JPS6130517B2 - - Google Patents

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JPS6130517B2
JPS6130517B2 JP53140254A JP14025478A JPS6130517B2 JP S6130517 B2 JPS6130517 B2 JP S6130517B2 JP 53140254 A JP53140254 A JP 53140254A JP 14025478 A JP14025478 A JP 14025478A JP S6130517 B2 JPS6130517 B2 JP S6130517B2
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JP
Japan
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current
transistor
collector
npn
pnp
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JP53140254A
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Japanese (ja)
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JPS5566262A (en
Inventor
Toshio Inaji
Noriaki Wakabayashi
Yoshiaki Igarashi
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転子の位置を検出して各相の固定子
巻線に対する通電を順次切換えて行くようにした
電動機、更に詳しくは、例えば永久磁石を含む回
転子と、複数の部分巻線を直列または並列接続し
てなる互いに電気的に90゜だけずれた2相の固定
子巻線を有し、かつ磁界を電気信号に変換し得る
ホール素子を回転子の回転に応じて変化する磁界
内に配置し、上記ホール素子の出力信号を用いて
2相の固定子巻線駆動用半導体スイツチ素子群を
オン、オフさせることにより固定子巻線に順次電
流を供給して回転子を回転させるように構成した
無刷子型(または電子整流子型ともいう)の電動
機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electric motor that detects the position of a rotor and sequentially switches energization to stator windings of each phase, and more specifically, a rotor that includes, for example, a permanent magnet; It has two-phase stator windings electrically shifted by 90 degrees from each other, which are formed by connecting multiple partial windings in series or in parallel, and a Hall element capable of converting a magnetic field into an electric signal is used to control the rotation of the rotor. The output signal of the Hall element is used to turn on and off a group of semiconductor switch elements for driving two-phase stator windings, thereby sequentially supplying current to the stator windings. The present invention relates to a brushless type (also referred to as electronic commutator type) electric motor configured to rotate a rotor.

従来よりホール素子を使用して回転子の回転位
置を検出し、その出力をもつてトランジスタのご
とき半導体スイツチ素子を導通させ、固定子巻線
を駆動する無刷子型の電動機は数多く提案され、
実用化されている。
Many brushless motors have been proposed in the past that use Hall elements to detect the rotational position of the rotor, and use the output to conduct a semiconductor switch element such as a transistor to drive the stator winding.
It has been put into practical use.

しかしながら、それらの多くは固定子巻線に一
方向だけに電流を供給する、いわゆる半波駆動方
式のものである。
However, most of them are of a so-called half-wave drive type in which current is supplied to the stator winding in only one direction.

一般に固定子巻線の一方向だけに電流を供給す
る半波駆動方式の電動機は、その駆動装置を簡単
に構成できる反面、固定子巻線に流れる電流を両
方向に流れるように構成した全波駆動方式の電動
機に比べて固定子巻線の利用率が低く、効率が悪
く、発生トルクも小さいという欠点がある。
In general, a half-wave drive motor that supplies current to only one direction of the stator winding can easily configure its drive device, but a full-wave drive motor that supplies current to the stator winding in both directions. Compared to conventional electric motors, the stator windings have a lower utilization rate, are less efficient, and generate less torque.

本発明は、簡単な構成であるにもかかわらず、
半波駆動方式に比べて高トルクで、かつ高効率を
実現し得る全波駆動方式の駆動装置を有する電動
機を提供するものである。
Although the present invention has a simple configuration,
It is an object of the present invention to provide an electric motor having a full-wave drive type drive device that can achieve higher torque and higher efficiency than a half-wave drive type.

以下、本発明について説明する。 The present invention will be explained below.

