JPH04236191A - Speed change-over device for brushless motor - Google Patents

Speed change-over device for brushless motor

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JPH04236191A
JPH04236191A JP3004277A JP427791A JPH04236191A JP H04236191 A JPH04236191 A JP H04236191A JP 3004277 A JP3004277 A JP 3004277A JP 427791 A JP427791 A JP 427791A JP H04236191 A JPH04236191 A JP H04236191A
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JP
Japan
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terminal
resistor
transistor
current
voltage
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Application number
JP3004277A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Senoo
妹尾 優一
Yasuhiro Okada
康弘 岡田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a device for changing over the rotating speed of a cooling fan motor by a control signal. CONSTITUTION:In a speed controller for a brushless motor having a Hall element for detecting the rotor position of the motor, a plurality of phases of coils and a drive circuit for changing over the energization of the coils in response to a Hall signal, rotating speed of the motor is changing over by changing over the resistance value of a speed regulating resistor by means of a switch.

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、直流ブラシレスモータ
の速度切替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 speed switching device for a DC brushless motor.

【0002】0002

【従来の技術】直流ブラシレスモータは、ブラシ・整流
子がなく高信頼性であることから、各種の民生機器や産
業機器に使用されている。例えば、このような直流ブラ
シレスモータをファンモータに使用するならば、高速回
転させた場合でもブラシ・整流子がないために低騒音・
長寿命で信頼性の高いモータを実現できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION DC brushless motors have no brushes or commutators and are highly reliable, so they are used in various consumer and industrial equipment. For example, if such a DC brushless motor is used in a fan motor, it will have low noise and no brushes or commutator even when rotating at high speed.
A long-life and highly reliable motor can be realized.

【0003】しかし、このような直流ブラシレスモータ
を、ファンモータに用いる場合、従来は、速度切替えは
行われなかった。
However, when such a DC brushless motor is used as a fan motor, speed switching has not been performed in the past.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】ところが、直流ブラシ
レスモータを冷却用ファンモータに使用する場合、近年
、冷却の対象の機器が動作時は冷却用ファンモータは高
速回転で大風量、また、冷却の対象の機器が待機時は冷
却用ファンモータは低速回転で低騒音とするための速度
切替えの要望が出されるようになった。従来は、周波数
発電機(以下FGと称す)を構成して回転数を制御する
方法と複数のコイルに発生する誘起電圧を整流して回転
数制御を行う方法が行われている。しかし、FGを利用
する方法で速度を制御し、速度を切替える場合は、周波
数発電機として、多極に着磁されたロータマグネットと
基板上にFGパターンが形成されたFG基板を必要とし
、また微弱なFG信号を検出するために、高利得の増幅
回路を必要とするなど、速度制御回路及び切替回路も複
雑で高価であった。また、モータコイルに発生する誘起
電圧を検出する方法で速度を制御し、速度を切替える場
合は安価であるが、モータコイルに発生する誘起電圧は
、電流の切替え時、非常に高い電圧が発生するため、誤
動作の原因になるという問題を有していた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in recent years, when using a DC brushless motor as a cooling fan motor, when the equipment to be cooled is operating, the cooling fan motor rotates at high speed and has a large air volume. Requests have been made to change the speed of the cooling fan motor so that it rotates at a lower speed and produces less noise when the target equipment is on standby. Conventionally, two methods have been used: controlling the rotation speed by configuring a frequency generator (hereinafter referred to as FG) and controlling the rotation speed by rectifying the induced voltage generated in a plurality of coils. However, when controlling the speed and switching the speed using a method using FG, a multi-pole magnetized rotor magnet and an FG board with an FG pattern formed on the board are required as a frequency generator. The speed control circuit and switching circuit are also complicated and expensive, as they require a high gain amplifier circuit to detect a weak FG signal. In addition, controlling the speed by detecting the induced voltage generated in the motor coil and switching the speed is inexpensive, but the induced voltage generated in the motor coil is extremely high when switching the current. Therefore, there was a problem that it caused malfunction.

