JPH0716312B2 - 直流無整流子モ−タの駆動装置 - Google Patents
直流無整流子モ−タの駆動装置Info
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- JPH0716312B2 JPH0716312B2 JP60137255A JP13725585A JPH0716312B2 JP H0716312 B2 JPH0716312 B2 JP H0716312B2 JP 60137255 A JP60137255 A JP 60137255A JP 13725585 A JP13725585 A JP 13725585A JP H0716312 B2 JPH0716312 B2 JP H0716312B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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- 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 本発明は直流無整流子モータの駆動装置に関するもので
ある。
ある。
従来の技術 近年、回転子位置検出器（例えばホール素子）の出力に
応じて電機子の通電相を半導体（例えばトランジスタ）
で順次切換えるように構成した直流無整流子モータが、
音響装置、映像装置に応用されている。
応じて電機子の通電相を半導体（例えばトランジスタ）
で順次切換えるように構成した直流無整流子モータが、
音響装置、映像装置に応用されている。
通常、直流無整流子モータは１相につき１つの回転子位
置検出器と、１つの電機子通電制御回路が必要であり、
モータの相数を増やすことは、制御回路自体の構成が複
雑となり、高価で大型となり実用的でない。したがって
一般には２相または３相の電機子が採用され、その結
果、トルクリップルも15〜20％p-p存在するのが通常で
ある。それに対応して直流無整流子モータの回転むらが
増加して、音響装置、映像装置のワウ・フラッタを増加
させている。
置検出器と、１つの電機子通電制御回路が必要であり、
モータの相数を増やすことは、制御回路自体の構成が複
雑となり、高価で大型となり実用的でない。したがって
一般には２相または３相の電機子が採用され、その結
果、トルクリップルも15〜20％p-p存在するのが通常で
ある。それに対応して直流無整流子モータの回転むらが
増加して、音響装置、映像装置のワウ・フラッタを増加
させている。
最近の直流無整流子モータには回転子位置検出器として
ホール素子が多用されているが、よく知られているよう
にホール素子は感度のばらつきが大きく、このため、従
来からホール素子の感度のばらつきを回路技術によって
吸収し、さらに直流無整流子モータのもつトルクリップ
ルをも補正しようとする試みが盛んに行なわれてきた。
ホール素子が多用されているが、よく知られているよう
にホール素子は感度のばらつきが大きく、このため、従
来からホール素子の感度のばらつきを回路技術によって
吸収し、さらに直流無整流子モータのもつトルクリップ
ルをも補正しようとする試みが盛んに行なわれてきた。
特開昭59−35585号公報（以後、文献１と略記する）に
は、回転子位置検出器として３つのホール素子を用いた
その代表的な技術が開示されている。その駆動回路の具
体的な構成の説明は省略するが、その動作のポイントは
前記文献１の明細書に示されているように、 「電機子コイルの切換わりタイミングをホール素子の出
力が零となるタイミングに合わせることによって、ホー
ル素子出力の感度ばらつきに強くし、電機子コイルへの
供給電流をモータの回転に同期した変調信号に応動して
部分的に変調することによってトルクリップルをキャン
セルする」 ことにある。
は、回転子位置検出器として３つのホール素子を用いた
その代表的な技術が開示されている。その駆動回路の具
体的な構成の説明は省略するが、その動作のポイントは
前記文献１の明細書に示されているように、 「電機子コイルの切換わりタイミングをホール素子の出
力が零となるタイミングに合わせることによって、ホー
ル素子出力の感度ばらつきに強くし、電機子コイルへの
供給電流をモータの回転に同期した変調信号に応動して
部分的に変調することによってトルクリップルをキャン
セルする」 ことにある。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記文献１に示された駆動装置の構成に
よれば、ホール素子の零出力時を基準に回路が働らくよ
うにしたため、ホール素子出力の感度ばらつきに強くす
ることができるが、電機子コイルへの通電制御がオンオ
フ制御となるため、通電する電機子コイルの切換えに伴
なうスパイク状電圧を低減するための比較的大きなコン
デンサを含むフィルタが、電機子コイルへの通電端子に
必要となる。また、電機子コイルに流れる電流が急峻に
オン・オフされるため、振動、騒音を発生しやすいとい
う欠点も有していた。
よれば、ホール素子の零出力時を基準に回路が働らくよ
うにしたため、ホール素子出力の感度ばらつきに強くす
ることができるが、電機子コイルへの通電制御がオンオ
フ制御となるため、通電する電機子コイルの切換えに伴
なうスパイク状電圧を低減するための比較的大きなコン
デンサを含むフィルタが、電機子コイルへの通電端子に
必要となる。また、電機子コイルに流れる電流が急峻に
オン・オフされるため、振動、騒音を発生しやすいとい
う欠点も有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、回転子位置検出器としてホ
ール素子を用いるが、ホール素子出力の感度ばらつきに
強く、かつ文献１に示された駆動装置において必要とさ
