JPS5980179A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents
ブラシレス直流モ−タInfo
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- JPS5980179A JPS5980179A JP57190604A JP19060482A JPS5980179A JP S5980179 A JPS5980179 A JP S5980179A JP 57190604 A JP57190604 A JP 57190604A JP 19060482 A JP19060482 A JP 19060482A JP S5980179 A JPS5980179 A JP S5980179A
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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
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
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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
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、複数相のコイルへの電流路をトランジスタに
より電子的に切り換えていくブラシレス直流モータに関
するものである。
より電子的に切り換えていくブラシレス直流モータに関
するものである。
従来例の構成とその問題点
従来のブラシレス直流モータでは、出力電圧の一定な直
流m源からトランジスタ等を用いて減圧・制御してモー
タコイルに駆動電圧を供給していた。
流m源からトランジスタ等を用いて減圧・制御してモー
タコイルに駆動電圧を供給していた。
その結果、直流電源の供給m力はコイルでの有効消費電
力と駆動トランジスタのコレクタ損失の和となる。通常
のブラシレス直流モータにおいては、駆動トランジスタ
のコレクタ損失がかなり大きく、電源の供給電力に対す
る有効消費m力の比(電力効率)はかなり小さく、10
%〜80%程度であイ〉 つた。特に、テープレコーダ等のリール、−夕では、低
速度・低駆動力動作時の効率が著しく悪くなっていた。
力と駆動トランジスタのコレクタ損失の和となる。通常
のブラシレス直流モータにおいては、駆動トランジスタ
のコレクタ損失がかなり大きく、電源の供給電力に対す
る有効消費m力の比(電力効率)はかなり小さく、10
%〜80%程度であイ〉 つた。特に、テープレコーダ等のリール、−夕では、低
速度・低駆動力動作時の効率が著しく悪くなっていた。
このようなブラシレス直流モータをリールモータとして
使用する場合には、単巻時に起動時間の短い高速回転が
要求され、モータコイルへの供給電流を大きく設定して
いる。この場合、モータの回転上昇に伴ってコイルの逆
起電圧が大きくなり、駆動トランジスタは過渡的に過飽
和状態となり、回路動作の不安定および電流リップルの
増大を起こしていた。電流リップルは発生トルクのリッ
プルを生じ、モータの振動や騒音を引き記こすため大き
な問題となっていた。
使用する場合には、単巻時に起動時間の短い高速回転が
要求され、モータコイルへの供給電流を大きく設定して
いる。この場合、モータの回転上昇に伴ってコイルの逆
起電圧が大きくなり、駆動トランジスタは過渡的に過飽
和状態となり、回路動作の不安定および電流リップルの
増大を起こしていた。電流リップルは発生トルクのリッ
プルを生じ、モータの振動や騒音を引き記こすため大き
な問題となっていた。
また、速度制御を施したモータにおいては、起動・加速
時点において駆動トランジスタが過飽和状態になり、振
動・騒音を生じると共に制御の引込み特性も悪化させ、
問題となっていた。
時点において駆動トランジスタが過飽和状態になり、振
動・騒音を生じると共に制御の引込み特性も悪化させ、
問題となっていた。
本川願人は、特願昭57−100402号において、駆
動トランジスタの動作電圧を検出しく動作検出手段)、
その検出信号にもとづいてスイッチング方式の電圧変換
手段の出力電圧を制御するか、または、駆動トランジス
タが過飽和とならないようにコイルへの供給電流を修正
するように、指令信号にもとづいて適時自動的にスイッ
チ手段により切換えるようにして、小敞流指令時(駆動
トランジスタの飽和が生じない時)には電圧変換手段に
より電力効率を向上させ、大電流指令時にはコイルへの
供給電流を修正して駆動トランジスタの過飽和を防ぐよ
うにしたブラシレス直流゛モ′−夕を提案している。
動トランジスタの動作電圧を検出しく動作検出手段)、
その検出信号にもとづいてスイッチング方式の電圧変換
手段の出力電圧を制御するか、または、駆動トランジス
タが過飽和とならないようにコイルへの供給電流を修正
するように、指令信号にもとづいて適時自動的にスイッ
チ手段により切換えるようにして、小敞流指令時(駆動
トランジスタの飽和が生じない時)には電圧変換手段に
より電力効率を向上させ、大電流指令時にはコイルへの
供給電流を修正して駆動トランジスタの過飽和を防ぐよ
うにしたブラシレス直流゛モ′−夕を提案している。
しかし、その様な構成では、スイッチ手段を必要とし、
スイッチ手段の切換えレベルをすべての動作状態におい
て適切に保つことが難かしく、特に、駆動トランジスタ
の過飽和を十分に防ぎきれず、振動、音が少し残ってい
た。
スイッチ手段の切換えレベルをすべての動作状態におい
て適切に保つことが難かしく、特に、駆動トランジスタ
