JP2910229B2 - Commutatorless DC motor - Google Patents

Commutatorless DC motor

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JP2910229B2 JP2323586A JP32358690A JP2910229B2 JP 2910229 B2 JP2910229 B2 JP 2910229B2 JP 2323586 A JP2323586 A JP 2323586A JP 32358690 A JP32358690 A JP 32358690A JP 2910229 B2 JP2910229 B2 JP 2910229B2
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は無整流子直流電動機に関し、さらに詳しくは
永久磁石回転子の回転位置を検出するためのホール素子
の如き位置検出素子を不要とした無整流子直流電動機に
関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a commutatorless DC motor, and more particularly, to a commutatorless motor which does not require a position detecting element such as a Hall element for detecting a rotational position of a permanent magnet rotor. The present invention relates to a child DC motor.

従来の技術 無整流子直流電動機はブラシ付の直流電動機に比べ機
械的接点を持たないため長寿命であると同時に電気的雑
音も少なく、近年、高信頼性が要求される産業用機器や
映像・音響機器に広く応用されている。
2. Description of the Related Art A commutatorless DC motor has no mechanical contact compared to a DC motor with a brush, so it has a long life and little electrical noise.In recent years, industrial equipment and video / Widely applied to audio equipment.

従来、この種の無整流子直流電動機はそのほとんどが
固定子巻線の通電相切換えのために、ブラシに相当する
回転子位置検出素子(例えばホール素子)を使用してい
る。しかしながら、位置検出素子自体決して安価なもの
ではなく、さらに素子の取付け位置調整の煩雑さや配線
数の増加により、無整流子直流電動機はブラシ付直流電
動機に比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。
Conventionally, most of the non-commutator DC motors of this type use a rotor position detecting element (for example, a Hall element) corresponding to a brush for switching an energized phase of a stator winding. However, the position detecting element itself is not at all inexpensive, and further, due to the complexity of adjusting the mounting position of the element and the increase in the number of wirings, there is a disadvantage that the cost of the non-commutator DC motor is significantly increased compared to the DC motor with a brush. .

また、電動機内部に位置検出素子を取り付けなければ
ならないため構造上の制約が起こることがしばしばあ
る。近年、機器の小型化に伴い使用される電動機も小型
かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取り付
ける場所的余裕がなくなってきている。
In addition, since a position detecting element must be mounted inside the electric motor, structural restrictions often occur. In recent years, electric motors used have become smaller and thinner with the downsizing of devices, and there is no room for mounting a position detecting element such as a Hall element.

そこで、ホール素子の如き位置検出素子の全くない無
整流子直流電動機が、従来よりいくつか提案されてい
る。
Therefore, some commutatorless DC motors without a position detecting element such as a Hall element have been proposed.

例えば特開昭55−160980号公報に示されるような、固
定子巻線に電流を一方向だけに供給する、いわゆる半波
駆動方式の無整流子直流電動機がある。これは起動時に
起動回路で特定の固定子巻線相のみを付勢して回転子の
位置決めを予め行い、次に3相の固定子巻線のうち休止
中の2つの固定子巻線に誘起される逆起電力を検出し
て、その検出信号を演算処理することによって次の通電
相を決定し、固定子巻線に電流を一方向だけに順次供給
するものである。
For example, there is a so-called half-wave drive type non-commutator DC motor that supplies a current to a stator winding in only one direction, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-160980. This means that at start-up, only a particular stator winding phase is energized by a starting circuit to pre-position the rotor, and then induced in two of the three-phase stator windings at rest. The detected back electromotive force is detected, and the detected signal is subjected to arithmetic processing to determine the next energized phase, and the current is sequentially supplied to the stator winding in only one direction.

また、例えば特開昭62−260586号公報に示されるよう
な、固定子巻線に電流を両方向に供給する、いわゆる全
波駆動方式の無整流子直流電動機がある。これは電動機
の起動時には起動パルス発生回路の出力する起動パルス
で固定子巻線に流れる電流を強制的に順次切換えて駆動
し、回転子の回転が上昇して固定子巻線に逆起電力が誘
起されたときに逆起電力のゼロクロス点を検出し、その
出力信号をモノマルチで一定時間だけ遅延させることに
よって通電のタイミングを決定するものである。
Further, there is a so-called full-wave drive type non-commutator DC motor for supplying a current to a stator winding in both directions, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-260586. This is because when the motor is started, the current flowing through the stator winding is forcibly switched and driven by the starting pulse output from the starting pulse generating circuit, and the rotation of the rotor increases, and the back electromotive force is applied to the stator winding. When induced, the zero cross point of the back electromotive force is detected, and the output signal is delayed by a fixed time in a mono-multi to determine the energization timing.

以下、従来例の駆動波形について第2図および第3図
を参照しながら説明する。
Hereinafter, the driving waveform of the conventional example will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

第2図は無整流子直流電動機を構成する電力供給手段
の一実施例を示す回路構成図、第3図は従来例における
その各部信号波形図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a power supply means constituting a non-commutator DC motor, and FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part in a conventional example.

第2図において、27は永久磁石回転子、11,12,13は固
定子巻線、21,22,23,24,25,26は駆動用トランジスタ
で、これらのトランジスタをオン・オフすることにより
固定子巻線11,12,13に電流を供給する。そのうち、21,2
2,23はPNPトランジスタ、24,25,26はNPNトランジスタで
構成されている。20は電源である。一般に無整流子直流
電動機の駆動は、永久磁石回転子27の回転位置に応じて
得られる6相のパルス信号を駆動用トランジスタ21,26,
22,24,23,25の各ベースに印加して行われる。その6相
のパルス信号波形を第3図d〜iに示す。ただし、各ト
ランジスタのベースに加えられる信号の方向はPNPトラ
ンジスタ21,22,23には電流が流出する方向に、NPNトラ
ンジスタ24,25,26には電流が流入する方向に加えられ
る。まず、トランジスタ21,25が導通して固定子巻線11,
12に電流が流れる。次にトランジスタ21,26が導通して
固定子巻線11,13に電流が流れる。このような相切換え
動作を順次行い、永久磁石回転子27を回転させる。その
ときの固定子巻線11,12,13には第3図j,k,lに示す電流
が両方向に通電される。また、永久磁石回転子27が回転
している状態では、固定子巻線11,12,13の各端子には第
3図a,b,cに示す電圧(逆起電力)が誘起される。6相
のパルス信号d,e,f,g,h,iは永久磁石回転子27の回転位
置信号に相当し、逆起電力a,b,cの波形とは第3図に示
すような位相関係にあり電気角で30度だけ位相が異なる
ことに注意すべきである。例えば特開昭62−260586号公
報では、固定子巻線に誘起された逆起電力のゼロクロス
点を検出し、その出力信号をモノマルチを用いることに
よって一定時間だけ遅延させて通電のタイミングを決定
している。また、6相の回転位置信号d,e,f,g,h,iは矩
形波形であるため、固定子巻線に流れる電流波形も通電
幅がほぼ120度(電気角)の矩形波状となり、固定子巻
線に流れる電流は急峻にオン・オフされることになる。
In FIG. 2, 27 is a permanent magnet rotor, 11, 12, and 13 are stator windings, and 21, 22, 23, 24, 25, and 26 are driving transistors, and these transistors are turned on and off. A current is supplied to the stator windings 11, 12, and 13. Of which 21,2
2, 23 are PNP transistors, and 24, 25, 26 are NPN transistors. 20 is a power supply. Generally, the drive of a commutatorless DC motor is performed by driving a six-phase pulse signal obtained in accordance with the rotational position of the permanent magnet rotor 27 with drive transistors 21, 26,
This is performed by applying to each base of 22, 24, 23, and 25. The waveforms of the six-phase pulse signals are shown in FIGS. However, the direction of the signal applied to the base of each transistor is applied in the direction in which current flows out to the PNP transistors 21, 22, and 23, and in the direction in which current flows in the NPN transistors 24, 25, and 26. First, the transistors 21 and 25 conduct and the stator windings 11 and 25
Current flows through 12. Next, the transistors 21 and 26 become conductive, and current flows through the stator windings 11 and 13. Such a phase switching operation is sequentially performed to rotate the permanent magnet rotor 27. At this time, currents shown in FIG. 3, j, k, and l are applied to the stator windings 11, 12, and 13 in both directions. Further, when the permanent magnet rotor 27 is rotating, the voltages (back electromotive force) shown in FIGS. 3a, 3b, and 3c are induced at the terminals of the stator windings 11, 12, and 13. The six-phase pulse signals d, e, f, g, h, and i correspond to the rotational position signals of the permanent magnet rotor 27, and the waveforms of the back electromotive forces a, b, and c have the phases shown in FIG. It should be noted that the phases are different by 30 degrees in electrical angle. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-260586, the zero-cross point of the back electromotive force induced in the stator winding is detected, and the output signal is delayed by a certain time by using a mono-multi to determine the energization timing. doing. In addition, since the six-phase rotational position signals d, e, f, g, h, and i have a rectangular waveform, the current waveform flowing through the stator winding also has a rectangular waveform with a conduction width of approximately 120 degrees (electrical angle). The current flowing through the stator winding is rapidly turned on and off.

発明が解決しようとする課題 位置検出素子のない無整流子直流電動機は、基本的に
は固定子巻線に誘起される逆起電力を利用して、固定子
巻線の相切換えに必要な回転位置信号を作成している。
しかしながら、起動時には回転子が静止しているため各
固定子巻線には逆起電力が発生していない。そこで、上
述した従来技術に示される無整流子直流電動機にあって
は、起動用に特別な起動回路を設けている、特開昭55−
160980号公報では、特定の固定子巻線のみを付勢して予
め回転子の初期位置を決定している。ところが初期位置
を決定するために、固定子巻線の1相のみを付勢しても
回転子の位置は振動的となりなかなか静止せず、その結
果起動時間が長くなる。
Problems to be Solved by the Invention A commutatorless DC motor without a position detecting element basically utilizes a back electromotive force induced in a stator winding to rotate the stator winding in a phase required for phase switching. Creating a position signal.
However, since the rotor is stationary at the time of starting, no back electromotive force is generated in each stator winding. Therefore, in the commutatorless DC motor shown in the above-mentioned prior art, a special starting circuit is provided for starting.
In JP-A-160980, the initial position of the rotor is determined in advance by energizing only a specific stator winding. However, even if only one phase of the stator winding is energized to determine the initial position, the position of the rotor becomes oscillating and does not stand still, resulting in a long start-up time.

