JPS6027275B2 - DC motor speed control device - Google Patents

DC motor speed control device

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JPS6027275B2
JPS6027275B2 JP48097471A JP9747173A JPS6027275B2 JP S6027275 B2 JPS6027275 B2 JP S6027275B2 JP 48097471 A JP48097471 A JP 48097471A JP 9747173 A JP9747173 A JP 9747173A JP S6027275 B2 JPS6027275 B2 JP S6027275B2
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signal
speed
motor
hall element
output
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欣司 谷腰
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石よりなるロー夕一の位置をホール素
子により検出して界磁コイルに流れる駆動電流を切換え
て、直流モーターの定速、速度制御を行なう装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device that controls the constant speed and speed of a DC motor by detecting the position of a rotor made of permanent magnets using a Hall element and switching the drive current flowing through a field coil. .

ホール素子をステーターの周囲にロータ−の磁極に対し
て磁束検出の関係に配設し、この素子に誘起するホール
電圧を用いて界磁コイルに流す駆動電流を、順次初換え
ていくことによって回転トルクを発生させ、このトルク
にてモーターのローターを回転させている。
A Hall element is arranged around the stator in a relationship that detects magnetic flux with respect to the magnetic poles of the rotor, and the Hall voltage induced in this element is used to sequentially change the drive current flowing through the field coil. It generates torque, and this torque rotates the rotor of the motor.

この様なホール素子を用いたブラシレス直流モーターの
速度を一定値に制御する速度制御装置として、従来知ら
れている方法及び装置として、例えばローターと同期し
て回転するタコジヱネレーターからの出力信号と、予め
設定された基準回転数に対応する基準信号とを比較し、
その差出力により、ホール素子へ流す直流を制御する方
法及び速度制御装置が用いられていた。或は、上記のタ
コジェネレーターを用いないで、界磁コイルに議起する
発電電圧を利用してこれをモーターの速度に対応する信
号とし、この信号と基準回転数に対応する基準信号とを
比較し、その差出力により界磁コイルに流す電流量を制
御して、直流モーターの速度制御を行なう方法及び装置
も例えば米国特許第351728y号等によって知られ
ている。
As a speed control device that controls the speed of a brushless DC motor using such a Hall element to a constant value, conventionally known methods and devices include, for example, an output from a tachogenerator that rotates in synchronization with a rotor. Compare the signal with a reference signal corresponding to a preset reference rotation speed,
A method and a speed control device have been used to control the direct current flowing to the Hall element based on the differential output. Alternatively, without using the above-mentioned tachogenerator, use the generated voltage generated in the field coil and use it as a signal corresponding to the speed of the motor, and compare this signal with a reference signal corresponding to the reference rotation speed. However, a method and apparatus for controlling the speed of a DC motor by controlling the amount of current flowing through the field coil based on the differential output are also known, for example, from US Pat. No. 3,517,28.

本発明の目的は、永久磁石を有するローターの回転位置
をホール素子によって検出し、界磁コイルに流れる駆動
電流を切換えて制御する直流モーターに於いて、前記ホ
ール素子に誘起する速度に対応する周波の信号を利用す
る調速手段を用い、該手段にて周波数に対応したレベル
を有する直流信号に変換し、この直流信号と、予め設定
した基準速度に対応する基準電圧を発生する手段からの
基準信号とを比較して差信号を得る比較手段とを用い、
その差信号のレベルによって前記ホール素子の出力を増
幅する増幅器の利得を制御して、そうすることにより、
モーターの界磁コイルに順次流れる電流量を制御してロ
ーターの回転速度を−定に維持せんとするモーターの定
速制御装置を提供することにある。
An object of the present invention is to detect a rotational position of a rotor having a permanent magnet using a Hall element, and to control the drive current flowing through a field coil by switching the DC motor. A speed regulating means is used to convert the signal into a DC signal having a level corresponding to the frequency. using a comparison means to obtain a difference signal by comparing the signals with the
By controlling the gain of an amplifier that amplifies the output of the Hall element according to the level of the difference signal,
An object of the present invention is to provide a constant speed control device for a motor that maintains the rotational speed of a rotor at a constant level by controlling the amount of current that sequentially flows through the field coils of the motor.

