JPS6227038Y2 - - Google Patents
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- JPS6227038Y2 JPS6227038Y2 JP6704286U JP6704286U JPS6227038Y2 JP S6227038 Y2 JPS6227038 Y2 JP S6227038Y2 JP 6704286 U JP6704286 U JP 6704286U JP 6704286 U JP6704286 U JP 6704286U JP S6227038 Y2 JPS6227038 Y2 JP S6227038Y2
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案はトランジスタモータなど自制式同期
モータのトルク脈動を軽減するための制御装置に
関する。永久磁石回転界磁形のオーデイオ用モー
タなどではトルクリツプルが発生して速度変動を
起すと音質を低下させるのでそのリツプル軽減対
策が必要となる。モータのトルクは電流と磁束密
度との積に比例する形で定義されるが、モータ電
流は一定制御が出来てもロータ位置によつて界磁
磁束は正弦波的に変化する場合が多くトルクを一
定にする事は出来ない。そこでトルクリツプルを
小さくするべく一例として電機子巻線に誘導され
る逆起電力を検知し、更にこれから交流的に逆比
例関係にあるところの波形を生成し、これをもつ
て電機子巻線に流れる電流値の補正を行い制御す
ることによつてトルク脈動を軽減するという方法
が考えられている。しかしながら、この場合ロー
タの回転速度に比例した誘導起電力を用いている
ことにより、ロータ回転速度が低速で十分な大き
さの起電力値が得られない場合や、ロータ回転速
度の変化によつて起電力値が変動する場合など
は、トルク脈動を軽減するための所望の電流指令
を得ることが難かしいという欠点がある。また逆
起電力を検知するための手段としてはしばしば電
機子巻線以外に別途巻線を設ける必要があり、構
成が複雑になるという欠点があつた。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a control device for reducing torque pulsation in a self-limiting synchronous motor such as a transistor motor. In a permanent magnet rotating field type audio motor, etc., when torque ripple occurs and speed fluctuations occur, the sound quality deteriorates, so it is necessary to take measures to reduce the ripple. Motor torque is defined as being proportional to the product of current and magnetic flux density, but even if the motor current can be controlled constant, the field magnetic flux often varies sinusoidally depending on the rotor position. It cannot be fixed. Therefore, in order to reduce the torque ripple, for example, we detect the back electromotive force induced in the armature winding, and then generate a waveform that is inversely proportional to the alternating current, which flows to the armature winding. A method of reducing torque pulsation by correcting and controlling the current value has been considered. However, in this case, because an induced electromotive force proportional to the rotor rotational speed is used, it may be difficult to obtain a sufficiently large electromotive force value when the rotor rotational speed is low, or due to changes in the rotor rotational speed. When the electromotive force value fluctuates, there is a drawback that it is difficult to obtain a desired current command for reducing torque pulsation. Further, as a means for detecting back electromotive force, it is often necessary to provide a separate winding in addition to the armature winding, which has the disadvantage of complicating the configuration.
本考案は、以上の不満足な点を補う目的でなさ
れたものであり、電機子巻線と鎖交する磁束密度
はロータの位置で定まることから速度制御パルス
をロータ位置検出パルスとして読み換えそのパル
スに応じて電流値を増減する様にして電機子巻線
の電流を制御しもつてトルク脈動を軽減する制御
装置を提供することを目的としている。 This invention was made to compensate for the above-mentioned unsatisfactory points.Since the magnetic flux density interlinking with the armature winding is determined by the rotor position, the speed control pulse is read as the rotor position detection pulse. It is an object of the present invention to provide a control device that reduces torque pulsation by controlling the current in an armature winding by increasing or decreasing the current value in accordance with the current value.
第1図aは本考案におけるモータの制御回路の
一例を示し、同図bは、モータの主要構成部であ
るロータとステータとの関係を上部より見て示
し、同図cはそのA−A断面を示すものである。 Figure 1a shows an example of the motor control circuit according to the present invention, Figure 1b shows the relationship between the rotor and stator, which are the main components of the motor, viewed from above, and Figure 1c shows the A-A It shows a cross section.
