JPH0231595B2

JPH0231595B2 -

Info

Publication number: JPH0231595B2
Application number: JP57110137A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Uchida; Tatsuo Yamazaki; Toshiro Tatsutani; Itsupei Hagiwara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1990-07-13
Also published as: JPS592589A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、トランジスタモータの制御装置に
関し、特に、多相の電機子コイルを備えていて、
ホール素子の出力に応じたトルクを生ずるトラン
ジスタモータの制御装置に関する。

トランジスタモータにおいては、一般に正弦波
状に着磁された永久磁石を界磁源とするロータの
位置検出手段としてホール素子を用い、たとえ
ば、このホール素子の出力をそのまま電力増幅し
て電機子コイルへの印加電圧としていた。これを
図面に基づき説明する。

第１図は、ホール素子出力増幅回路を示す概略
図である。この図は３相モータを示す。ホール素
子１，２および３の入力端子は、並列に接続され
端子Ｊおよび端子Ｋに接続されている。ホール素
子１，２および３の出力端子は、それぞれ、ホー
ル素子用増幅器１０，１１および１２の入力端子
に接続されている。増幅器１０，１１および１２
の出力端子は、それぞれ、Ｕ相の電機子コイル１
６、Ｖ相の電機子コイル１７およびＷ相の電機子
コイル１８に接続されている。

ホール素子１，２および３は、それぞれ、対応
する相の電機子コイルに鎖交する磁束と等価な磁
束を検出し、出力電圧を発生する。増幅器１０，
１１および１２は、前記ホール素子１，２および
３からの出力電圧をそれぞれ増幅して電機子コイ
ル１６，１７および１８に与える。このような装
置において、トランジスタモータの出力トルクを
制御するためには、端子Ｊ，Ｋに印加する電圧を
制御すればよい。これにより、ホール素子１，２
および３の出力電圧レベルを変化させることがで
きるからである。この端子Ｊ，Ｋに印加する電圧
を制御する回路を図面に基づき説明する。

第２図は、従来のホール素子入力制御回路を示
す概略図である。トランジスタ１９および２０な
らびにトランジスタ２１および２２は、それぞれ
コンプリメンタリ接続されている。トランジスタ
１９および２０のベースは端子Ｃに、トランジス
タ２１および２２のベースは端子Ｄに、トランジ
スタ１９および２０のエミツタは端子Ｋに、トラ
ンジスタ２１および２２のエミツタは端子Ｊに、
トランジスタ１９および２１のコレクタは端子Ａ
に、トランジスタ２０および２２のコレクタは端
子Ｂに接続されている。端子ＪおよびＫは、第１
図の端子ＪおよびＫに接続されている。

端子Ａ，Ｂ間には、所定の電圧を基準にみて正
負対称な値の電圧が印加される。そして、この電
圧の大きさを制御することにより、端子Ｊ，Ｋ間
に印加する電圧の大きさを制御することができ
る。したがつて、これにより、トランジスタモー
タの出力トルクを制御することができる。さら
に、端子Ｃ，Ｄ間には極性反転可能な正逆切替入
力信号が与えられる。今、端子Ｃが正および端子
Ｄが負のとき、トランジスタ１９および２２がオ
ン状態になり、端子Ｊには負の電圧が、端子Ｋに
は正の電圧が印加される。逆に、端子Ｃが負およ
び端子Ｄが正のとき、トランジスタ２０および２
１がオン状態になり、端子Ｊには正の電圧が、端
子Ｋには負の電圧が印加される。したがつて、こ
れにより、ホール素子１，２および３に印加する
電圧の極性を反転させることができるので、トラ
ンジスタモータの回転方向を反転させることがで
きる。

しかし、第２図に示す従来の回路においては、
NPNタイプのトランジスタ１９とPNPタイプの
トランジスタ２０との、および、NPNタイプの
トランジスタ２１とPNPタイプのトランジスタ
２２との双方の順電圧効果を等しくすることは、
各トランジスタの特性のばらつきにより、難し
い。さらに、各トランジスタの温度特性、抵抗値
の差等によつて、その差は顕著なものとなる。し
たがつて、基準電圧を中心に正負対称な値の正、
負電圧をホール素子１，２および３の入力端子に
印加することは難しい。これにより、トランジス
タモータの出力トルクにリツプルが生じることに
なる。また、端子Ａ，Ｂ間の電圧を０としても、、
端子Ｃ，Ｄ間への正逆切替入力信号のため、洩れ
電流が生じ、ホール素子１，２および３の入力端
子への印加電圧を０とすることはできない。これ
により、トランジスタモータの出力トルクを完全
に０にすることができない。