また、特開昭62−260586号公報では、起動回路の発生
する出力パルスにより固定子巻線を強制的に順次切換え
ている。しかし、固定子巻線を強制的に順次切換えても
回転子の回転は同じく振動的となる。したがって、検出
回路で逆起電力のゼロクロス点をうまく検出できても、
固定子巻線を強制的に順次切換えて駆動する起動モード
から逆起電力のゼロクロス点を検出して行う正規の位置
演出モードにはうまく切換えることが困難である。すな
わち、起動モードから正規の位置検出モードへの切換え
のタイミングが難しく、結果として電動機の起動時間が
長くなる。一般に、これら回転子位置検出素子のない無
整流子直流電動機は起動時においては回転子が静止して
いるため、各固定子巻線には逆起電力を発生していな
い。そのため、初期の通電相が定まらず、位置検出素子
付の電動機に比べると起動性が著しく劣るという問題点
がある。
In JP-A-62-260586, the stator windings are forcibly switched sequentially by an output pulse generated by a starting circuit. However, even if the stator windings are forcibly switched one after another, the rotation of the rotor also becomes vibratory. Therefore, even if the detection circuit can successfully detect the zero cross point of the back electromotive force,
It is difficult to properly switch from the start mode in which the stator windings are forcibly switched and driven sequentially to the normal position effect mode in which the zero cross point of the back electromotive force is detected. That is, the timing of switching from the start mode to the normal position detection mode is difficult, and as a result, the start time of the motor is lengthened. Generally, these commutatorless DC motors without the rotor position detecting element do not generate back electromotive force in each stator winding because the rotor is stationary at the time of startup. For this reason, there is a problem that the initial energizing phase is not determined, and the startability is remarkably inferior to a motor having a position detecting element.

さらに、これら位置検出素子のない無整流子直流電動
機は、起動時においては相切換えを強制的に行うため一
種の同期電動機と考えられ、起動に適した相切換えの周
波数は電動機に加わる負荷の大きさや回転子の慣性によ
って大きくばらつく。場合によっては、いつまでも固定
子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点をうまく検
出できず、固定子巻線を強制的に順次切換えて駆動する
起動モードから、逆起電力のゼロクロス点を検出して行
う正規の位置検出モードになかなか移行できないという
問題点がある。
Furthermore, these commutatorless DC motors without position detecting elements are considered to be a kind of synchronous motor because phase switching is forcibly performed at the time of startup, and the phase switching frequency suitable for startup is determined by the magnitude of the load applied to the motor. It varies greatly due to the inertia of the pod rotor. In some cases, the zero cross point of the back electromotive force induced in the stator winding cannot be detected forever, and the zero cross point of the back electromotive force is detected from the start mode in which the stator windings are sequentially switched and driven. However, there is a problem that it is difficult to shift to the normal position detection mode.

さらに前者の先行技術に示される無整流子直流電動機
にあっては、固定子巻線の一方向だけに電流を供給する
半波駆動方式であるため、その駆動回路を簡単に構成で
きる反面、固定子巻線に流れる電流を両方向に流れるよ
うに構成した全波駆動方式の電動機に比べると固定子巻
線の利用率が低くて効率が悪く、発生トルクも小さいと
いう問題点がある。
Furthermore, the former non-commutator DC motor shown in the prior art is a half-wave drive system in which current is supplied to only one direction of the stator winding, so that the drive circuit can be easily configured, but the fixed circuit is fixed. As compared with a full-wave drive type motor in which the current flowing in the child winding flows in both directions, there is a problem that the utilization ratio of the stator winding is low, the efficiency is low, and the generated torque is small.

また後者の先行技術に示される無整流子直流電動機に
あっては、固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロ
ス点で発生されたパルスを、モノマルチで一定時間だけ
遅延させることにより通電相を決定する方式であり、そ
の遅延時間が電動機の回転数と無関係に一定であるた
め、回転数を変える必要がある用途には向かず適用性に
乏しいという問題点がある。
Also, in the latter non-commutator DC motor shown in the prior art, the pulse generated at the zero cross point of the back electromotive force induced in the stator winding is energized by delaying the pulse by a mono-multi for a fixed time. This is a method of determining the phase, and its delay time is constant irrespective of the rotation speed of the electric motor. Therefore, there is a problem that it is not suitable for applications requiring a change in the rotation speed and has poor applicability.

また、両先行技術に示される無整流子直流電動機にあ
っては、固定子巻線に流れる駆動電流は通電幅がほぼ12
0度(電気角)の矩形波となる。そのため、切換えに伴
うスパイク状電圧を低減するために実際には比較的大き
なコンデンサを含むフィルタが固定子巻線の通電端子に
必要となる。また、固定子巻線に流れる電流が急峻にオ
ン・オフされるため、回転時に振動,騒音を発生しやす
いという欠点を有し、しかも電動機を高速回転で使用す
るほどその傾向が著しいという問題点がある。
Further, in the commutatorless DC motors shown in both prior arts, the drive current flowing through the stator winding
It becomes a rectangular wave of 0 degree (electrical angle). Therefore, a filter including a relatively large capacitor is actually required for the current-carrying terminal of the stator winding in order to reduce a spike-like voltage accompanying the switching. In addition, since the current flowing through the stator winding is rapidly turned on and off, there is a disadvantage that vibration and noise are easily generated during rotation, and the tendency is more remarkable as the motor is used at higher speeds. There is.

本発明は、上記問題点に鑑み、回転子位置検出素子の
不要な無整流子直流電動機でありながら、特別な起動回
路を設けることなく良好な起動特性の得られる無整流子
直流電動機を提供することを目的としている。
In view of the above problems, the present invention provides a non-commutator DC motor that does not require a rotor position detection element and that can obtain good startup characteristics without providing a special startup circuit. It is intended to be.

さらに本発明は、固定子巻線に流れる電流を両方向に
流れるように構成した全波駆動方式の無整流子直流電動
機を提供することを目的としている。
A further object of the present invention is to provide a full-wave drive type non-commutator DC motor configured to flow a current flowing through a stator winding in both directions.

さらに本発明は、電動機の回転数を任意に変えること
が可能な無整流子直流電動機を提供することを目的とし
ている。
Still another object of the present invention is to provide a commutatorless DC motor capable of arbitrarily changing the rotation speed of the motor.

さらに本発明は、従来技術に示される無整流子直流電
動機に必要とされるような大きなコンデンサを含むフィ
ルタ回路が不要で、高速回転時にも振動,騒音の極めて
少ない無整流子直流電動機を提供することを目的として
いる。
Further, the present invention provides a non-commutator DC motor which does not need a filter circuit including a large capacitor as required for the non-commutator DC motor shown in the prior art, and has very little vibration and noise even at high speed rotation. It is intended to be.

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、複数相の固定
子巻線のそれぞれに発生する逆起電力のゼロクロス点を
選択信号発生手段から出力される選択信号に従って検出
し、パルス信号列を発生させる逆起電力検出手段と、前
記パルス信号列が入力され、前記パルス信号列の周期を
計数し、その周期が所定の値以下にあるときは計数した
周期に比例もしくは略比例した時間だけ前記パルス信号
列を遅延して得られる遅延パルスを選択信号発生手段に
出力し、前記パルス信号列の周期が所定の値を超えたと
きは遅延パルスを選択信号発生手段に出力するととも
に、2種類の周期のパルスがそれぞれ所定時間ずつ交互
に現れる疑似出力パルスを論理パルス発生手段に出力す
るパルス発生手段と、前記逆起電力検出手段から出力さ
れるパルス信号列または前記パルス発生手段から出力さ
れる疑似出力パルスを分周して固定子巻線の逆起電力と
同じ周波数の複数相のパルス信号を発生する論理パルス
発生手段と、前記論理パルス発生手段が出力する複数の
パルス信号と、前記パルス発生手段から出力される遅延
パルスとに基づいて、前記逆起電力のゼロクロス点の検
出タイミングと検出すべき前記固定子巻線とを決定する
選択信号を出力する選択信号発生手段と、前記論理パル
ス発生手段から出力されるパルス信号に同期した位置信
号を合成する位置信号合成手段と、前記位置信号に基づ
いて固定子巻線に電力を供給する電力供給手段とを備え
たことを特徴としている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention detects a zero cross point of a back electromotive force generated in each of a plurality of phase stator windings according to a selection signal output from a selection signal generating means. Back electromotive force detection means for generating a pulse signal train, and the pulse signal train is inputted, and the cycle of the pulse signal train is counted, and when the cycle is below a predetermined value, it is proportional to the counted cycle or A delay pulse obtained by delaying the pulse signal train by a substantially proportional time is output to the selection signal generation means, and when the period of the pulse signal train exceeds a predetermined value, the delay pulse is output to the selection signal generation means. Pulse generating means for outputting to the logic pulse generating means a pseudo output pulse in which pulses of two types of cycles alternately appear for a predetermined time, and output from the back electromotive force detecting means. Logic pulse generating means for dividing the input pulse signal train or the pseudo output pulse output from the pulse generating means to generate a multi-phase pulse signal having the same frequency as the counter electromotive force of the stator winding; The detection timing of the zero-cross point of the back electromotive force and the stator winding to be detected are determined based on the plurality of pulse signals output by the logic pulse generation means and the delay pulse output from the pulse generation means. Selection signal generation means for outputting a selection signal to be output, position signal synthesis means for synthesizing a position signal synchronized with the pulse signal output from the logical pulse generation means, and power to the stator winding based on the position signal. Power supply means for supplying.

また、前記パルス発生手段は、クロックパルス発生回
路と前記クロックパルス発生回路から出力されるクロッ
クパルスを計数するカウンタを備え、前記逆起電力検出
手段から出力される前記パルス信号列の周期を計数し
て、その周期が所定の値を超えている時は、前記カウン
タの計数値に基づいて決定される周期以上のパルスと前
記周期より短いパルスとをそれぞれ所定時間ずつ交互に
発生することを特徴としている。
The pulse generation means includes a clock pulse generation circuit and a counter for counting clock pulses output from the clock pulse generation circuit, and counts a period of the pulse signal train output from the back electromotive force detection means. When the cycle exceeds a predetermined value, a pulse longer than a cycle determined based on the count value of the counter and a pulse shorter than the cycle are alternately generated for a predetermined time. I have.

作用 本発明は上記した構成により、固定子巻線に誘起され
る逆起電力のゼロクロス点を整形してパルス信号列に変
換する。そのパルス信号列の周期を計数し、その周期に
応じて回転位置信号を作成しているので、電動機の回転
数を変化させても次に通電すべき固定子巻線の通電位相
が変化することはない。しかも、固定子巻線の通電状態
から次に検出すべき相の逆起電力のみをパルス信号列に
変換するように選択回路を付加しているので、逆起電力
のゼロクロス点の誤検出による相切換えの誤動作もなく
常に安定した駆動が得られる。
Operation According to the present invention, the zero cross point of the back electromotive force induced in the stator winding is shaped and converted into a pulse signal train by the configuration described above. Since the period of the pulse signal train is counted and the rotational position signal is created according to the period, the energizing phase of the stator winding to be energized next changes even if the rotational speed of the motor changes. There is no. Moreover, since a selection circuit is added to convert only the back electromotive force of the next phase to be detected from the energized state of the stator winding to a pulse signal train, the phase due to erroneous detection of the zero cross point of the back electromotive force is Stable driving can always be obtained without erroneous switching.

したがって、回転数を変える必要がある用途にも容易
に応用することが可能となり、従来例の回転子位置検出
素子不要の無整流子直流電動機に見られるような回転数
を変化させた場合に駆動が不安定になるということはな
い。
Therefore, it can be easily applied to applications where the rotation speed needs to be changed, and the drive is performed when the rotation speed is changed as seen in the conventional non-commutator DC motor that does not require the rotor position detecting element. Is not unstable.