第1図において、Vdは直流電源、T1〜T6
はトランジスタであり、これら各上下トランジス
タの接点間u〜wにはモータのステータコイル即
ち電機子巻線MU〜MWが3相星形結線されてい
る。また、TRは電流制御トランジスタ、ROは抵
抗器である。110は分配器、120はリツプル
補償回路である。141はバツフアアンプ、15
1はワンシヨツト回路、161は平滑回路、17
1,172,173は各々アンプである。 In Figure 1, Vd is a DC power supply, T1 to T6
are transistors, and the stator coils of the motor, that is, the armature windings MU to MW, are connected in a three-phase star shape between the contacts u to w of these upper and lower transistors. Also, TR is a current control transistor, and RO is a resistor. 110 is a distributor, and 120 is a ripple compensation circuit. 141 is buffer amplifier, 15
1 is a one shot circuit, 161 is a smoothing circuit, 17
1, 172, and 173 are amplifiers, respectively.
第1図bでは1は回転軸に固定される円板で、
ロータ界磁磁石2がその下部に一体結合される。
この磁石2はトロイダル状でその中心は回転軸中
心にほぼ一致し機械角度90゜毎にほぼ均等に4極
着磁されているものとする。また軟磁性体の円板
1の外周には図示の如く凹凸を均等に設けてあ
る。3はステータ磁路材であつて軟磁性材より成
り、その上には120゜ピツチ設けられるステータ
コイルMU〜MWが計3個フラツトに固定され
る。101〜103はロータの位置を検出する手
段としてのホール素子であり、機械角で120゜毎
に3個配置されステータ磁路材3に取付けられ
る。130はパルス発生器であり、131は発光
素子、132は受光素子であり、これらはまたス
テータ磁路材3に固定枠133を介して取付けら
れている。 In Figure 1b, 1 is a disk fixed to the rotating shaft,
A rotor field magnet 2 is integrally coupled to its lower part.
It is assumed that the magnet 2 has a toroidal shape, its center substantially coincides with the center of the rotating shaft, and it is magnetized into four poles substantially equally at every 90 degrees of mechanical angle. Further, the outer periphery of the soft magnetic disk 1 is evenly provided with concavities and convexities as shown in the figure. Reference numeral 3 denotes a stator magnetic path material made of a soft magnetic material, on which a total of three stator coils MU to MW arranged at 120° pitch are fixed flatly. Reference numerals 101 to 103 denote Hall elements as means for detecting the position of the rotor, and three Hall elements are arranged at every 120 degrees in mechanical angle and attached to the stator magnetic path material 3. 130 is a pulse generator, 131 is a light emitting element, and 132 is a light receiving element, which are also attached to the stator magnetic path material 3 via a fixed frame 133.
今、第1図にて示した本実施例の動作を第2
図,第3図を参照しながら説明する。 Now, the operation of this embodiment shown in FIG.
This will be explained with reference to FIGS.
ロータ界磁磁石2は機械角度90゜毎に4極着磁
されたものであり、第3図aはその着磁状態を示
す。ここでは正側をN極に、負側をS極としてそ
の直下の磁束密度を示したものであり、機械角で
90゜は電気角にて180゜であり、同図aにおける
括弧内は電気角度を示している。機械角度にて
120゜毎に設けられたロータ位置検出手段として
のホール素子101〜103はロータ磁石の磁束
の極性を検出する。これらの素子の出力であるホ
ール起電力の極性を第2図に示すところの比較器
201〜203によつて判別してロータ位置を検
出すれば例えば第3図b〜dの如き位置信号が得
られる。分配器110は前記位置信号に応じてト
ランジスタT1〜T6のうちいずれか2個を常時
通電するように周期的に点弧させるが、この動作
はトランジスタモータとしては一般に公知である
ので説明は省略する。また、同時に比較器201
〜203の各出力をそれぞれ微分回路211〜2
13に通した後、それら3つの出力を加算して、
更に立上り入力信号及び立下り入力信号で起動さ
れる正側及び負側のワンシヨツト回路221,2
22を介在して後OR回路230に入力した結
果、第3図eに示すところの出力信号S1が得ら
れる。 The rotor field magnet 2 is magnetized with four poles at every mechanical angle of 90 degrees, and FIG. 3a shows the magnetized state. Here, the positive side is the N pole and the negative side is the S pole, and the magnetic flux density directly below is shown in mechanical angle.