れるようなフィルタの不要な、低振動、低騒音、低トル
クリップルのモータ駆動装置を提供するものである。
ール素子を用いるが、ホール素子出力の感度ばらつきに
強く、かつ文献１に示された駆動装置において必要とさ
れるようなフィルタの不要な、低振動、低騒音、低トル
クリップルのモータ駆動装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の直流無整流子モー
タの駆動装置は磁界を検出する磁電変換素子と、磁電変
換素子の各出力を増幅するバッファ増幅器と、前記バッ
ファ増幅器の各出力の差を合成する減算回路と、前記減
算回路の各出力を整流加算する整流加算回路と、モータ
のトルク指令信号を発生する指令信号発生回路と、前記
整流加算回路の出力が前記指令信号に一致するように前
記バッファ増幅器の増幅度を調節する第１の誤差増幅器
と、前記バッファ増幅器の各出力の総和を絶対値に変換
する絶対値回路と、前記減算回路の出力に応じて複数相
の電機子コイルに電流を供給する電力供給回路と、前記
複数相の電機子コイルへの供給電流を検出する電流検出
手段と、複数相の電機子コイルへ供給電流が前記指令信
号と前記絶対値回路の出力を合成した信号に応動するよ
うに前記電力供給回路の増幅度を調節する第２の誤差増
幅器より構成されたものである。
タの駆動装置は磁界を検出する磁電変換素子と、磁電変
換素子の各出力を増幅するバッファ増幅器と、前記バッ
ファ増幅器の各出力の差を合成する減算回路と、前記減
算回路の各出力を整流加算する整流加算回路と、モータ
のトルク指令信号を発生する指令信号発生回路と、前記
整流加算回路の出力が前記指令信号に一致するように前
記バッファ増幅器の増幅度を調節する第１の誤差増幅器
と、前記バッファ増幅器の各出力の総和を絶対値に変換
する絶対値回路と、前記減算回路の出力に応じて複数相
の電機子コイルに電流を供給する電力供給回路と、前記
複数相の電機子コイルへの供給電流を検出する電流検出
手段と、複数相の電機子コイルへ供給電流が前記指令信
号と前記絶対値回路の出力を合成した信号に応動するよ
うに前記電力供給回路の増幅度を調節する第２の誤差増
幅器より構成されたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、回転子位置検出器とし
て複数個の磁電変換素子を用い、低振動、低騒音でかつ
低トルクリップルの直流無整流子モータの駆動装置を実
現しようとするものである。
て複数個の磁電変換素子を用い、低振動、低騒音でかつ
低トルクリップルの直流無整流子モータの駆動装置を実
現しようとするものである。
実施例 以下本発明の一実施例の直流無整流子モータの駆動装置
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
第２図は本発明を応用して好適なモータの要部斜視図を
示したものである。第２図において、７は回転軸であ
る。上記回転軸７にはバックヨークとしての軟鉄製の円
板８が固定され、その円板８の下面部には円板状の回転
子磁石９が固着されて回転子を構成している。
示したものである。第２図において、７は回転軸であ
る。上記回転軸７にはバックヨークとしての軟鉄製の円
板８が固定され、その円板８の下面部には円板状の回転
子磁石９が固着されて回転子を構成している。
4,5,6は３相の電機子コイルであって、これは軟鉄製の
固定子鉄板10の面上に接着剤などで固着されている。11
は軸受で、前記３相の電機子コイル4,5,6の中心位置と
なるように固定子鉄板10に固定され、前記回転軸７が回
転自在に支承される。1,2,3はホール素子で、回転子の
位置検出器として使用され、各電機子コイルの中央部に
配置され、円板状の回転子磁石９の磁界を検出できるよ
うになされている。
固定子鉄板10の面上に接着剤などで固着されている。11
は軸受で、前記３相の電機子コイル4,5,6の中心位置と
なるように固定子鉄板10に固定され、前記回転軸７が回
転自在に支承される。1,2,3はホール素子で、回転子の
位置検出器として使用され、各電機子コイルの中央部に
配置され、円板状の回転子磁石９の磁界を検出できるよ
うになされている。
第１図は本発明の一実施例における直流無整流子モータ
の駆動装置の回路構成図を示したものである。
の駆動装置の回路構成図を示したものである。
第１図において、120は直流電源で３個のホール素子1,
2,3の入力供給電圧となる。21,22,23は各ホール素子1,
2,3のバッファ増幅器であって、本実施例では各ホール
素子の差動出力に比例した電流ｉH1,iH2,iH3に変換し、
出力する。
2,3の入力供給電圧となる。21,22,23は各ホール素子1,
2,3のバッファ増幅器であって、本実施例では各ホール
素子の差動出力に比例した電流ｉH1,iH2,iH3に変換し、
出力する。
バッファ増幅器21,22,23はそれぞれ３つの電流出力（電
流の大きさは同一とする）が得られるように構成されて
いる。31,32,33は減算回路であって、減算回路31には、
バッファ増幅器21の出力電流ｉH1とバッファ増幅器22の
出力電流ｉH2が入力され減算されてｉP1（＝ｉH1−
ｉH2）の電流が出力される。減算回路32には、バッファ
回路22,23の出力電流ｉH2,iH3が入力され減算されてｉ
P2（＝ｉH2−ｉH3）の電流が出力される。同様に減算回
路33にはバッファ回路23,21の出力電流ｉH3,iH1が入力
され減算されてｉP3（＝ｉH3−ｉH1）の電流が出力され
る。
流の大きさは同一とする）が得られるように構成されて
いる。31,32,33は減算回路であって、減算回路31には、
バッファ増幅器21の出力電流ｉH1とバッファ増幅器22の
出力電流ｉH2が入力され減算されてｉP1（＝ｉH1−
