JP2973267B2 - Drive device for DC motor - Google Patents

Drive device for DC motor

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JP2973267B2
JP2973267B2 JP5200807A JP20080793A JP2973267B2 JP 2973267 B2 JP2973267 B2 JP 2973267B2 JP 5200807 A JP5200807 A JP 5200807A JP 20080793 A JP20080793 A JP 20080793A JP 2973267 B2 JP2973267 B2 JP 2973267B2
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豊 鴨木
正夫 水本
保則 寺井
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Sanyo Denki Co Ltd
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Sanyo Denki Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直流モータの駆動装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for a DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のVTRやテープレコーダ等の機器
に使用される直流モータ、特に直流ブラシレスモータは
静粛で円滑な回転を得るため相切替えの電流傾斜を緩や
かにし、トルクリップルを電気的に補正する機能を備え
た駆動装置を使用することが多い。例えば、特開昭61−
142986号公報(以下、文献1と略記)には、前置増幅器の
流入方向の出力の和と流出方向の出力の和を比較し、そ
の差を前置増幅器のオフセット調整端子に帰還すること
によりホール素子のオフセットと3次高調波の影響を除
去する方法と、パワー増幅器の出力の和と出力制御信
号、あるいは出力制御信号と前置増幅器の流入方向の出
力の和を比較し、その差により前置増幅器の増幅度ある
いはホール素子の給電電圧を制御することによりホール
素子の感度ばらつきの影響を抑圧する方法、およびホー
ル素子のオフセット調整ループの比較器の出力を出力制
御信号に加算することによりトルクリップルを減少させ
る方法が示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, DC motors used in VTRs and tape recorders and the like, particularly DC brushless motors, have a gentle current gradient for phase switching to obtain quiet and smooth rotation, and electrically correct torque ripple. In many cases, a drive device having a function of performing the above operation is used. For example, JP-A-61-
No. 142986 (hereinafter abbreviated as Document 1) discloses that the sum of the output in the inflow direction and the sum of the output in the outflow direction of the preamplifier are compared, and the difference is fed back to the offset adjustment terminal of the preamplifier. A method for removing the influence of the offset and the third harmonic of the Hall element, and comparing the sum of the output of the power amplifier and the output control signal, or the sum of the output control signal and the output of the preamplifier in the inflow direction, and using the difference, A method of suppressing the effect of sensitivity variation of the Hall element by controlling the amplification degree of the preamplifier or the supply voltage of the Hall element, and adding the output of the comparator of the offset adjustment loop of the Hall element to the output control signal. A method for reducing torque ripple is shown.

【0003】また、モータの出力トルクを制御するため
に、モータと直列にトランジスタと抵抗器を接続し、抵
抗器両端の電圧でモータに流れる電流を検出し、制御入
力電圧と前記抵抗器両端の電圧を差動増幅器で比較し、
その出力によりモータに直列に接続されたトランジスタ
のベース電流を制御することによりモータの電流を制御
し、モータの出力トルクを制御することが一般に行われ
ている。
In order to control the output torque of the motor, a transistor and a resistor are connected in series with the motor, the current flowing through the motor is detected by the voltage across the resistor, and the control input voltage and the voltage across the resistor are detected. Compare the voltage with a differential amplifier,
It is common practice to control the motor current by controlling the base current of a transistor connected in series to the motor based on the output, and to control the output torque of the motor.

【0004】なお、この際に、制御入力電圧と抵抗器両
端の電圧を直接に比較せずに、一旦制御入力電圧Vcと
基準電圧Vtを比較し、レベルシフトしてから抵抗器両
端の電圧と比較することが一般的である。
At this time, instead of directly comparing the control input voltage with the voltage across the resistor, the control input voltage Vc is once compared with the reference voltage Vt, and the level is shifted. It is common to make a comparison.

【0005】このような直流モータ駆動装置の回路構成
のブロック線図を図10に、その各特性の一例を図11に示
す。
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration of such a DC motor driving device, and FIG. 11 shows an example of each characteristic.

【0006】図10において、制御入力端子701に印加さ
れる制御入力電圧Vcは、回路電源電圧Vccを抵抗器2
3,24で分圧して作られた基準電圧Vtを、反転入力端子
に接続された前置増幅器700(差動増幅器)の非反転入力
端子に接続され、その出力電流Ioは抵抗器22に入力さ
れる。そして、制御増幅器800でモータ40のモータ電流
Imにより抵抗器21に発生する電圧と比較されている。
In FIG. 10, the control input voltage Vc applied to the control input terminal 701 is the circuit power supply voltage Vcc
The reference voltage Vt obtained by dividing the voltage by 3, 24 is connected to the non-inverting input terminal of the preamplifier 700 (differential amplifier) connected to the inverting input terminal, and the output current Io is input to the resistor 22. Is done. The control amplifier 800 compares the voltage with the voltage generated in the resistor 21 by the motor current Im of the motor 40.