【0005】本発明は、上記課題を解決するためのもの
であり、簡単な構成で安価な直流ブラシレスモータの速
度切替装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a speed switching device for a DC brushless motor that has a simple configuration and is inexpensive.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の第1の発明は、図1のように直流ブラシレスモータの
回転子の回転位置を検出する位置検出素子と、複数個の
モータコイルと、前記位置検出素子の出力に応じて前記
コイルへの通電路を切替えてモータを回転駆動する駆動
回路装置とで構成される直流ブラシレスモータと、第1
の端子A及び第2の端子Bとこの各端子に対応した誤差
検出回路の2つの入力端子の線路間に基準電圧源14を
設け、第2の端子Bと接地された第3の端子Cの間に出
力トランジスタを設け、前記第1の端子Aと第3の端子
Cとの間に電流分配トランジスタを設け、前記第2の端
子Bに流れる負荷電流に比例した電流が前記第1の端子
Aに分流(分流比  K:1)して流れるように構成さ
れ、かつ前記第1及び第2の端子間に発生する電圧と前
記基準電圧源14の端子間に発生する電圧の差を誤差検
出回路で検出し、その出力信号を前記電流分配及び出力
トランジスタの制御入力端子に加えてなる制御装置と、
第1の端子Aと第2の端子Bの間に抵抗18を設け、こ
の第1の抵抗18と並列にスイッチング用トランジスタ
19を介して抵抗20を設け、前記スイッチング用トラ
ンジスタの制御入力端子のスイッチングを行い電流を切
替え、抵抗13に流れる電流を切替える切替装置におい
て、電源と第2の端子Bとの間に、前記直流ブラシレス
モータの駆動トランジスタと複数個のモータコイルが接
続された駆動回路装置が接続される一方、前記電源端子
と第1の端子Aの間に、モータのコイル抵抗に対して分
流比(K)倍された抵抗値を有する抵抗13を接続し、
前記駆動装置の両端電圧が前記基準電圧源14の両端電
圧と前記抵抗13の両端電圧が加算された電圧と等しく
なるように動作する制御回路装置と前記抵抗13に流れ
る電流値を切替える切替回路装置とで構成されるもので
ある。
[Means for Solving the Problems] A first invention to achieve this object includes a position detection element for detecting the rotational position of a rotor of a DC brushless motor, and a plurality of motor coils, as shown in FIG. , a DC brushless motor configured with a drive circuit device that rotationally drives the motor by switching the energization path to the coil according to the output of the position detection element;
A reference voltage source 14 is provided between the lines of the terminal A and the second terminal B of the terminal A and the two input terminals of the error detection circuit corresponding to these terminals, and the voltage between the second terminal B and the grounded third terminal C is provided. An output transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C, a current distribution transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C, and a current proportional to the load current flowing to the second terminal B is connected to the first terminal A. The error detection circuit detects the difference between the voltage generated between the first and second terminals and the voltage generated between the terminals of the reference voltage source 14. a control device configured to detect the current distribution and to apply the output signal to the control input terminal of the current distribution and output transistor;
A resistor 18 is provided between the first terminal A and the second terminal B, a resistor 20 is provided in parallel with the first resistor 18 via a switching transistor 19, and the control input terminal of the switching transistor is switched. In the switching device that switches the current and switches the current flowing through the resistor 13, a drive circuit device in which a drive transistor for the DC brushless motor and a plurality of motor coils are connected between the power source and the second terminal B is provided. while connected, between the power supply terminal and the first terminal A, a resistor 13 having a resistance value multiplied by a shunt ratio (K) with respect to the coil resistance of the motor,
A control circuit device that operates so that the voltage across the driving device becomes equal to the sum of the voltage across the reference voltage source 14 and the voltage across the resistor 13; and a switching circuit device that switches the value of the current flowing through the resistor 13. It consists of:

【0007】また第2の発明は、図2のように直流ブラ
シレスモータの回転子の回転位置を検出する位置検出素
子と、複数個のモータコイルと、前記位置検出素子の出
力に応じて前記コイルへの通電路を切替えてモータを回
転駆動する駆動回路装置とで構成される直流ブラシレス
モータと、第1の端子A及び第2の端子Bとこの各端子
に対応した誤差検出回路の2つの入力端子の線路間に抵
抗21を設け、第2の端子Bと接地された第3の端子C
の間に出力トランジスタを設け、前記第1の端子Aと第
3の端子Cとの間に電流分配トランジスタを設け、前記
第2の端子Bに流れる負荷電流に比例した電流が前記第
1の端子Aに分流(分流比  K:1)して流れるよう
に構成され、かつ前記第1及び第2の端子間に発生する
電圧と前記抵抗21の端子間に発生する電圧の差を誤差
検出回路で検出し、その出力信号を前記電流分配及び出
力トランジスタの制御入力端子に加えてなる制御装置と
、第4の端子Dと第5の端子Eの間に基準電流用トラン
ジスタを設け、第5の端子Eと前記第3の端子Cの間に
抵抗18を設け、この抵抗18と並列にスイッチング用
トランジスタ19を介して抵抗20を設け、前記基準電
流用トランジスタの制御入力端子に、前記第5の端子E
と前記第3の端子Cの間に一定電圧を与えるよう基準電
圧源を設け、前記スイッチング用トランジスタの制御入
力端子のスイッチングを行い前記基準電流用トランジス
タの前記第4の端子Dと前記第3の端子Cの間の電流を
切替え、前記抵抗21の端子間の電圧を切替える切替装
置とにおいて、電源と第2の端子Bとの間に、前記直流
ブラシレスモータの駆動トランジスタと複数個のモータ
コイルが接続された駆動回路装置が接続される一方、前
記電源端子と第1の端子Aの間に、モータのコイル抵抗
に対して分流比(K)倍された抵抗値を有する抵抗13
を接続し、前記駆動装置の両端電圧が前記抵抗13の両
端電圧と抵抗21の両端電圧が加算された電圧と等しく
なるように動作する制御回路装置と抵抗21に流れる電
流を切替える切替回路装置とで構成されるものである。
[0007] A second invention also provides a position detection element for detecting the rotational position of a rotor of a DC brushless motor as shown in FIG. A DC brushless motor consisting of a drive circuit device that rotates the motor by switching the energization path to the motor, and two inputs: a first terminal A, a second terminal B, and an error detection circuit corresponding to each terminal. A resistor 21 is provided between the terminal lines, and the second terminal B and the third terminal C are grounded.
an output transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C, a current distribution transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C, and a current proportional to the load current flowing to the second terminal B is connected to the first terminal B. A, and the difference between the voltage generated between the first and second terminals and the voltage generated between the terminals of the resistor 21 is detected by an error detection circuit. a control device configured to detect the output signal and apply the output signal to the control input terminal of the current distribution and output transistor, and a reference current transistor provided between the fourth terminal D and the fifth terminal E, and the fifth terminal A resistor 18 is provided between E and the third terminal C, a resistor 20 is provided in parallel with this resistor 18 via a switching transistor 19, and the control input terminal of the reference current transistor is connected to the fifth terminal. E
A reference voltage source is provided to apply a constant voltage between the fourth terminal D of the reference current transistor and the third terminal C, and the control input terminal of the switching transistor is switched to provide a constant voltage between the fourth terminal D of the reference current transistor and the third terminal C. In the switching device that switches the current between the terminals C and the voltage between the terminals of the resistor 21, a drive transistor for the DC brushless motor and a plurality of motor coils are connected between the power source and the second terminal B. A resistor 13 having a resistance value multiplied by a shunt ratio (K) with respect to the coil resistance of the motor is connected between the power supply terminal and the first terminal A to which the connected drive circuit device is connected.
a control circuit device that connects the drive device and operates so that the voltage across the drive device becomes equal to the sum of the voltages across the resistor 13 and the voltage across the resistor 21; and a switching circuit device that switches the current flowing through the resistor 21. It consists of:

