JPS62221894A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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JPS62221894A
JPS62221894A JP61062283A JP6228386A JPS62221894A JP S62221894 A JPS62221894 A JP S62221894A JP 61062283 A JP61062283 A JP 61062283A JP 6228386 A JP6228386 A JP 6228386A JP S62221894 A JPS62221894 A JP S62221894A
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current
voltage
position signal
output
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利夫 稲治
Soichiro Fujioka
総一郎 藤岡
Susumu Yamamoto
進 山本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make phase switching of each current smooth, by distributing torque command signals at the output ratio of a plurality of the rotary position signals of a permanent magnet rotor, amplifying the signals, and conducting stator windings. CONSTITUTION:A rotary-position-signal operating circuit 9 outputs multiphases of the rotary position signals of a permanent magnet rotor 1. Said rotary position signal is inputted in a distributing circuit 22. In the distributing circuit 22, the torque command signals of a motor are distributed at the output ratio of the rotary-position-signal operating circuit 9. A stator-winding driving circuit 6 sequentially supplies the currents in accordance with the outputs of the distributing circuit 22 to a plurality of stator windings 2a-2c.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は無刷子電動機に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a brushless electric motor.

従来の技術 近年、回転子位置検出器(例えばホール素子)の出力に
応じて固定子巻線の通電相を半導体(例えばトランジス
タ)で順次切換えるように構成した無刷子電動機が音響
装置、映像装置に応用されている。しかしながら、回転
子位置検出器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。そこで、このような回転子位置検
出器を全く使用しない無刷子電動機も従来より盛んに提
案されてきた。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, brushless motors that are configured to sequentially switch the energized phase of a stator winding using a semiconductor (for example, a transistor) according to the output of a rotor position detector (for example, a Hall element) have been used in audio and video equipment. It is applied. However, rotor position detectors are not inexpensive and often have structural limitations because they must be installed inside the motor. Therefore, brushless motors that do not use such a rotor position detector at all have been actively proposed.

特開昭55−160993号公報(以後、文献1と略記
する)には、例えばホール素子の如き位置検出器を全く
使用しない無刷子電動機の技術が開示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-160993 (hereinafter abbreviated as Document 1) discloses a brushless motor technology that does not use any position detector such as a Hall element.

以下、その従来例を図面を用いて説明する。Hereinafter, a conventional example thereof will be explained using the drawings.

第3図は上述した従来例の概念をブロック図的に表現し
たものである。
FIG. 3 is a block diagram representing the concept of the conventional example described above.

第3図において、1は永久磁石回転子2a。In FIG. 3, 1 is a permanent magnet rotor 2a.

2b、2cは固定子巻線である。9は位置信号演算回路
であり、3a、3b、3cはそれぞれ固定子巻線2a、
2b、2cに発生する逆起電力の非通電域(特にここで
は+■ccより上の部分)をとりだすための整流回路で
あり、4a、4b。
2b and 2c are stator windings. 9 is a position signal calculation circuit, and 3a, 3b, 3c are stator windings 2a, 3c, respectively.
2b, 2c is a rectifier circuit for extracting the non-energized region of the back electromotive force (particularly the part above +cc in this case), and 4a, 4b.

4Cはそれぞれ整流回路3a、3b、3cで得られる逆
起電力の半波整流波形を電流に変換する吐出型の電圧電
流変換回路、5a、5b、5cはそれぞれ整流回路3a
、3b、3cで得られる逆起電力の半波整流波形を電流
に変換する吸引型の電圧電流変換回路、lla、llb
、llcはそれぞれ電圧電流変換回路4bと50.4C
と5a、4aと5bによって充放電される時間積分コン
デンサである。12は適当な直流電圧を与えるバイアス
電源である。16は上記コンデンサに電圧の形で表われ
る信置信号によって固定子巻線の駆動電流を順次切換え
るための差動比較回路で、ここではエミッタを共通にし
た3差動トランジスタ17a、17b、17cで構成さ
れている。18は固定子巻線駆動電流指令回路、6は固
定子巻線駆動回路で、電流増幅用トランジスタ7a、7
b。
4C is a discharge type voltage-current conversion circuit that converts the half-wave rectified waveform of the back electromotive force obtained by the rectifier circuits 3a, 3b, and 3c into current, and 5a, 5b, and 5c are the rectifier circuits 3a, respectively.
, 3b, 3c, an attraction type voltage-current conversion circuit that converts the half-wave rectified waveform of the back electromotive force obtained in 3c into a current, lla, llb
, llc are voltage-current conversion circuits 4b and 50.4C, respectively.
and 5a, and is a time-integrating capacitor charged and discharged by 4a and 5b. 12 is a bias power supply that provides an appropriate DC voltage. Reference numeral 16 designates a differential comparator circuit for sequentially switching the driving current of the stator winding in accordance with the trust signal appearing in the form of voltage in the capacitor, and here, it is made up of three differential transistors 17a, 17b, and 17c with a common emitter. It is configured. 18 is a stator winding drive current command circuit, 6 is a stator winding drive circuit, and current amplification transistors 7a, 7
b.