【0007】前記制御増幅器800の出力電流回路は、ト
ランジスタ30のベースに接続されており、トランジスタ
30のコレクタに接続されたモータ40のモータ電流Imを
制御入力電圧Vcで制御するモータ電流制御ループを構
成している。
The output current circuit of the control amplifier 800 is connected to the base of the transistor 30,
A motor current control loop for controlling the motor current Im of the motor 40 connected to the collector 30 by the control input voltage Vc.

【0008】図11の(a)は制御入力電圧(Vc)対モータ電
流(Im)の特性、図11の(b)はモータ電流・回転数(N)対
出力トルク(T)の特性を示す。
FIG. 11A shows the characteristics of the control input voltage (Vc) versus the motor current (Im), and FIG. 11B shows the characteristics of the motor current / rotational speed (N) versus the output torque (T). .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記文
献1に示された方法では帰還ループを構成するためルー
プ内に比較器や増幅器を設ける必要があり、回路部分を
ワンチップ集積回路(IC)化するときにより大きなチップ
面積を必、要とするだけでなく、帰還ループの動作を安
定化するために、IC外部に位相補償のための多くの外付
部品を必要とするという第1の問題があった。
However, in the method disclosed in the above document 1, a comparator and an amplifier need to be provided in the loop to form a feedback loop, and the circuit portion is formed into a one-chip integrated circuit (IC). in addition to a large chip area必, the main by when, in order to stabilize the operation of the feedback loop, the first problem that requires many external components for phase compensation I C outside was there.

【0010】また、慣性モーメントの小さいモータや回
転速度のサンプリング間隔を十分に小さくできないモー
タを制御するためには、図11(a)に示す伝達特性の傾斜
は特性1より特性2のように傾斜が小さい方が望まし
い。
In order to control a motor having a small moment of inertia or a motor whose rotation speed sampling interval cannot be made sufficiently small, the slope of the transfer characteristic shown in FIG. Is desirable.

【0011】しかしながら、伝達特性を特性2のように
設定すると制御入力電圧Vcの最大値Vc maxを印加して
も、図11(b)に特性2で示すようにモータの起動トルク
が低下してしまうという第2の問題があった。
However, if the transfer characteristic is set as shown in characteristic 2, even if the maximum value Vc max of the control input voltage Vc is applied, the starting torque of the motor decreases as shown by characteristic 2 in FIG. There was a second problem of getting lost.

【0012】本発明は上記第1の問題点を解決し、従来
より簡単な回路と少ない外付部品でトルクリップルを抑
することができる直流モータの駆動装置の提供を目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the first problem and to provide a DC motor drive device capable of suppressing torque ripple with a simpler circuit and fewer external parts than conventional ones.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記第1の問
題点を解決するため、制御入力に対応したトルク指令電
流を発生する手段と、前記トルク指令電流を電圧に変換
する抵抗器と、前記固定子巻線に流れる電流の総和に比
例した電圧を発生する手段と、前記トルク指令電流を変
換した電圧と前記固定子巻線に流れる電流の総和に比例
する電圧を比較し、出力電流指令電流を発生する手段
と、磁電変換素子の出力に対応して前記出力電流指令
流を分配する第1の電流分配手段と、前記第1の電流分配
手段の出力電流を増幅し、対応する前記固定子巻線に電
流を供給する電流増幅手段と、前記固定子巻線に流れる
電流の総和に比例するトルクリップル補正指令電流を発
生する手段と、前記磁電変換素子の出力に対応してトル
クリップル補正指令電流を分配する第2の電流分配手段
と、前記第2の電流分配手段の出力とトルクリップル補
正指令電流からトルクリップル補正信号を合成するトル
クリップル補正信号発生手段を備え、前記トルクリップ
ル補正信号発生手段の出力電流を前記トルク指令電流に
加算したものである。
Means for Solving the Problems The present invention is converted, in order to solve the first problem, a means to generate a torque command current corresponding to the control input, the torque command current into a voltage
And the sum of the currents flowing through the stator windings
Means for generating an example voltage, and changing the torque command current.
Proportional to the sum of the converted voltage and the current flowing through the stator winding
Means for comparing output voltages and generating an output current command current
When the fixed amplifying the first current distribution means for distributing the output current command electrostatic <br/> current in response to the output of the magnetoelectric converting element, an output current of the first current distribution means, corresponding To the secondary winding
Current amplifying means for supplying a current to the stator winding
Generates a torque ripple correction command current proportional to the total current .
And a torque corresponding to the output of the magnetoelectric conversion element.
Second current distribution means for distributing the ripple correction command current
When, with a torque ripple correction signal generating means for combining the torque ripple correction signal from the output and torque ripple correction command current of the second current distribution means, said torque command current and the output current of the torque ripple correction signal generating means To <br/>.