【0008】[0008]

【作用】本発明は、上記した構成により、モータコイル
に流れる負荷電流による電圧降下分と、前記抵抗13の
電圧下降分とを等しくなるように設定することにより、
モータの回転速度を一定に保つ速度制御方式の、前記抵
抗13の端子間電圧を前記スイッチング用トランジスタ
で切替えることで、モータの回転速度を切替える方式で
あり、簡易な構成で直流ブラシレスモータの速度切替え
を行うことができる。
[Operation] According to the present invention, the voltage drop caused by the load current flowing through the motor coil and the voltage drop across the resistor 13 are set to be equal to each other.
This is a speed control method that keeps the rotational speed of the motor constant, and the rotational speed of the motor is changed by switching the voltage between the terminals of the resistor 13 using the switching transistor, and the speed of a DC brushless motor can be changed with a simple configuration. It can be performed.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図1,図2
を参照しながら説明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
This will be explained with reference to.

【0010】図1は本発明の速度切替装置を半波駆動方
式の直流ブラシレスモータの駆動装置と制御装置に用い
た第1の実施例であり、2は2n(nは整数)個の磁極
を有するロータマグネット、3,4,5はモータコイル
、6,7,8はコイルに電流を供給しモータを駆動する
駆動トランジスタ、9,10,11はロータマグネット
の磁束を感知しロータの回転位置を検出するホール素子
、12はホール素子の出力信号に応じて駆動トランジス
タへの通電を切替える電流分配器である。前記コイルの
共通接続点は第2の端子Bを介して出力トランジスタ1
7のコレクタに接続されている。また、出力トランジス
タ17と電流分配トランジスタ16でカレントミラー回
路が構成され、電流分配トランジスタのコレクタは第1
の端子Aに接続され抵抗13を介して電源1に接続され
る。また第1の端子Aには基準電圧源14が接続され基
準電圧源14の他端は誤差増幅器15の+側入力端子に
接続され、誤差増幅器15の−側入力端子は前記第2の
端子Bに接続される。誤差増幅器15の出力は、前記カ
レントミラー接続された出力トランジスタ17及び電流
分配トランジスタ16のベースに接続されている。また
破線にて囲まれた部分が速度切替装置であり、抵抗18
は前記第1の端子Aと前記第2の端子Bの間に接続され
、スイッチング用トランジスタ19のエミッタは前記第
1の端子Aに接続されスイッチング用トランジスタ19
のコレクタは抵抗20を介して前記第2の端子Bに接続
され、スイッチング用トランジスタ19のベースにはス
イッチング信号が入力される。
FIG. 1 shows a first embodiment in which the speed switching device of the present invention is used in a drive device and a control device for a half-wave DC brushless motor. 3, 4, and 5 are motor coils; 6, 7, and 8 are drive transistors that supply current to the coils and drive the motor; 9, 10, and 11 detect the magnetic flux of the rotor magnet to determine the rotational position of the rotor. The Hall element 12 for detection is a current divider that switches energization to the drive transistor in accordance with the output signal of the Hall element. The common connection point of the coils is connected to the output transistor 1 via the second terminal B.
7 collector. Further, a current mirror circuit is configured by the output transistor 17 and the current distribution transistor 16, and the collector of the current distribution transistor is connected to the first
It is connected to terminal A of , and connected to power supply 1 via resistor 13 . Further, a reference voltage source 14 is connected to the first terminal A, the other end of the reference voltage source 14 is connected to the + side input terminal of the error amplifier 15, and the - side input terminal of the error amplifier 15 is connected to the second terminal B. connected to. The output of the error amplifier 15 is connected to the bases of the current mirror-connected output transistor 17 and current distribution transistor 16. Also, the part surrounded by the broken line is the speed switching device, and the resistor 18
is connected between the first terminal A and the second terminal B, and the emitter of the switching transistor 19 is connected to the first terminal A.
The collector of is connected to the second terminal B via a resistor 20, and a switching signal is input to the base of the switching transistor 19.