この発明は、以上のような従来の回路の欠点を
除去するためになされたものであり、素子の特性
のばらつきに影響されることなく安定して、外部
から与えられる外部制御信号電圧に比例する値の
電圧であつて、中点電位を基準にみて正負対称な
電圧をホール素子に与えることができるトランジ
スタモータの制御装置を提供することを主たる目
的とする。

この発明は、要約すれば、中点電位供給手段
と、入力端子が抵抗器を介して相互に接続された
２つの演算増幅器と、前記演算増幅器にそれぞれ
接続された２つの緩衝増幅器とを備えるトランジ
スタモータの制御装置である。

以下、この発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第３図は、この発明の一実施例を示す概略図で
ある。この回路は、大きく分けて、、中点電位供
給手段２５と、演算増幅器２３および２４と、緩
衝増幅器５２および５３とを備える。演算増幅器
２３の＋入力端子は中点電位供給手段２５の中点
Ｍに、−入力端子は抵抗器２７を介して端子Ｅに
接続されている。緩衝増幅器５２は、コンプリメ
ンタリ接続されたトランジスタ３３および３４か
らなる。演算増幅器２３の出力端子は抵抗器３１
を介してトランジスタ３３および３４のベースに
接続されている。トランジスタ３３および３４の
エミツタは、端子Ｊおよび負帰還用の抵抗器２９
を介して演算増幅器２３の−入力端子に接続され
ている。演算増幅器２４の＋入力端子は端子Ｅ
に、−入力端子は抵抗器２８を介して中点電位供
給手段２５の中点Ｍに接続されている。緩衝増幅
器５３も、コンプリメンタリ接続されたトランジ
スタ３５および３６からなる。演算増幅器２４の
出力端子は抵抗器３２を介してトランジスタ３５
および３６のベースに接続されている。トランジ
スタ３５および３６のエミツタは、端子Ｋおよび
負帰還用の抵抗器３０を介して演算増幅器２４の
−入力端子に接続されている。さらに、中点電位
供給手段２５の中点Ｍと端子Ｅとの間には抵抗器
２６が接続さている。端子Ｊおよび端子Ｋは、第
１図の端子Ｊおよび端子Ｋに接続されている。

中点電位供給手段２５は、中点Ｍに中点電位
V_Mを供給する。中点電位V_Mはこの制御装置の中
点電位であり、制御の基準となる値である。端子
Ｅには外部より外部制御信号電圧V_Eが与えられ
る。外部制御信号電圧V_Eは、トランジスタモー
タの回転トルク、速度等の量を制御するためのも
のである。

次に、第３図に示す回路の全体の動作を説明す
る。ここで、説明を簡単にするため、抵抗器２
６，２７，２８および２９の抵抗値は等しいもの
とし、抵抗器３０の抵抗値は０とする。まず、外
部制御信号電圧V_Eが中点電位V_Mに等しいとき、
抵抗器２６，２７および２８による電圧降下は０
となり、演算増幅器２３および２４の出力は０と
なる。そして、端子Ｊには演算増幅器２３の入力
端子間および抵抗器２９を介して中点電位V_M（＝
V_E）が印加されるので、端子Ｊの電位V_Jは中点
電位V_Mとなる。同様に、端子Ｋには演算増幅器
２４の入力端子間および抵抗器３０を介して外部
制御信号電圧V_E（＝V_M）が印加されるので、端
子Ｋの電位V_Kは中点電位V_Mとなる。したがつ
て、ホール素子１，２および３には電流は流れな
いので、モータは停止する。次に、外部制御信号
電圧V_Eが中点電位V_Mよりも低い場合、端子Ｊの
電位V_Jは、中点電位V_Mよりも抵抗器２９の両端
の電圧だけ高いものとなる。抵抗器２９の両端の
電圧は、抵抗器２７の両端の電圧、すなわち
（V_M―V_E）に抵抗器２９の抵抗値と抵抗器２７
の抵抗値との比をかけたものになるが、、ここで
は前述のように両抵抗値は等しいからその比は１
となり、（V_M―V_E）となる。したがつて、端子
Ｊの電位V_Jは、（V_M―V_E）だけ中点電位V_Mより
高い値となる。一方、端子Ｋの電位V_Kは、抵抗
器３０の抵抗値が０であるから常に外部制御信号
電圧V_Eであるので、（V_M―V_E）だけ中点電位V_M
より低い値となる。したがつて、端子Ｊからホー
ル素子１，２および３に電源が流入することにな
り、モータはたとえば正転する。逆に、外部制御
信号電圧V_Eが中点電位V_Mより高い場合、前述の
逆となり、端子Ｊの電位V_Jは（V_E―V_M）だけ中
点電位V_Mより低い値となり、端子Ｋの電位V_Kは
（V_E―V_M）だけ中点電位V_Mより高い値となる。
したがつて、端子Ｋからホール素子１，２および
３に電流が流入することになり、モータはたとえ
ば逆転する。なお、抵抗器２７および２９の抵抗
値の比ならびに抵抗器２８および３０の抵抗値の
比を適当に定めれば、電位V_Jおよび電位V_Kの中
点電位V_Mよりの差は、｜V_E―V_M｜に比例したも
のとすることができる。