7Cと固定子巻線駆動用トランジスタ8a、8b。7C and stator winding drive transistors 8a and 8b.

8Cとで構成されている。電流増幅用トランジスタ1a
、7b、7cのベースには、差動比較回路16を構成す
る3差動トランジスタ17a。
It is composed of 8C. Current amplification transistor 1a
, 7b, 7c are provided with three differential transistors 17a constituting the differential comparison circuit 16.

17b、17Cのコレクタ出力が接続され、固定子巻線
駆動用トランジスタ8a、8b、8cのコレクタには、
固定予巻L’R2a、2b、2cがそれぞれ接続されて
いる。差動比較回路16は3差動トランジスタ17 a
、  17 b、  17 cの各ベースに与えられる
電圧値を比較し一番大きい人力信号を選び、トランジス
タ17aのベース入力が大きい時はトランジスタ8aを
通じ固定子巻線2aを付勢し、トランジスタ17bのベ
ース入力が大きい時はトランジスタ8bを通じ固定子巻
線2bを付勢し、トランジスタ17cのベース入力が大
きい時はトランジスタ8Cを通し固定子巻線2Cを付勢
する。
The collector outputs of 17b and 17C are connected to the collectors of stator winding drive transistors 8a, 8b, and 8c.
Fixed pre-winding windings L'R2a, 2b, and 2c are connected to each other. The differential comparison circuit 16 includes three differential transistors 17a
, 17b, and 17c, and select the largest human input signal.When the base input of transistor 17a is large, stator winding 2a is energized through transistor 8a, and transistor 17b is energized. When the base input is large, the stator winding 2b is energized through the transistor 8b, and when the base input of the transistor 17c is large, the stator winding 2C is energized through the transistor 8C.

第4図は第3図に示す一従来例の動作を説明するための
信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the conventional example shown in FIG.

第4図falの14a、14b、14cはそれぞれ固定
子巻線2a、2b、2cの電圧波形の時間的推移を示す
ものであり、それぞれ+vccより上の部分は永久磁石
回転子が回転することによって発生する逆起電力波形で
あって、+VC6より下の部分は逆起電力波形に加えて
巻線駆動電流と巻線抵抗による電圧降下(14aの波形
についてのみ特に斜線を施した)がみられる。
14a, 14b, and 14c in FIG. 4 show the temporal transition of the voltage waveforms of the stator windings 2a, 2b, and 2c, respectively, and the portions above +vcc are caused by the rotation of the permanent magnet rotor. In the generated back electromotive force waveform, in the portion below +VC6, in addition to the back electromotive force waveform, there is a voltage drop due to the winding drive current and winding resistance (only the waveform 14a is particularly shaded).

第4回出)は時間積分コンデンサllaの電圧波形であ
って固定予巻wA2aを駆動するための位置信号となる
。第4図(blに示す位置信号は、位置信号演算回路9
によって以下のように得られる。第3図において固定子
巻線2bの逆起電力波形14bを整流回路3bにより半
波整流し+V。Cよリートの部分の波形をとりだし、こ
れを電圧電流変換回路4bによって電流に変換し時間積
分コンデンサllaを充電する。さらに固定子巻線2C
の逆起電力波形14cを整流回路3Cにより半波整流し
+■ccより上の波形をとりだし、これを電圧電流変換
器B5Cにより電流に変換し時間積分コンデンサlla
を放電する。すると前記の如く第4図1dlに示す電圧
波形が得られ固定子巻線2aを駆動するための位置信号
となる。同様に第4図(C)は時間積分コンデンサll
bの電圧波形であって固定子巻線2bを駆動するための
位置信号となり、第4図1dlは時間積分コンデンサl
lcの電圧波形であって固定予巻、v12Cを駆動する
ための位置信号となる。第4図1dlは同図(bl、 
(C1,(dlに示す位置信号に応じて固定子巻線2a
、2b。
Part 4) is the voltage waveform of the time integrating capacitor lla, and serves as a position signal for driving the fixed prewinding wA2a. The position signal shown in FIG. 4 (bl) is the position signal calculation circuit 9
can be obtained as follows. In FIG. 3, the back electromotive force waveform 14b of the stator winding 2b is half-wave rectified by the rectifier circuit 3b to +V. The waveform of the C-leat portion is taken out, and converted into a current by the voltage-current conversion circuit 4b to charge the time-integrating capacitor lla. Furthermore, stator winding 2C
The back electromotive force waveform 14c is half-wave rectified by the rectifier circuit 3C, and the waveform above +■cc is extracted, and this is converted into a current by the voltage-current converter B5C, and the time-integrating capacitor lla
discharge. Then, as described above, the voltage waveform shown in FIG. 4 1dl is obtained, which becomes a position signal for driving the stator winding 2a. Similarly, Fig. 4(C) shows the time integrating capacitor ll.
The voltage waveform of b is the position signal for driving the stator winding 2b, and 1dl in FIG. 4 is the voltage waveform of the time integrating capacitor l.
It is a voltage waveform of lc and serves as a position signal for driving fixed prewinding and v12C. Figure 4 1dl is the same figure (bl,
(C1, (In response to the position signal shown in dl, the stator winding 2a
, 2b.