【0011】上記構成において、その動作を説明する。 破線部以外の構成は、従来の3相半波駆動方式を用いた
直流ブラシレスモータの駆動装置と、その速度制御装置
であり、ホール素子9,10,11はロータマグネット
2の磁束を感知し、その磁束に応動した信号を電流分配
器12に入力する。電流分配器12では、ホール素子9
,10,11の出力信号に対して、通電するコイルを決
定しその出力で駆動トランジスタ6,7,8の通電を切
替えてモータを回転駆動する。この時、駆動コイルLu
,Lv,Lwに発生する誘起電圧をEaとしコイル抵抗
をRmとし駆動トランジスタの飽和電圧をVsatとす
ると、電源1と第2の端子B間に発生する電圧Voは、
The operation of the above configuration will be explained. The configuration other than the broken line part is a DC brushless motor drive device using a conventional three-phase half-wave drive system and its speed control device, and Hall elements 9, 10, and 11 sense the magnetic flux of the rotor magnet 2, A signal responsive to the magnetic flux is input to the current distributor 12. In the current distributor 12, the Hall element 9
, 10 and 11, the coil to be energized is determined, and the energization of the drive transistors 6, 7, and 8 is switched by the output of the coil to rotate the motor. At this time, drive coil Lu
, Lv, and Lw are Ea, the coil resistance is Rm, and the saturation voltage of the drive transistor is Vsat, then the voltage Vo generated between the power supply 1 and the second terminal B is as follows.

【0012】0012

【数1】[Math 1]

【0013】となる。但し、Vsatは右辺の他の2項
に比較して無視できるほど小さい値である。
[0013] However, Vsat is a value so small that it can be ignored compared to the other two terms on the right side.

【0014】次に速度制御装置の説明をする。直流ブラ
シレスモータが負荷の変動等により回転数が変わるとモ
ータに発生する誘起電圧Eaが変化し、したがって電圧
Voも上記(数1)により変化するが、その変化が誤差
増幅器15で基準電圧源14の基準電圧と比較され、そ
の出力が出力トランジスタ17に伝達され、出力電流I
mを制御する。ここで誤差増幅器15の(−)側入力端
子を出力トランジスタ12のコレクタが接続される第2
の端子Bに接続することにより、電流負帰還がかかり誤
差増幅機15の両入力端子が等しい電圧で動作する。こ
こで、基準電圧源14の電圧値をVref、抵抗13の
抵抗値をRtとし、Ik,Im,Iu,Iv,Iw,I
sをそれぞれ矢印位置を流れる電流とする。ここで電流
Ikはカレントミラー接続された電流分配回路によって
常に(Im+Is)の1/Kの電流が流れるように構成
されており、電源の(+)側入力端子までの電圧Vin
(+)は、
Next, the speed control device will be explained. When the rotational speed of the DC brushless motor changes due to changes in the load, the induced voltage Ea generated in the motor changes, and therefore the voltage Vo also changes according to the above (Equation 1). The output is transmitted to the output transistor 17, and the output current I
Control m. Here, the (-) side input terminal of the error amplifier 15 is connected to the second terminal to which the collector of the output transistor 12 is connected.
By connecting to terminal B of the error amplifier 15, negative current feedback is applied and both input terminals of the error amplifier 15 operate at the same voltage. Here, the voltage value of the reference voltage source 14 is Vref, the resistance value of the resistor 13 is Rt, and Ik, Im, Iu, Iv, Iw, I
Let s be the current flowing at each arrow position. Here, the current Ik is configured so that a current of 1/K of (Im+Is) always flows through a current distribution circuit connected with a current mirror, and the voltage Vin to the (+) side input terminal of the power supply
(+) is

【0015】[0015]

【数2】[Math 2]

【0016】となる。ここで(数2)の右辺第1項及び
第3項は一定値をとるものであり、右辺第2項はモータ
電流Imに比例して変化する。一方、電源(+)端子か
ら誤差増幅器の(−)側入力端子までの電源Voは、(
数1)より
[0016] Here, the first and third terms on the right side of (Equation 2) take constant values, and the second term on the right side changes in proportion to the motor current Im. On the other hand, the power supply Vo from the power supply (+) terminal to the (-) side input terminal of the error amplifier is (
From number 1)

【0017】[0017]

【数3】[Math 3]

【0018】であり、前記誤差増幅器15の両入力端子
は負帰還が施されており等しい電圧となるように動作す
るから、
Since both input terminals of the error amplifier 15 are subjected to negative feedback and operate to have the same voltage,

【0019】[0019]

【数4】[Math 4]

【0020】となり、0020

【0021】[0021]

【数5】[Math 5]

【0022】の関係が得られる。したがって、直流ブラ
シレスモータの誘起電圧Eaは
The following relationship is obtained. Therefore, the induced voltage Ea of the DC brushless motor is

【0023】[0023]

【数6】[Math 6]

【0024】で表される。この事から、今、抵抗Rtを
調整して、
It is expressed as follows. From this, now adjust the resistance Rt,

【0025】[0025]

【数7】[Math 7]

【0026】に選ぶと、If you select 0026,

【0027】[0027]

【数8】[Math. 8]

【0028】となり、前記直流ブラシレスモータは、そ
の誘起電圧Eaが常に一定電圧となるように駆動される
。言い換えれば、直流ブラシレスモータの回転速度をN
、発電定数をKaとすると、
The DC brushless motor is driven so that its induced voltage Ea is always a constant voltage. In other words, the rotation speed of the DC brushless motor is N
, if the power generation constant is Ka,

【0029】[0029]

【数9】[Math. 9]

【0030】であることから、直流ブラシレスモータの
回転数Nは
[0030] Therefore, the rotation speed N of the DC brushless motor is

【0031】[0031]

【数10】[Math. 10]

【0032】となり、前記直流ブラシレスモータは負荷
トルクに影響されず、一定回転速度になる。
The DC brushless motor is not affected by the load torque and has a constant rotation speed.