ｉH2）の電流が出力される。減算回路32には、バッファ
回路22,23の出力電流ｉH2,iH3が入力され減算されてｉ
P2（＝ｉH2−ｉH3）の電流が出力される。同様に減算回
路33にはバッファ回路23,21の出力電流ｉH3,iH1が入力
され減算されてｉP3（＝ｉH3−ｉH1）の電流が出力され
る。
減算回路31,32,33は各々２つの出力電流（大きさは同一
とする）が得られるように構成されているものとする。
そして一方の電流出力ｉP1,iP2,iP3はそれぞれ電力供給
回路101,102,103に入力され、もう一方の電流出力は整
流加算回路40に出力されている。
とする）が得られるように構成されているものとする。
そして一方の電流出力ｉP1,iP2,iP3はそれぞれ電力供給
回路101,102,103に入力され、もう一方の電流出力は整
流加算回路40に出力されている。
整流加算回路40はダイオード41,42,43と抵抗44より構成
されていて減算回路31,32,33の出力電流ｉP1,iP2,iP3の
正部分のみを抵抗44に通電することにより整流加算結果
を電圧出力する。
されていて減算回路31,32,33の出力電流ｉP1,iP2,iP3の
正部分のみを抵抗44に通電することにより整流加算結果
を電圧出力する。
80は指令信号発生回路で入力ＥＴに比例した電流ｉＴが
２つの出力端子から出力される。一方の電流出力ｉＴは
抵抗82に通電され、電圧に変換後第１の誤差増幅器50に
入力される。第１の誤差増幅器50のもう一方の入力端子
には、整流加算回路40の整流加算結果が入力され、２つ
の入力電圧が一致するようにバッファ回路21,22,23の増
幅度を調節する。
２つの出力端子から出力される。一方の電流出力ｉＴは
抵抗82に通電され、電圧に変換後第１の誤差増幅器50に
入力される。第１の誤差増幅器50のもう一方の入力端子
には、整流加算回路40の整流加算結果が入力され、２つ
の入力電圧が一致するようにバッファ回路21,22,23の増
幅度を調節する。
60は絶対値回路であって、前記バッファ回路21,22,23の
各出力電流ｉH1,iH2,iH3の加算電流ｉＳ（＝ｉH1＋ｉH2
＋ｉH3）が入力され、加算電流ｉＳを絶対値に変換して
ｉｒ（＝|iＳ｜）の電流が出力される。
各出力電流ｉH1,iH2,iH3の加算電流ｉＳ（＝ｉH1＋ｉH2
＋ｉH3）が入力され、加算電流ｉＳを絶対値に変換して
ｉｒ（＝|iＳ｜）の電流が出力される。
4,5,6は３相の電機子コイルで、星形結線されていて、
各々電力供給回路101,102,103の出力側に接続されてい
る。
各々電力供給回路101,102,103の出力側に接続されてい
る。
114は直流電源で、電力供給回路101,102,103の入力動作
点を決定するもので、抵抗111,112,113は、減算回路31,
32,33の電流出力ｉP1,iP2,iP3を電圧に変換するために
設けてある。
点を決定するもので、抵抗111,112,113は、減算回路31,
32,33の電流出力ｉP1,iP2,iP3を電圧に変換するために
設けてある。
90は電流検出抵抗で、３相の電機子コイル4,5,6への流
入電流を電圧の型で検出するための電流検出手段を構成
している。
入電流を電圧の型で検出するための電流検出手段を構成
している。
70は第２の誤差増幅器であって、２つの入力端子には電
流検出抵抗90の検出電圧と、指令信号発生回路80の出力
と絶対値回路60の出力を合成した合成信号が入力されて
いる。本実施例では、指令信号発生回路の出力電流ｉＴ
と絶対値回路の出力電流ｉｒを減算させ合成電流ｉ
Ｃ（＝ｉＴ−ｉｒ）を作成して抵抗71により電圧に変換
して前記第２の誤差増幅器70の入力端子に入力されてい
る。
流検出抵抗90の検出電圧と、指令信号発生回路80の出力
と絶対値回路60の出力を合成した合成信号が入力されて
いる。本実施例では、指令信号発生回路の出力電流ｉＴ
と絶対値回路の出力電流ｉｒを減算させ合成電流ｉ
Ｃ（＝ｉＴ−ｉｒ）を作成して抵抗71により電圧に変換
して前記第２の誤差増幅器70の入力端子に入力されてい
る。
第２の誤差増幅器70の出力は３つの電力供給回路101,10
2,103に接続され、第２の誤差増幅器70の両入力が一致
するように電力供給回路101,102,103の増幅度が調節さ
れる。
2,103に接続され、第２の誤差増幅器70の両入力が一致
するように電力供給回路101,102,103の増幅度が調節さ
れる。
以上のように構成された直流無整流子モータの駆動装置
について、第３図、第４図、及び第５図を用いてその動
作を説明する。
について、第３図、第４図、及び第５図を用いてその動
作を説明する。
第３図は回転子の回転角度θを電気角で表わして、第１
図の駆動装置の各部の波形を示したものである。第３図
Ａはホール素子1,2,3の差動出力電圧波形ｅH1,eH2,eH3
である。第３図について、差動出力電圧ｅH1の０から正
への立上り点をθ＝０゜として差動出力電圧ｅH2,eH3は
それぞれ120゜ずつ位相が遅れている。第３図Ａではホ
ール素子1,2,3の各差動出力には感度ばらつき及びオフ
セットはないものとする。
図の駆動装置の各部の波形を示したものである。第３図
Ａはホール素子1,2,3の差動出力電圧波形ｅH1,eH2,eH3
である。第３図について、差動出力電圧ｅH1の０から正
への立上り点をθ＝０゜として差動出力電圧ｅH2,eH3は
それぞれ120゜ずつ位相が遅れている。第３図Ａではホ
ール素子1,2,3の各差動出力には感度ばらつき及びオフ
セットはないものとする。
一般に永久磁石回転子型のモータではモータの高効率化
と量産性を考慮して永久磁石は台形波着磁が施されるた
め、磁界を検出するホール素子の差動出力電圧には高次
の高調波成分まで含まれている。第３図Ａでは、第３
