JPS622884A - Dc commutatorless - Google Patents
Dc commutatorlessInfo
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- JPS622884A JPS622884A JP60140803A JP14080385A JPS622884A JP S622884 A JPS622884 A JP S622884A JP 60140803 A JP60140803 A JP 60140803A JP 14080385 A JP14080385 A JP 14080385A JP S622884 A JPS622884 A JP S622884A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
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Abstract
Description
産業上の利用分野
本発明は直流電源のもとで使用される無整流子モータに
関するものである。
従来の技術
近年、多くの音’3 RRHや、ビデオテープレコーダ
、さらにはフロッピーディスク装置に直流無整流子モー
タが多用されるようになってきており、その手軽さから
空冷用ファンモータにまで応用が拡大している。
従来より、この種の直流無整流子モータとしては2相あ
るいは3相の半波駆動方式または全波駆動方式が主流を
占めている。各駆動方式にはそれぞれ一長一短があり、
例えば3相駆動力式は2相駆動力式に比べて駆動用パワ
ー素子の数が少なくてすむ反面、回転子の回転位置を検
出する位置検出素子の数が多く必要になる。ちなみに1
1.#L−電源のもとで動作させるものとして比較する
と、2相全波駆動方弐では8個のパワートランジスタと
3個のホール素子が必要になる。
従来から、3相駆動力式において位置検出素子の数を削
減しようとする試みが数多く行われてセリ、その代表的
な技術が米国特許第3.577、053号(以下、文献
1と略記する。)に開示されている。
前記文献lには、3相半半波駆動式の無整流子モータに
おいて、回転子上に光反射率の異なる第1゜第2.第3
の構成要素を有する識別帯を設け、前記識別帯に光線を
照射し、反射光を受光素子で検出することによって回転
子の回転位置の変化垢前記受光素子の出力レベルの3段
階の変化としてとらえ、そのレベルに依存した相巻線に
i1M電するように構成された装置が示されている。
前記文献lに示された方法では、唯一の位置検出素子と
位置検出のための識別帯によって3相半波駆動を可能に
しているが、構成上の制約によってその駆動形態を3相
半波型に限定される。すなわち、前記文献lに示された
形式をとると360゜の電気角あたり3通りの検出しか
行えないために各相巻線への通電状態の切り換えも必然
的に3i1りしか許されないことになり、6通りの通電
状態の切り換えを必要とする3相全波駆動力式を実現す
るにはさらに余分な位置検出素子と識別帯が必要となる
。
ところで、この種のモータにおいては、回転時の振動や
トルクリフプルを小さくするには固定子巻線に供給する
X流液形を正弦波状にするのが好ましく、特開昭55−
100088号公報(以下、文献2と略記する。)には
、ホール素子から得られる位置検出信号が種々の要因に
よって理想的な正弦波形にならないので、あらかじめデ
ィジタル的なメモリに正弦波情報を格納しておき、モー
タに連結された周波数発電機の出力信号(一般にFG倍
信号呼ばれる。)によって前記メモリの情報を順次読み
だし、アナログ電圧に変換して、理想に近い正弦波状の
駆動電流を作りだすようにした直流無整流子モータが示
されている。
発明が解決しようとする問題点
ただ、前記文献2に示された方法は、従来のようにアナ
ログ的に処理を行う方法に比べて回路規模がかなりのも
のになり、また、滑らかに変化する駆動電流を作りだす
ためにディジクル回路の分解能を相当高くする必要があ
るなどの難点も有しいる。
問題点を解決するための手段
前記した問題点を解決するために本発明の直流無整流子
モータは、位置検出信号の所定のエツジを基準にして、
回転検出信号の工、ジが到来するごとに外部から供給さ
れる電圧もしくは電流に依存した駆動指令電流に比例し
たステップでレベルが段階的に切り換わる出力信号を発
生するステップ信号波形発生手段と、前記回転検出信号
のエツジの到来周期に依存した周期のスロープ波形を発
生するスロープ発生回路と、前記ステップ信号波形発生
手段の出力信号に前記スロープ波形を合成して駆動信号
を作りだすスロープ合成回路と、前記駆動信号を増幅し
て前記固定子巻線に供給する駆動回路を備えたことを特
徴とするものである。
作用
本発明では前記した構成によって、分解能の低いディジ
タル処理でありながら、したがって比較的小規模な回路
構成で滑らかに変化する駆動電流を作りだすことができ
る。
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
第2図は本発明を実施するために構成されたモータの要
部の展開図を示したもので、3相の固定子巻線1,2.
3がたがいに星形結線され、前記固定子巻線1〜3に対
向して、図示されてはいない回転子に装着された永久磁
石4が配置されている。
前記永久磁石4の主要部は8極に着磁された主磁極が占
め、その内周部(図には示されていないが、第2図にお
いて前記永久磁石4の上側に回転子の内周部で、下側が
外周部であるとする。)にはN極着磁された第1の構成
要素部分5aと、着磁されていない第2の構成要素部分
5bと、S極着磁された第3の構成要素部分5Cが周方
向に交互に配置された円環状の識別帯5を有している。
また、前記識別帯5に対向して回転子の回転位置検出素
子として用意されたホールIC(チップ上にホール発電
体と他の回路を同居させた集積回路、)6が配置されて
いる。
一方、前記永久磁石4の主磁極が外周側には96極に着
磁された発電帯が設けられ、この発電帯に対向して、径
方向に回折された96箇所の発電要素部分を有するジグ
ザグ状の発電巻線7が配置されている。
さらに、前記固定子巻線1,2.3の引き出し線は、そ
れぞれ第1の給電端子U、第2の給電端子V、第3の給
電端子Wに接続され、星形結線された中点は端子Xに接
続されている。
なお、前記ホールIC6はプラス側給!端子6a1 マ
イナス側給電端子6b、出力端子6Cを有しており、前
記発11巻線7の引き出し線は出力端子7a、7bに接
続されている。
さて、第1図は本発明の一実施例における直流gq流子
モモーのプロ、り構成図を示したものでメツ、第1図に
おいてブロック10は第2図に示されたモータブロック
の内部結線を施したもので、前記モータブロック10に
おいて、中点端子XとホールTC6のプラス側給電端子
6aの間には限流抵抗8が接続され、前記ホールIC6
のマイナス側給電端子6bと発電巻線7の他方の出力端
子7aは回転検出端子Fに接続されている。
前記位置検出端子Pには前記ホールIC6に内蔵された
処理回路(後述)によってモータの回転位置に依存して
3段階にレベルの変化する位置検出信号が出力されるが
、この位置検出信号は分配器100によって入力レベル
に対応して順次活性状態になる3系統の信号線路に分配
され、これらの出力は順序回路200によって条件付は
処理が行われるとともに、前記分配器100の出力はR
E V X子に印加される回転方向指令信号とともに回
転方向判別回路300によってモータの回転方向を決定
するために利用される。
また、前記回転検出端子Fと前記接地端子Gに現れる信
号は増幅器400によって十分な振幅に増幅された後に
タイミングを作成するだめのクロック信号として前記回
転方向判別回路300と、各種の通電タイミングを発生
するステップコントローラ500と、固定子巻線1〜3
への通電電流に付加するスロープの発生タイミングを決
定する同期トリガ回路600に供給されている。
さらに、前記順序回路200の出力は前記ステップコン
トローラ500と前記同期トリガ回路600、ならびに
、前記ステップコントローラ500の出力をもとに3相
準全波駆動と3相全波駆動とを切り換えるモード切換回
路700、上昇スロープと下降スロープの切り換えを行
う加減算指令回路800と、3相準全波駆動において駆
動電流の相分配を行う重金波相切換回路900に供給さ
れ、前記回転方向判別回路300の出力は、固定子巻線
1〜3への通電方向を設定する通電方向設定回路100
0と、前記通電方向設定回路1000の出力をもとに通
電方向を切り換える通電方向切換回路1100と、E端
子に印加される誤差電圧に依存した電流とモータの加速
あるいは減速の指令信号を発生する誤差信号増幅R51
300に供給され、前記ステップコントローラ500の
出力は前記モード切換回路700と前記加減算指令回路
800と、全波駆動時のステップ電流波形を発生するス
テップ電流発生回路1200に供給され、前記モード切
換回路700の出力は、前記順序回路200および前記
回転方向判別回路300と、前記加減算指令回路800
と、前記通電方向設定回路1000およびn17記通電
方向切換回路1100、ならびに、前記誤差信号増幅器
1300と、固定子巻線1〜3への1jli!電流に付
加するスロープを発生するスロープ発生回路1400に
供給されている。また、前記同期トリガ回路600と前
記スロープ発生回路1400との間で信号の授受が行わ
れ、前記スロープ発生回路1400の出力と前記加減算
指令回路800の出力はいずれも、前記半金波相切換回
路900あるいは前記ステップ電流発生回路1200か
ら出力されるステ・2ブ状の電流出力信号にスロープを
付加するスロープ合成回路1500に供給され、前記ス
ロープ合成回路1500の出力電流は前記半金波相切換
回路900あるいは前記ステップ電流発生回路1200
の出力電流に重畳されている。
一方、前記誤差信号増幅RH1300からの加速あるい
は減速の指令信号が前記通電方向設定回路1000に供
給され、前記誤差信号増幅器1300からの出力電流は
前記スロープ発生回路1400および前記半金波相切損
回路900ならびに前記ステップ電流発生回路1200
に供給され、前記準全波相切換回路900と前記ステッ
プ電流発生回路1200の出力電流は、前記通電方向切
換回路1100を介してU相駆動回路1600とW相駆
動回路1700に供給されるとともに、前記スロープ合
成回路1500にも供給され、前記U相駆動回路160
0の主出力電流と前記WtIl駆動回路1700の主出
力電流はそれぞれU相の固定子S線1が接続されたU端
子とW相の固定子巻線3が接続されたW端子に供給され
、前記U相駆動回路1600と前記W相駆動回路170
0の一部の出力電流が電流加算回路1800によって加
算されて■相駆動回路1900に供給され、前記■相駆
動回路1900の出力電流はV相の固定子巻線2が接続
された■端子に供給されている。
第1図の実施例では、J端子にはモータの停止・回転の
指令信号が印加され、この指令信号は前記iJ1電方開
方向設定回路00に直接に供給されて、外部からモータ
の回転停止指令信号が印加されたときのブレーキ信号を
作りだすのに利用されるほか、初期化回路2000を介
して前記ステップコントローラ500と前記モード切換
回路700の初期化に利用される。また、前記増幅器4
00の出力信号は回転停止検出器2100にも供給され
、前記回転停止検出!H2100の出力信号は前記モー
ド切換回路700に供給されて、モータの回転が停止し
ているときには前記モード切換回路700の出力状態を
強制的に3相準全波駆動の状態に移行せしめる。さらに
、REV端子にはモータの回転方向の正逆切換信号が印
加されるが、前記REV端子が低電位にあるときにモー
タが正方向に回転し、高電位にあるときには逆方向に回
転し、前記J端子が低電位にあるときに固定子巻線への
通電は停止され、高電位にあるときには固定子巻線への
通電が行われるように構成されている。
なお、本発明においてはモータの回転サーボシステムに
は言及しないが、ここではF端子から得られる速度情報
をもとにE端子を介して誤差信号増幅器1300に誤差
電圧を帰還するものとする。
さて、各部の動作の概要を説明する前に、第1図および
第2図に示された直流無整流子モータの固定子巻線への
通電状態の切り換え動作について説明する。
第1図と第2図からも明らかなように、本発明の実施例
として説明している直流無整流子モータでは回転子の静
止位置の検出手段としては、3種類の構成要素を有する
円環状の識別帯5と、唯一のホールIC6を備えている
だけであるから、回転子の静止位置に応じて3通りの識
別しかできない。ところが、よく知られているように3
相全波駆動の形態をとろうとすれば、回転子の静止位置
に応じて6通りの位置検出情報が必要になる。
第1図に示された直流無整流子モータでは、モータの回
転速度がある程度上昇するまではホールIC6の出力信
号をもとに3相の固定子巻線1゜2.3のすべてに電流
を供給することによって余分に電流を流して起動トルク
の低下を防ぎ、モータの回転速度が上昇して発電巻線7
から十分な信号が得られた後は、前記発電巻線7の出力
信号と前記ホールIC6の出力信号をもとに3相全波駆
動のための通電切換信号を、分配器100.順序回路2
00.ステップコントローラ500.同期トリガ回路6
00.モード切換回路700.加′$i算指令回路80
0、準全波相切換回路9001通電方向切換回路110
0、ステップit流発生回路1200. スロープ発生
回路1400.スロープ合成回路1500によって構成
された駆動信号発生手段の内部で作りだすように構成さ
れている。この駆動形態の切り換えの原理を第3図を用
いて説明する。
第3図Aは第2図のモータ構造において永久磁石4の主
磁極が正弦波着磁されている場合の各固定子巻線1,2
.3に電流を流したときに発生するトルク特性を示した
もので、第2図において固定子巻線1〜3.ポールIC
6,発電巻線7を含む固定子側が右に移動する場合の回
転トルクを正方向としている。第3図Aの特性曲線ua
は第2図の固定子巻線1にU端子からX端子方向にN、
流を流したときに発生するトルクを表しており、特性曲
線ubは前記固定子巻線lにX端子からU端子方向に電
流を流したときに発生するトルクを表している。また、
特性曲線vaは固定子巻線2に■端子からX端子方向に
電流を流したときに発生するトルクを表しており、特性
曲線vbは前記固定子巻線2にX端子からV端子方向に
電流を流したときに発生するトルクを表している。さら
に、特性曲線waは固定子巻線3にX端子からX端子方
向に電流を流したときに発生するトルクを表しており、
特性曲vAwbは前記固定子巻線3にX端子からX端子
方向に電流を流したときに発生するトルクを表している
。
一方、第3図Cは星形結線された3相の固定子巻線の任
意の2相に通電したときの正方向の発生トルクを、第3
図Aに示した個々の固定子巻線における発生トルク比で
示したもので、よく知られているように、3相全波駆動
のモータではこれらの曲線の包路線が実際の出力トルク
波形となる。
すなわち、第3図Cにおいて、特性曲線wvは第2図の
X端子から■端子方向に通電したときに発生するトルク
、特性曲線uvはU端子がらV端子方向に通電したとき
に発生するトルク、特性曲線uwはU端子からX端子方
向に通電したときに発生するトルク、特性曲gvwは■
端子からX端子方向に通電したときに発生するトルク、
特性曲線vuは■端子からU端子方向に通電したときに
発生ずるトルク、特性曲線wuはX端子からU端子方向
に通電したときに発生するトルクをそれぞれ表している
。
各固定子巻線が発生する最大トルクを1とすれば、3相
全波駆動においては60°の電気角ごとに各固定子巻線
への通電切り換えが行われるので、合成した後の最大ト
ルクT1□、最小トルクTa1l+平均トルクT I
V I は次式によって与えられる。なお、ここでは各
トルクはすべて無羊位化して単なる指数で表している。
第3図りはすでに説明したホールIC6の出力信号波形
を示したものであるが、モータの回転子が停止している
状態においては、位置検出情報としては前記ホールIC
6の出力信号しが用いることができない。3種型の位置
検出情報だけを用いてモータを起動させるには3相半波
駆動の形態をとることが考えられるが、その場合には第
1図の星形結線された固定子巻線の中点であるX端子を
プラスあるいはマイナス側の給電線路に直接接続するた
めのパワースインチング素子が必要となる。
本発明の実施例では以下に述べる方法によってこのよう
な不都合を解消している。すなわち、前記ホールIC6
の出力信号の3段階のレベル変化に対応させて、前記出
力信号が高電位にある区間を第1の通電区間、低電位に
ある区間を第2の通電区間、中間電位にある区間を第3
の通電区間とし、前記第1の通電区間においては第2図
のU端子から■端子およびX端子への通電を行い、前記
第2の通電区間においては■端子がらX端子およびU端
子への通電を行い、前記第3の通電区間においてはX端
子からUi子および■端子への1i17Kを行う。この
とき、3相の固定子巻線1.2.3による合成トルク特
性は第3図Bのようになり、特性曲Wucが前記第1の
区間におけるi!電による発生トルク、特性曲線vcが
前記第2の区間における通電による発生トルク、特性曲
線wcが前記第3の区間における通電による発生トルク
をそれぞれ表している。
したがって、理想的なタイミングでill電切り換えが
行われたときのモータの出力トルクは第3図Bの特性曲
線の包路線に等しくなり、3相の固定子巻線のうち主た
る巻線には他の2相の固定子巻線の電流の和に等しい電
流が流れることを考慮して最大トルクT□2.最小トル
クTヨ、2.平均トルクTmwtを求めるとつぎのよう
になる。
さて、第3式と第6式を比較すれば明らがなように、起
動時においても3相全波駆動時と同じ平均トルクを得る
ことができ、また、パワースイッチング素子を余分に追
加して3相半波駆動させた場合に比べて、起動電流を節
約することもできる。
ちなみに、いずれの駆動方式においても各固定子巻線の
l相あたりの抵抗値は等しいものとすると、3相半波駆
動では起動電流が3相全波駆動の2倍になるが、ここで
説明した駆動方法によれば起動電流はほぼ33パーセン
ト増加するだけである。
なお、以下の説明においてはこの駆動方法を3相準全波
駆動と呼び、3相全波駆動あるいは3相半波駆動と区別
する。
つぎに、第1図の実施例に示される主要部の具体的な構
成例とその動作の概要を説明して全体の動作の説明の一
助とする。
まず、第4図はホールIC6の具体的な構成例を示した
回路結線図であり、よく知られているバンドギャップ基
準電圧源などを用いた定電圧回路部61と、シリコン基
板上に形成されたホール発電体62と、その他の信号処
理回路部分から構成されている。
第4図のホール発電体62が第2図に示された識別帯5
のN極着磁された部分に対向しているときには前記ホー
ル発電体62の一方の出力端子62aの電位が上昇し、
他方の出力端子62bの電位は下降する。したがって、
トランジスタ63のコレクタ電位が下降し、トランジス
タ64のコレクタ電位が上昇するので、定電流トランジ
スタ65に流れ込む電流の殆どがトランジスタ66のコ
レクタitとなる。
なお、第4図の回路において、前記定電流トランジスタ
65のエミッタ側に接続された抵抗67と、定電流トラ
ンジスタ68のエミッタ側に接続された抵抗69の抵抗
比率が3対4に設定されているので、前記定電流トラン
ジスタ65のコレクタ電流を4・Ioとすると、前記定
電流トランジスタ68のコレクタ電流はほぼ3・Ioと
なる。また、プラス側のカレントミラー回路を構成する
受電トランジスタ70のエミ・7り側に接続された抵抗
71と、定電流トランジスタ72.73のエミッタ側に
接続された抵抗74.75の抵抗値が等しくなるように
設定され、定電流トランジスタ76のエミッタ側に接続
された抵抗77の抵抗値が前記抵抗71の抵抗値の3倍
に設定されているので、前記定電流トランジスタ72゜
73のコレクク″ig、流はいずれも最大値でほぼ3・
■。
となり、前記定電流トランジスタ76のコレクタ電流は
ほぼ■。となる。
したがって、前記トランジスタ66のコレクタ電流の4
分の3は前記定電流トランジスタ73から供給され、残
りの4分の1だけがトランジスタ78の第1コレクク7
8aから供給される。このとき、出力端子6cに接続さ
れた負荷抵抗79には前記トランジスタ78の第2コレ
クタ78bがら■。の電流が供給されるとともに、前記
定電流トランジスタ76からもIoの電流が供給される
ので、前記抵抗79の抵抗値をRoとしたとき、前記出
力端子6cには2・Io ・Roなる電位が現れる。
反対に、前記ホール発電体62が前記識別帯5のS捲着
磁された部分に対向しているときには、前記定を流トラ
ンジスタ65に流れ込む電流の殆どがトランジスタ80
のコレクタ電流となり、トランジスタ81の第1コレク
ク81aと第2コレクタ81bにもそれぞれ■。なる電
流が流れ、前記第2コレクク81bの電流はトランジス
タ82とトランジスタ83によって構成されたカレント
ミラー回路に供給される。したがって、このときには前
記定電流トランジスタ76のコレクタitの殆どあるい
はすべてが前記トランジスタ83のコレクタに流れ込み
、前記出力端子6Cの電位は零となる。
一方、前記ホール発電体62が前記識別帯5の無着磁部
分に対向しているときには前記トランジスタ66、80
のコレクタ電流はほぼ平衡するので、前記トランジスタ
66、80のコレクタ電流のすべてが前記定電流トラン
ジスタ72.73から供給されて前記トランジスタ78
.81のコレクタ電流は零となり、前記負荷抵抗79に
は前記定ti i! )ランジスタフ6のコレクタ電流
だけが供給されて前記出力端子6Cの電位はI。−Ro
となる。
このようにして前記ホール発電体62の前記識別帯5へ
の対向位置によって前記ホールIC6の出力電圧は3段
階に変化する。
第5図は第1図および第2図のように構成された直流無
整流子モータの主磁極と識別帯の相対的な位置関係と前
記ホールIC6から得られる位置検出信号の変化のもよ
うを示したもので、回転子上に設けられた識別帯5と固
定子上に配置されたホール[C6の相対的な回転角度が
第5図の機械角もしくは電気角で示される如く変化した
とき、それに対応して前記ホールIC6の出力電圧は第
5図Aのように変化する。
つぎに、第6図は第1図に示された分配器100の具体
的な構成例を示したもので、異なるスレシホールド電圧
を有する2種類のコンパレータ110および120と、
出力処理部130によって主要部が構成されており、出
力端子sl、n1.zlの電位は入力端子Pの3段階の
電位に応じて排他的に高電位に移行する。なお、第6図
の回路においてトランジスタ111と112あるいはト
ランジスタ121と122はそれぞれ前二己コンパレー
タ110あるいは120にシュミット機能を付加するた
めに追加されている。
第7図は第1図に示された順序回路2000回転方向判
別回路300.ステップコントローラ500゜同期トリ
ガ回路600.モード切換回路700.加減算指令回路
8001通電方向設定回路1000.初期化回路200
0の具体的な構成例を示したものであるが、最初に、初
期化回路2000の動作について説明する。
なお、以後の論理回路の動作説明においては、すべて正
論理を用い、各入出力端子あるいは各信号線路が高電位
にあるときに活性状態にあるものとし、高電位の状態を
“1°で表現し、低電位の状態を°0゛で表現する。
初期化回路2000は第7図からもわかるように各々の
入出力端子がそれぞれクロスカップリング接続された2
個のN A N DゲートによるRSフリップフロップ
と、4人力NANDゲート2001および2人力NAN
Dゲート2002によって構成されているが、J端子の
レベルが“0゛から1°に移行する以前に前記NAND
ゲート2001の入力端子のレベルのひとつが“0゛に
なっていると、J端子のレベルが“1°に移行した直後
に前記NANDゲート2002の出力レベルが°0゛に
移行して初期化信号が出力される。この初期化信号はス
テップコントローラ500とモード切換回路700の初
期化設定に使われるほか、前記モード切換回路700を
介して順序回路200と回転方向判別回路300の初期
化設定に用いられる。
つぎに、順序回路200の動作の概要を第5図に示され
た位置検出信号の出力信号波形に基づいて説明する。第
7図に示された順序回路は各々の入出力端子がそれぞれ
クロスカップリング接続された2個のNANDゲート2
01. 202によるゲート対と、各々の入出力端子が
それぞれクロスカップリング接続された2個のNAND
ゲート203.204によるゲート対と、これらのゲー
ト対を連結する2個のNANDゲート205. 206
によって主要部が構成されている。
第5図への信号波形はすでに説明したように第1図のホ
ールIC6の出力信号を示したものであり、第5図B、
C,Dの信号波形は前記ホールIC6の出力信号をもと
に第6図に示した分配器100によって出力端子nl、
s1.zl (これらの端子は第7図においては入力
端子となる。)に分配されtこ後の各信号線路に現れる
信号波形であり、第5図E、 F、 Gの信号波形は
それぞれ前記NANDゲート203. 201とインバ
ータ207の出力信号波形である。
J端子のレベルが“0°になっているとき、もしくはJ
端子のレベルが°0゛から°1°に移行した直後に、モ
ード切換回路700を構成するANDゲート704によ
って前記NANDゲート202および204の出力レベ
ルは強制的に“ビに移行せしめられる。したがって、モ
ータの起動直後には前記NANDゲート203の出力レ
ベルと、前記NANDゲー) 201の出力レベルと、
前記インバータ207の出力レベルは、それぞれn1端
子、sl端子+zl端子のレベルと同じになっている。
いま仮に、第1図のホールIC6が第5図の電気角がO
oの位置に対向しているものとすると、前記インパーク
207の出力レベルが“1° となり、前記NANDゲ
ート201. 203の出力レベルはいずれも0° と
なるが、モータの回転子が回転を開始して前記ホールI
C6が識別帯5のN極着磁された部分に対向するとzl
i子のレベルが0゜に移行し、代わってn1端子のレベ
ルが“ビに移行する。ただし、ここではREV端子のレ
ベルは“0゛に保持されていてモータの回転子は正方向
回転をし、回転方向判別回路300を構成するDフリッ
プフロップ301の出力レベルは“0゛になっているも
のとする。
nl端子のレベルが°l°に移行する以前にNANDゲ
ート202の出力レベルが1゛になっているので、続い
てNANDゲート205の出力レベルが0°に(多行し
、NANDゲート203とNANDゲート204による
ゲート対の出力状態を反転させて、前記NANDゲート
203の出力レベルがビになり、前記NANDゲート2
04の出力レベルは“0° となる。この変化によって
前記インバータ207の出力レベルは°0°に移行し、
前記NANDゲート204の出力レベルがl°に移行す
る。
さらに続いて回転子が回転して、前記ホールIC6が第
5図の電気角180°の位置にさしかかると、第5図り
に示すように、zl端子のレベルが再び1゛に移行する
が、この時点では前記NANDゲート204の出力レベ
ルが0°に移行しているので、NANDゲート206の
出力レベルは変化せず、前記NANDゲート203.