の過飽和を十分に防ぎきれず、振動、音が少し残ってい
た。
発明の目的
本発明は、そのような点を考慮して、動作検出手段の構
成を改良して、簡単な構成にて電圧変換手段の出力電圧
を制御する第1の出力と、コイルへの供給電流を修正す
る第2の出力を得るようにし、定常的な小電流動作時の
電力効率を著しく改善するとともに、大電流動作時の起
動トランジスタの飽和度を軽減(または飽和を防止)で
きるブラシレス直流モータを提供することを目的とする
ものである。
成を改良して、簡単な構成にて電圧変換手段の出力電圧
を制御する第1の出力と、コイルへの供給電流を修正す
る第2の出力を得るようにし、定常的な小電流動作時の
電力効率を著しく改善するとともに、大電流動作時の起
動トランジスタの飽和度を軽減(または飽和を防止)で
きるブラシレス直流モータを提供することを目的とする
ものである。
発明の構成
本発明は、界磁手段と、複数相のコイルと、モータ可動
部の位置を検出する位置検出手段と、前記コイルに電流
を供給する駆動トランジスタ群と、前記位置検出手段の
出力に応動して前記駆動トランジスタ群の通電を分配制
御し、指令信号に応じたTll流を前記コイルに供給す
るように動作する分配手段と、前記駆動トランジスタの
動作電圧を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段
の第1の出力に応動する可変出力の直流電圧を発生する
スイッチング方式の電圧変換手段と、前記動作検出手段
の第2の出力に応動して前記コイルへの供給電流を変化
させる電流修正手段とを具備し、前記動作検出手段は、
前記指令信号に応動して変化する第1の電位点を得る第
1の手段と、前記駆動トランジスタの動作電圧に対応し
た第2の電位点を得る第2の手段と、前記第1の重位蕪
と第2の電位点の電圧差を差動比較して前記第1の出力
を得る第8の手段と、前記第1の4位点と・第4.の電
位点の電圧差と所定の電圧値とを比較して第2.の出力
を得る第゛4°の手段によって構成じ、どill、によ
陥でり′!二所期の目的を達成したものである。
部の位置を検出する位置検出手段と、前記コイルに電流
を供給する駆動トランジスタ群と、前記位置検出手段の
出力に応動して前記駆動トランジスタ群の通電を分配制
御し、指令信号に応じたTll流を前記コイルに供給す
るように動作する分配手段と、前記駆動トランジスタの
動作電圧を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段
の第1の出力に応動する可変出力の直流電圧を発生する
スイッチング方式の電圧変換手段と、前記動作検出手段
の第2の出力に応動して前記コイルへの供給電流を変化
させる電流修正手段とを具備し、前記動作検出手段は、
前記指令信号に応動して変化する第1の電位点を得る第
1の手段と、前記駆動トランジスタの動作電圧に対応し
た第2の電位点を得る第2の手段と、前記第1の重位蕪
と第2の電位点の電圧差を差動比較して前記第1の出力
を得る第8の手段と、前記第1の4位点と・第4.の電
位点の電圧差と所定の電圧値とを比較して第2.の出力
を得る第゛4°の手段によって構成じ、どill、によ
陥でり′!二所期の目的を達成したものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は本発明の一実施例を表わす電気回路図を示す。第1
図において、(1)は、直流電源、(2)はモータ可動
部(ロータ)にとりつけられた界磁用のマグネット、(
3) (4) (5)は8相のコイル、(6) (7)
(8)はコイル(3) (4) (5)に電流を供給
する駆動トランジスタ、αQはマグネット(2)の磁束
を検知するホール素子(ロ)(6)輪からなる位置検出
器、αυは位置検出器αQの出力に応じて駆動トランジ
スタ((1) (’i) (8)の通電を分配制御する
分配器、@は駆動トランジスタ(6) (7)(8)の
動作電圧を検出する動作検出器、Oaは動作検出器@の
第1の出力に応動してその出力電圧VMを可変制御する
スイッチング方式の電圧変換器、(+41は速度検出器
、に)は電流変換器、OQは電流変換器(至)の出力1
1、と動作検出器(6)の第2の出力を入力させる修正
器、Q′t)は修正器αQの出力12のリップル分を低
減するフィルタである。
図は本発明の一実施例を表わす電気回路図を示す。第1
図において、(1)は、直流電源、(2)はモータ可動
部(ロータ)にとりつけられた界磁用のマグネット、(
3) (4) (5)は8相のコイル、(6) (7)
(8)はコイル(3) (4) (5)に電流を供給
する駆動トランジスタ、αQはマグネット(2)の磁束
を検知するホール素子(ロ)(6)輪からなる位置検出
器、αυは位置検出器αQの出力に応じて駆動トランジ
スタ((1) (’i) (8)の通電を分配制御する
分配器、@は駆動トランジスタ(6) (7)(8)の
動作電圧を検出する動作検出器、Oaは動作検出器@の
第1の出力に応動してその出力電圧VMを可変制御する
スイッチング方式の電圧変換器、(+41は速度検出器
、に)は電流変換器、OQは電流変換器(至)の出力1
1、と動作検出器(6)の第2の出力を入力させる修正
器、Q′t)は修正器αQの出力12のリップル分を低
減するフィルタである。
次に、その動作について説明する。速度検出器α◆は、
たとえば周波数発生器と周期・電圧変換器にて構成され
、モータの回転速度が遅いと指令信号(ホ)の電圧を小
さくシ、所定の回転速度になると指令信号(ホ)を大き
くしていく。指令信号翰は電流変換器αGに入力され、
抵抗(財)(財)による所定の電圧レベルと比較される
。電流変換器αOは、たとえば差動電圧増幅器と電圧・
電流変換器によって構成され、指令信号は)と所定の電