2Cに流れる電流波形を示したものであり、図中15a
、15b、15cはそれぞれ固定子S&?12a、  
2b、  2cに流れる電流波形を示す。
This shows the current waveform flowing through 2C, and 15a in the figure
, 15b, 15c are stators S&?, respectively. 12a,
2b and 2c are shown.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記文献1に示された無刷子電動機の構
成によれば、得られる回転子位置信号は山形状の波形で
ありこれをエミッタを共通とする差動トランジスタ群の
ベースに与え差動切換えを行なえば、固定子巻線駆動電
流は極めて安定に切換えられるが、固定子巻線に流れる
駆動電流は通電幅がほぼ120° (電気角)の矩形波
状となる。
Problems to be Solved by the Invention However, according to the configuration of the brushless motor shown in Document 1, the obtained rotor position signal has a mountain-shaped waveform, which is transmitted by a group of differential transistors having a common emitter. If differential switching is performed by differentially switching the stator winding drive current, the stator winding drive current can be switched extremely stably, but the drive current flowing through the stator winding has a rectangular waveform with a conduction width of approximately 120° (electrical angle).

そのため、切換えに伴うスパイク状電圧を低減するため
の比較的大きなコンデンサを含むフィルタが固定子巻線
の通電端子に必要となる。また、固定子巻線に流れる電
流が急峻にオン・オフされるため、振動、騒音を発生し
やすいという欠点を有し、しかも電動機を高速回転で使
用するほどその傾向が著しい。
Therefore, a filter including a relatively large capacitor is required at the current-carrying terminal of the stator winding in order to reduce the voltage spikes caused by switching. Furthermore, since the current flowing through the stator windings is abruptly turned on and off, it has the disadvantage of easily generating vibration and noise, and this tendency becomes more pronounced as the motor is used at higher speeds.

本発明は上記問題点に鑑み、ホール素子の如き位置検出
機を全く使用しない無刷子電動機であって、文献1に示
された無刷子電動機に必要とされるような大きなコンデ
ンサを含むフィルタ回路が不要で、高速回転時にも低振
動、低騒音である無刷子電動機を提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention is a brushless motor that does not use any position detector such as a Hall element, and has a filter circuit including a large capacitor as required for the brushless motor shown in Document 1. The purpose of the present invention is to provide a brushless electric motor that does not require brushing and has low vibration and low noise even during high-speed rotation.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、永久磁石回転子の
複数相の回転位置信号を出力する回転位置信号演算回路
と、電動機のトルク指令信号を前記回転位置信号演算回
路の出力比に分配する分配回路と、前記分配回路の出力
に応じた電流を複数の固定子巻線に順次供給する固定子
巻線駆動回路より構成される。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rotational position signal calculation circuit that outputs rotational position signals of multiple phases of a permanent magnet rotor, and a rotational position signal calculation circuit that outputs a rotational position signal of a plurality of phases of a permanent magnet rotor, and a rotational position signal calculation circuit that outputs a torque command signal of an electric motor. It is composed of a distribution circuit that distributes the output ratio of the arithmetic circuit, and a stator winding drive circuit that sequentially supplies a plurality of stator windings with a current according to the output of the distribution circuit.

作用 本発明は上記した構成により前記複数の固定子巻線に通
電される各電流が前記回転位置信号の出力比にそれぞれ
分配される。
Function: According to the present invention, each current applied to the plurality of stator windings is distributed according to the output ratio of the rotational position signal using the above-described configuration.

その結果、前記複数の固定子巻線に通電される各電流の
相切換えが極めて滑らかに行なわれるため、従来例に見
られるような、相切換えに伴なうスパイク状電圧を低減
するための比較的大きなコンデンサを含むフィルタ回路
を固定子巻線の通電端子に接続する必要がない。
As a result, the phase switching of each current flowing through the plurality of stator windings is performed extremely smoothly, which makes it possible to reduce the spike-like voltage caused by phase switching as seen in conventional examples. There is no need to connect a filter circuit containing a large capacitor to the current-carrying terminals of the stator winding.

また、固定子巻線に流れる電流が、従来例の如く急峻に
オン・オフされることがなく相切換えが滑らかに行なわ
れるため、振動および騒音の非常に少ない電動機の駆動
が可能となる。
Further, the current flowing through the stator winding is not turned on and off abruptly as in the conventional example, and phase switching is performed smoothly, so that the motor can be driven with very little vibration and noise.

