JPS5937782B2 - 速度信号形成装置 - Google Patents

速度信号形成装置

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JPS5937782B2
JPS5937782B2 JP52111797A JP11179777A JPS5937782B2 JP S5937782 B2 JPS5937782 B2 JP S5937782B2 JP 52111797 A JP52111797 A JP 52111797A JP 11179777 A JP11179777 A JP 11179777A JP S5937782 B2 JPS5937782 B2 JP S5937782B2
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JP
Japan
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differential amplifiers
transistors
speed signal
forming device
output terminal
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Expired
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JP52111797A
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JPS5445183A (en
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和男 荒井
進義 横堀
卓治 門田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば電動機の速度制御あるいはトルク制御
を行なわす場合に使用される電動機の回転速度に応じた
信号、いわゆる速度信号を形成する装置に関するもので
ある。
一般に電子整流子型電動機(或いは無整流子電動機とも
呼ばれる)は、電動機の回転位置に応じた位置信号を出
力する位置検出手段を有する。
その位置検出手段の代表的なものは高周波結合形とか、
ホール素子を利用したものである。高周波結合形の位置
検出手段においては、位置信号出力は高周波の振幅変調
されたものであり、普通は、この振幅変調された高周波
をAM検波して正弦波状の脈動信号を得、電動機の駆動
トランジスタをスイッチングするようにしている。ホー
ル素子を利用したものについては電動機の回転位置に応
じて直接正弦波状の出力が得られる。電動機を速度制御
する場合、或いは電動機の速度に応じたトルクを与えよ
うとする場合には、電動機の速度を与える速度信号手段
が必要である。
その速度信号手段として位置信号手段の出力を利用する
方法がある。特に位置信号手段の出力が多相の信号で与
えられる場合、その出力を合成して高い周波数に変換し
、高密度の速度情報にすると、よりよい速度制御、或い
はトルク制御ができる。第1図は3相の位置信号を合成
して速度信号を成形する従来例の回路構成図である。こ
れについて第2図の動作波形図を参照して説明する。第
1図において、Tl,T2,T3は人力端子であり、位
置信号手段(図示せず)より、高周波結合形、或いはホ
ール素子を利用したものは第2図イに示したt1〜T3
のような人力信号がそれぞれ入力される。トランジスタ
Ql,Q2,Q3はエミッタが共通に接続され、定電流
源11に接続されているため差動的に動作する。すなわ
ち、トランジスタQ1〜Q3はベースポテンシャルの最
も低いものが導通するため、トランジスタQ1〜Q3の
コレクタ電流は、それぞれ第2図口,ハ,二に実線で示
したような波形となる。トランジスタQ4,Q5,Q6
は、それらのベース・エミッタ間に抵抗Rl,R2,R
3が並列にそれぞれ接続されているため、まず、抵抗R
1〜R3にほぼトランジスタのベース・エミッタ間電圧
(シリコントランジスタで約0.6V)が発生するほぼ
一定電流分だけ流れ、さらにベース電流が増すと導通状
態となる。従つてトランジスタQ1〜Q3のコレクタ電
流が、上記抵抗R1〜R3に流れる電流分より大となつ
た時にトランジスタQ4〜Q6は導通する。第2図口〜
二に示した一点鎖線は上記の抵抗川〜R3に流れる電流
分であり、従つて、第2図口〜二の一点鎖線より実線部
が大となつた時のみ、それぞれトランジスタQ4〜Q6