本発明は、永久磁石を含む回転子の回転位置を
検出する2相のホール素子出力を利利用して、固
定子巻線駆動用トランジスタ群のベース指令電流
を回転子の回転に応じて順次切換わる4相に振り
分け(この場合、上記信号は電気的に90゜ずつ順
次切換わるものであり、同時に2つの駆動用トラ
ンジスタを導通するものでない)、上記4相のベ
ース指令電流で動作する固定子巻線駆動用トラン
ジスタ群によつて2相の固定子巻線を全波駆動す
るようにしたことを骨子とするものである。更に
詳しくは上記固定子巻線駆動用トランジスタ群は
4つのPNP型トランジスタと4つのNPN型トラ
ワンジスタを含めてなる2組のブリツジ回路で構
成されていて、各ブリツジ回路の負荷となるよう
に2相の固定子巻線が結線されている。更にそれ
ら2組のブリツジ回路の各々において各4辺をな
すトランジスタのうち、一方の極性のトランジス
タのコレクタ出力でもつて対辺の異極性のトラン
ジスタのベースを駆動してブリツジの対辺同志が
導通するようにしている。
The present invention utilizes two-phase Hall element outputs that detect the rotational position of a rotor containing permanent magnets to sequentially switch off the base command current of a group of transistors for driving stator windings in accordance with the rotation of the rotor. (In this case, the above signal is electrically switched sequentially by 90 degrees, and does not conduct two drive transistors at the same time), and the stator operates with the base command current of the above four phases. The main idea is that the two-phase stator windings are full-wave driven by a group of winding drive transistors. More specifically, the stator winding drive transistor group is composed of two sets of bridge circuits including four PNP transistors and four NPN transistors. stator windings are connected. Furthermore, in each of the two sets of bridge circuits, among the transistors forming each of the four sides, the collector output of the transistor of one polarity drives the base of the transistor of the opposite polarity on the opposite side, so that the opposite sides of the bridge are brought into conduction. ing.

すなわち、本発明は前述の4相のベース指令電
流によつて、2組のブリツジ回路のうち、常に1
組のブリツジ回路だけを動作せしめ、かつ動作中
のブリツジ回路においては対辺をなす2つのトラ
ンジスタのみを導通せしめて、ブリツジ回路の負
荷をなす2相の固定子巻線の通電相および通電方
向を電気角90゜づつ順次切換えるように構成した
ものである。
That is, according to the present invention, one of the two bridge circuits is always controlled by the four-phase base command current described above.
Only the bridge circuit of the set is operated, and in the operating bridge circuit, only the two transistors on the opposite side are made conductive, so that the current-carrying phase and direction of the two-phase stator winding that forms the load of the bridge circuit are electrically controlled. The configuration is such that the angles are switched sequentially in 90° increments.

さらに本発明は、2相の固定子巻線に上記ブリ
ツジ回路を通つて流れる電流を共通の検出抵抗に
集めて、その大きさを検出し、これを固定子巻線
電流指令回路へ負帰還して入力指令電圧に比例し
た所要の電流を固定子巻線へ供給する如く構成し
ている。
Furthermore, the present invention collects the current flowing through the bridge circuit in the two-phase stator windings into a common detection resistor, detects its magnitude, and feeds it back negatively to the stator winding current command circuit. The stator winding is configured to supply a required current proportional to the input command voltage to the stator winding.

以下、本発明の詳細を図示の実施例に基いて説
明する。
Hereinafter, details of the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例の回路構成図であ
る。同図において、1および2は回転子の回転位
置を検出するためのホール素子で、これらは図示
の如く直列に接続されて直流電源11から直流電
圧E2が供給されている。上記2つのホール素子
1,2のホール出力電圧端子1a,1bおよび2
a,2bはそれぞれ信号処理手段を構成する差動
増幅器に接続されている。本実施例では、上記差
動増幅器としては最も簡単な例としてエミツタを
共通にした2個のトランジスタで構成した差動ト
ランジスタ回路を採用している。上記ホール素子
1のホール出力端子1a,1bは第1の差動トラ
ンジタ4a,4bのベースにそれぞれ接続されて
いる。第1のトランジスタ4a,4bのエミツタ
は共に接続され、更に電圧―電流変換回路12の
出力端(出力電流をiとする)に接続されてい
る。上記電圧―電流変換回路12は最終的に固定
子巻線に対する電流指令源となるものである。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, numerals 1 and 2 are Hall elements for detecting the rotational position of the rotor, which are connected in series as shown, and are supplied with a DC voltage E 2 from a DC power source 11. Hall output voltage terminals 1a, 1b and 2 of the above two Hall elements 1 and 2
a and 2b are each connected to a differential amplifier constituting a signal processing means. In this embodiment, as the simplest example of the differential amplifier, a differential transistor circuit constituted by two transistors having a common emitter is adopted. Hall output terminals 1a and 1b of the Hall element 1 are connected to the bases of first differential transistors 4a and 4b, respectively. The emitters of the first transistors 4a and 4b are connected together and further connected to the output terminal of the voltage-current conversion circuit 12 (output current is defined as i). The voltage-current conversion circuit 12 ultimately becomes a current command source for the stator windings.

