジスタに、スイッチオフ電圧を供給し
、飽和電圧を他の対の第１のトランジスタに印加するよ
うに制御される符号弁別器と、に同時に印加されること特徴とする請求項１に記載の電
気駆動装置。
（３）上記符号弁別器は、各々、直列で、アナログ差動
増幅器と上記の２つの電子スイッチに類似の電子スイッ
チとを備える、２つの別々のアームを備え、上記誤差電
圧は、第１のアームの上記差動増幅器の第１の符号（＋
）の入力端子に印加され、第２のアームの差動増幅器で
はもう１つの符号（−）の入力端子に印加され、これら
の２つの差動増幅器の他の入力端子は各々アースに接続
されていることを特徴とする請求項２に記載の電気駆動
装置。