JPH0343866B2 - - Google Patents

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JPH0343866B2
JPH0343866B2 JP56210391A JP21039181A JPH0343866B2 JP H0343866 B2 JPH0343866 B2 JP H0343866B2 JP 56210391 A JP56210391 A JP 56210391A JP 21039181 A JP21039181 A JP 21039181A JP H0343866 B2 JPH0343866 B2 JP H0343866B2
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JP
Japan
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current
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hall
voltage
level
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JP56210391A
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English (en)
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JPS58116089A (ja
Inventor
Toshio Yaehashi
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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Priority to US06/450,773 priority patent/US4468595A/en
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Publication of JPH0343866B2 publication Critical patent/JPH0343866B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホールモータの駆動回路に係り、特に
消費電力を少なく駆動し得、しかもロータ位置を
高精度に検出し得るホールモータの駆動回路を提
供することを目的とする。
ホールモータは一般に、ロータマグネツト磁極
の位置をホール素子にて検出し、その検出結果に
応じて複数相のコイルに流れる電流を切換えて駆
動する。
ホールモータを駆動させる際、一般にはホール
素子に単に一定電圧(電流)を常時印加(供給)
する方法と、ロータの回転周期とは無関係に一定
周期のパパルス電圧(電流)を印加(供給)する
方法とがある。
然るに、前者の方法は高いS/N比の検出結果を
得るために常時ホール素子に一定の大なる電圧
(電流)を印加(供給)しているために消費電力
が大になる欠点があり、後者の方法は前者のもの
に比して低消費電力であるが、ホール素子による
ロータ位置検出周期とパルス電圧印加周期とは必
ずしも一致しないので位置検出精度が低下し、
又、更に低消費電力化するためにパルス周期を大
にするとこの点でもロータ位置検出精度が低下
し、逆に検出精度を高くするにはパルス周期を小
にしなければならず、結局低消費電力化するのが
困難である等の欠点があつた。
本発明は上記欠点を除去したものであり、以下
図面と共にその一実施例について説明する。
第1図は本発明になるホールモータの駆動回路
の一実施例を説明するための回路図、第2図は本
発明回路に用いる6極着磁2相ホールモータの展
開図を示し、各図中、同一構成部分には同一番号
を付す。第2図において、6極着磁のロータマグ
ネツト(以下、ロータという)1とステータヨー
ク2との間には複数相のステータコイル3a〜3
d及び電気角90゜離間して配されたホール素子4
,42が夫々設けられている。ステータコイル3
a〜3dはロータ1の磁極面に対向するステータ
ヨーク2上の面部分に設けられているホール素子
1,42はロータ1の磁極による磁束の変化を検
出するものである。コイル3a〜3dに第2図に
示す方向に電流が流れるようにモータ駆動回路7
から端子5a,5b間及び端子5c,5d間に
夫々電圧が印加されると、ロータ1は同図に示す
位置から矢印A方向に回転される。
次に、時刻t0からロータの回転に伴なつてとり
出される各出力について説明する。時刻t0で電源
が投入され、その直後、T形フリツプフロツプ8
のQ出力が第3図Hに示す如くLレベルになると
すれば、トランジスタX6はオフ、トランジスタ
X7,X8はオンとされる。トランジスタX8のベー
ス・エミツタ間順方向電圧をVBEとすれば、ホー
ル素子41,42の入力電圧(端子91,92間電
圧)VHDLは、 VHDL=E・R8/R6+R7+R8−VBE (1) である(第3図1)。この時のホール素子41,4
の出力電圧e01,e02は、ホール素子41,42に加
えられる磁界を夫々Hcosωt、Hsinωt、ホール素
子41,42の入力抵抗をRHI、ホール定数をKと
すると、 e01=K・VHDL・Hcosωt/RHI e02=K・VHDL・Hsint/HI となり、t≒0故、 e01≒K・VHDL・H/RHI e02≒0 となる。但し、ωはその周波数をロータの回転周
波数の3倍とする角速度である。
