JPS6087690A - Brushless dc motor - Google Patents

Brushless dc motor

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JPS6087690A
JPS6087690A JP58196323A JP19632383A JPS6087690A JP S6087690 A JPS6087690 A JP S6087690A JP 58196323 A JP58196323 A JP 58196323A JP 19632383 A JP19632383 A JP 19632383A JP S6087690 A JPS6087690 A JP S6087690A
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JP
Japan
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current
signal
coil
modulated
command signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP58196323A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Goto
誠 後藤
Yoshiteru Hosokawa
細川 芳輝
Hiroshi Okamoto
博 岡本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6087690A publication Critical patent/JPS6087690A/en
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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
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • 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
    • H02P6/28Arrangements for controlling current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a uniform generating force proportional to a command signal by cancelling a positional variation in a field magnetic flux partly modulated from a current supplied to a coil. CONSTITUTION:3-phase coils 14-16 cross the magnetic flux generated from a field magnet 13 mounted on a rotor. The composite supplying currents to the coils 14-16 are detected by a current detector 20. A current signal having a magnitude in response to the output of the detector 20 is outputted from a current detector 22, and the current signal is modulated by a modulator 24 by a modulation signal in response to the rotor position from a modulation signal generator 23. The modulated current signal and the command signal from a command signal generator 21 are inputted to a current supplying unit 25, and the currents in response to both are supplied to the coils 14-16.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、指令信号に応じた力を発生するブラシレス直
流モータに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor that generates force in response to a command signal.

従来例の構成とその問題点 7レミングの法則によシ、モータの発生力が界磁マグネ
ットの生じる磁束とコイルに供給する電流の積によって
定まることは広く知られている。
Conventional Structure and Its Problems 7 According to Lemming's law, it is widely known that the force generated by a motor is determined by the product of the magnetic flux generated by the field magnet and the current supplied to the coil.

一般に、界磁マグネットの発生磁束は場所によって変動
している。そのため、一定の電流をコイルに通電した場
合の発生力は、マグネットとコイルの相対位置の変化に
伴って変化し、発生力のむらを生じ問題となっていた。
Generally, the magnetic flux generated by a field magnet varies depending on the location. Therefore, the generated force when a constant current is passed through the coil changes as the relative position of the magnet and the coil changes, causing unevenness in the generated force, which has been a problem.

特に、音響、映像機器に広く使用されているブラシレス
直流モータにおいては、機器の性能を向上させるために
発生力のむらを極力小さくすることが要望されている。
In particular, in brushless DC motors widely used in audio and video equipment, it is desired to minimize the unevenness of the generated force in order to improve the performance of the equipment.

本出願人は、このような問題に対して、特願昭52−6
7671号に発生力の均一な有鉄心構造のモータを提案
している。この提案は、スロットを有する有鉄心構造の
モータにおいては極めて有用である。しかし、スロット
レスモータやコアレスモーク等のようにスロットのない
平滑鉄心を使用する場合には、均一な発生力を得ること
が極めて難かしかった。
The present applicant has addressed this problem by filing a patent application filed in 1983-6.
No. 7671 proposes a motor with an iron core structure that generates uniform force. This proposal is extremely useful for motors with a slotted core structure. However, when using a smooth iron core without slots, such as in a slotless motor or coreless motor, it is extremely difficult to obtain a uniform generated force.

発明の目的 本発明は、そのような点を考慮してなされ、コイルに誘
起される逆起電圧を利用してコイルに供給する電流を部
分的に変調することにより界磁磁束の場所的な変動をキ
ャンセルし、指令信号に比例しだ均一な(むらの小さい
)発生力を得ることのできるブラシレス直流モータを提
供するものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above points, and uses back electromotive force induced in the coil to partially modulate the current supplied to the coil, thereby suppressing local fluctuations in field magnetic flux. The purpose of the present invention is to provide a brushless DC motor that is capable of canceling out the force and generating a uniform force (with little unevenness) in proportion to the command signal.

発明の構成 本発明のモータは、ロータに取付けられたマグネットと
、多相のコイルと、前記コイルへの電流路を開閉制御す
る複数個の駆動トランジスタを有する電流供給手段と、
前記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に連動する電流信号を得る電流発
生手段と、ロータの回転位置に応じた変調信号を得る変
調信号発生手段と、前記変調信号により前記電流信号を
、変調した被変調信号を得る変調手段と、指令信号を得
る指令信号発生手段とを具備し、前記電流供給手段は前
記指令信号と前記被変調信号の両者に応動する電流を前
記多相のコイルに供給し、かつ前記変調信号発生手段は
前記多相のコイルに誘起される逆起電圧の合成信号によ
り前記変調信号を作り出すように構成している。
Structure of the Invention The motor of the present invention includes a magnet attached to a rotor, a multiphase coil, and a current supply means having a plurality of drive transistors for controlling opening/closing of a current path to the coil.
current detection means for detecting the current supplied to the coil; current generation means for obtaining a current signal linked to the output of the current detection means; modulation signal generation means for obtaining a modulation signal according to the rotational position of the rotor; The current signal is provided with a modulation means for obtaining a modulated signal obtained by modulating the current signal, and a command signal generation means for obtaining a command signal, and the current supply means is responsive to both the command signal and the modulated signal. A current is supplied to the multiphase coils, and the modulation signal generating means is configured to generate the modulation signal by a composite signal of back electromotive voltages induced in the multiphase coils.