更に第1の差動トランジスタ4a,4bのコレ
クタは第2および第3の差動トランジスタ5a,
5bおよび6a,6bのそれぞれの共通エミツタ
に接続されている。
Furthermore, the collectors of the first differential transistors 4a, 4b are connected to the second and third differential transistors 5a,
5b and is connected to the common emitter of each of 6a and 6b.

また、別のホール素子2のホール出力電圧端子
2a,2bは上記第2および第3の差動トランジ
スタ5a,5bおよび6a,6bのベースにそれ
ぞれ接続されているが、この場合、ホール出力電
圧端子2aは上記差動トランジスタ5aおよび6
aのベースに接続され、また、ホール出力電圧端
子2bは上記差動トランジスタ5bおよび6bの
ベースにそれぞれ接続されている。
Further, the Hall output voltage terminals 2a, 2b of another Hall element 2 are connected to the bases of the second and third differential transistors 5a, 5b and 6a, 6b, respectively; in this case, the Hall output voltage terminals 2a is the differential transistor 5a and 6
Further, the Hall output voltage terminal 2b is connected to the bases of the differential transistors 5b and 6b, respectively.

7a,7b,7c,7dおよび8a,8b,8
c,8dは固定子巻線駆動用トランジスタであ
り、そのうちトランジスタ7a,7b,8a,8
bおよびトランジスタ7c,7d,8c,8dが
それぞれ2組のブリツジ回路の各辺を構成し、各
ブリツジ回路の負荷として固定子部分巻線3a,
3bおよび3c,3dをそれぞれ直列接続してな
る2組の2相固定子巻線を結線している。
7a, 7b, 7c, 7d and 8a, 8b, 8
c and 8d are stator winding drive transistors, among which transistors 7a, 7b, 8a, 8
b and transistors 7c, 7d, 8c, and 8d constitute each side of two sets of bridge circuits, and stator partial windings 3a,
Two sets of two-phase stator windings formed by connecting 3b, 3c, and 3d in series are connected.

前記第2および第3の差動トランジスタのコレ
クタ出力(計4つ)は2組のブリツジ回路の各4
辺をなすNPN型トランジスタ7a〜7dおよび
PNP型トランジスタ8a〜8dのうち、NPN型
トランジスタ7a〜7dのベースに接続されてい
る。残りのPNP型トランジスタ8a,8b,8
c,8dのベースはそれぞれブリツジ対辺の
NPN型トランジスタ7b,7a,7d,7cの
コレクタに抵抗9a,9b,9c,9dを介して
接続されている。また、NPN型トランジスタ7
a〜7dのエミツタは共通に接続されて共通の電
流検出抵抗10を介して接地されている。さらに
NPN型トランジスタ7a〜7dの共通エミツタ
端子は電圧―電流変換回路12の反転入力端子に
接続されることにより負帰還が施されている。
The collector outputs (total of 4) of the second and third differential transistors are connected to 4 of each of the 2 sets of bridge circuits.
NPN type transistors 7a to 7d forming the sides and
Among the PNP transistors 8a to 8d, it is connected to the bases of the NPN transistors 7a to 7d. The remaining PNP transistors 8a, 8b, 8
The bases of c and 8d are respectively on the opposite side of the bridge.
It is connected to the collectors of NPN transistors 7b, 7a, 7d, and 7c via resistors 9a, 9b, 9c, and 9d. In addition, NPN type transistor 7
The emitters a to 7d are commonly connected and grounded via a common current detection resistor 10. moreover
The common emitter terminals of the NPN transistors 7a to 7d are connected to the inverting input terminal of the voltage-current conversion circuit 12 to provide negative feedback.

なお、前記2組のブリツジ回路は直流電源14
E1から給電されるようになつてい。また、前記
トランジスタ7a〜7d、8a〜8d、抵抗9a
〜9d、電流検出抵抗10および電圧―電流変換
回路12は制御駆動手段を構成している。
Note that the two sets of bridge circuits are connected to the DC power supply 14.
Power is now supplied from E1 . In addition, the transistors 7a to 7d, 8a to 8d, and the resistor 9a
~9d, the current detection resistor 10 and the voltage-current conversion circuit 12 constitute control driving means.