一方、コンパレータ10a〜10dの入力抵抗
は非常に大で無限大と考えられるので、各抵抗
R1〜R4にはトランジスタX1〜X5にて構成される
カレントミラー回路により、 E−VBE/R5= なる一定電流が供給される(但し、VBEはトラン
ジスタX1〜X5のオン時のベース・エミツタ間電
圧)。この場合、ホール素子41,42の出力抵抗
は通常大きくても数100Ω程度であるので、上記
電流の値をホール素子41,42の出力電圧e01
e02に影響ない程度に小にすることは容易である。
ここで、抵抗R1〜R4の抵抗値を同一としてR0
すれば、抵抗R1〜R4の各両端子間電圧Vrは Vr=R0(E−VBE)/R5 となり、この電圧Vrとホール出力電圧e01とがコ
ンパレータ10a,10bで比較され、電圧Vr
とホール出力電圧e02とがコンパレータ10c,
10dで夫々比較される。
ここで、ホール出力電圧e01,e02、電圧Vrの関
係は、 K・VHDL・H/RHI>Vr>0 であり、しかも電圧Vrは零に近い値に設定され
ているので、コンパレータ10a〜10dの出力
c〜fは夫々第3図C〜Fに示す如く夫々Hレベ
ル、Lレベル、Hレベル、Hレベルとされる。こ
れにより、ナンドゲート111の出力はHレベル、
ナンドゲート112の出力はLレベルとされ、ナ
ンドゲート113の出力は第3図Gに示す如くH
レベルとされる。
モータが回転を開始すると、ホール素子41
出力電圧e01が下降する一方、ホール素子42の出
力電圧e02が上昇し、時刻t1で電圧e02が電圧Vrに
等しくなるとコンパレータ10dがLレベルとさ
れ、ナンドゲート113の出力はLレベルとされ
る。然るに、T形フリツプフロツプ8は入力電圧
の立上りによりその出力状態を変化されるフリツ
プフロツプであるので、フリツプフロツプ8の出
力は変化せず、Lレベルのままであり、ホール入
力電圧も電圧VHDLのままである。コンパレータ1
0a〜10dの出力はモータ駆動回路7に供給さ
れてコイル駆動信号とされる。
更にモータが回転を続け、時刻t2でホール出力
電圧e01が電圧Vrに等しくなると、コンパレータ
10a,10c,10dの出力は夫々Hレベル、
Hレベル、Lレベルのままであるが、コンパレー
タ10bの出力はLレベルからHレベルとされ
る。これにより、ナンドゲート113の出力はH
レベルとされ、フリツプフロツプ8のQ出力は第
3図Hに示す如くHレベルとされ、トランジスタ
X6,X8はオン、トランジスタX7はオフとされ
る。この時のホール入力電圧をVHDHとすれば、 VHDH=E(R7+R8)/R6+R7+R8−VBE (2) となり(第3図I)、この時のホール出力電圧
e01,e02は、 e01=K・VHDH・Hcosωt/RHI e02=K・VHDH・Hsinωt/RHI となる。上記(1)式及び(2)式より明らかな如く、 VHDH>VHDL であり、ホール素子41,42に大電圧が印加され
る。時刻t2においてホール入力電圧が大(VHDH
なるため、ホール出力電圧e01は瞬時大になり、
これにより、コンパレータ10bの出力は直ちに
再度Lレベルとされる。このため、ナンドゲート
113の出力は再度Lレベルとされるが、フリツ
プフロツプ8はトリガされず、そのQ出力はLレ
ベルのままである。
モータが更に回転を続けるため、ホール出力電
圧e01は低下を続ける一方、ホール出力電圧e02
上昇を続ける。時刻t3でホール出力電圧e01が電
圧Vrになるとコンパレータ10bの出力はHレ
ベルとされてナンドゲート113の出力はHレベ
ルとされ、フリツプフロツプ8はトリガされてそ
の出力はLレベルとされる。これにより、トラン
ジスタX6はオフ、トランジスタX7,X8はオンと
され、ホール入力電圧VHDは再び低電圧VHDLとさ
れる。更に時刻t4でホール出力電圧e01が電圧−
Vrになるとコンパレータ10aの出力はLレベ
ルとされ、ナンドゲート113の出力はLレベル
とされ、ナンドゲート113の出力はLレベルと
される。このようにロータマグネツト磁極がN極
からS極、または、S極からN極への変化を検出
して得られた信号c,d,e,fに基づいて、コ
イル3a,3b,3c,3dへ流れる電流を切換
えることによつてロータ1は回転を続ける。
以後ロータ1の回転に伴なつてこのような動作
が繰返され、ホール出力電圧e01,e02の電気角90゜
毎(つまり、ロータ磁極の特定位置がホール素子
1,42の真上を通過する検出周期)に大なるホ
ール入力電圧VHDHが印加される。これにより、ホ
ール素子41,42のロータ位置検出時だけ大電圧
VHDHが印加され、それ以外の期間では小電圧VHDL
が印加されるので消費電力を小に抑え得、しかも
回転周期に無関係に大電圧を印加していたものに
比して検出精度を向上し得る。
ここで、ホール出力電圧e01,e02(第3図A,
B)の波形について考えてみる。
ホール素子41の出力端子61aの電圧と61bの電
圧とは差動的に変化する。この電圧を別々に書く
と、第4図A,Bのe01a及びe01bと表わすことが
できる。さらに、抵抗端子間電圧Vrはそれぞれ
1a,61bの平均レベルよりも+方向に高くなつ
ている。これら61a,61bの差をとつて表わす
と、第3図Aに示すe01の大レベル(パルス状の
部分)がないものと同じになる。
次に、大レベル部分(パルス状部分)について
説明する。ホール素子に大なる電圧を供給した場
合を破線、小なる電圧を供給した場合の出力を実
線で表わすと第5図Aに示す如くなる。ここで、
フリツプフロツプ8の出力電圧h(第5図B、第
3図Hと同じ)がHレベルの時は第5図Aの破線