実施例 第1図は本発明の無刷子電動機の一実施例を示すブロッ
ク図である。以下図面を参照しながら説明する。
Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the brushless electric motor of the present invention. This will be explained below with reference to the drawings.

第1図において、9は回転位置信号演算回路で、永久磁
石回転子1の回転位置信号を演算し3相の位置信号を出
力する。なお、第3図と同一機能のものについては同一
の番号を付し重複した説明は省略する。
In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a rotational position signal calculation circuit which calculates a rotational position signal of the permanent magnet rotor 1 and outputs a three-phase position signal. Components having the same functions as those in FIG. 3 are given the same numbers and redundant explanations will be omitted.

20 a、  20 b、  20 cは積分禁止指令
回路である。積分禁止指令回路20aは整流回路3aの
出力に応じて吐出型の電圧電流変換回路4aの動作を禁
止するものである。第1図の実施例では、吐出型の電圧
電流変換回路4aの出力に直列接続されたスイッチ26
aを積分禁止指令回路20aの出力でオン・オフさせる
ように構成されている。
20a, 20b, and 20c are integration prohibition command circuits. The integration prohibition command circuit 20a prohibits the operation of the discharge type voltage-current conversion circuit 4a according to the output of the rectifier circuit 3a. In the embodiment shown in FIG. 1, a switch 26 is connected in series to the output of the discharge type voltage-current conversion circuit 4a.
a is turned on and off by the output of the integration prohibition command circuit 20a.

同様に積分禁止指令回路20b、20cは、それぞれ整
流回路3b、3cの出力に応じて吐出型の電圧電流変換
回路4b、4cの動作を禁止するもので、吐出型の電圧
電流変換回路4b、4cの出力に直列接続されたスイッ
チ26b、26cを積分禁止指令回路20 b、  2
0 cの出力でオン・オフさせるように構成されている
。27a。
Similarly, the integration prohibition command circuits 20b and 20c inhibit the operation of the discharge type voltage-current conversion circuits 4b and 4c according to the outputs of the rectifier circuits 3b and 3c, respectively. The switches 26b and 26c connected in series to the outputs of the integration prohibition command circuits 20b and 2
It is configured to turn on and off with an output of 0c. 27a.

27b、27Cはクランプ用ダイオードで、時間積分コ
ンデンサlla、llb、Ilcに並列接続されていて
、時間積分コンデンサが過放電されるのを防止するため
のものである。
Clamp diodes 27b and 27C are connected in parallel to the time-integrating capacitors lla, llb, and Ilc to prevent the time-integrating capacitors from being over-discharged.

22は分配回路で電動機の固定子巻線駆動電流指令回路
18の出力を位置信号演算回路9で得られる3相の位置
信号の出力比に分配する。第1図の実施例では、分配回
路22は時間積分コンデンサlla、llb、llcに
電圧値で得られた位置信号を電流に変換するための電圧
電流変換回路21a、21b、21cと、電圧電流変換
回路21 a、  2 l b、  21 cの各出力
に直列接続されたダイオード24a、24b、24cと
、エミ・ツタが共通接続され、各ベースがダイオード2
4a。
22 is a distribution circuit that distributes the output of the stator winding drive current command circuit 18 of the motor into the output ratio of the three-phase position signals obtained by the position signal calculation circuit 9. In the embodiment shown in FIG. 1, the distribution circuit 22 includes voltage-current conversion circuits 21a, 21b, and 21c for converting position signals obtained as voltage values to time-integrating capacitors lla, llb, and llc into currents, and voltage-current conversion circuits 21a, 21b, and 21c. Diodes 24a, 24b, 24c connected in series to the respective outputs of circuits 21a, 2lb, 21c and emitters are commonly connected, and each base is connected to diode 2.
4a.

24b、24cのアノードに接続されたトランジスタ2
3a、23b、23cと適当な直流電圧を与えるバイア
ス電源25より構成されている。分配回路22の各出力
に応じて固定子巻線2a。
Transistor 2 connected to the anodes of 24b and 24c
3a, 23b, 23c, and a bias power supply 25 that provides an appropriate DC voltage. Stator winding 2a according to each output of distribution circuit 22.

2b、2cに駆動電流がそれぞれ供給される。Drive currents are supplied to 2b and 2c, respectively.

第2図は本発明の無刷子電動機の動作を説明するための
信号波形図である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the brushless motor of the present invention.

第2図fatの28a、28b、28cはそれぞれ固定
子巻線2a、2b、2cの電圧波形の時間的HI移を示
すものであり、それぞれ十Vccより上の部分は永久磁
石回転子1が回転することによって固定子巻線2a、2
b、2cに誘起される逆起電力であって、+Vo、より
下の部分は逆起電力に加えて巻線駆動電流と巻線抵抗に
よる電圧降下(28aの波形についてのみ特に斜線を施
した)が見られる。
28a, 28b, and 28c in FIG. By doing so, the stator windings 2a, 2
b, the back electromotive force induced in 2c, the part below +Vo is the voltage drop due to the winding drive current and winding resistance in addition to the back electromotive force (only the waveform of 28a is particularly shaded) can be seen.