201.前記インバータ207の出力状態も変化しない
。
続いて、sli子のレベルが“1゛になると、それ以前
に前記NANDゲート206の出力レベルが“1゛にな
っているので、NANDゲート201とNANDゲート
202によるゲート対の出力状態が反転して前記NAN
Dゲート202の出力レベルが1° に移行し、前記N
ANDゲート204の出力レベルは“0°にf多行する
。
結局、第7図に示された順序回路はあらかじめ順序づけ
された通りに入力端子が活性状態になったときにのみ、
入力を出力に反映させる機能を有している。
このようにして第7図の01端子、sl端子。
zl端子に第5図B、C,Dに示すような位置検出信号
が供給されたとき、前記NANDゲート203あるいは
n2端子、前記NANDゲート201.前記インバータ
207あるいは22端子には第5図E。
F、 Gに示すような駆動指令信号が出力される。
なお、第5図からもわかるように、モータが逆方向に回
転しているときにはn1端子、sl端子。
z1端子に供給される信号の到来順序がnl、zl、5
1の順になり、nlとslの信号が入れ替わった形にな
る。第7図のNANDゲート208゜209、 210
. 211. 212による切換回路は、モータの回転
方向の正逆に拘らず、順序回路200に同じ条件で動作
させるために付加されている。
つぎに、第7図に示された回転方向判別回路300は、
モータの回転子が正方向に回転している状!虚と逆方向
に回転している状態とでは、n1端子。
sl端子、zl端子が活性状態に移行する順序が異なる
ことを利用して回転方向の判別を行うが、この動作の概
要を第8図及び第9図に示した信号波形図に基づいて説
明する。
まず、Dフリップフロツブ301はすでに説明したAN
Dゲート704の出力レベルが“0゛になっている間は
その出力レベルがREV端子のレベルと同じになるよう
に初期化される。
第8図A、 B、 C,Dはそれぞれ、モータが正方向
に回転している状態でのf1端子、nl端子。
s14子、zl端子に供給される信号波形を示したもの
であり、第8図EはこのときのNANDゲート302の
出力信号波形であり、第8図F、 G。
H,i J、にはそれぞれNANDゲート303゜3
04 、 305. 306. 307. 308の出
力信号波形であり、第8図り、 MはそれぞれDフリッ
プフロップ301.NANDゲート309の出力信号波
形である。
第8図において、時刻1.以前のsl端子のレベルがl
゛になっている期間は、NANDゲート302とNAN
Dゲート310によるRSフリ7プフロ/プはリセット
され、NANDゲート303とNANDゲート304に
よるRSフリンブフロノプはセットされ、また、それ以
前にNANDゲート306とNへNDゲート307によ
るRSフリソフ゛フロップはリセ・ノドされているので
、sl端子に供給される信号のトレイリングエツジが到
来した後に、時刻り、において、f1端子に供給される
FG倍信号リーディングエ、7ジが到来したとき、前記
NANDゲート305の出力レベルが0°に移行し、そ
の結果、前記NANDゲート306と前記NへNDゲー
ト307によるRSフリソブフロノフ。
の出力状態が反転して、前記NANDゲート306の出
力レベルが“1′に移行する。
時刻L zにおいて、FC信号のトレイリングエツジが
到来すると、前記NANDゲート308の出力レベルが
“Ooに移行するので、前記NANDゲート303と前
記NANDゲート304によるRSフリンプフロンプの
出力状態が反転し、続いて、前記NANDゲート306
と前記NANDゲート307によるRSSフリップフロ
ップ出力状態も反転し、前記NANDゲート308の出
力レベルは再び°1゜に戻る。時刻t2における前記N
ANDゲート307の出力レベルの“1”への移行によ
ってDフリップフロップ301がトリガされ、トリガ時
点の前記N A N Dゲート302の出力レベルは°
0°になっているから、前記Dフリップフロップ301
の出力レベルも “0゛ になる。
時刻t、から時刻t4あるいは時刻t、から時刻t、に
かけても同様の動作を操り返し、モータの回転子が正方
向に回転している限り、前記Dフリップフロップ301
の出力レベルは0°になり、このときにREV端子を介
して正方向回転の指令信号が与えられていたとすると、
NANDゲート311の出力レベルが°0°になるので
、NANDゲート309の出力レベルは°1.° にな
る。
一方、モータの回転子が逆方向に回転しているときには
、第7図の回転方向判別回路300の各部の信号波形は
第9図のようになり、時刻t2において、前記Dフリッ
プフロップ301がトリガされる直前の前記NANDゲ
ート302の出力レベルは常に“1°であるので、前記
Dフリップフロップ301の出力レベルも常に°l′に
なり、RE V Q子には正方向回転の指令信号が与え
られていたとすると、前記NANDゲート309の出力
レベルが“Ooになって、指令に対して反対方向の回転
であることを示す出力信号がeni子に送出される。
なお、dr端子には前記Dフリップフロップ301の出
力信号がそのまま印加されるので、この端子のレベルは
モータの回転子が正方向に回転しているときには0°に
なり、モータの回転子が逆方向に回転しているときには
°l゛になる。
つぎに、第7図のステップコントローラ500の動作の
概要を第10図に示した信号波形図に基づいて説明する
。
第10図A、Bは、それぞれNANDゲート201の出
力信号と、「l端子に供給されるFC信号の信号波形を
示したものであり、第10図C,D、 E。
F、Gは、それぞれNANDゲート501. 502゜
503、 504. 505の出力信号波形を示したも
のである。さらに、第10図H,I、J、に、L、Mは
、それぞれインバータ506. 3ビツトのダウンカウ
ンタを構成するTフリップフロップ507. 508゜
509と、NANDゲート510. 511の出力信号
波形を示したものであり、第10図N、Oは、それぞれ
NANDゲート512. 513の出力信号波形を示し
たものであり、第1O図a、b、c、d、e、fは、そ
れぞれ第7図のu m O端子、uml端子。
um2端子、um3端子、um4端子、um5端子に現
れる出力信号を示したものであり、第10図g、h、i
、jは、それぞれ第7図のusl端子。
us2端子、us3端子、us4端子に現れる出力信号
を示したものであり、第1O図に、I、m。
n、o、pは、それぞれ第7図のwmO端子、Wml端
子、wm2端子、wm3端子、wm4端子。
wm5端子に現れる出力信号を示したものであり、第1
0図q、r、s、tは、それぞれ第7図のws1端子、
ws’l端子、ws3端子、ws4端子に現れる出力信
号を示したものである。
第10図の時刻り、以前にNANDゲート514゜51
5.516の出力レベルが“l“であって、NANDゲ
ート517の出力レベルが°0゛になっていて、しかも
前記NANDゲート201の出力信号のリーディングエ
ツジがすでに到来しているもとで、時刻t、においてf
1端子に供給されるFC信号のリーディングエツジが到
来すると、NANDゲー)501の出力レベルが°0゛
に移行し、その結果、NANDゲート502の出力レベ
ルが“1゛に移行するとともに前記NANDゲート51
5の出力レベルが°0゛に移行してこの状態が保持され
る。
時刻(2において、FC信号のトレイリングエツジが到
来すると、前記NANDゲート501の出力レベルは1
゛に戻るが、NANDゲート503の出力レベルが“0
゛に移行するので、NANDゲート504の出力レベル
が°1°に移行するとともに前記NANDゲート516
の出力レベルは“0゛に移行する。
時刻INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a commutatorless motor used under a DC power source. Conventional technology In recent years, DC non-commutated motors have come into widespread use in many audio RRHs, video tape recorders, and even floppy disk devices, and due to their simplicity, they have also been applied to air-cooling fan motors. is expanding. Conventionally, a two-phase or three-phase half-wave drive system or a full-wave drive system has been the mainstream for this type of DC non-commutator motor. Each drive method has its advantages and disadvantages.
For example, a three-phase driving force type requires fewer driving power elements than a two-phase driving force type, but requires a larger number of position detection elements to detect the rotational position of the rotor. By the way 1
1. When compared with those operated under #L-power supply, the two-phase full-wave drive method requires eight power transistors and three Hall elements. In the past, many attempts have been made to reduce the number of position detection elements in a three-phase driving force type, and a representative technique is the one disclosed in U.S. Patent No. 3,577,053 (hereinafter abbreviated as Document 1). ). The above-mentioned document 1 describes that in a three-phase half-wave drive type non-commutator motor, first, second, second, and the like having different light reflectances are disposed on the rotor. Third
A light beam is irradiated onto the identification band, and the reflected light is detected by a light receiving element, whereby changes in the rotational position of the rotor are recognized as three-step changes in the output level of the light receiving element. , a device configured to apply an i1M current to a phase winding depending on its level is shown. In the method shown in the above-mentioned document 1, three-phase half-wave drive is possible using only one position detection element and an identification band for position detection, but due to configuration constraints, the drive form is changed to three-phase half-wave type. limited to. In other words, if the format shown in the above-mentioned document 1 is adopted, only 3 types of detection can be performed per 360° electrical angle, and therefore only 3i1 switching of the energization state to each phase winding is allowed. In order to realize a three-phase full-wave drive force type that requires switching of the energization state in six ways, additional position detection elements and identification bands are required. By the way, in this type of motor, in order to reduce vibrations and torque rise during rotation, it is preferable to make the X-flow liquid supplied to the stator windings sinusoidal.
Publication No. 100088 (hereinafter abbreviated as Document 2) states that since the position detection signal obtained from the Hall element does not have an ideal sine waveform due to various factors, sine wave information is stored in a digital memory in advance. Then, the information in the memory is sequentially read out using the output signal of a frequency generator connected to the motor (generally called the FG multiplied signal), and converted into an analog voltage to create a near-ideal sinusoidal drive current. A DC commutatorless motor is shown. Problems to be Solved by the Invention However, the method shown in Document 2 requires a considerable circuit scale compared to the conventional analog processing method, and also requires a drive that changes smoothly. It also has the disadvantage that the resolution of the digital circuit needs to be considerably high in order to generate current. Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the DC non-commutator motor of the present invention uses a predetermined edge of the position detection signal as a reference.
step signal waveform generating means for generating an output signal whose level changes step by step in steps proportional to a drive command current dependent on an externally supplied voltage or current each time a rotation detection signal is received; a slope generation circuit that generates a slope waveform with a period dependent on the arrival period of the edge of the rotation detection signal; a slope synthesis circuit that synthesizes the slope waveform with the output signal of the step signal waveform generation means to generate a drive signal; The present invention is characterized in that it includes a drive circuit that amplifies the drive signal and supplies the amplified drive signal to the stator winding. Operation According to the present invention, with the above-described configuration, it is possible to generate a drive current that changes smoothly with a relatively small-scale circuit configuration, even though digital processing is performed with low resolution. EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a developed view of the main parts of a motor configured to carry out the present invention, in which three-phase stator windings 1, 2, .
3 are star-connected to each other, and a permanent magnet 4 mounted on a rotor (not shown) is placed opposite the stator windings 1 to 3. The main part of the permanent magnet 4 is occupied by eight main magnetic poles, and its inner circumference (although not shown in the figure, the inner circumference of the rotor is located above the permanent magnet 4 in Fig. 2). (in which the lower side is the outer circumferential part) includes a first component part 5a that is magnetized to the north pole, a second component part 5b that is not magnetized, and a second component part 5b that is magnetized to the south pole. The third component portion 5C has annular identification bands 5 arranged alternately in the circumferential direction. Further, a Hall IC (an integrated circuit in which a Hall power generator and other circuits are co-located on a chip) 6 prepared as a rotor rotational position detecting element is arranged opposite to the identification band 5. On the other hand, a power generation band in which the main magnetic pole of the permanent magnet 4 is magnetized to 96 poles is provided on the outer circumferential side, and facing the power generation band, a zigzag pattern having power generation element portions at 96 locations diffracted in the radial direction is provided. A power generation winding 7 having a shape is arranged. Furthermore, the lead wires of the stator windings 1, 2.3 are connected to a first power supply terminal U, a second power supply terminal V, and a third power supply terminal W, respectively, and the center point of the star-shaped wire connection is Connected to terminal X. In addition, the Hall IC 6 has a positive side supply! The terminal 6a1 has a negative power supply terminal 6b and an output terminal 6C, and the lead wire of the generator 11 winding 7 is connected to the output terminals 7a and 7b. Now, FIG. 1 shows a block diagram of a direct current gq flow element in one embodiment of the present invention. In FIG. 1, block 10 is the internal wiring of the motor block shown in FIG. 2. In the motor block 10, a current limiting resistor 8 is connected between the midpoint terminal X and the positive power supply terminal 6a of the Hall IC 6.