圧(抵抗(ハ)(2)の分割電圧)を比較し、その差に
応じた電流11を吸引する。
たとえば周波数発生器と周期・電圧変換器にて構成され
、モータの回転速度が遅いと指令信号(ホ)の電圧を小
さくシ、所定の回転速度になると指令信号(ホ)を大き
くしていく。指令信号翰は電流変換器αGに入力され、
抵抗(財)(財)による所定の電圧レベルと比較される
。電流変換器αOは、たとえば差動電圧増幅器と電圧・
電流変換器によって構成され、指令信号は)と所定の電
圧(抵抗(ハ)(2)の分割電圧)を比較し、その差に
応じた電流11を吸引する。
電流変換器aすの出力電流11は修正器OGに入力され
る。修正器(IQはトランジスタ(ハ)(イ)ψ)(ハ
)と抵抗に)(7)0υからなるカレントミラー回路に
よって構成され、電流i1に相似の(比例する)電流1
8と、電流11とjlo (動作検出器(6)の第2の
出力)の差に応じた電流12を出力する。出力電流12
はフィルタ(+7)に入力され、コンデンサ(ロ)と抵
抗(至)(至)にて平滑された後に抵抗0邊にて電圧v
1に変換される。その関係式は 82 Vl−□□・12 ・・・・・・ (1)1 +5C
B4 (R82+Rgs である。ここに、Rs2*Rss*Cs4はそれぞれ抵
抗■(至)およびコンデンサ■の値である。また、出力
電流18は電流源(ハ)の電流I4と合成して動作検出
器(6)の抵抗(741とダイオード四に入力され、電
圧信号V8に変換される。電圧信号v8は指令信号(1
)に応動して変化し、 VB””R74・(iB + I4 ) +VD75
・・・・・・・・・・・・ (2)となる(トラン
ジスタ(へ)がオフの場合)。
る。修正器(IQはトランジスタ(ハ)(イ)ψ)(ハ
)と抵抗に)(7)0υからなるカレントミラー回路に
よって構成され、電流i1に相似の(比例する)電流1
8と、電流11とjlo (動作検出器(6)の第2の
出力)の差に応じた電流12を出力する。出力電流12
はフィルタ(+7)に入力され、コンデンサ(ロ)と抵
抗(至)(至)にて平滑された後に抵抗0邊にて電圧v
1に変換される。その関係式は 82 Vl−□□・12 ・・・・・・ (1)1 +5C
B4 (R82+Rgs である。ここに、Rs2*Rss*Cs4はそれぞれ抵
抗■(至)およびコンデンサ■の値である。また、出力
電流18は電流源(ハ)の電流I4と合成して動作検出
器(6)の抵抗(741とダイオード四に入力され、電
圧信号V8に変換される。電圧信号v8は指令信号(1
)に応動して変化し、 VB””R74・(iB + I4 ) +VD75
・・・・・・・・・・・・ (2)となる(トラン
ジスタ(へ)がオフの場合)。
分配器θρの電流制御器0旧ま、たとえば差動増幅器と
電圧・電流変換器にて構成され、修正器Q・の出力12
に応動する電圧信号vlと冗流検出器關の抵抗のηの電
圧降下v2を比較し、その両者の差に応じた゛嶋流i、
を出力し、選択器1521の共通エミッタ電流として供
給する。選択器(5匂のトランジスタ(財)−一の各ベ
ース端子には、位置検出器a0のホール素子(ロ)に)
(財)の出力電圧がそれぞれ印加されている。
電圧・電流変換器にて構成され、修正器Q・の出力12
に応動する電圧信号vlと冗流検出器關の抵抗のηの電
圧降下v2を比較し、その両者の差に応じた゛嶋流i、
を出力し、選択器1521の共通エミッタ電流として供
給する。選択器(5匂のトランジスタ(財)−一の各ベ
ース端子には、位置検出器a0のホール素子(ロ)に)
(財)の出力電圧がそれぞれ印加されている。
ホール素子II)に)(財)はマグネット(2)の磁束
を感知し、その回転位置に応じたアナログ電圧信号を発
生する。トランジスタ図−(イ)は、そのベース電圧の
差に応じて共通エミッタ電流を各コレクタ電流に分配し
、ベース電圧の最も低いトランジスタのコレクタ電流が
最も大きくなり、他のトラン、ジスタのコレクタ電流は
零となる。トランジスターーーの各コレクタ電流は駆動
トランジスタ(6) (7) (8)のベース電流とな
り、電流増幅されてコイル(3) (4) (5)に供
給される。コイル(3) (4) (5)への供給電流
Iaは電流検出器−の抵抗優ηの電圧降下として検出さ
れ、電流制御器151Jに入力される。
を感知し、その回転位置に応じたアナログ電圧信号を発
生する。トランジスタ図−(イ)は、そのベース電圧の
差に応じて共通エミッタ電流を各コレクタ電流に分配し
、ベース電圧の最も低いトランジスタのコレクタ電流が
最も大きくなり、他のトラン、ジスタのコレクタ電流は
零となる。トランジスターーーの各コレクタ電流は駆動
トランジスタ(6) (7) (8)のベース電流とな
り、電流増幅されてコイル(3) (4) (5)に供
給される。コイル(3) (4) (5)への供給電流
Iaは電流検出器−の抵抗優ηの電圧降下として検出さ
れ、電流制御器151Jに入力される。
これにより、電流制御器−9選択器(5匂、駆動トラン
ジスタ(6) (7) (8)および電流検出器−によ
っテ第1の帰還ループが構成され、コイル(3) (4
) (5)への供給電流laは確実に指令信号(1)に
対応した電流値となしている(実際は、図示のvlとV
2が等しくなるように制御がかかる)。これについて説
明すれば、指令信号(イ)が小さくなゝると電圧信号v
1が大きくなり、電流制御器−の出力電流i5が大きく
なる。従って、選択器15乃により選ばれた駆動トラン
ジスタのベース電流が大きくなり、さらに、コイルへの
供給電流および抵抗−の電圧降下V2が大きくなり、■
2がvlと等しくまたは略等しくなって安定となる。
ジスタ(6) (7) (8)および電流検出器−によ
っテ第1の帰還ループが構成され、コイル(3) (4
) (5)への供給電流laは確実に指令信号(1)に
