JPS62272896A - Driving method for dc brushless motor - Google Patents

Driving method for dc brushless motor

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JPS62272896A
JPS62272896A JP61114224A JP11422486A JPS62272896A JP S62272896 A JPS62272896 A JP S62272896A JP 61114224 A JP61114224 A JP 61114224A JP 11422486 A JP11422486 A JP 11422486A JP S62272896 A JPS62272896 A JP S62272896A
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JP
Japan
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circuit
transistors
armature
rotor
degrees
Prior art date
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Application number
JP61114224A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Matsuoka
松岡 充宏
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Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Original Assignee
Kokusan Denki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the rotating irregularity in low speed region and to take out high output in high speed region, by changing over the conductive angle of each half wave for the armature current in each phase in accordance with the potating speed of a rotor to the preset value. CONSTITUTION:In case the rotating speed of a motor is lower than the set value, a change-over circuit 7 controlled by the output of a rotary encoder RE gives the position signal for 180 deg. type drive obtained by the first distribution circuit 4A to an adder 6. Transistors Qu-Qw and Qx-Qz are ON/OFF controlled by the 180 deg. type driving method. In case the rotating speed exceeds the set value, the change-over circuit 7 gives the position signal for 120 deg. type drive obtained by the second distribution circuit 4B to the adder 6 and the transistors Qu-Qw and Qx-Qz are ON/OFF controlled by the 120 deg. type driving method.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は直流ブラシレスモータの駆動方法に関するもの
である。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for driving a DC brushless motor.

[従来の技術] 直流ブラシレスモータは、永久磁石を界磁とした回転子
と、多相の電機子巻線を備えた固定子と、回転子の磁極
位置を検出する回転子位置検出部と、直流電源と電機子
巻線との間に設けられたスイッチ回路と、回転子位置検
出部から与えられる検出信号によりスイッチ回路を開閉
制御する駆動回路とを備えており、検出された回転子1
it1の位置に応じてスイッチ回路を開閉することによ
り、各相の電機子巻線に回転子磁極の位置に応じた交流
電流を流して回転子を駆動するようにしている。
[Prior Art] A DC brushless motor includes a rotor with a permanent magnet as a field, a stator with multiphase armature windings, a rotor position detection unit that detects the magnetic pole position of the rotor, It is equipped with a switch circuit provided between a DC power supply and an armature winding, and a drive circuit that controls opening and closing of the switch circuit based on a detection signal given from a rotor position detection section.
By opening and closing the switch circuit according to the position of it1, an alternating current corresponding to the position of the rotor magnetic poles is caused to flow through the armature windings of each phase to drive the rotor.

第6図は3相の電機子巻線1−u、LV及びLWを備え
た直流ブラシレスモータ1の駆動回路の構成の一例とし
て3相全波式の駆動回路を示したちのである。この例で
は、電機子巻線1uないししWがそれぞれ120度間隔
で設けられた3個の突極部に集中巻きされているものと
し、回転子は2極で各磁極の極弧角が180度であると
する。
FIG. 6 shows a three-phase full-wave drive circuit as an example of the configuration of a drive circuit for a DC brushless motor 1 equipped with three-phase armature windings 1-u, LV, and LW. In this example, it is assumed that the armature windings 1u to W are concentratedly wound around three salient poles spaced apart by 120 degrees, and the rotor has two poles and the arc angle of each magnetic pole is 180 degrees. Suppose that it is degree.

第6図においてSはPNPI−ランジスタQuないしQ
w及びこれらのトランジスタのコレクタエミッタ間に逆
並列接続されたダイオード[)Uないし[)Wと、コレ
クタエミッタ間回路がトランジスタQLJないしQwの
コレクタエミッタ間回路にそれぞれ直列に接続されたN
PNトランジスタQxないしQZとこれらのトランジス
タのコレクタエミッタ間回路に逆並列接続されたダイオ
ードDxないしDZとからなるスイッチ回路で、トラン
ジスタQu及びQxの直列回路と、トランジスタQ■及
びQyの直列回路と、トランジスタQw及びQzの直列
回路とが直流電源2の出力端子間に並列に接続されてい
る。3相の電機子巻線LLJないし1wは星形結線され
、巻線1uないしLWの中性点と反対側の端子がそれぞ
れトランジスタQuとQxとの接続点、トランジスタQ
vとQyとの接続点及びトランジスタQwとQzとの接
続点に接続されている。
In FIG. 6, S is PNPI-transistor Qu or Q
w and diodes [)U to [)W connected in antiparallel between the collectors and emitters of these transistors, and N whose collector-emitter circuits are connected in series to the collector-emitter circuits of the transistors QLJ to Qw, respectively.
A switch circuit consisting of a PN transistor Qx to QZ and a diode Dx to DZ connected in antiparallel to the collector-emitter circuit of these transistors, a series circuit of transistors Qu and Qx, a series circuit of transistors Q and Qy, A series circuit of transistors Qw and Qz is connected in parallel between the output terminals of the DC power supply 2. The three-phase armature windings LLJ to 1w are connected in a star pattern, and the terminals opposite to the neutral point of the windings 1u to LW are the connection points of transistors Qu and Qx, respectively, and the transistor Q
It is connected to the connection point between v and Qy and the connection point between transistors Qw and Qz.