【0014】また、本発明は、前記回転子マグネットの
位置に対応した電気角60度の平坦部を持つ台形波を発
生する手段と、前記トルク指令電流を電圧に変換する抵
抗器と、前記固定子巻線に流れる電流の総和に比例した
電圧を発生する手段と、前記トルク指令電流を変換した
電圧と前記固定子巻線に流れる電流の総和に比例する電
圧を比較し、出力電流指令電流を発生する手段と、前記
台形波に比例して前記出力電流指令電流を分配する第1
の電流分配手段と、前記第1の電流分配手段の出力電流
を増幅し、対応する前記固定子巻線に電流を供給する電
流増幅手段と、前記固定子巻線に流れる電流の総和に比
例するトルクリップル補正指令電流を発生する手段と、
前記台形波に比例してトルクリップル補正指令電流を分
配する第2の電流分配手段と、前記第2の電流分配手段の
出力とトルクリップル補正指令電流からトルクリップル
補正信号を合成するトルクリップル補正信号発生手段を
備え、前記トルクリップル補正信号発生手段の出力信号
を前記トルク指令電流発生手段の出力信号に加算したも
のである。
[0014] The present invention also relates to the above rotor magnet.
Generates a trapezoidal wave with a flat part with an electrical angle of 60 degrees corresponding to the position
And a resistor for converting the torque command current into a voltage.
And proportional to the sum of the currents flowing through the stator windings
Means for generating a voltage and converting the torque command current
Voltage proportional to the sum of the voltage and the current flowing through the stator winding
Means for comparing the pressures and generating an output current command current;
The first to distribute the output current command current in proportion to the trapezoidal wave
Current distribution means, and the output current of the first current distribution means
To amplify the current and supply current to the corresponding stator winding.
Current amplifying means and the sum of the currents flowing through the stator windings.
Means for generating an example torque ripple correction command current;
The torque ripple correction command current is divided in proportion to the trapezoidal wave.
A second current distribution means to be distributed;
Torque ripple from output and torque ripple correction command current
A torque ripple correction signal generating means for synthesizing the correction signal.
An output signal of the torque ripple correction signal generating means.
Is added to the output signal of the torque command current generating means .

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、前記した構成の手段により、
従来より簡単な回路と少ない外付部品でトルクリップル
を抑制することが可能となる。
According to the present invention, by means of the above-described structure,
Can be suppressed torque ripple with a simple circuit and fewer external components than the conventional and that Do.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図面を参
照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例に
おける直流モータ駆動装置の回路構成をブロック線図で
示したものである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a DC motor driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0018】図1において、ホール素子1,2,3は固
定子(図示せず)上にお互いに電気角120°の間隔で配置
されており、前記ホール素子1,2,3の出力は電流出
力型のホール信号増幅器100,200,300の入力端子にそ
れぞれ接続されている。ホール信号増幅器100,200,30
0の出力は、対数圧縮回路400の入力端子401,402,403
にそれぞれ入力され、対数圧縮された出力電圧がそれぞ
れ第1の分配回路(1)500、および第2の分配回路(2)900
に接続されている。第1の分配回路(1)500は、出力電流
指令端子501に入力された電流を対数圧縮回路400の入力
端子401〜403の電圧に比例して、その出力端子505〜507
および508〜510からパワー増幅器600の入力端子601〜60
3および604〜606に分配する。
In FIG. 1, Hall elements 1, 2, and 3 are arranged on a stator (not shown) at an electrical angle of 120 ° from each other. These are connected to the input terminals of the output type Hall signal amplifiers 100, 200 and 300, respectively. Hall signal amplifier 100, 200, 30
Outputs of 0 are input terminals 401, 402, 403 of the logarithmic compression circuit 400.
, And logarithmically compressed output voltages are respectively supplied to a first distribution circuit (1) 500 and a second distribution circuit (2) 900
It is connected to the. The first distribution circuit (1) 500 converts the current input to the output current command terminal 501 in proportion to the voltage of the input terminals 401 to 403 of the logarithmic compression circuit 400, and outputs the output terminals 505 to 507.
And input terminals 601-60 of the power amplifier 600 from 508-510
3 and 604-606.

【0019】図2は前記図1における対数圧縮回路400
および第1の分配回路(1)500の一例を示す回路図であ
り、この回路は基本的なアナログ乗算回路を3差動構成
にし、さらに正負両方向の信号に対応させたものであ
る。3相正弦波の性質から3つのダイオードおよびトラ
ンジスタの1つは常に逆バイアスされるためオフ状態と
なり、通常の乗算器として動作することを利用して、入
力端子401〜403の電圧の比に比例して出力電流指令端子
501の電流を分配し、出力端子505〜507および508〜510
に出力する。
FIG. 2 shows a logarithmic compression circuit 400 in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a first distribution circuit (1) 500, which is a circuit in which a basic analog multiplication circuit has a three-differential configuration and further supports signals in both positive and negative directions. Due to the nature of the three-phase sine wave, one of the three diodes and transistors is always reverse biased and is in an off state, and operates as a normal multiplier, and is proportional to the voltage ratio of the input terminals 401 to 403. Output current command terminal
Distribute the current of 501 and output terminals 505-507 and 508-510
Output to