さらに加えて、本発明は起動用に特別な起動回路を設
けなくても、起動時においては疑似出力パルスを容易に
出力することができ、この疑似出力パルスにより固定子
巻線を強制的に順次切換えている。そして、逆起電力検
出手段で逆起電力のゼロクロス点を検出したとき、固定
子巻線を強制的に順次切換えて駆動する起動モードから
逆起電力のゼロクロス点を検出して行う正規の位置検出
モードに速やかに移行することができ、従来の位置検出
素子付の電動機と比べても遜色のない起動特性が得られ
る。
In addition, the present invention can easily output a pseudo output pulse at the time of starting without providing a special starting circuit for starting, and the pseudo output pulse forcibly sequentially turns the stator windings. Switching. When the back electromotive force detection means detects the zero cross point of the back electromotive force, the normal position detection is performed by detecting the zero cross point of the back electromotive force from the start mode in which the stator windings are forcibly sequentially switched and driven. The mode can be quickly shifted to, and a starting characteristic comparable to a conventional motor with a position detecting element can be obtained.

さらに加えて、本発明は固定子巻線に誘起される逆起
電力のゼロクロス点のみを検出しているので、駆動電流
による電圧降下の影響を受けることもなく固定子巻線に
流れる電流を両方向に流せる全波駆動方式の電動機の構
成をとることができる。したがって、半波駆動方式の電
動機に比べて高効率,高トルクの無整流子直流電動機が
提供できる。
In addition, since the present invention detects only the zero-cross point of the back electromotive force induced in the stator winding, the current flowing through the stator winding in both directions is not affected by the voltage drop due to the driving current. It is possible to adopt a configuration of a full-wave drive type electric motor that can flow through the motor. Therefore, a non-commutator DC motor with higher efficiency and higher torque than a half-wave drive motor can be provided.

さらに加えて、固定子巻線各相に通電される電流の相
切換えが極めて滑らかに行われるため、従来例に見られ
るような、相切換えに伴うスパイク状電圧を低減するた
めの比較的大きなコンデンサを含むフィルタ回路を固定
子巻線の通電端子に接続する必要がない。
In addition, since the phase switching of the current applied to each phase of the stator winding is performed extremely smoothly, a relatively large capacitor for reducing a spike-like voltage associated with the phase switching as seen in the conventional example. It is not necessary to connect the filter circuit including to the current-carrying terminal of the stator winding.

また、固定子巻線に流れる電流が、従来例の如く急峻
にオン・オフされることがなく相切換えが滑らかに行わ
れるため、振動および騒音の非常に少ない電動機の駆動
が可能となる。
Further, since the phase switching is performed smoothly without the current flowing through the stator winding being turned on / off sharply as in the conventional example, it is possible to drive the electric motor with very little vibration and noise.

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における無整流子直流電動
機の構成を示すブロック図である。第1図において、1
は逆起電力検出手段で、3相の固定子巻線11,12,13に誘
起される逆起電力と選択信号発生手段6の出力する選択
信号が入力される。逆起電力検出手段1は選択信号発生
手段6の出力する選択信号に応じて3相の逆起電力のゼ
ロクロス点を検出してパルス列mに変換する。このパル
ス列は3相の逆起電力のゼロクロス点を示す。逆起電力
検出手段1の出力するパルス列mは、論理パルス発生手
段2とパルス発生手段3に入力される。論理パルス発生
手段2は逆起電力検出手段1の出力するパルス列mを分
周して固定子巻線11,12,13に誘起される逆起電力と同じ
周波数の6相のパルスを出力する。パルス発生手段3は
まず入力されたパルス列の周期mを計数する。そして計
数した周期の概略1/2の時間だけ出力パルスを遅延させ
て遅延パルスzとして選択信号発生手段6に出力する。
また計数した周期が所定の値を越えたときは疑似出力パ
ルスtを論理パルス発生手段2に出力する。論理パルス
発生手段2で発生された6相のパルス信号は位置信号合
成手段4に入力され、6相のパルス信号をもとに永久磁
石回転子27の回転位置信号に変換される。この回転位置
信号は固定子巻線電力供給手段5に入力される。固定子
巻線電力供給手段5は位置信号合成手段4の出力する回
転位置信号に応じて各固定子巻線11,12,13に順次駆動電
流を両方向に供給する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a commutatorless DC motor according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1
Is a back electromotive force detecting means to which the back electromotive force induced in the three-phase stator windings 11, 12, 13 and the selection signal output from the selection signal generating means 6 are input. The back electromotive force detecting means 1 detects a zero-cross point of the three-phase back electromotive force in accordance with the selection signal output from the selection signal generating means 6 and converts it into a pulse train m. This pulse train indicates a zero-cross point of the three-phase back electromotive force. The pulse train m output from the back electromotive force detecting means 1 is input to the logical pulse generating means 2 and the pulse generating means 3. The logic pulse generating means 2 divides the frequency of the pulse train m output from the back electromotive force detecting means 1 and outputs six-phase pulses having the same frequency as the back electromotive force induced in the stator windings 11, 12, and 13. The pulse generator 3 first counts the period m of the input pulse train. Then, the output pulse is delayed by approximately half the counted cycle and output to the selection signal generating means 6 as a delayed pulse z.
When the counted cycle exceeds a predetermined value, a pseudo output pulse t is output to the logic pulse generating means 2. The six-phase pulse signal generated by the logical pulse generating means 2 is input to the position signal synthesizing means 4 and converted into a rotation position signal of the permanent magnet rotor 27 based on the six-phase pulse signal. This rotation position signal is input to the stator winding power supply means 5. The stator winding power supply means 5 sequentially supplies a drive current to each of the stator windings 11, 12, 13 in both directions according to the rotational position signal output from the position signal synthesizing means 4.

以上のように構成された一実施例をもとにして本発明
の無整流子直流電動機の動作について詳しく説明する。
The operation of the commutatorless DC motor of the present invention will be described in detail based on the embodiment configured as described above.

第4図は本発明の無整流子直流電動機を構成する電力
供給手段5の一実施例の各部信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part of one embodiment of the power supply means 5 constituting the non-commutator DC motor of the present invention.

第4図において、a,b,cはそれぞれ固定子巻線11,12,1
3に誘起される逆起電力波形である。d,e,f,g,h,iは位置
信号合成手段4で合成される6相信号で、永久磁石回転
子27の回転位置に応じて得られる6相の回転位置信号に
相当する。これは従来例の第3図d,e,f,g,h,iに示す矩
形波状の信号波形とは異なり、台形波状の信号波形であ
る。
In FIG. 4, a, b, and c are stator windings 11, 12, 1 respectively.
3 is a back electromotive force waveform induced in FIG. d, e, f, g, h, and i are six-phase signals synthesized by the position signal synthesizing means 4 and correspond to six-phase rotational position signals obtained according to the rotational position of the permanent magnet rotor 27. This is a trapezoidal signal waveform, unlike the rectangular signal waveforms shown in FIGS. 3d, e, f, g, h, and i of the conventional example.

第4図d〜iの6相回転位置信号はそれぞれ駆動用ト
ランジスタ21,26,22,24,23,25の各ベースに入力され
る。ただし、各トランジスタのベースに加えられる信号
の方向はPNPトランジスタ21,22,23には電流が流出する
方向に、NPNトランジスタ24,25,26には電流が流入する
方向に加えられる。それぞれのトランジスタは加えられ
たベース電流を増幅して各ベース電流に比例した電流が
各コレクタに流れる。その結果、固定子巻線11,12,13に
は第4図j,k,lに示す電流が両方向に通電される。この
ような相切換え動作を順次行い、永久磁石回転子27を回
転させる。
The six-phase rotational position signals shown in FIGS. 4d to 4i are input to the respective bases of the driving transistors 21, 26, 22, 24, 23 and 25, respectively. However, the direction of the signal applied to the base of each transistor is applied in the direction in which current flows out to the PNP transistors 21, 22, and 23, and in the direction in which current flows in the NPN transistors 24, 25, and 26. Each transistor amplifies the applied base current and a current proportional to each base current flows to each collector. As a result, the currents shown in FIG. 4, j, k, and l are applied to the stator windings 11, 12, and 13 in both directions. Such a phase switching operation is sequentially performed to rotate the permanent magnet rotor 27.

このような信号処理を行う本発明の一実施例の各部の
動作についてさらに図面を用いて説明する。
The operation of each unit of the embodiment of the present invention that performs such signal processing will be further described with reference to the drawings.

第5図は第1図に示す本発明の一実施例における逆起
電力検出手段1の回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the back electromotive force detecting means 1 in one embodiment of the present invention shown in FIG.

第5図において、14,15,16は抵抗で、片方は固定子巻
線11,12,13の各端子に接続され、他方はそれぞれ共通接
続されている。31,32,33は比較回路で、その入力端子
(+)には固定子巻線11,12,13の各端子が接続され、入
力端子(−)には抵抗14,15,16の共通接続点が接続され
ている。34,35,36はインバータ回路で、それぞれ比較器
31,32,33の各出力が接続されている。71,72,73,74,75,7
6はスイッチで、そのうちスイッチ71,73,75の片方はイ
ンバータ回路36,34,35の各出力にそれぞれ接続され、ス
イッチ72,74,76の片方は比較回路32,33,31の各出力にそ
れぞれ接続されている。スイッチ71,72,73,74,75,76の
他方はそれぞれ共通接続されて、逆起電力検出手段1の
出力端子となっている。
In FIG. 5, reference numerals 14, 15, and 16 denote resistors, one of which is connected to each terminal of the stator windings 11, 12, and 13, and the other of which is commonly connected. 31, 32 and 33 are comparison circuits, whose input terminals (+) are connected to the terminals of the stator windings 11, 12, and 13, respectively, and whose input terminals (-) are commonly connected to resistors 14, 15, and 16. Points are connected. 34, 35 and 36 are inverter circuits, each of which is a comparator.
31, 32, and 33 outputs are connected. 71,72,73,74,75,7
6 is a switch, of which one of the switches 71, 73, 75 is connected to each output of the inverter circuits 36, 34, 35, respectively, and one of the switches 72, 74, 76 is connected to each output of the comparison circuits 32, 33, 31. Each is connected. The other of the switches 71, 72, 73, 74, 75, 76 is commonly connected, and serves as an output terminal of the back electromotive force detection means 1.

第5図に示す逆起電力検出手段1の動作について第6
図を用いて説明する。
The operation of the back electromotive force detecting means 1 shown in FIG.
This will be described with reference to the drawings.