の波形(大電圧)、電圧hがLレベルの時は第5
図Aの実線の波形(小電圧)が出力され、第5図
Cに示す波形となる。つまり、ホール素子41
2は磁極がN→S、S→Nに変化する時のみ大
なる電圧が供給され、高SN比にて検出を行なつ
ている。
なお、回転中、コンパレータ10a〜10dの
出力c〜d中に瞬時にHレベルになる部分がある
が(例えば、出力d中時刻t2)、これは極く短時
間であり、モータ駆動回路7において容易に除去
できるのでロータの回転動作には何ら悪影響を及
ぼすことはない。
又、電源投入時、フリツプフロツプ8のQ出力
がHレベルになることも考えられるが、ホール出
力電圧e01が電圧Vrとなつた時にフリツプフロツ
プ8がトリガされてそのQ出力がLレベルにな
り、以後第3図H,Iに示す波形と同様になるの
で問題はない。又、この時のホール入力電圧は大
電圧VHDHであるので、電源投入後の最初の位置検
出を高精度に行ない得る。
又、ホール入力電圧を周期的に大にする他、ホ
ール入力電流を周期的に大にする構成としてもよ
い。
又、本実施例はホール素子を2個用いたモータ
を適用して説明したが、1個しか設けられていな
いモータにおいても同様に適用し得る。
上述の妊く、本発明になるホールモータの駆動
回路は、ロータマグネツト磁極の磁束の変化を検
出する単数又は複数のホール素子と、前記ホール
素子の出力電圧が所定閾値より大なるレベルから
前記所定閾値より小なるレベルへ変化することを
検出し、ステータヨークに対する前記ロータマグ
ネツト磁極の回転位置を検出する検出回路と、前
記検出回路からの検出出力に応じて、レベル変化
の検出毎に、前記ホール素子へ入力電圧(電流)
を大なる第1の入力電圧(電流)と小なる第2の
入力電圧(電流)とに切換え、かつ、前記検出回
路によるレベル変化検出以前の前記ホール素子の
入力電圧(電流)が大なる第1の入力電圧(電
流)のときには、小なる第2の入力電圧(電流)
に切換えて印加(供給)し、前記検出回路による
レベル変化検出以前のホール素子の入力電圧(電
流)が小なる第2の入力電圧(電流)のときに
は、大なる第1の入力電圧(電流)に切換えて印
加(供給)するホール入力電圧(電流)印加(供
給)回路と、前記検出回路からの検出出力に応じ
て、前記ロータマグネツトと前記ステータヨーク
との間に設けた複数相のステータコイルに流れる
電流を切換えるコイル電流切換回路とよりなるた
め、ホール素子にそのロータ位置検出時にだけ大
電圧(電流)を印加(供給)してその他の期間は
大電圧(電流)を印加(供給)しないようにし
得、これにより、常時ホール素子に電圧(電流)
を印加(供給)していた従来のホールモータに比
して消費電力を小に抑え得、又、ホール素子にロ
ータの回転周期とは無関係に一定周期のパルス電
圧(電流)を印加(供給)していた従来のホール
モータに比して高精度にロータの位置を検出し得
る等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明の回路の一実施
例を説明するための回路図及び本発明回路に用い
るホールモータの展開図、第3図A〜Iは第1図
示回路の動作説明用信号波形図、第4図はホール
素子の出力端子電圧を示す図、第5図はホール出
力電圧波形を説明する図である。 1…ロータマグネツト、3a〜3d…ステータ
コイル、41,42…ホール素子、61a〜62b…ホ
ール出力電圧出力端子、7…モータ駆動回路、8
…T形フリツプフロツプ、91,92…ホール入力
端子、10a〜10d…コンパレータ、111
113…ナンドゲート、R1〜R10…抵抗、X1〜X5
…トランジスタ、E…安定化電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ロータマグネツト磁極の磁束の変化を検出す
    る単数又は複数のホール素子と、 前記ホール素子の出力電圧が所定閾値より大な
    るレベルから前記所定閾値より小なるレベルへ変
    化することを検出し、ステータヨークに対する前
    記ロータマグネツト磁極の回転位置を検出する検
    出回路と、 前記検出回路からの検出出力に応じて、レベル
    変化の検出毎に、前記ホール素子の入力電圧(電
    流)を大なる第1の入力電圧(電流)と小なる第
    2の入力電圧(電流)とに切換え、かつ、前記検
    出回路によるレベル変化検出以前の前記ホール素
    子の入力電圧(電流)が大なる第1の入力電圧
    (電流)のときには、小なる第2の入力電圧(電
    流)に切換えて印加(供給)し、前記検出回路に
    よるレベル変化検出以前のホール素子の入力電圧
    (電流)が小なる第2の入力電圧(電流)のとき
    には、大なる第1の入力電圧(電流)に切換えて
    印加(供給)するホール入力電圧(電流)印加
    (供給)回路と、 前記検出回路からの検出出力に応じて、前記ロ
    ータマグネツトと前記ステータヨークとの間に設
    けた複数相のステータコイルに流れる電流を切換
    えるコイル電流切換回路と よりなるホールモータの駆動回路。
JP56210391A 1981-12-28 1981-12-28 ホ−ルモ−タの駆動方法 Granted JPS58116089A (ja)

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JPS58116089A JPS58116089A (ja) 1983-07-11
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