実施例の説明 以下、本発明を図示の実施例に基いて説明する。Description of examples Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例を表わす電気回路図である。FIG. 1 is an electrical circuit diagram representing one embodiment of the present invention.

第1図において、11.12は直流電源、13はロータ
にとシつけられた界磁用のマグネット、14,15.1
6はマグネット13の発生器、束と鎖交する3相のコイ
ル、20はコイル14゜15.16への合成供給電流を
“検出する電流検出器、21は指令信号■1 を発生す
る指令信号発生器、22は電流検出器20の出力v3に
応じた大きさの電流信号11 を得る電流発生器、23
はロータの位置に応じた変調信号Vを発生する変調信号
発生器、24は変調信号Vによって電流信号11を変調
して被変調電流信号i4を得る変調器、25は指令信号
v1 と被変調電流信号i4の両者に応動する電流をコ
イルに供給する電流供給器である。
In Fig. 1, 11.12 is a DC power supply, 13 is a field magnet attached to the rotor, 14, 15.1
6 is a generator for the magnet 13, a three-phase coil interlinks with the bundle, 20 is a current detector that detects the combined supply current to the coil 14゜15.16, and 21 is a command signal that generates the command signal ■1. A generator 22 is a current generator 23 that obtains a current signal 11 of a magnitude corresponding to the output v3 of the current detector 20.
24 is a modulator that modulates the current signal 11 with the modulation signal V to obtain the modulated current signal i4; 25 is the command signal v1 and the modulated current; This is a current supply device that supplies current to the coil in response to both signals i4.

次に、その動作について説明する。指令信号発生器21
は、たとえば周波数発生器と速度電圧変換器等によって
構成され、マグネット13の回転速度(ロータの回転速
度)に対応して変化する電圧信号を発生するものであシ
、速度の遅い時にはその電圧値は大きくなシ(最大で約
0.6v程度)、速度が所定値近傍になると小さくなっ
てゆく(最小はoV)。指令信号v1は電流供給器25
に入力され、その電圧値に対応した電流Iaをコイル1
4.15.16に供給する。コイルへノ供給電流Iaは
電流検出器20の抵抗69の電圧降下v3として検出さ
れ、電圧信号v3は電流発生器22に入力される。
Next, its operation will be explained. Command signal generator 21
is composed of, for example, a frequency generator, a speed voltage converter, etc., and generates a voltage signal that changes depending on the rotational speed of the magnet 13 (rotor rotational speed), and when the speed is slow, the voltage value changes. is large (maximum about 0.6v) and becomes smaller as the speed approaches a predetermined value (minimum is oV). The command signal v1 is the current supply device 25
is input to the coil 1, and the current Ia corresponding to the voltage value is input to the coil 1.
Provided on 4.15.16. The current Ia supplied to the coil is detected as a voltage drop v3 across the resistor 69 of the current detector 20, and the voltage signal v3 is input to the current generator 22.

第2図に電流発生器22の具体的な回路例を示す。指令
信号v3はトランジスタ102と104のベース間電圧
差となり、その大きさに応じて電流源101の電流I6
がトランジスタ103と105、のコレクタ側に分配さ
れる。コレクタ電流I7と工、は電流発生器の第1のカ
レントミラー(トランジスタ108と109)により比
較され、I7>I、のときには電流発生器の第2のカレ
ントミラー(トランジスタ110と111)より電流1
1が出力(吸引)される。v3の値は0≦v3≦0.5
とかなり小さいため、電流11 はおよそとあられせる
。ここで、R1゜6は抵抗106の値であり、抵抗10
6と107の値は等しいものとし、捷た、トランジスタ
102,103,104,105のエミッタ換算抵抗は
小さいものとして無視した。
FIG. 2 shows a specific circuit example of the current generator 22. The command signal v3 becomes the voltage difference between the bases of the transistors 102 and 104, and the current I6 of the current source 101 changes depending on the magnitude of the voltage difference between the bases of the transistors 102 and 104.
is distributed to the collector sides of transistors 103 and 105. Collector current I7 and I are compared by the first current mirror (transistors 108 and 109) of the current generator, and when I7>I, the current 1 is compared by the second current mirror (transistors 110 and 111) of the current generator.
1 is output (attracted). The value of v3 is 0≦v3≦0.5
Since the current is quite small, the current 11 is approximately. Here, R1°6 is the value of the resistor 106, and R1°6 is the value of the resistor 106.
The values of 6 and 107 were assumed to be equal, and the emitter equivalent resistances of the transistors 102, 103, 104, and 105 were ignored as being small.