以下、本発明に係る直流モーターの速度制御装置の実施
態様を図面を参照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a speed control device for a DC motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る速度制御装置の構成を示す系統図
である。図に於いて、ホール電圧を発生するホール素子
1は、モーターのステータと固定関係、且つ、ローター
の回転位置を検出すべく少なくとも一対の素子が、所定
角度離間して配置されている。そうすることによって永
久磁石を含むローターの回転時の磁束の変化を、回転角
の関数として検出可能である。界磁コイルへの供給電流
を制御する制御回路2はホール素子1の出力側に接続さ
れている。
FIG. 1 is a system diagram showing the configuration of a speed control device according to the present invention. In the figure, a Hall element 1 that generates a Hall voltage is in a fixed relationship with the stator of the motor, and at least one pair of elements are arranged at a predetermined angle apart to detect the rotational position of the rotor. By doing so, changes in the magnetic flux during rotation of the rotor containing permanent magnets can be detected as a function of the rotation angle. A control circuit 2 that controls the current supplied to the field coil is connected to the output side of the Hall element 1.

増幅及び駆動回路3は制御回路2に接続されている。ブ
ラシレス直流モーター4の界磁コイルは該増幅及び駆動
回路3に夫々接続されている。この直流モーター4は、
反対極性の磁極を有するローターと、該ローターの回り
にトルク発生関係に配置された少くとも一対の界磁コイ
ルを有するステータとから成っている。ホール電圧を直
流信号に変換する変換回路5がホール素子1の出力側に
接続されている。比較回路6はローターを定速で回転さ
せるための外部基準信号発生回路7と該変換回路5とに
接続され、両回路からの信号を比較し、その差の出力信
号を前記の制御回路2に伝達すべく接続されている。斯
るブラシレス直流モーターの定速度制御菱魔の作用を述
べる。
The amplification and drive circuit 3 is connected to the control circuit 2. The field coils of the brushless DC motor 4 are connected to the amplification and drive circuit 3, respectively. This DC motor 4 is
It consists of a rotor having magnetic poles of opposite polarity and a stator having at least one pair of field coils disposed in torque generating relationship about the rotor. A conversion circuit 5 that converts the Hall voltage into a DC signal is connected to the output side of the Hall element 1. A comparison circuit 6 is connected to an external reference signal generation circuit 7 for rotating the rotor at a constant speed and the conversion circuit 5, compares the signals from both circuits, and sends an output signal of the difference to the control circuit 2. connected to communicate. The function of the constant speed control mechanism of such a brushless DC motor will be described.

ホール素子1の出力信号は、モーターの速度に対応した
周波数の交流電圧となる。この電圧を制御回路2に入力
すると共に、信号変換回路5に同信号を入力させる。こ
の変換回路5で、上記の交流電圧は、その周波数に対応
したレベルの直流信号に変換される。よって該直流信号
は、ロー夕−の回転速度に対応して時間と共にそのレベ
ルが変化する信号である。この信号は比較回路6の一方
の入力端子へ印加される。一方、別途設けた基準信号発
生回路7から、予め定められたモーターの速度に対応す
る一定レベルの直流電圧が比較回路6の他の入力端子に
印加され、両直流電圧は比較される。従って比較回路の
出力は、モーターの速度に対応した信号と、基準信号と
の差の出力信号(電圧)が得られる。この世力信号を前
記の制御回路2に入力する。この制御回路では比較回路
6からの出力信号を、前記ホール素子1からの出力電圧
によって選択的に、増幅及び駆動回路に供給し、界磁コ
イルへの電流供給の態様を、各コイルがローター磁極と
の関係から最大のトルクを発生する様に順次切換える。
この様な制御回路2の出力信号は増幅及び駆動回路3で
増幅された後モーターの各界磁コイルに供給される。第
2図は本発明に係る速度制御装置に一実施態様を示す回
路接続図である。
The output signal of the Hall element 1 becomes an alternating current voltage with a frequency corresponding to the speed of the motor. This voltage is input to the control circuit 2, and the same signal is input to the signal conversion circuit 5. This conversion circuit 5 converts the above-mentioned AC voltage into a DC signal with a level corresponding to its frequency. Therefore, the DC signal is a signal whose level changes over time in response to the rotational speed of the rotor. This signal is applied to one input terminal of the comparison circuit 6. On the other hand, a DC voltage at a constant level corresponding to a predetermined speed of the motor is applied from a separately provided reference signal generation circuit 7 to the other input terminal of the comparison circuit 6, and the two DC voltages are compared. Therefore, as the output of the comparator circuit, an output signal (voltage) representing the difference between the signal corresponding to the speed of the motor and the reference signal is obtained. This world power signal is input to the control circuit 2 described above. In this control circuit, the output signal from the comparator circuit 6 is selectively supplied to the amplification and drive circuit according to the output voltage from the Hall element 1, and the mode of current supply to the field coils is controlled so that each coil is connected to the rotor magnetic pole. Switch sequentially to generate the maximum torque based on the relationship.
The output signal of the control circuit 2 is amplified by the amplification and drive circuit 3 and then supplied to each field coil of the motor. FIG. 2 is a circuit connection diagram showing one embodiment of the speed control device according to the present invention.