は導通するため、トランジスタQ4,Q5,Q6のコレ
クタ電圧は、それぞれ第2図ホ,へ,卜のようになる。
トランジスタQ4〜Q6のコレクタは、それぞれ第1図
に示すようにトランジスタQ7ラQ8ラQ9ラQlOラ
QllツQl2のベ一3に分割して接続されているため
、例えばトランジスタQ7,Q8の共通コレクタはトラ
ンジスタQ7,Q8が共に遮断すなわち、トランジスタ
Q4,Q5が共に導通している時のみハイレベルとなり
、第2図チのような波形の電圧となる。同様にトランジ
スタQ9,QlOの共通コレクタは第2図り、トランジ
スタQll,Ql2の共通コレクタは第2図ヌのような
波形の電圧となる。
ダイオードDl,D2,D3の整流性のため、トランジ
スタQ7,Q8のコレクタまたはQ9,QlOのコレク
タまたはQll,Ql2のコレクタのいずれか1つでも
ハイレベルであれば、トランジスタQl3は導通するた
め、トランジスタQl3のコレクタすなわち、出力端子
T5には第2図ルに図示するような電圧波形が得られる
。この第2図ルの波形すなわち出力端子T5の出力波形
は、その周波数が(位置検出手段の出力信号周波数)×
(出力相数)となつており、多相の位置信号手段の出力
が1つに[合成]されたものとなる。そのため、この出
力端子T5の出力を速度信号として速度制御またはトル
ク制御を行なえば、前述したように良好な制御を行なう
ことができる。しかしながら、第1図の回路構成では以
下に述べるような欠点がある。
すなわち、トランジスタQ4〜Q6の導通、遮断は抵抗
R1〜R3で決まつているため、入力端子T,〜T3へ
の入力信号〔第2図イのt1〜T3〕の振幅が小さく、
トランジスタQ1〜Q3の差動スイツチングがゆるやか
になるとトランジスタQ4〜Q6の導通時間が長目にな
り、出力端子T5からの出力信号〔第2図ル〕の衝撃比
が変動する。従つて、速度信号処理回路(図示せず)は
前記のような衝撃比の変動の影響を受けないように工夫
しなければならなかつた。また、さらに、入力端子T1
〜T3への入力信号すなわち第2図イのt1〜T3の振
幅等が実際の電動機においては互いに少し異なつている
場合が多い。これは電動機の回転部分であるロータの偏
心等によつて引き起こされ、完全には無くすことができ
ないものである。このような場合、電動機としては巻線
への電流供給を入力信号〔第4図イのt1〜T3〕の最
も電位の高い相(或いは逆に最も低い相)に行うため、
各相の電流切換えは第4図イのt1〜T3の各交差点で
行なわれる。実際の電動機では入力信号が多少相間で振
幅等が異なつても電流供給の切換わりのタイミングがず
れにくいように入力信号の波形を台形波状にする等の工
夫がなされることもある。しかし第1図のトランジスタ
Q4〜Q6は導通、遮断が抵抗R1〜R3で決められ、
第2図口〜二に示す一点鎖線の位置は、シリコントラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性や抵抗等の
ばらつきを考えると、第2図口〜二に示すような低電流
域に設定せざるを得ない。そのためトランジスタQ1〜
Q3のスイツチングのタイミングずは小さく抑さえても
、トランジスタQ4〜Q6のスイッチングのタイミング
ずれは大きなものとなるという欠点があつた。トランジ
スタQ4〜Q6のスイツチングのタイミングずれは出力
信号〔第2図ル〕に周期変調を与える結果となり、この
ような信号で速度制御を行なうと、大きなワウ・フラツ
タ一を生じ、トルク制御を行なえば大きなトルクむらを
生じる。本発明は以上の欠点、問題点を解決すべくなさ
れたものであり、以下にその実施例を図面と共に説明す
る。
第3図は本発明の一実施例の回路構成図であり、第4図
はその動作波形図である。第3図において、Tl,T2
,T3は入力端子であり、それぞれトランジスタQl4
,Ql9のベース、Ql5,Ql6のベース、Ql7,
Ql8のベースに接続されている。トランジスタQl4
,Ql5のエミッタ、Ql6,Ql7のエミッタ、Ql
8,Ql9のエミツタは、それぞれ共通に接続され、そ
れぞれ電流源12〜14に接続されている。トランジス
タQl4,Q,6,Ql8のコレクタは電源端子T4に
接続され、トランジスタQl5,Ql7,Ql,のコレ
クタは共通に接続され、トランジスタQ2O,Q2lで
構成されるカレントミラー回路の入力端に接続されてい
る。トランジスタQ2O,Q2lで構成されるカレント
ミラー回路の出力端すなわちトランジスタQ2lのコレ
クタには電流源15が接続され、この接続点すなわち出