【0033】次に破線部の速度切替装置について説明す
る。ここで、抵抗18の抵抗値をR1、抵抗20の抵抗
値をR2、スイッチング用トランジスタ19の飽和電圧
をVsat1とする。スイッチング用トランジスタ19
のベースの信号がOFFのとき、電流値Isは、
Next, the speed switching device indicated by the broken line will be explained. Here, the resistance value of the resistor 18 is R1, the resistance value of the resistor 20 is R2, and the saturation voltage of the switching transistor 19 is Vsat1. Switching transistor 19
When the base signal of is OFF, the current value Is is

【00
34】
00
34]

【数11】[Math. 11]

【0035】で表される。また、スイッチング用トラン
ジスタ19のベースの信号がONのときIsは、
It is expressed as follows. Furthermore, when the base signal of the switching transistor 19 is ON, Is is

【00
36】
00
36]

【数12】[Math. 12]

【0037】で表される。このことから、スイッチング
用トランジスタのベース信号をOFFまたはONするこ
とにより、電流値Isの値は抵抗値R1または抵抗値R
2によって決まる値となり、(数8)よりモータの回転
数は切替わる。以上が図1に示した直流ブラシレスモー
タの速度切替装置の動作原理である。
It is expressed as follows. From this, by turning the base signal of the switching transistor OFF or ON, the current value Is can be changed to the resistance value R1 or the resistance value R1.
2, and the rotation speed of the motor is changed according to (Equation 8). The above is the operating principle of the DC brushless motor speed switching device shown in FIG.

【0038】次に図2は本発明の速度切替装置を半波駆
動方式の直流ブラシレスモータにおいて適用した第2の
実施例であり、2は2n(nは整数)個の磁極を有する
ロータマグネット、3,4,5はモータコイル、6,7
,8はコイルに電流を供給しモータを駆動する駆動トラ
ンジスタ、9,10,11はロータマグネットの磁束を
感知しロータの回転位置を検出するホール素子、12は
ホール素子の出力信号に応じて駆動トランジスタへの通
電を切り替える電流分配器である。前記コイルの共通接
続点が、第2の端子Bに接続され出力トランジスタ17
のコレクタに接続されている。また、出力トランジスタ
17と電流分配トランジスタ16でカレントミラー回路
が構成され、電流分配トランジスタ16のコレクタは第
1の端子Aに接続され抵抗13を介して電源1に接続さ
れる。また第1の端子Aには抵抗21が接続され抵抗2
1の他端は誤差増幅器15の+側入力端子に接続され、
誤差増幅器15の−側入力端子は前記第2の端子Bに接
続される。誤差増幅器15の出力は、前記カレントミラ
ー接続された出力トランジスタ17及び電流分配トラン
ジスタ16のベースに接続され、前記抵抗14の端子D
は基準電流用トランジスタ22のコレクタに接続され、
基準電流用トランジスタ22のベースは基準電圧源14
に接続されている。また、破線にて囲まれた部分が速度
切替装置であり、基準電流用トランジスタ22のエミッ
タの端子5は他端を接地した抵抗18と他端をスイッチ
ング用トランジスタ19のコレクタに接続した抵抗20
に接続される。スイッチング用トランジスタ19のエミ
ッタ第3のは端子Cに接続され、スイッチング用トラン
ジスタ19のベースにはスイッチング信号が入力される
Next, FIG. 2 shows a second embodiment in which the speed switching device of the present invention is applied to a half-wave drive type DC brushless motor, and 2 is a rotor magnet having 2n (n is an integer) magnetic poles; 3, 4, 5 are motor coils, 6, 7
, 8 is a driving transistor that supplies current to the coil and drives the motor; 9, 10, and 11 are Hall elements that sense the magnetic flux of the rotor magnet and detect the rotational position of the rotor; and 12 is driven according to the output signal of the Hall element. This is a current divider that switches energization to transistors. A common connection point of the coils is connected to a second terminal B, and an output transistor 17
connected to the collector. Further, the output transistor 17 and the current distribution transistor 16 constitute a current mirror circuit, and the collector of the current distribution transistor 16 is connected to the first terminal A and connected to the power supply 1 via the resistor 13. Further, a resistor 21 is connected to the first terminal A, and a resistor 21 is connected to the first terminal A.
The other end of 1 is connected to the + side input terminal of the error amplifier 15,
A negative input terminal of the error amplifier 15 is connected to the second terminal B. The output of the error amplifier 15 is connected to the bases of the current mirror-connected output transistor 17 and the current distribution transistor 16, and is connected to the terminal D of the resistor 14.
is connected to the collector of the reference current transistor 22,
The base of the reference current transistor 22 is connected to the reference voltage source 14.
It is connected to the. The part surrounded by the broken line is the speed switching device, and the emitter terminal 5 of the reference current transistor 22 is connected to a resistor 18 whose other end is grounded and a resistor 20 whose other end is connected to the collector of the switching transistor 19.
connected to. The third emitter of the switching transistor 19 is connected to the terminal C, and a switching signal is input to the base of the switching transistor 19.