The negative power supply terminal 6b and the other output terminal 7a of the power generation winding 7 are connected to the rotation detection terminal F. A processing circuit (described later) built in the Hall IC 6 outputs to the position detection terminal P a position detection signal whose level changes in three stages depending on the rotational position of the motor. The distributor 100 distributes the signal lines to three signal lines that are sequentially activated in accordance with the input level, and the outputs of these are subjected to conditional processing by the sequential circuit 200, and the output of the distributor 100 is R
The rotation direction determination circuit 300 uses the rotation direction command signal applied to the EV X element to determine the rotation direction of the motor. Further, the signals appearing at the rotation detection terminal F and the ground terminal G are amplified to a sufficient amplitude by an amplifier 400, and then used as a clock signal for creating timings, and used as a clock signal for generating various energization timings with the rotation direction determination circuit 300. step controller 500 and stator windings 1 to 3
The signal is supplied to a synchronization trigger circuit 600 that determines the timing at which a slope is generated to be added to the energizing current. Furthermore, the output of the sequential circuit 200 is connected to the step controller 500, the synchronous trigger circuit 600, and a mode switching circuit that switches between three-phase quasi-full wave drive and three-phase full wave drive based on the output of the step controller 500. 700, is supplied to an addition/subtraction command circuit 800 that switches between an upward slope and a downward slope, and a heavy metal wave phase switching circuit 900 that performs phase distribution of drive current in three-phase quasi-full wave drive, and the output of the rotation direction determination circuit 300 is , an energization direction setting circuit 100 that sets the energization direction to the stator windings 1 to 3;
0, an energization direction switching circuit 1100 that switches the energization direction based on the output of the energization direction setting circuit 1000, and a current that depends on the error voltage applied to the E terminal and a command signal for accelerating or decelerating the motor. Error signal amplification R51
The output of the step controller 500 is supplied to the mode switching circuit 700, the addition/subtraction command circuit 800, and a step current generation circuit 1200 that generates a step current waveform during full-wave drive. The output of
1jli! to the energization direction setting circuit 1000, the energization direction switching circuit 1100, the error signal amplifier 1300, and the stator windings 1 to 3. It is supplied to a slope generation circuit 1400 that generates a slope to be added to the current. Further, signals are exchanged between the synchronization trigger circuit 600 and the slope generation circuit 1400, and both the output of the slope generation circuit 1400 and the output of the addition/subtraction command circuit 800 are transmitted to and from the half gold wave phase switching circuit 900. Alternatively, the step current output signal outputted from the step current generation circuit 1200 is supplied to a slope synthesis circuit 1500 that adds a slope to the step current output signal, and the output current of the slope synthesis circuit 1500 is supplied to the half-wave phase switching circuit 900 or The step current generation circuit 1200
is superimposed on the output current of On the other hand, an acceleration or deceleration command signal from the error signal amplifier RH 1300 is supplied to the energization direction setting circuit 1000, and the output current from the error signal amplifier 1300 is transmitted to the slope generation circuit 1400 and the half-metal wave phase cutoff circuit 900. and the step current generation circuit 1200
The output currents of the quasi-full wave phase switching circuit 900 and the step current generation circuit 1200 are supplied to the U-phase drive circuit 1600 and the W-phase drive circuit 1700 via the energization direction switching circuit 1100, and It is also supplied to the slope synthesis circuit 1500, and the U-phase drive circuit 160
The main output current of 0 and the main output current of the WtIl drive circuit 1700 are respectively supplied to the U terminal to which the U-phase stator S wire 1 is connected and the W terminal to which the W-phase stator winding 3 is connected, The U-phase drive circuit 1600 and the W-phase drive circuit 170
A part of the output current of 0 is added by a current addition circuit 1800 and supplied to the ■ phase drive circuit 1900, and the output current of the ■ phase drive circuit 1900 is connected to the ■ terminal to which the V phase stator winding 2 is connected. Supplied. In the embodiment shown in FIG. 1, a command signal for stopping and rotating the motor is applied to the J terminal, and this command signal is directly supplied to the iJ1 electrical opening direction setting circuit 00 to stop the rotation of the motor from the outside. In addition to being used to generate a brake signal when a command signal is applied, it is also used to initialize the step controller 500 and the mode switching circuit 700 via the initialization circuit 2000. Further, the amplifier 4
The output signal of 00 is also supplied to the rotation stop detector 2100, and the rotation stop detection! The output signal of H2100 is supplied to the mode switching circuit 700, and when the motor rotation is stopped, the output state of the mode switching circuit 700 is forcibly shifted to the three-phase quasi-full wave drive state. Furthermore, a forward/reverse switching signal for the rotational direction of the motor is applied to the REV terminal, and when the REV terminal is at a low potential, the motor rotates in the forward direction, and when it is at a high potential, the motor rotates in the reverse direction; When the J terminal is at a low potential, the stator winding is not energized, and when the J terminal is at a high potential, the stator winding is energized. Although the present invention does not refer to the motor rotation servo system, it is assumed here that an error voltage is fed back to the error signal amplifier 1300 via the E terminal based on speed information obtained from the F terminal. Now, before explaining the outline of the operation of each part, the operation of switching the energization state to the stator winding of the DC non-commutator motor shown in FIGS. 1 and 2 will be explained. As is clear from FIGS. 1 and 2, in the DC non-commutator motor described as an embodiment of the present invention, the means for detecting the static position of the rotor is an annular type having three types of components. Since the rotor is only provided with the identification band 5 and the only Hall IC 6, only three types of identification can be performed depending on the resting position of the rotor. However, as is well known, 3
If phase full-wave drive is to be adopted, six types of position detection information will be required depending on the stationary position of the rotor. In the DC non-commutator motor shown in Fig. 1, current is applied to all three-phase stator windings 1°2.3 based on the output signal of the Hall IC 6 until the motor rotational speed increases to a certain extent. By supplying an extra current, the starting torque is prevented from decreasing, and the rotational speed of the motor increases, causing the power generation winding 7 to
After obtaining a sufficient signal from the power generating winding 7 and the output signal from the Hall IC 6, a energization switching signal for three-phase full-wave drive is sent to the distributor 100. sequential circuit 2
00. Step controller 500. Synchronous trigger circuit 6
00. Mode switching circuit 700. Addition '$i calculation command circuit 80
0, Quasi-full wave phase switching circuit 9001 Current direction switching circuit 110
0, step IT flow generation circuit 1200. Slope generation circuit 1400. It is configured to be generated within the drive signal generating means configured by the slope synthesis circuit 1500. The principle of switching the drive mode will be explained using FIG. 3. Figure 3A shows each stator winding 1, 2 when the main pole of the permanent magnet 4 is sinusoidally magnetized in the motor structure shown in Figure 2.
.. This figure shows the torque characteristics generated when current is applied to stator windings 1 to 3. Paul IC
6. The rotational torque when the stator side including the power generation winding 7 moves to the right is defined as the positive direction. Characteristic curve ua in Fig. 3 A
is N to the stator winding 1 in Fig. 2 from the U terminal to the X terminal.
The characteristic curve ub represents the torque generated when a current flows through the stator winding l from the X terminal to the U terminal. Also,
The characteristic curve va represents the torque generated when a current flows through the stator winding 2 from the ■ terminal to the X terminal, and the characteristic curve vb represents the torque generated when the current flows through the stator winding 2 from the It represents the torque generated when flowing. Furthermore, the characteristic curve wa represents the torque generated when a current flows through the stator winding 3 from the X terminal to the X terminal direction.
The characteristic curve vAwb represents the torque generated when a current is passed through the stator winding 3 from the X terminal to the X terminal direction. On the other hand, Figure 3C shows the torque generated in the positive direction when any two phases of the star-connected three-phase stator winding are energized.
These curves are expressed as the generated torque ratio in each stator winding shown in Figure A. As is well known, in a three-phase full-wave drive motor, the envelope of these curves is the actual output torque waveform. Become. That is, in FIG. 3C, the characteristic curve wv represents the torque generated when current is applied from the X terminal in the direction of the ■ terminal in FIG. The characteristic curve uw is the torque generated when electricity is applied from the U terminal to the X terminal, and the characteristic curve gvw is ■
Torque generated when electricity is applied from the terminal to the X terminal,
The characteristic curve vu represents the torque generated when electricity is applied from the ■ terminal to the U terminal, and the characteristic curve wu represents the torque generated when electricity is applied from the X terminal to the U terminal. Assuming that the maximum torque generated by each stator winding is 1, in three-phase full-wave drive, energization is switched to each stator winding every 60 degrees electrical angle, so the maximum torque after combining is T1□, minimum torque Ta1l + average torque T I
V I is given by the following equation. In addition, each torque is all expressed as a simple index here. The third diagram shows the output signal waveform of the Hall IC 6 which has already been explained, but when the rotor of the motor is stopped, the position detection information is
6 output signals cannot be used. In order to start the motor using only the three types of position detection information, it is possible to adopt a three-phase half-wave drive mode, but in that case, the star-connected stator windings shown in Fig. 1 can be used. A power switching element is required to directly connect the X terminal, which is the midpoint, to the positive or negative feed line. In the embodiment of the present invention, such inconvenience is solved by the method described below. That is, the Hall IC 6
Corresponding to the three-step level change of the output signal, the section where the output signal is at a high potential is called a first energizing section, the section where the output signal is at a low potential is called a second energizing section, and the section where the output signal is at an intermediate potential is called a third energizing section.
In the first energizing section, the current is passed from the U terminal to the ■ terminal and the X terminal in Figure 2, and in the second energizing section, the current is passed from the ■ terminal to the In the third energization period, 1i17K is performed from the X terminal to the Ui terminal and the ■ terminal. At this time, the composite torque characteristics of the three-phase stator windings 1.2.3 are as shown in FIG. 3B, and the characteristic curve Wuc is i! in the first section. The characteristic curve vc represents the torque generated by energization in the second section, and the characteristic curve wc represents the torque generated by energization in the third section. Therefore, the output torque of the motor when ill power switching is performed at ideal timing is equal to the envelope of the characteristic curve shown in Fig. 3B, and the main winding among the three-phase stator windings is Considering that a current equal to the sum of the two-phase stator winding currents flows, the maximum torque T□2. Minimum torque Tyo, 2. The average torque Tmwt is calculated as follows. Now, if you compare the 3rd formula with the 6th formula, it will be clear that the same average torque can be obtained at startup as in 3-phase full-wave drive, and also by adding an extra power switching element. The starting current can also be saved compared to the case of three-phase half-wave drive. By the way, assuming that the resistance value per l-phase of each stator winding is the same in any drive method, the starting current in three-phase half-wave drive is twice that of three-phase full-wave drive, but this will be explained here. With this driving method, the starting current increases by only approximately 33%. In the following description, this driving method will be referred to as three-phase quasi-full-wave driving, and will be distinguished from three-phase full-wave driving or three-phase half-wave driving. Next, a specific example of the configuration of the main parts shown in the embodiment of FIG. 1 and an outline of its operation will be explained to help explain the overall operation. First, FIG. 4 is a circuit wiring diagram showing a specific example of the configuration of the Hall IC 6, which includes a constant voltage circuit section 61 using a well-known bandgap reference voltage source, etc., and a circuit section 61 formed on a silicon substrate. It consists of a Hall power generator 62 and other signal processing circuit parts. The Hall power generator 62 of FIG. 4 is the identification band 5 shown in FIG.
The potential of one output terminal 62a of the Hall power generator 62 rises when the Hall power generator 62 is facing the N-pole magnetized part.
The potential of the other output terminal 62b decreases. therefore,
Since the collector potential of the transistor 63 falls and the collector potential of the transistor 64 rises, most of the current flowing into the constant current transistor 65 becomes the collector it of the transistor 66. In the circuit shown in FIG. 4, the resistance ratio of the resistor 67 connected to the emitter side of the constant current transistor 65 and the resistor 69 connected to the emitter side of the constant current transistor 68 is set to 3:4. Therefore, if the collector current of the constant current transistor 65 is 4·Io, the collector current of the constant current transistor 68 is approximately 3·Io. Further, the resistance values of the resistor 71 connected to the emitter side of the power receiving transistor 70 and the resistor 74.75 connected to the emitter side of the constant current transistor 72.73, which constitute the positive side current mirror circuit, are equal. Since the resistance value of the resistor 77 connected to the emitter side of the constant current transistor 76 is set to be three times the resistance value of the resistor 71, the collector ``ig'' of the constant current transistor 72 and 73 is , the maximum value of both currents is approximately 3.
■. Therefore, the collector current of the constant current transistor 76 is approximately . becomes. Therefore, 4 of the collector current of the transistor 66 is
3/3 is supplied from the constant current transistor 73, and only the remaining 1/4 is supplied from the first collector 7 of the transistor 78.
8a. At this time, the second collector 78b of the transistor 78 is connected to the load resistor 79 connected to the output terminal 6c. At the same time, a current of Io is also supplied from the constant current transistor 76. Therefore, when the resistance value of the resistor 79 is Ro, a potential of 2.Io.Ro is applied to the output terminal 6c. appear. On the other hand, when the Hall power generator 62 faces the S-wound magnetized portion of the identification band 5, most of the current flowing into the transistor 65 flows through the transistor 80.
, and the first collector 81a and second collector 81b of the transistor 81 also have a collector current of . A current flows, and the current of the second collector 81b is supplied to a current mirror circuit constituted by a transistor 82 and a transistor 83. Therefore, at this time, most or all of the collector it of the constant current transistor 76 flows into the collector of the transistor 83, and the potential of the output terminal 6C becomes zero. On the other hand, when the Hall power generator 62 faces the non-magnetized portion of the identification band 5, the transistors 66, 80
Since the collector currents of the transistors 66 and 80 are almost balanced, all of the collector currents of the transistors 66 and 80 are supplied from the constant current transistors 72 and 73 and the collector currents of the transistors 78
.. 81 becomes zero, and the load resistor 79 receives the constant ti i! ) Only the collector current of the Ranjistaf 6 is supplied, and the potential of the output terminal 6C is I. -Ro
becomes. In this way, the output voltage of the Hall IC 6 changes in three stages depending on the position of the Hall power generator 62 facing the identification band 5. FIG. 5 shows the relative positional relationship between the main magnetic pole and the identification band of the DC non-commutator motor configured as shown in FIGS. 1 and 2, and the changes in the position detection signal obtained from the Hall IC 6. When the relative rotation angle between the identification band 5 provided on the rotor and the hole [C6] provided on the stator changes as shown in mechanical angle or electrical angle in FIG. Correspondingly, the output voltage of the Hall IC 6 changes as shown in FIG. 5A. Next, FIG. 6 shows a specific configuration example of the distributor 100 shown in FIG. 1, in which two types of comparators 110 and 120 having different threshold voltages,
The main part is constituted by the output processing section 130, and output terminals sl, n1 . The potential of zl exclusively shifts to a high potential according to the three levels of potential of the input terminal P. In the circuit shown in FIG. 6, transistors 111 and 112 or transistors 121 and 122 are added to add a Schmitt function to the front two-chip comparator 110 or 120, respectively. FIG. 7 shows the sequential circuit 2000 and rotation direction determination circuit 300 shown in FIG. Step controller 500° synchronous trigger circuit 600. Mode switching circuit 700. Addition/subtraction command circuit 8001 Energization direction setting circuit 1000. Initialization circuit 200
0, the operation of the initialization circuit 2000 will be described first. In the following explanation of the operation of the logic circuit, we will use positive logic, assume that each input/output terminal or each signal line is in an active state when it is at a high potential, and express the state of high potential as "1 degree". The low potential state is expressed as 0. As can be seen from FIG.
RS flip-flop with NAND gates, 4-person NAND gate 2001 and 2-person NAN
The D gate 2002 is configured by the NAND gate 2002, but before the level of the J terminal changes from "0" to "1", the
When the level of one of the input terminals of the gate 2001 is "0", immediately after the level of the J terminal shifts to "1", the output level of the NAND gate 2002 shifts to "0" and the initialization signal is output. is output. This initialization signal is used not only to initialize the step controller 500 and the mode switching circuit 700, but also to initialize the sequential circuit 200 and the rotational direction determining circuit 300 via the mode switching circuit 700. Next, an outline of the operation of the sequential circuit 200 will be explained based on the output signal waveform of the position detection signal shown in FIG. The sequential circuit shown in FIG. 7 has two NAND gates 2 whose input and output terminals are cross-coupled.
01. 202 gate pair and two NANDs whose input and output terminals are each cross-coupled connected.
A pair of gates 203 and 204 and two NAND gates 205 . 206
The main part is composed of. As already explained, the signal waveforms shown in FIG. 5 show the output signals of the Hall IC 6 shown in FIG.
The signal waveforms of C and D are outputted to output terminals nl, by a distributor 100 shown in FIG.
s1. zl (These terminals are input terminals in FIG. 7) and appear on each signal line after t, and the signal waveforms E, F, and G in FIG. 203. 201 and the output signal waveforms of the inverter 207. When the level of J terminal is “0°” or
Immediately after the terminal level shifts from °0 to °1, the output levels of the NAND gates 202 and 204 are forcibly shifted to "B" by the AND gate 704 forming the mode switching circuit 700. Therefore, Immediately after starting the motor, the output level of the NAND gate 203, the output level of the NAND gate 201,
The output level of the inverter 207 is the same as the level of the n1 terminal and the sl terminal +zl terminal, respectively. Now suppose that the Hall IC 6 in Figure 1 has an electrical angle of O in Figure 5.
o, the output level of the impark 207 will be 1°, and the output level of the NAND gates 201 and 203 will be 0°, but the rotor of the motor will not rotate. Starting from the hole I
When C6 faces the N-pole magnetized part of the identification band 5, zl
The level of the i terminal shifts to 0°, and the level of the n1 terminal shifts to "B". However, here, the level of the REV terminal is held at "0", and the motor rotor rotates in the forward direction. It is assumed that the output level of the D flip-flop 301 constituting the rotation direction discrimination circuit 300 is "0". Before the level of the nl terminal shifts to °l°, the output level of the NAND gate 202 becomes 1. Then, the output level of the NAND gate 205 becomes 0° (multiple rows are performed, and the output state of the gate pair formed by the NAND gates 203 and 204 is inverted, so that the output level of the NAND gate 203 becomes 0°). and the NAND gate 2
The output level of the inverter 207 becomes "0°". Due to this change, the output level of the inverter 207 shifts to "0°".
The output level of the NAND gate 204 shifts to l°. When the rotor continues to rotate and the Hall IC 6 reaches the electrical angle position of 180° as shown in Fig. 5, the level of the zl terminal shifts to 1° again as shown in Fig. 5. At this point, the output level of the NAND gate 204 has shifted to 0°, so the output level of the NAND gate 206 does not change, and the output level of the NAND gate 203.
201. The output state of the inverter 207 also does not change. Subsequently, when the level of the sli child becomes "1", since the output level of the NAND gate 206 has become "1" before that, the output state of the gate pair formed by the NAND gates 201 and 202 is inverted. The above NAN
The output level of the D gate 202 shifts to 1°, and the N
The output level of the AND gate 204 changes to "0° f times."In the end, the sequential circuit shown in FIG.
It has a function to reflect input to output. In this way, the 01 terminal and sl terminal in FIG. When a position detection signal as shown in FIGS. 5B, C, and D is supplied to the zl terminal, the NAND gate 203 or the n2 terminal, the NAND gate 201 . The terminals of the inverter 207 or 22 are shown in FIG. 5E. Drive command signals as shown in F and G are output. As can be seen from FIG. 5, when the motor is rotating in the opposite direction, the n1 and sl terminals are connected. The arrival order of the signals supplied to the z1 terminal is nl, zl, 5
1, and the nl and sl signals are swapped. NAND gates 208, 209, 210 in Figure 7
.. 211. The switching circuit 212 is added to allow the sequential circuit 200 to operate under the same conditions regardless of whether the motor rotates in the forward or reverse direction. Next, the rotation direction determination circuit 300 shown in FIG.
The motor rotor is rotating in the forward direction! In the state where it is rotating in the opposite direction to the imaginary one, the n1 terminal. The direction of rotation is determined by utilizing the difference in the order in which the sl and zl terminals shift to the active state, and an overview of this operation will be explained based on the signal waveform diagrams shown in Figs. 8 and 9. . First, the D flip-flop 301 is the AN
While the output level of the D gate 704 is "0", the output level is initialized to be the same as the level of the REV terminal. The signal waveforms supplied to the f1 and nl terminals and the s14 and zl terminals are shown when the motor is rotating in the positive direction, and Fig. 8E shows the output signal waveform of the NAND gate 302 at this time. Yes, there are NAND gates 303゜3 in Figure 8 F, G. H, i J, respectively.
04, 305. 306. 307. 308, M is the output signal waveform of the D flip-flop 301. This is the output signal waveform of the NAND gate 309. In FIG. 8, time 1. The previous sl terminal level is l
During the period when the NAND gate 302 and NAN
The RS flipflop by D gate 310 is reset, the RS flipflop by NAND gate 303 and NAND gate 304 is set, and the RS flipflop by NAND gate 306 and NAND gate 307 is reset. Therefore, after the trailing edge of the signal supplied to the sl terminal arrives, when the leading edge of the FG multiplied signal supplied to the f1 terminal arrives, the output of the NAND gate 305 The level transitions to 0°, resulting in the NAND gate 306 and the RS Frisobufronov due to the NAND gate 307. The output state of the NAND gate 306 is reversed and the output level of the NAND gate 306 shifts to "1". When the trailing edge of the FC signal arrives at time Lz, the output level of the NAND gate 308 shifts to "Oo". Therefore, the output state of the RS flip-flop by the NAND gate 303 and the NAND gate 304 is inverted, and then the NAND gate 306
Then, the RSS flip-flop output state of the NAND gate 307 is also inverted, and the output level of the NAND gate 308 returns to 1° again. The N at time t2
The D flip-flop 301 is triggered by the transition of the output level of the AND gate 307 to "1", and the output level of the N A N D gate 302 at the time of triggering is
Since it is 0°, the D flip-flop 301
The output level of the D flip-flop also becomes "0". The same operation is repeated from time t to time t4 or from time t to time t, and as long as the motor rotor is rotating in the forward direction, the D flip-flop Pu 301
If the output level of becomes 0° and a command signal for forward rotation is given through the REV terminal at this time, then
Since the output level of NAND gate 311 becomes °0°, the output level of NAND gate 309 becomes °1. ° becomes On the other hand, when the rotor of the motor is rotating in the opposite direction, the signal waveforms of each part of the rotation direction determination circuit 300 in FIG. 7 become as shown in FIG. 9, and at time t2, the D flip-flop 301 is triggered. Since the output level of the NAND gate 302 immediately before the rotation is always 1°, the output level of the D flip-flop 301 is also always 1', and a command signal for positive rotation is given to the RE V Q element. If so, the output level of the NAND gate 309 becomes "Oo", and an output signal indicating that the rotation is in the opposite direction to the command is sent to the eni child. Note that since the output signal of the D flip-flop 301 is directly applied to the dr terminal, the level of this terminal becomes 0° when the motor rotor is rotating in the forward direction, and when the motor rotor is rotating in the reverse direction. When rotating in the direction, it becomes °l゛. Next, an outline of the operation of the step controller 500 shown in FIG. 7 will be explained based on the signal waveform diagram shown in FIG. 10. FIGS. 10A and 10B show the signal waveforms of the output signal of the NAND gate 201 and the FC signal supplied to the "l" terminal, respectively, and FIGS. 10C, D, and E. The output signal waveforms of NAND gates 501, 502, 503, and 504, 505 are shown respectively.Furthermore, H, I, J, L, and M in FIG. Figure 10 shows the output signal waveforms of the T flip-flops 507, 508, 509 and NAND gates 510, 511 that constitute the circuit, and Figure 10 N and O show the output signal waveforms of the NAND gates 512 and 513, respectively. 1O terminals a, b, c, d, e, and f are respectively the u m O terminal and uml terminal in Fig. 7. They show the output signals appearing at the um2 terminal, um3 terminal, um4 terminal, and um5 terminal. Figure 10 g, h, i
, j are the USL terminals in FIG. 7, respectively. The output signals appearing at the us2 terminal, us3 terminal, and us4 terminal are shown in Fig. 1O. n, o, and p are the wmO terminal, Wml terminal, wm2 terminal, wm3 terminal, and wm4 terminal in FIG. 7, respectively. This shows the output signal appearing at the wm5 terminal, and the first
Figure 0 q, r, s, t are the ws1 terminal in Figure 7, respectively.