第5図に示す抵抗14,15,16はそれぞれ固定子巻線11,1
2,13と接続されているので、抵抗14,15,16の共通接続点
には固定子巻線11,12,13の中性点oと同一の電位が得ら
れる。したがって、電動機としては特別に固定子巻線の
中性点から信号線を引き出しておく必要がない。固定子
巻線11,12,13に誘起される逆起電力はそれぞれ第6図a,
b,cに示されるような信号波形であり、これらは第5図
の比較器31,32,33の入力端子(+)に入力され、入力端
子(−)には抵抗14,15,16の共通接続点に得られる固定
子巻線の中性点電位が入力されている。したがって、比
較器31,32,33の各出力端子には第6図u,v,wに示すよう
な逆起電力a,b,cを波形整形したパルスが得られる。パ
ルス波形u,v,wのパルスエッジは逆起電力a,b,cのゼロク
ロス点とそれぞれ一致する。第6図t1,t2,t3,t4,t5,t6
は選択信号発生手段6から逆起電力検出手段1に出力さ
れる6相の信号で、その立ち上がりエッジは逆起電力a,
b,cのゼロクロス点のタイミングと電気角で30度だけ遅
延させた選択信号波形を示す。これらの選択信号により
スイッチ71,72,73,74,75,76が信号“H"でスイッチオ
ン、信号“L"でスイッチオフされる。その結果、スイッ
チ71,72,73,74,75,76の共通接続点からは第6図mに示
す波形が得られ3相の逆起電力a,b,cのゼロクロス点と
パルスの立ち上がりエッジとが一致したパルス列mが出
力される。すなわち、逆起電力a,b,cのゼロクロス点ご
とにパルスが出力され逆起電力a,b,cの1周期につき6
回(電気角で60度ごと)のパルス列mが出力される。
The resistors 14, 15, 16 shown in FIG.
Since they are connected to the resistors 2, 13, the same potential as the neutral point o of the stator windings 11, 12, 13 is obtained at the common connection point of the resistors 14, 15, 16. Therefore, it is not necessary for the motor to draw a signal line from the neutral point of the stator winding. The back electromotive forces induced in the stator windings 11, 12, and 13 are shown in FIGS.
The signal waveforms shown in b and c are input to the input terminals (+) of the comparators 31, 32 and 33 in FIG. The neutral point potential of the stator winding obtained at the common connection point is input. Therefore, at each output terminal of the comparators 31, 32, and 33, a pulse obtained by shaping the back electromotive force a, b, and c as shown in FIGS. The pulse edges of the pulse waveforms u, v, w coincide with the zero cross points of the back electromotive forces a, b, c, respectively. Fig. 6 t1, t2, t3, t4, t5, t6
Is a six-phase signal output from the selection signal generation means 6 to the back electromotive force detection means 1, and its rising edge has back electromotive forces a,
The timing of the zero cross point of b and c and the selection signal waveform delayed by 30 degrees in electrical angle are shown. The switches 71, 72, 73, 74, 75 and 76 are switched on by the signal "H" and switched off by the signal "L" by these selection signals. As a result, the waveform shown in FIG. 6m is obtained from the common connection point of the switches 71, 72, 73, 74, 75 and 76, and the zero-cross points of the three-phase back electromotive forces a, b and c and the rising edge of the pulse Is output. That is, a pulse is output at each zero cross point of the back electromotive forces a, b, and c, and 6
A pulse train m for each time (every 60 electrical degrees) is output.

次に本発明の一実施例におけるパルス発生手段3の動
作について詳しく説明する。
Next, the operation of the pulse generating means 3 in one embodiment of the present invention will be described in detail.

第7図は第1図に示す本発明の一実施例におけるパル
ス発生手段3の回路構成図、第8図は電動機の定常回転
時における各部信号波形図、第9図は電動機の起動時に
おける各部信号波形図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the pulse generating means 3 in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 8 is a signal waveform diagram of each part at the time of steady rotation of the motor, and FIG. It is a signal waveform diagram.

第7図において、41は第1のカウント手段、42は第2
のカウント手段、44はクロックパルス発生回路である。
クロックパルス発生回路44は2種類のクロックパルスc
k,2ckを発生しており、ckのクロックパルスは第1のカ
ウント手段41に、2ckのクロックパルス(クロック周波
数はckの2倍)は第2のカウント手段42に入力されてい
る。第1のカウント手段41からは最上位ビット出力d2と
途中のビット出力d1とが出力されている。ビット出力d
1,d2はデータセレクタ45に入力されている。第2のカウ
ント手段42からはその計数値が零になったときにゼロフ
ラグzを出力する。データセレクタ45は入力された選択
信号c3に応じて2種類のビット出力d1,d2のうちどちら
か1つのビット出力を選択してパルスtとして出力す
る。43は転送回路で、逆起電力検出手段1の出力するパ
ルス列mとデータセレクタ45の出力するパルスtが入力
され、第1のカウント手段41にはその計数値をリセット
するリセットパルスrを、第2のカウント手段42には第
1のカウント手段41の計数値をロードするロードパルス
sを出力する。46は第3のカウント手段で、データセレ
クタ45の出力するパルスtのパルス数を計数する。47は
アンド回路で、第3のカウント手段46の2種類のビット
出力c2,c3が入力され、ビットc2,c3とも“H"状態になっ
たとき、アンド回路47は“H"の信号qcを出力する。パル
スqcは第3のカウント手段46のリセットパルスで、第3
のカウント手段46の計数値をリセットする。なお、第2
のカウント手段42の出力するゼロフラグzが選択信号発
生手段6に入力される遅延パルスzに対応し、データセ
レクタ45の出力するパルスtが論理パルス発生手段3に
入力される疑似出力パルスtに対応する。
In FIG. 7, 41 is the first counting means, and 42 is the second counting means.
Is a clock pulse generating circuit.
The clock pulse generation circuit 44 has two types of clock pulses c.
k, 2ck are generated, the clock pulse of ck is input to the first counting means 41, and the clock pulse of 2ck (the clock frequency is twice ck) is input to the second counting means 42. The first counting means 41 outputs the most significant bit output d2 and the middle bit output d1. Bit output d
1, d2 are input to the data selector 45. The second count means 42 outputs a zero flag z when the count value becomes zero. The data selector 45 selects one of the two types of bit outputs d1 and d2 according to the input selection signal c3 and outputs the selected bit output as a pulse t. Reference numeral 43 denotes a transfer circuit to which a pulse train m output from the back electromotive force detection means 1 and a pulse t output from the data selector 45 are input, and a first counting means 41 receives a reset pulse r for resetting its count value, The second counting means 42 outputs a load pulse s for loading the count value of the first counting means 41. Reference numeral 46 denotes third counting means for counting the number of pulses t output from the data selector 45. Reference numeral 47 denotes an AND circuit. When two types of bit outputs c2 and c3 of the third counting means 46 are input and both the bits c2 and c3 are in the "H" state, the AND circuit 47 outputs the "H" signal QC. Output. The pulse QC is a reset pulse of the third counting means 46,
Of the counting means 46 is reset. The second
The zero flag z output from the counting means 42 corresponds to the delay pulse z input to the selection signal generating means 6, and the pulse t output from the data selector 45 corresponds to the pseudo output pulse t input to the logical pulse generating means 3. I do.

第7図に示すパルス発生手段3の動作について、まず
電動機が定常回転しているときの動作を第8図を用いて
説明する。
The operation of the pulse generating means 3 shown in FIG. 7 will be described first with reference to FIG. 8 when the motor is rotating normally.

第1のカウント手段41は、転送回路43の出力するリセ
ットパルスrが入力されるまでクロックパルスckをアッ
プカウントする。リセットパルスrは逆起電力発生手段
1が出力するパルス列mと同じ周期であるから、第1の
カウント手段41の計数値は逆起電力検出手段1の出力す
るパルス列mの周期を計数したことになる。その様子を
第8図pに計数値をアナログ的に示している。電動機が
定常回転している場合は、リセットパルスrの周期は十
分に短く、第1のカウント手段41の2つのビット出力d
1,d2が“H"状態になることはない。なお、第8図pで点
線で示したd1,d2の2つのレベルは、ビット出力d1,d2が
それぞれ“H"状態になる第1のカウンタ手段41の計数値
を示したものである。したがって、データセレクタ45か
らは第8図にtに示すように疑似出力パルスtは出力さ
れない。第2のカウント手段42には転送回路43の出力す
るロードパルスsのタイミングで第1のカウント手段41
の計数値pが初期値として転送される。第2のカウント
手段42はパルス列mの周期を計数した計数値pを2ckの
クロックでダウンカウントされるので、ロードパルスs
(またはパルスmの立ち上がりエッジ)のパルス列のち
ょうど中間点で計数値が零になる。その様子を第8図q
にアナログ的に示している。第2のカウント手段42は計
数値が零のときゼロフラグが出力されるように構成され
ているので、第2のカウント手段42は第8図zに示すよ
うなパルスzを出力する。逆起電力検出手段1の出力す
るパルス列mの立ち上がりエッジは、3相の固定子巻線
11,12,13に誘起される逆起電力a,b,cのゼロクロス点を
示すものであるから、パルスの間隔は電気角で60度に相
当する。したがって、第8図に示すzの立ち上がりエッ
ジは逆起電力a,b,cのゼロクロス点からちょうど電気角
で30度だけ遅延されたことになり、このパルスzは遅延
パルスとして選択信号発生手段6に出力される。なお、
ロードパルスsとリセットパルスrの位相関係は第8図
の如くであり、リセットパルスrがロードパルスsより
遅延させているのは、第1のカウント手段41の計数値を
第2のカウント手段42に確実に転送させるためである。
また同図ではパルスs,rのパルス幅を便宜上大きく記し
てあるが、パルス周期に比べて十分に狭いものとする。
The first counting means 41 counts up the clock pulse ck until the reset pulse r output from the transfer circuit 43 is input. Since the reset pulse r has the same cycle as the pulse train m output from the back electromotive force generating means 1, the count value of the first counting means 41 is determined by counting the cycle of the pulse train m output from the back electromotive force detecting means 1. Become. FIG. 8p shows the count value in an analog manner. When the motor is rotating normally, the cycle of the reset pulse r is sufficiently short, and the two bit outputs d of the first counting means 41 are set.
1 and d2 never go to the “H” state. Note that the two levels d1 and d2 indicated by the dotted lines in FIG. 8p indicate the count values of the first counter means 41 in which the bit outputs d1 and d2 each become the "H" state. Therefore, the pseudo output pulse t is not output from the data selector 45 as shown at t in FIG. The second counting means 42 receives the first counting means 41 at the timing of the load pulse s output from the transfer circuit 43.
Is transferred as an initial value. The second counting means 42 counts down the count value p obtained by counting the cycle of the pulse train m with a 2ck clock, so that the load pulse s
The count value becomes zero at exactly the middle point of the pulse train (or the rising edge of the pulse m). Fig. 8 q
Is shown in analog form. Since the second counting means 42 is configured to output a zero flag when the count value is zero, the second counting means 42 outputs a pulse z as shown in FIG. 8z. The rising edge of the pulse train m output from the back electromotive force detecting means 1 is a three-phase stator winding.
Since it indicates the zero cross point of the back electromotive forces a, b, and c induced in 11, 12, and 13, the pulse interval is equivalent to 60 electrical degrees. Therefore, the rising edge of z shown in FIG. 8 is delayed by exactly 30 electrical degrees from the zero-cross point of the back electromotive forces a, b, and c. Is output to In addition,
The phase relationship between the load pulse s and the reset pulse r is as shown in FIG. 8, and the reason why the reset pulse r is delayed from the load pulse s is that the count value of the first count means 41 is This is to ensure the transfer.
Although the pulse widths of the pulses s and r are shown large for the sake of convenience in the figure, they are assumed to be sufficiently narrower than the pulse period.