第2図は本発明の主要部の構成の概念図で、こ
こでは2磁極2相巻線とした例を示している。同
図において、ホール素子1,2は永久磁石回転子
13の回転位置を検出すべく永久磁石回転子13
の回転に応じて変化する磁界内に互いに90゜隔て
て配置されている。固定子部分巻線3aと3bお
よび3cと3dは、それぞれ直列接続されて2相
の90゜ずれた固定子巻線を構成している。なお、
永久磁石回転子13は図示のような外転型に限ら
ず、内転型であつても良く、また、着磁極数も図
示のような2極に限らず、それ以上としても良い
ことはいうまでもない。
FIG. 2 is a conceptual diagram of the configuration of the main part of the present invention, showing an example of a two-pole, two-phase winding. In the figure, Hall elements 1 and 2 are connected to the permanent magnet rotor 13 in order to detect the rotational position of the permanent magnet rotor 13.
They are placed 90° apart from each other in a magnetic field that changes with the rotation of the The stator partial windings 3a and 3b and 3c and 3d are respectively connected in series to form two-phase stator windings shifted by 90 degrees. In addition,
The permanent magnet rotor 13 is not limited to the external rotor type as shown in the figure, but may be of the internal rotor type, and the number of magnetized poles is not limited to two as shown in the figure, but may also be larger. Not even.

次に本発明の実施例の動作を第3図を参照して
説明する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.

第3図は回転子の回転(回転角をθとする)に
伴つたホール素子のホール出力電圧波形を示した
図であり、第3図aはホール素子1の2つの出力
A,(ただし、A,はそれぞれホール出力圧
端子1a,1bの差動的出力電圧を示す)であ
る。第3図bはホール素子2の2つの出力B,
(ただし、B,はそれぞれホール出力電圧端子
2a,2bの差動的出力電圧を示す)であつて、
図示の如く両者間は90゜の位相差(ただし、Aと
B,とについて)を有する。なお、本図で明
らかなように、ホール出力電圧は必ずしも正弦波
状である必要はなく、図示のように台形波状でも
矩形波状であつても何らさしつかえない。
Figure 3 is a diagram showing the Hall output voltage waveform of the Hall element as the rotor rotates (rotation angle is θ), and Figure 3a shows the two outputs A, (however, A, respectively indicate the differential output voltages of the Hall output voltage terminals 1a and 1b). Figure 3b shows the two outputs B of the Hall element 2,
(However, B, indicates the differential output voltage of the Hall output voltage terminals 2a and 2b, respectively), and
As shown in the figure, there is a phase difference of 90° between them (with respect to A and B). As is clear from this figure, the Hall output voltage does not necessarily have to be sinusoidal, and may be trapezoidal or rectangular as shown.

次に、ホール素子1のホール出力電圧を受けて
動作する第1の差動トランジスタの出力(コレク
タ出力電流iAおよびiA)は第4図に示すように
なる。その電流iA,iAは第2および第3の差動
トランジスタ5a,5bおよび6a,6bのそれ
ぞれの共通エミツタに与えられ、ここでホール素
子2のホール出力電圧によて更に振り分けられ第
5図に示す如くとなる。
Next, the outputs (collector output currents i A and i A ) of the first differential transistor operating in response to the Hall output voltage of the Hall element 1 are as shown in FIG. The currents i A and i A are given to the common emitters of the second and third differential transistors 5a, 5b and 6a, 6b, where they are further divided according to the Hall output voltage of the Hall element 2. The result will be as shown in the figure.

すなわち、ホール素子2のホール出力電圧を受
けて動作する第2および第3の差動トランジスタ
のうち、トランジスタ5aと5bで構成される差
動トランジスタにより、共通エミツタ電流iA
ABとiABに振り分けられ、トランジスタ6aと
6bで構成される差動トランジスタにより共通エ
ミツタ電流iAはiABとiABに振り分けられる。
その結果、第5図に示すように回転子の回転に応
じて90゜づつ順次滑らかに切換わつてゆく4相の
コレクタ出力電流iAB,iAB,iAB,iABが得ら
れる。
That is, among the second and third differential transistors that operate in response to the Hall output voltage of the Hall element 2, the common emitter current iA is changed to iAB and iAB by the differential transistor composed of transistors 5a and 5b. The common emitter current i A is distributed to i AB and i AB by a differential transistor composed of transistors 6a and 6b.
As a result, as shown in FIG. 5, four-phase collector output currents i AB , i AB , i AB , i AB are obtained that smoothly switch in sequence by 90 degrees in accordance with the rotation of the rotor.

