JPS6220792B2 - - Google Patents

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JPS6220792B2
JPS6220792B2 JP54067651A JP6765179A JPS6220792B2 JP S6220792 B2 JPS6220792 B2 JP S6220792B2 JP 54067651 A JP54067651 A JP 54067651A JP 6765179 A JP6765179 A JP 6765179A JP S6220792 B2 JPS6220792 B2 JP S6220792B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
time
current
electromotive force
back electromotive
Prior art date
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Expired
Application number
JP54067651A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55160980A (en
Inventor
Noriaki Wakabayashi
Toshio Inaji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6765179A priority Critical patent/JPS55160980A/en
Publication of JPS55160980A publication Critical patent/JPS55160980A/en
Publication of JPS6220792B2 publication Critical patent/JPS6220792B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02P6/20Arrangements for starting

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無刷子直流電動機に関するものであ
り、特に永久磁石回転子の回転位置角度を認識す
るのに例えばホール素子の如き検出要素を持たな
い無刷子電動機の起動性の改良に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a brushless DC motor, and particularly to a brushless DC motor that does not have a detection element such as a Hall element to recognize the rotational position angle of a permanent magnet rotor. It is about improvement.

無刷子直流電動機は刷子付の直流電動機に比べ
機械的接点を持たないため、長寿命であると同時
に電気的雑音も少なく、近年高信頼性が要求され
る産業用機器の他に音響機器などの民生機器にも
広く活用されてきている。これら無刷子電動機は
そのほとんどが励磁巻線の通電相切換えのために
刷子に相当する永久磁石回転子位置検出手段(例
えばホール素子)を使用している。しかしながら
回転子位置検出手段は決して安価なものではな
く、また電動機内部に取付けなければならないた
め構造上の制約が起ることがしばしばある。
Brushless DC motors do not have mechanical contacts compared to DC motors with brushes, so they have a long life and produce less electrical noise, making them suitable for industrial equipment that requires high reliability in recent years, as well as audio equipment. It has also been widely used in consumer devices. Most of these brushless motors use a permanent magnet rotor position detecting means (for example, a Hall element) corresponding to a brush to switch the energizing phase of the excitation winding. However, the rotor position detection means is by no means inexpensive, and since it must be installed inside the motor, there are often structural limitations.

かかる回転子位置検出手段、例えばホール素子
の如き検出要素の全く無い無刷子電動機も従来よ
り幾つか提案されている。その1つに電動機巻線
と双安定回路もしくは移相回路を有するリング状
発振回路で回転子の回転に従つて通電相を順次切
換えてゆく方法がある。この方法では上記回路の
発振周波数の設定自体が重要であつて電動機の能
力例えば効率、トルクに大きな影響を与える。従
つてホール素子などの位置検出手段を持つ無刷子
電動機に比べるとどうしても特性上見劣りする。
例えば負荷条件が大きく変つたり、回転数を変え
る必要がある場合には向かず適応性にとぼしい。
Several brushless electric motors have been proposed in the past that do not have such a rotor position detecting means, for example, a detecting element such as a Hall element. One method is to use a ring-shaped oscillation circuit having a motor winding and a bistable circuit or a phase shift circuit to sequentially switch the energized phases as the rotor rotates. In this method, the setting of the oscillation frequency of the circuit itself is important and has a great influence on the motor's performance, such as efficiency and torque. Therefore, compared to a brushless motor having a position detecting means such as a Hall element, it is inferior in terms of characteristics.
For example, it is not suitable when the load conditions change significantly or when it is necessary to change the rotation speed, and the adaptability is poor.

更にもう1つ例をあげると固定子巻線に外部発
振器から一定の周波数を有する交流電圧をかけ永
久磁石回転子を駆動する方法がある。この方法も
大きな負荷変動が与えられる場合には向かない。
電動機としては負荷に応じて電力損失が増減すべ
きであるのに対し上記方法は基本的には最大負荷
に対応する電力が常に必要であり、小負荷時には
極めて効率が悪いし、またトルクリツプルも大き
い。これを改善する手段は相当繁雑である。
To give yet another example, there is a method of driving a permanent magnet rotor by applying an alternating current voltage having a constant frequency to the stator windings from an external oscillator. This method is also not suitable when large load fluctuations are applied.
As an electric motor, the power loss should increase or decrease depending on the load, but the above method basically always requires power corresponding to the maximum load, and is extremely inefficient at small loads, and also has large torque ripple. . The means to improve this is quite complicated.

更にもう1つの例をあげると励磁巻線に誘起さ
れる逆起電力信号をとり出し信号処理をしてこれ
を位置信号となし巻線を駆動するという方法があ
る。この方法は相当複雑な回路が必要であるが最
近は集積回路技術が進歩した結果比較的容易でま
た低価格に実現できるようになつている。
To give yet another example, there is a method of extracting a back electromotive force signal induced in an excitation winding, processing the signal, and using this as a position signal to drive the winding. Although this method requires a fairly complex circuit, recent advances in integrated circuit technology have made it relatively easy and inexpensive to implement.

本発明は上記のうち最後の例に属するものであ
り且つ新規な無刷子電動機を提案するものであ
る。その結果例えばホール素子の如き回転子位置
検出手段を有する無刷子電動機と比べても遜色の
ない電動機を実現することができるものである。
The present invention belongs to the last example of the above, and proposes a new brushless electric motor. As a result, it is possible to realize a motor that is comparable to brushless motors having a rotor position detection means such as a Hall element.

特に起動時に回転子を少しばかりの角度を回す
ことにより正規の回転状態に到らしめることので
きる自起動方向及び再起動方式の無刷子電動機を
提供するものである。
Particularly, the present invention provides a brushless electric motor of a self-starting direction and restarting type, which can reach a normal rotational state by turning the rotor by a small angle at the time of starting.

以下に面面によつて本発明を説明してゆく。第
1図は本発明に係わる電動機と巻線駆動トランジ
スタの概念図である。1は永久磁石回転子。2
a,2b,2cは固定子巻線。3a,3b,3c
はそれぞれ上記巻線を駆動する巻線駆動トランジ
スタであつて、4a,4b,4cはそのベース端
子である。5は正の直流電源+Vccに接続される
端子である。この電動機の駆動は回転子1の回転
位置角度に応じて巻線駆動トランジスタ3a,3
b,3cのベース端子4a,4b,4cに順次切
換わるベース電流を印加することによつて行なわ
れる。なおこの図では2極3相(2磁極3巻線
群)の電動機を表わしており、以後これに従つて
説明してゆくが極数、相数はこの限りではないの
を予めことわつておく。
The invention will now be explained in terms of aspects. FIG. 1 is a conceptual diagram of a motor and a winding drive transistor according to the present invention. 1 is a permanent magnet rotor. 2
a, 2b, 2c are stator windings. 3a, 3b, 3c
are winding drive transistors that drive the windings, and 4a, 4b, and 4c are their base terminals. 5 is a terminal connected to a positive DC power supply + Vcc . The motor is driven by winding drive transistors 3a and 3 according to the rotational position angle of the rotor 1.
This is done by applying sequentially switched base currents to base terminals 4a, 4b, 4c of terminals b and 3c. Note that this figure shows a 2-pole, 3-phase (2-pole, 3-winding group) motor, and the following explanation will follow, but please be aware that the number of poles and phases are not limited to these. .