PSu 、PSv及びPSwはそれぞれU、V及びW相
の電機子巻線を巻いた固定子磁極に相応する位置に配置
されて回転子磁極の位置を検出する位置センサで、回転
子の磁極に対向している角度範囲(この例では180度
)に亘って持続する検出信号を出力する。これらの位置
センサとしてはホール素子や磁気抵抗素子等が用いられ
る。位置センサPSuないしPSwの出力は波形整形回
路等からなる位置信号出力回路3に入力され、該信号出
力回路3から得られる位置信号HuないしHWが分配回
路4に入力されている。また回転子には該回転子の回転
速度を検出するロータリーエンコーダREが直結され、
このロータリーエンコーダから1qられる速度検出信号
Vsが速度制御回路5に与えられている。分配回路4か
ら17られる制す0信号及び速度制御回路5から得られ
る制御信号が加算器6により加算されて(またはアンド
回路によりアンド条件がとられて)トランジスタQu〜
Qw及びQx−QZのベースにそれぞれ与えられている
PSu, PSv, and PSw are position sensors that are placed at positions corresponding to the stator magnetic poles around which the U, V, and W phase armature windings are wound, respectively, to detect the position of the rotor magnetic poles, and are located opposite to the rotor magnetic poles. It outputs a detection signal that lasts over an angular range (180 degrees in this example). A Hall element, a magnetoresistive element, etc. are used as these position sensors. The outputs of the position sensors PSu to PSw are input to a position signal output circuit 3 consisting of a waveform shaping circuit, etc., and position signals Hu to HW obtained from the signal output circuit 3 are input to a distribution circuit 4. Further, a rotary encoder RE that detects the rotational speed of the rotor is directly connected to the rotor,
A speed detection signal Vs of 1q from this rotary encoder is given to the speed control circuit 5. The controlling 0 signal 17 from the distribution circuit 4 and the control signal obtained from the speed control circuit 5 are added by the adder 6 (or an AND condition is taken by the AND circuit), and the transistor Qu~
are given to the bases of Qw and Qx-QZ, respectively.

このような直流ブラシレスモータの駆動方法としては、
各相の雷鳴子巻線に流す電機子電流の各半波の通電角α
を電気角で120度とするようにトランジスタQu−Q
w及びQx〜Qzをオンオフ制御する120度形の駆動
方法と、各相の電機子巻線に流す電刷子電流の各半波の
通電角を電気角で180度とするように各トランジスタ
をオンオフ制御する180度形の駆動方法とがあり、こ
れらの駆動方法におけるタイミングチャートの一例をそ
れぞれ第3図及び第4図にに示しである。
The driving method for such a DC brushless motor is as follows:
Conducting angle α of each half-wave of armature current flowing through the lightning winding of each phase
Transistor Qu-Q so that the electrical angle is 120 degrees
A 120-degree drive method that turns on and off W and Qx to Qz, and turns each transistor on and off so that the conduction angle of each half wave of the electric brush current flowing through the armature winding of each phase is 180 degrees in electrical angle. There are 180-degree drive methods for controlling the motor, and examples of timing charts for these drive methods are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.

第3図は120度形の駆動方法を採用する場合のタイミ
ングチャートで、この場合位置信号HuないしHWはそ
れぞれ第3図(a)ないしくC)に示すように回転子の
回転角(電気角)の30度ないし210度の区間、15
0度ないし330度の区間及び270度ないし90度の
区間持続する矩形波信号を出力する。
FIG. 3 is a timing chart when a 120-degree drive method is adopted. In this case, the position signals Hu to HW are the rotational angles (electrical angles) of the rotor as shown in FIGS. ) between 30 degrees and 210 degrees, 15
It outputs a rectangular wave signal that lasts for an interval of 0 degrees to 330 degrees and an interval of 270 degrees to 90 degrees.