【0020】次に、図1に示すパワー増幅器600は吸込
方向の出力電流と等しい電流を吐出する電流吐出端子60
7を持ち、電流吐出端子607は抵抗器21の一端に接続さ
れ、モータ電流に比例する電圧を抵抗器21に発生してい
る。パワー増幅器600の出力は固定子巻線4,5,6に
接続され、回転子マグネットの位置に対応した前記固定
子巻線に電流を供給することによってモータに回転トル
クを発生している。
Next, the power amplifier 600 shown in FIG. 1 has a current discharge terminal 60 for discharging a current equal to the output current in the suction direction.
7, the current discharge terminal 607 is connected to one end of the resistor 21 and generates a voltage in the resistor 21 that is proportional to the motor current. The output of the power amplifier 600 is connected to the stator windings 4, 5, and 6, and supplies a current to the stator windings corresponding to the position of the rotor magnet to generate a rotating torque for the motor.

【0021】制御入力端子701に印加された電圧は前置
増幅器700でレベルシフト,電流変換されて抵抗器22に
入力され、制御増幅器800により抵抗器21に発生するモ
ータ電流に比例する電圧と比較され、その誤差に比例し
た出力信号が第1の分配回路(1)500の出力電流指令端子
501に印加されることにより出力電流制御ループを構成
している。
The voltage applied to the control input terminal 701 is level-shifted and current-converted by the preamplifier 700, input to the resistor 22, and compared with a voltage proportional to the motor current generated in the resistor 21 by the control amplifier 800. The output signal proportional to the error is output to the output current command terminal of the first distribution circuit (1) 500.
An output current control loop is formed by being applied to 501.

【0022】また、電流検出回路1100は抵抗器21ととも
に、モータ電流に比例する電流を発生し、第2の分配回
路(2)900の出力電流指令端子901および波形合成回路100
0の出力電流指令端子1001に前記電流を供給している。
第2の分配回路(2)900の出力は波形合成回路1000に接続
されトルクリップル補正信号を発生し、トルクリップル
補正信号は抵抗器22に導かれ、前置増幅器700の出力と
加算された後に制御増幅器800の入力となり、トルクリ
ップル補正ループを構成している。
The current detection circuit 1100, together with the resistor 21, generates a current proportional to the motor current, and the output current command terminal 901 of the second distribution circuit (2) 900 and the waveform synthesis circuit 100
The current is supplied to the 0 output current command terminal 1001.
The output of the second distribution circuit (2) 900 is connected to the waveform synthesizing circuit 1000 to generate a torque ripple correction signal, and the torque ripple correction signal is guided to the resistor 22 and after being added to the output of the preamplifier 700. It becomes an input of the control amplifier 800 and forms a torque ripple correction loop.

【0023】以上のように構成された直流モータの駆動
装置について、図1および図3,図4,ならびに図5を
用いてその動作を説明する。
The operation of the DC motor driving apparatus constructed as described above will be described with reference to FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, and FIG.

【0024】まず、図3は図1の第2の分配回路(2)900
および波形合成回路1000による帰還がないときの動作を
説明する各部の動作波形図であり、ホール素子1〜3の
出力電圧は、ホール信号増幅器100〜300により電流に変
換されて図3(a)に示す電流の形で、図1の対数圧縮回
路400の入力端子401〜403に入力される。図3(b)は対数
圧縮回路400の出力端子404〜406の電圧である。第1の
分配回路(1)500は前述の通り、出力電流指令端子501の
電流を対数圧縮回路400の入力端子401〜403の電圧に比
例して分配しており、出力端子508〜510から図3(c)、
出力端子505〜507から図3(d)の電流を出力する。した
がって、パワー増幅器600の出力端子608〜610に図3(e)
の電流が得られる。図3(f)は出力トルクであり、約14
%のトルクリップルを含んでいる。
First, FIG. 3 shows the second distribution circuit (2) 900 of FIG.
3A and 3B are operation waveform diagrams illustrating operations when there is no feedback by the waveform synthesizing circuit 1000. The output voltages of the Hall elements 1 to 3 are converted into currents by the Hall signal amplifiers 100 to 300, and FIG. Are input to the input terminals 401 to 403 of the logarithmic compression circuit 400 in FIG. FIG. 3B shows the voltages at the output terminals 404 to 406 of the logarithmic compression circuit 400. As described above, the first distribution circuit (1) 500 distributes the current of the output current command terminal 501 in proportion to the voltage of the input terminals 401 to 403 of the logarithmic compression circuit 400. 3 (c),
The current of FIG. 3D is output from the output terminals 505 to 507. Therefore, the output terminals 608 to 610 of the power amplifier 600 are connected as shown in FIG.
Is obtained. FIG. 3 (f) shows the output torque, which is about 14
Contains 100% torque ripple.