電流発生器22の出力11は変調器24に入力され、変
調信号発生器23の変調信号V()ランジスタ34.3
5のベース間電圧)に応じて変調された電流i4を得て
いる。変調信号発生器23はマグネット13の回転に同
期した変調信号Vを発生している (実際の動作は後述
ね変調信号Vはトランジスタ34.36とダイオード3
6 、37からなる差動回路に入力され、その大きさに
応じて電流11 を各コレクタ電流12t13に分配し
ている。トランジスタ34のコレクタ電流12はトラン
ジスタ40.41からなるカレントミラー回路を介して
出力され、電流供給器26に供給される。すなわち、電
流i4は変調信号■に応じて変調されたものであり、 V−Maxのときにはi4中0 V=o のときには14=11/2 V = Mi n (−4=−Max )のときにはZ
 4 ”4” 11となっている。
The output 11 of the current generator 22 is input to the modulator 24, and the modulation signal V() transistor 34.3 of the modulation signal generator 23 is inputted to the modulator 24.
A current i4 modulated according to the base-to-base voltage of 5 is obtained. The modulation signal generator 23 generates a modulation signal V synchronized with the rotation of the magnet 13 (the actual operation will be described later).
The current 11 is input to a differential circuit consisting of collector currents 6 and 37, and the current 11 is distributed to each collector current 12t13 according to its magnitude. Collector current 12 of transistor 34 is outputted via a current mirror circuit made up of transistors 40 and 41, and is supplied to current supply 26. That is, the current i4 is modulated according to the modulation signal ■, and when V-Max, i4 is 0; when V=o, it is 14=11/2; when V=Min (-4=-Max), it is Z
4 "4" 11.

変調信号発生器23は、3相のコイル14 、15゜1
6に誘起される3相の逆起電圧をダイオード87゜88
.89によって合成して、逆起電圧の周波数よりも3倍
高い周波数の合成信号Wを得ている。
The modulation signal generator 23 includes a three-phase coil 14, 15°1
The three-phase back electromotive force induced in the diode 87゜88
.. 89 to obtain a composite signal W having a frequency three times higher than the frequency of the back electromotive force.

合成信号Wは抵抗90.94.95とダイオード92.
93とトランジスタ91により直流レベルをシフトされ
、コンデンサ96によってその交流成分が取シ出され、
変調信号Vを作シ出している。
The composite signal W is generated by resistors 90, 94, 95 and diodes 92.
93 and transistor 91, the DC level is shifted, and the AC component is taken out by capacitor 96.
A modulated signal V is produced.

電流供給器25は、3相のコイル14,15゜、16に
電流Iaを供給する駆動トランジスタ51゜52.53
と、コイルと電源の電流路に直列に挿入された抵抗69
からなる前述の電流検出器20と、被変調電流i4に応
動する信号(抵抗7oでの電圧降下)を得て電流検出器
20の出力電圧v3と合成する合成器56と、その合成
器66の出力■2と指令信号■1が入力されその両型圧
信号に応動した電流i5を出力する制御器56(第3図
参照)と、マグネット13の発生磁束を検出するホール
素子61,62.63からなる位置検出器57と、ホー
ル素子61,62.63の出力に応動して通電すべき駆
動トランジスタ(従ってコイル)を選択する差動トラン
ジスタ66 、67 、68からなる選択器58によっ
て構成されている。
The current supply device 25 includes drive transistors 51, 52, and 53 that supply current Ia to the three-phase coils 14, 15, and 16.
and a resistor 69 inserted in series in the current path between the coil and the power supply.
a combiner 56 that obtains a signal responsive to the modulated current i4 (voltage drop across the resistor 7o) and combines it with the output voltage v3 of the current detector 20; A controller 56 (see FIG. 3) that receives the output ■2 and the command signal ■1 and outputs a current i5 in response to both pressure signals, and Hall elements 61, 62, and 63 that detect the magnetic flux generated by the magnet 13. a position detector 57 consisting of a position detector 57, and a selector 58 consisting of differential transistors 66, 67, and 68 that selects the drive transistor (therefore, the coil) to be energized in response to the outputs of the Hall elements 61, 62, and 63. There is.

第3図に制御器56の具体的な構成例を示す。FIG. 3 shows a specific example of the configuration of the controller 56.