対応した電流値となしている(実際は、図示のvlとV
2が等しくなるように制御がかかる)。これについて説
明すれば、指令信号(イ)が小さくなゝると電圧信号v
1が大きくなり、電流制御器−の出力電流i5が大きく
なる。従って、選択器15乃により選ばれた駆動トラン
ジスタのベース電流が大きくなり、さらに、コイルへの
供給電流および抵抗−の電圧降下V2が大きくなり、■
2がvlと等しくまたは略等しくなって安定となる。
この第1の帰還ループの動作により、駆動トランシタ・
り0)t(,7) (8)の)11に’n”ラツキの影
響は著しく小さくなる。また、マグネット(2)の回転
に伴ってホール素子(財)(6)に)の出力電圧が変化
し、対応するコイルに電流を供給するように、駆動トラ
ンジスタ(6) (7)(8)の通電を分配制御し、切
換えていく。
り0)t(,7) (8)の)11に’n”ラツキの影
響は著しく小さくなる。また、マグネット(2)の回転
に伴ってホール素子(財)(6)に)の出力電圧が変化
し、対応するコイルに電流を供給するように、駆動トラ
ンジスタ(6) (7)(8)の通電を分配制御し、切
換えていく。
なお、コンデンサ(財)は上述の帰還ループの位相補償
(発振防止)のためにつけている。また、コイル(3)
(4) (5)に並列に接続された抵抗tau M
mとコンデンサ(((2)(財)−の直列回路は、通電
路の切換えに伴うスパイク電圧を低減するものである。
(発振防止)のためにつけている。また、コイル(3)
(4) (5)に並列に接続された抵抗tau M
mとコンデンサ(((2)(財)−の直列回路は、通電
路の切換えに伴うスパイク電圧を低減するものである。
次に、動作検出器(2)と電圧変換器Q葎の動作につい
て説明する。電圧変換器α葎は、直流電源(1)の正極
端子(V8= 20V)からコイ/L/ (a) (4
) (5) (7)共通接続端子へ至る給電回路中にエ
ミッタ・コレクタ路を直列にして挿入された給電制御用
半導体スイッチング素子を構成するところのスイッチン
グトランジスタ((支)と、フライホイールダイオード
(93)と、インダクタンス素子(財)と、コンデンサ
(ハ)と、スイッチング制御器(9υによって構成され
ている。スイッチング制御器θυは、たとえば三角波発
振器とコンパレータ等の周知の種々の構成が利用でき、
入力電流18に応じたデユティのパルス信号を得て、ス
イッチングトランジスターをオン・オフ制御する。。
て説明する。電圧変換器α葎は、直流電源(1)の正極
端子(V8= 20V)からコイ/L/ (a) (4
) (5) (7)共通接続端子へ至る給電回路中にエ
ミッタ・コレクタ路を直列にして挿入された給電制御用
半導体スイッチング素子を構成するところのスイッチン
グトランジスタ((支)と、フライホイールダイオード
(93)と、インダクタンス素子(財)と、コンデンサ
(ハ)と、スイッチング制御器(9υによって構成され
ている。スイッチング制御器θυは、たとえば三角波発
振器とコンパレータ等の周知の種々の構成が利用でき、
入力電流18に応じたデユティのパルス信号を得て、ス
イッチングトランジスターをオン・オフ制御する。。
電圧変換器(至)の出力電圧VMは、スイッチングトラ
ンジスタ(イ)のオン時間比率(実質的なデユティ比率
)に関係して変化する。出力電圧V八1は3相のコイル
(3) (4) (5)および駆動トランジスタ(6)
(7) (8)に供給され、前述の分配器αρの動作
に従って順次活性となる駆動トランジスタが切換わって
いく。
ンジスタ(イ)のオン時間比率(実質的なデユティ比率
)に関係して変化する。出力電圧V八1は3相のコイル
(3) (4) (5)および駆動トランジスタ(6)
(7) (8)に供給され、前述の分配器αρの動作
に従って順次活性となる駆動トランジスタが切換わって
いく。
動作検出器(6)は通電状態にある駆動トランジスタの
動作電圧(ここでは、コレクタ・エミッタ間電圧V。E
)を検出している。これについて説明すれば、各検出ト
ランジスタ(711+72J+731のベース側は各駆
動トランジスタ(6) (7) (8)の出力端子(コ
レクタ側)に接続され、コレクタ側は共通接続されて回
路の最低電位点(アース電位)に接続され、エミッタ側
は共通接続されて検出m圧V4を得ている。この検出m
圧V4は v4=vC8+v0+R5□・13間・・・・凹(3)
となる。ここに、VORは駆動トランジスタ(6) (
7) (8)の動作電圧の最低値であり、VBEは対応
する検出トランジスタff1l C1B(ハ)のベース
・エミッタ間電圧であり、R57は抵抗伽nの鎧である
。
動作電圧(ここでは、コレクタ・エミッタ間電圧V。E
)を検出している。これについて説明すれば、各検出ト
ランジスタ(711+72J+731のベース側は各駆
動トランジスタ(6) (7) (8)の出力端子(コ
レクタ側)に接続され、コレクタ側は共通接続されて回
路の最低電位点(アース電位)に接続され、エミッタ側
は共通接続されて検出m圧V4を得ている。この検出m
圧V4は v4=vC8+v0+R5□・13間・・・・凹(3)
となる。ここに、VORは駆動トランジスタ(6) (
7) (8)の動作電圧の最低値であり、VBEは対応
する検出トランジスタff1l C1B(ハ)のベース
・エミッタ間電圧であり、R57は抵抗伽nの鎧である
。
指令信号(イ)に応動して変化する電位点A(電圧v8
の点)と駆動トランジスタの動作電圧に対応した電位点
B(電圧v4の点)の電圧差(VB−V4)は、差動ト
ランジスタ(771(711によって比較され、電流源
(7Qのra流■6が各コレクタ側に分配され、差動ト
ランジスタPIのコレクタ電流17はカレントミラー回
路(ダイオード(7@、トランジスター、抵抗−182