90° is 180° in terms of electrical angle, and the part in parentheses in figure a indicates the electrical angle. At mechanical angle
Hall elements 101 to 103 serving as rotor position detection means provided every 120 degrees detect the polarity of the magnetic flux of the rotor magnet. If the rotor position is detected by determining the polarity of the Hall electromotive force which is the output of these elements using the comparators 201 to 203 shown in FIG. 2, position signals such as those shown in FIG. 3 b to d can be obtained. It will be done. The distributor 110 periodically fires any two of the transistors T1 to T6 in response to the position signal so that they are always energized, but since this operation is generally known for transistor motors, the explanation will be omitted. . At the same time, the comparator 201
~203 are respectively differentiated by differentiating circuits 211~2.
13, add those three outputs,
Further, positive side and negative side one shot circuits 221, 2 activated by a rising input signal and a falling input signal
As a result of inputting the signal to the post-OR circuit 230 via the signal 22, the output signal S1 shown in FIG. 3e is obtained.
次に、ロータ界磁磁石2に一体結合された軟磁
性材より成る円板1には、第1図の如き凹凸が均
等に設けてあり、この円板1を間にはさんだ状態
で対向している発光素子131と受光素子132
から成るパルス発生器130がステータ磁路材3
に固定枠133を介して取付けられている。従つ
て、例えば円板1の凹部が131と132との間
に存在する時には131から光を132が受ける
ことができ、逆に円板1の凸部が存在している時
には131からの光が凸部によつて蔽断されるこ
ととなり、132は受光できない状態にある。か
かる受光素子132からの出力をバツフアアンプ
141にて増巾し更にワンシヨツト回路151を
介することにより、例えば第3図fに示す出力パ
ルスS2が得られるものである。ここで第3図f
においては、ロータ界磁磁石2に一体結合された
円板1に設けた凹部の機械角度90゜につき12個と
した時のものであり、ロータの1回転(機械角度
で360゜)について48パルスの出力が得られ、本
パルスの周波数は回転速度に比例したものとなる
ので、同図fはロータの回転速度検出パルスとも
言える。 Next, a disk 1 made of a soft magnetic material that is integrally connected to the rotor field magnet 2 is evenly provided with unevenness as shown in FIG. A light emitting element 131 and a light receiving element 132
A pulse generator 130 consisting of stator magnetic path material 3
It is attached to via a fixed frame 133. Therefore, for example, when the concave part of the disc 1 exists between 131 and 132, the light from 131 can be received by the 132, and conversely, when the convex part of the disc 1 exists, the light from 131 can be received. The light beam 132 is in a state where it cannot receive light because it is blocked by the convex portion. By amplifying the output from the light-receiving element 132 in a buffer amplifier 141 and passing it through a one-shot circuit 151, for example, an output pulse S2 shown in FIG. 3F can be obtained. Here, Figure 3 f
In this case, 12 recesses are provided in the disc 1 integrally connected to the rotor field magnet 2 at a mechanical angle of 90 degrees, and 48 pulses are generated for one rotation of the rotor (360 degrees in mechanical angle). Since the frequency of this pulse is proportional to the rotational speed, f in the figure can also be said to be the rotational speed detection pulse of the rotor.
今、第3図b〜dに示す位置信号に従つて通流
するMU,MV,MW各相電流は120゜通電の場合
第3図g,h,jに示すところとなり、これら各
相電流の大きさはトランジスタT1〜T6で構成
されるインバータの直流入力電流itに一致する
ものである。一方、ロータ界磁磁石2の着磁状態
は第3図aの如く正弦波状のものであるとすれば
ロータとステータ間のモータ駆動に寄与するギヤ
ツプの磁束密度は第3図kの如く増減を有した分
布となる。従つて発生トルクは、インバータ電流
itが一定である場合、磁束密度に比例したトル
ク値を示すために第3図kの磁束密度の分布にほ
ぼ比例するところの脈動を含んだトルク波形を示
すこととなる。 Now, the MU, MV, and MW phase currents that flow according to the position signals shown in Figure 3 b to d are as shown in Figure 3 g, h, and j when energizing at 120°, and these phase currents are as shown in Figure 3 g, h, and j. The magnitude corresponds to the DC input current i t of the inverter composed of transistors T1 to T6. On the other hand, if the magnetized state of the rotor field magnet 2 is sinusoidal as shown in Figure 3a, the magnetic flux density of the gap that contributes to motor drive between the rotor and stator will increase or decrease as shown in Figure 3k. The distribution is as follows. Therefore, when the inverter current i t is constant, the generated torque shows a torque waveform including pulsations that is approximately proportional to the distribution of magnetic flux density shown in Fig. 3k in order to show a torque value proportional to the magnetic flux density. That will happen.