指令信号■ と合成器65の出力■2は差動トランジス
タ122 、124のベース側に入力され、その電圧差
v−■ に応じて電流源121の電流 2 I9をトランジスタ123 、125の各コレクタ側に
分配する。コレクタ電流I、。、工1.は制御器の第1
のカレントミラー(トランジスタ126゜127)によ
って比較され、工、。〉■11となると(■1〉■2の
時)、その差■10−111がトランジスタ128によ
シ増幅され、制御器の第2のカレントミラー(トランジ
スタ129,130)を介して電流i5を出力する。
The command signal ■ and the output ■2 of the synthesizer 65 are input to the base sides of the differential transistors 122 and 124, and the current 2 I9 of the current source 121 is applied to the collector side of the transistors 123 and 125 according to the voltage difference v-■. to be distributed. Collector current I,. , Engineering 1. is the first controller
The current mirrors (transistors 126 and 127) are used to compare the current mirrors. 〉■11 (when ■1>■2), the difference ■10-111 is amplified by the transistor 128, and the current i5 is passed through the second current mirror (transistors 129, 130) of the controller. Output.

制御器66の出力電流i5は選択器58の差動トランジ
スタ66、.67.68の共通エミッタ電流となる。位
置検出器57のホール素子61.62゜63の出力電圧
は差動トランジスタ66 、67 、68の各ベース側
に印加され、そのベース電圧に応じて、トランジスタ6
6.67.68はエミッタ電流i6をコレクタ側に分配
する。すなわち、ベース電圧が最も低いトランジスタが
最も活性となり、他のトランジスタは不活性となる。そ
の結果、位置検出器57の出力にょシ活性となるトラン
ジスタが選択される。
The output current i5 of the controller 66 is supplied to the differential transistors 66, . This results in a common emitter current of 67.68. The output voltages of the Hall elements 61, 62, 63 of the position detector 57 are applied to the base sides of the differential transistors 66, 67, and 68, and the output voltage of the transistor 6 is applied according to the base voltage.
6.67.68 distributes the emitter current i6 to the collector side. That is, the transistor with the lowest base voltage becomes the most active, and the other transistors become inactive. As a result, the transistor whose output from the position detector 57 is activated is selected.

トランジスタ66.67.68の各コレクタ電流は駆動
トランジスタ51,52.53の各ベース電流となり、
電流増幅されてコイル14,15,16−に電流を供給
する。コイル14,15.16への供給電流(駆動トラ
ンジスタ51,52.53の通電電流)は合成されて電
流検出器20により検出され・その出力電圧vそと被変
調電流i4に応じた信号が合成され、合成信号v2が制
御器56に入力される。合成信号v2は V27− R69−Ia+(R7o+R69)i4−−
− (3)となる。ここに、R69’ R7゜は抵抗6
9.70の値であシ、Iaはコイルへの供給電流である
The collector currents of the transistors 66, 67, and 68 become the base currents of the drive transistors 51, 52, and 53,
The current is amplified and supplied to the coils 14, 15, 16-. The currents supplied to the coils 14, 15, 16 (currents flowing through the drive transistors 51, 52, 53) are combined and detected by the current detector 20, and a signal corresponding to the output voltage v and the modulated current i4 is combined. and the composite signal v2 is input to the controller 56. The composite signal v2 is V27-R69-Ia+(R7o+R69)i4--
- (3). Here, R69' R7° is resistance 6
The value is 9.70, and Ia is the current supplied to the coil.

このように、駆動トランジスタ51,52.53と電流
検出器20と制御器56等によって帰還ループを構成す
るならば、駆動トランジスタ51゜52.53間のhF
E のばらつき等による相間ばらつきの影響が小さくな
シ、通電すべきコイルの切換わりもなめらかに行なわれ
る。
In this way, if a feedback loop is formed by the drive transistors 51, 52, 53, the current detector 20, the controller 56, etc., the hF between the drive transistors 51, 52, 53, etc.
The influence of phase-to-phase variations due to variations in E and the like is small, and switching of coils to be energized is performed smoothly.

なお、71はこの帰還ループの位相補償(発振防止)の
だめのコンデンサであり、また、コイル14.15,1
6に並列接続されたコンデンサ81゜83.85と抵抗
82.84.86の直列回路は通電するコイルの切換え
に伴うスパイク状電圧を低減するものである。
In addition, 71 is a capacitor for phase compensation (oscillation prevention) of this feedback loop, and coils 14, 15, 1
A series circuit consisting of a capacitor 81.83.85 and a resistor 82.84.86 connected in parallel to 6 reduces the spike-like voltage caused by switching of the energized coil.

この帰漢ループは合成信号v2が指令信号V。In this return loop, the composite signal v2 is the command signal V.

と一致するように動作し、その平衡状態においては ■ =■ ・・・・・・・・・・(4)1 となる。従って、コイルへの供給電流Iaはとなる。す
なわち、コイルへの供給電流Iaは指令信号V と被変
調電流i4の両者に応動した値となる。なお、R7oは
R69よシも十分大きくされ(R7゜=1にΩ、 R6
,= 0.560)、Iaに較べてi4は十分小さくさ
れている。
In the equilibrium state, ■=■ (4)1. Therefore, the current Ia supplied to the coil is as follows. That is, the current Ia supplied to the coil has a value responsive to both the command signal V 1 and the modulated current i4. Note that R7o is also made sufficiently larger than R69 (Ω to R7゜=1, R6
, = 0.560), i4 is made sufficiently smaller than Ia.