J )によって反転増幅され、動作検出器(イ)の第1
の出力18となり、スイッチング制御器(9υに入力さ
れ、電圧変換器03の出力電圧VMを可変制御する。
の点)と駆動トランジスタの動作電圧に対応した電位点
B(電圧v4の点)の電圧差(VB−V4)は、差動ト
ランジスタ(771(711によって比較され、電流源
(7Qのra流■6が各コレクタ側に分配され、差動ト
ランジスタPIのコレクタ電流17はカレントミラー回
路(ダイオード(7@、トランジスター、抵抗−182
J )によって反転増幅され、動作検出器(イ)の第1
の出力18となり、スイッチング制御器(9υに入力さ
れ、電圧変換器03の出力電圧VMを可変制御する。
従って、動作検出器03’flX圧変換器0撞およびコ
イル(3) (4)(5)によって第2の帰還ループが
t1成され、前述の駆動トランジスタの動作電圧を検出
し、その動作電圧が能動領域内の所定の値に等しくなる
ように電圧変換器(至)の出力電圧VMを制御する。
イル(3) (4)(5)によって第2の帰還ループが
t1成され、前述の駆動トランジスタの動作電圧を検出
し、その動作電圧が能動領域内の所定の値に等しくなる
ように電圧変換器(至)の出力電圧VMを制御する。
いま、VBとV4が等しくなるものとすれば、(2)。
(3)式より(VD76”’VBEとスルト)Vcy:
”=R74・(is +14 ) R5r・Ia−(
4)となooここで、18とIaは共に速度検出器0◆
の指令信号に)に応動して変化し、比例関係にある(動
作検出器(6)の第2の出力itoが零の場合ン。従っ
て、 にするならば、駆動トランジスタの動作4−圧はコイル
への供給電流Iaに連動して大きくなり□、確実に能動
領域で動作す°るようになる。
”=R74・(is +14 ) R5r・Ia−(
4)となooここで、18とIaは共に速度検出器0◆
の指令信号に)に応動して変化し、比例関係にある(動
作検出器(6)の第2の出力itoが零の場合ン。従っ
て、 にするならば、駆動トランジスタの動作4−圧はコイル
への供給電流Iaに連動して大きくなり□、確実に能動
領域で動作す°るようになる。
このように、駆動トランジスタの動作電圧を検出して、
その値が能動領域内の所定の小さな値となるように電圧
変換器(至)の出力電圧VMを可変制御するならば、駆
動トランジスタにおけるコレクタ損失は著しく小さくな
る。また、スイッチング方式の電圧変換器α葎における
電圧変換に伴・う損失は極めて小さい。すなわち、本実
施例のモータの小電流動作時の電力効率は著しく改善さ
れている。
その値が能動領域内の所定の小さな値となるように電圧
変換器(至)の出力電圧VMを可変制御するならば、駆
動トランジスタにおけるコレクタ損失は著しく小さくな
る。また、スイッチング方式の電圧変換器α葎における
電圧変換に伴・う損失は極めて小さい。すなわち、本実
施例のモータの小電流動作時の電力効率は著しく改善さ
れている。
次に、駆動トランジスタの動作電圧が小さくなり、飽和
に近くなった場合の動作について説明する(これは、モ
ータの起動・加速時点における状態に相当する)。モー
タの起動・加速時点では指令信号(1)が小さくなり、
電流変換器0啼の出力j1が大きくなり、修正器(ハ)
の出力i2. iBか大きくなり、電圧信号V、、V8
が大きくなる。電圧信号■1に対応した電流Iaがコイ
ル(3) (4) (5)に供給され(第1の帰還ルー
プ)、マグネット(2)(モータ可動部)は起動・加速
され、その回転速度を上昇させる。マグネット(2)の
回転速度に比例してコイル(3) (4) (5)の逆
起電圧が大きくなり、通電時のコイルの両端電圧が大き
くなり、それに伴って駆動トランジスタ(6) (7)
(81の通電時の動作電圧が小さくなり、検出電圧V
4 も小さくなる。この検出電圧v4と基準電圧信号V
8の差に応じて動作検出器(2)は第1の出力18をス
イッチング制御器0υに与えて、電圧変換器(至)の出
力電圧V、を制御し、過渡的に電圧変換器0葎の出力電
圧VMは最大値となる。モータの回転速度の上昇に伴っ
て逆起電圧はさらに大きくなり、駆動トランジスタの動
作電圧が小さくなり、検出電圧V4が小さくなる。駆動
トランジスタの動作電圧がさらに小さくなり、検出電圧
V4が基準電圧V8よりも所定電圧力(比較トランジス
ターのVICE分)小さくなると、比較トランジスタ(
へ)が活性となり、コレクタ電流i、が出力され、カレ
ントミラー回路(ダイオード−、トランジスター。
に近くなった場合の動作について説明する(これは、モ
ータの起動・加速時点における状態に相当する)。モー
タの起動・加速時点では指令信号(1)が小さくなり、
電流変換器0啼の出力j1が大きくなり、修正器(ハ)
の出力i2. iBか大きくなり、電圧信号V、、V8
が大きくなる。電圧信号■1に対応した電流Iaがコイ
ル(3) (4) (5)に供給され(第1の帰還ルー
プ)、マグネット(2)(モータ可動部)は起動・加速
され、その回転速度を上昇させる。マグネット(2)の
回転速度に比例してコイル(3) (4) (5)の逆
起電圧が大きくなり、通電時のコイルの両端電圧が大き
くなり、それに伴って駆動トランジスタ(6) (7)
(81の通電時の動作電圧が小さくなり、検出電圧V
4 も小さくなる。この検出電圧v4と基準電圧信号V
8の差に応じて動作検出器(2)は第1の出力18をス
イッチング制御器0υに与えて、電圧変換器(至)の出
力電圧V、を制御し、過渡的に電圧変換器0葎の出力電
圧VMは最大値となる。モータの回転速度の上昇に伴っ
て逆起電圧はさらに大きくなり、駆動トランジスタの動
作電圧が小さくなり、検出電圧V4が小さくなる。駆動
トランジスタの動作電圧がさらに小さくなり、検出電圧