しかしながら、インバータ電流つまりモータの
電機子巻線電流itを一定値にするのではなく第
3図nに示すように、同図kの磁束密度が減少の
時にitは増加するように制御し、磁束密度が増
加の時にはitが減少するように制御してやれ
ば、磁束密度の増減とインバータ電流の増減は相
殺する結果となり、モータの駆動トルク脈動を極
めて軽減することが可能となる。なおロータ磁石
磁束が第3図aの如き正弦波状ではなく方形波状
であればトルク脈動も極めて小さなものとなる
が、磁石の着磁法において実際は方形波着磁を行
うことは出来ない。着磁時点ではそれに近い状態
があつてもエヤギヤツプをもつてステータと対向
する位置にロータ磁石がモータ中で設置される
と、隣接異極性磁極間の相互作用のために異極間
の接合部に近い部分ほど磁石相互間のみで閉ルー
プを作る磁束が増加し、モータの駆動トルクを発
生する上で必要な有効磁束は減少する。従つて実
際のこの種モータにあつては磁束分布は第3図a
の如くになるものである。 However, instead of keeping the inverter current, that is, the motor armature winding current i t, at a constant value, it is controlled so that it increases when the magnetic flux density k in the figure decreases, as shown in Figure 3n. If control is performed so that i t decreases when the magnetic flux density increases, the increase or decrease in the magnetic flux density and the increase or decrease in the inverter current will cancel each other out, making it possible to significantly reduce motor drive torque pulsations. Incidentally, if the rotor magnet magnetic flux is not a sine wave as shown in FIG. 3a but a square wave, the torque pulsation will be extremely small, but square wave magnetization cannot actually be performed in the method of magnetizing the magnet. Even if the state is close to that at the time of magnetization, if the rotor magnet is installed in the motor at a position facing the stator with an air goat, the interaction between adjacent magnetic poles of different polarities causes the joint between the different polarities to The closer the magnets are to each other, the more the magnetic flux that creates a closed loop only between the magnets increases, and the effective magnetic flux required to generate the driving torque of the motor decreases. Therefore, in an actual motor of this type, the magnetic flux distribution is as shown in Figure 3a.
It becomes something like this.
第3図nの様な電流制御を行うに当り、本考案
では以下の如く実行する。 In carrying out the current control as shown in FIG. 3n, the present invention is executed as follows.
第3図fにて示される信号S2を第1図aの平
滑回路161によつて平滑したその出力vfは、
設定速度信号vsと加算され、その偏差はアンプ
171にて増巾される。本出力isは電流指令信
号として作用し、主回路出力電流を抵抗器ROに
て検知し、アンプ172を介して帰還された信号
ifと異符号で加算される。この偏差がアンプ1
73で増巾された結果、出力Isとなる。 The output v f obtained by smoothing the signal S2 shown in FIG. 3 f by the smoothing circuit 161 in FIG. 1 a is:
It is added to the set speed signal vs , and the deviation thereof is amplified by the amplifier 171. This output is acts as a current command signal, the main circuit output current is detected by the resistor RO, and is added to the signal if fed back via the amplifier 172 with a different sign. This deviation is amplifier 1
As a result of the amplification in step 73, the output Is is obtained.