次、第５次、第７次の各成分が基本波に比べて12.6％、
2.5％、0.6％含まれた例を示す。
と量産性を考慮して永久磁石は台形波着磁が施されるた
め、磁界を検出するホール素子の差動出力電圧には高次
の高調波成分まで含まれている。第３図Ａでは、第３
次、第５次、第７次の各成分が基本波に比べて12.6％、
2.5％、0.6％含まれた例を示す。
第３図ｂはバッファ増幅器21,22,23の電流出力波形
ｉH1,iH2,iH3であり、第３図Ｃは減算回路31,32,33の電
流出力波形ｉP1,iP2,iP3である。
ｉH1,iH2,iH3であり、第３図Ｃは減算回路31,32,33の電
流出力波形ｉP1,iP2,iP3である。
第１図について、バッファ増幅器21,22,23と減算回路3
1,32,33と整流加算回路40と第１の誤差増幅器50によっ
て、制御ループが構成されているので、減算回路31,32,
33の各電流出力ｉP1,iP2,iP3の波高値は、第３図Ｃに示
したように、モータの指令信号（第３図Ｆの波形）に比
例した一定値となる。上記の制御ループの動作によっ
て、ホール素子1,2,3に感度ばらつき及びオフセットが
存在する場合にも、バッファ増幅器の増幅度が調節され
て、減算回路31,32,33の各電流出力のｉP1,iP2,iP3の波
高値は常に一定に保たれる。
1,32,33と整流加算回路40と第１の誤差増幅器50によっ
て、制御ループが構成されているので、減算回路31,32,
33の各電流出力ｉP1,iP2,iP3の波高値は、第３図Ｃに示
したように、モータの指令信号（第３図Ｆの波形）に比
例した一定値となる。上記の制御ループの動作によっ
て、ホール素子1,2,3に感度ばらつき及びオフセットが
存在する場合にも、バッファ増幅器の増幅度が調節され
て、減算回路31,32,33の各電流出力のｉP1,iP2,iP3の波
高値は常に一定に保たれる。
第３図Ｄは、バッファ回路21,22,23の各電流出力ｉH1,i
H2,iH3を加算して得られた加算電流波形ｉＳである。電
流出力ｉH1,iH2,iH3は互いに120゜ずつ位相の異なる波
形であって、各波形とも第３次、第５次、第７次の高調
波成分（例では第３次、第５次、第７次各成分はそれぞ
れ基本波の12.8％,4.6％,1.5％）が含まれている。とこ
ろがｉH1,iH2,iH3の加算電流ｉＳにはｉH1,iH2,iH3の基
本波第５次および第７次高調波の各成分は相殺されて第
３次高調波成分が残り大きさはバッファ回路21,22,23の
各電流出力ｉH1,iH2,iH3の基本波の38.4％（12.8％×
３）である。
H2,iH3を加算して得られた加算電流波形ｉＳである。電
流出力ｉH1,iH2,iH3は互いに120゜ずつ位相の異なる波
形であって、各波形とも第３次、第５次、第７次の高調
波成分（例では第３次、第５次、第７次各成分はそれぞ
れ基本波の12.8％,4.6％,1.5％）が含まれている。とこ
ろがｉH1,iH2,iH3の加算電流ｉＳにはｉH1,iH2,iH3の基
本波第５次および第７次高調波の各成分は相殺されて第
３次高調波成分が残り大きさはバッファ回路21,22,23の
各電流出力ｉH1,iH2,iH3の基本波の38.4％（12.8％×
３）である。
第３図Ｅは絶対値回路60の出力電流波形ｉｒを示したも
ので、絶対値回路60への流入方向を正方向としている。
絶対値回路60の出力電流波形ｉｒと前記加算電流波形ｉ
Ｓとの間にはｉｒ＝|iＳ｜＝|iH1＋ｉH2＋ｉH3｜の関係
が存在する。
ので、絶対値回路60への流入方向を正方向としている。
絶対値回路60の出力電流波形ｉｒと前記加算電流波形ｉ
Ｓとの間にはｉｒ＝|iＳ｜＝|iH1＋ｉH2＋ｉH3｜の関係
が存在する。
第３図Ｆは指令信号発生回路80の出力電流ｉＴを示すも
ので、モータの指令信号ＥＴに比例した大きさである。
ので、モータの指令信号ＥＴに比例した大きさである。
第３図Ｇは抵抗71に流入する電流ｉＣを示したもので、
指令信号発生回路80の出力電流ｉＴと絶対値回路60の出
力電流ｉｒの間にはｉＣ＝ｉＴ−ｉｒの関係がある。な
お、第３図Ｇの電流ｉＣの波形には次のリップル成分が
含まれている。
指令信号発生回路80の出力電流ｉＴと絶対値回路60の出
力電流ｉｒの間にはｉＣ＝ｉＴ−ｉｒの関係がある。な
お、第３図Ｇの電流ｉＣの波形には次のリップル成分が
含まれている。
第１図において、電力供給回路101,102,103と、電機子
コイル4,5,66への流入電流の大きさを電圧に変換する検
出抵抗90と、２つの入力端子に検出抵抗90に発生した電
圧と抵抗71に発生した電圧とが入力され出力でもって電
力供給回路101,102,103の増幅度を調節するように接続
された第２の誤差増幅器70によって、制御ループが構成
されている。上記の制御ループの動作について、第４図
及び第５図を用いて説明する。
コイル4,5,66への流入電流の大きさを電圧に変換する検
出抵抗90と、２つの入力端子に検出抵抗90に発生した電
圧と抵抗71に発生した電圧とが入力され出力でもって電
力供給回路101,102,103の増幅度を調節するように接続
された第２の誤差増幅器70によって、制御ループが構成
されている。上記の制御ループの動作について、第４図
及び第５図を用いて説明する。
第４図は、絶対値回路60の出力を開放状態にしたときの
波形図を示したものである。
波形図を示したものである。
第４図Ａはモータの回転子磁石の回転によって固定子に
配置された３相の電機子コイル4,5,6にそれぞれ誘起さ
れる３相の発電電圧波形e1,e2,e3を示したものである。
第４図について、発電電圧波形e1の０から正への立上り
点はθ＝30゜の点にあり、他の発電電圧波形e2,e3はそ
れぞれ120゜ずつ位相が遅れている。またホール素子1,