【0039】上記構成において、その動作を説明する。 破線部以外の構成は、従来の3相半波駆動方式を用いた
直流ブラシレスモータの駆動装置と、その速度制御装置
であり、ホール素子9,10,11はロータマグネット
2の磁束を感知し、その磁束に応動した信号を電流分配
器12に入力する。電流分配器12では、ホール素子9
,10,11の出力信号に対して通電するコイルを決定
し、その出力で駆動トランジスタ6,7,8の通電を切
替えてモータを回転駆動する。この時、駆動コイルLu
,Lv,Lwに発生する誘起電圧をEa,コイル抵抗を
Rmとし、駆動トランジスタの飽和電圧をVsatとす
ると、電源1と第2の端子Bとの間に発生する電圧Vo
は、
The operation of the above configuration will be explained. The configuration other than the broken line part is a DC brushless motor drive device using a conventional three-phase half-wave drive system and its speed control device, and Hall elements 9, 10, and 11 sense the magnetic flux of the rotor magnet 2, A signal responsive to the magnetic flux is input to the current distributor 12. In the current distributor 12, the Hall element 9
, 10, 11 is determined, and the output of the coil is used to switch the energization of the drive transistors 6, 7, 8 to rotationally drive the motor. At this time, drive coil Lu
, Lv, Lw is Ea, the coil resistance is Rm, and the saturation voltage of the drive transistor is Vsat, then the voltage Vo generated between the power supply 1 and the second terminal B is
teeth,

【0040】[0040]

【数13】[Math. 13]

【0041】となる。但し、Vsatは右辺の他の2項
に比較して無視できるほど小さい値である。
[0041] However, Vsat is a value so small that it can be ignored compared to the other two terms on the right side.

【0042】次に速度制御装置の説明をする。直流ブラ
シレスモータが負荷の変動等により回転数が変わるとモ
ータに発生する誘起電圧Eaが変化し、したがって電圧
Voも上記(数13)により変化するが、その変化が誤
差増幅器15で抵抗21の端子間電圧と比較され、その
出力が出力トランジスタ17に伝達され、出力電流Im
を制御する。ここで誤差増幅器15の(−)側入力端子
を出力トランジスタ17のコレクタが接続される第2の
端子Bに接続することにより、電流負帰還がかかり誤差
増幅器15の両入力端子が等しい電圧で動作する。ここ
で、前記抵抗21の端子間電圧をV1、抵抗13の抵抗
値をRtとし、Ik,Im,Iu,Iv,Iw,I1を
それぞれ矢印位置を流れる電流とする。ここで電流Ik
はカレントミラー接続された電流分配回路によって常に
Imの1/Kの電流が流れるように構成されており、電
源の(+)側入力端子までの電圧Vin(+)は、
Next, the speed control device will be explained. When the rotational speed of the DC brushless motor changes due to changes in load, etc., the induced voltage Ea generated in the motor changes, and therefore the voltage Vo also changes according to the above (Equation 13). The output is transmitted to the output transistor 17, and the output current Im
control. By connecting the (-) side input terminal of the error amplifier 15 to the second terminal B to which the collector of the output transistor 17 is connected, negative current feedback is applied and both input terminals of the error amplifier 15 operate at the same voltage. do. Here, the voltage between the terminals of the resistor 21 is V1, the resistance value of the resistor 13 is Rt, and Ik, Im, Iu, Iv, Iw, and I1 are currents flowing at the arrow positions, respectively. Here the current Ik
is configured so that a current of 1/K of Im always flows through a current distribution circuit connected with a current mirror, and the voltage Vin (+) to the (+) side input terminal of the power supply is:

【0
043】
0
043]

【数14】[Math. 14]

【0044】となる。但し、I1はIkに比べて無視で
きるほど十分小さいとすると、
[0044] However, if I1 is small enough to be ignored compared to Ik,

【0045】[0045]

【数15】[Math. 15]

【0046】となる。ここで(数15)の右辺第1項は
一定値をとるものであり、右辺第2項はモータ電流Im
に比例して変化する。一方、電源(+)端子から誤差増
幅器の(−)側入力端子までの電源Voは、(数13)
より、
[0046] Here, the first term on the right side of (Equation 15) takes a constant value, and the second term on the right side is the motor current Im.
changes in proportion to. On the other hand, the power supply Vo from the power supply (+) terminal to the (-) side input terminal of the error amplifier is (Equation 13)
Than,

【0047】[0047]

【数16】[Math. 16]

【0048】であり、前記誤差増幅器の両入力端子は負
帰還が施されており等しい電圧となるように動作するか
ら、
Since both input terminals of the error amplifier are subjected to negative feedback and operate to have the same voltage,

【0049】[0049]

【数17】[Math. 17]

【0050】となり、[0050]

【0051】[0051]

【数18】[Math. 18]

【0052】の関係が得られる。したがって、直流ブラ
シレスモータの誘起電圧Eaは、
The following relationship is obtained. Therefore, the induced voltage Ea of the DC brushless motor is

【0053】[0053]

【数19】[Math. 19]

【0054】で表される。この事から、今、抵抗Rtを
調整して、
It is expressed as follows. From this, now adjust the resistance Rt,

【0055】[0055]

【数20】[Math. 20]

【0056】に選ぶと、If you select 0056,

【0057】[0057]

【数21】[Math. 21]

【0058】となり、前記直流ブラシレスモータは、そ
の誘起電圧Eaが常に電圧V1となるように駆動される
。言い換えれば、直流ブラシレスモータの回転速度をN
、発電定数をKaとすると、
The DC brushless motor is driven so that its induced voltage Ea is always the voltage V1. In other words, the rotation speed of the DC brushless motor is N
, if the power generation constant is Ka,

【0059】[0059]

【数22】[Math. 22]

【0060】であることから、直流ブラシレスモータの
回転数Nは、
[0060] Therefore, the rotation speed N of the DC brushless motor is

【0061】[0061]

【数23】[Math. 23]

【0062】となり、前記直流ブラシレスモータは負荷
トルクに影響されず、一定回転速度になる。
The DC brushless motor is not affected by the load torque and has a constant rotation speed.

