JPH0546197B2 - - Google Patents

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JPH0546197B2
JPH0546197B2 JP59064026A JP6402684A JPH0546197B2 JP H0546197 B2 JPH0546197 B2 JP H0546197B2 JP 59064026 A JP59064026 A JP 59064026A JP 6402684 A JP6402684 A JP 6402684A JP H0546197 B2 JPH0546197 B2 JP H0546197B2
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JP
Japan
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position detection
resistor
rotor
rotor position
stator winding
Prior art date
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Application number
JP59064026A
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English (en)
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JPS60207489A (ja
Inventor
Jiro Kataoka
Yoshihiro Ikemoto
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0546197B2 publication Critical patent/JPH0546197B2/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
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation

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】 産業上の利用分野 本発明は、2相以上の相を持つ多相式無整流子
電動機の交流磁気結合方式によるロータ位置検出
器及び検出用センサに係り、より簡単な検出器及
び回路を提供しようとするものである。
従来例の構成とその問題点 従来の無整流子電動機の相電流切換用ロータ検
出方法としては、ホトダイオードとホトトランジ
スタ及び光遮断用切欠き円板より構成される光学
式ロータ位置検出法や、ホール素子やホールIC
を用いてロータ磁石位置を検出する磁気式ロータ
位置検出法及び、第1図に示す様な交流磁気結合
法等がある。第1図に於いて、1はロータシヤフ
ト、2はロータシヤフト1に一体的に取付けら
れ、180゜の凸部を持つ磁性材料より作られた切欠
き円板、3は前記切欠き円板2の外周上の120゜間
隔に配置された3ケのU字形コア、4a,4b,
4cは各々コア3a,3b,3cに巻回され、か
つ高周波電圧を印加された励磁コイル、5a,5
b,5cは各々コア3a,3b,3cに巻回さ
れ、かつ前記励磁コイル4a,4b,4cによつ
て発生した磁束を受信し誘起電圧を発生する受信
コイルである。第2図に各コイルの電圧波形を示
す。第2図aは励磁コイル4a,4b,4cに印
加される励磁電圧波形であり、b,c,dは
各々、受信コイル5a,5b,5cに誘起する誘
起電圧V5a,V5b,V5cの波形であり、切欠き円板
2の凸極部に対向している受信コイルの誘起電圧
が大きく、又、V5a,V5b,V5cは各々、ロータシ
ヤフト1の回転角θに対し120゜づつ位相の異なる
波形が得られる。このV5a,V5b,V5cの電圧波形
を整流すればロータ位置検出信号が得られるがこ
こでは本発明と直接関係が無いので説明を省略す
る。
以上、従来方式のロータ位置検出法の構成につ
いて説明したが、そのいずれも、ロータ位置検出
を行なうためのセンサー(例えばホトトランジス
タ、ホール素子、コイル等)や切欠き円板が必要
であり、コスト的にも寸法的にも組立工数的に
も、無整流電動機の大きな部分を占める場合が多
く、ロータ位置検出センサーを必要としない電動
機(例えばブラシ付直流電動機)に対して不利と
なつている。
さらに、2相式無整流子電動機に限れば、ステ
ータコイルに高周波電圧を重畳し、その重畳した
高周波電圧がロータ磁石の有無又はロータ磁石に
貼つたうすい磁性板又は導電性非磁性板の有無に
より振幅が変化する事を利用する方法(特公昭58
−37790号公報)が有り、この方法ではロータ位
置検出センサーを必要としない効果が有るものの
従来は2相式電動機への適用に限定されており、
効率の良い3相以上の多相式電動機への適用は不
可能であつた。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑みなされたものであり、
ロータ位置検出センサを不要とし、かつ3相以上
の多相式無整流子電動機にも適用できるロータ位