It shows output signals appearing at the ws'l terminal, ws3 terminal, and ws4 terminal. At the time in Figure 10, the NAND gate 514°51
5.516 is "1", the output level of the NAND gate 517 is 0, and the leading edge of the output signal of the NAND gate 201 has already arrived. At time t, f
When the leading edge of the FC signal supplied to one terminal arrives, the output level of the NAND gate 501 shifts to 0, and as a result, the output level of the NAND gate 502 shifts to 1 and the output level of the NAND gate 501 shifts to 0. 51
The output level of No. 5 shifts to 0° and this state is maintained. When the trailing edge of the FC signal arrives at time (2), the output level of the NAND gate 501 becomes 1.
Returning to ゛, the output level of the NAND gate 503 is “0”.
Therefore, the output level of the NAND gate 504 shifts to 1°, and the output level of the NAND gate 516 shifts to 1°.
The output level shifts to “0”. Time
【、において、再びFC信号のリーディングエツジ
が到来するとNANDゲー) 505の出力レベルが°
0゛に移行し、その結果、前記NANDゲート517の
出力レベルが°1′に移行するので、前記NANDゲー
ト514の出力レベルは“0゛に移行し、前記NAND
ゲート515の出力レベルは“1°に移行する。これに
よって前記NANDゲート502の出力レベルが0°に
なり、さらに、前記NANDゲート516の出力レベル
が“1゛となり、続いて前記NANDゲート504の出
力レベルが°O”になるので、前記NANDゲート50
5の出力レベルが“l゛に戻って一連の動作が終了する
。
結局、時刻t、から時刻t3にかけて前記NANDゲー
ト201の出力信号とfli子に供給されるFC信号が
第10図A、Bに示したように変化したとき、時刻t2
から時刻t、にかけての間に前記NANDゲート516
の出力レベルが“0°になってTフリップフロップ50
7がリセツトされ、同時に、ANDゲート518を介し
てTフリップフロップ508. 509がセントされ、
NANDゲート510とN A N Dゲート519に
よって構成されたRSフリソプフロフプの出力状態も反
転して、前記NへNDゲート51Oの出力レベルは“l
゛に移行する。
すなわち、前記NANDゲート504の出力信号は前記
Tフリフブフロンブ507. 508. 509および
前記RSSフリツブフロップよって構成された4ビツト
のダウンカウンタのプリセント信号となり、時刻t2の
時点でこのカウンタの出力は[111(l]にブリセン
トされ、このブリセントは時刻t、まで持続する。
時刻t4においてFC信号のトレイリングエツジが到来
すると、4ビツトのカウンタは再びダウンカウントの動
作を始めるが、時刻t14において、カウンタのカウン
ト価が[10001になると、NANDゲート520の
出力レベルが“0゛になり、続いて、NANDゲート5
11とNANDゲート521によって構成されたRSフ
リップフロップの出力状態が反転して前記NANDゲー
ト511の出力レベルが°O°に移行する。その結果、
前記NANDゲート510と前記NANDゲート519
によるRSフリンプフロフプの出力状態も反転し、前記
NANDゲート510の出力レベルが0゛に移行すると
ともに、前記ANDゲート518を介して前記Tフリツ
プフロツプ508と前記Tフリップフロ。
プ509がセントされる。
したがって、時刻t14の時点で4ビツトのカウンタの
出力は[01101にプリセットされ、時刻【1゜にお
いて、再びFC信号のリーディングエツジが到来すると
、前記N A、 N Dゲート511の出力レベルが“
1゛に戻るので前記Tフリップフロップ508と前記T
フリツプフロツプ509のセントは解除されて時刻tl
&から4ビツトのカウンタはダウンカウント動作を再開
する。
以後、時刻t!bにおいて前記NANDゲート516が
再びプリセット信号を発生するまでダウンカウント動作
が続くが、時刻t0において、FG倍信号リーディング
エツジが到来すると、時刻t、の時点と同様の動作が繰
り返される。
このようにして、4ピントのカウンタのカウント値は位
置検出信号の1周期の間に10進表示で、14、13.
12.11.10. 9. 6. 5. 4. 3.
2゜1の順で減少していくが、このカウンタのり0ツク
信号となるFG倍信号仮想カウンタのLSB出力と見な
すならば、カウンタのビット数は5となり、そのカウン
ト値は位置検出信号の1周期の間に10進表示で、29
.28.27.26.25.24.23.2221、2
0.19.18.13.12.11.10. 9. 8
. 7゜6.5,4.3.2の順で減少していく。
一方、NANDゲート522. 523. 524.
525゜526 、 527. 528. 529.
530は5ビツトの仮想カウンタの下位4ビ、トの出力
をデコードするデコーダを構成している。前記NAND
ゲート522はカウンタの下位4ビツトの出力が[11
00]になったときにその出力レベルが“0°になり、
前記NANDゲート523はカウンタの下位4ビツトの
出力が[1011] もしくは[1010]になったと
きにその出力レベルが“0°になり、前記NANDゲー
ト524はカウンタの下位4ビツトの出力が[1010
Fになったときにその出力レベルが“0゜になり、前記
NANDゲート525はカウンタの下位4ビ、トの出力
が[1001]もしくは[1000] ニなったときに
その出力レベルが“0゛になり、前記NANDゲート5
26はカウンタの下位4ビツトの出力が[1000]に
なったときにその出力レベルが°0゛になり、前記NA
NDゲート527はカウンタの下位4ビフトの出力が[
0110]になったときにその出力レベルが0゛になり
、前記NANDゲート528はカウンタの下位4ピント
の出力が[0100]になったときにその出力レベルが
0゛になり、前記NANDゲート529はカウンタの下
位4ビツトの出力が[00111から[00013の間
でその出力レベルが0“になり、前記NANDゲート5
30はカウンタの下位4ビツトの出力が[00101に
なったときにその出力レベルが°0゜になる。
これらのデコーダはステ、プ電流波形を作りだすための
区間信号を発生する目的に利用されるほか、第10図N
の信号波形と第10図○の信号波形を作りだすためにも
利用される。
すなわち、時刻t、において5ビツトの仮想カウンタの
出力が[11100]になるので前記NANDゲート5
22の出力レベルが“0°に移行するが、これによって
NANDゲート531の出力レベルが°O°に移行し、
続いてNANDゲート532の出力レベルが“l゛に移
行し、その結果、NANDゲート513の出力レベルが
“0°に移行する。時刻t’sにおいても5ビツトの仮
想カウンタの出力が[011001になるので前記NA
NDゲート522の出力レベルが“0゛に移行するが、
今度はNANDゲート533の出力レベルが“0゛に移
行し、続いて、前記NANDゲート513の出力レベル
が“ビに移行し、その結果、前記NANDゲート532
の出力レベルが“O゛に移行する。
さらに、時刻i11において5ピントの仮想カウンタの
出力が[101001になるので前記NANDゲート5
28の出力レベルが“0゛に移行するが、これによって
NANDゲート534の出力レベルが“0°に移行し、
続いて、NANDゲート535の出力レベルが“1°に
移行し、その結果、NANDゲート512の出力レベル
が°0°に移行する。
時刻tziにおいても5ビツトの仮想カウンタの出力が
[00100コになるので前記NANDゲート528の
出力レベルが“0°に移行するが、今度はNANDゲー
ト536の出力レベルが“0゛に移行し、続いて、前記
NANDゲート512の出力レベルが“1°に移行し、
その結果、前記NANDゲート535の出力レベルが°
0°に移行する。
また、第7図の出力端子umQxum5.usl P−
us4.wmQ 〜wm5.wsl A−ws4には第
10図a−tに示された区間信号が出力されるが、これ
らの区間信号の生成方法について説明する。
まず、umo端子、wmQ端子には前記NANDゲート
528. 522の出力信号と同じ信号波形が送出され
、これらはそのままステップ電流波形の最小値区間のた
めの信号として利用される。また、u m 5端子、w
m5端子には前記NANDゲート524 、 527の
出力信号を反転したものが送出され、これらはステップ
電流波形の最大値区間のための信号として利用される。
これ以外の区間信号はNANDゲート−537,538
,NANDゲート539゜540、NANDゲート54
1. 542□NANDゲート543. 544.
NANDゲート545. 546によって構成された5
個のRSフリンプフロフプの出力信号と、Tフリップフ
ロ、1507〜509の出力信号を組み合わせて生成さ
れる0例えば、区間信号u m 4には前記NANDゲ
ート537の出力信号が利用され、区間信号us3には
前記Tフリップフロップ509の出力信号が利用され、
区間信号wm2には前記NへNDゲート541の出力信
号が利用され、区間信号wS3には前記NANDゲート
539の出力信号が利用される。
つぎに、第7図のモード切換回路700の動作について
説明する。
モード切換回路700はDフリフプフロツプ701とN
ANDゲート702.インバータ703.ANDゲート
704. 705. NANDゲート706によって構
成されている。
J端子のレベルが°0゛である間に前記Dフリ7プフロ
ンプ701の出力レベルが“0”になっていると、J端
子のレベルが°1゛に移行した直後に初期化回路200
0を構成するNANDゲート2002の出力レベルが“
0°に移行するので、モータの起動時には前記Dフリッ
プフロップ701の出力レベルは1°になっている。
モータの回転速度の上昇に伴ってfli子にFG倍信号
供給されるようになり、それによってステップコントロ
ーラ500が正規の動作を開始し、NANDゲート51
6によるカウンタのブリセントが規則正しく行われるよ
うになって、第10図の時刻t0から時刻【、の中間点
において、順序回路200を構成するNANDゲート2
01の出力信号のリーディングエツジが到来したときに
、ステップコントローラ500を構成するNANDゲー
ト529の出力レベルが“0°に移行していると、前記
Dフリツプフロツプ701の出力レベルが′O°に移行
する。
このDフリソブフロフブ701の出力信号はモード切換
信号としてmd端子に送出されるほか、同期トリガ回路
600.加減算指令回路800. illll同方向設
定回路1000供給される。なお、md端子のレベルが
“0“のとき半金波駆動のモードにあり、 “loのと
きには全波駆動のモードにある。
また、NANDゲート702の出力信号はbk端子に送
出されるが、前記NANDゲート702の出力レベルは
JQ子のレベルが°0°であって、しかも前記Dフリ7
ブフロフプ701の出力レベルが“1゛になったときに
“0°となり、この出力は通電方向切換回路1100を
介してU相駆動回路1600゜W相駆動回路1700.
v相駆動回路1900にホール■C6への給電のた
めの片方向のみを行わせる目的に利用される。
ANDゲート704は初期化回路2000が初期化信号
を送出したとき、あるいは前記NANDゲート702が
出力信号を送出したときに順序回路200と回転方向判
別回路300を初期化し、ANDゲート705は前記初
期化回路2000が初期化信号を送出したとき、あるい
は回転停止検出器2100がqt端子のレベルを“1゛
に移行せしめたときに前記Dフリップフロップ701と
ステップコントローラ500を初期化する。
つぎに、加減算指令回路800の動作について第l1図
の信号波形を参照しながら説明する。
第11図は全波駆動時のステップ電流波形ならびにこの
ステップ電流波形をもとにして作りだされる3相の駆動
を流波形の生成過程を示す信号波形図であり、第11図
A、Bの信号波形はそれぞれ第10図A、Bの信号波形
と同一のものであり、第11図C,D、E、Fの信号波
形はそれぞれ第10図H1[、J、Kに示された信号波
形と同一のものであり、これらは他の信号波形のタイミ
ング参照用に示したものである。また、第11図Cの信
号波形の上部に記された記号はすでに説明した5ビツト
の仮恐カウンタの下位4ピントのカウント値を16進表
示したものである。さらに、第11図GおよびHは第7
図のNANDゲート543およびNANDゲート545
の出力信号波形であり、第11図■は第1図のスロープ
発生回路1400の出力信号波形であり、第11図J、
K、 N、 0はいずれも第1図のステップ電流発
生回路1200の出力信号波形であり、第11図り、P
は第1図のスロープ合成回路1500の内部において作
りだされる信号波形であり、第11図M。
Qはそれぞれ第1図のU相駆動回路1600とW相駆動
回路1700に供給される駆動電流波形であり、第11
図R,Sはそれぞれ第7図のuli子、wl端子に供給
されるii1電方同方向設定回路1000力信号波形で
あり、第11図T、Uはいずれも第1図の電流加算回路
1800よって作りだされる■相の駆動電流波形である
。
第11図Mの電流波形は、第1図のステップ電流発生回
路1200から発生される第11図Jの電流波形に第1
図のスロープ発生回路1400から発生される第11図
■の電流波形を第1図のスロープ合成回路1500によ
って合成して得られるが、この際に、時刻【、から時刻
titの区間においては第11図Jの電流値に第11図
にの電流値でリミットされた第11図りの電流値を加算
し、時刻【17から時刻tzsの区間においては第11
図Jの電流値から第11図にの電流値でリミットされた
第11図りの電流値を減算することによって第11図M
の電流波形を作りだしている。
加nx指令回路800はこれらの加算・減算の指令信号
をスロープ合成回路1500に送出する機能を存してお
り、第11図Mに示されたU相の駆fJ]電流波形を作
りだすための時刻t、から時刻tl?までの区間信号、
あるいは時’i’l t I ?から時111Lzコま
での区間信号としてはステップコントローラ500を構
成するNANDゲート543. 544によるRSフリ
ンブフロフプの出力信号が利用され、第11図Qに示し
たW相の駆動を流波形を作りだすための時刻り、から時
刻t、までの区間信号、あるいは時刻t、から時刻t’
sまでの区間信号としてはステップコントローラ500
を構成するNANDゲート545.546によるRSフ
リンブフロンブの出力(8号が利用される。なお、これ
らの区間信号は、mdi子のレベルが“1°になってい
るときにNANDゲート801あるいはNANDゲート
802を介してua端子あるいはwa端子に送出される
が、mdi子のレベルが“0゛のときには、ua端子に
は順序回路200を構成するNANDゲート201の出
力信号が送出され、Wa端子にはn2Q子に送出される
信号と同じ出力信号が送出される。
つぎに、′a電力方向設定回路1000、md端子のレ
ベルが“1°になっているとき、すなわち全波駆動の状
態にあるときに第11図Rおよび第11図Sの信号をu
l端子、wl端子を介して第1図の通電方向切換回路1
100に送出し、一方、md端子のレベルが“0°にな
っているときにはそのレベルがモータの回転子の回転位
置には無関係な信号をu1端子、wl端子に送出する。
また、J端子。
dr端子、en端子、dn端子のレベルに応じて第1表
に示すようにul端子、wl端子に送出する信号の位相
を反転せしめる。
まず、NANDゲート1001.1002.1003.
1004゜1005、1006によって構成された切換
回路は、モータが正方向に回転していてdr端子のレベ
ルが°0°になっているときにはステップコントローラ
500を構成するNANDゲート512の出力信号をu
li子に送出し、NANDゲート513の出力信号をW
1端子に送出するが、モータが逆方向に回転していてd
r端子のレベルが°1”になっているときには前記NA
NDゲート512の出力信号をW1端子に送出し、前記
NANDゲート513の出力信号をu1端子に送出する
。これは順序回路200におけるモータの回転方向の正
逆に応じての81信号と01信号の切り換え操作に対応
している。なお、順序回路200における位置検出信号
の入れ換えによって、第11図Aの信号波形のリーディ
ングエツジは、モータの回転方向の正逆に拘らず、常に
第2図の識別帯5のN極に着磁された部分とS極に着磁
された部分の境界位置を示すことになり、例えば、着磁
のばらつきなどによって前記識別帯5の無着磁部分の幅
が均一でなくなったとしても、3相全波駆動に移行して
からは第1図のU、V、Wの各相には均一な幅を有する
駆動信号が分配されることになり、また、回転方向の切
り換えに際しても通電開始のタイミングがずれることは
ない。
また、md端子のレベルが“0゛になっているときには
前記NANDゲート1003.1006の出力レベルは
前記NANDゲート512. 513の出力に関わりな
く 1′に移行する。
前記NANDゲー)1003.1006の出力信号はイ
ンバータ1007. NANDゲート1008.10
09. AN′ Dゲー目010によって構成された
第1の排他的論理和回路と、インバータ1011. N
ANDゲート1012、1013. ANDゲート10
14ニよッテ構成された第2の排他的論理和回路を介し
てu1端子とWl端子に伝達されるが、これらの排他的
論理和回路はNANDゲー)1015の出力レベルが“
0°のときには入力信号をそのまま伝達し、前記NAN
Dゲー目015の出力レベルが°ビのときには入力信号
を位相反転して伝達する。
第1表は前記NANDゲート1015の出力レベルex
が°ビになる入力条件を示したものである。
なお、dn端子には後述するように第1図の誤差信号増
幅器1300からの加速・減速の指令信号が供給され、
減速指令が供給されたときにそのレベルが°1°に移行
する。
第1表a)において、J端子のレベルが1′であって、
しかもモータが正方向に回転し、前記誤差信号増幅器1
300がら減速指令が送出されて6口端子のレベルが“
1゛に移行したときにはモータを減速させるために前記
NANDゲート1015の出力レベルが1゛に移行する
。また、第1表b)において、モータが正方向に回転し
ている状態で回転方向不一致信号が送出されてen端子
のレベルが°0°に移行したときにも前記NANDゲー
[015の出力レベルが°l゛に移行し、第1表C)に
おいて、モータが逆方向に回転している状態で前記誤差
信号増幅器1300から加速指令が送出されているとき
にも前記NANDゲート1015の出力レベルが1゛に
移行していずれもモータを逆方向に回転させるかあるい
は逆方向の回転を持続させるようにi、1%i方向設定
回路1000が動作する。さらに、第1表d)において
、J端子のレベルが0゛であってモータが正方向に回転
しているときにも前記NANDゲート1015の出力レ
ベルが1゛に移行するが、これはモータの正方向の回転
中に外部から回転停止指令信号が供給されたときに一時
的にモータに逆トルクを発生せしめてモータを速やかに
停止させる目的で付加された機能である。
第1表
つぎに、第7図の同期トリガ回路600は、x2端子を
介して、第1図のスロープ発生回路1400に鋸歯状波
を発生させるためのトリガ信号を送出するが、このトリ
ガ信号は、m d Oi子のレベルが“1゛になゲごい
るときには「1端子に供給されるFG倍信号リーディン
グエツジとトレイリングエツジに同期しており、md端
子のレベルが°0゛になっているときには順序回路20
0から供給される311の位置検出信号のリーディング
エツジに同期している。
まず、mdi子のレベルが°1゛であって、スロープ発
生回路1400からの復帰信号が供給されるxi端子の
レベルが0°になっているとき、FG信号のトレイリン
グエツジが到来するとNANDゲー) 601の出力レ
ベルが°0゛に移行してX2端子のレベルを“loに移
行せしめるが、スロープ発生回路1400から復帰信号
が送出されてxl端子のレベルが“1゛に移行するとN
ANDゲート602とNANDゲート603によるRS
フリンプフロツブの出力状態が反転して前記NANDゲ
ート603の出力レベルが“0°に移行するので、前記
NANDゲート601の出力レベルも l°に戻る。ま
た、FC信号のリーディングエツジが到来するとNAN
Dゲート604の、出力レベルが°0゜に移行してX2
端子のレベルを“1゛に移行せしめるが、xl端子のレ
ベルが°1”に移行するとNANDゲート605とNA
NDゲート606によるRSフリ7ブフロンブの出力状
態が反転して前記NANDゲート603の出力レベルが
0゛に移行するので、前記NANDゲー) 601の出
力レベルも “loに戻る。
−4、m d Q子のレベルが“0°のときには、NA
NDゲー) 607. 608. 609ニよる切換回
路によってFC信号と順序回路200を構成するNAN
Dゲート201の出力信号が切り換えられて、前記NA
NDゲー) 201のリーディングエツジとトレイリン
グエツジにおいて前記NANDゲート601と前記NA
NDゲート604の出力レベルがそれぞれ“0°に移行
してX2端子のレベルをl゛に移行せしめるとともに、
順序回路200を構成するNANt)ゲート206の出
力信号のリーディングエツジ、すなわち、z2端子に送
出される位置検出信号のトレイリングエツジにおいてN
ANDゲート610の出力レベルが°l゛に移行し、ス
ロープ発生回路1400から復帰信号が送出されてxi
端子(7)L/へ/l/が°l°に移行すると前記NA
NDゲート602と前記NANDゲート6o3にょるR
Sフリフプフロソプあるいは前記NANDゲート605
と前記NANDゲート606によるRSフリンプフロソ
プもしくはNANDゲート611とNANDゲート61
2によるRSフリップフロップの出力状態が反転して前
記NANDゲート601あるいは前記NANDゲート6
04もしくは前記NANDゲート610の出力レベルも
“1゛に戻る。
つぎに、第12図は誤差信号増幅器1300の具体的な
構成例を示した回路結線図であり、E端子にはモータの
回転速度の制御lのための誤差電圧が供給され、その値
が同じ抵抗値の抵抗1301と抵抗1302によって得
られる電源電圧Vccの2分の1の電圧よりも高くなっ
たときにモータが加速され、逆に低くなったときにはモ
ータは減速される。md端子は第7図のモード切換回路
700の出力信号が供給される端子で、前述したように
3相準全波駆動のときには“0°になり、3相全波駆動
のときには“loになる。また、en端子には第1図あ
るいは第7図の回転方向判別回路300からの回転方向
の不一致信号が供給され、そのレベルが0゜になったと
きにはトランジスタ1303がオン状態になって、実質
的に速度誤差電圧を減速方向の最大値にせしめるよう構
成されている。
さて、第12図におイテ、抵抗1304.1305.