分配回路4は位置信号Huないし1−1wを入力として
、トランジスタQ IJ hいしQw及びQxないしQ
Zへのベース電流の供給をi+II 1Gしてこれらの
トランジスタをオンオフ制御する。トランジスタQu、
Qv、Qw、Qx、Qy及びQZがオンrJ+作する区
間をそれぞれ第3図(d)ないしく1)に矩形波の形で
示しである。これらのトランジスタのオンオフにより電
機子巻線1−uないし1wにそれぞれ第3図(j>ない
しくλ)に示すように交番する電機子電流1uないしI
Wが流れる。この場合各型様子電流の各半波の通電角α
が電気角で120度となる。これらの電機子電流により
回転磁界が発生し、回転子(図示せず。)がU→■→W
の方向に回転する。
The distribution circuit 4 inputs the position signal Hu or 1-1w and outputs the transistors Q IJ h to Qw and Qx to Q.
The supply of base current to Z is i+II 1G to control on/off of these transistors. transistor Qu,
The sections in which Qv, Qw, Qx, Qy, and QZ produce ON rJ+ are shown in the form of rectangular waves in FIGS. 3(d) to 1), respectively. By turning on and off these transistors, armature currents 1u to I alternate in armature windings 1-u to 1w as shown in FIG. 3 (j>or λ), respectively.
W flows. In this case, the conduction angle α of each half-wave of each type current is
is 120 degrees in electrical angle. These armature currents generate a rotating magnetic field, causing the rotor (not shown) to move from U→■→W.
Rotate in the direction of.

また180度形の駆動方法が採用される場合の位置信号
口Uないしl−1wは例えば第4図(a)ないしくC)
に示す通りで、この場合i12置信号Huないしl−1
wはそれぞれ電気角で0度ないし180度の区間、12
0度ないし300度の区間及び240度ないし60度の
区間発生する。分配回路4はこれらの位置信号を入力と
してトランジスタトランジスタQuないしQw及びQx
ないしQZへのベース電流の供給を制御して、第4図(
d)ないしくi)に示すようにこれらのトランジスタを
オンオフ制御する。これらのトランジスタのオンオフに
より、電機子巻線luないしLWにそれぞれ第4図(j
)ないしくりに示すように交番する電機子電流1uない
し[Wが流れる。この場合各電機子N流の各半波の通電
各αは電気角で180度なる。
In addition, when the 180-degree drive method is adopted, the position signal ports U to l-1w are, for example, shown in FIGS. 4(a) to C).
In this case, the i12 position signal Hu to l-1
w is the interval from 0 degrees to 180 degrees in electrical angle, 12
An interval of 0 degrees to 300 degrees and an interval of 240 degrees to 60 degrees occur. The distribution circuit 4 inputs these position signals to the transistors Qu to Qw and Qx.
By controlling the supply of base current to QZ or QZ,
These transistors are controlled to be turned on and off as shown in d) or i). By turning on and off these transistors, the armature windings lu to LW are changed to the values shown in Fig. 4 (j
) As shown in the diagram, an alternating armature current 1u to [W flows. In this case, each half-wave energization α of each armature N current is 180 degrees in electrical angle.

速度制御回路5は回転速度を設定値に保つようにチョッ
パ制御を行わせるための制御信号を発生するもので、速
度制御回路5から与えられる制御信号によりトランジス
タQuないしQw及びQXないしQZにそれぞれ供給さ
れるベース電流が断続させられる。これによりトランジ
スタQuないしQw及びQxないしQZがそれぞれの導
通期間To  (各電機子電流の半波の通電角αに相応
する時間)内で第5図に示すように所定の周期でオンオ
フさせられて回転速度の検出値に応じて各トランジスタ
のオン11間toのデユーティが制御され、これにより
各[1子電流の平均値が制御されて回転速度が設定値に
保たれる。
The speed control circuit 5 generates a control signal for performing chopper control to maintain the rotational speed at a set value, and the control signal supplied from the speed control circuit 5 is supplied to the transistors Qu to Qw and QX to QZ, respectively. The base current generated is intermittent. As a result, the transistors Qu to Qw and Qx to QZ are turned on and off at predetermined intervals within their respective conduction periods To (times corresponding to the conduction angle α of half waves of each armature current) as shown in FIG. The duty of each transistor during the ON period is controlled according to the detected value of the rotation speed, and thereby the average value of each [1 child current] is controlled and the rotation speed is maintained at the set value.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のように直流ブラシレスモータにおいては、120
度形または180度形いずれの駆動方法をとる場合にも
チョッパ制御により速度を制御することが可能であるが
、低速領域から高速領域まで速度を変化させようとする
と次のような問題が生じる。
[Problems to be solved by the invention] As mentioned above, in the DC brushless motor, 120
Although it is possible to control the speed by chopper control when using either the degree drive method or the 180 degree drive method, the following problem occurs when trying to change the speed from a low speed range to a high speed range.

すなわち、120度形の駆動方法をとった場合には、高
速領域では回転むらが少ない安定な運転を行わせること
ができるが、低速領域で回転むらが大きくなるのを避け
られない。また180度形の駆動方法をとった場合には
、低速領域の回転むらを少なくすることができるが、1
20度形の駆動方法による場合に比べて効率が悪く、1
20度形の駆動方法をとる場合と同じ銅量で巻線を構成
した場合には、高速大出力を得ることができない。
That is, when a 120-degree drive method is adopted, stable operation with less rotational unevenness can be achieved in the high-speed range, but it is unavoidable that rotational unevenness increases in the low-speed range. Furthermore, if a 180-degree drive method is used, rotational unevenness in the low speed region can be reduced;
It is less efficient than the 20-degree drive method, and
If the windings are constructed with the same amount of copper as in the case of using the 20 degree drive method, high speed and large output cannot be obtained.