第2図fb)、 (cl、 (dlはそれぞれ充電禁止
指令回路20a、20b、20cの出力を示したもので
、固定子巻線2a、2b、2cの電圧波形28a。
FIG. 2 fb), (cl, (dl) indicate the outputs of the charging prohibition command circuits 20a, 20b, and 20c, respectively, and the voltage waveforms 28a of the stator windings 2a, 2b, and 2c.

28b、28cがそれぞれ+VCCより上である部分で
Hレベルを出力する。
28b and 28c each output an H level at a portion above +VCC.

充電禁止指令回路20 a、  20 b、  20 
cの出力がHレベルのとき、吐出型の電圧電流変換回路
4a、4b、4cの各出力に直列接続されたスイッチ2
6a、26b、26cは開放状態となる。
Charging prohibition command circuit 20 a, 20 b, 20
When the output of c is at H level, the switch 2 connected in series to each output of the discharge type voltage-current conversion circuits 4a, 4b, and 4c
6a, 26b, and 26c are in an open state.

!21Hel、 tf)、 (glはそれぞれ時間積分
コンデンサlla、llb、Ilcに得られた電圧波形
を示したもので、これが回転位置信号演算回路22の演
算出力で、3相の回転位置信号となる。第2図+elに
示す回転位置信号は、回転位置信号演算回路22により
、以下のようにして得られる。第1図において固定子巻
線2bの逆起電力波形28bを整流回路3bにより半波
整流し十V。Cより上の部分の波形をとりだし、これを
電圧電流変換回路4bによって電流に変換しスイッチ2
6bを介して時間積分コンデンサllaを充電する。と
ころが、スイッチ26bは充電禁止指令回路20bの出
力により固定子巻線2aの逆起電力波形28aが+Vc
cより上の部分では開放状態となって時間積分コンデン
サttaへの充電が禁止され、固定子巻線2aの逆起電
力波形28aが+VCCより下の部分で導通状態となっ
て時間積分コンデンサllaの充電を開始する。したが
って時間積分コンデンサllaの両端の電圧は同定子巻
線2aの逆起電力波形28aが+■CCより下側になっ
た時点から増加し始める。さらに固定子巻線2Cの逆起
電力波形28Cを整流回路3Cにより半波整流し+V0
゜より上の波形をとりだし、これを電圧電流変換回路5
Cにより電流に変換し時間積分コンデンサllaを放電
する。したがって逆起電力波形2bと20の大きさが等
しくなる時点までは時間積分コンデンサllaへの充電
電流は放電電流に比べて大きいため、時間積分コンデン
サllaの両端の電圧は増加し、逆起電力波形2bと2
0の大きさが等しくなった時点以降は時間積分コンデン
サllaへの放電電流が充ft’1fflに比べて大き
くなるため時間積分コンデンサllaの両端の電圧は減
少し続け、最後は時間積分コンデンサllaに並列に接
続されたクランプ用ダイオードがオンされダイオードの
オン電圧−vDに固定される。その結果第2図fblに
示す電圧波形が得られ固定子巻線2aを駆動するための
位置信号となる。同様に第2図[flは時間積分コンデ
ンサllbの電圧波形であって固定子巻線2bを駆動す
るための回転位置信号となり、第2図+glは時間積分
コンデンサ1)cの電圧波形であって固定子巻線2Cを
駆動するための回転位置信号となる。
! 21Hel, tf), (gl indicates the voltage waveforms obtained at the time integration capacitors lla, llb, and Ilc, respectively. This is the calculation output of the rotational position signal calculation circuit 22, and becomes a three-phase rotational position signal. The rotational position signal shown in FIG. 2+el is obtained by the rotational position signal calculation circuit 22 as follows. In FIG. The waveform above 10V.C is extracted and converted into a current by the voltage-current conversion circuit 4b, and the switch 2
6b to charge the time integration capacitor lla. However, the switch 26b causes the back electromotive force waveform 28a of the stator winding 2a to change to +Vc due to the output of the charging prohibition command circuit 20b.
The part above +VCC is open, and charging to the time-integrating capacitor tta is prohibited, and the back electromotive force waveform 28a of the stator winding 2a becomes conductive in the part below +VCC, and the time-integrating capacitor lla is in a conductive state. Start charging. Therefore, the voltage across the time-integrating capacitor lla starts to increase from the time when the back electromotive force waveform 28a of the identifier winding 2a becomes below +CC. Furthermore, the back electromotive force waveform 28C of the stator winding 2C is half-wave rectified by the rectifier circuit 3C and +V0
Extract the waveform above ゜ and convert it to the voltage-current conversion circuit 5.
C is converted into a current to discharge the time integration capacitor lla. Therefore, until the magnitude of the back electromotive force waveforms 2b and 20 become equal, the charging current to the time integrating capacitor lla is larger than the discharging current, so the voltage across the time integrating capacitor lla increases, and the back electromotive force waveform 2b and 2
0 become equal, the discharge current to the time-integrating capacitor lla becomes larger than the charging ft'1ffl, so the voltage across the time-integrating capacitor lla continues to decrease, and finally the voltage across the time-integrating capacitor lla continues to decrease. The clamping diodes connected in parallel are turned on and fixed at the diode on-voltage -vD. As a result, a voltage waveform shown in FIG. 2 fbl is obtained, which becomes a position signal for driving the stator winding 2a. Similarly, FIG. 2 [fl is the voltage waveform of the time-integrating capacitor llb, which is a rotational position signal for driving the stator winding 2b, and FIG. 2 +gl is the voltage waveform of the time-integrating capacitor 1) c. This becomes a rotational position signal for driving the stator winding 2C.