トラ7ジスタ1306.130?、 1308.抵抗
1309. トラ7ジスタ1310.1311.抵抗
1312.1313.ダイオード1314、1315が
絶対値アンプを構成しており、入力分割抵抗1304.
1305の抵抗比が19に設定されて広い入力ダイナミ
ックレンジを実現している。この絶対値アンプの出力電
流は前記ダイオード1314゜1315を介してトラン
ジスタ1316.1317.131B。
1319、抵抗1320.1321.1322によって
構成された第1のカレントミラー回路に供給され、さら
に、前記トランジスタ1318の出力電流はトランジス
タ1323、1324.1325.1326.抵抗13
27.1328.1329によって構成された第2のカ
レントミラー回路に供給され、前記トランジスタ131
9の出力t[はトランジスタ1330.1331.13
32によって構成された第3のカレントミラー回路に供
給されている。前記トランジスタ1325.1326.
1332の出方電流は、それぞれsfl端子、sf端子
5 C「端子に供給されるが、md端子のレベルが、°
ビになっているとき、すなわち、全波駆動のときにはト
ランジスタ1333がオン状態となってcf端子にのみ
電流が供給され、反対に、md端子のレベルが“0゜に
なっているときには前記トランジスタ1333はオフ状
態となり、代わりにトランジスタ1334がオン状態と
なって、sfl端子とS「端子に電流が供給される。
したがって、3相全波用の出力電流が供給されるcfl
端子からはmd端子のレベルが°ビのときにE端子の電
位に応じた電流が吸い込まれ、3相準全波用の出力電流
が供給されるs f 1端子およびsr端子からはmd
端子のレベルが°O。
のときにE端子の電位に応じた電流が吸い込まれる。
また、トランジスタ1335.1336.1337.1
338゜1339、1340.1341.抵抗1342
.1343はコンパレータを構成しており、E端子の電
位が前記抵抗1301゜1302によって与えられる電
位よりも低くなったときにdn57H子のレベルは“ビ
になり、反対に高くなったときにはO° となるが、こ
の出力はモータの加速あるいは減速の指令信号とし゛て
利用される。
つぎに、第13図は第1図に示された型金波相切換回路
900.ステフプ電流発生回路1200.スロープ発生
回路1400.スロープ合成回路1500.回転停止検
出器2100の具体的な構成例を示した回路結線図であ
り、各入出力端子につい゛(は第7図に示された入出力
端子と同じ箇所に接続されるものは同一記号で示されて
いる。
まず、スロープ発生回路1400は、鋸歯状波を発生さ
せるためのコンデンサ1401と定電流トランジスタ1
402および放電トランジスタ1403によって構成さ
れた充放電回路と、トランジスタ1404.1405゜
1406、140?、ダイオード1408を中心とする
第1のコンパレータと、トランジスタ1409.ダイオ
ード1410、 )ランジスタ1411.1412.
1413.1414. i氏抗1415を中心とする第
2のコンパレータと、トランジスタ1416.1417
.抵抗1418によって構成された出カバソファ段から
なり、x14子の出力を第7図の同期トリガ回路600
に供給し、x’IQ子には前記同期トリガ回路600の
出力を供給することによって、前記コンデンサ1401
が接続されたSC端子には最低電位が前記ダイオード1
408の1@方向電圧に等しく、振幅がほぼ前記抵抗1
415の両端の電圧の2倍に等しい鋸歯状波電圧が現れ
、この鋸歯状波の繰り返し周期は半金波駆動のときには
第5図E、 F、 Gに示された位置検出信号のリー
ディングエツジの到来周期に等しく、全波駆動のときに
はFC信号のリーディングエツジとトレイリングエツジ
の到来周期に等しい、すなわち、第7図の同期トリガ回
路600は、NANDゲート601゜604 、 61
0に供給される入力信号のリーディングエツジが到来す
ると、X2端子のレベルを“l。
に移行させるが、これによってスロープ発生回路140
0を構成するトランジスタ1403がオン状態となり、
それまでにコンデンサ1401にM積されていた電荷が
急速に放電される。この放電によってSC端子の電位が
ダイオード1408の順方向電圧よりも低くなると、ト
ランジスタ1406にベース電流が供給されなくなって
X1端子のレベルが°1″ となる、一方、同期トリガ
回路600はx1@子のレベルがビに移行したときに3
個のRSフリンブフロソプがリセットされるように構成
されているので、この時点においてX2端子のレベルは
“0゜に戻り、その結果、前記トランジスタ1403が
オフ状四となって、前記コンデンサ1401には充電が
開始される。このようにして、前記コンデンサ1401
の充放電が繰り返されるので、SC端子には鋸歯状波電
圧が現れる。また、この鋸歯状波電圧は抵抗1419と
コンデンサ1420によって平滑化されたうえで第2の
コンパレータによって抵抗1415の両端の電圧と比較
され、VC端子の電位が常に前記抵抗1415の両端の
電圧にダイオード1410の順方向電圧を加えたものに
等しくなるようにトランジスタ1413が前記コンデン
サ1401の充電電流を調節する。
したがって、SC端子に現れる鋸歯状波電圧の振幅はX
2端子に供給されるパルス列の操り返し周期には依存せ
ずに前記抵抗1415の両端の電圧のはぼ2倍となる。
これは第11図Jの信号波形にfl!111図Iの鋸歯
状波を合成して第11図Mの信号波形を作りだす際に、
モータの回転速度の変化とは無関係に常に相似な信号波
形を得るうえで重要な機能である。
つぎに、回転停止検出器2100はコンデンサ2101
と定電流トランジスタ21o2および放電トランジスタ
2103によって構成された充放電回路と、トランジス
タ2104.2105を中心に構成された検出回路より
なる。モータが回転しているときにはx2端子にはパル
ス列が現れるからコンデンサ2101の充放電が繰り返
され、QC端子の電位は十分に低い値に維持されて、ト
ランジスタ21o4にはベース電流が流れ続けるが、モ
ータが回転を停止すると、トランジスタ2102が飽和
状態になってトランジスタ2104にはベース電流が流
れなくなる。このとき、トランジスタ2105はオフ状
態となって、qt端子のレベルは°l゛ となる。
第7図に示されたモード切換回路700を構成するNA
NDゲート706の一方の入力端子には回転停止検出器
ztooの出力信号が供給されるが、q【端子のレベル
が“loであって、しかも半金波駆動と全波駆動とを切
り換えるDフリンプフロノプ701がリセットされてい
れば、前記NANDゲート706の出力レベルが“0°
に移行するので、前記Dフリップフロップ701はセン
トされる。このように、回転停止検出器2100はモー
ド切換回路700を初期化するので、モータの起動や回
転中に急激な外力が加わった際の再起動を確実に行わせ
ることができる。なお、回転停止検出器2100は、J
端子を介しての初期化設定を行うならば必ずしも必要で
はない0例えば、j端子のレベルを一時的に°l゛に移
行させることによって第7図の初期化回路2000を構
成するNANDゲー) 2002が前記Dフリップフロ
ップのセント信号を発生するので、ビデオテープレコー
ダなどのようにマイクロコンピュータによるシステムコ
ントロールを採用している機器では電源投入時やモータ
の回転停止時に一時的にJ4子のレベルを“loに移行
させればよい。
つぎに、ステップ電流発生回路1200の動作を第11
図の信号波形図を参照しながら説明する。
第13図において、トランジスタ1201.1202゜
1203、1204.1205.1206.1207.
120B、抵抗1209゜1210.1211.121
2.1213.1214.1215. )ランジスタ
1216.1217.121B、 1219.1220
.抵抗1221゜1222、1223.1224.12
25. )ランジメタ1226.抵抗1227は、c
r端子を受電端子とし、5系統の電流出力を送出するカ
レントミラー回路を構成しており、前記トランジスタ1
203〜1208が第11図JおよびNのステップ電流
波形を発生し、前記トランジスタ1216〜1220が
第11図におよびOのステップ電流波形を発生し、前記
トランジスタ1226の出力電流はスロープ発生回路1
400において発生される鋸歯状波の振幅をコントロー
ルする。
いま、前記トランジスタ1203.1204.1205
゜1206、1207.1208の各スプリットコレク
タがらの出力電流比が5:5:4:3:2:1となり、
前記トランジスタ1216.1217.1218.12
19.1220の各スプリントコレクタからの出力電流
比がl:1:1:l:lとなり、しかも前記トランジス
タ1226のコレクタM、流と、前記トランジスタ12
03の各スプリットコレクタからの出力IRが、cf端
子に供給される電流の4分の1となり、前記トランジス
タ1216の各スプリットコレクタからの出力電流がc
r端子に供給される電流の2σ分の1となるように各ト
ランジスタのエミンク面積と前記抵抗1209、121
0.1211.1212.1213.1214.122
1゜+222.1223.1224.1225.122
7の抵抗値が設定されているものとすると、第13図の
u m O−u m 5端子、usl〜us4端子、w
mQ−wm5端子。
wsl〜ws4端子にそれぞれ第10図に示された区間
信号が供給されたとき、ステップ電流発生回路1200
によって第13図のUO端子とwQ端子に送出される出
力電流波形はそれぞれ第11図J、Nの如くなり、また
、ステップ電流発生回路1200から第7図のスロープ
合成回路1500に送出される出力電流波形はそれぞれ
第11図に、Oの如くなる。
スロープ合成回路1500は、第13図のua端子。
wa端子に供給される加減算指令回路800の出力信号
と、スロープ発生回路1400から供給される鋸歯状波
と、ステップ電流発生回路1200から供給される合成
電流のリミット用のステップ電流をもとにして第11図
Mあるいは第11図Qの駆動電流波形を作りだす。
スロープ発生回路1400を構成するトランジスタ14
17のエミッタには第11図■に示される鋸歯状波が現
れるが、この電圧波形はすでに説明したようにダイオー
ド1408の順方向電圧に相当する正のオフセット電圧
を有している。スロープ合成回路1500を構成するト
ランジスタ1501.1502はいずれもスロープ発生
回路1400の出力電圧を電流に変換するとともに前記
オフセット電圧をそのベース・エミッタ間電圧によって
吸収する。また、前記トランジスタ1501.1502
のベースにはそれぞれコレクタが接地されたPNP型の
トランジスタ1503.1504のエミッタが接続され
、前記トランジスタ1503゜1504のベースに接続
された抵抗1505.1506にはそれぞれ第11図に
、Oに示したステップ電流発生回路1200の出力電流
が供給される。前記トランジスタ1503.1504の
ベース・エミッタ間電圧は前記トランジスタ1501.
1502のそれらとそれぞれ相殺し合うので、前記トラ
ンジスタ1503.1504は前記トランジスタ150
1.1502の最高エミッタ面積を前記トランジスタ1
503.1504のベース側電位に制限する働きをする
。その結果、前記トランジスタ1501゜1502のコ
レクタ電流は第11図り、Pに示したように変化する。
前記トランジスタ1501のコレクタ電流はトランジス
タ1507.150B、 1509.抵抗1510.1
511によって構成されたt流流出型のカレントミラー
回路に供給され、前記トランジスタ1509の2個のス
プリントコレクタの一方の出力電流はuO端子に供給さ
れ、他方の出力電流はトランジスタ1512.1513
によって構成された電流流入型のカレントミラー回路に
供給され、前記トランジスタ1513のコレクタもuQ
端子に接続されている。なお、ここでは前記トランジス
タ1513は前記トランジスタ1512の2倍のエミッ
タ面積を有しているものとする。前記トランジスタ15
12.1513の共通ベースにはエミッタが接地された
トランジスタ1514のコレクタが接続され、前記トラ
ンジスタ1514のベースには、ua端子を介して、全
波駆動時には第11図Gの信号波形が供給される。
前記トランジスタ1514がオン状態にあるときには前
記トランジスタ1513のコレクタtiは流れず、ステ
ップ電流発生回路1200からuO端子に供給される電
流に前記トランジスタ1509の一方のスプリットコレ
クタの出力電流が加算されるが、前記トランジスタ15
14がオフ状態になると、ステップ電流発生回路120
0からuO端子に供給される電流から前記トランジスタ
1509の他方のスプリントコレクタの出力itに相当
するitが差し引かれる。
したがって、uO端子を介して第1図のU相駆動回路1
600に供給される電流は第11図Mのように変化する
。なお、トランジスタ1515は半金波駆動時にオン状
態となって前記トランジスタ1501による電圧−電流
変換比を増加せしめる。
一方、前記トランジスタ1502.1504と前記抵抗
1506、 )ランジスタ1516.1517.15
1B、抵抗1519゜1520、 hランジスタ15
21.1522.1523.1524によって構成され
たW相のスロープ合成回路も同様に動作し、その結果、
WO端子を介して第1図のW相駆動回路1700に供給
される゛電流は第11図Qのように変化する。
つぎに、型金波相切換回路900は半金波駆動時の動作
のために用意されたものであるが、その動作を第14図
に示した信号波形図を参照しながら説明し、併せて半金
波駆動時の駆動信号の生成過程についても説明する。第
14図A、Bはそれぞれ第13図のn2端子+z2端子
に供給される信号波形を示したものであり、第14図C
は半金波駆動時におけるスロープ発生回路1400の出
力信号波形であり、第14図り、E、F、Gはそれぞれ
型金波相切換回路900を構成するトランジスタ906
. 905゜904 、 903の出力電流波形であり
、第14図M、 1はそれぞれ第14図のua端子、
wa端子を介してスロープ合成回路1500に供給され
る加減算指令回路800の出力信号波形であり、第14
図J、にはそれぞれスロープ合成回路1500を構成す
るトランジスフ1501.1502のエミッタを流浪形
であり、第14図り、 MはそれぞれuO端子、wQ端
子を介してXI!電方同方向切換回路1100出される
出力電流波形であり、第14図N、O,P、Qはいずれ
も通電方向切換回路1100からU相駆動回路1600
およびW相駆動回路1700に供給される電流波形であ
り、第14図R,Sはいずれも第1図の1を流加算回路
1800からV相駆動回路1900に供給される電流波
形である。
型金波相切換回路900は、トランジスタ901゜90
2、 903. 904. 905. 906. 90
7.抵抗908゜909、 910. 911. 91
2. 913によって構成され、sf端子を受′:L端
子とするカレントミラー回路と、トランジスタ914.
915. 916. 917. 918.919を中
心とするスイッチング回路によって構成されており、全
波駆動時のステップ電流発生回路12α0に相当する動
作を行う。
すなわち、型金波相切換回路900は半金波駆動時に第
14図E、F、G、Hの電流信号をスロープ合成回路1
sooに送出し、一方、スロープ合成回路1500は全
波駆動時と同様の動作によって第14図りの駆動電流信
号と第14図Mの駆動電流信号を作りだす、つぎに説明
する1ffiN方向切換回路1100はこれらの駆動電
流信号から第14図N、 O,P、 Qに示す2紐ずつ
の駆動信号を作りだしてU相駆動回路1600およびW
相駆動回路1700に供給する。
第14図Cの信号波形と第11図Iの信号波形はいずれ
もスロープ発生回路1400の出力信号波形であり、前
者が半金波駆動時において作りだされるのニ’t4して
、後者は全波駆動時において作りだされる。また、前者
の繰り返し周期は第14図A、 Bに示された位置検
出信号のリーディングエツジあるいはトレイリングエツ
ジの到来周期に等しくなるのに対して、後者の繰り返し
周期は第11図Bに示されたFC信号のリーディングエ
ツジおよびトレイリングエツジの到来周期に等しくなる
。一方、第14図り、Mに示された駆動電流波形のスロ
ープ部分の期間は第14図J、Kに示されたトランジス
タ1501.1502のエミッタ電流波形のそれに依有
するので、トランジスタ904. 903のコレクタ電
流に対するトランジスタ906. 905のコレクタ電
流ノ比率がスロープ部分の期間を決定することになる。
なお、トランジスタ1515および1524のコレクタ
に接続された抵抗の抵抗値は、スロープ合成回路150
0からuO端子ならびにwO端子に供給される電流の最
大値(台形波の尖頭値)がトランジスタ904および9
03からUO端子、wQ端子に供給される電流値に等し
くなるように選定される。
つぎに、第15図は、第1図の通電方向切換回路110
0、 U相駆動回路1600. W相駆動回路170
0.電流加算回路1800. V相駆動回路1900
の具体的な構成例を示した回路結線図である。
通電方向切換回路1100は、dr端子を介して第7図
の回転方向判別回路300から供給される回転方向判別
信号に応じて、UO端子を介して供給されるU相の駆動
電流信号とwO端子を介して供給されるW相の駆動電流
信号とを入れ換える機能と、これらの駆動電流信号の極
性をu1端子、wl端子のレベルに応じて切り換える機
能ならびにbk端子を介して第7図のモード切換回路7
00からの停止信号が供給されているときにはU相駆動
回路1600、 W相駆動回路1700. V相駆動
回路1900に片方向のみの通電を行わせる機能を有し
ている。
いま、モータが正方向に回転していてdr端子のレベル
が“0°になっているものとすると、通電方向切換回路
1100を構成するトランジスタ11O1とトランジス
タ1102がオフ状態で、トランジスタ1103がオン
状態となっている。したがって、uO端子に供給される
駆動電流はトランジスタ1104を介して、トランジス
タ1105.1106.1107.1108゜1109
、抵抗1110.1111.1112.1113によっ
て構成された電流流出型のカレントミラー回路に供給さ
れ、w Q Q子に供給される駆動電流はトランジスタ
1114を介して、トランジスタ1115.1116.