2,3の各差動出力電圧波形ｅH1,eH2,eH3に比べて、発電
電圧波形e1,e2,e3はそれぞれ30゜ずつ位相が進んでい
る。第４図Ａにおいて、３相の電機子コイル4,5,6に誘
起される発電電圧波形e1,e2,e3の波高値はすべて等しい
ものとする。実際上、電機子コイルの形状、配置は機械
的に精度よく定められるので、この仮定は現実にほぼ満
足される。また電機子コイルには通常、数10ターンの巻
線が、ある巻幅をもって施されるため、電機子コイルに
誘起される発電電圧波形には、含まれる高調波成分が比
較的少なく、第４図Ａでは第３次、第５次の各高調波成
分が基本波に比べて、7.1％、0.4％含まれた例を示し
た。
配置された３相の電機子コイル4,5,6にそれぞれ誘起さ
れる３相の発電電圧波形e1,e2,e3を示したものである。
第４図について、発電電圧波形e1の０から正への立上り
点はθ＝30゜の点にあり、他の発電電圧波形e2,e3はそ
れぞれ120゜ずつ位相が遅れている。またホール素子1,
2,3の各差動出力電圧波形ｅH1,eH2,eH3に比べて、発電
電圧波形e1,e2,e3はそれぞれ30゜ずつ位相が進んでい
る。第４図Ａにおいて、３相の電機子コイル4,5,6に誘
起される発電電圧波形e1,e2,e3の波高値はすべて等しい
ものとする。実際上、電機子コイルの形状、配置は機械
的に精度よく定められるので、この仮定は現実にほぼ満
足される。また電機子コイルには通常、数10ターンの巻
線が、ある巻幅をもって施されるため、電機子コイルに
誘起される発電電圧波形には、含まれる高調波成分が比
較的少なく、第４図Ａでは第３次、第５次の各高調波成
分が基本波に比べて、7.1％、0.4％含まれた例を示し
た。
第４図Ｂは電機子コイル4,5,6に通電される電流i1,i2,i
3を示したものである。電力供給回路101,102,103の入力
側には減算回路31,32,33の電流出力ｉP1,iP2,iP3が入力
され、一方電力供給回路101,102,103の増幅度は絶対値
回路60の出力が開放状態のため指令信号に応じた一定値
に保持されるため、入力がそのまま線形増幅されて３相
の電機子コイル4,5,6に通電される電流波形i1,i2,i3は
減算回路31,32,33の電流出力波形ｉP1,iP2,iP3と相似波
形となる。また減算回路31,32,33の電流出力ｉP1,iP2,i
P3は３組のホール素子の各出力を増幅するバッファ増幅
器21,22,23の３組の出力電流ｉH1,iH2,iH3のうち２組ど
うしの差を出力するものであるから ｉP1＋ｉP2＋ｉP3 ＝（ｉH1−ｉH2）＋（ｉH2−ｉH3）＋（ｉH3−ｉH1） ＝０ の関係が常に成立する。したがって、電力供給回路101,
102,103によって、線形増幅されて３相の電機子コイル
4,5,6に通電された出力電流i1,i2,i3の間にも i1＋i2＋i3＝０ の関係が常に成立する。すなわち、３相電機子コイルへ
流入する電流和と３相電機子コイルから流出する電流和
が等しく本実施例に示したような星形結線された３相電
機子コイルにも何ら支障なく電流を供給することが可能
となる。なお、３相の電機子コイルに流入する電流の和
は指令信号に比例した一定値となる。
3を示したものである。電力供給回路101,102,103の入力
側には減算回路31,32,33の電流出力ｉP1,iP2,iP3が入力
され、一方電力供給回路101,102,103の増幅度は絶対値
回路60の出力が開放状態のため指令信号に応じた一定値
に保持されるため、入力がそのまま線形増幅されて３相
の電機子コイル4,5,6に通電される電流波形i1,i2,i3は
減算回路31,32,33の電流出力波形ｉP1,iP2,iP3と相似波
形となる。また減算回路31,32,33の電流出力ｉP1,iP2,i
P3は３組のホール素子の各出力を増幅するバッファ増幅
器21,22,23の３組の出力電流ｉH1,iH2,iH3のうち２組ど
うしの差を出力するものであるから ｉP1＋ｉP2＋ｉP3 ＝（ｉH1−ｉH2）＋（ｉH2−ｉH3）＋（ｉH3−ｉH1） ＝０ の関係が常に成立する。したがって、電力供給回路101,
102,103によって、線形増幅されて３相の電機子コイル
4,5,6に通電された出力電流i1,i2,i3の間にも i1＋i2＋i3＝０ の関係が常に成立する。すなわち、３相電機子コイルへ
流入する電流和と３相電機子コイルから流出する電流和
が等しく本実施例に示したような星形結線された３相電
機子コイルにも何ら支障なく電流を供給することが可能
となる。なお、３相の電機子コイルに流入する電流の和
は指令信号に比例した一定値となる。
第４図Ｃはモータの３相電機子コイルに第４図Ｂに示す
ような電流を通電したときにモータが発生するトルク波
形を示したものである。モータの発生トルクは第４図Ａ
に示される電機子コイルに誘起される発電電圧e1,e2,e3
と、第４図Ｂに示される電機子コイルに通電される電流
i1,i2,i3のそれぞれの積の和（e1・i1＋e2・i2＋e3・
i3）に比例する。第４図Ｃにおいて、発生トルクの最大
値は、θ＝30゜,90゜,150゜,210゜，……の点に現わ
れ、最小値はθ＝０゜,60゜,120゜,180゜……の点に現
われ、トルクリップルの主成分は６次高調波成分であ
る。
ような電流を通電したときにモータが発生するトルク波
形を示したものである。モータの発生トルクは第４図Ａ
に示される電機子コイルに誘起される発電電圧e1,e2,e3
と、第４図Ｂに示される電機子コイルに通電される電流
i1,i2,i3のそれぞれの積の和（e1・i1＋e2・i2＋e3・
i3）に比例する。第４図Ｃにおいて、発生トルクの最大
値は、θ＝30゜,90゜,150゜,210゜，……の点に現わ