図に於いて、ホール素子日,,日2は該磁極に対して磁
束検出可能に配置されている。抵抗R,,R2はホール
素子の入力電流制限用抵抗でありR3,R4はホール素
子に接続される増幅器のバイアス設定抵抗である。電力
増幅用トランジスタTrのェミッタは前記の抵抗R,,
R2とに接続され、コレクタはメインスイッチSWを介
して電源Bのプラス端子に接続されたりード線そe,に
接続されており、ベースは抵抗父5を介してリード線そ
e,に接続されている。この抵抗蚊5はッェナーダィオ
ード,ZDをッヱナー領域に動作させるための電流設定
用抵抗で、これと直列にトランジスタTr,のベース・
ェミッタ間電圧補償用ダイオードD,と該ッェナーダィ
オードZDとが接続され、これらはリード線そe2を介
して電源のマイナス端子に接続されている。これらの素
子Tr,,R5,D,,ZDは電圧安定化回路を形成し
ている。ホール素子日,,日2の出力端子a,b,c,
dには直流増幅器A,,ん,A3及びA4が接続されて
いる。
In the figure, Hall elements 1, 2 are arranged so as to be able to detect magnetic flux with respect to the magnetic pole. Resistors R, , R2 are input current limiting resistors for the Hall element, and R3 and R4 are bias setting resistors for the amplifier connected to the Hall element. The emitter of the power amplification transistor Tr is the resistor R, .
R2, the collector is connected to the positive terminal of power supply B via the main switch SW, and the lead wire is connected to the lead wire SO, and the base is connected to the lead wire SO, via the resistor 5. has been done. This resistor 5 is a current setting resistor for operating the Zener diode, ZD, in the Zener region, and the base of the transistor Tr is connected in series with this resistor.
The emitter voltage compensation diode D and the emitter diode ZD are connected, and these are connected to the negative terminal of the power source via a lead wire e2. These elements Tr, , R5, D, , ZD form a voltage stabilizing circuit. Output terminals a, b, c, of Hall elements 1, 2,
DC amplifiers A, , A3, and A4 are connected to d.

又混合回路8は、ホール素子の各出力を混合するための
もので、結合トランジスタTrg〜Tr,2の各ベース
は該出力端子a〜dに接続されている。抵抗R,6〜R
,9はトランジスタTr9〜Tr,2のェミッターフオ
ロワー抵抗であって、該トランジスタの入力を高インピ
ーダンスにするためのものである。結合キャパシターC
,〜C4を介して、トランジスタのェミツタは増幅器A
5に接続されている。比較器6は増幅用トランジスタT
r7とTr8、負荷抵抗R9〜R,o、該トランジスタ
のバランス調節用抵抗R,.、ェミッ夕抵抗R,2とか
ら形成されている。
The mixing circuit 8 is for mixing the outputs of the Hall elements, and the bases of the coupling transistors Trg to Tr, 2 are connected to the output terminals a to d. Resistance R, 6~R
, 9 are emitter follower resistors of the transistors Tr9 to Tr,2, and are for making the inputs of the transistors high impedance. coupling capacitor C
, ~C4, the emitter of the transistor is connected to the amplifier A
5. Comparator 6 is an amplification transistor T
r7 and Tr8, load resistors R9 to R,o, and balance adjustment resistors R, . , an emitter resistor R,2.