1117゜111B、 1119.抵抗1120.11
21.1122.1123によって構成された電流流出
型のカレントミラー回路に供給される。さらに、前記ト
ランジスタ1109のコレクタ電流は、トランジスタ1
124.1125.1126゜+127.抵抗1128
.1129.1130によって構成された電流流入型の
カレントミラー回路に供給され、前記トランジスタ11
19のコレクタ電流は、トランジスフ1131.113
2.1133.1134.抵抗1135.1136゜1
137によって構成された電流流入型のカレントミラー
回路に供給されている。一方、半金波駆劫時には、sf
l端子を介して誤差信号増幅器130oがらの出力電流
がトランジスタ1138.1139.1140゜114
1、1142.1143.抵抗1144.1145.1
146.1147゜1148によって構成された電流流
出型のカレントミラー回路に供給される。
まず、全波駆動時において、u1端子のレベルが“1′
になっているときにはトランジスタ1149がオン状態
で、トランジスタ1150とトランジスタ1151はオ
フ状態となる。このとき、トランジスタ+107のコレ
クタ電流はダイオード1152を介してU相駆動回路1
600を構成する上側駆動回路に供給されるが、トラン
ジスタ1108のコレクタ′r!l流はダイオード11
53を介してトランジスタ1149に吸収され、また、
sfl端子を介しての電流供給は行われないので、U相
駆動回路1600を構成する下01駆動回路には電流が
供給されない。反対に、u1端子のレベルが“O゛にな
っているときにはトランジスタ1149がオフ状態で、
トランジスタ1150とトランジスタ1151はオン状
態となる。このとき、トランジスタ+108のコレクタ
を流はダイオード1154を介してU相駆動回路160
0を構成する下側駆動回路に供給されるが、トランジス
タ1107のコレクタ電流はトランジスタ1150に吸
収されるので、U相駆動回路1600を構成する上側駆
動回路には電流が供給されない。
W相の回路プロツタもU相の場合と同様に動作し、w1
端子のレベルが“loになっているときにはトランジス
タ11】7とダイオード1155を介してW相駆動回路
1700を構成する上側駆動回路に駆動T!流が供給さ
れ、w 1 端子のレベルが0°になっているときには
トランジスタ1118とダイオード1156を介して下
側駆動回路に駆動電流が供給される。
このようにして、第11図MおよびQに示された駆動電
流波形は第11図RおよびSに示された信号のレベルに
応じてU相とW相のそれぞれのE側駆動回路と下側駆動
回路に分配される。
フ全波駆勅時においてはsfl端子から誤差信号増幅器
1300の出力を流が供給されるので、トランジスタ1
138〜1143と抵抗1144〜1148によって構
成されたカレントミラー回路が活性状態となり、第14
図N、O,P、Qに示されたように各相の上側駆動回路
に駆動電流が供給されない期間は代わりに下側駆動回路
に駆動電流が供給される。すなわち、第14図の時刻t
、の時点では第14図りに示すようにuO端子を介して
供給される電流が零であるため、u1端子のレベルが“
1′であってもダイオード1152を介してU相の上側
駆動回路に供給される電流は零となるが、下側駆動回路
にはトランジスタ1140のコレクタ電流がダイオード
1157を介して供給される。なお、このトランジスタ
+140のコレクタ電流はsfl端子を介して供給され
る電流の2分の1になるようにカレントミラー比が設定
されているものとする0時刻tooになるとuO端子を
介して供給される’を流が最大値に達し、同じ値の電流
がダイオード1152を介してU相の上側駆動回路に供
給されるとともに、トランジス91140のコレクタ電
流のすべてがトランジスタ1127に吸収されるので、
ダイオード1157を介してU相の下側駆動回路に供給
される電流は零となる。
これらの動作はW相についても同様である。
さて、モータが逆方向に回転していてdr端子のレベル
が“1゛になっている場合にはトランジスタ1102が
オン状態となり、トランジスタ1103がオフ状態とな
る。このとき、uQ端子から供給される電流はトランジ
スタ1158を介してW相側のカレントミラー回路に供
給され、wQ端子がら供給されるTt’lJtはトラン
ジスタ1159を介してU相側のカレントミラー回路に
供給されるので、U相の駆動信号とW相の駆動信号の入
れ換えが行われたことになる。この駆動信号の入れ換え
は順序回路200における位置検出信号の入れ換えに対
応している。
bk端子のレベルが“0”になると、トランジスタ12
60がオフ状態となり、その結果、トランジスタ126
1.1262.1263がオン状態となって各相の下側
駆動回路に供給される駆動電流を吸収するので、各相の
上側駆動回路のみが活性状態となり、第1図の固定子t
!L線1〜3にはホールIC6の回路電流のみが流れる
。したがって、モータは回転” トルクを生じないが
、ホールIC6はモータの停止時も位置検出が行える状
況にある。
つぎに、U相駆動回路1600. W相駆動回路170
0゜V相駆動回路1900は、いずれもカレントミラー
回路を組み合わせて構成された単なる電流増幅器である
ので、動作の説明は省略するが、各相の上側駆動回路の
最終段はNPN型のパワートランジスタを使い、しかも
固定子巻線1〜3への最大電流供給時における残留電圧
を最小にするために、特別な構成としているので、U相
駆動回路1600を例にとって説明する。
U相駆動回路1600の下側駆動回路の最終段を構成す
るトランジスタ1601と1602ならびにトランジス
タ1603によるカレントミラー回路の構成をそのまま
上側の最終段にも利用した場合には、トランジスタ16
02のコレクタ・エミッタ間電圧はトランジスタ160
1のベース・エミッタ間電圧とトランジスタ1602の
ベース・エミッタ間電圧との和に前段のPNP)ランジ
スタの飽和電圧を加えた値よりも小さくならず、最小値
で1.8V程度となる。
これに対して上側の最終段を構成するトランジスタ16
04のコレクタ・エミッタ間電圧は自身のベース・エミ
ッタ間電圧に前段のトランジスタ1605の飽和電圧を
加えた値にまで到達でき、最小値で1.1V程度になる
。
さて、電流加算回路1800は、U相駆動回路1600
の上側駆動回路に供給された駆動電流に等しい電流を取
りだすトランジスタ1801.1802と、下側駆動回
路に供給された駆動電流に等しい電流を取りだすトラン
ジスタ1803.1804と、W相駆動回路1700の
上側駆動回路に供給された駆動電流に等しい電流を取り
だすトランジスタ1805.1806と、下側駆動回路
に供給された駆動電流に等しい電流を取りだすトランジ
スタ1807.1808と、ダイオード1809゜18
10、1811.1812によって構成され、前記トラ
ンジスタ1801のコレクタと前記トランジスタ180
7のコレクタが接続されてその接続点には前記ダイオー
ド1809のアノードが接続され、前記トランジスタ1
806のコレクタと前記トランジスタ1804のコレク
タが接続されてその接続点には前記ダイオード1812
のアノードが接続され、前記ダイオード1812のカソ
ードは前記ダイオード1809のカソードに接続され、
前記トランジスタ1802のコレクタと前記トランジス
タ1808のコレクタが接続されてその接続点には前記
ダイオード181Oのカソードが接続され、前記トラン
ジスタ1805のコレクタと前記トランジスタ1803
のコレクタが接続されてその接続点には前記ダイオード
1811のカソードが接続され、前記ダイオード181
1のアノードは前記ダイオード1810のカソードに接
続されている。さらに、前記ダイオード1810.18
11のアノードはV相駆動回路1900の上側駆動回路
の駆動電流の受電点vpに接続され、前記ダイオード1
809.1812のカソードはV相駆動回路1900の
下側駆動回路の駆#J]電流の受電点vnに接続されて
いる。
ここで、U相駆動回路1600の上側駆動回路の駆動電
流の受電点upに供給される電流の大きさをIupとし
、下側駆動回路の駆動電流の受電点unに供給される電
流の大きさをrunとし、W相駆動回路1700の上側
駆動回路の駆動電流の受電点wpに供給される電流の大
きさをIwpとし、下側駆動回路の駆動電流の受電点w
nに供給される電流の大きさをIwnとすると、前記ト
ランジスタ1801゜1802のコレクタからは、それ
ぞれIupの大きさの電流が流し出され、前記トランジ
スタ1803.1804のコレクタには、それぞれlu
nの大きさのN流が吸収され、また、前記トランジスタ
1805.1806のコレクタからは、それぞれIwp
の大きさの電流が流し出され、前記トランジスタ180
7.1808のコレクタには、それぞれIwnの大きさ
の電流が吸収される。
したがって、 Iupの値がIwnO値よりも大きくな
ったときにその差電流がダイオード1809を介してv
n点に供給され、Iwpの差がrunO値よりも大きく
なったときにその差電流がダイオード1812を介して
Vn点に供給され、また、Iunの値が!wpO値より
も大きくなったときにその差電流がダイオード1811
を介してvp点に供給され、Iwnの値がIupO値よ
りも大きくなったときにその差電流がダイオード181
0を介してvp点に供給されることになる。
すなわち、電流加算回路1800からV相駆動回路19
00の上側駆動回路に供給される駆動電流の値1vpと
、下側駆動回路に供給される駆動電流の値1vnは次式
によって与えられる。
第14図R,Sに示された電流波形は第14図N。
0、P、Qに示されたt浦波形から得られる各電流値に
基づいてそれぞれ第7式および第8式から得られた結果
をプロットしたものであり、第11図T、Uの電流波形
も同様にして求めたものである。
もちろん、計算のみならず、第15図に示した実際の回
路においても同じNK波形が得られることが鏡認されて
いる。
さて、第1図に戻って、これまでに説明した動 ・作の
概要をまとめると次のようになる。
まず、Ji子のレベルが“0“になっていて、モータの
回転子が停止している状態においては、ui子、■端子
、W端子のうち少なくともひとつは高い電位にあり、固
定子巻線1〜3のいずれがと電流制限抵抗8を介してホ
ールIC6に電流が供給されて回転子の静止位置の検出
が行われ、ホールIC6が回転子の静止位置に応じて高
電位。
中間電位、低電位の出力を発生する。ホールIC6の出
力レベルに応じて分配、7S 100によって位置検出
信号の分配が行われ、この位置検出情報は順序回路20
0を経由して型金波相切換回路900に供給されるが、
J5a子のレベルが“0°になっている間は順序回路2
00は単なるバッファとして動作し、また、U相駆動回
路1600. W相駆動回路1700゜■相駆動回路1
900から固定子巻線1〜3への給電も行われない。
J端子のレベルが°1゛に移行すると、各相の駆動回路
は、型金波相切換回路900に供給された位置検出情報
に基づいて、U端子、■端子、W端子のうちのいずれか
の端子から電流を吸収して回転子に回転トルクを発生さ
せる。なお、このときホールIC6が第3図の回転電気
角が60°の位置、すなわち識別帯5のN極とS極の境
界部や、回転電気角が390°の位置に偶然に停止して
いたとすると、いずれの場合にもホールIC6は識別帯
5の無着磁部分に対向したときと同じ出力を発生し、そ
の情報に基づいて固定子巻線1〜3に通電されるので、
第3図Bの特性曲線からもわかるように、回転子は逆方
向の回転トルクを発生することになる。しかし、ごくわ
ずかだけ回転子が動くことによって正規の位置検出情報
が得られ、それ以後は順序回路200によって位置検出
信号の受は付は順序が規制されるため円滑な回転を持続
させることができる。
回転子が回転を開始すると、発電巻線7からのFG倍信
号現れるので、モード切換回路700を構成するDフリ
ップフロップ701(第7図)は所定のタイミングでそ
の出力レベルが0゛に移行して固定子巻線1〜3への通
電モードを3相全波駆動に切り換え、モータのトルク特
性は第3図Cに示した特性曲線の包路線の如くなる。
通電モードが3相全波駆動に移行してからち、急激な負
荷変動などによって、FC信号が消滅するまでモータの
回転速度が低下すると、Dフリップフロ7ブ701の出
力レベルが“l゛に戻るので、通電モードは再び3相準
全波駆動となる。
これに対して、通電モードが3相全波駆動になっている
状態でJ端子のレベルが“0゛に移行した場合には、D
フリンプフロノプの出力レベルが101 にある限り、
第15図のbk端子のレベルは“1°に保持されて固定
子巻線1〜3への通電は続けられる。このときJ端子の
レベルは“0”になっているので、第1表に示したよう
に通電方向設定QIIOQOを構成すルNANDケ−)
1015 (第7図)の出力レベルは“1゛ となり、
通電方向設定回路1000から通電方向設定回8110
0に送出される出力信号の位相が反転して固定子巻線1
〜3への通電方向が逆転し、モータは急速に減速される
。
モータの回転速度が零近くになって、FC信号が消滅す
るかあるいは回転停止検出252100が出力信号を発
生すると、Dフリソブフロフプ701の出力レベルが°
1°に移行するので、bk端子のレベルも0゛に移行し
て固定予巻Xl〜3への通電は停止する。
また、正逆転の切り換え動作時などにおいて、モータが
逆方向に回転を続けているときに、REV端子から正方
向の指令信号が印加されたとすると、指令された回転方
向と実際の回転方向が一致しないので、回転方向判別回
路300から誤差信号増幅器1300と通電方向設定回
路1000に回転方向不一致信号が供給される。これに
よって第11図のeni子のレベルが“0゛になると、
それまではオフ状態であったトランジスタ1303がオ
ン状態となって、E端子の′電位が零近くまで下降した
のと同じことになり、誤差信号増幅器1300はcf端
子を介して(全波駆動時)最大出力電流をステンプ電流
発生回路1200に供給する。一方、通電方向設定回路
1000に回転方向不一致信号が供給されると、第1表
からもわかるように第7図のNANDゲー) 1015
の出力レベルexは°l°に移行するので、固定子巻線
1〜3への通電方向は逆転し、モータは急速に減速させ
られる。モータの回転速度が零を通り越えて、正方向の
回転を開始しだすと、第7図の回転方向判別回路300
を構成するDフリップフロップ301の出力レベルは0
°になり、d「端子のレベルが°O°に移行するととも
にen端子のレベルは“loに移行し、以後は停止状態
からの起動時と同じようにモータは加速される。
さて、第16図は振動や騒音の発生メカニズムを説明す
るために用意したモータのトルク発生部分の断面図であ
り、第16図A、Bにおいて、11は永久磁石4が固着
された回転子ヨークであり、12はその上に固定子S線
1a、lbが配置された固定子ヨークであり、矢印の付
された曲線はすべて磁力線を表している。
第16図Aに示された回転子と固定子の相対位置におい
ては、固定予巻vA1a、1bと鎖交する磁束の方向が
永久磁石4の着磁方向に対して垂直であるので、固定子
巻線1a、lbは着磁方向に平行な向きの力を発生して
、それがモータの回転トルクとなる。
ところが、第16図Bに示された回転子と固定子の相対
位置においては、固定子巻線1a、lbと鎖交する磁束
の方向が永久磁石4の着磁方向に対して平行となり、回
転トルクは零になるだけでなく、永久磁石4の着磁方向
に対して垂直な向きの力を発生する。第16図Bに示さ
れた相対位置関係と、固定子巻線1a、lbへの通電方
向では、各固定子巻線はいずれも回転子を持ち上げる反
発力を発生し、各固定子巻線への通電方向が逆になると
、回転子を固定子に吸引させる力が発生し、これらの反
発吸引の繰り返しがモータの振動の大きな要因となり、
振動の発生に伴って、同時に騒音も発生する。
この反発力と吸引力の大きさは第16図Aの相対位置に
おいて極小となり、第16図Bの相対位置において極大
となるが、これらの中間位置においては、その位置に応
じて徐々に増加あるいは減少してい<、シたがって、振
動や騒音を小さくするには、回転子の一回転あたりの反
発・吸引の変動を小さくすればよく、3相の直流無整流
子モータであれば電気角で120°ずつ異ならせて配室
された3組の固定子巻線を有しているから、各々の固定
子巻線による反発力と吸引力の総和が回転子の変動によ
っても殆ど変化しないような駆動電流波形を作りだせば
よい。
具体的には、第11図Mの信号波形において、時刻【、
から時刻Elまでのスロープが振動および騒音に大きく
寄与し、時刻tllから直線的に電流を増加させた場合
には、時刻tri以前に電流値が最大になるような電流
波形に設定すると、スロープを急峻にするにしたがって
反発力と吸引力の変動は急激に増大することが計算によ
って確認されている。すなわち、180 ”通電の3相
全波駆動においてモータの回転軸方向の力を最小に押さ
えて振動と騒音を減少させるには、通電開始から60”
までの区間と、通電終了までの60°の区間のスロープ
の管理が重要なファクタになる。
一方、モータのトルク変動の基本周波数成分を少なくす
るには、第3図Aのトルク特性と第3図Cのトルク特性
を比較すれば明らかなように、個々の固定子巻線につい
て、通電開始から30°までの区間と、通電終了までの
30°の区間を除く区間における通電波形の形状の管理
が重要なファクタになる。
第1図に示された直流無整流子モータでは、第11図J
、Nの信号波形からも明らかなように、ステップコント
ローラ′500とステップ電流発生回路1200によっ
て任意の駆動電流波形を作りだすことができ、各相の駆
動回路はステップ電流発生回路1200とスロープ合成
回路1500によって作りだされた駆動電流に比例した
電流を固定子巻線1〜3に供給する。このため、モータ
の回転時の振動や騒音が最も小さくなるような電流波形
を容易に作りだすことができる。すなわち、全波駆動時
は、第13図に示されたステップを流発生回路1200
において、抵抗1209〜1215.1221〜122
4.1225.1227の抵抗埴の比率を変えることに
よって第11図M、 Qの駆動電流波形の形状を自由
に変更することができ、串全波駆動時には、第13図に
示された型金波相切換回路900において、抵抗908
〜913の抵抗値の比率を変えることによって第14図
り、Mの駆動電流波形のスロープを最適値に選定するこ
とができる。
ところで、第11図N、Mの信号波形からもわかるよう
に、わずか4ビツトのカウンタからなるステ・7プコン
トローラ500と、第13図に示した程度の規模のステ
ップ電流発生回路1200を用いただけでは駆動を浦波
形のレベルの変化が十分なまでに滑らかにはならず、特
に、包路線が正弦波形状になるようにステップを設定す
ると零近傍のステップが大きくなり、これが固定子巻線
にあたかもスピーカのボイスコイルのような振舞いをさ
せ、それが原因となって高域の騒音が発生する。
しかしながら、本発明の直流無整流子モータでは、スロ
ープ発生回路1400によって第11図■に示されたス
ロープ波形(鋸歯状波)を発生させ、スロープ合成回路
1500によってこのスロープ波形をステップ電流発生
回路1200の出力信号に合成することによって、比較
的小規模な回路構成で、第11図M、 Qのような滑
らかな駆動電流波形を作りだすことができる。
なお、第1図の実施例においては3相の直流無整流子モ
ータを示したが、本発明は3相のモータのみならず2相
や単相のモータに適用しても十分な効果を奏するもので
ある。
発明の効果
本発明の直流無整流子モータは以上の説明からも明らか
なように、位置検出信号の所定のエツジを基準にして、
回転検出信号のエツジが到来するごとに外部から供給さ
れる電圧もしくはt流に依存した駆動指令電流に比例し
たステップでレベルが段階的に切り換わる出力信号を発
生するステップ信号波形発生手段(実施例ではステップ
コントローラ500とステップ電流発生回路1200に
よってステップ信号波形発生手段が構成されている。)
と、前記回転検出信号のエツジの到来周期に依存した周
期のスロープ波形を発生するスロープ発生回路1400
と、前記ステップ信号波形発生手段の出力信号に前記ス
ロープ波形を合成して駆動信号を作りだすスロープ合成
回路1500と、前記駆動信号を増幅して前記固定子巻
線に供給する駆動回路を備えているので、比較的小規模
な回路構成で、滑らかな駆動電流波形を作りだすことが
でき、大なる効果を奏する。[When the leading edge of the FC signal arrives again, the output level of 505 changes to
As a result, the output level of the NAND gate 517 shifts to "0", so the output level of the NAND gate 514 shifts to "0", and the output level of the NAND gate 517 shifts to "0".
The output level of the gate 515 shifts to "1". As a result, the output level of the NAND gate 502 becomes "0", the output level of the NAND gate 516 becomes "1", and then the output level of the NAND gate 504 shifts to "1". Since the output level becomes °O'', the NAND gate 50
The output level of the NAND gate 201 returns to "l" and the series of operations ends. Eventually, from time t to time t3, the output signal of the NAND gate 201 and the FC signal supplied to the fli terminal are as shown in FIGS. When the change occurs as shown in , time t2
to time t, the NAND gate 516
The output level of T flip-flop 50 becomes “0°”.
7 is reset and at the same time T flip-flop 508 . 509 cents,
The output state of the RS flipflop composed of the NAND gate 510 and the NAND gate 519 is also inverted, and the output level of the NAND gate 51O becomes "L".
Move to ゛. That is, the output signal of the NAND gate 504 is transmitted to the T-flip block 507 . 508. 509 and the RSS flip-flop, and the output of this counter is briscented to [111(l]) at time t2, and this briscent continues until time t. When the trailing edge of the FC signal arrives at time t4, the 4-bit counter starts counting down again, but at time t14, when the count value of the counter reaches [10001], the output level of the NAND gate 520 becomes "0". Then, NAND gate 5
11 and the NAND gate 521 is inverted, and the output level of the NAND gate 511 shifts to 0°. the result,
The NAND gate 510 and the NAND gate 519
The output state of the RS flip-flop is also inverted, and the output level of the NAND gate 510 shifts to 0. 509 cents. Therefore, the output of the 4-bit counter is preset to [01101 at time t14, and when the leading edge of the FC signal arrives again at time [1°], the output level of the N A, N D gate 511 becomes "
1'', the T flip-flop 508 and the T
The cent on flip-flop 509 is released at time tl.
From &, the 4-bit counter resumes down-counting operation. After that, time t! The down-count operation continues until the NAND gate 516 generates the preset signal again at time t0, but when the leading edge of the FG double signal arrives at time t0, the same operation as at time t is repeated. In this way, the count value of the 4-focus counter is expressed in decimal notation during one period of the position detection signal, 14, 13, .
12.11.10. 9. 6. 5. 4. 3.
If this counter is considered as the LSB output of the virtual counter, the number of bits of the counter will be 5, and the count value will be 1 of the position detection signal. During the period, in decimal notation, 29
.. 28.27.26.25.24.23.2221, 2
0.19.18.13.12.11.10. 9. 8
.. It decreases in the order of 7°6.5, 4.3.2. On the other hand, NAND gate 522. 523. 524.
525°526, 527. 528. 529.
530 constitutes a decoder that decodes the output of the lower 4 bits of the 5-bit virtual counter. Said NAND
Gate 522 outputs the lower 4 bits of the counter when [11
00], the output level becomes “0°,”
The output level of the NAND gate 523 becomes "0°" when the output of the lower 4 bits of the counter becomes [1011] or [1010], and the output level of the NAND gate 524 becomes "0°" when the output of the lower 4 bits of the counter becomes [1010].