れ、最小値はθ＝０゜,60゜,120゜,180゜……の点に現
われ、トルクリップルの主成分は６次高調波成分であ
る。
本実施例で絶対値回路60の出力側を開放したとき、すな
わち３相電機子コイルに流入する電流和が指令信号に比
例した一定値となるように電力供給回路101,102,103の
増幅度を調節したときにはトルクリップルの大きさは約
14％p-p発生することになる。
わち３相電機子コイルに流入する電流和が指令信号に比
例した一定値となるように電力供給回路101,102,103の
増幅度を調節したときにはトルクリップルの大きさは約
14％p-p発生することになる。
このトルクリップルを抑制するには、３相電機子コイル
に流入する電流和が一定となるように制御するのではな
く、第４図Ｃに示したトルク波形のリップル分と逆位相
の関係になるようにしかも同じリップル率で上記電流和
を変調させればよい。
に流入する電流和が一定となるように制御するのではな
く、第４図Ｃに示したトルク波形のリップル分と逆位相
の関係になるようにしかも同じリップル率で上記電流和
を変調させればよい。
第１図の直流無整流子モータの駆動装置では、第４図Ｃ
に示すトルクリップルを抑制するために、変調信号を絶
対値回路60によって作成するものである。そして、この
絶対値回路60の出力電流ｉｒは第３図Ｅに示す如く、第
４図Ｃのトルク波形のリップル分と同位相の関係にある
ため、位相を反転させるため指令信号に比例した一定電
流ｉＴ（第４図Ｆ）から出力電流ｉｒを減算させること
により変調信号ｉＣ（第４図Ｇ）を作成している。さら
に第２の誤差増幅器70の２つの入力端子には、モータの
３相電機子コイルに流入する電流和を電圧値に変換する
電流検出抵抗90の検出電圧と、指令信号発生回路80の出
力電流ｉＴと絶対値回路60の出力電流ｉｒの差を合成し
た変調信号ｉＣを抵抗71で電圧値に変換した電圧とが入
力されていて、第２の誤差増幅器70の両入力が一致する
ように電力供給回路101,102,103の増幅度が調節され
る。そして上記変調信号ｉＣのリップル率を第４図Ｃの
トルク波形のリップル率と等しくすることによって、ト
ルクリップルを抑制しようとするものである。なお、上
記変調信号ｉＣのリップル率は、第１図に示す直流無整
流子モータの駆動装置では、抵抗82と抵抗44の抵抗比で
もって任意に決定することが可能である。本実施例で
は、抵抗82の抵抗値を抵抗44の抵抗値の0.6倍に設計す
ることにより、トルクリップルを最小にしている。とこ
ろで、ホール素子の差動出力電圧波形及び電機子コイル
に誘起される発電電圧波形それぞれに含まれる高調波の
含有率が前記の場合と異なる場合には、それに適した抵
抗44と抵抗82の抵抗値の比を決定することによりトルク
リップルを最小にすることができる。
に示すトルクリップルを抑制するために、変調信号を絶
対値回路60によって作成するものである。そして、この
絶対値回路60の出力電流ｉｒは第３図Ｅに示す如く、第
４図Ｃのトルク波形のリップル分と同位相の関係にある
ため、位相を反転させるため指令信号に比例した一定電
流ｉＴ（第４図Ｆ）から出力電流ｉｒを減算させること
により変調信号ｉＣ（第４図Ｇ）を作成している。さら
に第２の誤差増幅器70の２つの入力端子には、モータの
３相電機子コイルに流入する電流和を電圧値に変換する
電流検出抵抗90の検出電圧と、指令信号発生回路80の出
力電流ｉＴと絶対値回路60の出力電流ｉｒの差を合成し
た変調信号ｉＣを抵抗71で電圧値に変換した電圧とが入
力されていて、第２の誤差増幅器70の両入力が一致する
ように電力供給回路101,102,103の増幅度が調節され
る。そして上記変調信号ｉＣのリップル率を第４図Ｃの
トルク波形のリップル率と等しくすることによって、ト
ルクリップルを抑制しようとするものである。なお、上
記変調信号ｉＣのリップル率は、第１図に示す直流無整
流子モータの駆動装置では、抵抗82と抵抗44の抵抗比で
もって任意に決定することが可能である。本実施例で
は、抵抗82の抵抗値を抵抗44の抵抗値の0.6倍に設計す
ることにより、トルクリップルを最小にしている。とこ
ろで、ホール素子の差動出力電圧波形及び電機子コイル
に誘起される発電電圧波形それぞれに含まれる高調波の
含有率が前記の場合と異なる場合には、それに適した抵
抗44と抵抗82の抵抗値の比を決定することによりトルク
リップルを最小にすることができる。
ただし、この決定作業は同一構造のモータにおいて一台
一台行なう必要はない。それは同一構造のモータでは、
ホール素子の差動出力電圧波形及び電機子コイルに誘起
される発電電圧波形それぞれに含まれる高調波の含有率
はほぼぼ同一と考えられるからである。
一台行なう必要はない。それは同一構造のモータでは、
ホール素子の差動出力電圧波形及び電機子コイルに誘起
される発電電圧波形それぞれに含まれる高調波の含有率
はほぼぼ同一と考えられるからである。
第５図は、第１図の構成でモータの３相電機子コイルに
流入する電流の和を上記変調信号ｉＣにより変調させる
ことによって、トルク波形のリップルを抑制させたとき
の波形図を示したものである。第５図Ａは３相の電機子
コイル4,5,6にそれぞれ誘起された３相発電波形e1,e2,e
3を示したものである。第５図Ｂは、モータの３相電機
子コイルに流入する電流の和を変調信号ｉＣにより変調
させたときに３相の電機子コイル4,5,6に通電される電
流波形i1,i2,i3を示したものである。第５図Ｃはモータ
の３相電機子コイルに第５図Ｂに示すような電流を通電
したときにモータが発生するトルク波形を示したもので
ある。
流入する電流の和を上記変調信号ｉＣにより変調させる
ことによって、トルク波形のリップルを抑制させたとき
の波形図を示したものである。第５図Ａは３相の電機子