【0025】図4は第2の分配回路(2)900および波形合
成回路1000による帰還を加えたときの図1の各部の動作
波形図であり、図4(a),(b)は前記図3(a),(b)と同じ
ものである。図4(c)が図1の波形合成回路1000の出力
端子1002の電圧波形である。したがって、パワー増幅器
600の出力端子608〜610に図4(d)の電流が得られ、図4
(e)で示される出力トルクのリップルは約2%以下にな
る。
FIG. 4 is an operation waveform diagram of each part in FIG. 1 when feedback is applied by the second distribution circuit (2) 900 and the waveform synthesis circuit 1000, and FIGS. These are the same as 3 (a) and (b). FIG. 4C shows the voltage waveform at the output terminal 1002 of the waveform synthesizing circuit 1000 shown in FIG. Therefore, the power amplifier
4 (d) is obtained at the output terminals 608 to 610 of the 600.
The ripple of the output torque shown by (e) is about 2% or less.

【0026】図5は図1における第2の分配回路(2)900
および波形合成回路1000の一例を示す回路図であり、図
6は図5の各部の動作波形図である。
FIG. 5 shows the second distribution circuit (2) 900 in FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a waveform synthesizing circuit 1000, and FIG. 6 is an operation waveform diagram of each part in FIG.

【0027】図6(a)は上段に示す電気角に対応する波
形合成回路1000による帰還がないときのパワー増幅器60
0の出力電流、(b)は後述するトランジスタT21〜T23お
よびT34〜T36を流れる電流I21〜I23およびI34〜I
36、(c)は同じくトランジスタT25〜T27およびT31〜
T33を流れる電流I25〜I27およびI31〜I33、(d)は
トランジスタT43〜T45に流れる電流I43〜I45、(e)
は同じくトランジスタT46〜T48に流れる電流I46〜I
48、(f)はトランジスタT41およびT52を流れる電流I4
1およびI52、(g)は波形合成回路1000による帰還をかけ
たときのパワー増幅器600の出力電流である。
FIG. 6A shows the power amplifier 60 when there is no feedback by the waveform synthesizing circuit 1000 corresponding to the electrical angle shown in the upper part.
0, and (b) shows currents I21-I23 and I34-I flowing through transistors T21-T23 and T34-T36 to be described later.
36, (c) shows the transistors T25 to T27 and T31 to
The currents I25-I27 and I31-I33 flowing through T33, (d) are the currents I43-I45 flowing through the transistors T43-T45, (e)
Are the currents I46-I flowing through the transistors T46-T48.
48, (f) shows the current I4 flowing through the transistors T41 and T52.
1 and I52, (g) are output currents of the power amplifier 600 when the feedback by the waveform synthesizing circuit 1000 is applied.

【0028】さて、上記図5において、トランジスタT
11,T12,T13,T21,T22,T23,T25,T26,T27
は他のトランジスタの2倍、トランジスタT14,T15は
他のトランジスタの3倍のエミッタ面積を持っており、
各トランジスタに流れる電流で、I14,I15はI11の1.
5倍、I24,I28はI11の0.5倍の電流となる。I15をト
ランジスタT34,T35,T36で分配して得られたI34,
I35,I36とI21,I22,I23を減算してI43,I44,
I45が、同様にしてI46,I47,I48が得られる。さら
に、I24からI43,I44,I45を減算してI41が、I28
からI46,I47,I48を減算してI52が得られる。I41
とI52は加算されて出力端子1002に出力され、トルクリ
ップル補正信号となる。このトルクリップル補正信号を
図1の前置増幅器700の出力信号と加算して図1の抵抗
器22に図4(c)に示す電圧を発生し、制御増幅器800に入
力することにより前述のトルクリップル抑制効果が得ら
れる。
Now, referring to FIG.
11, T12, T13, T21, T22, T23, T25, T26, T27
Has twice the emitter area of the other transistors, and the transistors T14 and T15 have three times the emitter area of the other transistors.
The current flowing through each transistor, I14 and I15 are 1.11 of I11.
Five times, I24 and I28 become 0.5 times the current of I11. I34 obtained by distributing I15 by transistors T34, T35 and T36,
I35, I36 and I21, I22, I23 are subtracted to obtain I43, I44,
I45 is obtained in the same manner as I46, I47 and I48. Further, by subtracting I43, I44 and I45 from I24, I41 becomes I28
I52 is obtained by subtracting I46, I47 and I48 from. I41
And I52 are added and output to the output terminal 1002 to become a torque ripple correction signal. This torque ripple correction signal is added to the output signal of the preamplifier 700 of FIG. 1 to generate the voltage shown in FIG. 4C at the resistor 22 of FIG. A ripple suppressing effect can be obtained.