次に、電動機の起動時における動作について第9図を
用いて説明する。第1のカウント手段41は転送回路43の
出力するリセットパルスrが入力されるまでクロックパ
ルスckをアップカウントする。ところが、回転子は静止
しているので、逆起電力発生手段1はパルス列mを出力
しない。したがって、第1のカウント手段41の計数値は
第9図pに示すように単調に増加し、その計数値が所定
の値(第9図pに点線で示す)に達したとき第1のカウ
ント手段41からはビット出力d1,d2が出力され、データ
セレクタ45を介してtを転送手段43に出力する。転送手
段43はそのパルスtを受けて、リセットパルスrとロー
ドパルスsを出力する。第2のカウント手段42はロード
パルスsで初期値がロードされた後、ダウンカウントさ
れる。そして、第2のカウント手段42の計数値が零にな
ったときゼロフラグzを遅延パルスとして出力する。電
動機の起動時には、逆起電力検出手段1からはパルス列
mが出力されないので、データセレクタ45からはパルス
tが連続して出力される。最初データセレクタ45は第1
のカウント手段41のビット出力d2をパルスtとして選択
しており、そのパルス数は第3のカウント手段46でカウ
ントされる。いま、第3のカウント手段46は3ビットの
カウンタで構成されているものとして、そのカウントさ
れる様子を第9図c1,c2,c3に示す。第3のカウント手段
46がパルスtを順次カウントして、c2,c3の出力が“H"
状態(パルスtを6回カウント)になったとき、アンド
回路47の出力qcは“H"状態になる。するとqcは第3のカ
ウント手段46に入力され計数値をリセットする。以降、
電動機が回転して、逆起電力検出手段1からパルスmが
出力されるまで以上の動作を繰り返す。ところが、第3
のカウント手段46の出力c3はデータセレクタ45の選択信
号を兼用していて、第9図c3に示すように、パルスtを
4回計数した後“H"状態になる。すると、データセレク
タ45は今度は第1のカウント手段41のビット出力d1をパ
ルスtとして選択する。d1は第1のカウント手段41の途
中ビットであるので、第9図pに示すようにデータセレ
クタ45がd2を選択していた時よりも短い周期で、第1の
カウント手段の計数値が第2のカウント手段42にロード
される。第2のカウント手段42はロードパルスsで初期
値がロードされた後ダウンカウントされるので、より短
時間で第2のカウント手段42の計数値qは零になり、周
期の短い遅延パルスzが出力される。その結果、4回の
比較的周期の長いパルスzとそれに比べて周期の短い2
回のパルスzが繰り返し出力される。その様子を第9図
q,zに示す。
Next, the operation at the time of starting the electric motor will be described with reference to FIG. The first counting means 41 counts up the clock pulse ck until the reset pulse r output from the transfer circuit 43 is input. However, since the rotor is stationary, the back electromotive force generating means 1 does not output the pulse train m. Accordingly, the count value of the first counting means 41 monotonically increases as shown in FIG. 9p, and when the count value reaches a predetermined value (shown by a dotted line in FIG. 9p), the first count value Bit outputs d1 and d2 are output from the means 41, and t is output to the transfer means 43 via the data selector 45. The transfer means 43 receives the pulse t and outputs a reset pulse r and a load pulse s. The second counting means 42 counts down after the initial value is loaded by the load pulse s. When the count value of the second counting means 42 becomes zero, the zero flag z is output as a delay pulse. When the motor is started, the pulse train m is not output from the back electromotive force detection means 1, so that the pulse t is continuously output from the data selector 45. Initially, the data selector 45 is the first
The bit output d2 of the counting means 41 is selected as the pulse t, and the number of pulses is counted by the third counting means 46. Now, assuming that the third counting means 46 is constituted by a 3-bit counter, the counting state is shown in FIGS. 9 c1, c2 and c3. Third counting means
46 sequentially counts the pulse t, and the output of c2 and c3 is "H"
When the state (pulse t is counted six times) is reached, the output qc of the AND circuit 47 becomes the "H" state. Then, qc is input to the third counting means 46 to reset the count value. Or later,
The above operation is repeated until the motor rotates and the pulse m is output from the back electromotive force detection means 1. However, the third
The output c3 of the counting means 46 is also used as a selection signal of the data selector 45, and as shown in FIG. Then, the data selector 45 selects the bit output d1 of the first counting means 41 as the pulse t. Since d1 is an intermediate bit of the first counting means 41, as shown in FIG. 9p, the count value of the first counting means is shorter than the time when the data selector 45 has selected d2. The second counting means 42 is loaded. Since the second counting means 42 counts down after the initial value is loaded by the load pulse s, the count value q of the second counting means 42 becomes zero in a shorter time, and the delay pulse z having a short cycle becomes shorter. Is output. As a result, four relatively long-period pulses z and two shorter-period pulses z
The pulse z is output repeatedly. Fig. 9 shows the situation.
Shown in q and z.

以上の説明から明らかなように、電動機の起動時には
逆起電力検出手段1からはパルスmが出力されないが、
その代わりにデータセレクタ45の出力tがその代わりを
果たす疑似出力パルスとして転送回路43に入力される。
As apparent from the above description, the pulse m is not output from the back electromotive force detecting means 1 at the time of starting the motor,
Instead, the output t of the data selector 45 is input to the transfer circuit 43 as a pseudo output pulse serving as a substitute.

以下、第8図の定常時と同様な動作で第2のカウント
手段42からは第9図zに示すような遅延パルスzが出力
される。パルス発生手段3で得られた遅延パルスzは選
択信号発生手段6に加えられ、疑似出力パルスtは論理
パルス発生手段6に加えられる。
Thereafter, a delay pulse z as shown in FIG. 9z is output from the second counting means 42 in the same operation as in the steady state of FIG. The delay pulse z obtained by the pulse generator 3 is applied to the selection signal generator 6, and the pseudo output pulse t is applied to the logic pulse generator 6.

第10図は第1図に示す本発明の一実施例におけるパル
ス発生手段3の他の実施例の回路構成図、第12図は電動
機の定常回転におけるその各部信号波形図、第13図は電
動機の起動時におけるその各部信号波形図である。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram of another embodiment of the pulse generating means 3 in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 12 is a signal waveform diagram of each part during steady rotation of the motor, and FIG. FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part at the time of startup.

なお、第7図と同一の機能を有するものについては同
一の符号を付して重複した説明は省略する。
Components having the same functions as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第10図において、41は第1のカウント手段、42は第2
のカウント手段であり、第1のカウント手段41は8ビッ
トの、第2カウント手段42は7ビットのディジタルカウ
ンタで構成されている。第1のカウント手段41、第2の
カウント手段42にはそれぞれ同一のクロックckが入力さ
れている。第1のカウント手段41はクロックckをアップ
カウントし、第2のカウント手段42はクロックckをダウ
ンカウントする。48は7つのスイッチで構成されたスイ
ッチ転送回路で、転送手段43のロードパルスsにより短
時間の間だけ接点に接続され、第1のカウント手段41の
計数値の最下位ビットを除くビット(第10図の例では7
ビット分)が第2のカウント手段42に転送される。
In FIG. 10, 41 is the first counting means, and 42 is the second counting means.
The first counting means 41 is composed of an 8-bit digital counter, and the second counting means 42 is composed of a 7-bit digital counter. The same clock ck is input to the first counting means 41 and the second counting means 42, respectively. The first counting means 41 counts up the clock ck, and the second counting means 42 counts down the clock ck. Reference numeral 48 denotes a switch transfer circuit composed of seven switches. The switch transfer circuit is connected to the contact for a short time only by the load pulse s of the transfer means 43, and the bits (excluding the least significant bit) of the count value of the first count means 41 In the example of Figure 10, it is 7
Are transferred to the second counting means 42.

第10図に示すパルス発生手段の動作について、まず永
久磁石回転子27が定常回転しているときについて第11図
を用いて説明する。
The operation of the pulse generating means shown in FIG. 10 will be described first with reference to FIG. 11 when the permanent magnet rotor 27 is rotating normally.

第2のカウント手段42には、転送手段43の出力するロ
ードパルスsのタイミングで第1のカウント手段41の計
数値pが転送される。ただし、第2のカウント手段42に
は第1のカウント手段41の最下位ビットだけが捨てられ
て転送されるので、第11図qに示すように、第2のカウ
ント手段42の初期値は第1のカウント手段41の計数値p
の1/2の値が初期値として与えられることになる。第2
のカウント手段42は、パルス列sの周期を計数した計数
値の半分に相当するp/2をクロックckでダウンカウント
することになるので、パルス列sのちょうど中間点で計
数値が零になる。したがって、第2のカウント手段42は
第11図に示すような遅延パルスzを出力する。したがっ
て、第11図に示すzの立ち上がりエッジは逆起電力a,b,
cのゼロクロス点からちょうど電気角で30度だけ遅延さ
れたことになる。
The count value p of the first counting means 41 is transferred to the second counting means 42 at the timing of the load pulse s output from the transferring means 43. However, since only the least significant bit of the first counting means 41 is discarded and transferred to the second counting means 42, as shown in FIG. 11q, the initial value of the second counting means 42 is The count value p of the counting means 41 of 1
Will be given as the initial value. Second
The counting means 42 counts down p / 2 corresponding to half of the count value obtained by counting the period of the pulse train s by the clock ck, so that the count value becomes zero at exactly the middle point of the pulse train s. Accordingly, the second counting means 42 outputs a delay pulse z as shown in FIG. Therefore, the rising edge of z shown in FIG.
This means that the signal is delayed by exactly 30 electrical degrees from the zero-cross point of c.

次に、電動機の起動時における動作について第12図を
用いて説明する。起動時には逆起電力検出手段1はパル
ス列mを出力しないので、第1のカウント手段41はクロ
ックパルスckをアップカウントし続ける。したがって、
第1のカウント手段41の計数値は第12図pに示すように
単調に増加し、その計数値が所定の値(第12図pに点線
で示す)に達したとき、第1のカウント手段41からはビ
ット出力d1,d2が出力され、データセレクタ45を介して
tを転送手段43に出力する。転送手段43は、その信号t
を受けてリセットパルスrとロードパルスsを出力す
る。転送手段43が信号tを受けたときには第1のカウン
ト手段41の計数値の半分であるp/2の値(上位7ビット
分)がそのまま第2のカウント手段42に初期値として転
送された後、ダウンカウントされる。そして、第2のカ
ウント手段42の計数値が零になったときゼロフラグzを
遅延パルスとして出力する。第7図の実施例では第1,第
2のカウント手段に供給するクロックの周波数は異なる
が、第10図の実施例では1種類のクロックでよいという
利点がある。
Next, the operation at the time of starting the electric motor will be described with reference to FIG. Since the back electromotive force detecting means 1 does not output the pulse train m at the time of starting, the first counting means 41 keeps counting up the clock pulse ck. Therefore,
The count value of the first count means 41 monotonically increases as shown in FIG. 12p, and when the count value reaches a predetermined value (shown by a dotted line in FIG. 12p), the first count means 41 Bit outputs d1 and d2 are output from 41, and t is output to the transfer means 43 via the data selector 45. The transfer means 43 outputs the signal t
In response, the reset pulse r and the load pulse s are output. When the transfer means 43 receives the signal t, the value of p / 2 (upper 7 bits) which is half of the count value of the first count means 41 is transferred to the second count means 42 as an initial value as it is. , Is counted down. When the count value of the second counting means 42 becomes zero, the zero flag z is output as a delay pulse. Although the frequency of the clock supplied to the first and second counting means is different in the embodiment of FIG. 7, the embodiment of FIG. 10 has the advantage that only one kind of clock is required.