このように、コイルへの供給電流Iaをモータの回転に
同期した変調信号に応動して変化させるならば、均一な
発生力を得ることができる。これについて第4図の動作
説明の波形図を参照して説明する。第4図(−)はコイ
ル14.1j、16に加わるマグネ゛ット13の発生磁
束密度をマグネット13の回転位置を横軸にとって表わ
したものであり、コイルとマグネットの相対位置によっ
て磁束密度は周期的に変化する。同一方向への持続的な
回転力を得るためにブラシレス直流モータでは回転位置
を位置検出器57にて検出し、選択器58によシ通電す
べきコイルを選択して電流を供給するようにな1ている
。その通電区間は第4図(a)の下側に記している。い
ま、一定の電流を選択されたコイルに供給するものとす
れば、フレミングの法則よシ発生力は磁束密度と電流の
積に比例し、第4図(、)の実線に示すように場所的に
大幅に変動するようになる。この発生力の変動は、磁束
密度の場所的な変化によって生じるものであるから、モ
ータ構造に固有のものであり、モータ構造が決まればそ
の波形や変動率も決まり、量産時でのばらつきも少ない
。従って、本発明のようにコイルへの供給電流Iaをマ
グネットの回転に同期した信号に応じて変化させるなら
ば均一な発生力を得ることができる。
In this way, if the current Ia supplied to the coil is changed in response to a modulation signal synchronized with the rotation of the motor, a uniform generated force can be obtained. This will be explained with reference to the waveform diagram of FIG. 4 for explaining the operation. Figure 4 (-) shows the magnetic flux density generated by the magnet 13 applied to the coils 14.1j and 16, with the rotational position of the magnet 13 taken as the horizontal axis, and the magnetic flux density varies depending on the relative position of the coil and magnet. Changes periodically. In order to obtain continuous rotational force in the same direction, the brushless DC motor detects the rotational position with a position detector 57, selects the coil to be energized with a selector 58, and supplies current. There are 1. The energized section is shown at the bottom of FIG. 4(a). Now, if a constant current is supplied to the selected coil, according to Fleming's law, the generated force is proportional to the product of magnetic flux density and current, and as shown by the solid line in Figure 4 (, ), the generated force is proportional to the product of magnetic flux density and current. will fluctuate significantly. This variation in generated force is caused by local changes in magnetic flux density, so it is unique to the motor structure. Once the motor structure is determined, the waveform and rate of variation are also determined, and there is little variation during mass production. . Therefore, if the current Ia supplied to the coil is changed in accordance with a signal synchronized with the rotation of the magnet as in the present invention, a uniform generated force can be obtained.

指令信号v1が一定の場合を考える〔第4図(b)〕。Consider the case where the command signal v1 is constant [Fig. 4(b)].

マグネット13が所定速度で回転するようになると(速
度制御状態)、3相のコイル14,15.16には回転
速度に比例しだ振幅の逆起電圧が誘起される。フレミン
グの法則より、逆起電圧は磁束密度に比例する。従って
、その波形は第4図(−)の磁束密度の波形と相似の3
相交流電圧となる。変調信号発生器23のダイオード8
7.88.89はコイル14,15.16の各端子電圧
を比較し、最大の端子電圧の波形を選び、合成信号Wを
得ている。従って、合成信号Wはコイル14,15゜1
6の各非通電区間に生じている3相の逆起電圧波形を合
成したものとなシ、第4図(a)の上側の一点鎖線で示
したようになる。すなわち、合成信号Wの周波数は各相
の逆起電圧の周波数の3倍となシ、その交流振幅はロー
タの回転速度に応じた所定値となっている。合成信号W
の交流成分が変調信号Vであるから、変調信号Vは磁束
密度の変動に対応した回転に同期する同期信号となる。
When the magnet 13 begins to rotate at a predetermined speed (speed control state), a back electromotive voltage with an amplitude proportional to the rotational speed is induced in the three-phase coils 14, 15, and 16. According to Fleming's law, the back electromotive force is proportional to the magnetic flux density. Therefore, the waveform is similar to the waveform of the magnetic flux density in Figure 4 (-).
It becomes a phase AC voltage. Diode 8 of modulation signal generator 23
7.88.89 compares the respective terminal voltages of the coils 14, 15, and 16, selects the waveform of the maximum terminal voltage, and obtains the composite signal W. Therefore, the composite signal W is the coil 14, 15°1
The result is a composite of the three-phase back electromotive voltage waveforms occurring in each non-energized section of 6, as shown by the dashed dotted line in the upper part of FIG. 4(a). That is, the frequency of the composite signal W is three times the frequency of the back electromotive force of each phase, and its AC amplitude is a predetermined value depending on the rotational speed of the rotor. composite signal W
Since the alternating current component of is the modulation signal V, the modulation signal V becomes a synchronization signal that synchronizes with the rotation corresponding to fluctuations in magnetic flux density.