今、また、第3図eに示したOR回路230か
らの出力信号S1及び、第3図fに示したパルス
信号S2を第2図におけるシフトレジスタ241
に入力として与える。第3図e,fに示す様に、
信号S1は信号S2のパルス列の所定個数パルス
毎の間に存在するものであり、今、S1信号がシ
フトレジスタ241を第2図図示の状態にプリセ
ツトを行い、S2信号によつて「1」信号が1パ
ルス毎に1ビツトずつシフトされるものとする。
今、時刻t0においてS1が241へプリセツト入
力として与えられたとすると、b0ビツトには
「1」が立ち、その出力で抵抗器R11を介して
トランジスタQ1にベース電流が与えられてQ1
がオンする。ゲインの十分高い増巾器251は正
相増巾器として作用するが、そのゲインは抵抗器
R17と、抵抗器R16に並列にトランジスタQ
1のオンによつて接続された抵抗器R14とによ
つて定まり251へのもう一方の入力Isをそのゲ
インg1で増巾した結果I1なる値を得る。この値は
時刻t1直前まで保持されるが、時刻t1に至つて信
号S2がシフトレジスタ241に与えられると今
度はQ1がオフして抵抗器R12を介してトラン
ジスタQ2がオンし、増巾器251においては抵
抗器R14にかわりR15が抵抗器R16に接続
されて前記とは異るゲインg2をもつてIs入力を増
巾しI2なる値を得る。この値は時刻t2直前まで保
持され、時刻t2に至つてさらに信号S2の次のパ
ルスが241に与えられるとQ2がオフし、もつ
て抵抗器R16とR17とのみからなる正相増巾
ゲインg3を比較増巾器251は持つこととなり、
Isを正相増巾した結果I3なる値を得る。この値は
時刻t3直前まで保持され、時刻t3に至つて信
号S2のパルスが241に与えられると、再びト
ランジスタQ2がオンし、時刻t1の場合と同様
にゲインg2によつてI2が得られる。この値が時刻
t4直前まで保持され、時刻t4に至つてQ2が
オフし再びトランジスタQ1がオンすることとな
り、増巾器251においてその出力は前回同様I1
なる値を得る。この値は時刻t5直前まで保持さ
れるが、時刻t5に至ると、t0時刻の動作に一致
して増巾器251の出力はI1の値そのままであ
る。以降の動作は前述の繰り返しであつて、その
様子を図示したものが第3図mである。ここで前
述ゲインの関係はg1>g2>g3である。従つて、云
うまでもなく、増巾器251の出力I1,I2,I3に
ついてはI1>I2>I3の関係が成立する。つまり抵
抗器R17が一定であるとき、R15>R14で
ある。第3図mに示す階段状の変化は抵抗器R1
7〜R14の値を調整することによつて任意の変
化を作りうる。実際にはモータのインダクタンス
分などによる時定数の影響も含めて第3図nに示
す電流波形にほぼ近似でき、これをもつてトラン
ジスタTRを流れる電流itが制御できる。云うま
でもなくトランジスタTRを流れる電流itは、換
言するとトランジスタT1〜T6で構成されるイ
ンバータ電流つまりモータの電機子巻線MU〜
MWを流れる電流であるから、電流itが第3図
nの如きものであれば、かかるitは、トルク脈
動を生じせしめるところの同図kに示した磁束密
度の増減を相殺する機能を有するべく機能させう
る結果、モータの発生トルク脈動をほとんど無く
することができる。同図mに示す如き電流が電機
子に流れて本考案の目的であるトルクリツプル軽
減に寄与しているものであるが、電機子時定数な
どのためにその追随が遅れると同図nの様になる
訳で、実際上nの如き波形の方がよりリツプル軽
減に寄与する。 Now, the output signal S1 from the OR circuit 230 shown in FIG. 3e and the pulse signal S2 shown in FIG. 3f are sent to the shift register 240 in FIG.
give it as input. As shown in Figure 3e and f,
The signal S1 exists between every predetermined number of pulses in the pulse train of the signal S2, and now the S1 signal presets the shift register 241 to the state shown in FIG. Assume that 1 bit is shifted by 1 bit for each pulse.
Now, if S1 is given as a preset input to 241 at time t0 , the b0 bit is set to "1", and the base current is given to transistor Q1 via resistor R11 at its output, causing Q1
turns on. Amplifier 251 with a sufficiently high gain acts as a positive phase amplifier, and its gain is determined by resistor R17 and transistor Q in parallel with resistor R16.
The other input Is to 251, which is determined by the resistor R14 connected by the ON state of G1, is amplified by its gain g1 to obtain a value I1 . This value is held until just before time t 1 , but when signal S2 is applied to shift register 241 at time t 1 , Q1 is turned off and transistor Q2 is turned on via resistor R12, causing the amplification. In the circuit 251, R15 is connected to a resistor R16 in place of the resistor R14, and the Is input is amplified with a gain g2 different from that described above to obtain the value I2 . This value is held until just before time t 2 , and when the next pulse of signal S2 is applied to 241 at time t 2 , Q2 is turned off, and the positive-sequence amplifier consisting only of resistors R16 and R17 is turned off. The comparison amplifier 251 has a gain g 3 ,
As a result of positive phase amplification of Is, a value of I 3 is obtained. This value is held until just before time t3, and when the pulse of signal S2 is applied to 241 at time t3, transistor Q2 is turned on again and I 2 is obtained by gain g 2 as in the case of time t1. It will be done. This value is held until just before time t4, at which time Q2 turns off and transistor Q1 turns on again, and the output of amplifier 251 becomes I 1 as before.
obtain the value. This value is held until just before time t5, but at time t5, the output of the amplifier 251 remains at the value of I 1 in accordance with the operation at time t 0 . The subsequent operation is a repetition of the above-mentioned operation, and the situation is illustrated in FIG. 3m. Here, the aforementioned gain relationship is g 1 >g 2 >g 3 . Therefore, needless to say, the relationship I 1 > I 2 > I 3 holds true for the outputs I 1 , I 2 , and I 3 of the amplifier 251. That is, when resistor R17 is constant, R15>R14. The step-like change shown in Fig. 3 m is caused by resistor R1.