【0063】次に破線部の速度切替装置の動作を説明す
る。ここで、基準電圧源14の電圧値をVref、前記
抵抗18の抵抗値をR2、前記抵抗20の抵抗値をR3
とする。回転数を決めるV1は抵抗21の抵抗値が一定
であれば抵抗21に流れる電流値I1によって決まる。 前記スイッチング用トランジスタ19のベースの信号が
OFFのときI1は、
Next, the operation of the speed switching device indicated by the broken line will be explained. Here, the voltage value of the reference voltage source 14 is Vref, the resistance value of the resistor 18 is R2, and the resistance value of the resistor 20 is R3.
shall be. V1, which determines the rotational speed, is determined by the current value I1 flowing through the resistor 21 if the resistance value of the resistor 21 is constant. When the base signal of the switching transistor 19 is OFF, I1 is

【0064】[0064]

【数24】[Math. 24]

【0065】で表される。また、スイッチング用トラン
ジスタ19のベースの信号がONのときI1は、
It is expressed as follows. Further, when the base signal of the switching transistor 19 is ON, I1 is

【00
66】
00
66]

【数25】[Math. 25]

【0067】で表される。このことから、スイッチング
用トランジスタ19のベース信号をOFFまたはONす
ることにより、電流値I1は抵抗値R2または抵抗値R
3によって決まる値となり、すなわち、電圧V1の値を
切り替えることとなり、モータの回転速度を切り替える
。以上が図2に示した直流ブラシレスモータの速度切替
装置の動作原理である。
It is expressed as follows. From this, by turning the base signal of the switching transistor 19 OFF or ON, the current value I1 can be changed to the resistance value R2 or the resistance value R.
In other words, the value of voltage V1 is changed, and the rotational speed of the motor is changed. The above is the operating principle of the DC brushless motor speed switching device shown in FIG.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、直流ブラシレスモータの制御速度を、本発明
の速度切替装置を用いて切り替えることにより、上記直
流ブラシレスモータを冷却用ファンモータに使用する場
合、冷却の対象の機器が動作時は冷却用ファンモータは
高速回転で大風量、また、冷却の対象の機器が待機時は
低速回転で低騒音とするために適用できる、簡易な構成
の直流ブラシレスモータの速度切替装置を提供できる。
As is clear from the above description, according to the present invention, by switching the control speed of the DC brushless motor using the speed switching device of the present invention, the DC brushless motor can be switched to a cooling fan motor. When the equipment to be cooled is in operation, the cooling fan motor rotates at high speed and generates a large amount of air, and when the equipment to be cooled is on standby, it rotates at low speed and produces low noise. It is possible to provide a speed switching device for a DC brushless motor having the following configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例の半波駆動の直流ブラシ
レスモータの速度切替装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a speed switching device for a half-wave drive DC brushless motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の半波駆動の直流ブラシ
レスモータの速度切替装置の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a speed switching device for a half-wave DC brushless motor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  直流電源 2  モータ回転子 3,4,5  コイル 6,7,8  駆動トランジスタ 9,10,11  ホール素子 12  電流分配器 13,18,20,21  抵抗 14  基準電圧源 15  誤差増幅器 16  電流分配トランジスタ 17  出力トランジスタ 19  スイッチング用トランジスタ 22  基準電流用トランジスタ 1 DC power supply 2 Motor rotor 3, 4, 5 coil 6, 7, 8 Drive transistor 9, 10, 11 Hall element 12 Current divider 13, 18, 20, 21 Resistance 14 Reference voltage source 15 Error amplifier 16 Current distribution transistor 17 Output transistor 19 Switching transistor 22 Reference current transistor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流ブラシレスモータの回転子の回転位置
を検出する手段と、複数個のモータコイルと、上記位置
検出手段の出力に応じて前記モータコイルへの通電路を
切替えることによりモータを駆動し回転させる複数個の
駆動トランジスタを具備した駆動回路装置とで構成され
る直流ブラシレスモータと、前記直流ブラシレスモータ
の第1の端子A及び第2の端子Bに対応した誤差検出回
路の2つの入力端子の線路間に基準電圧源を設け、前記
第2の端子Bと接地された第3の端子Cの間に出力トラ
ンジスタを設け、前記第1の端子Aと第3の端子Cとの
間に電流分配トランジスタを設け、前記第2の端子Bに
流れる負荷電流に比例した電流が前記第1の端子Aに流
れるように構成され、かつ前記第1及び第2の端子間に
発生する電圧と前記基準電圧源の基準電圧との差を誤差
検出回路で検出し、その出力信号を前記電流分配及び出
力トランジスタの制御入力端子に加えてなる制御装置と
、前記第1の端子と第2の端子の間に第1の抵抗を設け
、この第1の抵抗と並列にスイッチング用トランジスタ
を介して第2の抵抗を設け、前記スイッチング用トラン
ジスタの制御入力端子のスイッチングを行い第1の端子
Aに流れる電流を切替える切替装置と、において、電源
と前記第2の端子Bとの間に前記直流ブラシレスモータ
の駆動トランジスタとモータコイルが接続された駆動回
路装置が接続される一方、前記電源端子と第1の端子A
の間に第3の抵抗を接続し、前記駆動回路装置の両端電
圧が前記基準電圧と前記第3の抵抗の両端電圧が加算さ
れた電圧と等しくなり、前記スイッチング用トランジス
タのスイッチングにより前記第3の抵抗の端子間電圧が
切替わるよう構成された直流ブラシレスモータの速度切
替装置。
1. Means for detecting the rotational position of a rotor of a DC brushless motor, a plurality of motor coils, and driving the motor by switching the current supply path to the motor coils according to the output of the position detecting means. a DC brushless motor comprising a drive circuit device equipped with a plurality of drive transistors for rotation; and two inputs of an error detection circuit corresponding to a first terminal A and a second terminal B of the DC brushless motor. A reference voltage source is provided between the terminal lines, an output transistor is provided between the second terminal B and a grounded third terminal C, and an output transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C. A current distribution transistor is provided, the current is configured such that a current proportional to the load current flowing through the second terminal B flows through the first