この比較器の一方の入力端子gはディジタルーァナログ
変換器5を介して前記の増幅器んに接続されている。又
他方の入力端子hは基準信号発生器7に接続され、後者
は、ツェナーダィオード血,をッェナ‐領域にて動作さ
せるための電流設定用抵抗R,3と、ッェナーダィオー
ドZD,と、バランス用抵抗R,4とから形成されてい
る。比較器6の出力端子は結合増幅器6′に結合抵抗R
8を介して接続されており、この増幅器6′はトランジ
スタTr6と負荷抵抗項7とから形成されている。この
増幅器の出力端子は前記の増幅器A,,A2,A3,A
4の他方の入力端子に接続されている。トランジスタT
r2〜Tr5はモーターの駆動回路を形成するもので、
その入力端子は増幅器A,〜んに接続され、出力端子は
モーターの界磁コイルL,〜L4に夫々接続されている
One input terminal g of this comparator is connected to the aforementioned amplifier via a digital-to-analog converter 5. The other input terminal h is connected to a reference signal generator 7, and the latter has a current setting resistor R,3 for operating the Zener diode in the Zener region, and a Zener diode ZD. , and a balancing resistor R,4. The output terminal of the comparator 6 is connected to the coupling amplifier 6' by a coupling resistor R.
The amplifier 6' is formed from a transistor Tr6 and a load resistance term 7. The output terminal of this amplifier is the same as that of the amplifiers A, , A2, A3, A
It is connected to the other input terminal of 4. transistor T
r2 to Tr5 form a motor drive circuit,
Its input terminals are connected to amplifiers A, .about., and its output terminals are connected to field coils L, .about.L4 of the motor, respectively.

トランジスタTr2〜Tちはェミッター抵抗R6を介し
てリード線そe2に接続されている。次に第2図に示し
た装置の動作を説明する。電源スイッチSWを閉成する
と、定電圧回路のトランジスタTr,を通してホール素
子日,,日2に定電流が流れる。ホール素子日,,日2
はこれに対接するローターの磁極(2極着滋の場合)に
よる磁界変化によって、その出力端子a,b,c,dに
夫々第3図A,B,C,Dに示した如き位相にてホール
電圧が発生する。この出力信号の波形は、正弦波形に類
似の電圧波形であって、夫々増幅器A,〜んの回路と、
更に分岐して混合回路へと送られる。この回路ではホー
ル素子からの各位相毎の信号は合成されて、該回路の出
力端子eでは第3図Eに示した様な合成波形が得られる
。この合成信号は増幅器A3で増幅され、その出力端子
fに第3図Fの如き周波数の信号波形を生ぜしめる。こ
の信号の周波数はローターの回転速度に対応した情報を
与えるから、ディジタルーアナログ変換器でこの合成さ
れたホール電圧の周波数に対応した信号を、そのレベル
が該周波数に比例した第3図Gに示した如き直流信号に
変換される。然かる後このアナログ信号は比較器6の1
方の入力端子gに印加される。他方の入力端子hには、
基準信号発生器7から、モーターの設定された速度に対
応する定レベルの第3図H‘こ示した如き直流信号が印
加される。これら両直流信号は、比較器6にて比較され
る。
The transistors Tr2 to Tr2 are connected to the lead wire Soe2 via an emitter resistor R6. Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 2 will be explained. When the power switch SW is closed, a constant current flows to the Hall elements 1, 2 through the transistor Tr of the constant voltage circuit. Hall element day, day 2
Due to changes in the magnetic field caused by the magnetic poles of the rotor that are in contact with this (in the case of two poles), the output terminals a, b, c, and d have the phases shown in Fig. 3 A, B, C, and D, respectively. Hall voltage is generated. The waveform of this output signal is a voltage waveform similar to a sine waveform, and is connected to the circuits of amplifiers A, .
It is further branched and sent to a mixing circuit. In this circuit, signals for each phase from the Hall elements are combined, and a combined waveform as shown in FIG. 3E is obtained at the output terminal e of the circuit. This composite signal is amplified by amplifier A3, producing at its output terminal f a signal waveform having a frequency as shown in FIG. 3F. Since the frequency of this signal gives information corresponding to the rotational speed of the rotor, a digital-to-analog converter converts the signal corresponding to the frequency of this synthesized Hall voltage into the signal shown in Fig. 3G whose level is proportional to the frequency. It is converted into a DC signal as shown. After that, this analog signal is sent to 1 of comparator 6.
is applied to the other input terminal g. The other input terminal h has
A DC signal as shown in FIG. 3 H' is applied from a reference signal generator 7 at a constant level corresponding to the set speed of the motor. These two DC signals are compared by a comparator 6.