次に、得られた4相のコレクタ出力電流iAB
AB,iAB,iABは、そのまま2相の固定子巻線
駆動用トランジスタ7a,7b,7c,7dのベ
ース指令電流となり、前記4つのNPN型トラン
ジスタ7a〜7dと4つのPNP型トランジスタ8
a〜8dによつて各々を一辺として構成した2組
のブリツジ回路のうち、常に1組のブリツジ回路
だけを動作せしめ、かつ動作中のブリツジ回路に
おいては対辺をなす2つのトランジスタのみを90
゜の期間づつ導通せしめる。
Next, the obtained four-phase collector output current i AB ,
i AB , i AB , i AB become the base command currents of the two-phase stator winding drive transistors 7a, 7b, 7c, and 7d as they are, and the four NPN transistors 7a to 7d and the four PNP transistors 8.
Of the two sets of bridge circuits each configured as one side by a to 8d, only one set of bridge circuits is always operated, and when the bridge circuit is in operation, only the two transistors on the opposite sides are 90
Conductivity is maintained for a period of ゜.

その結果、2組のブリツジ回路の負荷をなす2
相の固定子巻線のうち、電流が供給される通電相
および電流の通電方向が90゜づつ順次切換えられ
る。
As a result, 2
Among the stator windings of the phases, the current-carrying phases to which current is supplied and the current-carrying direction are sequentially switched by 90 degrees.

例えば、固定子巻線駆動用トランジスタ7aの
ベースに電流iABが供給されて該トランジスタ7
aが導通したとき、ブリツジの対辺を構成してい
るPNP型トランジスタ8bのベースは抵抗9bを
介してトランジスタ7aのコレクタに接続されて
いるので、トランジスタ7aが導通するとトラン
ジスタ8bのベースに抵抗9bを通してベース電
流が流れ、トランジスタ8bも導通される。その
結果、固定子巻線3a,3bには、3bから3a
の方向に駆動電流Iaが供給される。その様子を模
式的に示すと第6図aのごとくなる。
For example, a current i AB is supplied to the base of the stator winding driving transistor 7a, and the transistor 7a is supplied with a current i AB.
When transistor a becomes conductive, the base of PNP transistor 8b, which forms the opposite side of the bridge, is connected to the collector of transistor 7a via resistor 9b. Base current flows and transistor 8b is also turned on. As a result, the stator windings 3a and 3b have a
A drive current Ia is supplied in the direction. The situation is schematically shown in FIG. 6a.

以下、同様にして回転子の回転角θに応じて、
固定子巻線駆動用トランジスタ7b,7c,7d
にベース電流iAB,iAB,iABが供給されたと
き、固定子巻線には、それぞれ第6図b,c,d
に示したように、3d→3c,3a→3b,3c
→3dの方向に駆動電流Iaが90゜の期間づつ供給
される。その結果、永久磁石回転子13には一定
方向の回転力が発生する。
Similarly, depending on the rotation angle θ of the rotor,
Stator winding drive transistors 7b, 7c, 7d
When base currents i AB , i AB , i AB are supplied to the stator windings, the stator windings have the following values, b, c, and d, respectively.
As shown, 3d → 3c, 3a → 3b, 3c
→The drive current Ia is supplied in the direction of 3d for each period of 90°. As a result, a rotational force in a fixed direction is generated in the permanent magnet rotor 13.

第6図から明らかなように本発明では、それぞ
れ2つのPNP型トランジスタと、それぞれ2つの
NPN型トランジスタで各辺を構成した2組のブ
リツジ回路のうち、常に1組のブリツジ回路だけ
が動作している。そして、動作中のブリツジ回路
においては、ベース指令電流が供給されたトラン
ジスタの出力でもつて、そのブリツジ対辺のトラ
ンジスタを完全導通させることにより、常にブリ
ツジ対辺の2つのトランジスタだけが導通状態に
あり、他方の対辺の2つのトランジスタは遮断状
態となつている。
As is clear from FIG. 6, in the present invention, two PNP transistors and two
Of the two bridge circuits each side of which is made up of NPN transistors, only one bridge circuit is always in operation. In an operating bridge circuit, the output of the transistor supplied with the base command current makes the transistor on the opposite side of the bridge completely conductive, so that only the two transistors on the opposite side of the bridge are always in a conductive state, while the other The two transistors on opposite sides of are in a cut-off state.