置検出回路を提供しようとするものである。
発明の構成 本発明は、ロータ磁石と、ロータ磁石上に貼付
けられた磁性体又は導電性非磁性体の薄板と、各
相毎に中間点を有し、かつスター結線された多相
ステータ巻線と、正弦波状高周波発振器と、カツ
プリングコンデンサと、前記高周波電圧を検出す
るためのコイル又は抵抗より構成されており、ロ
ータ位置検出センサを不要とし、かつ適用範囲の
広いロータ位置検出回路を提供できる。
実施例の説明 以下、本発明に係る実施例を図面と共に説明す
る。尚、電動機形式として3相4極タイプの電動
機を例にとり以下説明を行なう。
第3図は3相4極タイプの電動機の一例であ
り、6はロータ磁石、7a1,7a2はA相ステータ
巻線、7a1,7b2はB相ステータ巻線、7c1,7
c2はC相ステータ巻線であり、O点を中性点とし
てスター結線をされている。8はロータ磁石6の
表面上に貼られ、かつ機械角90゜(電気角180゜)の
幅を有した2枚の薄い磁性板又は導電性非磁性板
であり、2枚の板は180゜位置に貼られている。
第4図は、本発明に係るロータ位置検出回路の
一実施例である。9は相電流切換用トランジスタ
であり、10は高周波(数10KHz〜数100KHz)
の正弦波電圧発振器である。発振器10の一端
は、抵抗11,12,13及びカツプリングコン
デンサ14,15,16を介して、各々のステー
タ巻線、7a,7b,7cの中間点(D点、E
点、F点)に接続されている。発振器10の他の
一端は、カツプリングコンデンサ17を介してス
テータコイルの中性点O点に接続されている。こ
の様な構成に於いてカツプリングコンデンサ1
4,15,16,17の容量を十分大きくしてお
けば、ステータ巻線7a1,7b1,7c1が高周波阻
止用リアクトルとして作用するため、発振器10
の発振電圧VOSCは殆んど各々抵抗11,12,1
3とステータコイル7a2,7b2,7c2に印加され
る。
18は整流回路、19,20は三差動スイツチ
ング回路であり、トランジスタ21,22,23
の内ベース電位が最も低いトランジスタが導通
し、又、トランジスタ24,25,26の内ベー
ス電位が最も高いトランジスタが導通する。抵抗
27,28はバイアス用抵抗である。29,3
0,31は各々高周波信号の検出基準点を作るた
めのインダクタンス及び抵抗であり、各々L
(H),R1(Ω),R2(Ω)の値を持つている。
第5図に、高周波の正弦波電圧のベクトル図を
示す。HG→は発振器9の発振電圧VOSCである。こ
こで第4図に於いて発振器10→抵抗11→カツ
プリングコンデンサ14→A相ステータ巻線7a2
→カツプリングコンデンサ17→発振器10のル
ープの正弦波状高周波電圧のベクトル図を考えて
見る。カツプリングコンデンサ14,17の容量
を充分に大きくしておけば発振器10の発振電圧
VOSCは殆んど抵抗11とステータコイル7a2に印
加される事となる。ここでステータコイル7a2
抵抗分に印加される電圧をVMR、インダクタンス
分に印加される電圧をVMLとし、さらに抵抗11
に印加されを電圧VRとする。この時の高周波電
圧のベクトル図は、第5図の、G点→X点→K点
→H点→G点で表わす事ができる。今ここで第3
図に於いて、薄板8は磁性体板であるとし、ステ
ータ巻線7a2との相対角度関係が第3図の如くで
あるとすると巻線7a2と磁性板8が対向している
ためステータコイル7a2の高周波に対するインダ
クタンスが最大となり、従つて前記インダクタン
スに印加される電圧VMLも最大となる。(もし薄
板8が導電性非磁性体板ならばうず電流効果によ
りステータ巻線7a2のインダクタンスは最小とな
り、従つて前記インダクタンスに印加される電圧
VMLは最小となる。)第5図に於いてKH→はVML
最大の場合を示している。
次に第3図に於いてロータが機械角で90゜回転
した場合を考えて見ると、ステータコイル7a2
対向するロータ上に磁性板8が対向しなくなり、
従つてステータ巻線7a2のインダクタンスは最小
となりVMLも最小となる。(薄板8が導電性非磁
性体板ならばVMLは最大となる。)第5図に於い
てK′H→はVMLが最小の場合を表示している。さら
にこの場合、X点の電位は第5図に於いてX′点
に移動している。
ここで、インダクタンス29及び抵抗30,3
1の値を適当に選べばI点の電位は第5図に示す
如く、X′点に非常に近づける事ができる。従つ
て第4図のI点からX点を見た場合、ロータの回
転に対応して高周波電圧のベクトルは第5図に於
いてIX→から、殆んどゼロの値に近いIX′→まで変化
させる事ができる。
第6図aに、ロータ回転角θに対するI点とX
点間の高周波電圧波形の変化の様子を示す。
以上の説明と全く同様に、電気角で120゜シフト
された形でI点とY点間及びI点とZ点間の高周
波電圧波形が得られ、各々、第6図のb及びcに
変化の様子を示す。
この後の高周波信号の処理の方法は、抵抗2
7,28によつてI点に適当なバイアス電圧を与
え、整流回路18によつて整流し、その出力電圧
の大きさによつて三差動スイツチング回路19及
び20を動作させ、最終的に相電流切換用トラン
ジスタ群9をスイツチングする。本実施例に於い
ては、整流回路18や三差動スイツチング回路1