第13図は第1図に示す本発明の一実施例における論理
パルス発生手段2の回路構成図で、その各部信号波形図
を第14図に示す。
FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the logic pulse generating means 2 in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and a signal waveform diagram of each part thereof is shown in FIG.

第13図において、82は2入力のオア回路で、逆起電力
検出手段1のパルス列mとパルス発生手段3の疑似出力
パルスtが入力される。81は6相のリングカウンタで、
オア回路81の出力が入力され、6つの出力端子には第14
図に示すp1,p2,p3,p4,p5,p6の6相のパルス信号を出力
する。これらパルス信号のパルス幅は電気角で60度であ
る。これらの6相パルス信号p1〜p6は第1図の位置信号
合成手段4と選択信号発生手段6にそれぞれ出力され
る。
In FIG. 13, reference numeral 82 denotes a two-input OR circuit to which a pulse train m of the back electromotive force detecting means 1 and a pseudo output pulse t of the pulse generating means 3 are inputted. 81 is a 6-phase ring counter,
The output of the OR circuit 81 is input, and the sixteenth output terminal
It outputs six-phase pulse signals of p1, p2, p3, p4, p5, and p6 shown in the figure. The pulse width of these pulse signals is 60 degrees in electrical angle. These six-phase pulse signals p1 to p6 are output to the position signal synthesizing means 4 and the selection signal generating means 6 in FIG.

第15図は第1図に示す本発明の一実施例における選択
信号発生手段6の回路構成図で、その各部信号波形図を
同じく第14図に示す。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of the selection signal generating means 6 in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and a signal waveform diagram of each part thereof is also shown in FIG.

第15図において、91,92,93,94,95,96はDフリップフ
ロップで、各クロック端子Cにはパルス発生手段3の出
力する遅延パルスzが入力され、各D入力端子には論理
パルス発生手段2で出力された6相パルス信号p1〜p6が
入力される。その結果、Dフリップフロップの各Q出力
端子からは論理パルス発生手段2の6相パルス信号p1〜
p6をそれぞれ遅延パルスzのパルス幅だけ遅延した6相
信号t1〜t6を出力する。その様子を第14図t1〜t6に示
す。これらの6相パルス信号t1〜t6は第6図の6相の選
択信号となり、そのパルス幅は電気角で60度で、逆起電
力検出手段1に出力される。
In FIG. 15, reference numerals 91, 92, 93, 94, 95, and 96 denote D flip-flops. A delay pulse z output from the pulse generation means 3 is input to each clock terminal C, and a logical pulse is input to each D input terminal. The six-phase pulse signals p1 to p6 output by the generation means 2 are input. As a result, from the Q output terminals of the D flip-flop, the six-phase pulse signals p1 to
The six-phase signals t1 to t6 are output by delaying p6 by the pulse width of the delay pulse z. The situation is shown in FIGS. These six-phase pulse signals t1 to t6 become the six-phase selection signals shown in FIG. 6, and have a pulse width of 60 degrees in electrical angle and are output to the back electromotive force detecting means 1.

第16図は第1図に示す本発明の一実施例における位置
信号合成手段4の回路構成図で、その各部信号波形図を
第17図に示す。
FIG. 16 is a circuit configuration diagram of the position signal synthesizing means 4 in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 17 shows a signal waveform diagram of each part.

第16図において、50は充放電用コンデンサ51に蓄えら
れた電荷を放電させるためのリセット用スイッチ、51は
論理パルス発生手段2の出力に応じて鋸歯状波を発生す
るための充放電用コンデンサ、52は充放電用コンデンサ
51に充電電流を供給するための定電流源回路、54は入力
がコンデンサ51に接続されたバッファアンプである。コ
ンデンサ51,スイッチ50,定電流源回路52,バッファアン
プ54で鋸歯状波発生手段100を構成している。55はバッ
ファアンプで、入力には基準電圧源53が接続されてい
る。56は反転アンプで、バッファアンプ54とバッファア
ンプ55の出力が接続されている。バッファアンプ54,バ
ッファアンプ55および反転アンプ56の各出力は信号合成
手段101,102,103,104,105,106に接続されている。な
お、信号合成手段101,102,103,104,105,106はそれぞれ
同一の構成であるので、信号合成手段101の構成だけを
示してある。信号合成手段101において61,62,63はスイ
ッチで、片方はそれぞれバッファアンプ54,55および反
転アンプ56に接続され、スイッチ61,62,63の他方は共通
接続されて抵抗64に接続されている。抵抗64に得られる
電圧信号は電流変換回路65により電流信号に変換され、
信号合成手段101の出力となる。
In FIG. 16, reference numeral 50 denotes a reset switch for discharging the electric charge stored in the charging / discharging capacitor 51, and reference numeral 51 denotes a charging / discharging capacitor for generating a sawtooth wave according to the output of the logic pulse generating means 2. , 52 is a charge / discharge capacitor
A constant current source circuit for supplying a charging current to 51, and a buffer amplifier 54 having an input connected to the capacitor 51. The capacitor 51, the switch 50, the constant current source circuit 52, and the buffer amplifier 54 constitute the sawtooth wave generating means 100. Reference numeral 55 denotes a buffer amplifier, whose input is connected to a reference voltage source 53. Reference numeral 56 denotes an inverting amplifier to which the outputs of the buffer amplifier 54 and the buffer amplifier 55 are connected. Outputs of the buffer amplifier 54, the buffer amplifier 55, and the inverting amplifier 56 are connected to signal combining means 101, 102, 103, 104, 105, and 106, respectively. Since the signal synthesizing units 101, 102, 103, 104, 105, and 106 have the same configuration, only the configuration of the signal synthesizing unit 101 is shown. In the signal synthesizing means 101, switches 61, 62 and 63 are switches, one of which is connected to the buffer amplifiers 54 and 55 and the inverting amplifier 56, respectively, and the other of the switches 61, 62 and 63 is commonly connected and connected to the resistor 64. . The voltage signal obtained by the resistor 64 is converted into a current signal by the current conversion circuit 65,
This is the output of the signal combining means 101.

次に第16図に示す位置信号合成手段4の動作について
第17図の各部信号波形図を用いて説明する。
Next, the operation of the position signal synthesizing means 4 shown in FIG. 16 will be described with reference to signal waveform charts of respective parts in FIG.

鋸歯状波発生手段100のスイッチ50が開いているとき
は、コンデンサ51には定電流回路52により一定電流が供
給され、スイッチ50が閉じたときはコンデンサ51に蓄え
られた電荷は瞬時に放電させる。ところが、スイッチ50
は逆起電力検出手段1の出力するパルスmの立ち上がり
エッジで短時間だけ閉じるように構成されているので、
パルスmの立ち上がりエッジでコンデンサ51に蓄えられ
た電荷を瞬時に放電させ、鋸歯状波発生手段100からは
第17図stに示すようなパルスmと同位相の鋸歯状波が得
られる。第17図sfは基準電圧源53を示す波形で、大きさ
は鋸歯状波stのピーク値に等しく設定されている。第17
図stbは、反転アンプ56の出力を示す波形で、反転アン
プ56にはバッファアンプ54の出力stとバッファアンプ55
の出力sfとが入力されているので、sfを基準にしてstが
接続されるので、反転アンプ56の出力からは第17図stb
に示すような、stを反転した信号が得られる。信号合成
手段101を構成するスイッチ61,62,63は、論理パルス発
生手段2の出力するパルス信号p1,p2,p3に応じて、信号
“H"でスイッチオン、信号“L"でスイッチオフされるの
で、バッファアンプ54,55および反転アンプ56の出力は
信号合成手段101にて合成される。なお、p1,p2,p3がす
べて“L"の区間ではスイッチ61,62,63がすべてオフさ
れ、抵抗64の電位はアース電位に等しくなる。このよう
にして抵抗64に得られた合成電圧値は、電流変換回路65
により電流値(電流吸い込み)に変換され、出力端子d
からは第17図dに示す回転位置信号波形が出力される。
When the switch 50 of the sawtooth wave generating means 100 is open, a constant current is supplied to the capacitor 51 by the constant current circuit 52, and when the switch 50 is closed, the electric charge stored in the capacitor 51 is discharged instantaneously. . However, switch 50
Is configured to close for a short time at the rising edge of the pulse m output from the back electromotive force detection means 1,
The electric charge stored in the capacitor 51 is instantaneously discharged at the rising edge of the pulse m, and a sawtooth wave having the same phase as the pulse m as shown in FIG. FIG. 17 sf shows the waveform of the reference voltage source 53, the magnitude of which is set equal to the peak value of the sawtooth wave st. 17th
FIG. Stb is a waveform showing the output of the inverting amplifier 56. The inverting amplifier 56 has the output st of the buffer amplifier 54 and the
Since the output sf is input, st is connected with reference to sf.
Thus, a signal obtained by inverting st is obtained as shown in FIG. The switches 61, 62, 63 constituting the signal synthesizing means 101 are switched on by a signal "H" and switched off by a signal "L" according to the pulse signals p1, p2, p3 output from the logical pulse generating means 2. Therefore, the outputs of the buffer amplifiers 54 and 55 and the inverting amplifier 56 are combined by the signal combining means 101. Note that, when p1, p2, and p3 are all “L”, the switches 61, 62, and 63 are all turned off, and the potential of the resistor 64 becomes equal to the ground potential. The combined voltage value obtained in the resistor 64 in this way is
Is converted into a current value (current sink) by the output terminal d.
Outputs the rotational position signal waveform shown in FIG. 17d.

以下、同様にして信号合成手段102,103,104,105,106
の各出力端子からは、パルス信号(p2,p3,p4)、(p3,p
4,p5)、(p4,p5,p6)、(p5,p6,p1)、(p6,p1,p2)に
応じて回転位置信号e,f,g,h,iが出力される。ただし、
信号合成手段102,104,106の各出力e,g,iは電流吐き出し
型の出力で、信号合成手段103,105の各出力f,hは信号合
成手段101の出力dと同じ電流吸い込み型の出力であ
る。第17図d〜iの信号は永久磁石回転子27の回転位置
信号となり、第1図の電力供給手段5に入力される。
Hereinafter, similarly, the signal synthesizing means 102, 103, 104, 105, 106
Pulse signals (p2, p3, p4), (p3, p
4, p5), (p4, p5, p6), (p5, p6, p1), and (p6, p1, p2) output rotational position signals e, f, g, h, i. However,
Each output e, g, i of the signal synthesizing means 102, 104, 106 is an output of the current source type, and each output f, h of the signal synthesizing means 103, 105 is an output of the current sink type same as the output d of the signal synthesizing means 101. The signals shown in FIGS. 17D to 17I become the rotational position signals of the permanent magnet rotor 27 and are input to the power supply means 5 shown in FIG.