従って、変調器24のトランジスタ34,35のベース
間に発生する変調信号■の波形は第4図(e)に示すよ
うになる。変調信号■によって変調された変調器24の
出力電流14は、第4図(d)のように回転位置に応じ
て変化する。すなわち、V=Maxのときに14=0と
なシ、■が大きくなっていくとi4は増加してゆき、V
=Minとなるとi4は11に等しくまだは略等しくな
る。従って、(6)式にもとづくコイルへの供給電流I
aは第4図(e)に示すようになる。発生力Ia[第4
図(e)〕と磁束密度〔第4図(a)の実線〕の積であ
るから、本発明のブラシレス直流モータの発生力は第4
図(f)のようになり、変動の少ない均一な発生力を得
ることができる。また、発生力のむらの周波数も高くな
る。
Therefore, the waveform of the modulation signal (2) generated between the bases of the transistors 34 and 35 of the modulator 24 is as shown in FIG. 4(e). The output current 14 of the modulator 24 modulated by the modulation signal ■ changes depending on the rotational position as shown in FIG. 4(d). In other words, when V=Max, 14=0, and as ■ becomes larger, i4 increases, and V
When =Min, i4 is equal to 11 and is approximately equal. Therefore, the supply current I to the coil based on equation (6)
a becomes as shown in FIG. 4(e). Generated force Ia [4th
(e)] and the magnetic flux density (solid line in Fig. 4 (a)), the generated force of the brushless DC motor of the present invention is the fourth
As shown in Figure (f), uniform generated force with little variation can be obtained. Furthermore, the frequency of unevenness in the generated force also increases.

これについて更に詳しく説明する。電流検出器20の出
力v3に比例する電流を信号Vによって変調して被変調
電流i4を作シ出しているためにi 1J)V に応動
する。ここで、14<< I aであるか 3 らv3=R69・Ia と考えて良い。このv3を(1
)式に代入すると、 となる。変調信号■による変調器24の利得をq(v)
とおくと 14=9.(v)・11 ・・・・・・・・・・・(7
)となシ、V = M a x のときにg(v)=O
、V=Minのときにg(v)=1 、Min<V(M
axのときにo<g(v)<1となっている。(5) 
、 (6) 、 (7)式より、コイルへの供給電流I
aと指令信号■1の関係は、となる。従って、コイルへ
の供給電流Iaは指令信号■1に比例すると共に、変調
信号Vの値に応じて変換利得la/v1が変化している
。すなわち、第4図(e)に示すように回転位置によっ
て変化する電流Iaが位置検出器67の出力によって選
択されたコイルに供給される。その結果、指令信号v1
の値に比例する発生力が得られると共に、発生力のむら
は大幅に低減されている。また、コイルへの供給電流I
aの変化率(最小値/最大値)はとなり、変調信号■の
大きさや波形のばらつきの影響を受け難いため量産時の
性能も安定する(発生力のむらは小さくなっている)。
This will be explained in more detail. Since the current proportional to the output v3 of the current detector 20 is modulated by the signal V to produce the modulated current i4, it responds to i 1J)V . Here, it may be considered that 14<<I a or 3 v3=R69·Ia. This v3 is (1
), it becomes . The gain of the modulator 24 due to the modulation signal ■ is q(v)
So, 14=9. (v)・11 ・・・・・・・・・・・・(7
) and when V = M a x , g(v) = O
, when V=Min, g(v)=1, Min<V(M
When ax, o<g(v)<1. (5)
From equations , (6) and (7), the current I supplied to the coil
The relationship between a and command signal ■1 is as follows. Therefore, the current Ia supplied to the coil is proportional to the command signal 1, and the conversion gain la/v1 changes depending on the value of the modulation signal V. That is, as shown in FIG. 4(e), a current Ia that changes depending on the rotational position is supplied to the coil selected by the output of the position detector 67. As a result, the command signal v1
A generated force proportional to the value of is obtained, and the unevenness of the generated force is significantly reduced. Also, the supply current I to the coil
The rate of change (minimum value/maximum value) of a is as follows, and since it is less affected by variations in the magnitude and waveform of the modulation signal (2), the performance during mass production is stable (the unevenness in the generated force is small).

これについて説明すれば、変調信号Vの大きさや波形は
量産時に個々のモータによってかなり変動する(たとえ
ば、マグネットの着流ばらつき。
To explain this, the magnitude and waveform of the modulation signal V vary considerably depending on the individual motor during mass production (for example, variations in magnet contact).

コイルの形状ばらつき、マグネットの温度特性等の影響
を受ける)。
(affected by variations in coil shape, magnet temperature characteristics, etc.)