terminal A, and the voltage generated between the first and second terminals and the a control device configured to detect a difference between a reference voltage of a reference voltage source and a reference voltage using an error detection circuit, and apply the output signal to a control input terminal of the current distribution and output transistor; A first resistor is provided in between, a second resistor is provided in parallel with the first resistor via a switching transistor, and the control input terminal of the switching transistor is switched so that the current flows to the first terminal A. In the switching device for switching between the power supply terminal and the first terminal B, a drive circuit device to which the drive transistor and motor coil of the DC brushless motor are connected is connected between the power supply terminal and the second terminal B; Terminal A
A third resistor is connected between the two terminals, and the voltage across the drive circuit device becomes equal to the sum of the reference voltage and the voltage across the third resistor, and the third resistor is connected by switching the switching transistor. A speed switching device for a DC brushless motor configured to switch the voltage between the terminals of a resistor.
【請求項2】直流ブラシレスモータの回転子の回転位置
を検出する手段と、複数個のモータコイルと、上記位置
検出手段の出力に応じて前記モータコイルへの通電路を
切替えることによりモータを駆動し回転させる複数個の
駆動トランジスタを具備した駆動回路装置とで構成され
る直流ブラシレスモータと、この直流ブラシレスモータ
の第1の端子A及び第2の端子Bに対応した誤差検出回
路の2つの入力端子の線路間に第1の抵抗を設け、前記
第2の端子Bと接地された第3の端子Cの間に出力トラ
ンジスタを設け、前記第1の端子Aと第3の端子Cとの
間に電流分配トランジスタを設け、前記第2の端子Bに
流れる負荷電流に比例した電流が前記第1の端子に流れ
るように構成され、かつ前記第1及び第2の端子間に発
生する電圧と前記第1の抵抗の端子間電圧の差を誤差検
出回路で検出し、その出力信号を前記電流分配及び出力
トランジスタの制御入力端子に加えてなる制御装置と、
第4の端子Dと第5の端子Eの間に基準電流用トランジ
スタを設け、第5の端子Eと前記第3の端子Cの間に第
2の抵抗を設け、この第2の抵抗と並列にスイッチング
用トランジスタを介して第3の抵抗を設け、前記基準電
流用トランジスタの制御入力端子に、前記第5の端子E
と前記第3の端子Cの間に一定電圧を与えるよう基準電
圧源を設け、前記スイッチング用トランジスタの制御入
力端子のスイッチングを行い前記基準電流用トランジス
タの電流を切替え、前記第1の抵抗の端子間の電圧を切
替える切替装置と、において、電源と前記第2の端子B
との間に前記直流ブラシレスモータの駆動トランジスタ
とモータコイルが接続された駆動回路装置が接続される
一方、前記電源端子と第1の端子Aの間に第4の抵抗を
接続し、前記駆動回路装置の両端電圧が前記第1の抵抗
の端子間電圧と前記第4の抵抗の端子間電圧が加算され
た電圧と等しくなり、前記スイッチング用トランジスタ
のスイッチングにより前記第1の抵抗の端子間電圧が切
替わるよう構成された直流ブラシレスモータの速度切替
装置。
2. A means for detecting the rotational position of a rotor of a DC brushless motor, a plurality of motor coils, and driving the motor by switching a current supply path to the motor coil according to the output of the position detecting means. A DC brushless motor configured with a drive circuit device equipped with a plurality of drive transistors for rotation, and two inputs of an error detection circuit corresponding to a first terminal A and a second terminal B of this DC brushless motor. A first resistor is provided between the terminal lines, an output transistor is provided between the second terminal B and a grounded third terminal C, and the output transistor is provided between the first terminal A and the third terminal C. a current distribution transistor is provided at the second terminal B, the current is configured such that a current proportional to the load current flowing through the second terminal B flows through the first terminal, and the voltage generated between the first and second terminals and the a control device configured to detect a difference in voltage between terminals of a first resistor with an error detection circuit and apply the output signal to a control input terminal of the current distribution and output transistor;
A reference current transistor is provided between the fourth terminal D and the fifth terminal E, a second resistor is provided between the fifth terminal E and the third terminal C, and a reference current transistor is provided in parallel with the second resistor. A third resistor is provided through a switching transistor, and a control input terminal of the reference current transistor is connected to the fifth terminal E.
A reference voltage source is provided to apply a constant voltage between the terminal C and the third terminal C, the control input terminal of the switching transistor is switched, the current of the reference current transistor is switched, and the terminal of the first resistor is switched. a switching device for switching a voltage between the power supply and the second terminal B;
A drive circuit device is connected between the DC brushless motor drive transistor and the motor coil, and a fourth resistor is connected between the power supply terminal and the first terminal A. The voltage across the device becomes equal to the sum of the voltage between the terminals of the first resistor and the voltage between the terminals of the fourth resistor, and the voltage between the terminals of the first resistor increases due to switching of the switching transistor. A speed switching device for a DC brushless motor configured to switch.
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