その結果、前記2組のブリツジ回路の働きによ
り、2相の固定子巻線のうち、常に1相の固定子
巻線だが通電されていて、電気角で90゜づつ固定
子巻線の通電相、および固定子巻線の通電方向が
回転子の回転位置に応じて順次切換えられること
になる。
As a result, due to the action of the two sets of bridge circuits, one of the two-phase stator windings is always energized, and the current-carrying phase of the stator winding is always energized by 90 degrees in electrical angle. , and the current direction of the stator windings are sequentially switched according to the rotational position of the rotor.

また、動作中のブリツジ回路において、導通状
態の2つにトランジスタのうち、PNP型トランジ
スタは単なるスイツチング手段として使用されて
いるため、完全導通状態にあり、他方のNPN型
トランジスタでもつて固定子巻線に流れる電流を
制御することになる。したがつて、単なるスイツ
チング手段として使用されるPNP型トランジスタ
は発熱量が小さいため、比較的小容量のトランジ
スタでよいという利点を有する。
Also, in an operating bridge circuit, of the two transistors that are conducting, the PNP transistor is used as a mere switching means, so it is completely conducting, and the other NPN transistor is also connected to the stator winding. This will control the current flowing to the Therefore, a PNP transistor used as a simple switching means has the advantage that a comparatively small capacitance transistor can be used since the amount of heat generated is small.

なお、固定子巻線駆動用のPNP型トランジスタ
7a〜7dにおいて、それぞれのベース指令電流
AB,iAB,iAB,iABの大きさが一定であつて
も、各トランジスタの電流増幅率のバラツキによ
つて固定子巻線に流れる4つの電流は大きさがそ
れぞれ異なるが、電流検出抵抗10の両端の電圧
Veを用いて電圧―電流変換回路12の反転入力
端子へ負帰還を施すことによつて、そのベース指
令電流を制御すれば、2相の固定子巻線にバラツ
キのない一定の大きさの駆動電流Iaを供給するこ
とができるとともに、電圧―電流変換回路12の
非反転入力端子に入力された指令電圧Ecに比例
する所要の電流を2相の固定子巻線に供給するこ
とが可能となる。
In addition, in the PNP type transistors 7a to 7d for stator winding drive, even if the magnitude of each base command current i AB , i AB , i AB , i AB is constant, the current amplification factor of each transistor is The four currents flowing through the stator windings have different magnitudes due to variations, but the voltage across the current detection resistor 10
If the base command current is controlled by applying negative feedback to the inverting input terminal of the voltage-current conversion circuit 12 using Ve, the two-phase stator winding can be driven with a constant magnitude without variation. In addition to being able to supply the current Ia, it is also possible to supply the required current proportional to the command voltage Ec input to the non-inverting input terminal of the voltage-current conversion circuit 12 to the two-phase stator windings. .

第7図は本発明の別の実施例を示す回路構成図
である。この第7図に示す実施例は、差動増幅器
としてNPN型トランジスタを用いトランジスタ
回路を使用したもので、上記差動トランジスタか
ら得られる4つのコレクタ出力は、2相の固定子
巻線を駆動するための2組のブリツジ回路の各辺
をなす8つのPNP型およびNPN型トランジスタ
7a〜7dおよび8a〜8dのうち、4つのPNP
型トランジスタ7a〜7dのベースに、それぞれ
供給されるようになつている。なお、第7図にお
い、第1図で説明したものと同様の働きをなすも
のについては同一の符号を付している。また、第
7図に示す実施例の回路動作については第1図の
実施例の回路動作と本質的に同様であるので、こ
こでの説明は省略する。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 7 uses a transistor circuit using NPN transistors as a differential amplifier, and the four collector outputs obtained from the differential transistors drive two-phase stator windings. Of the eight PNP type and NPN type transistors 7a to 7d and 8a to 8d forming each side of the two sets of bridge circuits for
The power is supplied to the bases of type transistors 7a to 7d, respectively. Note that, in FIG. 7, the same reference numerals are given to those having the same functions as those explained in FIG. 1. Further, since the circuit operation of the embodiment shown in FIG. 7 is essentially the same as the circuit operation of the embodiment shown in FIG. 1, a description thereof will be omitted here.