Any changes can be made by adjusting the values of 7 to R14. In reality, the current waveform can be approximately approximated to the one shown in FIG. 3n, including the influence of the time constant due to the inductance of the motor, and the current it flowing through the transistor TR can be controlled using this waveform. Needless to say, the current i t flowing through the transistor TR is, in other words, the inverter current composed of the transistors T1 to T6, that is, the armature winding MU of the motor.
Since this is a current flowing through the MW, if the current i t is as shown in FIG. As a result, torque pulsation generated by the motor can be almost eliminated. The current shown in figure m flows through the armature and contributes to the reduction of torque ripple, which is the purpose of this invention. However, if the following current is delayed due to the armature time constant etc., the current as shown in figure n appears. Therefore, in practice, a waveform like n contributes more to ripple reduction.
第1図,第2図構成によれば、モータの速度制
御用に供するべきパルス発生器の出力パルスをロ
ータ位置検出パルスに連繋することによつて電機
子巻線を流れる電流を所望の値に制御し、もつて
トルク脈動軽減を行うことができるので、トルク
脈動軽減手段を別途設ける必要がなくモータ構成
が簡単になる。またロータ回転速度の大小に関係
なく、パルス発生器の出力パルス及びロータ位置
検出パルスは得られるのでぽ電機子巻線電流の制
御をロータ回転速度に拘束されることなく常時行
うことができ、トルク脈動の迅速な軽減が可能と
なる。 According to the configurations shown in Figures 1 and 2, the current flowing through the armature winding is adjusted to a desired value by linking the output pulse of the pulse generator used for motor speed control to the rotor position detection pulse. Since the torque pulsation can be reduced by controlling the torque pulsation, there is no need to separately provide a torque pulsation reduction means, and the motor configuration becomes simple. In addition, since the output pulse of the pulse generator and the rotor position detection pulse can be obtained regardless of the magnitude of the rotor rotation speed, the armature winding current can be controlled at all times without being restricted by the rotor rotation speed. It is possible to quickly reduce pulsation.
第4図は本考案の他の実施例における制御回路
とその動作を説明する図であり、ロータ界磁磁石
2と一体結合している円板1に均等に設けた凹部
の数を機械角度90゜毎に9個とし機械角度90゜毎
に9個のパルスを得るようにしたものである。第
4図aは第2図中のシフトレジスタ241に替る
べきカウンタ回路を示しており、第4図bに示し
たS1信号及び同図cに示したS2信号を入力と
し、同図dに示したIr信号を生成すべく設けら
れる論理回路である。同図bの信号S1のパルス
周期は電気角で60゜であり。同図cの信号S2の
パルスは電気角60゜内に3個表われ、S1,S2
を入力とした論理回路の出力b0をもつて電流指令
値Ioutを同図dの如く得ることとする。モータの
電機子電流は実際にはモータの各要素の時定数等
の影響で同図eの様な波形となり、前記実施例と
同様に磁束密度の不均一分布がトルクに脈動を生
じせしめる要因を打ち消す作用を有することとな
る。 FIG. 4 is a diagram illustrating the control circuit and its operation in another embodiment of the present invention. There are 9 pulses for every mechanical angle of 90°, so that 9 pulses are obtained for every 90° mechanical angle. FIG. 4a shows a counter circuit that should replace the shift register 241 in FIG. 2, and it receives the S1 signal shown in FIG. 4b and the S2 signal shown in FIG. A logic circuit provided to generate an I r signal. The pulse period of the signal S1 in Figure b is 60 degrees in electrical angle. Three pulses of the signal S2 in c in the figure appear within an electrical angle of 60°, and S1, S2
Assume that the current command value Iout is obtained as shown in the figure d using the output b0 of the logic circuit which inputs . The armature current of the motor actually has a waveform like the one shown in the figure e due to the influence of the time constants of each element of the motor, and as in the previous example, the non-uniform distribution of magnetic flux density is a factor that causes torque pulsation. This will have a counteracting effect.