前述したように、電動機の起動時には本発明を構成す
るパルス発生手段3の一実施例では、電動機の起動時に
出力される疑似出力パルスtは4回の比較的長いパルス
とそれに比べて周期の短い2回のパルスが繰り返し出力
される。
As described above, in one embodiment of the pulse generating means 3 constituting the present invention at the time of starting the motor, the pseudo output pulse t output at the time of starting the motor has four relatively long pulses and a shorter period than that. Two pulses are repeatedly output.

第18図,第19図は第7図に示したパルス発生手段3の
一実施例による電動機の起動方法を示すための概念図で
ある。
FIG. 18 and FIG. 19 are conceptual diagrams showing a method of starting the electric motor according to one embodiment of the pulse generating means 3 shown in FIG.

第18図は電動機の起動時において、論理パルス発生手
段2に一定周期の疑似出力パルスtを仮に供給し続けた
場合の電動機の合成電流ベクトルと、永久磁石回転子27
の磁極ベクトル(第2図の永久磁石回転子27のN極の位
置を示すベクトルΦ)の位置関係を示したものである。
また、第18図に点線で示した位置は、選択信号発生手段
6の出力する選択信号により選ばれた、逆起電力の次に
検出すべきゼロクロス点検出位置を示したものである。
すなわち、逆起電力検出手段1は永久磁石回転子27の磁
極ベクトルΦが同図に示す点線を通過したときに逆起電
力のゼロクロス点を検出し、パルスmを出力する。第18
図より明らかなように、選択信号発生手段6の出力に応
じて、逆起電力のゼロクロス点の検出位置もステップ状
に60度ずつ変化する。しかし、そのときはすでに永久磁
石回転子27の磁極ベクトルΦは逆起電力のゼロクロス点
の検出位置を越えた位置にあり、逆起電力検出手段1は
いつまでもゼロクロス点を検出することができない。し
たがって、逆起電力のゼロクロス点を検出して行う正規
の位置検出モードにはなかなか移行できず電動機は加速
されることはない。
FIG. 18 shows the combined current vector of the motor and the permanent magnet rotor 27 when the pseudo output pulse t having a constant period is tentatively supplied to the logical pulse generating means 2 when the motor is started.
(A vector Φ indicating the position of the N pole of the permanent magnet rotor 27 in FIG. 2).
The position indicated by the dotted line in FIG. 18 indicates the zero-cross point detection position to be detected next to the back electromotive force, which is selected by the selection signal output from the selection signal generating means 6.
That is, the back electromotive force detecting means 1 detects the zero cross point of the back electromotive force when the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 27 passes through the dotted line shown in FIG. 18th
As is apparent from the figure, the detection position of the zero-cross point of the back electromotive force also changes stepwise by 60 degrees according to the output of the selection signal generating means 6. However, at this time, the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 27 is already at a position beyond the detection position of the zero cross point of the back electromotive force, and the back electromotive force detection means 1 cannot detect the zero cross point forever. Therefore, it is difficult to shift to the normal position detection mode in which the zero cross point of the back electromotive force is detected, and the motor is not accelerated.

第19図は電動機の起動時において、パルス発生手段3
から出力される4回の比較的周期の長いパルスtと、そ
れに比べて周期の短い2回のパルスtを論理パルス発生
手段2に供給した場合の電動機の電流ベクトルと、永久
磁石回転子27の磁極ベクトルΦの位置関係を示したもの
である。また、第19図に点線で示した位置は、第18図と
同様に選択信号発生手段6の選択信号により選ばれた、
逆起電力のゼロクロス点の検出位置を示したものであ
る。起動開始から第4番目のパルスまでは一定周期の疑
似出力パルスtが論理パルス発生手段2に供給されるの
で、第19図(a),(b),(c),(d)は第18図の
それぞれと一致する。ところが、第5,第6番目の疑似出
力パルスtの周期は最初の4パルスに比べて短いので、
永久磁石回転子27が第18図(e)に示す位置まで回転す
るまでに通電相の切換えが行われる。その様子を第19図
(e)に示す。第19図(e)より明らかなように、永久
磁石回転子27の位置は第18図(e)に比べて回転方向に
対して遅れた位置にある。さらに、第6番目の短周期の
疑似出力パルスtにより永久磁石回転子27は回転方向に
対してさらに遅れた位置、すなわち、逆起電力のゼロク
ロス点の検出位置の手前に位置するようになる。したが
って、次の疑似出力パルスtが供給されるまでには逆起
電力検出手段1は逆起電力のゼロクロス点を検出するこ
とができる。その様子を第19図(f)に示す。逆起電力
検出手段1が逆起電力のゼロクロス点を検出した後は正
規の位置検出モードに移行し、順次相切換えが行われて
電動機は加速される。
FIG. 19 shows the pulse generator 3 when starting the motor.
The current vector of the electric motor when four relatively long pulses t outputted from the motor and two pulses t having a relatively short period are supplied to the logical pulse generating means 2 and the permanent magnet rotor 27 This shows the positional relationship of the magnetic pole vector Φ. The position indicated by the dotted line in FIG. 19 is selected by the selection signal of the selection signal generating means 6 as in FIG.
It shows the detection position of the zero cross point of the back electromotive force. Since a pseudo output pulse t having a constant period is supplied to the logic pulse generating means 2 from the start of the activation to the fourth pulse, FIGS. 19 (a), (b), (c) and (d) show the 18th pulse. It matches each of the figures. However, since the periods of the fifth and sixth pseudo output pulses t are shorter than the first four pulses,
The energized phase is switched until the permanent magnet rotor 27 rotates to the position shown in FIG. 18 (e). This is shown in FIG. 19 (e). As is clear from FIG. 19 (e), the position of the permanent magnet rotor 27 is at a position delayed with respect to the rotation direction as compared with FIG. 18 (e). Further, the sixth short-period pseudo-output pulse t causes the permanent magnet rotor 27 to be located at a position further delayed with respect to the rotational direction, that is, before the zero-cross point detection position of the back electromotive force. Therefore, the back electromotive force detection means 1 can detect the zero cross point of the back electromotive force before the next pseudo output pulse t is supplied. This is shown in FIG. 19 (f). After the back electromotive force detecting means 1 detects the zero cross point of the back electromotive force, the mode shifts to the normal position detection mode, in which phase switching is sequentially performed and the motor is accelerated.

以上の説明で明らかなように、本発明の無整流子直流
電動機では、逆起電力検出手段1は固定子巻線11,12,13
に誘起される逆起電力a,b,cのうち、6相の選択信号t1
〜t6に応じて1相の逆起電力のゼロクロス点のみを順次
整形してパルス信号列mに変換する。電動機の定常回転
時には、論理パルス発生手段2はこの変換パルスmを受
けて6相のパルス信号p1〜p6を作成している。ところ
が、電動機の起動時には逆起電力発生手段1からはパル
ス列mが出力されないので、論理パルス発生手段2はパ
ルス列mの代わりにパルス発生手段3から出力される疑
似出力パルスtを受けて、同様に6相のパルス信号p1〜
p6を作成している。この6相パルス信号p1〜p6は位置信
号合成手段4に入力され、第17図d〜iに示すような回
転位置信号に変換される。そして、最後に電力供給手段
5はこの回転位置信号d〜iに応じて固定子巻線11,12,
13に第4図j,k,lに示すような駆動電流を順次両方向に
供給し、永久磁石回転子27は回転される。
As is clear from the above description, in the non-commutator DC motor of the present invention, the back electromotive force detecting means 1 includes the stator windings 11, 12, 13
Out of the back electromotive forces a, b, c induced in the
Only the zero-cross points of the one-phase back electromotive force are sequentially shaped and converted into a pulse signal train m according to ~ t6. At the time of steady rotation of the motor, the logic pulse generating means 2 receives the converted pulse m and generates six-phase pulse signals p1 to p6. However, since the pulse train m is not output from the back electromotive force generating means 1 when the motor is started, the logical pulse generating means 2 receives the pseudo output pulse t output from the pulse generating means 3 instead of the pulse train m, and similarly outputs 6-phase pulse signal p1 ~
I have created p6. The six-phase pulse signals p1 to p6 are input to the position signal synthesizing means 4, and are converted into rotational position signals as shown in FIGS. Then, finally, the power supply means 5 determines the stator windings 11, 12,.
A drive current as shown in FIG. 4, j, k, and l is sequentially supplied to both directions in 13 and the permanent magnet rotor 27 is rotated.

したがって、本発明の無整流子直流電動機は、ホール
素子の如き位置検出素子の不要な、しかも特別な起動回
路を設けることなしに、良好な起動特性の得られる全波
駆動方式の電動機を構成することができる。
Therefore, the commutatorless DC motor of the present invention constitutes a full-wave drive type motor that does not require a position detecting element such as a Hall element and provides good starting characteristics without providing a special starting circuit. be able to.

なお、本発明に係わるパルス発生手段につき第7図の
一実施例では、第2のカウント手段に入力されるクロッ
ク周波数は第1のカウント手段に入力されるクロック周
波数の2倍として説明したが整数倍であってもよい。ま
た本発明に係わるパルス発生手段につき第13図の一実施
例では、定常回転時における第2のカウント手段に初期
値として転送される値は2分の1となるように選んだが
整数分の1でもよい。
In the embodiment of FIG. 7 regarding the pulse generating means according to the present invention, the clock frequency input to the second counting means has been described as being twice the clock frequency input to the first counting means. It may be double. In the embodiment of FIG. 13 for the pulse generating means according to the present invention, the value transferred as the initial value to the second counting means at the time of steady rotation was selected to be 1/2, but it was set to one half of an integer. May be.

また、本発明に係わる逆起電力検出手段1は、第4図
に示すように固定子巻線の中性点電位oを検出するため
に共通接続した3本の抵抗を使用して行っているが、直
接電動機の固定子巻線の中性点から信号線を引き出して
使用しても可能であることは言うまでもない。また、実
施例では固定子巻線がY結線である3相の電動機に限っ
たが相数は3相に限らず何相であってもよい。また本発
明の無整流子直流電動機は、固定子巻線がΔ結線された
電動機に適用することも可能である。
In addition, the back electromotive force detecting means 1 according to the present invention uses three commonly connected resistors to detect the neutral point potential o of the stator winding as shown in FIG. However, it is needless to say that a signal line can be directly drawn from the neutral point of the stator winding of the electric motor and used. Further, in the embodiment, the stator winding is limited to the three-phase motor having the Y connection, but the number of phases is not limited to three and may be any number. Further, the non-commutator DC motor of the present invention can be applied to a motor in which the stator windings are Δ-connected.