180度形の駆動方法をとってしかも高速時の出力を増
大させるためには巻線の断面積を大きくする必要があり
、巻線及び回転子が大形になってモータが大形化するの
を避けられない。
In order to use a 180-degree drive method and increase the output at high speeds, it is necessary to increase the cross-sectional area of the windings, which increases the size of the windings and rotor, making the motor larger. cannot be avoided.

これらの問題が生じる原因は、120度形の駆動方法を
とった場合と180度形の駆動方法をとった場合とで、
同時に電機子電流が流れる相の数が異なることにあると
されている。すなわら、120度形の場合には同時に2
相の巻線に電機子電流が流れるが、180度形の場合に
は同時に3相の巻線に電機子電流が流れるためである。
The reason why these problems occur is when a 120-degree driving method is used and when a 180-degree driving method is used.
This is said to be due to the difference in the number of phases through which armature current flows simultaneously. In other words, in the case of a 120 degree shape, 2
This is because the armature current flows through the windings of each phase, but in the case of a 180 degree type, the armature current flows simultaneously through the windings of three phases.

上記のように、120度形の駆動方法をとった場合には
低速領域で回転むらが少ない運転を行わせることができ
ず、また180度形の駆動方法をとった場合には高速領
域で高効率の運転を行わせることができないため、低速
領域で回転むらが少なく、しかも高速領域で高出力を得
ることができる小形の直流ブラシレスモータを得ること
ができなかった。
As mentioned above, when a 120-degree drive method is used, it is not possible to achieve rotational unevenness in the low-speed range, and when a 180-degree drive method is used, high-speed operation is not possible in the high-speed range. Since it is not possible to operate efficiently, it has not been possible to obtain a small DC brushless motor that has little rotational unevenness in the low speed range and can obtain high output in the high speed range.

本発明の目的は、上記の問題を解決し、低速領域で回転
むらを少なくし、しかも大形化を招くことなく高速領域
で高出力を取出すことを可能にする直流ブラシレスモー
タの駆動方法を提案することにある。
The purpose of the present invention is to propose a method for driving a DC brushless motor that solves the above-mentioned problems, reduces rotational unevenness in the low speed range, and makes it possible to obtain high output in the high speed range without increasing the size of the motor. It's about doing.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、回転子磁極の位置を検出し、直流電源と各相
の電機子巻線との間に設けられたスイッチ回路を検出さ
れた回転子磁極の位置に応じて開閉することにより各相
の電機子巻線に交流電流を流して回転子を駆動する直流
ブラシレスモーフの駆動方法であって、低速領域で回転
むらを少なくし、しかもモータの大形化を1?l <こ
となく高速領域で高出力を取出すことを可能にしたもの
である。
[Means for Solving the Problems] The present invention detects the position of the rotor magnetic poles and uses a switch circuit provided between the DC power supply and the armature windings of each phase to detect the position of the rotor magnetic poles. This is a DC brushless morph drive method that drives the rotor by passing alternating current through the armature windings of each phase by opening and closing depending on the position.It reduces rotational unevenness in the low speed region and also reduces the size of the motor. 1? This makes it possible to extract high output in the high-speed range without the need for l <.

そのため本発明においては、回転子の回転速度が設定値
以下の時には各相の電機子Ti流の各半波の通電角を1
80度とし、回転速度が設定値を超えた時には各相の電
機子電流の各半波の通電角を120度とするように電機
子電流の通電角を回転速度に応じて切替える。
Therefore, in the present invention, when the rotational speed of the rotor is below the set value, the conduction angle of each half wave of the armature Ti flow of each phase is reduced to 1.
80 degrees, and when the rotation speed exceeds a set value, the conduction angle of the armature current is switched according to the rotation speed so that the conduction angle of each half wave of the armature current of each phase is 120 degrees.

[発明の作用] 上記のように電機子電流の通電角を回転速度に応じて切
替えると、120度形の駆動方法及び180度形の駆動
方法のそれぞれが有する利点を活かして、低速領域及び
高速領域で満足のいく運転を行わせることができ、低速
領域では回転むらを少なくし、高速領域では高効率の運
転を行わせることができる。従ってモータの大形化を招
くことなく、使用回転速度範囲を広げかつ高速大出力を
得ることができる。
[Operation of the invention] By switching the conduction angle of the armature current according to the rotational speed as described above, the advantages of the 120-degree drive method and the 180-degree drive method can be utilized to achieve low speed range and high speed range. It is possible to perform satisfactory operation in the low speed range, reduce uneven rotation in the low speed range, and perform highly efficient operation in the high speed range. Therefore, it is possible to widen the usable rotational speed range and obtain high speed and large output without increasing the size of the motor.