第５図は、第３図に示す回路における外部制御
信号電圧V_Eと端子ＪおよびＫの電位V_JおよびV_K
との関係を示す出力電圧特性図である。第５図に
おいて、横軸V_Eと縦軸V_J，V_Kとの交点、すなわ
ち原点の座標は、（V_M，V_M）となる。この図に
示すように、電位V_Kは電圧V_Eの増加に伴なつて
増加する直線で表わされ、また、電位V_Jは電圧
V_Eの増加に伴なつて減少する直線で表わされる。
そして、これらの直線は互いに原点で交わり、か
つ、横軸V_Eに対して対称となる。このことから、
与えられた外部制御信号電圧V_Eが変化しても常
に端子ＪおよびＫの平均電位が中点電位V_M（すな
わち横軸上）となる。

こうして得られた電位V_JおよびV_Kが第１図に
示す回路に端子ＪおよびＫを介して与えられるの
で、各々のホール素子１ないし３から得られる出
力電圧は中点電位V_Mを中心とした正弦波状のも
のが得られる。得られた各電圧は増幅器１０ない
し１２によりそれぞれ増幅された後各電機子コイ
ル１６ないし１８に与えられ、その結果、各電機
子コイル１６ないし１８の共通接続中点の電位が
常にV_Mとなる。このように、電機子コイル１６
ないし１８の共通接続中点の電位を含め、トラン
ジスタモータの制御装置における各回路を中点電
位V_Mを中心として動作させることは、トランジ
スタモータを安定して駆動するために不可欠なも
のとなつている。

以上のように、第３図に示す回路によれば、中
点電位V_Mを基準にして外部制御信号電圧V_Eを変
えることにより、容易に外部制御信号電圧V_Eに
比例したホール素子出力を得ることができる。し
かも、トランジスタ３３，３４，３５および３６
の特性のばらつきには影響されない安定したホー
ル素子入力電流を流すことができる。さらに、外
部制御信号電圧V_Eが中点電位V_Mと等しければ、
ホール素子への入力電圧をほぼ正確に０とするこ
とができる。

さらに、前記外部制御信号電圧V_Eを発生させ
る回路の一例につき説明する。第４図は、外部制
御信号電圧発生回路を示す概略図である。この回
路は、＋入力端子には前記中点電位V_Mが、−入力
端子には外部から入力信号V_Fが与えられる演算
増幅器３８と、＋入力端子および−入力端子が、
それぞれ、前記演算増幅器３８の＋入力端子およ
び出力端子に接続されている演算増幅器３７と、
前記演算増幅器３７および３８の出力端子にそれ
ぞれ接続されていて、外部から与えられる正逆転
切替信号V_Gに応答していずれか一方がオンする
スイツチング用のトランジスタ４５および４６と
を備える。端子Ｅは、第３図の端子Ｅに接続され
ている。電圧比較器３９および４０は、正逆転の
切替信号をトランジスタ４５および４６に送るた
めのものであり、必要に応じて入力極性を交替す
べく、これらの＋−入力端子をそれぞれ入れ替え
てもよい。また、演算増幅器３７および３８は、
それぞれ、抵抗器４１および４３ならびに抵抗器
４２および４４とともに反転増幅器を形成してい
る。

次に、第４図に示す回路の全体の動作を説明す
る。今、抵抗器４１，４３，４２および４４の値
がすべて等しいとすれば、外部からの入力信号
V_Fが中点電位V_Mより低い値で、かつ、正逆転切
替信号V_Gが中点電位V_Mより低い場合、トランジ
スタ４６がオンし、外部制御信号電圧V_Eは中点
電位V_Mを中心に正電位になり、（V_E―V_M）なる
値は入力信号V_Fと中点電位V_Mの差（V_M―V_F）
に比例する。ここで入力信号V_Fが中点電位V_Mよ
り正になると演算増幅器３８の出力が中点電位
V_Mより負電位になり外部制御信号電圧V_Eが電流
を吸収しようとするもダイオード５０のため阻止
されてホール素子の出力は０になる。逆に、正逆
転切替信号V_Gが中点電位V_Mより高く、かつ、入
力信号V_Fが中点電位V_Mより低い場合は、トラン
ジスタ４５がオンし、外部制御信号電圧V_Eは中
点電位V_Mを中心に負電位になり、その絶対値は
入力信号V_Fに比例する。ここでV_F＞V_Mとなると
ダイオード４９の働きによつてホール素子の出力
は０になる。