以上の説明から明らかなように、本発明は比較
的簡単な構成で、高効率、高トルクの電動機を実
現し得るもので、その効果は非常に大きいものが
ある。
As is clear from the above description, the present invention can realize a high efficiency, high torque electric motor with a relatively simple configuration, and its effects are very large.

【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の回路構成図、第2
図は同本発明の実施例の主要部の概略構成図、第
3図a,bはホール素子の出力電圧波形図、第4
図および第5図は第1図の回路動作を説明するた
めの各部の信号波形図、第6図a,b,c,dは
第1図の固定子巻線に供給される電流の通電方向
を示した模式図、第7図は本発明の別の実施例を
示す回路構成図である。 1,2……ホール素子、3a〜3d……固定子
部分巻線、4a,4b,5a,5b,6a,6
b,7a〜7d,8a〜8d……トランジスタ、
9a,9b,9c,9d……抵抗、10……電流
検出抵抗、11,14……直流電源、12……電
圧―電流変換器、13……永久磁石回転子。
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention;
The figure is a schematic configuration diagram of the main part of the embodiment of the present invention, Figures 3a and 3b are output voltage waveform diagrams of the Hall element, and Figure 4
5 and 5 are signal waveform diagrams of various parts to explain the circuit operation of FIG. 1, and FIG. FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the present invention. 1, 2...Hall element, 3a-3d...Stator partial winding, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6
b, 7a-7d, 8a-8d...transistor,
9a, 9b, 9c, 9d...Resistor, 10...Current detection resistor, 11, 14...DC power supply, 12...Voltage-current converter, 13...Permanent magnet rotor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転子の回転位置を検出する複数個のホール
素子を使用し、それらのホール素子の出力信号を
利用して半導体スイツチング手段を順次導通させ
て固定子巻線を附勢する無刷子電動機であつて、
固定子巻線に対する電流指令源と、永久磁石回転
子の回転に応じて磁界が変化する磁界内に配設さ
れた複数個のホール素子と、前記複数個のホール
素子の出力をそれぞれ入力端子に接続された差動
増幅器をホール素子1つに対して1つ又は2つず
つ具備せしめるとともに、前記差動増幅器のうち
前記電流指令源より入力電流が供給される所定の
差動増幅器の2つの差動出力電流を、他の残りの
差動増幅器の入力電流となすように構成した信号
処理手段と、この残りの差動増幅器の差動出力電
流をそれぞれベース指令電流とするNPN型(ま
たはPNP型)トランジスタと、各ベースをブリツ
ジ対辺をなす前記NPN型(またはPNP型)トラ
ンジスタのコレクタにそれぞれ抵抗を通して相互
に接続したPNP型(またはNPN型)トランジス
タのエミツタ・コレクタ路を直列接続した回路を
2組並列的に接続して前記PNP型トランジスタの
各エミツタを共に接続して直流電源の一方の端子
に接続し、前記NPN型トランジスタの各エミツ
タを共に接続して前記直流電源の他方の端子に接
続し、一方の組のNPN型トランジスタのコレク
タとPNP型トランジスタのコレクタとの接続点
と、他方の組のNPN型トランジスタのコレクタ
とPNP型トランジスタのコレクタとの接続点の間
に対応する相の固定子巻線が接続されるように構
成されたm組(ただし、mは相数)のブリツジ回
路からなる制御駆動手段を具備し、前記差動出力
電流を用いてm組のブリツジ回路のうち順次1組
のブリツジ回路のみを動作せしめ各固定子巻線に
流れる電流を前記電流指令源を制御することによ
り行なうようにしたことを特徴とする電動機。 2 固定子巻線に対する電流指令源と、回転子の
回転位置を検出するホール素子として2個使用
し、一方のホール素子には、そのホール出力電圧
をベース入力として動作し、前記電流指令源より
エミツタ電流が供給される第1の差動増幅器を接
続し、他方のホール素子には、そのホール出力電
圧をベース入力として動作する第2および第3の
差動増幅器を接続し、前記第1の差動増幅器の2
つのコレクタを差動出力電流をそれぞれ前記第2
および第3の差動増幅器のエミツタ電流とをなす
ように構成した信号処理手段とこの第2、第3の
差動増幅器のコレクタ差動出力電流をそれぞれベ
ース指令電流とするNPN型(またはPNP型)ト
ランジスタと、各ベースをブリツジ対辺をなす前
記NPN型(またはPNP型)トランジスタのコレ
クタにそれぞれ抵抗を通して相互に接続したPNP
型(またはNPN型)トランジスタのエミツタ・
コレクタ路を直列接続した回路を2組並列的に接
続して前記PNP型トランジスタの各エミツタを共
に接続して直流電源の一方の端子に接続し、前記
NPN型トランジスタの各エミツタを共に接続し
て前記直流電源の他方の端子に接続し、一方の組
のNPN型トランジスタのコレクタとPNP型トラ
ンジスタのコレクタとの接続点と、他方の組の
NPN型トランンジスタのコレクタとPNP型トラ
ンジスタのコレクタとの接続点の間に対応する相
の固定子巻線が接続されるように構成された2組
のブリツジ回路からなる制御駆動手段を具備した
特許請求の範囲第1項記載の電動機。 3 前記制御駆動手段は、前記固定子巻線に前記
ブリツジ回路を通して流れる電流を検出して、前
記信号処理手段へ負帰還する手段を含めて構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
または第2項記載の電動機。
[Claims] 1. A plurality of Hall elements are used to detect the rotational position of the rotor, and the output signals of the Hall elements are used to sequentially conduct semiconductor switching means to energize the stator windings. It is a brushless electric motor that