[実施例] 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の駆動方法を実施する駆動回路の構成例
を概略的に示したものである。本発明の駆動方法を実施
する装置の構成は種々考えられるが、第1図に示した例
では、180度形の駆動方法に用いる位置センサp3u
1ないしpSwlと、120度形の駆動方法に用いる位
置センサp3u2ないしPSw2との2組の位置センサ
が設けられ、位置センサp3u1ないしp3w1の出力
は第1の位置信号出力回路3Aに、また位置センサp3
u2ないしp3w2の出力は第2の位置信号出力回路3
Bにそれぞれ入力されている。第1及び第2の位置信号
出力回路3Aは第4図に示す180度形の駆動方法を実
施する場合の位置信号HUないしl−(wを出力し、第
2の位置信号出力回路3Bは第3図に示す120度形の
駆動方法を実施する場合の位置信号HuないしHWを出
力する。
FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of a drive circuit that implements the drive method of the present invention. Although various configurations of the device for carrying out the driving method of the present invention can be considered, in the example shown in FIG.
Two sets of position sensors are provided: position sensors p3u2 to pSw2 used in the 120-degree drive method, and the outputs of the position sensors p3u1 to p3w1 are sent to the first position signal output circuit 3A, and the position sensors p3
The outputs of u2 to p3w2 are output from the second position signal output circuit 3.
Each is input in B. The first and second position signal output circuits 3A output position signals HU to l-(w when implementing the 180-degree drive method shown in FIG. Position signals Hu to HW are output when the 120-degree drive method shown in FIG. 3 is implemented.

第1及び第2の位置信号出力回路3A及び3Bの出力は
それぞれ第1及び第2の分配回路4A及び4Bに入力さ
れ、これらの分配回路の出力が切換回路7を介して加算
器6に入力されている。
The outputs of the first and second position signal output circuits 3A and 3B are input to the first and second distribution circuits 4A and 4B, respectively, and the outputs of these distribution circuits are input to the adder 6 via the switching circuit 7. has been done.

第1の分配回路4Aは位置センサp3u1ないしp3w
1の出力を入力として、第4図に示す180度形の駆動
方法でトランジスタQuないしQw及びQxないしQZ
をオンオフ制御するために各トランジスタのベースに与
える信号を出力する。また第2の分配回路4Bは位置セ
ンサp3u2ないしp3w2の出力を入力として、第3
図に示す120度形の駆動方法でトランジスタQuない
しQw及びQxないしQzをオンオフ制御するために各
トランジスタのベースに与える信号を出力する。
The first distribution circuit 4A includes position sensors p3u1 to p3w.
Using the output of 1 as an input, the transistors Qu to Qw and Qx to QZ are driven in a 180 degree manner as shown in FIG.
outputs a signal to the base of each transistor to control on/off. Further, the second distribution circuit 4B inputs the outputs of the position sensors p3u2 to p3w2, and receives the third distribution circuit 4B.
In order to control on/off of the transistors Qu through Qw and Qx through Qz using the 120 degree driving method shown in the figure, a signal is outputted to the base of each transistor.

切換回路7はロータリーエンコーダREから与えられる
回転速度検出信号を入力として、回転速度に応じて第1
及び第2の分配回路4A及び4Bの出力を選択して加算
器(またはアンド回路)6に与える。
The switching circuit 7 inputs the rotation speed detection signal given from the rotary encoder RE, and selects the first switch according to the rotation speed.
and the outputs of the second distribution circuits 4A and 4B are selected and applied to the adder (or AND circuit) 6.

すなわら回転速度が設定値以下の場合には、切換回路7
が第1の分配回路3Aから得られる180度形駆動用の
位置信号HuないしHWを加n器6に与えて第4図に示
した180度形の駆動方法でトランジスタQuないしQ
w及びQxないしQZのオンオフ制御を行わせる。また
回転速度が設定値を超えた場合には切換回路7が第2の
分配回路4Bから得られる120度形駆動用の位置信号
HuないしHwを加算器(またはアンド回路)6に与え
て、第3図に示す120度形の駆動方法でトランジスタ
Q LlないしQw及びQxないしQzのオンオフ制御
を行わせる。その他の点は第6図に示した従来の駆動方
法を実施する駆動回路と同様である。
In other words, when the rotation speed is below the set value, the switching circuit 7
The position signals Hu to HW for 180-degree drive obtained from the first distribution circuit 3A are applied to the adder 6 to drive the transistors Qu to Q in the 180-degree drive method shown in FIG.
On/off control of w and Qx to QZ is performed. Further, when the rotation speed exceeds the set value, the switching circuit 7 supplies the position signals Hu to Hw for 120-degree drive obtained from the second distribution circuit 4B to the adder (or AND circuit) 6. The on/off control of transistors QLl to Qw and Qx to Qz is performed using the 120-degree drive method shown in FIG. Other points are similar to the drive circuit implementing the conventional drive method shown in FIG.