第６図は、第４図に示す回路における入力信号
V_Fと出力電圧である外部制御信号電圧V_Eとの関
係を示す出力電圧特性図である。この図において
も、横軸V_Fと縦軸V_Eとの交点、すなわち原点の
座標は、V_M，V_Mとなつている。この図に示すよ
うに、入力信号V_Fの電圧が中点電位V_Mより低い
場合においては、モータの正転（V_G＞V_Mのと
き）または逆転（V_G＜V_Mのとき）のいずれにお
いても、入力信号V_Fの電圧に比例した外部制御
信号電圧V_Eが出力される。一方、入力信号V_Fの
電圧が中点電位V_Mより高い場合には、電圧V_Eの
値が常にV_Mとなり、したがつて、このときモー
タは停止する。

以上のように第４図に示す回路によれば、中点
電位V_Mを中心に、正逆転切替信号V_Gの極性に応
じて、入力信号V_Fに比例した値を正または０，
負または０で発生させてホール素子の出力を制御
し、モータは正転か停止あるいは逆転か停止とな
る。また、正転中に逆転することはないし、逆転
中に正転することもない。

なお、以上の説明においては、３相モータを例
に説明したが、これに限る必要はなく、ホール素
子の出力を線形増幅するものであつて多相電機子
コイルを持つていればよい。また、コアレス、コ
ア有りどちらでもよい。

以上のように、この発明によれば、トランジス
タ等の素子の諸特性に影響されることなく安定し
て、外部から与えられる外部制御信号電圧に比例
する値の電圧であつて、中点電位を基準にみて正
負対称な電圧をホール素子に与えることができ
る。したがつて、これにより、トランジスタモー
タの出力トルクにリツプルが生じることはない。
また、外部制御信号電圧が中点電位に等しいとき
はホール素子への入力電流をほぼ正確に０とする
ことができる。したがつて、これにより、トラン
ジスタモータの出力トルクを完全に０にすること
ができる。なお、トランジスタモータの正転、逆
転の切替も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ホール素子出力増幅回路を示す概略
図である。第２図は、従来のホール素子入力制御
回路を示す概略図である。第３図は、この発明の
一実施例を示す概略図である。第４図は、外部制
御信号電圧発生回路を示す概略図である。第５図
は、第３図に示す回路における外部制御信号電圧
V_Eと端子ＪおよびＫの電位との関係を示す出力
電圧特性図である。第６図は、第４図に示す回路
における入力信号V_Fと外部制御信号電圧V_Eとの
関係を示す出力電圧特性図である。図において、１，２，３はホール素子、２３，
２４，３７，３８は演算増幅器、２５は中点電位
供給手段、２７，２８，２９，３０は抵抗器、３
９，４０は電圧比較器、４５，４６はトランジス
タ、５２，５３は緩衝増幅器である。

Claims

【特許請求の範囲】１トランジスタモータの多相電機子コイルの各
相コイルに鎖交する磁束と等価な磁束をそれぞれ
検出する複数のホール素子と、当該ホール素子の
出力電圧をそれぞれ増幅して前記電機子コイルの
それぞれに電圧を印加する複数の増幅器とを備え
るトランジスタモータの制御装置であつて、中点電位を供給する中点電位供給手段と、＋入力端子には前記中点電位が、−入力端子に
は第１の抵抗器を介して外部から外部制御信号電
圧が与えられる第１の演算増幅器と、入力端子が前記第１の演算増幅器の出力端子
に、出力端子が前記ホール素子の一方の入力端子
および第２の抵抗器を介して前記第１の演算増幅
器の−入力端子に接続されている第１の緩衝増幅
器と、＋入力端子には前記外部制御信号電圧が、−入
力端子には第３の抵抗器を介して前記中点電位が
与えられる第２の演算増幅器と、入力端子が前記第２の演算増幅器の出力端子
に、出力端子が前記ホール素子の他方の入力端子
および第４の抵抗器を介して前記第２の演算増幅
器の−入力端子に接続されている第２の緩衝増幅
器とをさらに備え、それによつて、前記外部制御
信号電圧に比例する値の電圧であつて、前記中点
電位を基準にみて正負対称な電圧を前記ホール素
子の入力端子に与える、トランジスタモータの制
御装置。２前記外部制御信号電圧が、＋入力端子には前記中点電位が、−入力端子に
は外部から入力信号が与えられる第３の演算増幅
器と、＋入力端子および−入力端子が、それぞれ、前
記第３の演算増幅器の＋入力端子および出力端子
に接続されている第４の演算増幅器と、前記第３および第４の演算増幅器の出力端子に
それぞれ接続されていて、外部から与えられる正
逆転切替信号に応答していずれか一方がオンする
第１および第２のスイツチ手段とを備える回路に
よつて発生させられる、特許請求の範囲第１項記
載のトランジスタモータの制御装置。