さて第2図は第1図に示す電動機の巻線の逆起
電力特に巻線駆動トランジスタ3a,3b,3c
のコレクタ電位を表わしたものである。図中11
a,11b,11cはそれぞれ巻線駆動トランジ
スタ3a,3b,3cのコレクタ電位の時間的推
移であつて特に破線で表わしたものは回転子1を
外部から回した時の逆起電力波形である。また実
線で表わしたものは実際に駆動されて自回転した
時の波形であり、駆動電流と巻線抵抗による電圧
降下(11aの波形についてのみ特に斜線を施し
た)がみられる。この電圧降下は発生トルクが大
きい程大きくなる。
Now, FIG. 2 shows the back electromotive force of the windings of the motor shown in FIG. 1, especially the winding drive transistors 3a, 3b, 3c.
This represents the collector potential of . 11 in the diagram
a, 11b, and 11c are the time transitions of the collector potentials of the winding drive transistors 3a, 3b, and 3c, respectively, and the broken line in particular is the waveform of the back electromotive force when the rotor 1 is turned from the outside. Furthermore, the solid line represents the waveform when the motor is actually driven and rotates on its own, and a voltage drop due to the drive current and winding resistance (only the waveform 11a is particularly shaded) can be seen. This voltage drop increases as the generated torque increases.

さて巻線の逆起電力を利用してこれを相切換え
即ち前記巻線駆動トランジスタ3a,3b,3c
のベース電流の切換えに使おうとするためにはま
ず第2図から明らかなように逆起電力波形の非通
電領域を使わなければならない。即ち例えば第2
図について言えば直流電源電圧+Vccより上の領
域を使わなければならない。これより下の領域は
通電領域を含むため使用することは出来ない。本
発明に係わる電動機では11a,11bの非通電
領域(特に+Vccより上の領域)を使つて巻線2
cを駆動し、同様に11b,11cにより巻線2
aを、11c,11aにより巻線2bをそれぞれ
駆動するようにしている。更に本発明に係わる電
動機では巻線の逆起電力の面積特に第2図につい
て言えば+Vccより上の非通電領域(言わば半波
整流された部分)の面積は永久磁石回転子1の回
転数に依存せず一定であることに着目し、逆起電
力波形11aの+Vccより上の部分の時間的加算
積分から逆起電力波形11bのVccより上の部分
の時間的減算積分したものをもつて巻線2cを駆
動するためのいわゆる位置信号となし、更に全く
同様に11bの時間的加算積分から11cの時間
的減算積分したものをもつて巻線2aを、また1
1cの時間的加算積分から11aの時間的減算積
分をしたものをもつて巻線2bをそれぞれ駆動す
るための位置信号となしている。
Now, by using the back electromotive force of the windings, this is phase switched, that is, the winding drive transistors 3a, 3b, 3c.
In order to use it for switching the base current of the back electromotive force, first, as is clear from FIG. 2, the non-current-carrying region of the back electromotive force waveform must be used. That is, for example, the second
Regarding the figure, the area above the DC power supply voltage + Vcc must be used. The area below this cannot be used because it includes an energized area. In the electric motor according to the present invention, the non-current-carrying regions 11a and 11b (particularly the region above +V cc ) are used to connect the winding 2.
Similarly, winding 2 is driven by 11b and 11c.
11c and 11a drive the winding 2b, respectively. Furthermore, in the electric motor according to the present invention, the area of the back electromotive force of the winding, especially in FIG . Focusing on the fact that it is constant without depending on This is used as a so-called position signal for driving the winding 2c, and in the same way, the temporal subtraction integral of 11c is obtained from the temporal addition integral of 11b to drive the winding 2a.
The temporal addition integral of 1c and the temporal subtraction integral of 11a are used as position signals for respectively driving the windings 2b.

第3図は以上の本発明に係わる電動機の逆起電
力の積分演算の様子を示すものである。第3図a
は第2図に示すものと同じ巻線の逆起電力(巻線
駆動トランジスタのコレクタ電位)を示す。第3
図bは第3図aの11aのハツチを施した部分の
時間的な加算積分から11bのハツチを施した部
分を時間的に減算積分したもので、巻線2cを駆
動するための位置信号に相当するものである。以
下全く同様に第3図cは第3図aの11bのハツ
チを施した部分の時間的な加算積分から11cの
ハツチを施した部分を時間的に減算積分したもの
で、巻線2aを駆動するための位置信号に相当
し、第3図dは第3図aの11cのハツチを施し
た部分の時間的な加算積分から11aのハツチを
施した部分を時間的に減算積分したもので、巻線
2bを駆動するための位置信号に相当するもので
ある。それぞれの位置信号の山はちようど該当駆
動巻線相と一致している。またその山の波高値は
回転子の回転速度に依らず常に一定(Ec)であ
る。それは前述の如く巻線の逆起電力の面積が回
転数に依らず一定であるからである。このことは
極めて重要なことであつて電動機がどのような回
転数で回転しても位置信号の大きさ(波高値)が
常に一定であるため、あたかもホール素子の如き
位置検出器を別に設けたのと同様な効果を得るこ
とが出来、非常に都合が良い。従つて超低速回転
も容易に実現できるし、またこの種の電動機特有
の自起動性が悪い点も比較的簡単な回路で補うこ
とが出来る。
FIG. 3 shows the integral calculation of the back electromotive force of the motor according to the present invention. Figure 3a
represents the back electromotive force (collector potential of the winding drive transistor) of the same winding as shown in FIG. Third
Figure b shows the temporal addition and integration of the hatched part 11a in Figure 3a, and the temporal subtraction integration of the hatched part 11b, which is used as a position signal for driving the winding 2c. It is equivalent. In the same way, Fig. 3c is a result of temporally adding and integrating the hatched part 11c in Fig. 3a, and subtracting and integrating the hatched part 11c in time, thereby driving the winding 2a. 3d corresponds to the position signal for the hatched part 11a in FIG. 3a from the temporal addition integral of the hatched part 11c, This corresponds to a position signal for driving the winding 2b. The peak of each position signal matches the corresponding drive winding phase. Further, the peak value of the peak is always constant (E c ) regardless of the rotation speed of the rotor. This is because, as mentioned above, the area of the back electromotive force of the winding is constant regardless of the rotation speed. This is extremely important, as the magnitude of the position signal (peak value) is always constant no matter what rotation speed the motor rotates. It is very convenient because you can get the same effect as . Therefore, ultra-low speed rotation can be easily achieved, and the poor self-starting characteristic of this type of motor can be compensated for with a relatively simple circuit.

更に本発明に係わる電動機では第3図b,c,
dに示す逆起電力の積分演算によつて作られた位
置信号をそのまま駆動トランジスタ3a,3b,
3cのベース電流として与えても良いが、このま
までは駆動電流のオーバーラツプが生じやすいの
で、この3つの位置信号を3差動回路を通じて滑
らかに切換える信号(例えばベース電流)に変換
している。
Furthermore, in the electric motor according to the present invention, FIGS. 3b, c,
The position signal created by the integral calculation of the back electromotive force shown in d is directly transmitted to the drive transistors 3a, 3b,
Although it may be given as a base current of 3c, as it is, overlapping of drive currents tends to occur, so these three position signals are converted into a signal (for example, a base current) that smoothly switches through three differential circuits.