本発明の駆動方法を実施するに当り切換回路6が切換動
作を行う回転速度の設定値は、例えば120度形の駆動
方法を採用した場合に小さな回転むらで運転できる回転
速度領域の下限に設定する。
When implementing the drive method of the present invention, the set value of the rotation speed at which the switching circuit 6 performs the switching operation is set to the lower limit of the rotation speed range that allows operation with small rotational irregularities when a 120-degree drive method is adopted, for example. do.

このように設定すれば、高効率で運転できる速度領域を
広くとることができる。回転速度の設定置を上記のよう
に設定する場合、120度形の駆動方法によりモータを
駆動する実験を行って回転変動の特性を測定してみるこ
とにより設定回転速度を容易に決定することができる。
By setting in this way, it is possible to widen the speed range in which the vehicle can be operated with high efficiency. When setting the rotation speed as described above, the set rotation speed can be easily determined by conducting an experiment in which the motor is driven using a 120-degree drive method and measuring the characteristics of rotation fluctuations. can.

上記実施例において第1及び第2の分配回路4A及び4
Bはそれぞれ第1及び第2の位置信号出力回路3A及び
3Bから与えられる位置信号に応じてトランジスタQu
ないしQw及びQxQいしQzにベース電流を分配して
これらのトランジスタをオンオフ制御する。これらの分
配回路の動作を更に詳細に説明すると、第1の分配回路
4△は、第4図に示されているように、位置信号l−I
 u 、 H■及びHwがそれぞれ発生している期間ト
ランジスタQu、Qv及びQwにベース電流を流してこ
れらのトランジスタを順次導通させる。また位置信号)
1u、 Hv及び)1wの否定信号がそれぞれ発生して
いる閘門トランジスタQu、Qv及びQwにベース電流
を流してこれらのトランジスタを順次導通させる。これ
らのトランジスタのオンオフにより巻線1−uないしL
Wに第4図(j)ないしくフ)に示すように交番する電
機子電流1uないしIWが流れる。
In the above embodiment, the first and second distribution circuits 4A and 4
B is a transistor Qu in response to position signals given from the first and second position signal output circuits 3A and 3B, respectively.
The base current is distributed to Qw and QxQ to Qz to control on/off of these transistors. To explain the operation of these distribution circuits in more detail, the first distribution circuit 4Δ receives the position signal l-I as shown in FIG.
A base current is passed through the transistors Qu, Qv, and Qw during the period when u, H■, and Hw are generated, respectively, to sequentially turn on these transistors. Also position signal)
A base current is caused to flow through the lock transistors Qu, Qv, and Qw, in which negative signals of 1u, Hv, and )1w are generated, respectively, to sequentially turn on these transistors. Windings 1-u to L are turned on and off by turning on and off these transistors.
Alternating armature currents 1u to IW flow through W as shown in FIGS. 4(j) to 4(f).

また第2の分配回路4Bは、第3図に示されているよう
に、位置信号)1uの立上りから位置信号Hvの立上り
までの期間及び位置信号H■の立上りから位置信号)−
1wの立上りまでの期間トランジスタQu及びQvにそ
れぞれベース電流を流してこれらのトランジスタを順次
導通させ、位置信号Hwの立上りから位置信号Huの立
上りまでの期間トランジスタQwにベース電流を供給し
て該トランジスタQwを導通させる。また位置信号HU
の立下りから位置信号Hvの立下りまでの期間及び位置
信号1−1vの立下りから位置信号HWの立下りまでの
期間トランジスタQx及びQyにそれぞれベース電流を
供給してこれらのトランジスタを導通させ、位置信号)
1wの立下りから位置信号1」Uの立下りまでの期間ト
ランジスタQZにベース電流を供給して該トランジスタ
QZを導通させる。
Further, as shown in FIG. 3, the second distribution circuit 4B operates during the period from the rise of the position signal 1u to the rise of the position signal Hv, and from the rise of the position signal H■ to the rise of the position signal)-
During the period from the rise of position signal Hw to the rise of position signal Hu, a base current is passed through each of transistors Qu and Qv to make these transistors conductive in sequence, and the base current is supplied to transistor Qw during the period from the rise of position signal Hw to the rise of position signal Hu. Make Qw conductive. Also, the position signal HU
A base current is supplied to each of the transistors Qx and Qy to make these transistors conductive during the period from the fall of the position signal Hv to the fall of the position signal Hv and from the fall of the position signal 1-1v to the fall of the position signal HW. , position signal)
A base current is supplied to the transistor QZ for a period from the falling edge of 1w to the falling edge of the position signal 1''U to make the transistor QZ conductive.