A current command source for the stator winding, a plurality of Hall elements disposed within a magnetic field whose magnetic field changes according to the rotation of the permanent magnet rotor, and outputs of the plurality of Hall elements to input terminals, respectively. One or two connected differential amplifiers are provided for each Hall element, and the difference between two predetermined differential amplifiers to which an input current is supplied from the current command source among the differential amplifiers is provided. A signal processing means configured to use the dynamic output current as the input current of the remaining differential amplifiers, and an NPN type (or PNP type) configured to use the differential output current of the remaining differential amplifiers as the base command current. 2) A circuit in which the emitter-collector path of a PNP type (or NPN type) transistor is connected in series with a transistor whose base is connected to the collector of the NPN type (or PNP type) transistor on the opposite side of the bridge through a resistor, respectively. The emitters of the PNP type transistors are connected together in parallel and connected to one terminal of the DC power supply, and the emitters of the NPN type transistors are connected together and connected to the other terminal of the DC power supply. The corresponding phase is fixed between the connection point between the collector of the NPN transistor and the collector of the PNP transistor in one set and the connection point between the collector of the NPN transistor and the collector of the PNP transistor in the other set. The control drive means includes m sets (where m is the number of phases) of bridge circuits configured to connect child windings, and uses the differential output current to sequentially drive one of the m sets of bridge circuits. An electric motor characterized in that only one set of bridge circuits is operated and the current flowing through each stator winding is controlled by controlling the current command source. 2. Two Hall elements are used as a current command source for the stator windings and a Hall element that detects the rotational position of the rotor.One Hall element operates with its Hall output voltage as a base input, and from the current command source, A first differential amplifier to which an emitter current is supplied is connected, and the other Hall element is connected to second and third differential amplifiers that operate with the Hall output voltage as a base input. 2 of differential amplifier
the two collectors to output the differential output current respectively to the second
and the emitter current of the third differential amplifier, and the NPN type (or PNP type) in which the base command current is the collector differential output current of the second and third differential amplifiers. ) transistor and a PNP whose base is interconnected through a resistor to the collector of the NPN (or PNP) transistor on the opposite side of the bridge.
type (or NPN type) transistor emitter
Two sets of circuits in which collector paths are connected in series are connected in parallel, each emitter of the PNP type transistor is connected together and connected to one terminal of a DC power supply, and the
The emitters of the NPN transistors are connected together and connected to the other terminal of the DC power supply, and the connection point between the collectors of the NPN transistors of one set and the collectors of the PNP transistors is connected to the collector of the NPN transistor of the other set.
A patent comprising a control drive means consisting of two sets of bridge circuits configured such that stator windings of corresponding phases are connected between the connection points of the collector of the NPN transistor and the collector of the PNP transistor. The electric motor according to claim 1. 3. The control drive means includes means for detecting a current flowing through the bridge circuit in the stator winding and providing negative feedback to the signal processing means. The electric motor according to item 1 or 2.
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