【0029】(実施例2)実施例1は回転子マグネットの
位置を検出するホール素子1〜3による場合を示し、磁
電変換素子を想定していたが、図6(a)の電流波形が得
られれば必ずしも磁電変換素子を必要としない。例え
ば、特開平3−89890号公報に示された方法により回転
子マグネットの位置に対応した電気角60°の平坦部を持
つ台形波を発生することができれば、図5および図6に
示した方法によりトルクリップル補正信号を得ることが
できるため、図4(e)に示すと同様のトルクリップル抑
制効果が得られる。
(Embodiment 2) Embodiment 1 shows a case where the Hall elements 1 to 3 for detecting the position of the rotor magnet are used, and a magneto-electric conversion element is assumed. However, the current waveform shown in FIG. If possible, a magnetoelectric conversion element is not necessarily required. For example, if a trapezoidal wave having a flat portion having an electrical angle of 60 ° corresponding to the position of the rotor magnet can be generated by the method disclosed in JP-A-3-89890, the method shown in FIGS. As a result, a torque ripple correction signal can be obtained, so that a torque ripple suppression effect similar to that shown in FIG.

【0030】(比較例) 図7は本発明の実施例の比較例におけるモータ駆動装置
の回路構成を示すブロック線図である。これは慣性モー
メントの小さいモータや回転速度のサンプリング間隔を
十分に小さくできないモータにおいても、起動トルクを
減少させることなく安定な制御をする手段を示したもの
である。
[0030] (Comparative Example) FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor driving device in a comparative example of the real施例of the present invention. This shows a means for performing stable control without reducing the starting torque even in a motor having a small moment of inertia or a motor whose rotation speed sampling interval cannot be made sufficiently small.

【0031】図7において制御入力端子711に印加され
る制御入力電圧Vcは、回路電源電圧Vccを抵抗器23,3
5,24で分圧して作られた基準電圧Vt1およびVt2を
反転入力端子に接続された前置増幅器(電流出力の差動
増幅器)710および720の非反転入力端子に接続され、そ
れぞれの出力電流I2およびI3は抵抗器22に入力され、
制御増幅器800(誤差増幅手段,差動増幅器)でモータ40
のモータ電流Imにより抵抗器21に発生する電圧と比較
されている。制御増幅器800の出力電流はトランジスタ3
0のベースに接続されており、トランジスタ30のコレク
タに接続されたモータ40のモータ電流Imを制御入力電
圧Vcで制御するモータ電流制御ループを構成してい
る。
In FIG. 7, the control input voltage Vc applied to the control input terminal 711 is obtained by changing the circuit power supply voltage Vcc to the resistors 23, 3
The reference voltages Vt1 and Vt2 produced by dividing the voltages by 5, 24 are connected to the non-inverting input terminals of preamplifiers (current output differential amplifiers) 710 and 720 connected to the inverting input terminals, respectively. I2 and I3 are input to resistor 22;
Motor 40 with control amplifier 800 (error amplifier, differential amplifier)
Is compared with the voltage generated in the resistor 21 by the motor current Im. The output current of control amplifier 800 is transistor 3
0, and forms a motor current control loop for controlling the motor current Im of the motor 40 connected to the collector of the transistor 30 with the control input voltage Vc.

【0032】図8は図7におけるモータ電流(Im)と前
置増幅器の出力電流I2,I3の特性図を示し、(a)は制
御入力電圧(Vc)対モータ電流(Im)の特性図、(b)は制
御入力電圧(Vc)対前置増幅器の出力電流I2,I3の特
性図である。
FIG. 8 shows a characteristic diagram of the motor current (Im) and the output currents I2 and I3 of the preamplifier in FIG. 7, (a) is a characteristic diagram of the control input voltage (Vc) versus the motor current (Im), (b) is a characteristic diagram of the control input voltage (Vc) versus the output currents I2 and I3 of the preamplifier.

【0033】前記図7に示す比較例の回路図における、
この制御ループはI2といI3を加算した電流で動作する
ため、制御入力電圧Vcとモータ電流Imは図8(a)の特性2
に示すような関係となる。
In the circuit diagram of the comparative example shown in FIG.
Since this control loop operates with a current obtained by adding I2 and I3, the control input voltage Vc and the motor current Im are equal to the characteristic 2 in FIG.
The relationship is as shown in FIG.

【0034】この特性2を特性1で示す従来の制御回路
の特性と比較してみると、通常の動作点Iop付近では
特性1より傾斜が小さいため、慣性モーメントの小さい
モータや回転速度のサンプリング間隔を十分に小さくで
きないため制御入力電圧のリップルを除去しきれないモ
ータの速度制御に好適な特性をしている。また特性の変
曲点Itを最大の動作点より高く設定しておけば、通常
の動作範囲では前述の特性を保ちながら制御入力電圧V
cの最大値Vc maxに対しては特性1と同等以上のモータ
電流Imaxを得ることができ、起動トルクの低下なしに
良好な制御特性を得ることができる。
Comparing the characteristic 2 with the characteristic of the conventional control circuit represented by the characteristic 1, since the inclination is smaller than the characteristic 1 near the normal operating point Iop, the sampling interval of the motor or the rotational speed having a small moment of inertia is small. Is not sufficiently reduced, the characteristic is suitable for motor speed control in which the ripple of the control input voltage cannot be completely removed. If the inflection point It of the characteristic is set higher than the maximum operating point, the control input voltage V
For the maximum value Vcmax of c, a motor current Imax equal to or more than the characteristic 1 can be obtained, and a good control characteristic can be obtained without a decrease in the starting torque.