両信号レベルに差がある場合、その差に対応する出力信
号が抵抗R8を介してトランジスタTr6に入力する。
例えば、モーターの回転速度が基準速度よりも低い場合
、比較器の両入力端子の内、h点の電圧の方がg点の電
圧よりも高いから、トランジスタTr6のコレクター電
位はトランジスタTr7のそれよりも低くなり、従って
、トランジスタTr6のベース電位も相当程度上昇し、
該トランジスタT【6の導適量は減少し、相対的に小さ
な電力を増幅器A,〜へに供給する。この増幅器は、図
示の如く論理機能を有し、ホール素子からの出力信号と
トランジスタTr6の出力信号とが同時に入力した時に
のみその出力を生じ、出力信号のレベルはホール素子か
らの信号のレベルに比例し、これを増幅したものである
。この増幅器の作用について詳述する。
If there is a difference between the two signal levels, an output signal corresponding to the difference is input to the transistor Tr6 via the resistor R8.
For example, when the rotational speed of the motor is lower than the reference speed, the voltage at point h is higher than the voltage at point g among both input terminals of the comparator, so the collector potential of transistor Tr6 is higher than that of transistor Tr7. becomes low, and therefore the base potential of transistor Tr6 also rises to a considerable extent,
The conductivity of the transistor T[6 is reduced, providing relatively less power to the amplifier A, ~. This amplifier has a logic function as shown in the figure, and produces an output only when the output signal from the Hall element and the output signal from the transistor Tr6 are input simultaneously, and the level of the output signal is equal to the level of the signal from the Hall element. It is proportional and amplified. The operation of this amplifier will be explained in detail.

例えば増幅器A,の一方の入力端に印加されるホール素
子凡の出力端dからの出力信号が増幅器A,の他方の入
力端の信号レベル、即ちトランジスタTr6の出力信号
レベルを下回っている間は増幅器A,の出力は零を維持
する。一方ホール素子比の出力端dからの出力信号がト
ランジスタTr6の出力信号レベルを上回ると、増幅器
A,の出力端にはホール素子日2の出力端dからの出力
信号レベルに比例し、かつこれを増幅したレベルの出力
が生じる。そしてこの状態はホール素子日2の出力端d
からの出力信号レベルがトランジスタTr6の出力信号
レベルを上回っている間中持続する。
For example, while the output signal from the output terminal d of the Hall element applied to one input terminal of the amplifier A is lower than the signal level at the other input terminal of the amplifier A, that is, the output signal level of the transistor Tr6, The output of amplifier A remains zero. On the other hand, when the output signal from the output terminal d of the Hall element ratio exceeds the output signal level of the transistor Tr6, the output terminal of the amplifier A receives a signal proportional to the output signal level from the output terminal d of the Hall element 2, and An output with an amplified level is generated. And this state is the output terminal d of Hall element 2
This continues as long as the output signal level from the transistor Tr6 exceeds the output signal level from the transistor Tr6.

その後ホール素子日2の出力端dからの出力信号レベル
がトランジスタTr6の出力信号レベルを下回ると前述
の場合と同様に増幅器A,の出力は再び零となる。
Thereafter, when the output signal level from the output terminal d of the Hall element 2 becomes lower than the output signal level of the transistor Tr6, the output of the amplifier A becomes zero again as in the above case.