第5図は本考案の他の実施例であり、ここでは
4極着磁されたロータ界磁磁石2のN,S極の極
性を検知してロータ位置を検出するところのステ
ータ磁路材3に120゜のピツチで設置されたホー
ル素子101〜103のそれぞれに対して、機械
角度でθ゜ずれてステータ磁路材3の上にモータ
のトルククリツプル軽減のために別途ホール素子
301〜303を設けパルス発生器130とした
ものである。ホール素子101〜103のそれぞ
れのホール起電力から得られるロータ位置検出信
号は第6図a,b,cであるのに対して、ホール
素子301〜303から得られるロータ位置検出
信号は同図e,f,gで表わされ、同図a,b,
cとe,f,gとにはそれぞれ電気角度にて2θ
゜の位相差が生じることになる。その結果、同図
dに示すところの同図a,b,cから整形して得
られたパルスS1と、同図hに示すところの同図
e,f,gから整形して得られたパルスS2とは
交互に取り出せることになり、前記第1及び第2
の実施例の場合と同様にパルスS1あるいはパル
スS2に応じて電流制御トランジスタTRを流れ
る電流、つまり通電中の電機子巻線の電流値を減
少あるいは増加させるよう制御することにより同
図jに示す電流指令信号Ioutが得られる。同図j
に示した電流指令波形に応動する電機子電流は実
際にはモータの時定数等の作用で同図kの如くな
り、同図mに示した磁束密度の分布との関係で磁
束の減少時には電機子電流は増加し、磁束密度の
増加時には電機子電流は減少するように制御して
いるので、磁束密度,電機子電流における増減が
互いに相殺することになりトルク脈動を軽減する
ことが可能となる。かかる第5図構成によれば、
互いに異なつた位置を検出する手段の設定場所の
機械角度ずれθ゜を、適宜調整すれば、電機子巻
線電流を随意に制御できるので多様な分布を示し
うる磁束密度に対しても容易にトルク脈動を軽減
でき、前記第1,第2実施例と同様の利点を有す
ることは云うまでもない。 FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the stator magnetic path material 3 detects the polarity of the N and S poles of the four-pole magnetized rotor field magnet 2 to detect the rotor position. For each of the Hall elements 101 to 103 installed at a pitch of 120 degrees, separate Hall elements 301 to 303 are installed on the stator magnetic path material 3 at a mechanical angle of θ degrees to reduce torque cripple of the motor. A pulse generator 130 is provided. The rotor position detection signals obtained from the Hall electromotive forces of the Hall elements 101 to 103 are shown in FIG. 6a, b, and c, whereas the rotor position detection signals obtained from the Hall elements 301 to 303 are shown in FIG. , f, g, and a, b,
c, e, f, and g each have 2θ in electrical angle.
A phase difference of ° will occur. As a result, a pulse S1 obtained by shaping from a, b, and c shown in the figure d, and a pulse obtained by shaping from e, f, and g shown in the figure h, S2 can be taken out alternately, and the first and second
As in the case of the embodiment shown in FIG. A current command signal Iout is obtained. Same figure j
The armature current that responds to the current command waveform shown in Figure 2 is actually as shown in figure k due to the effect of the motor's time constant, etc., and in relation to the magnetic flux density distribution shown in figure m, when the magnetic flux decreases, the armature current Since the child current increases and the armature current is controlled to decrease when the magnetic flux density increases, the increases and decreases in the magnetic flux density and armature current cancel each other out, making it possible to reduce torque pulsation. . According to the configuration shown in FIG.
By appropriately adjusting the mechanical angle deviation θ° of the setting locations of the means for detecting different positions, the armature winding current can be controlled at will, and the torque can be easily adjusted even for magnetic flux densities that can exhibit various distributions. Needless to say, this embodiment can reduce pulsation and has the same advantages as the first and second embodiments.