第2図(hlは第2図(e)、 (f)、 (g)に示
す回転位置信号に応じて固定子巻線2a、2b、2cに
流れる駆動電流波形を示したものであり、図中29a。
Figure 2 (hl shows the drive current waveforms flowing through the stator windings 2a, 2b, 2c in response to the rotational position signals shown in Figures 2(e), (f), and (g)); Middle school 29a.

29b、29Cはそれぞれ固定子巻線2a、2b。29b and 29C are stator windings 2a and 2b, respectively.

2Cに流れる駆動電流波形を示す。The waveform of the drive current flowing through 2C is shown.

第2図(hlに示す駆動電流波形は分配回路22と固定
子巻線駆動回路6により、以下のようにして得られる。
The drive current waveform shown in FIG. 2 (hl) is obtained by the distribution circuit 22 and the stator winding drive circuit 6 in the following manner.

第1図において、回転位置信号演算回路9により得られ
た3相回転位置信号(時間積分コンデンサ1) a、 
 1 l b、  1) cの電圧波形)を”pale
pb、epoとすれば、3相回転位置信号ep a +
  ep b +  ep cはそれぞれ電圧電流変換
回路21a、21b、21cにより3相回転位置信号e
pa、epb、epoの大きさに比例した’pa、’p
b、’pcに変換され、それぞれダイオード24a、2
4b、24cのアノード側に通電される。ダイオード2
4a、24b、24cのアノード端子にそれぞれベース
が接続されたトランジスタ23 a、  23 b、 
 23 cの電流増幅率が十分に大でベース電流が無視
できるものと仮定すれば、電圧電流変換回路21a、2
1b。
In FIG. 1, three-phase rotational position signals (time integration capacitor 1) obtained by rotational position signal calculation circuit 9 a,
1 l b, 1) voltage waveform of c) as “pale”
If pb and epo are used, the three-phase rotational position signal ep a +
ep b + ep c are three-phase rotational position signals e by voltage-current conversion circuits 21a, 21b, and 21c, respectively.
'pa, 'p proportional to the size of pa, epb, epo
b, 'pc, and diodes 24a, 2, respectively.
Electricity is applied to the anode sides of 4b and 24c. diode 2
Transistors 23 a, 23 b, whose bases are connected to the anode terminals of 4 a, 24 b, and 24 c, respectively;
Assuming that the current amplification factor of 23c is sufficiently large and the base current can be ignored, the voltage-current conversion circuits 21a and 2
1b.

21cから出力される電流’pa、’pH+’pcはそ
れぞれダイオード24a、24b。
Currents 'pa and 'pH+'pc outputted from 21c are diodes 24a and 24b, respectively.

24cに流れ、ダイオード両端には電圧■3゜V、、V
oが発生する。電圧V8.V、、Voと電流’pa+ 
 ’pb+  ’pcの間には以下の関係が成立する。
24c, and the voltage across the diode is ■3°V,,V
o occurs. Voltage V8. V,, Vo and current 'pa+
The following relationship holds between 'pb+'pc.

ただし、 I5j逆方向しゃ断電流 に:ボルッマン定数  1゛:絶対温度したがって、直
流バイアス電源25の電圧をEoとすればトランジスタ
23a、23b。
However, I5j reverse cutoff current: Borckmann's constant 1゛: absolute temperature Therefore, if the voltage of the DC bias power supply 25 is Eo, the transistors 23a and 23b.

23cのベースに印加される電圧■Ba、■8.。Voltage ■Ba applied to the base of 23c, ■8. .

■BCはそれぞれ、 vBa−■、十E。        ・・・・・・(4
)V8.=V、+Eo        −・・−(51
”5c=v。十E。        ・・・・・・(6
)となる。
■BC is vBa-■, 10E, respectively.・・・・・・(4
)V8. =V, +Eo −・・−(51
"5c=v. 10E. (6
).