【0035】また、前置増幅器720の特性を図9のI3で
示すような特性に変更しても同じ効果が得られる。
The same effect can be obtained even if the characteristic of the preamplifier 720 is changed to the characteristic indicated by I3 in FIG.

【0036】なお、説明にはトランジスタ1つの例を示
したが、図1のようにパワー増幅器に複数のトランジス
タを使用してモータを駆動する装置についても適用でき
ることはいうまでもない。
Although the description has been made with reference to an example of one transistor, it goes without saying that the present invention can be applied to an apparatus for driving a motor using a plurality of transistors in a power amplifier as shown in FIG.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流モー
夕の駆動装置によれば、従来より簡単な回路と少ない外
付部品でトルクリップルを抑制することが可能となる。
As described in the foregoing, according to the DC motor evening driving device of the present invention, it is possible to suppress the torque ripple in a simple circuit and fewer external components than the traditional.

【0038】[0038]

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

【図1】本発明の第1の実施例におけるモータ駆動装置
の回路構成を示すブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1における対数圧縮回路および第1の分配回
路(1)の一例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a logarithmic compression circuit and a first distribution circuit (1) in FIG.

【図3】図1における第2の分配回路(2)および波形合
成回路による帰還がないときの動作を説明する各部の動
作波形図である。
FIG. 3 is an operation waveform diagram of each unit for explaining an operation when there is no feedback by a second distribution circuit (2) and a waveform synthesis circuit in FIG. 1;

【図4】図1における第2の分配回路(2)および波形合
成回路による帰還を加えたときの動作を説明する各部の
動作波形図である。
FIG. 4 is an operation waveform diagram of each section for explaining an operation when feedback is applied by a second distribution circuit (2) and a waveform synthesis circuit in FIG. 1;

【図5】図1における第2の分配回路(2)および波形合
成回路の一例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a second distribution circuit (2) and a waveform synthesis circuit in FIG.

【図6】図5における第2の波形合成回路(2)および波
形合成回路の動作を説明する各部の動作波形図である。
FIG. 6 is an operation waveform diagram of each section for explaining the operation of the second waveform synthesis circuit (2) and the waveform synthesis circuit in FIG. 5;

【図7】本発明の実施例の比較例におけるモータ駆動装
置の回路構成を示すブロック線図である。
7 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor driving device in a comparative example of the real施例of the present invention.

【図8】図7における制御入力電圧対モータ電流特性図
(a)および制御入力電圧対前置増幅器の出力電流特性図
(b)である。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a control input voltage and a motor current in FIG. 7;
(a) and control input voltage vs. output current characteristics of the preamplifier
(b).

【図9】図7における他の制御入力電圧対モータ電流特
性図(a)および制御入力電圧対前置増幅器の出力電流特
性図(b)である。
9 is a diagram (a) of another control input voltage versus motor current characteristic and a diagram (b) of a control input voltage versus output current of the preamplifier in FIG. 7;

【図10】従来のモータ駆動装置の回路構成を示すブロ
ック線図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional motor driving device.

【図11】図10のモータ駆動装置の制御入力電圧対モー
タ電流特性図(a)および出力トルク対モータ電流および
回転数特性図(b)である。
11A and 11B are a control input voltage-motor current characteristic diagram and an output torque-motor current / rotation speed characteristic diagram (b) of the motor drive device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3…ホール素子、 4,5,6…固定子巻線、
40…モータ、 100,200,300…ホール信号増幅器、
400…対数圧縮回路、 500…第1の分配回路(1)、 50
1,901,1001…出力電流指令端子、 600…パワー増幅
器、 607…電流吐出端子、 700,710,720…前置増幅
器、 800…制御増幅器、 900…第2の分配回路(2)、
1000…波形合成回路、 1100…電流検出回路。
1,2,3… Hall element, 4,5,6… Stator winding,
40… motor, 100,200,300… Hall signal amplifier,
400: logarithmic compression circuit, 500: first distribution circuit (1), 50
1,901,1001 ... output current command terminal, 600 ... power amplifier, 607 ... current discharge terminal, 700,710,720 ... preamplifier, 800 ... control amplifier, 900 ... second distribution circuit (2),
1000: Waveform synthesis circuit, 1100: Current detection circuit.