尚他の増幅器A2〜A4も前記増幅器A,と同様に動作
することは言うまでもない。増幅器A,〜A4の出力信
号によって駆動用トランジスタTら〜Tr5への供給電
流が制御される。即ちトランジスタTr2には第3図D
に示したホール電圧に比例した第3図Lに示す如き供給
電力が、同Tr3には同図Cに示したホール電圧に比例
した第3図Kに示す如き電力、又同nr4には同図Bに
示したホール電圧に比例した第3図Jに示す如き電力、
又同Tr3には同図Aに示したホール電圧に比例した第
3図1に示す如き夫々の供V給電力がローターの回転に
伴って異なる位相で印加され、夫々のトランジスタを導
通させ、界滋コイルに所定の順に電流を供給する。この
コイルに流れる電流の時間又はその量は比較器6の出力
信号に対応した制御信号によって制御されるから、結果
として、モーターのスピードは上昇し、所定時間後基準
信号に合致した速度で定速駆動されることになる。尚第
3図1〜L‘こおける点線は各増幅器A,〜A4に入力
するホール電圧を示す。以上の例に於いて、界磁コイル
として、900毎の回転角度隔てて、配置された4個の
コイルを用いる例を示したが、第4図は、用いるコイル
の個数を2個に限った場合の実施例を示す。
It goes without saying that the other amplifiers A2 to A4 operate in the same manner as the amplifier A. Currents supplied to the driving transistors T to Tr5 are controlled by the output signals of the amplifiers A and A4. That is, the transistor Tr2 has the voltage shown in FIG. 3D.
The power supplied to Tr3 as shown in FIG. 3 L proportional to the Hall voltage shown in FIG. 3 is supplied to Tr3, the power shown in FIG. A power as shown in FIG. 3J proportional to the Hall voltage shown in B,
Further, as shown in FIG. 3 1, which is proportional to the Hall voltage shown in FIG. 3A, the V supply power shown in FIG. Current is supplied to the coils in a predetermined order. Since the time or amount of current flowing through this coil is controlled by a control signal corresponding to the output signal of the comparator 6, as a result, the speed of the motor increases, and after a predetermined time, the speed is constant at a speed that matches the reference signal. It will be driven. Note that the dotted lines in FIG. 3 1 to L' indicate the Hall voltages input to each amplifier A, to A4. In the above example, four coils arranged at 900 rotation angles were used as field coils, but in Fig. 4, the number of coils used was limited to two. An example of the case is shown below.

第4図に於ける4端子J′,K′,1′,m′を第2図
のi,k,1,m端子に接続すれば他の回路は第2図と
同じ回路が使用出来る。図において、抵抗R2o,R2
,,R22,及びR23はトランジスタTr,3,Tr
,5,Tr,7及びTr,9の負荷抵抗である。
If the four terminals J', K', 1', and m' in FIG. 4 are connected to the terminals i, k, 1, and m in FIG. 2, the same circuit as in FIG. 2 can be used for the other circuits. In the figure, resistors R2o, R2
, , R22, and R23 are transistors Tr, 3, Tr
,5, Tr,7 and Tr,9.

ダイオードD3,D4,D5及びD6は電流の方向を定
めるものである。トランジスタTr,3,Tr,4,T
r,5,Tr,6:Tr,7,Tて,8;Tr,9とT
で2。とはコンブリメンタリー増幅回路を形成している
。界磁コイルムはトランジスタTr,3とTr,4の共
通ェミッター端子と、トランジスタTr,5とTr.6
との共通ェミッター端子とに接続されており、又界磁コ
イル−はトランジスタTr,7,Tr,8の共通ェミッ
ター端子と、トランジスタTr,9,Tr2oの共通ェ
ミツター端子とに接続されている。上記の2個の界磁コ
イルL,L6とモーターローターR(図示は2極着の例
である)と、ホ−ル素子日,.日2との配設位置関係が
第5図に示されている。
Diodes D3, D4, D5 and D6 direct the current. Transistor Tr, 3, Tr, 4, T
r, 5, Tr, 6: Tr, 7, T, 8; Tr, 9 and T
So 2. and form a combimentary amplification circuit. The field coils connect the common emitter terminals of transistors Tr,3 and Tr,4, and the common emitter terminals of transistors Tr,5 and Tr. 6
The field coil is connected to a common emitter terminal of transistors Tr, 7, Tr, 8 and a common emitter terminal of transistors Tr, 9, Tr2o. The above two field coils L and L6, the motor rotor R (the illustration shows an example of two-pole mounting), and the Hall elements 1, . The arrangement positional relationship with Day 2 is shown in FIG.

尚、ホール素子は、ローターの端面に対向する位置に設
けても良い。次に第4図、第5図に示した実施例の動作
を説明する。
Note that the Hall element may be provided at a position facing the end surface of the rotor. Next, the operation of the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 will be explained.