第4図は3差動回路を通して滑らかに切換わる
位置信号(例えばベース電流)の波形を示す。図
中実線で描いた波形21cは巻線2cを駆動する
信号であり、破線で描いた波形21aは巻線2a
を駆動する信号であり、一点鎖線で描いた波形2
1bは巻線2bを駆動する信号である。位置信号
を上記の如く差動回路に通すこと自体は既に公知
ではあるが、これを組合せれば巻線駆動電流の望
ましくないオーバーラツプを防ぐことが出来ると
共になめらかな相切換えが実現でき、振動やトル
クリツプルの少ない良好な電動機を実現すること
が可能となる。しかしこの場合何らかの電気的ト
リガーを与えたり、あるいは回転子に対して僅か
ばかりの外力を与えてやるのが望ましい。その結
果回転子が少しばかりの角度を回われば正規の回
転状態に到り、以後は自在な任意回転数で制御す
ることが可能となる。
FIG. 4 shows the waveform of a position signal (eg, base current) that switches smoothly through a three-differential circuit. The waveform 21c drawn with a solid line in the figure is a signal that drives the winding 2c, and the waveform 21a drawn with a broken line is a signal that drives the winding 2a.
This is the signal that drives the waveform 2 drawn by the dashed line.
1b is a signal that drives winding 2b. Passing the position signal through a differential circuit as described above is already well known, but by combining this, it is possible to prevent undesirable overlap of the winding drive currents, achieve smooth phase switching, and reduce vibration and torque ripple. This makes it possible to realize a good electric motor with less. However, in this case, it is desirable to provide some kind of electrical trigger or to apply a slight external force to the rotor. As a result, after the rotor turns a small angle, it reaches a normal rotational state, and thereafter it becomes possible to control the rotor at any desired rotational speed.

第5図は本発明の概念をブロツク図的に表現し
たものである。図中2a,2b,2cは第1図と
共通の固定子巻線。3a,3b,3cも同じく巻
線駆動トランジスタである。30a,30b,3
0cはそれぞれの巻線の逆起電力の非通電領域
(特にここでは+Vccより上の部分)を取り出す
ための一種の整流回路。31a,31b,31c
はそれぞれの整流回路30a,30b,30cで
得られる逆起電力の半波波形を電流に変換する吐
出形の電圧電流変換回路。同様に32a,32
b,32cは吸引形の電圧電流変換回路。33
a,33b,33cはそれぞれ電圧電流変換回路
31bと32c,31cと32a,31aと32
bとによつて充放電される時間積分コンデンサ。
34は適当な直流電圧バイアス。35は上記コン
デンサに記憶される位置信号によつて駆動電流を
滑らかに順次切換えるための差動比較回路で、こ
こではエミツタを共通にした3差動トランジスタ
36a,36b,36cで構成する例を示す。3
7は巻線駆動電流指令。38は巻線駆動回路で、
特にここでは電流増幅トランジスタ39a,39
b,39cと巻線駆動トランジスタ3a,3b,
3cとで構成する例を示す。
FIG. 5 is a block diagram representation of the concept of the present invention. In the figure, 2a, 2b, and 2c are stator windings common to those in FIG. Similarly, 3a, 3b, and 3c are wire-wound drive transistors. 30a, 30b, 3
0c is a type of rectifier circuit for extracting the non-current-carrying region of the back electromotive force of each winding (particularly the portion above +V cc here). 31a, 31b, 31c
1 is a discharge type voltage-current conversion circuit that converts the half-wave waveform of the back electromotive force obtained in each of the rectifier circuits 30a, 30b, and 30c into a current. Similarly 32a, 32
b and 32c are attraction type voltage-current conversion circuits. 33
a, 33b, and 33c are voltage-current conversion circuits 31b and 32c, 31c and 32a, and 31a and 32, respectively.
A time-integrating capacitor charged and discharged by b.
34 is an appropriate DC voltage bias. Reference numeral 35 designates a differential comparator circuit for smoothly and sequentially switching the drive current according to the position signal stored in the capacitor, and here an example is shown in which it is composed of three differential transistors 36a, 36b, and 36c with a common emitter. . 3
7 is the winding drive current command. 38 is a winding drive circuit,
Especially here, the current amplifying transistors 39a, 39
b, 39c and winding drive transistors 3a, 3b,
An example configured with 3c is shown below.

次に22は本発明の特徴である自起動回路であ
つて基本的には直流電源とスイツチとからなる。
直流電源23a,23b,23cはそれぞれ電圧
値ea,eb,ecを有し、充放電される時間積分
コンデンサ33a,33b,33cの初期値を与
えるものである。スイツチ24a,24b,24
cは起動時にある一定時間閉じる転送スイツチで
あつて、その時直流電源23aの電圧eaがコン
デンサ33aに転送され、以下同様に23bの電
圧ebが33bに、23cの電圧ecが33cにそ
れぞれ転送されて時間積分コンデンサ初期値が決
る。次にスイツチ25b及び25cは上記とは反
対に起動時のある一定時間開く位置決めスイツチ
で、電動機の回転子の位置決めのため設けられる
ものである。
Next, 22 is a self-starting circuit which is a feature of the present invention and basically consists of a DC power supply and a switch.
The DC power sources 23a, 23b, and 23c have voltage values ea , eb , and ec , respectively, and provide initial values for the time-integrating capacitors 33a, 33b, and 33c that are charged and discharged. Switches 24a, 24b, 24
C is a transfer switch that is closed for a certain period of time at startup, and at that time, the voltage e a of the DC power supply 23a is transferred to the capacitor 33a, and in the same way, the voltage e b of 23b is transferred to 33b, and the voltage e c of 23c is transferred to 33c. The data is transferred and the initial value of the time integration capacitor is determined. Next, switches 25b and 25c are positioning switches that are opened for a certain period of time during startup, contrary to the above, and are provided for positioning the rotor of the electric motor.