9,20をトランジスタやダイオードを用いて説
明したが、OPアンプやデイジタルICを用いても
構成できる事は明らかである。
又、本実施例に於いては、電動機形式として3
相4極式電動機を例にとつて説明したが、各相の
ステータコイルの中間点(各相コイルの半分は高
周波信号阻止用リアクトルとして使用するだけで
あるから、巻数的に正確に中間的である必要はな
い。)の引出しが可能であり、かつスター結線さ
れているステータ巻線であれば、3相4極式に限
られるものでない。
さらに、ロータ磁石上に貼付けられた導電性非
磁性体の薄板8の代りに、薄板8と同一形状に銀
やアルミ等の細粉を含んだ導電性塗料を塗布又は
印刷をしても同様の効果が得られる事も明白であ
る。
発明の効果 以上説明してきた様に、本発明に係るロータ位
置検出回路は、ロータ位置検出センサを必要とせ
ず、かつ、従来例の様に2相式電動機に限定され
る事なく、効率の良い両方向通電方式の3相以上
の電動機にも適用が可能である。
従つて、無整流子電動機を構成する上で、ロー
タ位置検出部のコスト及び寸法を大巾に低減し、
かつその応用範囲も広く、その工業的価値は非常
に大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のロータ位置検出センサの正面
図、第2図は第1図各部の電圧波形図、第3図は
本発明に係る電動機の正面図、第4図は本発明に
係る回路図、第5図は第4図の各部の電圧ベクト
ル図、第6図は第4図各部の電圧波形図である。 6……ロータ磁石、7……ステータ巻線、8…
…ロータ磁石上に貼られた磁性体又は導電性非磁
性体の薄板、10……高周波正弦波発振器、1
4,15,16,17……カツプリングコンデン
サ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電気角で180゜の幅を持つ磁性体又は導電性非
    磁性体の薄板を電気角で180゜間隔に貼り合わせた
    ロータ磁石と、各相コイル毎に中間点を有し、か
    つスター結線された中性点を有する多相ステータ
    巻線と、ステータ巻線を付勢するための駆動トラ
    ンジスタ群と、ロータ位置検出用の正弦波状高周
    波発振器と、前記高周波発振器の一端から前記ス
    テータ巻線の各相の中間点に各々接続された抵抗
    RとカツプリングコンデンサCの直列回路群と、
    前記発振器の他端から前記ステータ巻線の中性点
    の間に接続されたカツプリングコンデンサと、前
    記抵抗RとカツプリングコンデンサCの直列回路
    群が接続されている側の前記発振器の一端から、
    他の一端の間に、順にコイル(インダクタンス
    分:L)と第1と第2の抵抗R1,R2を直列接続
    した直列回路とを備え、前記第1の抵抗R1と抵
    抗R2の接続点と、前記抵抗Rとカツプリングコ
    ンデンサCとの接続点群との間に発生する高周波
    電圧の振幅の変化を、ロータ位置検出信号として
    用いるよう構成した無整流子電動機のロータ位置
    検出回路。 2 ロータ磁石に貼付けられた導電性非磁性体の
    薄板と同じ形状に、ロータ磁石上に導電性塗料を
    塗布した特許請求の範囲第1項記載の無整流子電
    動機のロータ位置検出回路。
JP59064026A 1984-03-30 1984-03-30 無整流子電動機のロ−タ位置検出回路 Granted JPS60207489A (ja)

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JPS60207489A JPS60207489A (ja) 1985-10-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ATE92686T1 (de) * 1986-07-01 1993-08-15 Conner Peripherals Inc Verfahren und geraet fuer die steuerung elektrischer motore.
DE4090927B4 (de) * 1989-06-01 2006-09-21 Papst Licensing Gmbh & Co. Kg Motor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor
ES2166185T3 (es) * 1997-08-18 2002-04-01 Rolf Strothmann Maquina electrica con excitacion independiente.
EP2293430A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-09 Technische Universität Darmstadt Vorrichtung und Verfahren zur Rotorpositionsermittlung bei geringer Drehzahl oder bei Stillstand

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