V4が基準電圧V8よりも所定電圧力(比較トランジス
ターのVICE分)小さくなると、比較トランジスタ(
へ)が活性となり、コレクタ電流i、が出力され、カレ
ントミラー回路(ダイオード−、トランジスター。
抵抗−(ロ))により反転増幅されて動作検出器(2)
の第2の出力izoとして出力される。
の第2の出力izoとして出力される。
出力電流相。は修正器rsに人力され、調圧器01.9
の出力12の値を小さくする( +2≠it i+
oとなっている)。従って、フィルタ07)の出力Vl
が小さくなり、!!1の帰還ループの動乍によりコイル
への供給n流laを小さくするように修正する。その結
果、駆動トランジスタの過飽和が防止され、分配器θ(
1)の動作が安定しスムーズば起動・加速特性が得られ
る。
の出力12の値を小さくする( +2≠it i+
oとなっている)。従って、フィルタ07)の出力Vl
が小さくなり、!!1の帰還ループの動乍によりコイル
への供給n流laを小さくするように修正する。その結
果、駆動トランジスタの過飽和が防止され、分配器θ(
1)の動作が安定しスムーズば起動・加速特性が得られ
る。
モータの回転速度が所定の値となると速度検出器α◆の
指令信号■は大きくなり、電流変換器(2)の出力i1
が小さくなり、コイルへの供給電流も小さくなり、コイ
ルの電圧降下が小さくなり、駆動トランジスタの動作電
圧が増加してゆき、動作検出器(2)の検出電圧V4が
大きくなり、比較トランジに対応して変化し、コイルへ
の電流I、が確実に指令信号(ホ)に対応した値となる
(速度制御状態)。
指令信号■は大きくなり、電流変換器(2)の出力i1
が小さくなり、コイルへの供給電流も小さくなり、コイ
ルの電圧降下が小さくなり、駆動トランジスタの動作電
圧が増加してゆき、動作検出器(2)の検出電圧V4が
大きくなり、比較トランジに対応して変化し、コイルへ
の電流I、が確実に指令信号(ホ)に対応した値となる
(速度制御状態)。
また、速度制御された安定状態では、コイルへの供給電
流■、は小さくて良く、動作検出器@の第1の出力18
によって電圧変換器(至)の出力電圧V8、が制御され
、駆動トランジスタの動作電圧(通電時)を能動領域内
の所定の小さな値となしている。
流■、は小さくて良く、動作検出器@の第1の出力18
によって電圧変換器(至)の出力電圧V8、が制御され
、駆動トランジスタの動作電圧(通電時)を能動領域内
の所定の小さな値となしている。
゛ このように、指令信号(ホ)に応動し、で変化する
第1の電位点A(Vaの点)を得る第1の手段と、前記
駆動トランジスタの動作電圧に対応した第2の電位点B
C’V4の点)を得る第2の手段と、前記第1の電位
点と第2の電位点の電圧差を差動比較して電圧変換器θ
葎の出力電圧VMを制御する第1の出力を得る第8の手
段と、前記第1の電位点と第シの電位点の電圧差と所定
の電圧値(トランジスタ峙のVBH)とを比較してコイ
ルへの電流を修正するための第2の出力を得る第4の手
段にはって動作検出器(2)を構成するならば、簡単な
構成にて電圧変換器(ハ)の制御信号(第1の出力)と
電流修正cv タメ+71) (K号(第2の出力)を
同時に得ることができるとともに、その両方の動作も確
実かつ安定となっている。
第1の電位点A(Vaの点)を得る第1の手段と、前記
駆動トランジスタの動作電圧に対応した第2の電位点B
C’V4の点)を得る第2の手段と、前記第1の電位
点と第2の電位点の電圧差を差動比較して電圧変換器θ
葎の出力電圧VMを制御する第1の出力を得る第8の手
段と、前記第1の電位点と第シの電位点の電圧差と所定
の電圧値(トランジスタ峙のVBH)とを比較してコイ
ルへの電流を修正するための第2の出力を得る第4の手
段にはって動作検出器(2)を構成するならば、簡単な
構成にて電圧変換器(ハ)の制御信号(第1の出力)と
電流修正cv タメ+71) (K号(第2の出力)を
同時に得ることができるとともに、その両方の動作も確
実かつ安定となっている。
第2図は本発明の他の実施例を表わす屯処回路図を示す
。本実施例では、第1図の実施例における電流修正方法
を変えて、動作検出器(6)の第2の出力itoをカレ
ントミラー(トランジスタ(101)(102)を介し
て電流修正器(104)の抵抗(108)(および抵抗
値η)に与えている。これにより、V2 ”’ R57
・Ia 十(R4oll 十R57)’ I (0・・
・・・・・(6)となり、第1の帰還ループはVl−V
2 となるように動作するから となり、第2の出力i1oによってコイルへの供給電流
Iaが修正される。ここで、R10BはR6□より十分
大きな値に選定されている。他の部分の構成および動作
は、前述の第1図の実施例と同様であり説明を省略する
。
。本実施例では、第1図の実施例における電流修正方法
を変えて、動作検出器(6)の第2の出力itoをカレ
ントミラー(トランジスタ(101)(102)を介し
て電流修正器(104)の抵抗(108)(および抵抗
値η)に与えている。これにより、V2 ”’ R57
・Ia 十(R4oll 十R57)’ I (0・・
・・・・・(6)となり、第1の帰還ループはVl−V
2 となるように動作するから となり、第2の出力i1oによってコイルへの供給電流
Iaが修正される。ここで、R10BはR6□より十分
大きな値に選定されている。他の部分の構成および動作
は、前述の第1図の実施例と同様であり説明を省略する
。
第8図は本発明のさらに他の、実施例を表わす電気回路
図を示す。本実施例では、第1図の実施例における動作
検出器(2)の第2の出力iHを得る方法を変えて、抵
抗(204)により電圧信号v1から所定値シフトした
電圧を作り、その電圧と検出電圧V4を差動トランジス
タ(2o2) C2os)により比較することによって