トランジスタ23 a、  23 b、  23 cの
コレクタ電流をそれぞれIB、i、、Ic共通エミッタ
の電位をV、3とすれば第2図において、固定子巻線2
Cに供給されていた駆動電流が固定子巻線2aに滑らか
に切り換えられる期間A(第2図(hl参照) では、次の関係が成立する。
If the collector currents of the transistors 23a, 23b, and 23c are IB, and the common emitter potential of the transistors 23a, 23b, and 23c is V and 3, respectively, then in FIG.
During the period A (see FIG. 2 (hl)) in which the drive current supplied to the stator winding 2a is smoothly switched to the stator winding 2a, the following relationship holds true.

ただし、 ■5′:逆方向しゃ断電流 したがって、+41. +61. +71. +81式
よりiaとi。の比を求めると iCkT となる。
However, ■5': Reverse direction cut-off current Therefore, +41. +61. +71. ia and i from +81 formula. The ratio of is found to be iCkT.

また、fil、 (31式より’paと’pcの比を求
めると、 となる。
In addition, fil, (The ratio of 'pa and 'pc is calculated from equation 31.

したがって、(91,+30式より ’c    ’pc の関係が成立する。Therefore, from the formula (91, +30) 'c'pc The relationship holds true.

すなわち、駆動電流指令回路18の指令電流を10とす
れば期間Aでは、電流弓、ioは、指令電流I。を回転
位置信号。pa、。pcの比で分配した値となる。なお
期間Aではトランジスタ23bはオフ状態でi B −
0である。
That is, if the command current of the drive current command circuit 18 is 10, then in period A, the current arc, io, is the command current I. The rotation position signal. Pa. It is a value distributed according to the ratio of pc. Note that during period A, the transistor 23b is in an off state and i B −
It is 0.

次に第2図(hlに示す期間Bでは、電圧電流変換回路
2にの出力電流’pcも零となり、電圧電流変換回路2
1aの出力電流’paのみが存在するので、トランジス
タ23a、23b、23cのうちトランジスタ23aの
みがオン状態となり、そのコレクタ電流i、は駆動電流
指令回路18の指令電流I。に等しくなる。
Next, in period B shown in FIG. 2 (hl), the output current 'pc to the voltage-current conversion circuit 2 also becomes zero, and the voltage-current conversion circuit 2
Since only the output current 'pa of the transistor 1a exists, only the transistor 23a among the transistors 23a, 23b, and 23c is turned on, and its collector current i is the command current I of the drive current command circuit 18. is equal to

以下同様にして、トランジスタ23a、23b。Similarly, the transistors 23a and 23b.

23Gのそれぞれのコレクタ電流ia、ib。The respective collector currents ia, ib of 23G.

icは駆動電流指令回路18の指令電流I。を、回転位
置信号演算回路9で得られた回転位置信号epa 、e
pb l  epCの出力比で分配される。
ic is the command current I of the drive current command circuit 18. are the rotational position signals epa, e obtained by the rotational position signal calculation circuit 9.
It is distributed in the output ratio of pb l epC.

また、 ta、i、、1o=Io    ・・・・・・(ロ)の
関係が常に成立する。
Furthermore, the relationship ta, i, 1o=Io (b) always holds true.

以上述べたような方法で得られた分配回路22の3相出
力t8.’b+  ICはそれぞれ固定予巻線駆動回路
6に入力され、電流増幅用トランジスタ7a、7b、7
cと固定子巻線駆動用トランジスタ8a、8b、8cと
でそれぞれ線形増幅されて、3相の固定子巻線2a、2
b、2cに駆動電流が供給される。その結果、第2図(
hlに示したような台形波状の固定子巻線駆動電流29
a。
The three-phase output t8. of the distribution circuit 22 obtained by the method described above. 'b+ ICs are respectively input to the fixed prewinding drive circuit 6, and current amplification transistors 7a, 7b, 7
c and stator winding drive transistors 8a, 8b, and 8c, respectively, to linearly amplify the three-phase stator windings 2a, 2.
A drive current is supplied to b and 2c. As a result, Figure 2 (
Trapezoidal stator winding drive current 29 as shown in hl
a.

29b、29cがそれぞれの固定子巻線2a。29b and 29c are respective stator windings 2a.

2b、2cに供給される。2b and 2c.

発明の効果 以上述べてきたように、本発明は電動機のトルク指令信
号を、永久磁石回転子の複数相の回転位置信号の出力比
となるように分配し、かつ線形増幅して複数相の固定子
巻線に通電させることにより、固定子巻線に通電される
各電流の相切り換えが極めて滑らかに行なわれるため、
駆動時における振動および騒音の極めて少ない無刷子電
動機を提供するものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention distributes the torque command signal of the electric motor so that it becomes the output ratio of the rotational position signals of multiple phases of the permanent magnet rotor, linearly amplifies it, and fixes the multiple phases. By energizing the child winding, phase switching of each current flowing to the stator winding is performed extremely smoothly.
An object of the present invention is to provide a brushless electric motor that generates extremely little vibration and noise during driving.