これらのトランジスタのオンオフにより、電機子巻線1
uないし1wにそれぞれ第3図(j)ないしくぶ)に示
すように交番する電機子電流1uないし1wが流れる。
By turning on and off these transistors, the armature winding 1
Alternating armature currents 1u to 1w flow in u to 1w, respectively, as shown in FIG. 3(j) to 1w.

上記第1及び第2の分配回路は論理回路を用いて構成す
ることができる。
The first and second distribution circuits can be configured using logic circuits.

第2図は本発明の方法を実施する場合に用いる直流ブラ
シレスモータ1の機械的構成の一例を示したもので、同
図において100は環状のヨーク101から3極の突極
部102uないし102Wを120度間隔で放射状に突
出させた電機子鉄心で、突極部102uないし102w
の先端にはそれぞれ極片部103uないし103Wが設
けられている。突極部102uないし102wにはそれ
ぞれ口ないしW相のff1lfi子巻線しすないししW
が巻回され、これらの巻線は第1図に示すように星形結
線されている。電機子鉄心100及び巻線Lすないし1
wにより固定子105が構成され、この固定子は図示し
ないフレームまたはケースに固定されている。
FIG. 2 shows an example of the mechanical configuration of the DC brushless motor 1 used when carrying out the method of the present invention. The armature core protrudes radially at 120 degree intervals, with salient pole parts 102u to 102w.
Pole piece portions 103u to 103W are provided at the tips of the respective pole pieces 103u to 103W. The salient pole portions 102u to 102w are provided with opening and W-phase ff1lfi child windings, respectively.
are wound, and these windings are connected in a star shape as shown in FIG. Armature core 100 and winding L or 1
w constitutes a stator 105, and this stator is fixed to a frame or case (not shown).

回転子106は、カップ状の回転体107と、180度
の極弧角を有する2個の円弧状永久磁石108.109
とからなり、回転体107の底壁部に固定された図示し
ない回転軸が電機子鉄心100のヨーク101の内側の
孔を通して設けられて、図示しないフレームまたはケー
スの端部壁に取付けられた軸受により支持されている。
The rotor 106 includes a cup-shaped rotating body 107 and two arc-shaped permanent magnets 108 and 109 having a polar arc angle of 180 degrees.
A rotating shaft (not shown) fixed to the bottom wall of the rotating body 107 is provided through a hole inside the yoke 101 of the armature core 100, and a bearing is attached to the end wall of the frame or case (not shown). Supported by

永久磁石108及び109はそれぞれの内周側がN極及
びS極になるように径方向に着磁され、これらの磁石に
よりそれぞれが180度の極弧角を有する2極の回転子
磁極が構成されている。
The permanent magnets 108 and 109 are magnetized in the radial direction so that their inner circumferential sides are N and S poles, and these magnets constitute two rotor magnetic poles each having a polar arc angle of 180 degrees. ing.

第3図及び第4図にも示されているように、120度形
の駆動方法による場合と180度形の駆動方法による場
合とでは位置信号の発生区間が異なり、通常はこれらの
駆動方法の相違により位置センサの取付は位置が30度
異なっている。この例ではり相の固定子磁極の中心を0
度にとってあり、180度形の駆動方法に用いる位置セ
ンサPSu1ないしp3wlはそれぞれの中心を極片部
103uないし103Wの中心位置に一致させて取付け
られている。また120度形の駆動方法に用いる位置セ
ンサp3u2ないしPSw2はそれぞれの中心を極片部
103uないし103Wの中心位置より回転方向と反対
側に(遅れ側に)30度ずれた位置に一致させて取付け
られている。各位置センサとしてはホール素子が用いら
れている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the generation section of the position signal is different depending on the 120-degree drive method and the 180-degree drive method, and usually the difference between these drive methods is Due to the difference, the positions of the position sensors are different by 30 degrees. In this example, the center of the stator magnetic pole of the beam phase is set to 0.
The position sensors PSu1 to p3wl used in the 180-degree driving method are mounted with their centers aligned with the center positions of the pole pieces 103u to 103W. In addition, the position sensors p3u2 to PSw2 used in the 120-degree drive method are installed so that their respective centers coincide with positions deviated by 30 degrees from the center positions of the pole pieces 103u to 103W on the opposite side (toward the lag side) of the rotation direction. It is being A Hall element is used as each position sensor.

尚上記各位置センサの取付は方は任意であり、例えば各
位置センサを?[子鉄心に固定してもよく、また駆動回
路を構成する電子部品を取付けたプリント基板が電機子
鉄心、モータのフレームまたはケースに対して固定され
る場合には該プリント基板に各位置センサを固定しても
よい。
It should be noted that the installation of each of the above position sensors is optional. [It may be fixed to the child core, and if a printed circuit board on which electronic components constituting the drive circuit are attached is fixed to the armature core, motor frame, or case, each position sensor may be fixed to the printed circuit board.] It may be fixed.