第2の出力11oを得るようにしている。その他の部分
の構成および動作は、前述の第1図の実施例と同様であ
り説明を省略する。
図を示す。本実施例では、第1図の実施例における動作
検出器(2)の第2の出力iHを得る方法を変えて、抵
抗(204)により電圧信号v1から所定値シフトした
電圧を作り、その電圧と検出電圧V4を差動トランジス
タ(2o2) C2os)により比較することによって
第2の出力11oを得るようにしている。その他の部分
の構成および動作は、前述の第1図の実施例と同様であ
り説明を省略する。
なお、本発明は回転運動する回転形ブラシレス直流モー
タに限らず、モータ可動部が直進的に相対移動する、い
わゆる直進形ブラシレス直流モータの場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、マグネットによ
る安定な界磁手段に限らず、固定磁化された界磁手段な
らばいかなる構造のものであっても良く、たとえば直流
励磁される磁極構造のものであっても使用可能であるし
、コイルの相数も8相に限らず任意である。
タに限らず、モータ可動部が直進的に相対移動する、い
わゆる直進形ブラシレス直流モータの場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、マグネットによ
る安定な界磁手段に限らず、固定磁化された界磁手段な
らばいかなる構造のものであっても良く、たとえば直流
励磁される磁極構造のものであっても使用可能であるし
、コイルの相数も8相に限らず任意である。
また、前述の実施例の動作検出器(2)は駆動トランジ
スタ(6) (7) (8)の通電時の動作電圧をすべ
て検出するようになしたが、本発明はそのような場合に
限らず、少なくとも1個の駆動トランジスタの動作電圧
をその通電時に検出するようにしても良い。
スタ(6) (7) (8)の通電時の動作電圧をすべ
て検出するようになしたが、本発明はそのような場合に
限らず、少なくとも1個の駆動トランジスタの動作電圧
をその通電時に検出するようにしても良い。
さらに、位置検出手段はホール素子等の磁電変換素子に
限らず、たとえば、高周波結合を利用する方法など周知
の各種の方法が利用可能である。
限らず、たとえば、高周波結合を利用する方法など周知
の各種の方法が利用可能である。
また、駆動トランジスタ(6)(7) (8)にはバイ
ポーラトランジスタに限らず、電界効果トランジスタを
使用しても良いし、スイッチングトランジスタ(噌はバ
イポーラトランジスタに限らず電界効果トランジスタや
サイリスタなどの半導体素子を使用できる。
ポーラトランジスタに限らず、電界効果トランジスタを
使用しても良いし、スイッチングトランジスタ(噌はバ
イポーラトランジスタに限らず電界効果トランジスタや
サイリスタなどの半導体素子を使用できる。
また、前述の実施例では、電圧変換器の出力電圧は直流
電源より低くしたが、本発明はそのような場合に限らず
、たとえば乾電池等の低電圧電源から高い出力電圧に変
換し、コイルに供給するようにしても良い。また、電圧
変換器の構成は前述の実施例に限定されず、インバータ
方式2周波数変調型チッパ方式、パルス幅変調型チョッ
パ方式等の各種の方法、構成を採用し得る。
電源より低くしたが、本発明はそのような場合に限らず
、たとえば乾電池等の低電圧電源から高い出力電圧に変
換し、コイルに供給するようにしても良い。また、電圧
変換器の構成は前述の実施例に限定されず、インバータ
方式2周波数変調型チッパ方式、パルス幅変調型チョッ
パ方式等の各種の方法、構成を採用し得る。
なお、前述の実施例の速度検出器Q4をなくし、指令信
号■を一定電圧とするならばチーブレコータ等ノリール
モータとしても利用できる。
号■を一定電圧とするならばチーブレコータ等ノリール
モータとしても利用できる。
その他、本発明の主旨にもとづいて種々の変形が可能で
ある。
ある。
発明の効果
以上本発明のブラシレス直流モータによれば、定常的な
小電流動作時の電力効率が著しく改善され、かつ大電流
動作時の駆動トランジスタの飽和度を軽減(または飽和
を防止)して分配器の動作を安定にし、電流リップルを
小さくすることができる。従って、本発明にもとづいて
、たとえばテープレコーダ等のキャプスタンモータやリ
ールモータを構成するならば、低電流動作時の消費電力
が小さく、起動・加速のなめらかな高性能・低消費電力
のモータとなる。
小電流動作時の電力効率が著しく改善され、かつ大電流
動作時の駆動トランジスタの飽和度を軽減(または飽和
を防止)して分配器の動作を安定にし、電流リップルを
小さくすることができる。従って、本発明にもとづいて
、たとえばテープレコーダ等のキャプスタンモータやリ
ールモータを構成するならば、低電流動作時の消費電力
が小さく、起動・加速のなめらかな高性能・低消費電力
のモータとなる。
第1図は本発明の一実施例を表わす電気回路図、第2図
および@8図はそれぞれ本発明の他の実施例を表わす電
気回路図である。 (1)tυ・・・直流電源、(2)・・・界磁用のマグ
ネ1ツト、(3)(4) (5)・・・コイル、(6)
(71(8)・・・駆動トランジスタ、C1・・・位
置検出器、(ロ)・・・分配器、(2)・・・動作検出
器、α葎・・・電圧変換器、H−・・速度検出器、Q→
・・・電流変換器、9Q・・・修正器、9カーフイルり
、1511・・・電流制御器、15渇・・・選択器、−
・・・電流検出器、+!Jll・・・ヌイ・ソチング$
U御器、(104)・・・電流修正器、+77) (7
8)・・・差動トランジスタ、關・・・比較トランジス
タ、(A)・・・第1の電圧点、(B)・−・第2の電
圧点。 代理人 森本義弘
および@8図はそれぞれ本発明の他の実施例を表わす電