以上の説明にあつてはロータに界磁磁石を配す
るモータに関するものであつたが、巻線を持ちス
リツプリングを介して電流励振される界磁を持つ
モータにおいても本考案の装置を適用することが
できる。またヅテータに界磁を、ロータに電機子
巻線を持つものについても同様であつて、スリツ
プリングを介して供給される電機子電流を本考案
の主旨で増減すれば良い。この時は第1図b,c
に示したロータ磁石,ホール素子などは専らセン
サとして利用し、駆動力を与えるものでなくても
良いことは云うまでもない。 Although the above explanation concerns a motor in which a field magnet is arranged in the rotor, the device of the present invention can also be applied to a motor having a winding and a field excited by current through a slip ring. be able to. The same applies to a structure in which the stator has a field and the rotor has an armature winding, and the armature current supplied via the slip ring may be increased or decreased according to the spirit of the present invention. At this time, Figure 1 b, c
It goes without saying that the rotor magnets, Hall elements, etc. shown in 1 are used exclusively as sensors and do not need to provide driving force.
本考案によれば、ロータの位置に応じて電流指
令値を増減し電機子巻線電流を制御しているので
ロータの回転速度に関係なく電流制御が可能であ
り、トルク脈動の迅速な軽減が可能である。また
モータの速度検出用に用いるパルス出力をロータ
の位置と対応させる結果トルク脈動軽減策を別途
設けることなく、トルク脈動の軽減を行いうるの
でモータ構成が簡単になる。 According to the present invention, the armature winding current is controlled by increasing or decreasing the current command value according to the rotor position, so current control is possible regardless of the rotor rotational speed, and torque pulsation can be quickly reduced. It is possible. Further, as a result of making the pulse output used for detecting the speed of the motor correspond to the position of the rotor, torque pulsation can be reduced without providing a separate measure for reducing torque pulsation, which simplifies the motor configuration.
第1図,第2図は本考案の一実施例を示す構成
図、第3図は第1図,第2図に示される回路の動
作を説明する為の信号波形図、第4図,第5図は
本考案の他の実施例を示す、第6図は第5図の動
作を説明する信号波形図である。
図中、1は円板、2はロータ界磁磁石、3はス
テータ磁路材、MU〜MWは電機子巻線、T1〜
T6はインバータを構成するトランジスタ、TR
は電流制御トランジスタ、101〜103は第1
位置検出手段、130は第2位置検出手段であ
る。なお、図中同一符号は同一または相当部分を
示す。
1 and 2 are block diagrams showing one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIGS. 1 and 2, and FIGS. FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a signal waveform diagram explaining the operation of FIG. 5. In the figure, 1 is a disk, 2 is a rotor field magnet, 3 is a stator magnetic path material, MU~MW are armature windings, T1~
T6 is the transistor that constitutes the inverter, TR
101 to 103 are current control transistors, and 101 to 103 are current control transistors.
The position detecting means 130 is a second position detecting means. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ロータに対向し複数相より成る電機子巻線を有す
る電動機と、この電動機のロータの位置を検出す
る第1検出手段と、この第1検出手段の出力に応
じてスイツチング動作し、上記電機子巻線の通電
電流を切換制御する複数の半導体スイツチと、こ
れら複数の半導体スイツチと直列に接続されて上
記電機子巻線の通電電流を流す電流制御用半導体
スイツチと、上記第1検出手段が検出するロータ
の位置信号よりも高い周波数でロータの位置を検
出し速度制御のための信号を与える第2検出手段
と、上記第1検出手段の出力の周期に同期して上
記第2検出手段の出力をもとに、上記電機子巻線
と鎖交する磁束密度の脈動を打ち消すよう上記電
流制御用半導体スイツチを駆動し、上記電機子巻
線の通電電流を増減させる制御要素と、を備えた
電動機制御装置。 An electric motor having a rotor having a field magnetic flux consisting of a plurality of poles and an armature winding consisting of a plurality of phases facing the rotor; a first detection means for detecting the position of the rotor of the electric motor; a plurality of semiconductor switches that switch in accordance with the output of the means and switch and control the current flowing through the armature winding; and a current connected in series with these semiconductor switches to flow the current flowing through the armature winding. a control semiconductor switch; a second detection means for detecting the rotor position at a higher frequency than the rotor position signal detected by the first detection means and providing a signal for speed control; and an output of the first detection means. Based on the output of the second detection means in synchronization with the period of A motor control device comprising: a control element for increasing/decreasing energizing current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6704286U JPS6227038Y2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6704286U JPS6227038Y2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61189798U JPS61189798U (en) | 1986-11-26 |
JPS6227038Y2 true JPS6227038Y2 (en) | 1987-07-10 |
Family
ID=30600493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6704286U Expired JPS6227038Y2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6227038Y2 (en) |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP6704286U patent/JPS6227038Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61189798U (en) | 1986-11-26 |
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