次に第5図の動作、機能について説明する。巻
線に発生する逆起電力を半波整流(+Vccより上
の部分をとり出す)してこれを電流の形に変換し
加算及び減算積分するプロセスについてはあらた
めて説明するまでもないので省略するが、本積分
にあたつてはコンデンサを用いこれを充放電する
ことによつて積分演算をアナログ的に実施してい
る。次に自起動回路22について説明する。起動
時例えば電源投入時の起動時においては、永久磁
石回転子の位置信号を示すべき前記時間積分コン
デンサ33a,33b,33cの電荷は零であ
る。すると前記自起動回路22がなければ、上記
位置信号を受けて電流を切換える差動比較回路3
5の3差動トランジスタ36a,36b,36c
のベースは同電位となるため、上記トランジスタ
36a,36b,36cの特性がよく揃つていれ
ば結果的に巻線駆動電流はほぼ同一となり、従つ
て巻線駆動トランジスタの3a,3b,3cのコ
レクタ電位はいずれも+Vccより低くなるので、
この電流により回転子がある方向に僅かに動いた
としても逆起電力は小さいため+Vccの閾値を越
えることがなく、前記時間積分コンデンサ33
a,33b,33cには充放電もされず起動され
ないことになる。実際は前記トランジスタ36
a,36b,36cのバラツキ、その後の電流増
幅率の差等によりある特定の巻線のみに流れるこ
とが多い、特に巻線の電流総計を一定にするよう
な帰還系をとり入れる場合その傾向が著しい。従
つてこの電流によつて回転子がある方向に僅かに
動けばある巻線の逆起電力は+Vccの閾値を越え
ることがあり、その結果前記時間積分コンデンサ
33a,33b,33cのあるものは充電され起
動されることもある。しかしながらこれは確率的
にみて確実なものとは言えない。この欠点を解決
するのが自起動回路22であつて起動時に強制的
に前記時間積分コンデンサ33a,33b,33
cに初期値を与えようとするものである。そのた
めに電圧値ea,eb,ecをそれぞれ有する直流
電源23a,23c,23cを設けておき、起動
時の僅かな時間のみ閉じる転送スイツチ24a,
24b,24cを通してコンデンサ33a,33
b,33cに上記電圧値を充電転送するようにし
ている。こうすることにより起動時は、ある特定
の巻線のみ駆動することができるため、これによ
つて回転子がある方向に動けば他の巻線の逆起電
力は+Vccの閾値を越えて半波整流されるように
なるため前記積分コンデンサに新しい位置情報が
与えられるようになり、その結果起動は一層確実
になる。
Next, the operations and functions shown in FIG. 5 will be explained. There is no need to explain the process of half-wave rectification of the back electromotive force generated in the winding (extracting the part above + Vcc ), converting it into a current form, adding, subtracting, and integrating it, so it will be omitted. However, in this integration, a capacitor is used and the integral calculation is performed in an analog manner by charging and discharging the capacitor. Next, the self-starting circuit 22 will be explained. At the time of startup, for example, when the power is turned on, the charge on the time integrating capacitors 33a, 33b, and 33c, which should indicate the position signal of the permanent magnet rotor, is zero. Then, if the self-starting circuit 22 is not present, the differential comparator circuit 3 that receives the position signal and switches the current
5 three differential transistors 36a, 36b, 36c
Since the bases of the transistors 36a, 36b, and 36c have the same potential, the winding drive currents will be almost the same as a result if the characteristics of the transistors 36a, 36b, and 36c are well matched. Since both collector potentials are lower than +V cc ,
Even if the rotor moves slightly in a certain direction due to this current, the back electromotive force is small, so it will not exceed the +Vcc threshold, and the time integrating capacitor 33 will not exceed the + Vcc threshold.
A, 33b, and 33c are not charged or discharged and are not activated. Actually, the transistor 36
Due to variations in a, 36b, and 36c, and subsequent differences in current amplification factors, the current often flows only to a specific winding, and this tendency is particularly noticeable when incorporating a feedback system that keeps the total current in the windings constant. . Therefore, if the rotor moves slightly in a certain direction due to this current, the back electromotive force in a certain winding may exceed the + Vcc threshold, and as a result, some of the time integrating capacitors 33a, 33b, 33c It may also be charged and activated. However, this cannot be said to be certain from a probabilistic standpoint. The self-starting circuit 22 solves this drawback, and at startup, the time integrating capacitors 33a, 33b, 33 are forcibly connected to each other.
The purpose is to give an initial value to c. For this purpose, DC power supplies 23a, 23c, and 23c having voltage values e a , e b , and e c are provided, respectively, and transfer switches 24 a, 23 c, which are closed only for a short time at startup, are provided.
Capacitors 33a, 33 through 24b, 24c
The above voltage value is charged and transferred to terminals b and 33c. By doing this, only a specific winding can be driven at startup, so if the rotor moves in a certain direction, the back electromotive force in the other windings will exceed the + Vcc threshold and be halved. Since the waves are now rectified, new position information is provided to the integrating capacitor, so that starting is more reliable.

しかしながらこの場合起動の最初の一瞬は回転
子の回転方向が決らず一旦は反対に動き出したり
してしばらく時間がたつてから正規の回転に到る
こともあるため起動に要する時間がややかかると
いう欠点がある。そこで本発明では更にこの欠点
を除去するため、起動に先立つてあるいは起動と
同時に回転子の位置決めを行ない、この回転子の
位置に合致する初期値を時間積分コンデンサ33
a,33b,33cに与えるという方法によつて
起動に要する時間をさらに短かくコントロールす
ると同時に一層確実な起動を保証するようにして
いる。回転子の位置決めは起動の際にある短時間
特定の巻線のみを付勢すれば良く、第5図に示す
概念ブロツク図では起動の際にある短時間開く位
置決めスイツチ25b,25cで実現している。
位置決めスイツチ25b,25cが開けば前記時
間積分コンデンサ33a,33b,33cの情報
にかかわらず差動比較回路35の3差動トランジ
スタのうち36cのみが導通し、結局固定子巻線
2cのみに駆動電流が流れる。特定の巻線のみを
付勢する方法は第5図に示すものにとどまらず、
例えば巻線駆動トランジスタ3a,3b,3cの
うち1つに外部からベース電流を与え、他のベー
ス電流が流れないようにしても良い。
However, in this case, the rotation direction of the rotor is not determined at the first moment of startup, and it may start to rotate in the opposite direction, and then after a while, it may reach normal rotation, so it takes a little time to start. There is. Therefore, in the present invention, in order to further eliminate this drawback, the rotor is positioned before or at the same time as starting, and an initial value that matches the rotor position is set to the time integral capacitor 33.
By applying the signals to the signals a, 33b, and 33c, the time required for activation is controlled to be further shortened, and at the same time, more reliable activation is ensured. Positioning of the rotor can be achieved by energizing only specific windings for a short period of time during startup, and in the conceptual block diagram shown in FIG. There is.
When the positioning switches 25b and 25c are opened, only 36c of the three differential transistors of the differential comparator circuit 35 becomes conductive, regardless of the information on the time integration capacitors 33a, 33b, and 33c, and the drive current only flows to the stator winding 2c. flows. The method of energizing only a specific winding is not limited to the one shown in FIG.
For example, a base current may be externally applied to one of the winding drive transistors 3a, 3b, and 3c, so that the other base currents do not flow.

なお起動時に閉じる転送スイツチ24a,24
b,24cの閉じる時間は開く位置決めスイツチ
25b,25cの開く時間と重つて等しいかそれ
より短くなくてはならない。なぜなら上記スイツ
チ25b,25cが閉じて回転子が正規の回転に
入れば時間積分コンデンサ33a,33b,33
cは巻線に発生する逆起電力に応じて充放電され
なければならず他から如何なる強制充放電を受け
てはならないからである。従つてもし転送スイツ
チ24a,24b,24cの閉じる時刻を位置決
めスイツチ25b,25cの閉じた直後にシーケ
ンシヤルに設定したい時は、即ち回転子の位置決
め完了直後に時間積分コンデンサ33a,33
b,33cにその初期値を転送したい時には転送
スイツチ24a,24b,24cの閉じる時間の
長さは極く短時間でなければならないことは明ら
かである。
Note that transfer switches 24a, 24 that close at startup
The closing time of the positioning switches 25b, 24c must be equal to or shorter than the opening time of the opening positioning switches 25b, 25c. This is because when the switches 25b and 25c are closed and the rotor starts rotating normally, the time integral capacitors 33a, 33b, 33
This is because c must be charged and discharged in accordance with the back electromotive force generated in the winding, and must not be subjected to any forced charging or discharging from any other source. Therefore, if you want to sequentially set the closing time of the transfer switches 24a, 24b, 24c immediately after the positioning switches 25b, 25c close, that is, the time integrating capacitors 33a, 33 should be set immediately after the rotor positioning is completed.
It is clear that when it is desired to transfer the initial values to the transfer switches 24a, 24b and 33c, the length of time that the transfer switches 24a, 24b and 24c are closed must be extremely short.

なおまた第5図について信号系路はすべて3系
路となつているが、これは固定子巻線が3つ(3
相)あるためであつて、従つて巻線相数が変れば
それに応じて系路数も変るべきものであつて、3
系路に限定するものではない。
Furthermore, all the signal lines in Fig. 5 are 3 lines, but this is because there are 3 stator windings (3
Therefore, if the number of winding phases changes, the number of paths should also change accordingly.
It is not limited to routes.