今ホール素子日2がローターのN極に対向し、ホール素
子の出力端子c,d,にcの電圧がdの電圧よりも高い
ホール電圧が生じたとする。この電圧によりトランジス
タ駆動回路のトランジスタTr,3, Tr,6が導通
し、他のトランジスターは不導通のままである。よって
、この時、電流は電源Eのプラス端子ーリード線〆e,
一トランジスタTr,3ーコイルL5ートランジスタT
r,6−リード線そe2一驚源Eのマイナス端子へと流
れる。これによりコイルらのG2部分(第5図参照)に
はローターRを回転させるトルクが発生する。ローター
の回転につれ、その回転位置をホール素子日,.凡によ
って検出し、順次コイルに電流を供給し、しかも第4図
に示した通り、の供給方向を切換えて、2つのコイルを
有効に利用して、夫々のトルク発生部G.,G2に回転
トルクを発生させて、回転させることとができる。第6
図は本発明の第2実施例で、第2図示第1実施例におけ
る混合回路8を結合キヤパシターC5〜C8で構成する
と共に、2個の電源を用いた例を示すものである。
Now suppose that the Hall element 2 faces the north pole of the rotor, and a Hall voltage is generated at the output terminals c and d of the Hall element, with the voltage at c being higher than the voltage at d. This voltage causes the transistors Tr, 3, Tr, 6 of the transistor drive circuit to become conductive, while the other transistors remain non-conductive. Therefore, at this time, the current flows from the positive terminal of power supply E to the lead wire e,
1 transistor Tr, 3-coil L5-transistor T
r, 6-Lead wire so e2 flows to the negative terminal of source E. As a result, torque for rotating the rotor R is generated in the G2 portion of the coils (see FIG. 5). As the rotor rotates, the Hall element changes its rotational position. The current is detected by G.G. and the current is sequentially supplied to the coils, and as shown in FIG. 4, the supply direction of G.G. , G2 can be rotated by generating rotational torque. 6th
The figure shows a second embodiment of the present invention, in which the mixing circuit 8 in the first embodiment shown in the second figure is composed of coupling capacitors C5 to C8 and uses two power supplies.

尚第2図と同一機能を有する機素には同一符号を付して
説明を省略する。以上の如く本発明の速度制御装置にお
いては、ホール素子によるローターの位置検出信号の周
波数がモーターの速度に対応することを利用して、これ
をアナログ量に変換して、基準速度に対応する信号と比
較するものであるから、従来の界磁コイルに発生する発
電電圧を検出してこれをローターの位置検出信号とする
方法及び装置に比し、速度制御の性能がはるかに向上す
る。又、従来の速度制御回路に於いては、ダイオードや
トランジスタ等の半導体素子を用いることから温度の影
響を受けたが本発明では、ホール素子の出力電圧の波形
には無関係に、唯一そのピークをディジタル的にカウン
トする良Pち周波数のみを検出してモーターの速度を知
る方法を採用しているから、上述の如きアナログ的速度
検出法に於ける温度依存を除去出来る。更に、ホール素
子を対にして使用するものではあるが、各ホール素子の
性能上のバラツキの影響も前述の如く、それら素子の出
力信号波形の周波数のみを検出する本発明に於いては、
何等の悪い結果とならず、従って、ホール素子の選択と
モーターへの組込みが良く、安価な速度制御装置が提供
出来る。
Elements having the same functions as those in FIG. 2 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. As described above, in the speed control device of the present invention, by utilizing the fact that the frequency of the rotor position detection signal by the Hall element corresponds to the motor speed, this is converted into an analog quantity, and a signal corresponding to the reference speed is generated. Therefore, the speed control performance is much improved compared to the conventional method and device that detects the generated voltage generated in the field coil and uses it as a rotor position detection signal. In addition, conventional speed control circuits are affected by temperature because they use semiconductor elements such as diodes and transistors, but in the present invention, the peak can be controlled independently of the waveform of the output voltage of the Hall element. Since the method of determining the speed of the motor by detecting only the high frequency that is counted digitally is adopted, the temperature dependence in the analog speed detection method as described above can be eliminated. Furthermore, although Hall elements are used in pairs, the influence of variations in the performance of each Hall element is also affected by the present invention, which detects only the frequency of the output signal waveform of these elements.
There is no bad result, and therefore, it is possible to provide an inexpensive speed control device in which the Hall element can be easily selected and incorporated into the motor.