従って、変調信号Vによシ直接コイルの供給電流Iaを
変調すると、量産時のばらつきが大きく必要とする変化
率の電流を安定に得られない。しかし、前述の実施例の
ごとき構成になすならば、変調信号Vのばらつきによっ
てコイルへの供給電流Iaの波形は少し影響を受けるが
、その変化率はほとんど変化しない(変調器24の出力
電流i4は最大で11、最小で0と側視されている)。
Therefore, if the supply current Ia of the coil is directly modulated by the modulation signal V, the current with the required rate of change cannot be stably obtained due to large variations during mass production. However, if the configuration is as in the above-mentioned embodiment, the waveform of the current Ia supplied to the coil is slightly affected by variations in the modulation signal V, but the rate of change hardly changes (the output current i4 of the modulator 24 The maximum is 11 and the minimum is 0).

その結果、量産時でも十分に安定した発生力のむらの小
さい高性能のモータとなる。
The result is a high-performance motor that is sufficiently stable even during mass production, with little unevenness in generated force.

さらに、前述の実施例に示すように、駆動トラにジスタ
のhFE のばらつきの影響を低減する帰還ループを含
んで電流供給器26を構成するならば、本発明のブラシ
レス直流モータの発生力のむらの低減効果は安定となる
Furthermore, as shown in the embodiments described above, if the current supply device 26 is configured to include a feedback loop in the drive tractor to reduce the influence of variations in the hFE of the register, the unevenness in the generated force of the brushless DC motor of the present invention can be reduced. The reduction effect becomes stable.

なお、前述の説明では指令信号v1 を一定としたが、
実際には本実施例のブラシレス直流モータは速度制御が
施され、ロータの回転速度が一定となるようにしている
。従って、発生力のむらが小さくなることによって回転
速度変動が小さくなると共に、発生力のむらの周波数が
高くなることによってもモータ慣性の効果が現われ回転
速度が小さくなる。
In addition, in the above explanation, the command signal v1 was assumed to be constant, but
Actually, the brushless DC motor of this embodiment is subjected to speed control so that the rotational speed of the rotor is kept constant. Therefore, as the unevenness of the generated force becomes smaller, the fluctuation in the rotational speed becomes smaller, and as the frequency of the unevenness of the generated force becomes higher, the effect of motor inertia appears and the rotational speed becomes smaller.

なお、モータの起動・・加速段階においては、逆起電圧
が小さく、十分大きな変調信号Vを得ることができない
。いま、v=oとすると、q (v)= Xとなり、指
令信号V、に比例する電流1aがコイル14,15.1
6に供給され〔(8)式参照〕、ロータはすみやかに起
動・加速され、定常の速度制御状態に移行する。速度制
御状態になれば、十分大きな逆起電圧が発生しているの
で、前述の変調)作が行なわれ、発生力のむらが小さく
なる。
Note that during the motor startup/acceleration stage, the back electromotive voltage is small and a sufficiently large modulation signal V cannot be obtained. Now, if v = o, then q (v) = X, and the current 1a proportional to the command signal V is
6 [see equation (8)], the rotor is immediately started and accelerated, and shifts to a steady speed control state. When the speed is controlled, a sufficiently large back electromotive force is generated, so the above-mentioned modulation operation is performed, and the unevenness of the generated force is reduced.

−まだ、コイル14,15.16に生じる逆起電圧を利
用して変調信号Vを作り出しているために、附加的な構
造部品(センサー)を必要としないので、モータ構造の
変更は生じない。
- Since the modulation signal V is still generated using the back electromotive force generated in the coils 14, 15, 16, no additional structural parts (sensors) are required, so no changes to the motor structure occur.

前述の実施例では、被変調電流i4と電流検出器20の
出力v3とを合成するようにしたが、本発明はそのよう
な場合に限定されるものではない。
In the above embodiment, the modulated current i4 and the output v3 of the current detector 20 are combined, but the present invention is not limited to such a case.

第6図に本発明の他の実施例を表わす電気回路図を示す
。本実施例においては、変調器24の出力i4をトラン
ジスタ303.304からなるカレントミラーによって
反転し、抵抗301からなる合成器302に供給してい
る。その他の構成・動作は第1図に示した実施例と同様
であり、説明を省略する。電流供給器25の動作によシ
、v =v ・・・・・・・・・・・・・・・(13)
 3 となる。ここで、 V3=R69−1a ・−−−−=−・(14)V 6
= V 1−R301” 14” ” ” ” ” (
15)であるから、(13)式に代入して整理するとI
 a =’(−) ” (V、−R3o、−t4) −
−−−C1e)69 となる。R301=R7゜+R69とすれば、(16)
式は(5)式と一致する。従って、本実施例における電
流Iaおよび発生力は前述の第1図の実施例と同じにな
る。すなわち、発生力のむらは大幅に小さくなっている
FIG. 6 shows an electrical circuit diagram representing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the output i4 of the modulator 24 is inverted by a current mirror consisting of transistors 303 and 304, and is supplied to a combiner 302 consisting of a resistor 301. The other configurations and operations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, and their explanation will be omitted. Depending on the operation of the current supply device 25, v = v (13)
It becomes 3. Here, V3=R69-1a ・----=-・(14) V 6
= V 1-R301” 14” ” ” ” ” (
15), so by substituting it into equation (13) and rearranging it, we get I
a = '(-)'' (V, -R3o, -t4) -
---C1e)69. If R301=R7°+R69, (16)
The equation matches equation (5). Therefore, the current Ia and the generated force in this embodiment are the same as in the embodiment shown in FIG. 1 described above. In other words, the unevenness of the generated force is significantly reduced.