コイル4,5,6にそれぞれ誘起された３相発電波形e1,e2,e
3を示したものである。第５図Ｂは、モータの３相電機
子コイルに流入する電流の和を変調信号ｉＣにより変調
させたときに３相の電機子コイル4,5,6に通電される電
流波形i1,i2,i3を示したものである。第５図Ｃはモータ
の３相電機子コイルに第５図Ｂに示すような電流を通電
したときにモータが発生するトルク波形を示したもので
ある。
本実施例では、トルクリップルの主成分は第12次成分で
あり、トルクリップルの大きさは4.2％p-pまで抑制され
ている。
あり、トルクリップルの大きさは4.2％p-pまで抑制され
ている。
第４図で説明したとおり、モータの３相電機子コイル4,
5,6に流入する電流の和を変調させない場合には、トル
クリップルの主成分は第６次高調波成分でその大きさは
約14％p-p発生していた。ところが３相電機子コイル4,
5,6に流入する電流の和を変調信号ｉＣで変調させた場
合には第６次高調波成分については0.5％p-p以下に低減
される。なお残存するトルクリップルの第12次高調波成
分については、周波数も高くなるので、トルクリップル
によるモータの回転むらは回転子の持つ慣性効果により
十分減衰させられ実用上問題とならない。
5,6に流入する電流の和を変調させない場合には、トル
クリップルの主成分は第６次高調波成分でその大きさは
約14％p-p発生していた。ところが３相電機子コイル4,
5,6に流入する電流の和を変調信号ｉＣで変調させた場
合には第６次高調波成分については0.5％p-p以下に低減
される。なお残存するトルクリップルの第12次高調波成
分については、周波数も高くなるので、トルクリップル
によるモータの回転むらは回転子の持つ慣性効果により
十分減衰させられ実用上問題とならない。
発明の効果 以上のように本発明は、固定子上に配置されて回転子磁
石による磁界を検出する複数個の磁電変換素子と、前記
磁電変換素子の各出力を増幅するバッファ増幅器と、前
記バッファ増幅器の各出力の差を合成する複数個の減算
回路と、前記減算回路の各出力を整流加算する整流加算
回路と、モータのトルク指令信号を発生する指令信号発
生回路と、前記整流加算回路の出力が前記指令信号に一
致するように前記バッファ増幅器の増幅度、あるいは前
記複数個の磁電変換素子の入力供給電圧を調節する第１
の誤差増幅器と、前記バッファ増幅器の各出力の総和を
絶対値に変換する絶対値回路と、前記減算回路の出力に
応じて複数相の電機子コイルに電流を供給する電力供給
回路と、前記複数相の電機子コイルへの供給電流を検出
する電流検出手段と、複数相の電機子コイルへの供給電
流が前記指令信号と前記絶対値回路の出力を合成した合
成信号に応動するように前記電力供給回路の増幅度を調
節する第２の誤差増幅器を設けることにより、回転子位
置検出器として複数個の磁電変換素子を用いるが、磁電
変換素子出力の感度ばらつきに強く、かつオフセットに
も強い回路構成で、低振動、低騒音、低トルクリップル
の直流無整流子モータの駆動装置を提供するものであ
る。
石による磁界を検出する複数個の磁電変換素子と、前記
磁電変換素子の各出力を増幅するバッファ増幅器と、前
記バッファ増幅器の各出力の差を合成する複数個の減算
回路と、前記減算回路の各出力を整流加算する整流加算
回路と、モータのトルク指令信号を発生する指令信号発
生回路と、前記整流加算回路の出力が前記指令信号に一
致するように前記バッファ増幅器の増幅度、あるいは前
記複数個の磁電変換素子の入力供給電圧を調節する第１
の誤差増幅器と、前記バッファ増幅器の各出力の総和を
絶対値に変換する絶対値回路と、前記減算回路の出力に
応じて複数相の電機子コイルに電流を供給する電力供給
回路と、前記複数相の電機子コイルへの供給電流を検出
する電流検出手段と、複数相の電機子コイルへの供給電
流が前記指令信号と前記絶対値回路の出力を合成した合
成信号に応動するように前記電力供給回路の増幅度を調
節する第２の誤差増幅器を設けることにより、回転子位
置検出器として複数個の磁電変換素子を用いるが、磁電
変換素子出力の感度ばらつきに強く、かつオフセットに
も強い回路構成で、低振動、低騒音、低トルクリップル
の直流無整流子モータの駆動装置を提供するものであ
る。
また本発明は、複数のバッファ増幅器の各出力をまず加
算し、その加算した総和を１つの絶対値回路を用いて絶
対値に変換し合成信号を形成しているので、絶対値回路
は１入力１出力の回路構成で済み、これにより、多値入
力１出力になれば通常複雑な構成となる絶対値変換回路
を、簡易な構成で実現することができ、回路規模を小さ
く抑えれるという効果を有する。
算し、その加算した総和を１つの絶対値回路を用いて絶
対値に変換し合成信号を形成しているので、絶対値回路
は１入力１出力の回路構成で済み、これにより、多値入
力１出力になれば通常複雑な構成となる絶対値変換回路
を、簡易な構成で実現することができ、回路規模を小さ
く抑えれるという効果を有する。
第１図は本発明の実施例における直流無整流子モータの
駆動装置の回路構成図、第２図は本発明を応用して好適
なモータの要部斜視図、第３図、第４図及び第５図は本
発明の直流無整流子モータの駆動装置の動作を説明する
ための信号波形図である。 1,2,3……ホール素子,21,22,23……バッファ増幅器、3
1,32,33……減算回路、40……整流加算回路、60……絶
対値回路、50……第１の誤差増幅器、70……第２の誤差
増幅器、101,102,103……電力供給回路、4,5,6……電機
子コイル。
駆動装置の回路構成図、第２図は本発明を応用して好適
なモータの要部斜視図、第３図、第４図及び第５図は本
発明の直流無整流子モータの駆動装置の動作を説明する
ための信号波形図である。 1,2,3……ホール素子,21,22,23……バッファ増幅器、3