The output level of the NAND gate 525 becomes "0" when the output of the lower 4 bits of the counter becomes [1001] or [1000]. and the NAND gate 5
26, when the output of the lower 4 bits of the counter becomes [1000], its output level becomes 0, and the NA
The ND gate 527 outputs the lower 4 bits of the counter [
0110], the output level of the NAND gate 528 becomes 0, and when the output of the lower four pins of the counter becomes [0100], the output level of the NAND gate 528 becomes 0. The output level of the lower 4 bits of the counter becomes 0" between [00111 and [00013], and the output level of the NAND gate 5 becomes 0".
30, when the output of the lower 4 bits of the counter becomes [00101, its output level becomes 0°. These decoders are used for the purpose of generating interval signals for creating step current waveforms.
It is also used to create the signal waveform shown in Figure 10 and the signal waveform shown in Figure 10. That is, at time t, the output of the 5-bit virtual counter becomes [11100], so the NAND gate 5
The output level of NAND gate 531 shifts to 0°, which causes the output level of NAND gate 531 to shift to 0°,
Subsequently, the output level of the NAND gate 532 shifts to "1", and as a result, the output level of the NAND gate 513 shifts to "0". At time t's, the output of the 5-bit virtual counter is [011001, so the NA
The output level of the ND gate 522 shifts to "0", but
This time, the output level of the NAND gate 533 shifts to "0", and then the output level of the NAND gate 513 shifts to "B", and as a result, the output level of the NAND gate 532 shifts to "0".
The output level of the NAND gate 5 shifts to "O". Furthermore, at time i11, the output of the 5-pin virtual counter becomes [101001, so the NAND gate 5
The output level of NAND gate 534 shifts to "0", which causes the output level of NAND gate 534 to shift to "0",
Subsequently, the output level of the NAND gate 535 shifts to "1°," and as a result, the output level of the NAND gate 512 shifts to "0°." Even at time tzi, the output of the 5-bit virtual counter reaches [00100]. Therefore, the output level of the NAND gate 528 shifts to "0", but this time the output level of the NAND gate 536 shifts to "0", and then the output level of the NAND gate 512 shifts to "1". death,
As a result, the output level of the NAND gate 535 is
Move to 0°. Also, the output terminal umQxum5 in FIG. usl P-
us4. wmQ ~wm5. The interval signals shown in FIGS. 10a-t are outputted to wslA-ws4, and a method of generating these interval signals will be explained. First, the NAND gate 528. is connected to the umo terminal and the wmQ terminal. The same signal waveform as the output signal of 522 is sent out, and these are used as they are as signals for the minimum value section of the step current waveform. Also, u m 5 terminal, w
The inverted output signals of the NAND gates 524 and 527 are sent to the m5 terminal, and these are used as signals for the maximum value section of the step current waveform. Other section signals are NAND gates -537, 538
, NAND gate 539°540, NAND gate 54
1. 542□NAND gate 543. 544.
NAND gate 545. 5 composed by 546
For example, the output signal of the NAND gate 537 is used for the interval signal u m 4, which is generated by combining the output signals of the RS flip-flops and the output signals of the T flip-flops 1507 to 509, and the output signal of the NAND gate 537 is used for the interval signal us3. The output signal of the T flip-flop 509 is used,
The output signal of the NAND gate 541 is used for the section signal wm2, and the output signal of the NAND gate 539 is used for the section signal wS3. Next, the operation of the mode switching circuit 700 shown in FIG. 7 will be explained. The mode switching circuit 700 has D flip-flops 701 and N
AND gate 702. Inverter 703. AND gate 704. 705. It is composed of a NAND gate 706. If the output level of the D flip-flop 701 is "0" while the level of the J terminal is 0, the initialization circuit 200 is activated immediately after the level of the J terminal shifts to 1.
The output level of the NAND gate 2002 that constitutes 0 is “
Since the angle shifts to 0°, the output level of the D flip-flop 701 is 1° when the motor is started. As the rotational speed of the motor increases, the FG times signal is supplied to the fli element, which causes the step controller 500 to start normal operation, and the NAND gate 51
6, the counter is regularly updated, and at the midpoint between time t0 and time [, in FIG.
When the leading edge of the output signal 01 arrives, if the output level of the NAND gate 529 constituting the step controller 500 has shifted to 0°, the output level of the D flip-flop 701 has shifted to 0°. The output signal of this D-flip flow block 701 is sent to the md terminal as a mode switching signal, and is also supplied to a synchronization trigger circuit 600, an addition/subtraction command circuit 800, and an illll same direction setting circuit 1000. Note that when the level of the md terminal is "0" When it is "lo", it is in half-wave drive mode, and when it is "lo", it is in full-wave drive mode. Further, the output signal of the NAND gate 702 is sent to the bk terminal, but the output level of the NAND gate 702 is such that the level of the JQ terminal is 0°, and the
When the output level of the buffer flop 701 reaches "1", it becomes "0", and this output is sent to the U-phase drive circuit 1600, the W-phase drive circuit 1700, and so on via the current direction switching circuit 1100.
It is used for the purpose of causing the v-phase drive circuit 1900 to feed power to the hole C6 in only one direction. The AND gate 704 initializes the sequential circuit 200 and the rotation direction determination circuit 300 when the initialization circuit 2000 sends out an initialization signal or when the NAND gate 702 sends out an output signal, and the AND gate 705 When the circuit 2000 sends an initialization signal or when the rotation stop detector 2100 shifts the level of the qt terminal to "1", the D flip-flop 701 and the step controller 500 are initialized. The operation of the command circuit 800 will be explained with reference to the signal waveform shown in Fig. 11. Fig. 11 shows the step current waveform during full-wave drive and the three-phase drive created based on this step current waveform. FIG. 11 is a signal waveform diagram showing the generation process of a flow waveform, and the signal waveforms in FIGS. 11A and B are the same as the signal waveforms in FIGS. 10A and B, respectively; The signal waveforms shown in FIG. 10H1[, J, and K are the same as those shown in FIG. The symbols written on the top of the signal waveform are hexadecimal representations of the count values of the lower 4 pins of the 5-bit hypothetical counter described above.Furthermore, G and H in FIG.
NAND gate 543 and NAND gate 545 in the figure
11 is the output signal waveform of the slope generation circuit 1400 of FIG. 1, and FIG.
K, N, and 0 are all output signal waveforms of the step current generation circuit 1200 in FIG.
is a signal waveform generated inside the slope synthesis circuit 1500 in FIG. 1, and M in FIG. Q is the drive current waveform supplied to the U-phase drive circuit 1600 and the W-phase drive circuit 1700 in FIG.
Figures R and S are the signal waveforms of the ii1 electric direction setting circuit 1000 supplied to the uli and wl terminals in Figure 7, respectively, and T and U in Figure 11 are the waveforms of the current addition circuit 1800 in Figure 1. This is the drive current waveform of the ■ phase created as a result. The current waveform of FIG. 11M is the first waveform of the current waveform of FIG. 11J generated from the step current generation circuit 1200 of FIG.
It is obtained by synthesizing the current waveform shown in FIG. Add the current value of the 11th chart limited by the current value of FIG. 11 to the current value of FIG.
By subtracting the current value in Figure 11 limited by the current value in Figure 11 from the current value in Figure J,
It creates a current waveform. The addition nx command circuit 800 has a function of sending these addition/subtraction command signals to the slope synthesis circuit 1500, and the time for creating the U-phase drive fJ] current waveform shown in FIG. 11M. From t to time tl? section signal up to,
Or when'i'lt I? As the section signal from 111Lz to 111Lz, the NAND gate 543 . 544 is used to generate the W-phase driving waveform shown in FIG. 11Q.
As the interval signal up to s, the step controller 500
The output of the RS frinbu fromb (no. 8 is used) by the NAND gates 545 and 546 that constitute the However, when the level of the mdi terminal is "0", the output signal of the NAND gate 201 constituting the sequential circuit 200 is sent to the ua terminal, and the n2Q signal is sent to the Wa terminal. The same output signal as the signal sent to the child is sent out.Next, when the level of the 'a power direction setting circuit 1000 and the md terminal is "1 degree", that is, when it is in a full-wave drive state, The signals in Figures 11R and 11S are
The energization direction switching circuit 1 shown in Fig. 1 is connected via the l terminal and the wl terminal.
On the other hand, when the level of the md terminal is "0°," a signal whose level is unrelated to the rotational position of the motor rotor is sent to the u1 and wl terminals. Depending on the levels of the dr, en, and dn terminals, the phases of the signals sent to the ul and wl terminals are inverted as shown in Table 1. First, the NAND gates 1001.1002.1003.
A switching circuit constituted by 1004, 1005, and 1006 switches the output signal of the NAND gate 512 constituting the step controller 500 to u when the motor is rotating in the forward direction and the level of the dr terminal is 0°.
The output signal of the NAND gate 513 is sent to the W
1 terminal, but the motor is rotating in the opposite direction and d
When the level of the r terminal is 1", the NA
The output signal of the ND gate 512 is sent to the W1 terminal, and the output signal of the NAND gate 513 is sent to the u1 terminal. This corresponds to the switching operation between the 81 signal and the 01 signal in the sequential circuit 200 depending on whether the rotation direction of the motor is forward or reverse. Note that by exchanging the position detection signals in the sequential circuit 200, the leading edge of the signal waveform in FIG. 11A is always magnetized to the N pole of the identification band 5 in FIG. For example, even if the width of the non-magnetized portion of the identification band 5 is not uniform due to variations in magnetization, the three-phase After shifting to full-wave drive, a drive signal with a uniform width will be distributed to each phase of U, V, and W in Fig. 1, and the timing of starting energization will also change when switching the rotation direction. will not shift. Further, when the level of the md terminal is "0", the output level of the NAND gates 1003 and 1006 shifts to 1' regardless of the output of the NAND gates 512 and 513. The output signal is inverter 1007. NAND gate 1008.10
09. A first exclusive OR circuit constituted by AN'D gate 010, and an inverter 1011. N
AND gates 1012, 1013. AND gate 10
It is transmitted to the u1 terminal and the Wl terminal through the second exclusive OR circuit configured with 14 days, but these exclusive OR circuits are connected to the output level of the NAND game (1015)
When the angle is 0°, the input signal is transmitted as is, and the NAN
When the output level of the D gate 015 is 0, the phase of the input signal is inverted and transmitted. Table 1 shows the output level ex of the NAND gate 1015.
This shows the input conditions that result in a negative value. Note that the dn terminal is supplied with an acceleration/deceleration command signal from the error signal amplifier 1300 in FIG. 1, as will be described later.
When the deceleration command is supplied, the level shifts to 1°. In Table 1 a), the level of the J terminal is 1',
Moreover, the motor rotates in the positive direction, and the error signal amplifier 1
300, the deceleration command is sent and the level of the 6-pin terminal becomes “
When the level shifts to 1', the output level of the NAND gate 1015 shifts to 1' in order to decelerate the motor. In addition, in Table 1 b), when the rotation direction mismatch signal is sent while the motor is rotating in the forward direction and the level of the en terminal shifts to °0°, the output level of the NAND game [015] In Table 1 C), the output level of the NAND gate 1015 also changes when the acceleration command is sent from the error signal amplifier 1300 with the motor rotating in the opposite direction. 1, the i, 1% i direction setting circuit 1000 operates to either rotate the motor in the opposite direction or maintain rotation in the opposite direction. Furthermore, in Table 1 d), even when the level of the J terminal is 0' and the motor is rotating in the forward direction, the output level of the NAND gate 1015 shifts to 1'; This is a function added for the purpose of causing the motor to temporarily generate reverse torque to quickly stop the motor when a rotation stop command signal is supplied from the outside during rotation in the forward direction. Table 1 Next, the synchronous trigger circuit 600 in FIG. 7 sends out a trigger signal for generating a sawtooth wave to the slope generation circuit 1400 in FIG. 1 via the x2 terminal, but this trigger signal is , When the level of the md Oi terminal increases to "1", it is synchronized with the leading edge and trailing edge of the FG double signal supplied to the "1 terminal", and the level of the md terminal becomes "0". When there is a sequential circuit 20
It is synchronized with the leading edge of the position detection signal 311 supplied from 0 to 311. First, when the level of the mdi terminal is 1° and the level of the xi terminal to which the return signal from the slope generation circuit 1400 is supplied is 0°, when the trailing edge of the FG signal arrives, the NAND gate ) The output level of 601 shifts to 0, causing the level of the X2 terminal to shift to "lo," but when a return signal is sent from the slope generation circuit 1400 and the level of the
RS by AND gate 602 and NAND gate 603
Since the output state of the flipflop is inverted and the output level of the NAND gate 603 shifts to 0°, the output level of the NAND gate 601 also returns to 1°.Furthermore, when the leading edge of the FC signal arrives, the NAND
The output level of D gate 604 shifts to 0° and becomes X2.
The level of the terminal shifts to "1", but when the level of the xl terminal shifts to "1", the NAND gate 605 and NA
Since the output state of the RS buffer 7 by the ND gate 606 is inverted and the output level of the NAND gate 603 shifts to 0, the output level of the NAND gate 601 also returns to "lo". -4, m d Q When the child level is “0°,” NA
ND game) 607. 608. FC signal and NAN that constitute the sequential circuit 200 by a switching circuit based on 609
The output signal of the D gate 201 is switched so that the NA
ND game) At the leading edge and trailing edge of 201, the NAND gate 601 and the NA
The output levels of the ND gates 604 respectively shift to "0°" and the level of the X2 terminal shifts to "1", and
At the leading edge of the output signal of the NAN gate 206 constituting the sequential circuit 200, that is, at the trailing edge of the position detection signal sent to the z2 terminal,
The output level of the AND gate 610 shifts to °l, and a return signal is sent from the slope generation circuit 1400 to
When terminal (7) L/ to /l/ moves to °l°, the NA
ND gate 602 and the NAND gate 6o3
S flipflop or the NAND gate 605
and the RS flimp flop by the NAND gate 606 or the NAND gate 611 and the NAND gate 61
2, the output state of the RS flip-flop is inverted to the NAND gate 601 or the NAND gate 6.
04 or the output level of the NAND gate 610 also returns to "1". Next, FIG. 12 is a circuit connection diagram showing a specific example of the configuration of the error signal amplifier 1300. An error voltage for control l is supplied, and when its value becomes higher than the voltage of 1/2 of the power supply voltage Vcc obtained by resistors 1301 and 1302 with the same resistance value, the motor is accelerated, and the reverse The motor is decelerated when the motor becomes low.The md terminal is the terminal to which the output signal of the mode switching circuit 700 shown in FIG. In the case of three-phase full-wave drive, it becomes "lo". Also, the rotational direction mismatch signal from the rotational direction discrimination circuit 300 shown in FIG. 1 or FIG. 7 is supplied to the en terminal, and the level becomes 0°. At times, the transistor 1303 is turned on and is configured to substantially increase the speed error voltage to its maximum value in the deceleration direction.As shown in FIG.
Tora 7 Jista 1306.130? , 1308. Resistance 1309. Tora 7jista 1310.1311. Resistance 1312.1313. Diodes 1314, 1315 constitute an absolute value amplifier, and input dividing resistors 1304.
The resistance ratio of 1305 is set to 19 to achieve a wide input dynamic range. The output current of this absolute value amplifier is passed through the diodes 1314 and 1315 to the transistors 1316, 1317, and 131B. 1319, resistors 1320, 1321, 1322, and the output current of transistor 1318 is supplied to a first current mirror circuit constituted by resistors 1320, 1321, 1322, and transistors 1323, 1324, 1325, 1326, . resistance 13
27.1328.1329, and the transistor 131
The output t[ of 9 is the transistor 1330.1331.13
32 is supplied to a third current mirror circuit constituted by 32. The transistors 1325.1326.
The output current of 1332 is supplied to the sfl terminal and the sf terminal 5C, respectively, but the level of the md terminal is
When the transistor 1333 is turned on, that is, in full-wave drive, current is supplied only to the cf terminal, and on the other hand, when the level of the md terminal is 0°, the transistor 1333 is turned on and current is supplied only to the cf terminal. is in the off state, and instead the transistor 1334 is in the on state, supplying current to the sfl terminal and the S' terminal.
When the level of the md terminal is low, a current corresponding to the potential of the E terminal is sucked from the terminal, and an output current for three-phase quasi-full wave is supplied from the s f 1 terminal and the md terminal.
The terminal level is °O. At this time, a current corresponding to the potential of the E terminal is sucked. Also, transistor 1335.1336.1337.1
338°1339, 1340.1341. resistance 1342
.. 1343 constitutes a comparator, and when the potential of the E terminal becomes lower than the potential given by the resistors 1301 and 1302, the level of the dn57H terminal becomes "B", and on the other hand, when it becomes high, it becomes O°. However, this output is used as a command signal for acceleration or deceleration of the motor. Next, FIG. 13 shows the wave phase switching circuit 900, step current generation circuit 1200, and slope generation circuit 1400 of the type shown in FIG. This is a circuit wiring diagram showing a specific configuration example of the slope synthesis circuit 1500 and the rotation stop detector 2100, in which each input/output terminal is connected to the same location as the input/output terminal shown in FIG. The slope generating circuit 1400 includes a capacitor 1401 and a constant current transistor 1 for generating a sawtooth wave.
402 and a discharge transistor 1403, and transistors 1404, 1405, 1406, 140? , a first comparator centered around diode 1408, and transistor 1409 . Diode 1410, ) transistor 1411.1412.
1413.1414. A second comparator centered on the i resistor 1415 and a transistor 1416.1417
.. It consists of an output sofa stage constituted by a resistor 1418, and the output of the x14 child is connected to the synchronous trigger circuit 600 in FIG.
By supplying the output of the synchronous trigger circuit 600 to the x'IQ terminal, the capacitor 1401
The lowest potential is the SC terminal connected to the diode 1.
408, and the amplitude is approximately equal to the voltage in the 1@ direction of the resistor 1.
A sawtooth wave voltage equal to twice the voltage across the terminal 415 appears, and the repetition period of this sawtooth wave is equal to the arrival of the leading edge of the position detection signal shown in FIGS. In other words, the synchronization trigger circuit 600 in FIG. 7 has NAND gates 601, 604, 61,
When the leading edge of the input signal supplied to the input signal 0 arrives, the level of the X2 terminal is shifted to "1", which causes the slope generation circuit 140
The transistor 1403 constituting 0 is turned on,
The charges M accumulated in the capacitor 1401 until then are rapidly discharged. When the potential of the SC terminal becomes lower than the forward voltage of the diode 1408 due to this discharge, the base current is no longer supplied to the transistor 1406, and the level of the X1 terminal becomes °1". Meanwhile, the synchronous trigger circuit 600 3 when the level of moves to B.
Since the RS flimb flow controller is configured to be reset, the level of the X2 terminal returns to "0°" at this point, and as a result, the transistor 1403 is turned off, and the capacitor 1401 is charged. In this way, the capacitor 1401
Since charging and discharging are repeated, a sawtooth wave voltage appears at the SC terminal. Further, this sawtooth wave voltage is smoothed by a resistor 1419 and a capacitor 1420, and then compared with the voltage across the resistor 1415 by a second comparator, so that the potential of the VC terminal is always equal to the voltage across the resistor 1415. Transistor 1413 adjusts the charging current of capacitor 1401 to be equal to the forward voltage of 1410 plus the forward voltage of capacitor 1401 . Therefore, the amplitude of the sawtooth voltage appearing at the SC terminal is
The voltage across the resistor 1415 is approximately twice that of the voltage across the resistor 1415, regardless of the repetition period of the pulse train supplied to the two terminals. This corresponds to the signal waveform of FIG. 11J. 111When synthesizing the sawtooth waves in Figure I to create the signal waveform in Figure 11M,
This is an important function in order to always obtain similar signal waveforms regardless of changes in motor rotational speed. Next, the rotation stop detector 2100 is connected to the capacitor 2101.
A charging/discharging circuit constituted by a constant current transistor 21o2 and a discharge transistor 2103, and a detection circuit mainly constituted by transistors 2104 and 2105. When the motor is rotating, a pulse train appears at the x2 terminal, so the capacitor 2101 is repeatedly charged and discharged, and the potential at the QC terminal is maintained at a sufficiently low value, and the base current continues to flow through the transistor 21o4, but the motor When the transistor 2102 stops rotating, the transistor 2102 becomes saturated and no base current flows through the transistor 2104. At this time, the transistor 2105 is turned off, and the level of the qt terminal becomes °l. NA constituting the mode switching circuit 700 shown in FIG.
One input terminal of the ND gate 706 is supplied with the output signal of the rotation stop detector ztoo. is reset, the output level of the NAND gate 706 is “0°”.