力端子T6にはトランジスタQ22と抵抗R4で構成さ
れるエミッタ接地型トランジスタインバータが接続され
ており、該トランジスタインバータの出力端すなわちト
ランジスタQ22のコレクタと抵抗R4の接続点が本装
置の最終的出力端子T5となつている。次に本実施例の
動作について説明する。
第3図において、電流源12〜14は互いに等しい定電
流値1を流し、電流源15は電流源12〜14の電流値
1の3/2倍すなわち31/2を流すように構成されて
いる。なお、上記電流源12〜15はトランジスタで簡
単に構成でき、たとえぱ第5図に示したような回路で抵
抗R5−R6−R7−1R8となるようにして実現でき
る。入力端子T1〜T3には第4図イのt1〜T3のよ
うな入力信号が入力される。
トランジスタQl4,Ql5と電流源12、トランジス
タQl6,Ql7と電流源13、トランジスタQl8,
Ql9と電流源14は、それぞれ差動増幅器を構成して
おり、トランジスタQl5のコレクタには第4図イにお
いてt1〈T2の間だけ電流12が流れる。すなわち、
第4図口に図示したようなコレクタ電流がトランジスタ
Q,5には流れる。同様に、トランジスタQl7には第
4図ハに示した波形のコレクタ電流が流れ、トランジス
タQl9には第4図二に示した波形のコレクタ電流が流
れる。電流源12〜14の電流値は全て等しくiである
ため、トランジスタQl5,Ql7,Ql9のコレクタ
が共通となつた部分に流れる電流は第4図ホのように、
iより大で21より小の脈動電流となる。従つて、トラ
ンジスタQ2O,Q2lで構成されるカレントミラー回
路も全く同じ電流を出力側のトランジスタQ2lは流す
ため、第4図ホでトランジスタQ2lが31/2より大
なる電流を流そうとすれば、トランジスタQ22は遮断
状態となり、電流は電流源15が31/2しか吸い込ま
ないため、トランジスタQ2lは31/2だけコレクタ
に流した状態で飽和する。また、トランジスタQ2lの
コレクタ電流が31/2より小となれば、電流源15の
過剰の電流がトランジスタQ22を導通させる。故にト
ランジスタQ22は、トランジスタQl5,Ql7,Q
l9のコレクタ電流の和が、電流源15の電流31/2
に等しくなつた時、導通・遮断の切換わりを行ない、出
力端子T5の出力電圧波形は第4図へのようになる。こ
の第4図への波形は、そのハイレベルとローレベルの切
換点が第4図から明らかなように、入力信号すなわち第
4図イのt1〜T3の交差するタイミングに完全に一致
する。そのため、第4図イの人力信号の振幅が多少小さ
くなつた所で第4図へに示す出力電圧波形は、その衝撃
比が変わることがない。すなわち、従来例の1つの欠点
であつた衝撃比の変動を無くし得る。また、第4図への
波形はハイレベルとローレベルの切換点が入力信号〔第
4図イのT,〜T3〕の交差点と一致するため、電動機
のロータの偏心等による位置信号手段の出力信号〔すな
わち第4図イのt1〜T3〕の相間振幅差の影響を、前
述したように、第4図イのt1〜T3の波形を台形波状
にする等して減する工夫をすれば、第4図への出力波形
は周期変調が極めて小さく抑えられる。
すなわち、第4図への信号で速度制御を行なえば、ワウ
・フラッタ一が大きくなく、また、トルク制御を行なえ
ばトルクむらの少ない制御を可能ならしめる。なお、第
3図の実施例では電流源2〜15の構成のしやすさから
、トランジスタQ2O,Q2lからなるカレントミラー
回路を用いたが、第3図の点線部分を第6図のようにト
ランジスタQl5,Ql7,Ql9のコレクタに直接電
流源11を接続した構成としても動作は第4図へに示し
た出力波形のハイレベルとローレベルの位相が逆になる
外は全く同様であることは明らかであり、かつ前記の長
所を有することも明らかである。
また、以上の説明は3相の位置信号手段についてのみ説
明したが、位置信号手段が3相以外でもその相数が奇数
であれば同様の処理ができ、このような場合も本発明は
含んでいることはいうまでもない。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、複雑な
回路を使用することなく、電動機の速度制御あるいはト
ルク制御に最適な速度信号を容易に得ることができるも
ので、その工業的価値は大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の速度信号成形装置の回路構成図、第2図
イラロY7ゝY2yホメト2チ2リァヌ2ルは第1図に
おける各部の信号波形図、第3図は本発明の一実施例の