第6図は本発明の自起動時におけるプロセスを
図解する波形図である。第6図aは巻線駆動トラ
ンジスタのコレクタ電位の時間的推移を示すもの
であり、80a,80b,80cはそれぞれ巻線
駆動トランジスタ3a,3b,3cのコレクタ電
位を示す。ここでは時刻t=0で巻線2cのみが
付勢され(その時80cの電位は低くなつてい
る)、t=tsでそれが解除されて回転子が自起動
し次第に回転を上げてゆく様子を示す。第6図
b,c,dはそれぞれ時間積分コンデンサ33
c,33a,33bのいわゆる位置信号に相当す
る電圧の推移であつて、それぞれのコンデンサに
は初期値としてec,ea,edの電圧が与えられ
る(t=0からt=tsまで)。また第6図eは上
記時間積分コンデンサ33a,33b,33cに
蓄積される電圧が差動切換回路35によつて滑ら
かに切換えられる位置信号(例えば巻線駆動トラ
ンジスタのベース電流)を示し、81a,81
b,81cはそれぞれ最終的に巻線2a,2b,
2cの電流と対応するものである。なお時刻t=
0からt=tsまでは前述のとおり強制的に巻線
2cのみが付勢されるようになつている。その結
果その間に回転子は位置決めされることになるの
であるが、回転子と巻線の相対位置で言えば時刻
t=tsになれば永久磁石回転子のN極、S極の
磁極のうちどちらか所定の磁極の中心が固定子巻
線2cのほぼ中心に対向する位置まで回転して位
置決めされる。この状態は前述第3図の逆起電力
積分演算の様子を示す図で言うと第3図aのt=
Nの時刻と対応するものであつて時間積分コン
デンサ33c,33a,33bに与えるべき初期
値とは第3図b,c,dのt=tNの時刻におけ
る電圧と言うことができる。
FIG. 6 is a waveform diagram illustrating the process during self-startup of the present invention. FIG. 6a shows the time course of the collector potentials of the wire-wound drive transistors, and 80a, 80b, and 80c indicate the collector potentials of the wire-wound drive transistors 3a, 3b, and 3c, respectively. Here, only the winding 2c is energized at time t=0 (at that time, the potential of 80c is low), and at t= ts , it is released, and the rotor starts automatically and gradually increases the rotation. shows. Figure 6 b, c, and d are time-integrating capacitors 33, respectively.
This is the transition of voltages corresponding to so-called position signals of capacitors c, 33a, and 33b, where voltages e c , e a , and e d are given as initial values to each capacitor (from t=0 to t=t s ). Further, FIG. 6e shows a position signal (for example, a base current of a winding drive transistor) in which the voltage accumulated in the time-integrating capacitors 33a, 33b, and 33c is smoothly switched by the differential switching circuit 35; 81
b, 81c are finally windings 2a, 2b,
This corresponds to the current of 2c. Note that time t=
From 0 to t= ts , only the winding 2c is forcibly energized as described above. As a result, the rotor will be positioned during that time, but in terms of the relative position of the rotor and the windings, at time t = t s , one of the magnetic poles of the permanent magnet rotor, the N pole and the S pole. The center of one of the predetermined magnetic poles is rotated and positioned to a position substantially opposing the center of the stator winding 2c. In the diagram showing the back electromotive force integral calculation shown in FIG. 3, this state corresponds to t=
The initial value corresponding to the time t N and which should be applied to the time integration capacitors 33c, 33a, and 33b can be said to be the voltage at the time t=t N in FIGS. 3b, c, and d.

第7図は本発明の具体的実施例である。図中第
5図と共通の部分には同一の番号を付けた。60
a,60b,60cは巻線の逆起電力を半波整流
し、吐出形及び吸引形の電流に変換する電圧電流
変換回路であり、第5図の30a,31a,32
aに相当する。60b,60cについても全く同
様である。この3つの変換回路60a,60b,
60cは全く同一であるので60aについてだけ
説明する。61はダイオードであり、ここには抵
抗62でほぼ決る一定電流I0が常時流れている。
トランジスタ63はダイオード61とカレントミ
ラー回路を構成しているためやはりI0の電流を吸
引するよう動作する。一方抵抗64の値は抵抗6
2に等しく今仮に巻線駆動トランジスタ3aのコ
レクタ電位がちようど+Vccに等しければ抵抗6
4を流れる電流はI0に等しく、従つてダイオード
68への分流電流は零となる。次に巻線駆動トラ
ンジスタ3aのコレクタ電位が+Vccより低くな
れば、抵抗64を流れる電流はI0より少くなりダ
イオード68への分流電流はやはり零となる。一
方巻線駆動トランジスタ3aのコレクタ電位が+
ccより高くなると(△V高くなるとする)、抵
抗64を流れる電流はI0より増加してゆく。その
増加分は△Vを抵抗64の抵抗値で割つたものに
等しくこの量はダイオード68に分流する。従つ
てダイオード68に分流される電流は逆起電力を
半波整流したものを電流変換したものになるから
61,62,63,64で構成される回路部分は
半波整流回路と電圧電流変換回路とを兼ねる。次
にトランジスタ69,70はダイオード68とカ
レントミラー回路を構成するためダイオード68
の分流電流と同一の電流を共に吸引する。トラン
ジスタ70のコレクタは充放電積分コンデンサ3
3bに接続されているので、これを放電すること
になり、従つてトランジスタ70は吸引形の電流
源となる。一方トランジスタ69のコレクタはダ
イオード71と接続されており、またダイオード
71とトランジスタ72はカレントミラー回路を
構成しているためトランジスタ72はダイオード
68の分流電流と同一の電流を吐出する。またト
ランジスタ72のコレクタは充放電積分コンデン
サ33cに接続されているのでこれを充電するこ
とになり、従つてトランジスタ72は吐出形の電
流源となる。なお抵抗73は比較的小さな抵抗で
あり、ダイオード71とトランジスタ72よりな
るカレントミラー回路のゲインを僅かに下げ、結
果的にトランジスタ72の吐出電流量をダイオー
ド68の分流電流量より僅かに少くしている。
FIG. 7 shows a specific embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIG. 5 are given the same numbers. 60
30a, 31a, 32 in FIG.
Corresponds to a. The same applies to 60b and 60c. These three conversion circuits 60a, 60b,
Since 60c is completely the same, only 60a will be explained. 61 is a diode, through which a constant current I 0 approximately determined by the resistor 62 always flows.
Since the transistor 63 constitutes a current mirror circuit with the diode 61, it also operates to absorb the current of I 0 . On the other hand, the value of resistor 64 is resistor 6
If the collector potential of the winding drive transistor 3a is equal to + Vcc , then the resistor 6
The current flowing through 4 is equal to I 0 and therefore the shunt current to diode 68 is zero. Next, when the collector potential of the winding drive transistor 3a becomes lower than + Vcc , the current flowing through the resistor 64 becomes less than I0 , and the shunt current to the diode 68 becomes zero. On the other hand, the collector potential of the winding drive transistor 3a is +
When it becomes higher than Vcc (assuming that ΔV becomes higher), the current flowing through the resistor 64 increases from I0 . The increase is equal to ΔV divided by the resistance value of resistor 64, and this amount is shunted to diode 68. Therefore, the current shunted to the diode 68 is a half-wave rectified back electromotive force converted into a current, so the circuit section composed of 61, 62, 63, and 64 is a half-wave rectifier circuit and a voltage-current converter circuit. Also serves as Next, the transistors 69 and 70 form a current mirror circuit with the diode 68.
It attracts the same current as the shunt current. The collector of the transistor 70 is the charge/discharge integrating capacitor 3
3b, it will be discharged, and therefore the transistor 70 will become an attraction type current source. On the other hand, the collector of transistor 69 is connected to diode 71, and since diode 71 and transistor 72 constitute a current mirror circuit, transistor 72 discharges the same current as the shunt current of diode 68. Further, since the collector of the transistor 72 is connected to the charging/discharging integrating capacitor 33c, this is charged, and therefore the transistor 72 becomes a discharge type current source. Note that the resistor 73 is a relatively small resistor, which slightly lowers the gain of the current mirror circuit made up of the diode 71 and the transistor 72, and as a result, the amount of current discharged from the transistor 72 is made slightly smaller than the amount of shunt current from the diode 68. There is.