1,32,33……減算回路、40……整流加算回路、60……絶
対値回路、50……第１の誤差増幅器、70……第２の誤差
増幅器、101,102,103……電力供給回路、4,5,6……電機
子コイル。
Claims (4)
- 【請求項１】固定子上に配置されて回転子磁石による磁
界を検出する複数個の磁電変換素子と、前記磁電変換素
子の各出力を増幅するバッファ増幅器と、前記バッファ
増幅器の各出力の差を合成する複数個の減算回路と、前
記減算回路の各出力の正部分あるいは負部分の和を合成
する整流加算回路と、モータのトルク指令信号を発生す
る指令信号発生回路と、前記整流加算回路の出力が所定
値になるように前記バッファ増幅器の増幅度、あるいは
前記複数個の磁電変換素子の入力供給電圧を調整する第
１の誤差増幅器と、前記バッファ増幅器の各出力を加算
した総和を絶対値に変換する絶対値回路と、前記減算回
路の出力が入力され複数相の電機子コイルに電流を供給
する電力供給回路と、前記複数相の電機子コイルへの供
給電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の
出力が前記指令信号と前記絶対値回路の出力を合成した
合成信号に応動するように前記電力供給回路の増幅度を
調整する第２の誤差増幅器を具備してなる直流無整流子
モータの駆動装置。 - 【請求項２】整流加算回路の出力は、指令信号発生回路
の出力する指令信号に一致するように構成された特許請
求の範囲第（１）項記載の直流無整流子モータの駆動装
置。 - 【請求項３】合成信号は、指令信号と絶対値回路の出力
を減算させることにより合成した特許請求の範囲第
（１）項記載の直流無整流子モータの駆動装置。 - 【請求項４】電流検出手段は、複数相の電機子コイルへ
の供給電流のそれぞれを共通抵抗に通電させることによ
り前記供給電流の総和を電圧値に変換するように構成し
た特許請求の範囲第（１）項記載の直流無整流子モータ
の駆動装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60137255A JPH0716312B2 (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 直流無整流子モ−タの駆動装置 |
| US06/804,259 US4633150A (en) | 1984-12-25 | 1985-12-03 | Driving circuit for brushless DC motors |
| KR1019850009544A KR900005813B1 (ko) | 1984-12-25 | 1985-12-18 | 직류무정류자모우터의 구동장치 |
| DE8585309487T DE3576254D1 (de) | 1984-12-25 | 1985-12-24 | Antriebsschaltung fuer buerstenlose gleichstrommotoren. |
| EP85309487A EP0189676B1 (en) | 1984-12-25 | 1985-12-24 | Driving circuit for brushless dc motors |
| CN85109333.7A CN1004040B (zh) | 1984-12-25 | 1985-12-25 | 无刷直流电动机驱动电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60137255A JPH0716312B2 (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 直流無整流子モ−タの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295891A JPS61295891A (ja) | 1986-12-26 |
| JPH0716312B2 true JPH0716312B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=15194385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60137255A Expired - Lifetime JPH0716312B2 (ja) | 1984-12-25 | 1985-06-24 | 直流無整流子モ−タの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716312B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0438189A (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-07 | Nagano Nippon Densan Kk | Ｄｃブラシレスモータのロータ検出装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61150695A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 直流無整流子モ−タの駆動装置 |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP60137255A patent/JPH0716312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61295891A (ja) | 1986-12-26 |
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