上記の説明では、位置センサとして磁気検出素子を用い
るとしたが、回転子磁極の位置を光電的に検出する場合
にも本発明を適用することができる。
In the above description, a magnetic detection element is used as a position sensor, but the present invention can also be applied to the case where the position of the rotor magnetic poles is photoelectrically detected.

上記の実施例では回転子が2極に構成されているが、更
に多極の回転子を用いる場合にも本発明を適用すること
ができる。
In the above embodiment, the rotor has two poles, but the present invention can also be applied to a case where a multi-pole rotor is used.

上記の実施例では3相の電機子巻線が星形結線されてい
るが、3相の電機子巻線を三角結線する場合にも本発明
を適用することができる。
In the above embodiment, the three-phase armature windings are connected in a star shape, but the present invention can also be applied to a case where the three-phase armature windings are connected in a triangular manner.

[発明の作用1 以上のように、電機子電流の通電角を回転速度に応じて
切替えると、120度形の駆動方法及び180度形の駆
動方法のそれぞれが有する利点を活かすことができ、低
速領域では回転むらを少なくして運転し、高速領域では
高効率の運転を行わせることができる。従ってモータの
大形化を招くことなく、使用回転速度範囲を広げかつ高
速大出力を得ることができる利点がある。
[Operation of the invention 1] As described above, by switching the conduction angle of the armature current according to the rotation speed, it is possible to take advantage of the advantages of the 120-degree drive method and the 180-degree drive method, and It is possible to operate with less irregular rotation in the range, and to operate with high efficiency in the high speed range. Therefore, there is an advantage that the usable rotational speed range can be expanded and high speed and large output can be obtained without increasing the size of the motor.

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

第1図は本発明の方法を実施するために用いる駆動回路
の構成を概略的に示した回路構成図、第2図は本発明の
方法を実施する場合に用いるモータの機械的構成を示す
構成図、第3図及び第4図はそれぞれ120度形及び1
80度形の駆動方法を示ずタイミングヂャート、第5図
はチョッパ制御により速度制御を行う場合のトランジス
タのオンオフ動作を示す線図、第6図は従来の駆動方法
による場合の駆動回路の構成を示す回路構成図である。 1・・・直流ブラシレスモータ、2・・・直流電源、3
△、3B・・・位置信号出力回路、4A、4B・・・分
配回路、5・・・速度制御回路、6・・・加算器、RE
・・・ロータリエンコーダ、PSu1〜PSW1・・・
180度形駆動用の位置センサ、p3u2〜p3w2・
・・120度駆動用の位置センサ、Qu−Qw、Qx−
Qz・・・トランジスタ。 第3図 第4図
FIG. 1 is a circuit configuration diagram schematically showing the configuration of a drive circuit used to implement the method of the present invention, and FIG. 2 is a configuration showing the mechanical configuration of a motor used when implementing the method of the present invention. Figures 3 and 4 are 120 degrees and 1, respectively.
The timing diagram does not show the 80-degree drive method. Figure 5 is a diagram showing the on/off operation of the transistor when speed control is performed by chopper control. Figure 6 is the configuration of the drive circuit when using the conventional drive method. FIG. 1... DC brushless motor, 2... DC power supply, 3
△, 3B...Position signal output circuit, 4A, 4B...Distribution circuit, 5...Speed control circuit, 6...Adder, RE
...Rotary encoder, PSu1~PSW1...
Position sensor for 180 degree drive, p3u2~p3w2・
・Position sensor for 120 degree drive, Qu-Qw, Qx-
Qz...transistor. Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 回転子磁極の位置を検出し、直流電源と各相の電機子巻
線との間に設けられたスイッチ回路を検出された回転子
磁極の位置に応じて開閉することにより各相の電機子巻
線に交流電流を流して回転子を駆動する直流ブラシレス
モータの駆動方法において、 前記回転子の回転速度が設定値以下の時には各相の電機
子電流の各半波の通電角を180度とし、前記回転速度
が設定値を超えた時には前記各相の電機子電流の各半波
の通電角を120度とするように前記電機子電流の通電
角を回転速度に応じて切替えることを特徴とする直流ブ
ラシレスモータの駆動方法。
[Claims] By detecting the position of the rotor magnetic poles and opening and closing a switch circuit provided between the DC power supply and the armature windings of each phase according to the detected position of the rotor magnetic poles. In a DC brushless motor drive method in which alternating current is passed through the armature windings of each phase to drive the rotor, each half-wave of the armature current of each phase is energized when the rotational speed of the rotor is below a set value. The conduction angle of the armature current is set to 180 degrees, and the conduction angle of the armature current is adjusted according to the rotation speed so that when the rotation speed exceeds a set value, the conduction angle of each half wave of the armature current of each phase is 120 degrees. A method for driving a DC brushless motor characterized by switching.
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