22は自起動回路であつて、24a,24b,
24cはトランジスタによる転送スイツチであ
り、起動時の僅かな時間のみ導通して、時間積分
コンデンサ33a,33b,33cに初期値を与
えるものである。トランジスタ14a,14b,
14cは抵抗15a,15b,15cをそれぞれ
介して前記スイツチトランジスタ24a,24
b,24cのベースに接続されるスイツチトラン
ジスタ駆動用トランジスタである。そのベースは
共通に接続されそのベース端子83には起動時に
僅かな時間巾τの正パルスが印加される。さて
起動時に時間積分コンデンサ33a,33b,3
3cにそれぞれ転送されるべき電圧値ea,eb
cを有する直流電流は本具体的実施例において
は直流電源+Vccと直流電圧バイアス34を抵抗
分割することにより得ている。即ち電圧値ea
抵抗16aと17a、電圧値ebは抵抗16bと
17b、電圧値ecは抵抗16c,17cによつ
て抵抗分割されて作られている。上記抵抗は比較
的低い値の抵抗を使い、出力インピーダンスを低
くすべきである。なお上記直流電圧バイアス34
は充分低出力インピーダンスであつてかつ+Vcc
よりも低い電圧を有するものでなければならな
い。
22 is a self-starting circuit, 24a, 24b,
Reference numeral 24c denotes a transfer switch made of a transistor, which is conductive only for a short period of time at the time of startup, and provides initial values to the time integration capacitors 33a, 33b, and 33c. Transistors 14a, 14b,
14c connects the switch transistors 24a, 24 via resistors 15a, 15b, 15c, respectively.
This is a transistor for driving a switch transistor connected to the bases of transistors b and 24c. Their bases are commonly connected, and a positive pulse with a short time width τ 0 is applied to the base terminal 83 at startup. Now, at startup, the time integration capacitors 33a, 33b, 3
3c, the voltage values e a , e b , respectively to be transferred to
In this specific embodiment, the DC current having e c is obtained by resistor-dividing the DC power supply + Vcc and the DC voltage bias 34. That is, the voltage value e a is created by resistor division by resistors 16a and 17a, the voltage value e b by resistors 16b and 17b, and the voltage value e c by resistors 16c and 17c. The resistor should have a relatively low value and should have a low output impedance. Note that the above DC voltage bias 34
has a sufficiently low output impedance and +V cc
The voltage must be lower than that of the

次に25b,25cはやはりトランジスタによ
るスイツチであり、起動時の僅かな時間のみを遮
断して永久磁石回転子の位置決めを行うものであ
る。次にトランジスタ26b,26cは抵抗27
b,27cをそれぞれ介して前記スイツチトラン
ジスタ25b,25cのベースに接続されるスイ
ツチトランジスタ駆動用トランジスタである。該
トランジスタ26b,26cはインバータートラ
ンジスタ28を介して駆動される。なおこのイン
バータートランジスタ28のベースは前記スイツ
チトランジスタ駆動トランジスタ14a,14
b,14cのベースと共通に接続されそのベース
端子83より前記起動時の正パルスが与えられる
ようになつているため、起動時のみスイツチトラ
ンジスタ25b,25c遮断され、最終的にはこ
の間固定子巻線2cのみが付勢される。
Next, 25b and 25c are transistor-based switches, which are used to position the permanent magnet rotor by interrupting only a short period of time during startup. Next, the transistors 26b and 26c are connected to the resistor 27.
This is a switch transistor driving transistor connected to the bases of the switch transistors 25b and 25c via terminals b and 27c, respectively. The transistors 26b and 26c are driven via an inverter transistor 28. Note that the base of this inverter transistor 28 is connected to the switch transistor drive transistors 14a, 14.
Since the bases of the switch transistors 25b and 14c are connected in common and the positive pulse at the time of startup is applied from the base terminal 83, the switch transistors 25b and 25c are cut off only at the time of startup, and finally, during this period, the stator winding Only line 2c is energized.

なお前記正パルスは通常は直流電源+Vccの印
加と同時に与えられるものであるが、巻線駆動指
令37の印加と同時に与えられても良い。
The positive pulse is normally applied at the same time as the DC power supply + Vcc is applied, but may be applied simultaneously with the application of the winding drive command 37.

第8図は本発明を更に改良するために付加され
る再起動方式の概念図である。前述した自起動方
式はほぼ完全な自起動を期待できるが、回転子が
回転している時に外力などにより強制的に回転を
停止させられた場合などでは、前記時間積分コン
デンサのリーケージカレントなどによつて位置情
報が時間的に喪失してゆくため再起動できなくな
ることがある。そのため巻線の逆起電力の大きさ
を検出する検出回路と逆起電力の大きさがある所
定のレベル以下であるような時間を計測する回路
と、上記時間がある所定時間を越えると再起動信
号を出力する回路とで再起動回路を構成してい
る。以下図面について説明する。75は巻線の逆
起電力の大きさを検出する検出回路、76は逆起
電力の大きさがある所定レベル以下であるような
時間を計測する時間計測回路、77は上記時間が
ある所定時間を越えると再起動信号を出力する回
路であつて、この再起動信号は前記第7図の自起
動回路22の共通ベース端子83に与えられる時
間巾τの正のパルスである。かく構成すること
により電動機が回転停止してから一定時間たつと
再起動信号が発せられ、この信号によつて前記自
起動回路22が再びトリガされモータの再起動を
促す。またこの再起動信号は電動機が起動するま
で所定時間間隔で繰り返し繰り返し与えられるも
のである。従つて最初の自起動の失敗についても
これを保証することが出来る。
FIG. 8 is a conceptual diagram of a restart method added to further improve the present invention. The above-mentioned self-starting method can be expected to achieve almost complete self-starting, but if the rotor is forcibly stopped by an external force while it is rotating, leakage current in the time-integrating capacitor may occur. As the location information is lost over time, it may become impossible to restart the device. Therefore, there is a detection circuit that detects the magnitude of the back electromotive force in the winding, a circuit that measures the time when the magnitude of the back electromotive force is below a certain predetermined level, and a circuit that restarts when the above-mentioned time exceeds a certain predetermined time. The restart circuit is composed of a circuit that outputs a signal. The drawings will be explained below. 75 is a detection circuit that detects the magnitude of the back electromotive force of the winding; 76 is a time measurement circuit that measures the time during which the magnitude of the back electromotive force is below a certain predetermined level; and 77 is a predetermined time period in which the above-mentioned time is present. This circuit outputs a restart signal when the self-start circuit 22 exceeds 0, and this restart signal is a positive pulse having a time width τ 0 applied to the common base terminal 83 of the self-start circuit 22 shown in FIG. With this configuration, a restart signal is issued after a certain period of time has passed after the electric motor stops rotating, and this signal triggers the self-start circuit 22 again to urge the motor to restart. Further, this restart signal is repeatedly given at predetermined time intervals until the motor is started. Therefore, this can be guaranteed even if the first self-startup fails.