回路構成図、第4図イ,口,ハ,二,ホ,へは第3図に
おける各部の信号波形図、第5図は本発明で使用し得る
電流源の例を示す回路構成図、第6図は本発明の他の実
施例の要部回路構成図である。 T1〜T3・・・・・・入力端子、T4・・・・・・電
源端子、T5,T6・・・・・・出力端子、Ql4〜Q
22・・・・・・トランジスタ、12〜15,IK・・
・・・・電流源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転体の回転速度に相応した周波数をもつn相(た
    だし、nは3以上の奇数)の信号が入力されるn個の入
    力端子と、第1のトランジスタのエミッタと第2のトラ
    ンジスタのエミッタを共に接続し、かつ、その接続点に
    定電流源を接続して構成した回路を1組とするn組の差
    動増幅器を具備し、かつ前記n個の入力端子は、それぞ
    れの相に属する組の差動増幅器を構成する第1のトラン
    ジスタの各ベースにそれぞれ接続されているとともに、
    他の相に属する組の差動増幅器を構成する第2のトラン
    ジスタのうちの1つにそれぞれ接続され、前記各組の差
    動増幅器を構成する第1のトランジスタのコレクタは電
    源端子に接続され、前記各組の差動増幅器を構成する第
    2のトランジスタのコレクタは共に接続されて共通の出
    力端子に接続され、その出力端から速度信号を得るよう
    に構成されていることを特徴とする速度信号形成装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載において、前記出力端
    子には、前記n組の差動増幅器に含まれる定電流源の電
    流値の総和値の半分の電流値をもつ別の定電流源が接続
    されていることを特徴とする速度信号形成装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項の記載において
    、前記n組の差動増幅器に含まれる定電流源は、電流値
    がそれぞれ等しくされていることを特徴とする速度信号
    形成装置。 4 特許請求の範囲第1項、第2項または第3項の記載
    において、前記各組の差動増幅器を構成する第2のトラ
    ンジスタのコレクタの共通接続点と前記出力端子との間
    にはカレントミラー回路が接続されていることを特徴と
    する速度信号形成装置。 5 特許請求の範囲第2項の記載において、前記各組の
    差動増幅器を構成する第2のトランジスタのコレクタの
    共通接続点と前記出力端子とは直接的に接続され、かつ
    、前記出力端子と前記電源端子との間には前記別の定電
    流源が直接的に接続されていることを特徴とする速度信
    号形成装置。 6 特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項ま
    たは第5項の記載において、前記n個の入力端子に供給
    される信号として、電子整流子型電動機におけるロータ
    とステータ間の位置を検出する位置検出手段の出力信号
    としたことを特徴とする速度信号形成装置。
JP52111797A 1977-09-16 1977-09-16 速度信号形成装置 Expired JPS5937782B2 (ja)

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JPS5445183A JPS5445183A (en) 1979-04-10
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JPS5780562A (en) * 1980-11-10 1982-05-20 Fuji Electric Co Ltd Phase detecting binarizing device
DE3107938A1 (de) * 1981-03-02 1982-09-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur drehzahlerfassung

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JPH0351980Y2 (ja) * 1985-06-11 1991-11-08

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