更にまた、ホール素子の入力電流は一定に保持し、ホー
ル素子の出力電流を比較手段からの出力信号により制御
することにより直流モ−ターの速度を制御する様にした
ので、ホール素子の温度はほぼ一定となり、ホール素子
の温度特性の変化によるモーターの速度変動が生じない
利点が生じる。
Furthermore, since the input current of the Hall element is held constant and the output current of the Hall element is controlled by the output signal from the comparison means, the speed of the DC motor is controlled, so that the temperature of the Hall element is Since the temperature is almost constant, there is an advantage that the speed of the motor does not fluctuate due to changes in the temperature characteristics of the Hall element.

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

第1図は、本発明に係る速度制御装置の構成を示すブロ
ック線図、第2図は、本発明に係る速度制御装置の一実
施態様を示す電気回路接続線図、第3図A〜Lは、第2
図に示した回路接続線図の各部に於ける信号の波形図、
第4図は第2図に示した回路接続線図の内、界滋コイル
として2つのコイルを用いる様、変形した部分の回路結
線図、第5図は第4図に示した2つのコイルのローター
周囲の配置を示す斜視図、第6図は、本発明に係る速度
制御装置の他の一実施態様を示す電気回路接続線図であ
る。 R…ローター、L〜−…界磁コイル、日,〜日2・・・
検出手段、5・・・アナログ信号に変換する手段、7・
・・基準信号発生手段、6…比較手段、2・・・制御す
る手段、3・・・駆動手段。 第1図 第4図 図 N 船 第3図 第5図 第6図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a speed control device according to the present invention, FIG. 2 is an electric circuit connection diagram showing an embodiment of the speed control device according to the present invention, and FIGS. 3 A to L is the second
Signal waveform diagrams at each part of the circuit connection diagram shown in the figure,
Figure 4 is a circuit connection diagram of a modified part of the circuit connection diagram shown in Figure 2 so that two coils are used as Kaiji coils, and Figure 5 is a circuit connection diagram of the part of the circuit connection diagram shown in Figure 2 that has been modified to use two coils as Kaiji coils. FIG. 6, a perspective view showing the arrangement around the rotor, is an electric circuit connection diagram showing another embodiment of the speed control device according to the present invention. R...rotor, L~-...field coil, day, ~day2...
Detecting means, 5... Means for converting into an analog signal, 7.
...Reference signal generation means, 6. Comparison means, 2. Controlling means, 3. Driving means. Figure 1 Figure 4 Figure N Ship Figure 3 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 永久磁石を有するローターの回転位置を、一定の制
御電流が供給されるホール素子によつて検出し、かつ該
検出出力により各界磁コイルに流れる駆動電流を切換え
て、モーター速度を制御する直流モーターの速度制御装
置において、 前記ホール素子に誘起する速度に対応す
る周波数の信号を周波数に対応したレベルを有する直流
信号に変換する変換手段と、予め設定した基準速度に対
応する基準電圧を発生する基準速度信号発生手段と、該
発生手段からの基準信号と前記変換手段からの直流信号
とを比較して両信号の信号を得る比較手段と、前記ホー
ル素子からの出力信号並びに前記比較手段の差信号を入
力されると共に、前記モーターの速度を可変するために
前記差信号に応じて出力が制御される増幅器を設け、該
増幅器により前記界磁コイルに順次流れる電流量を制御
することを特徴とする直流モーターの速度制御装置。
1. A DC motor that detects the rotational position of a rotor with permanent magnets using a Hall element supplied with a constant control current, and controls the motor speed by switching the drive current flowing through each field coil based on the detection output. In the speed control device, a conversion means converts a signal with a frequency corresponding to the speed induced in the Hall element into a DC signal having a level corresponding to the frequency, and a standard that generates a reference voltage corresponding to a preset reference speed. a speed signal generating means, a comparing means for comparing a reference signal from the generating means and a DC signal from the converting means to obtain signals of both signals, and an output signal from the Hall element and a difference signal of the comparing means. and an amplifier whose output is controlled according to the difference signal in order to vary the speed of the motor is provided, and the amplifier controls the amount of current sequentially flowing through the field coil. DC motor speed control device.
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US3706021A (en) * 1969-09-17 1972-12-12 Pioneer Electronic Corp Direct current motor with electrical braking device

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