第9図は上記再起動方式による再起動回路の具
体的実施例である。これを説明するとトランジス
タ84a,84b,84cは巻線の逆起電力のレ
ベルを検出するものであり、エミツタがそれぞれ
抵抗85a,85b,85cを介して巻線2a,
2b,2cに接続されており、逆起電力がエミツ
タベース接合電位差VEBだけ電源電圧+Vccより
も高くなると導通し電流を流す。トランジスタ8
4a,84b,84cのコレクタは共通接続さ
れ、上記検出電流は加算されてリセツトトランジ
スタ86のベースに与えられ。従つてリセツトト
ランジスタ86は巻線の逆起電力の尖頭値がVEB
より大きくなれば周期的にON−OFFする。VEB
より小さければOFFのままである。次にリセツ
トトランジスタ86は時間計測コンデンサ87を
リセツトするよう接続される。また上記コンデン
サ87には充電抵抗88を通じて電源電圧+Vcc
より常時充電されている。従つて巻線の逆起電力
がVEBより小さければリセツトトランジスタ86
はOFFのままであるので時間計測コンデンサ8
7の充電は進みその電位は上昇してゆく。89は
コンパレータであり、比較電圧90のEsと上記
コンデンサ87の両端電位とを比較し、コンデン
サ87の充電が進み所定の時間を経過してEs
越えるとその出力が高い状態から低い状態に変化
する。91はワンシヨツトパルス回路であり、上
記コンパレータ89の出力の状態の変化を受けて
時間巾τのワンシヨツト正パルスを発生する。
この正パルスは前述の起動時に自起動回路22に
与えられる僅かな時間巾τの正パルスに該当す
るものであつて第7図の共通ベース端子83に与
えられる。92は直流電源+Vcc印加時など初期
起動のワンシヨツトパルスをトリガするためのト
リガ入力端子である。次に抵抗93はワンシヨツ
ト正パルスをリセツトトランジスタ86のベース
に戻すものであり、電動機がなお起動しないよう
な時は、所定時間間隔で繰り返しワンシヨツト正
パルスを発生できるようにするための帰還抵抗で
ある。
FIG. 9 shows a specific embodiment of a restart circuit using the above-mentioned restart method. To explain this, the transistors 84a, 84b, and 84c detect the level of the back electromotive force of the windings, and their emitters connect the windings 2a, 84c through the resistors 85a, 85b, and 85c, respectively.
2b and 2c, and when the back electromotive force becomes higher than the power supply voltage +V cc by the emitter-base junction potential difference V EB , conduction occurs and a current flows. transistor 8
The collectors of 4a, 84b, and 84c are commonly connected, and the detected currents are added and applied to the base of reset transistor 86. Therefore, the peak value of the back electromotive force of the winding of the reset transistor 86 is V EB
If it becomes larger, it will turn on and off periodically. VEB
If it is smaller, it remains OFF. Reset transistor 86 is then connected to reset time measurement capacitor 87. In addition, the capacitor 87 is connected to the power supply voltage +V cc through the charging resistor 88.
It is constantly charged. Therefore, if the back electromotive force of the winding is smaller than VEB , the reset transistor 86
remains OFF, so the time measurement capacitor 8
7's charging progresses and its potential rises. 89 is a comparator that compares E s of the comparison voltage 90 with the potential across the capacitor 87, and when the capacitor 87 is charged and exceeds E s after a predetermined time, its output changes from a high state to a low state. Changes to A one-shot pulse circuit 91 generates a one-shot positive pulse having a time width τ 0 in response to a change in the state of the output of the comparator 89.
This positive pulse corresponds to the positive pulse of a short time width τ 0 given to the self-starting circuit 22 at the time of startup described above, and is given to the common base terminal 83 in FIG. Reference numeral 92 is a trigger input terminal for triggering a one-shot pulse for initial startup, such as when a DC power supply + Vcc is applied. Next, the resistor 93 is used to return the one-shot positive pulse to the base of the reset transistor 86, and is a feedback resistor to enable the one-shot positive pulse to be generated repeatedly at predetermined time intervals if the motor still does not start. .

第9図の再起動回路の実施例では逆起電力の大
きさを検出するのにトランジスタのVEBを利用し
たが、他にも幾つかの方法がある。例えば第5図
に示す巻線の逆起電力の電圧電流変換回路の吐出
電流、あるいは吸引電流の量で判定してもよい。
この電流は巻線の逆起電力を電流に変換したもの
であるから例えばこの電流量と別個に設けた基準
電流を比較しても良いし、また抵抗に流し込みそ
の両端に発生する電圧と基準となる電圧を比較し
ても良い。この場合には基準は自由に設定できる
ため、トランジスタのVEBを利用するものよりは
都合が良いかも知れない。
In the embodiment of the restart circuit shown in FIG. 9, the V EB of the transistor is used to detect the magnitude of the back electromotive force, but there are several other methods. For example, the determination may be made based on the amount of discharge current or suction current of the voltage-current conversion circuit for the back electromotive force of the winding shown in FIG. 5.
This current is obtained by converting the back electromotive force of the winding into a current, so for example, you can compare this current amount with a separately provided reference current, or you can flow it into a resistor and compare it with the voltage generated across it and the reference current. You may also compare the voltages. In this case, the standard can be set freely, so it may be more convenient than using the V EB of the transistor.

また逆起電力の大きさが所定のレベル以下であ
るような時間を計測する回路は本実施例では時間
計測コンデンサ87及び充電抵抗88とコンパレ
ータ89に依つているが、要するにこれは一種の
遅延タイマーに他ならず、同等の機能を果すもの
であれば良く、必ずしも本実施例に限定されるも
のではない。
In addition, the circuit that measures the time during which the magnitude of the back electromotive force is below a predetermined level relies on a time measuring capacitor 87, a charging resistor 88, and a comparator 89 in this embodiment, but in short, this circuit is a type of delay timer. Any other device may be used as long as it performs the same function, and is not necessarily limited to this embodiment.

以上のように再起動回路を構成することで逆起
電力が所定のレベル以下の状態で所定の一定時間
を経過すれば電動機の回転は停止したものと判定
し、再起動信号を発生させこれによつて再び前記
自起動回路を動作させ電動機を再起動させること
が出来る。本再起動回路は最初の自起動の何らか
の原因による失敗についてもこれを保証するもの
であるので本再起動回路を付加すれば起動に関す
る信頼性は極めて高くなる。
By configuring the restart circuit as described above, if a predetermined period of time has elapsed with the back electromotive force below a predetermined level, it is determined that the motor rotation has stopped, and a restart signal is generated. Therefore, the self-starting circuit can be operated again to restart the electric motor. This restart circuit guarantees even if the initial self-start fails due to any cause, so adding this restart circuit will greatly increase the reliability regarding startup.

以上説明してきたように本発明によれば、その
自起動方式については自起動時間の短縮と自起動
が確実になること、再起動方式については外力に
よる強制回転停止あるいは最初の自起動失敗を保
証するものであり、その結果、回転子位置を例え
ばホール素子の如き検出要素を利用して直接的に
認識する従来の無刷子電動機に比較しても遜色の
ない電動機を実現することができる。
As explained above, according to the present invention, the self-starting method reduces the self-starting time and ensures self-starting, and the restarting method guarantees against forced rotation stop due to external force or initial self-starting failure. As a result, it is possible to realize a motor that is comparable to conventional brushless motors in which the rotor position is directly recognized using a detection element such as a Hall element.