さらに、本発明では永久磁石回転子の回転位置信号は複
数相の固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電力を位置
信号演算回路で処理して得ているため、ホール素子の如
き回転子位置検出器を電動機の内部に設ける必要がなく
、電動機そのものを安価に、かつ小型に構成できる。
Furthermore, in the present invention, since the rotational position signal of the permanent magnet rotor is obtained by processing the back electromotive force generated in each of the stator windings of multiple phases in a position signal calculation circuit, rotor position signals such as Hall elements are obtained. There is no need to provide a detector inside the motor, and the motor itself can be constructed at low cost and in a small size.

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

第1図は本発明の実施例における無刷子電動機の回路構
成図、第2図は本発明の無刷子電動機の動作を説明する
ための信号波形図、第3図および第4図は従来の無刷子
電動機の回路構成図および信号波形図である。 1・・・・・・永久磁石回転子、’la、  2b、2
C・・・・・・固定子巻線、6・・・・・・巻線駆動回
路、9・・・・・・位置信号演算回路、22・・・・・
・分配回路、18・・・・・・駆動電流指令回路。
FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the brushless motor of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are conventional brushless motors. FIG. 2 is a circuit configuration diagram and a signal waveform diagram of a brush motor. 1...Permanent magnet rotor, 'la, 2b, 2
C... Stator winding, 6... Winding drive circuit, 9... Position signal calculation circuit, 22...
- Distribution circuit, 18... Drive current command circuit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の固定子巻線と、永久磁石回転子の複数相の
回転位置信号を出力する回転位置信号演算回路と、電動
機のトルク指令信号を発生する指令信号発生回路と、前
記トルク指令信号を前記回転位置信号演算回路の出力比
に分配する分配回路と、前記分配回路の出力に応じて複
数の固定子巻線に駆動電流を供給する固定子巻線駆動回
路を具備し、複数の固定子巻線に通電されるそれぞれの
駆動電流を前記回転位置信号の出力比に分配されるよう
に構成されたことを特徴とする無刷子電動機。
(1) A plurality of stator windings, a rotational position signal calculation circuit that outputs rotational position signals of multiple phases of the permanent magnet rotor, a command signal generation circuit that generates a torque command signal for the electric motor, and the torque command signal and a stator winding drive circuit that supplies a drive current to a plurality of stator windings according to the output of the distribution circuit, A brushless electric motor characterized in that the drive currents applied to the child windings are distributed to the output ratio of the rotational position signal.
(2)位置信号演算回路は、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
分する演算回路で構成された特許請求の範囲第(1)項
記載の無刷子電動機。
(2) The position signal calculation circuit is a calculation circuit that individually extracts all or a part of the non-energized area of the back electromotive force generated in each of the plurality of stator windings and temporally adds and integrates and subtracts and integrates them. A brushless electric motor according to claim (1), comprising:
(3)位置信号演算回路は、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、これに応動して加算積分を禁止するよ
うな手段を含めて構成した特許請求の範囲第(2)項記
載の無刷子電動機。
(3) The position signal calculation 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, and prohibits addition and integration in response to this. A brushless electric motor according to claim (2), comprising:
(4)位置信号演算回路は、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って充放電される時間積分コ
ンデンサを具備してなる特許請求の範囲第(1)項記載
の無刷子電動機。
(4) The position signal calculation circuit includes a rectifier circuit that individually extracts all or a part of the non-energized region of the back electromotive force generated in each of the plurality of stator windings, and converts the output of the rectifier circuit into a current. A discharge-type voltage-current conversion circuit converts the output of the rectifier circuit into a current, a suction-type voltage-current conversion circuit converts the output of the rectifier circuit into a current, and the discharge-type voltage-current conversion circuit and the suction-type voltage-current conversion circuit charge and discharge the battery. A brushless electric motor according to claim 1, comprising a time integrating capacitor.
(5)分配回路は、複数相の回転位置信号を電流に変換
する電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回路の出力
がアノード端子にそれぞれ接続されカソード端子が共通
接続された複数個のダイオードと、前記ダイオードのア
ノード端子がベースにそれぞれ接続されエミッタが共通
接続された複数個のトランジスタより構成された特許請
求の範囲第(1)項記載の無刷子電動機。
(5) The distribution circuit includes a voltage-current conversion circuit that converts rotational position signals of multiple phases into currents, and a plurality of diodes in which the outputs of the voltage-current conversion circuit are respectively connected to anode terminals and the cathode terminals are commonly connected. The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor is constituted by a plurality of transistors, each of which has anode terminals connected to its base and whose emitters are commonly connected.
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