発明の効果 本発明の無整流子直流電動機は、逆起電力検出手段で
固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点のみを
検出しているので、ホール素子の如き回転子位置検出素
子が不要でありながら、固定子巻線に流れる電流を両方
向に供給する全波駆動方式の電動機が容易に構成でき
る。したがって、固定子巻線の一方向だけに電流を供給
する半波駆動方式に比べて固定子巻線の利用率が高く、
高効率で、高発生トルクの電動機を提供することができ
る。
Effect of the Invention Since the non-commutator DC motor of the present invention detects only the zero cross point of the back electromotive force induced in the stator winding by the back electromotive force detecting means, the rotor position detecting element such as a Hall element is used. However, it is possible to easily configure a full-wave drive type motor that supplies a current flowing through the stator winding in both directions. Therefore, the utilization rate of the stator winding is higher than that of the half-wave drive system that supplies current only in one direction of the stator winding,
An electric motor with high efficiency and high generated torque can be provided.

さらには、従来の無整流子直流電動機のような回転子
位置検出素子が不要のため、素子の取付け位置調整の煩
雑さや配線数が削減され、大幅にコストが低減される。
Further, since a rotor position detecting element such as a conventional non-commutator DC motor is not required, the complexity of adjusting the mounting position of the element and the number of wires are reduced, and the cost is greatly reduced.

さらには電動機内部に回転子位置検出素子を取り付け
る必要がないため、電動機は構造上の制約を受けず超小
型化,超薄型化が可能となる。
Furthermore, since it is not necessary to mount a rotor position detecting element inside the motor, the motor can be made ultra-small and ultra-thin without any structural restrictions.

また、本発明の無整流子直流電動機は、起動時におい
ては、逆起電力検出手段から出力パルスが出力されなく
ても、パルス発生手段からは2種類の周期のパルスがそ
れぞれ所定時間ずつ交互に出力されて固定子巻線の通電
相を強制的に切換えて駆動する。そして回転子が回転を
開始して固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス
点を検出した後は、正規の位置検出モードに速やかに移
行することができるので、電動機の起動時間が短縮さ
れ、特別な起動回路を設けることなく、従来の位置検出
素子付きの電動機と比べて遜色のない良好な起動特性が
得られる。
Also, in the non-commutator DC motor of the present invention, at the time of startup, even if the output pulse is not output from the back electromotive force detection means, the pulses of two types of cycles are alternately output from the pulse generation means for a predetermined time each. The driving is performed by forcibly switching the current-carrying phase of the stator winding. After the rotor starts rotating and detects the zero-cross point of the back electromotive force induced in the stator winding, it is possible to quickly shift to the normal position detection mode, thereby shortening the startup time of the motor. Thus, without providing a special starting circuit, good starting characteristics can be obtained which are comparable to those of a conventional motor having a position detecting element.

さらに、本発明の無整流子直流電動機は、固定子巻線
の通電状態から次に検出すべき相の逆起電力のみをパル
ス信号列に変換するように選択回路を付加しているの
で、逆起電力のゼロクロス点誤検出による相切換えの誤
動作もなく、常に安定した駆動が得られる。
Furthermore, the non-commutator DC motor of the present invention has a selection circuit added so as to convert only the back electromotive force of the next phase to be detected from the energized state of the stator winding into a pulse signal train. There is no malfunction of phase switching due to erroneous detection of the zero crossing point of the electromotive force, and stable driving can always be obtained.

さらに、本発明の無整流子直流電動機は各固定子巻線
に通電される電流の相切換えは極めて滑らかに行われる
ので、固定子巻線に流れる電流が急峻にオン・オフされ
ることもなく、切換えに伴うスパイク状電圧を低減する
ために、比較的大きなコンデンサを含むフィルタ回路を
固定子巻線の通電端子に接続することが不要で、高速回
転時にも振動,騒音の極めて少ない無整流子直流電動機
を提供することが可能となる。
Furthermore, in the non-commutator DC motor of the present invention, the phase switching of the current supplied to each stator winding is performed extremely smoothly, so that the current flowing through the stator winding is not rapidly turned on / off. It is not necessary to connect a filter circuit including a relatively large capacitor to the current-carrying terminal of the stator winding to reduce the spike-like voltage caused by switching, and the commutator has very little vibration and noise even at high speed rotation. It is possible to provide a DC motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の無整流子直流電動機の一実施例の構成
を示すブロック図、第2図は本発明の一実施例における
電動機とそれを構成する電力供給手段の一実施例を示す
回路構成図、第3図は従来例における電力供給手段の各
部信号波形図、第4図は本発明の一実施例における電力
供給手段の各部信号波形図、第5図は本発明の一実施例
を構成する逆起電力検出手段の一実施例を示す回路構成
図、第6図はその各部信号波形図、第7図は本発明の一
実施例を構成するパルス発生手段の一実施例を示す回路
構成図、第8図はその定常回転における各部信号波形
図、第9図は起動時における各部信号波形図、第10図は
本発明の一実施例を構成するパルス発生手段の他の実施
例の回路構成図、第11図はその定常回転における各部信
号波形図、第12図は起動時における各部信号波形図、第
13図は本発明の一実施例を構成する論理パルス発生手段
の一実施例を示す回路構成図、第14図は本発明の一実施
例を構成する論理パルス発生手段と本発明の一実施例を
構成する選択信号発生手段の一実施例の動作を説明する
信号波形図、第15図は本発明の一実施例を構成する選択
信号発生手段の一実施例を示す回路構成図、第16図は本
発明の一実施例を構成する位置信号合成手段の一実施例
を示す回路構成図、第17図はその動作を説明する信号波
形図、第18図,第19図は本発明の一実施例による電動機
の起動方法を示すベクトル図である。 1……逆起電力検出手段、2……論理パルス発生手段、
3……パルス発生手段、4……位置信号合成手段、5…
…電力供給手段、6……選択信号発生手段、11,12,13…
…固定子巻線、41……第1のカウント手段、42……第2
のカウント手段。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a non-commutator DC motor of the present invention, and FIG. 2 is a circuit showing an embodiment of an electric motor and an electric power supply means constituting the motor in one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part of the power supply means in the conventional example, FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part of the power supply means in one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the back electromotive force detecting means, FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part thereof, and FIG. 7 is a circuit showing one embodiment of the pulse generating means constituting one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a signal waveform diagram of each part at the time of steady rotation, FIG. 9 is a signal waveform diagram of each part at the time of startup, and FIG. 10 is another example of the pulse generating means constituting one embodiment of the present invention. FIG. 11 is a circuit configuration diagram, FIG. 11 is a signal waveform diagram of each part in the steady rotation, and FIG. Signal waveforms diagram during, the
FIG. 13 is a circuit diagram showing one embodiment of a logic pulse generating means constituting one embodiment of the present invention. FIG. 14 is a logic pulse generating means constituting one embodiment of the present invention and one embodiment of the present invention. FIG. 15 is a signal waveform diagram for explaining the operation of one embodiment of the selection signal generating means constituting FIG. 15, FIG. 15 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the selection signal generating means constituting one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 17 is a circuit diagram showing one embodiment of the position signal synthesizing means constituting one embodiment of the present invention, FIG. 17 is a signal waveform diagram for explaining the operation thereof, and FIGS. 18 and 19 are one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a vector diagram showing a starting method of the electric motor according to an example. 1 ... back electromotive force detection means, 2 ... logic pulse generation means,
3 ... pulse generating means, 4 ... position signal synthesizing means, 5 ...
... power supply means, 6 ... selection signal generation means, 11, 12, 13 ...
... stator winding, 41 ... first counting means, 42 ... second
Counting means.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数相の固定子巻線のそれぞれに発生する
逆起電力のゼロクロス点を選択信号発生手段から出力さ
れる選択信号に従って検出し、パルス信号列を発生させ
る逆起電力検出手段と、前記パルス信号列が入力され、
前記パルス信号列の周期を計数し、その周期が所定の値
以下にあるときは計数した周期に比例もしくは略比例し
た時間だけ前記パルス信号列を遅延して得られる遅延パ
ルスを選択信号発生手段に出力し、前記パルス信号列の
周期が所定の値を超えたときは遅延パルスを選択信号発
生手段に出力するとともに、2種類の周期のパルスがそ
れぞれ所定時間ずつ交互に現れる疑似出力パルスを論理
パルス発生手段に出力するパルス発生手段と、前記逆起
電力検出手段から出力されるパルス信号列または前記パ
ルス発生手段から出力される疑似出力パルスを分周して
固定子巻線の逆起電力と同じ周波数の複数相のパルス信
号を発生する論理パルス発生手段と、前記論理パルス発
生手段が出力する複数のパルス信号と、前記パルス発生
手段から出力される遅延パルスとに基づいて、前記逆起
電力のゼロクロス点の検出タイミングと検出すべき前記
固定子巻線とを決定する選択信号を出力する選択信号発
生手段と、前記論理パルス発生手段から出力されるパル
ス信号に同期した位置信号を合成する位置信号合成手段
と、前記位置信号に基づいて固定子巻線に電力を供給す
る電力供給手段とを備えた無整流子直流電動機。
1. A back electromotive force detecting means for detecting a zero cross point of a back electromotive force generated in each of a plurality of phases of stator windings according to a selection signal output from a selection signal generating means, and generating a pulse signal train. , The pulse signal train is input,
The cycle of the pulse signal train is counted, and when the cycle is equal to or less than a predetermined value, a delay pulse obtained by delaying the pulse signal train by a time proportional to or substantially proportional to the counted cycle is supplied to the selection signal generating means. When the period of the pulse signal train exceeds a predetermined value, a delayed pulse is output to the selection signal generation means, and a pseudo output pulse in which two types of pulses alternately appear for a predetermined time each is a logical pulse. A pulse generating means for outputting to the generating means, and a pulse signal train output from the back electromotive force detecting means or a pseudo output pulse output from the pulse generating means being frequency-divided and equal to the counter electromotive force of the stator winding. Logic pulse generating means for generating a pulse signal of a plurality of phases of frequency; a plurality of pulse signals output by the logic pulse generating means; and a plurality of pulse signals output from the pulse generating means. Selection signal generating means for outputting a selection signal for determining the detection timing of the zero cross point of the back electromotive force and the stator winding to be detected based on the delay pulse, and output from the logic pulse generating means. A non-rectifier DC motor, comprising: a position signal synthesizing unit that synthesizes a position signal synchronized with a pulse signal; and a power supply unit that supplies power to a stator winding based on the position signal.
【請求項2】前記パルス発生手段は、クロックパルス発
生回路と前記クロックパルス発生回路から出力されるク
ロックパルスを計数するカウンタを備え、前記逆起電力
検出手段から出力される前記パルス信号列の周期を計数
して、その周期が所定の値を超えている時は、前記カウ
ンタの計数値に基づいて決定される周期以上のパルスと
前記周期より短いパルスとをそれぞれ所定時間ずつ交互
に発生することを特徴とする請求項(1)記載の無整流
子直流電動機。
2. The pulse generator according to claim 1, further comprising a clock pulse generator, a counter for counting clock pulses output from said clock pulse generator, and a period of said pulse signal train output from said back electromotive force detector. Counting, and when the cycle exceeds a predetermined value, alternately generating a pulse having a cycle longer than the cycle determined based on the count value of the counter and a pulse shorter than the cycle for a predetermined time, respectively. The commutator-less DC motor according to claim 1, wherein:
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