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

第1図は本発明に係わる電動機と巻線駆動トラ
ンジスタの概念図、第2図は第1図に示す電動機
の巻線駆動トランジスタのコレクタ電位を表わす
波形図、第3図は逆起電力の積分演算の様子を示
す波形図、第4図は3差動回路を通して滑らかに
切換る位置信号の波形図、第5図は本発明の一実
施例を示すブロツク図、第6図は本発明の起動時
におけるプロセスを図解する波形図、第7図は本
発明の具体的実施例を示す回路図、第8図は本発
明を改良するために付加される再起動方式のブロ
ツク図、第9図は再起動方式の具体的実施例を示
す回路図である。 1……永久磁石回転子、2a,2b,2c……
固定子巻線、3a,3b,3c……巻線駆動トラ
ンジスタ、22……自起動回路、24a,24
b,24c……起動スイツチ、25b,25c…
…位置決めスイツチ、33a,33b,33c…
…充放電時間積分コンデンサ、60a,60b,
60c……吐出形及び吸引形電圧電流変換回路、
75……巻線逆起電力検出回路、76……逆起電
力の大きさがある所定レベル以下であるような時
間を計測する回路、77……再起動信号出力回
路。
Fig. 1 is a conceptual diagram of a motor and a winding drive transistor according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing the collector potential of the winding drive transistor of the motor shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an integral of back electromotive force. Figure 4 is a waveform diagram showing the state of calculation, Figure 4 is a waveform diagram of a position signal that smoothly switches through the three differential circuits, Figure 5 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 6 is the activation of the present invention. 7 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram of a restart method added to improve the present invention, and FIG. 9 is a waveform diagram illustrating the process at the time of operation. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of a restart method. 1...Permanent magnet rotor, 2a, 2b, 2c...
Stator winding, 3a, 3b, 3c... Winding drive transistor, 22... Self-starting circuit, 24a, 24
b, 24c...Start switch, 25b, 25c...
...Positioning switch, 33a, 33b, 33c...
...Charge/discharge time integral capacitor, 60a, 60b,
60c...Discharge type and suction type voltage current conversion circuit,
75... Winding back electromotive force detection circuit, 76... A circuit that measures the time during which the magnitude of the back electromotive force is below a certain predetermined level, 77... Restart signal output circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の固定子巻線のそれぞれに発生する逆起
電力の非通電領域の全部または一部を個別にとり
出す整流回路と、前記整流回路の出力をそれぞれ
電流に変換する吐出型の電圧電流変換回路と、前
記整流回路の出力をそれぞれ電流に変換する吸引
型の電圧電流変換回路と、前記吐出型の電圧電流
変換回路と吸引型の電圧電流変換回路によつて充
放電される複数の時間積分コンデンサより構成さ
れた演算回路を有し、前記演算回路により複数の
固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電力の非通
電領域の全部または一部を個別にとり出してこれ
を時間的に加算積分および減算積分し積分演算し
た結果を永久磁石回転子の回転位置信号となし、
この信号により順次付勢される複数の固定子巻線
駆動回路と、積分初期値を与えるべき複数の電源
とこれを前記時間積分コンデンサに転送する複数
のスイツチ手段とこのスイツチ手段を起動時に導
通せしめる電子回路より構成されて起動時におい
て前記複数の時間積分コンデンサに積分初期値を
与える自起動回路とを具備してなる無刷子電動
機。 2 自起動回路は、起動時に特定の固定子巻線相
のみ付勢し、永久磁石回転子の位置決めを予め行
なう電子回路を含めて構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の無刷子電動機。 3 複数の固定子巻線のそれぞれに発生する逆起
電力の非通電領域の全部または一部を個別にとり
出す整流回路と、前記整流回路の出力をそれぞれ
電流に変換する吐出型の電圧電流変換回路と、前
記整流回路の出力をそれぞれ電流に変換する吸引
型の電圧電流変換回路と、前記吐出型の電圧電流
変換回路と吸引型の電圧電流変換回路によつて充
放電される複数の時間積分コンデンサより構成さ
れた演算回路を有し、前記演算回路により複数の
固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電力の非通
電領域の全部または一部を個別にとり出してこれ
を時間的に加算積分および減算積分し積分演算し
た結果を永久磁石回転子の回転位置信号となし、
この信号により順次付勢される複数の固定子巻線
駆動回路と、積分初期値を与えるべき複数の電源
とこれを前記時間積分コンデンサに転送する複数
のスイツチ手段とこのスイツチ手段を起動時に導
通せしめる電子回路より構成されて起動時におい
て前記複数の時間積分コンデンサに積分初期値を
与える自起動回路と、前記逆起電力をとり出す整
流回路とその大きさが所定のレベル以下である時
間を計測する回路とならびに上記時間がある所定
時間を越えるのを検出し再起動信号を出力する回
路より構成される再起動回路とを具備し、該再起
動回路の再起動信号によつても前記自起動回路を
動作させるようにしたことを特徴とした無刷子電
動機。
[Scope of Claims] 1. A rectifier circuit that individually extracts all or part of the non-current-carrying region of the back electromotive force generated in each of a plurality of stator windings, and a discharge circuit that converts the output of the rectifier circuit into a current, respectively. The battery is charged and discharged by a type voltage-current conversion circuit, a suction-type voltage-current conversion circuit that converts the output of the rectifier circuit into a current, and a discharge-type voltage-current conversion circuit and a suction-type voltage-current conversion circuit. The present invention has an arithmetic circuit composed of a plurality of time-integrating capacitors, and the arithmetic circuit individually extracts all or part of the non-energized region of the back electromotive force generated in each of the plurality of stator windings. The result of temporal addition and subtraction integration and integral calculation is used as the rotational position signal of the permanent magnet rotor.
A plurality of stator winding drive circuits which are sequentially energized by this signal, a plurality of power supplies to provide an initial integral value, a plurality of switch means for transferring this to the time integration capacitor, and the switch means are made conductive at the time of startup. What is claimed is: 1. A brushless electric motor comprising: a self-starting circuit that is constituted by an electronic circuit and provides an initial integration value to the plurality of time-integrating capacitors at the time of starting. 2. The self-starting circuit according to claim 1, wherein the self-starting circuit includes an electronic circuit that energizes only a specific stator winding phase at the time of starting and positions the permanent magnet rotor in advance. Brushless electric motor. 3. A rectifier circuit that individually takes out all or a part of the non-energized region of the back electromotive force generated in each of the plurality of stator windings, and a discharge type voltage-current conversion circuit that converts the output of the rectifier circuit into a current, respectively. a suction-type voltage-current conversion circuit that converts the output of the rectifier circuit into a current, and a plurality of time-integrating capacitors that are charged and discharged by the discharge-type voltage-current conversion circuit and the suction-type voltage-current conversion circuit. The arithmetic circuit is configured to individually extract all or part of the non-energized region of the back electromotive force generated in each of the plurality of stator windings, and perform temporal summation, integration, and The result of subtraction integration and integral calculation is used as the rotational position signal of the permanent magnet rotor.
A plurality of stator winding drive circuits which are sequentially energized by this signal, a plurality of power supplies to provide an initial integral value, a plurality of switch means for transferring this to the time integration capacitor, and the switch means are made conductive at the time of startup. A self-starting circuit that is composed of an electronic circuit and gives an initial integration value to the plurality of time-integrating capacitors at startup, a rectifier circuit that takes out the back electromotive force, and a time period during which the magnitude thereof is below a predetermined level. and a restart circuit configured of a circuit that detects when the above-mentioned time exceeds a certain predetermined time and outputs a restart signal, and the self-start circuit is also configured by the restart signal of the restart circuit. A brushless electric motor characterized by being able to operate.
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