なお、3相に限らず、一般に多相のコイルを有す基モー
タに、本発明は適用可能である。また、回転力を発生す
るモータに限らず、直進力を発生し、直進移動するモー
タにも適用できる。その他、本発明の主旨を変えずして
個々の変形が可能である。
Note that the present invention is applicable not only to three-phase motors but also to base motors that generally have multi-phase coils. Further, the invention is not limited to motors that generate rotational force, but can also be applied to motors that generate linear force and move in a straight line. Other modifications can be made without changing the spirit of the invention.

発明の効果 本発明のブラシレス直流モータは発生力Qむらが著しく
小さくできる大きな利点を有する。従って、本発明にも
とづいて、音響・映像機器のシリンダモータ用のブラシ
レスモータを構成するならば、安定かつ高性能4装置を
得ることができる。
Effects of the Invention The brushless DC motor of the present invention has the great advantage that the unevenness of the generated force Q can be significantly reduced. Therefore, if a brushless motor for a cylinder motor of audio/visual equipment is constructed based on the present invention, a stable and high performance device can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例を表わす電気回路図、第2図
は電流発生器の具体的な構成例図、第3図は制御器の具
体的な構成例図、第4図は動作説明用の波形図、第6図
は本発明の他の実施例を表わす電気回路図である。 11.12・・・・・・直流電源、13・・・・・マグ
ネット、14.15.16・・・・・・コイル、2o・
・・電流検出器、21・・−・・・指令信号発生器、2
2・・・・・電流発生器、23・−・・・変調信号発生
器、24−・・変調器、26・・・・・電流供給器、6
1,62.63・・・・駆動トランジスタ、55,30
2・・−・・合成器、56・・・・制御器、57・・・
−位置検出器、5B・−選択器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名賊 
城 1ご や 爾@壊侭 0 迅 − ぐ9 緘 (5 1S \−
Fig. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a specific example of the configuration of the current generator, Fig. 3 is a specific example of the configuration of the controller, and Fig. 4 is the operation. The explanatory waveform diagram and FIG. 6 are electric circuit diagrams representing another embodiment of the present invention. 11.12...DC power supply, 13...Magnet, 14.15.16...Coil, 2o.
...Current detector, 21...Command signal generator, 2
2...Current generator, 23...Modulation signal generator, 24-...Modulator, 26...Current supply device, 6
1,62.63...drive transistor, 55,30
2...Synthesizer, 56...Controller, 57...
-Position detector, 5B.-Selector. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other thief
Castle 1 Go Yare @Katai 0 Jin-gu9 緘(5 1S \-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ロータに取付けられたマグネットと、多相のコイルと、
前記コイルへの電流路を開閉制御する複数個の駆動トラ
ンジスタを有する電流供給手段と、前記コイルへの供給
電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出
力に連動する電流信号を得る電流発生手段と、ロータの
回転位置に応じた変調信号を得る変調信号発生手段と、
前記変調信号により前記電流信号を変調した被変調信号
を得る変調手段と、指令信号を得る指令信号発生手段と
を具備し、前記電流供給手段は前記指令信号と前記被変
調電流信号の両者に応動する電流を前記多相のコイルに
供給し、かつ前記変調信号発生手段は前記多相のコイル
に誘起される逆転電圧の合成信号によシ前記変調信号を
作り出していることを特徴とするブラシレス直流モータ
A magnet attached to the rotor, a multiphase coil,
a current supply means having a plurality of drive transistors for controlling opening and closing of a current path to the coil; a current detection means for detecting the current supplied to the coil; and a current for obtaining a current signal linked to the output of the current detection means. a generating means; a modulating signal generating means for obtaining a modulating signal according to the rotational position of the rotor;
The current supply means is provided with a modulation means for obtaining a modulated signal obtained by modulating the current signal with the modulation signal, and a command signal generation means for obtaining a command signal, and the current supply means is responsive to both the command signal and the modulated current signal. a brushless direct current supplying a current to the multiphase coil, and the modulation signal generating means generating the modulation signal by a composite signal of reverse voltages induced in the multiphase coil. motor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62277086A (en) * 1986-05-22 1987-12-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Speed controller for motor
JPH03159589A (en) * 1989-11-15 1991-07-09 Fanuc Ltd Torque ripple reduction method of varable reactance type ac servo-motor

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