気回路図である。 (1)tυ・・・直流電源、(2)・・・界磁用のマグ
ネ1ツト、(3)(4) (5)・・・コイル、(6)
(71(8)・・・駆動トランジスタ、C1・・・位
置検出器、(ロ)・・・分配器、(2)・・・動作検出
器、α葎・・・電圧変換器、H−・・速度検出器、Q→
・・・電流変換器、9Q・・・修正器、9カーフイルり
、1511・・・電流制御器、15渇・・・選択器、−
・・・電流検出器、+!Jll・・・ヌイ・ソチング$
U御器、(104)・・・電流修正器、+77) (7
8)・・・差動トランジスタ、關・・・比較トランジス
タ、(A)・・・第1の電圧点、(B)・−・第2の電
圧点。 代理人 森本義弘
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l、 界磁手段と、複数相のコイルと、モータ可動部の
位置を検出する位置検出手段と、前記コイルに1u流を
供給する駆動トランジスタ群と、前記位置検出手段の出
力に応動して前記駆動トランジスタ群の通電を分配制御
し、指令信号に応じた電流を前記コイルに供給するよう
に動作する分配手段と、前記駆動トランジスタの動作電
圧を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段の第1
の出力に応動する可変出力の直流電、1圧を発生するス
イッチング方式の電圧変換手段と、前記動作検出手段の
第2の出力に応動して、゛前記コイルへの供給電流を変
化させる電流修正手段とを具備し、前記動作検出手段は
、前記指令信号に応動して変化する第1の電位点を得る
第1の手段と、前記駆動トランジスタの動作電圧に対応
した第2の電位点を得る第2の手段と、前記第1の電位
点と第2の電位点の°電圧差を差動比較して前記第1の
出力を得る第3の手段と、111j前記第1の電位点と
第2の電位点のiu電圧差所定の電圧値とを比較して第
2の出力を得る第4の手段によって構成されているブラ
シレス直流モータ。 2、 ベースとエミッタが第1の電位点と第2の電位点
の間に接続されたトランジスタを含んで第4の手段を構
成し、前記L ’の電位点と第2の電位点の電圧差とベ
ース・エミッタ間順方向電圧とを比較して第2の出力を
得ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
ブラシレス直流モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57190604A JPS5980179A (ja) | 1982-10-28 | 1982-10-28 | ブラシレス直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57190604A JPS5980179A (ja) | 1982-10-28 | 1982-10-28 | ブラシレス直流モ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5980179A true JPS5980179A (ja) | 1984-05-09 |
Family
ID=16260829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57190604A Pending JPS5980179A (ja) | 1982-10-28 | 1982-10-28 | ブラシレス直流モ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5980179A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992007420A1 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-30 | Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho | Brushless motor drive circuit |
JPH06165576A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ブラシレスモータの駆動回路 |
-
1982
- 1982-10-28 JP JP57190604A patent/JPS5980179A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992007420A1 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-30 | Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho | Brushless motor drive circuit |
EP0505577A1 (en) * | 1990-10-12 | 1992-09-30 | Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho | Brushless motor drive circuit |
US5331259A (en) * | 1990-10-12 | 1994-07-19 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Brushless motor drive circuit |
JPH06165576A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ブラシレスモータの駆動回路 |
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