フロントページの続き (72)発明者 寺井 保則 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−89890(JP,A) 特開 平5−83983(JP,A) 特開 昭61−295891(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 6/10 Continuation of the front page (72) Inventor Yasunori Terai 2--18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-3-89890 (JP, A) JP-A-5-83983 (JP, A) JP-A-61-295891 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02P 6/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3相の固定子巻線と、回転子マグネット
と、前記回転子マグネットの位置を検出する3個の磁電
変換素子を備えた直流モータの駆動装置において、制御
入力に対応したトルク指令電流を発生する手段と、前記
トルク指令電流を電圧に変換する抵抗器と、前記固定子
巻線に流れる電流の総和に比例した電圧を発生する手段
と、前記トルク指令電流を変換した電圧と前記固定子巻
線に流れる電流の総和に比例する電圧を比較し、出力電
流指令電流を発生する手段と、磁電変換素子の出力に対
応して前記出力電流指令電流を分配する第1の電流分配
手段と、前記第1の電流分配手段の出力電流を増幅し、
対応する前記固定子巻線に電流を供給する電流増幅手段
、前記固定子巻線に流れる電流の総和に比例するトル
クリップル補正指令電流を発生する手段と、前記磁電変
換素子の出力に対応してトルクリップル補正指令電流を
分配する第2の電流分配手段と、前記第2の電流分配手段
の出力とトルクリップル補正指令電流からトルクリップ
ル補正信号を合成するトルクリップル補正信号発生手段
を備え、前記トルクリップル補正信号発生手段の出力
を前記トルク指令電流に加算してなることを特徴とす
る直流モータの駆動装置。
1. A DC motor driving device comprising a three-phase stator winding, a rotor magnet, and three magneto-electric conversion elements for detecting a position of the rotor magnet, wherein a torque corresponding to a control input is provided. means for generating a command current, the
A resistor for converting a torque command current into a voltage, and the stator
Means for generating a voltage proportional to the sum of currents flowing through windings
And a voltage obtained by converting the torque command current and the stator winding.
Compare the voltage proportional to the sum of the currents flowing through the
Means for generating the current command current and the output of the magnetoelectric conversion element.
First current distribution means for distributing the output current command current in response, and amplifying the output current of the first current distribution means,
A current amplifying means for supplying current to the stator windings corresponding, means for generating a torque ripple correction command current proportional to the total sum of the currents flowing through the front Symbol stator winding, the output of the magnetoelectric converting element A second current distribution means for distributing a torque ripple correction command current correspondingly; and a torque ripple correction signal generating means for synthesizing a torque ripple correction signal from an output of the second current distribution means and the torque ripple correction command current. The output voltage of the torque ripple correction signal generating means.
Driving device for a DC motor, characterized by comprising adding a flow to said torque command current.
【請求項2】 3相の固定子巻線と、回転子マグネット
を備えた直流モータの駆動装置において、前記回転子マ
グネットの位置に対応した電気角60度の平坦部を持つ台
形波を発生する手段と、前記トルク指令電流を電圧に変
換する抵抗器と、前記固定子巻線に流れる電流の総和に
比例した電圧を発生する手段と、前記トルク指令電流を
変換した電圧と前記固定子巻線に流れる電流の総和に比
例する電圧を比較し、出力電流指令電流を発生する手段
と、前記台形波に比例して前記出力電流指令電流を分配
する第1の電流分配手段と、前記第1の電流分配手段の出
力電流を増幅し、対応する前記固定子巻線に電流を供給
する電流増幅手段と、前記固定子巻線に流れる電流の総
和に比例するトルクリップル補正指令電流を発生する手
段と、前記台形波に比例してトルクリップル補正指令電
流を分配する第2の電流分配手段と、前記第2の電流分配
手段の出力とトルクリップル補正指令電流からトルクリ
ップル補正信号を合成するトルクリップル補正信号発生
手段を備え、前記トルクリップル補正信号発生手段の出
信号を前記トルク指令電流発生手段の出力信号に加算
してなることを特徴とする直流モータの駆動装置。
2. A drive device for a DC motor having a three-phase stator winding and a rotor magnet, wherein a trapezoidal wave having a flat portion having an electrical angle of 60 degrees corresponding to the position of the rotor magnet is generated. Means for converting the torque command current into a voltage.
And the sum of the currents flowing through the stator windings
Means for generating a proportional voltage; and
The ratio between the converted voltage and the total current flowing through the stator winding
Means for comparing output voltages and generating an output current command current
A first current distribution unit that distributes the output current command current in proportion to the trapezoidal wave; and amplifies an output current of the first current distribution unit to supply a current to the corresponding stator winding. Current amplifying means, and the total current flowing through the stator windings.
Means for generating a torque ripple correction command current proportional to the sum, second current distribution means for distributing the torque ripple correction command current in proportion to the trapezoidal wave, and an output of the second current distribution means and torque ripple. A torque ripple correction signal generating means for synthesizing a torque ripple correction signal from the correction command current is provided, and an output signal of the torque ripple correction signal generating means is added to an output signal of the torque command current generating means. Drive device for DC motor.
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