Therefore, the D flip-flop 701 is centered. Since the rotation stop detector 2100 initializes the mode switching circuit 700 in this way, it is possible to reliably restart the motor when a sudden external force is applied during startup or rotation of the motor. Note that the rotation stop detector 2100 is
For example, if the initialization setting is performed via a terminal, it is not necessary (for example, a NAND game that configures the initialization circuit 2000 in FIG. generates the cent signal of the above-mentioned D flip-flop, so in equipment that uses a microcomputer system control such as a video tape recorder, the level of the J4 child is temporarily changed when the power is turned on or when the motor stops rotating. It is sufficient to shift the step current generation circuit 1200 to the 11th step current generation circuit 1200.
This will be explained with reference to the signal waveform diagram shown in the figure. In FIG. 13, transistors 1201, 1202, 1203, 1204, 1205, 1206, 1207, .
120B, resistance 1209°1210.1211.121
2.1213.1214.1215. ) transistor 1216.1217.121B, 1219.1220
.. Resistance 1221°1222, 1223.1224.12
25. ) Langimeta 1226. Resistor 1227 is c
The r terminal is used as a power receiving terminal, and a current mirror circuit is configured to send out five systems of current output, and the transistor 1
The transistors 1216 to 1220 generate the step current waveforms shown in FIG. 11 and O, and the output current of the transistor 1226 is the slope generating circuit 1.
Controls the amplitude of the sawtooth wave generated at 400. Now, the transistors 1203.1204.1205
The output current ratio of each split collector of ゜1206, 1207, and 1208 is 5:5:4:3:2:1,
The transistor 1216.1217.1218.12
19. The output current ratio from each sprint collector of 1220 is l:1:1:l:l, and the collector M of the transistor 1226 and the current of the transistor 12
The output IR from each split collector of the transistor 1216 becomes one quarter of the current supplied to the cf terminal, and the output current from each split collector of the transistor 1216 becomes c
The Emink area of each transistor and the resistors 1209 and 121 are adjusted so that the current is 1/2σ of the current supplied to the r terminal.
0.1211.1212.1213.1214.122
1°+222.1223.1224.1225.122
Assuming that the resistance value of 7 is set, the u m O-u m 5 terminal, usl to us4 terminal, w
mQ-wm5 terminal. When the interval signals shown in FIG. 10 are supplied to the wsl to ws4 terminals, the step current generation circuit 1200
Therefore, the output current waveforms sent to the UO terminal and wQ terminal in FIG. 13 are as shown in FIG. 11 J and N, respectively, and the output current sent from the step current generation circuit 1200 to the slope synthesis circuit 1500 in FIG. The current waveforms are shown as O in FIG. 11, respectively. The slope synthesis circuit 1500 is connected to the ua terminal in FIG. Based on the output signal of the addition/subtraction command circuit 800 supplied to the wa terminal, the sawtooth wave supplied from the slope generation circuit 1400, and the step current for limiting the composite current supplied from the step current generation circuit 1200. A drive current waveform shown in FIG. 11M or FIG. 11Q is created. Transistor 14 constituting slope generation circuit 1400
A sawtooth wave shown in FIG. 11 (3) appears at the emitter of 17, and this voltage waveform has a positive offset voltage corresponding to the forward voltage of the diode 1408, as described above. Each of the transistors 1501 and 1502 constituting the slope synthesis circuit 1500 converts the output voltage of the slope generation circuit 1400 into a current, and absorbs the offset voltage by its base-emitter voltage. Further, the transistors 1501 and 1502
The emitters of PNP type transistors 1503 and 1504 whose collectors are grounded are connected to the bases of the transistors 1503 and 1504, respectively, and the resistors 1505 and 1506 connected to the bases of the transistors 1503 and 1504 are shown in FIG. The output current of step current generation circuit 1200 is supplied. The base-emitter voltage of the transistors 1503.1504 is the same as that of the transistors 1501.1504.
The transistors 1503 and 1504 cancel out each other with those of the transistor 1502.
The maximum emitter area of 1.1502 is the transistor 1
It functions to limit the base side potential of 503.1504. As a result, the collector currents of the transistors 1501 and 1502 change as shown at P in Figure 11. The collector current of the transistor 1501 is the same as that of the transistors 1507, 150B, 1509. Resistance 1510.1
511, one output current of the two sprint collectors of the transistor 1509 is supplied to the uO terminal, and the other output current is supplied to the transistors 1512 and 1513.
The collector of the transistor 1513 is also supplied with uQ.
connected to the terminal. Note that it is assumed here that the transistor 1513 has an emitter area twice that of the transistor 1512. The transistor 15
The common base of 12.1513 is connected to the collector of a transistor 1514 whose emitter is grounded, and the signal waveform shown in FIG. 11G is supplied to the base of the transistor 1514 via the ua terminal during full-wave driving. . When the transistor 1514 is on, no current flows through the collector ti of the transistor 1513, and the output current of one split collector of the transistor 1509 is added to the current supplied from the step current generation circuit 1200 to the uO terminal. The transistor 15
14 turns off, the step current generation circuit 120
It corresponding to the output it of the other sprint collector of the transistor 1509 is subtracted from the current supplied from 0 to the uO terminal. Therefore, the U-phase drive circuit 1 of FIG.
The current supplied to 600 varies as shown in FIG. 11M. Note that the transistor 1515 is turned on during half-metal wave driving to increase the voltage-to-current conversion ratio by the transistor 1501. On the other hand, the transistors 1502.1504 and the resistors 1506, ) transistors 1516.1517.15
1B, resistance 1519° 1520, h transistor 15
The W-phase slope synthesis circuit configured by 21.1522.1523.1524 operates in the same way, and as a result,
The current supplied to the W-phase drive circuit 1700 in FIG. 1 via the WO terminal changes as shown in FIG. 11Q. Next, the mold gold wave phase switching circuit 900 is prepared for operation during half metal wave driving, and its operation will be explained with reference to the signal waveform diagram shown in FIG. The process of generating a drive signal during driving will also be explained. Figures 14A and 14B show the signal waveforms supplied to the n2 terminal + z2 terminal in Figure 13, respectively, and Figure 14C
is the output signal waveform of the slope generation circuit 1400 during half-metal wave driving, and in Fig. 14, E, F, and G are the transistors 906 that constitute the half-metal wave phase switching circuit 900, respectively.
.. 905° is the output current waveform of 904 and 903, and M and 1 in Fig. 14 are the ua terminal in Fig. 14, respectively.
This is the output signal waveform of the addition/subtraction command circuit 800 that is supplied to the slope synthesis circuit 1500 via the wa terminal, and the 14th
In Figure J, the emitters of transistors 1501 and 1502 constituting the slope synthesis circuit 1500 are shown in wandering form, and M is connected to XI! through the uO and wQ terminals, respectively. These are the output current waveforms output from the same-direction switching circuit 1100, and N, O, P, and Q in FIG.
and the current waveforms supplied to the W-phase drive circuit 1700, and R and S in FIG. The metal wave phase switching circuit 900 includes a transistor 901゜90
2, 903. 904. 905. 906. 90
7. Resistance 908°909, 910. 911. 91
2. 913, the current mirror circuit having the sf terminal as the receiving':L terminal, and transistors 914.913.
915. 916. 917. 918 and 919, and performs an operation corresponding to the step current generating circuit 12α0 during full-wave driving. In other words, the half-metal wave phase switching circuit 900 converts the current signals E, F, G, and H in FIG.
On the other hand, the slope synthesis circuit 1500 generates the drive current signal shown in FIG. 14 and the drive current signal shown in FIG. From these drive current signals, drive signals of two strings each shown in FIG.
Supplied to phase drive circuit 1700. The signal waveform in FIG. 14C and the signal waveform in FIG. 11I are both output signal waveforms of the slope generation circuit 1400, and the former is generated during half-wave driving, while the latter is generated entirely during half-wave driving. Produced during wave driving. Furthermore, the repetition period of the former is equal to the arrival period of the leading edge or trailing edge of the position detection signal shown in FIGS. 14A and 14B, whereas the repetition period of the latter is shown in FIG. 11B. It is equal to the arrival period of the leading edge and trailing edge of the FC signal. On the other hand, since the period of the slope portion of the drive current waveform shown in FIG. 14M depends on that of the emitter current waveform of transistors 1501 and 1502 shown in FIGS. Transistor 906 . for the collector current of 903 . The ratio of the collector current at 905 will determine the period of the slope portion. Note that the resistance values of the resistors connected to the collectors of the transistors 1515 and 1524 are determined by the slope synthesis circuit 150.
The maximum value (peak value of the trapezoidal wave) of the current supplied from 0 to the uO terminal and the wO terminal is the transistor 904 and 9
03 to be equal to the current value supplied to the UO terminal and the wQ terminal. Next, FIG. 15 shows the energization direction switching circuit 110 of FIG.
0, U-phase drive circuit 1600. W-phase drive circuit 170
0. Current addition circuit 1800. V phase drive circuit 1900
FIG. 2 is a circuit wiring diagram showing a specific example of the configuration. The energization direction switching circuit 1100 selects the U-phase drive current signal supplied via the UO terminal and the wO terminal in response to the rotation direction discrimination signal supplied from the rotation direction discrimination circuit 300 of FIG. 7 via the dr terminal. A function to switch the W-phase drive current signal supplied via the W-phase drive current signal, a function to switch the polarity of these drive current signals according to the levels of the u1 and wl terminals, and a mode switch as shown in Fig. 7 via the bk terminal. circuit 7
When the stop signal from 00 is supplied, the U-phase drive circuit 1600, the W-phase drive circuit 1700. It has a function of causing the V-phase drive circuit 1900 to conduct current in only one direction. Now, assuming that the motor is rotating in the forward direction and the level of the dr terminal is 0°, the transistor 11O1 and transistor 1102 that constitute the current direction switching circuit 1100 are in the off state, and the transistor 1103 is in the on state. Therefore, the drive current supplied to the uO terminal is passed through the transistor 1104 to the transistors 1105.1106.1107.1108°1109.
, resistors 1110, 1111, 1112, 1113, and the drive current supplied to w Q Q through transistors 1114, transistors 1115, 1116, .
1117°111B, 1119. Resistance 1120.11
21.1122.1123 is supplied to a current drain type current mirror circuit configured by 21.1122.1123. Furthermore, the collector current of the transistor 1109 is
124.1125.1126°+127. resistance 1128
.. 1129 and 1130, and the transistor 11
The collector current of 19 is transistor 1131.113
2.1133.1134. Resistance 1135.1136°1
The current is supplied to a current inflow type current mirror circuit configured by 137. On the other hand, at the time of Hankinha Kaku, SF
The output current from the error signal amplifier 130o is transmitted through the l terminal to the transistors 1138.1139.1140°114.
1, 1142.1143. Resistor 1144.1145.1
146, 1147, and 1148 are supplied to a current drain type current mirror circuit. First, during full-wave driving, the level of the u1 terminal is “1”
When , transistor 1149 is on, and transistor 1150 and transistor 1151 are off. At this time, the collector current of the transistor +107 flows through the diode 1152 to the U-phase drive circuit 1.
The collector 'r! of transistor 1108 is supplied to the upper drive circuit constituting 600; l current is diode 11
53 to the transistor 1149, and
Since no current is supplied via the sfl terminal, no current is supplied to the lower 01 drive circuit that constitutes the U-phase drive circuit 1600. On the other hand, when the level of the u1 terminal is "O", the transistor 1149 is off.
Transistor 1150 and transistor 1151 are turned on. At this time, the current flows through the collector of the transistor +108 via the diode 1154 to the U-phase drive circuit 160.
However, since the collector current of the transistor 1107 is absorbed by the transistor 1150, no current is supplied to the upper drive circuit forming the U-phase drive circuit 1600. The W-phase circuit plotter operates in the same way as the U-phase case, and w1
When the level of the terminal is "lo", the driving T! current is supplied to the upper drive circuit constituting the W-phase drive circuit 1700 via the transistor 11]7 and the diode 1155, and the level of the w1 terminal becomes 0°. 11, the drive current is supplied to the lower drive circuit through transistor 1118 and diode 1156. In this way, the drive current waveforms shown in FIGS. 11M and Q are changed to those shown in FIGS. According to the level of the indicated signal, it is distributed to the E side drive circuit and the lower side drive circuit of the U phase and W phase, respectively. During full wave driving, the output of the error signal amplifier 1300 is passed from the sfl terminal. is supplied, so transistor 1
The current mirror circuit constituted by resistors 138 to 1143 and resistors 1144 to 1148 becomes active, and the 14th
As shown in Figures N, O, P, and Q, during periods when no drive current is supplied to the upper drive circuit of each phase, drive current is supplied to the lower drive circuit instead. That is, time t in FIG.
At the time of , the current supplied through the uO terminal is zero as shown in the 14th diagram, so the level of the u1 terminal is “
1', the current supplied to the U-phase upper drive circuit via the diode 1152 is zero, but the collector current of the transistor 1140 is supplied to the lower drive circuit via the diode 1157. It is assumed that the current mirror ratio is set so that the collector current of this transistor +140 is one half of the current supplied via the sfl terminal.At time 0 too, the collector current is supplied via the uO terminal. When the current reaches its maximum value, the same value of current is supplied to the U-phase upper drive circuit through the diode 1152, and all of the collector current of the transistor 91140 is absorbed by the transistor 1127.
The current supplied to the U-phase lower drive circuit via the diode 1157 becomes zero. These operations are similar for the W phase as well. Now, when the motor is rotating in the opposite direction and the level of the dr terminal is "1", the transistor 1102 is turned on and the transistor 1103 is turned off.At this time, the voltage supplied from the uQ terminal The current is supplied to the current mirror circuit on the W phase side via the transistor 1158, and Tt'lJt supplied from the wQ terminal is supplied to the current mirror circuit on the U phase side via the transistor 1159, so that the U phase is driven. This means that the signal and the W-phase drive signal have been swapped.This swapping of the drive signal corresponds to the swapping of the position detection signal in the sequential circuit 200.When the level of the bk terminal becomes "0", the transistor 12
60 is in an off state, resulting in transistor 126
1.1262.1263 is turned on and absorbs the drive current supplied to the lower drive circuit of each phase, so only the upper drive circuit of each phase becomes active, and the stator t in FIG.
! Only the circuit current of the Hall IC 6 flows through the L lines 1 to 3. Therefore, although the motor does not generate rotational torque, the Hall IC 6 is in a situation where it can detect the position even when the motor is stopped.Next, the U-phase drive circuit 1600 and the W-phase drive circuit 170
The 0°V phase drive circuit 1900 is simply a current amplifier constructed by combining current mirror circuits, so a description of its operation will be omitted, but the final stage of the upper drive circuit for each phase is an NPN power transistor. In order to minimize the residual voltage when the maximum current is supplied to the stator windings 1 to 3, the U-phase drive circuit 1600 will be explained as an example. If the configuration of the current mirror circuit made up of transistors 1601 and 1602 and transistor 1603 that constitute the final stage of the lower drive circuit of U-phase drive circuit 1600 is used as is for the final stage of the upper side, transistor 16
The collector-emitter voltage of 02 is the transistor 160.
The voltage is not smaller than the sum of the base-emitter voltage of transistor 1602 and the base-emitter voltage of transistor 1602 plus the saturation voltage of the PNP transistor in the previous stage, and the minimum value is about 1.8V. On the other hand, the transistor 16 constituting the upper final stage
The collector-emitter voltage of 04 can reach the value obtained by adding the saturation voltage of the transistor 1605 in the previous stage to its own base-emitter voltage, and the minimum value is about 1.1V. Now, the current addition circuit 1800 is the U-phase drive circuit 1600.
Transistors 1801 and 1802 take out a current equal to the drive current supplied to the upper drive circuit, transistors 1803 and 1804 take out a current equal to the drive current supplied to the lower drive circuit, and upper drive of the W-phase drive circuit 1700. Transistors 1805 and 1806 that take out a current equal to the drive current supplied to the circuit, transistors 1807 and 1808 that take out a current equal to the drive current supplied to the lower drive circuit, and a diode 1809.
10, 1811 and 1812, the collector of the transistor 1801 and the transistor 180
The collector of the transistor 1809 is connected to the connection point of the transistor 1809, and the anode of the diode 1809 is connected to the connection point of the collector of the transistor 1809.
806 and the collector of the transistor 1804 are connected, and the connection point is connected to the diode 1812.
the anode of the diode 1812 is connected to the cathode of the diode 1809;
The collector of the transistor 1802 and the collector of the transistor 1808 are connected, the cathode of the diode 181O is connected to the connection point, and the collector of the transistor 1805 and the transistor 1803 are connected to each other.
The collector of the diode 1811 is connected to the connection point, and the cathode of the diode 1811 is connected to the connection point of the diode 1811.
The anode of the diode 1810 is connected to the cathode of the diode 1810. Additionally, the diode 1810.18
The anode of the diode 11 is connected to the drive current receiving point vp of the upper drive circuit of the V-phase drive circuit 1900, and the anode of the diode 1
The cathode of 809.1812 is connected to the power receiving point vn of the drive current of the lower drive circuit of the V-phase drive circuit 1900. Here, the magnitude of the current supplied to the drive current receiving point up of the upper drive circuit of the U-phase drive circuit 1600 is Iup, and the magnitude of the current supplied to the drive current receiving point un of the lower drive circuit is Iup. is run, the magnitude of the current supplied to the drive current receiving point wp of the upper drive circuit of the W-phase drive circuit 1700 is Iwp, and the magnitude of the current supplied to the drive current receiving point w of the lower drive circuit is Iwp.
If the magnitude of the current supplied to transistor n is Iwn, a current of magnitude Iup flows out from the collectors of the transistors 1801 and 1802, and a current of magnitude Iup flows into the collectors of the transistors 1803 and 1804, respectively.
N currents of magnitude n are absorbed and from the collectors of the transistors 1805 and 1806 respectively Iwp
A current having a magnitude of
7.1808 collectors each absorb a current of magnitude Iwn. Therefore, when the value of Iup becomes larger than the value of IwnO, the difference current flows through the diode 1809 to v
When the difference in Iwp becomes larger than the runO value, the difference current is supplied to the Vn point via the diode 1812, and the value of Iun! When the wpO value becomes larger, the difference current flows through the diode 1811
When the value of Iwn becomes larger than the value of IupO, the difference current flows through the diode 181.
0 to the vp point. That is, from the current addition circuit 1800 to the V-phase drive circuit 19
The value 1vp of the drive current supplied to the upper drive circuit of 00 and the value 1vn of the drive current supplied to the lower drive circuit are given by the following equation. The current waveforms shown in FIGS. 14R and 14S are those shown in FIG. 14N. The results obtained from Equation 7 and Equation 8 are plotted based on the current values obtained from the tura waveforms shown in 0, P, and Q, respectively, and the current waveforms in T and U in Figure 11 are plotted. was obtained in the same way. Of course, it has been confirmed that the same NK waveform can be obtained not only by calculation but also by the actual circuit shown in FIG. Now, returning to Figure 1, we can summarize the actions explained so far as follows. First, when the Ji terminal level is "0" and the motor rotor is stopped, at least one of the U terminal, ■ terminal, and W terminal is at a high potential, and the stator winding A current is supplied to the Hall IC 6 via the current limiting resistor 8 to detect the stationary position of the rotor, and the Hall IC 6 is set to a high potential depending on the stationary position of the rotor. Generates intermediate and low potential outputs. The position detection signal is distributed according to the output level of the Hall IC 6, and the position detection signal is distributed by the 7S 100, and this position detection information is sent to the sequential circuit 20.
0 to the gold wave phase switching circuit 900,
While the level of J5a is “0°, sequential circuit 2
00 operates as a mere buffer, and U-phase drive circuit 1600 . W phase drive circuit 1700° ■phase drive circuit 1
Power is also not supplied from 900 to stator windings 1 to 3. When the level of the J terminal shifts to °1, the drive circuit of each phase switches to any one of the U terminal, ■ terminal, and W terminal based on the position detection information supplied to the mold wave phase switching circuit 900. Absorbs current from the terminals and generates rotational torque in the rotor. It should be noted that at this time, it is assumed that the Hall IC 6 happened to stop at a position where the electrical angle of rotation is 60° in FIG. Then, in either case, the Hall IC 6 generates the same output as when facing the non-magnetized portion of the identification band 5, and the stator windings 1 to 3 are energized based on that information.
As can be seen from the characteristic curve in FIG. 3B, the rotor will generate rotational torque in the opposite direction. However, regular position detection information is obtained by only a small movement of the rotor, and after that, the sequence of receiving and receiving position detection signals is regulated by the sequential circuit 200, so smooth rotation can be maintained. . When the rotor starts rotating, the FG multiplied signal from the power generation winding 7 appears, so the output level of the D flip-flop 701 (Fig. 7) that constitutes the mode switching circuit 700 shifts to 0 at a predetermined timing. Then, the current supply mode to the stator windings 1 to 3 is switched to three-phase full-wave drive, and the torque characteristic of the motor becomes as the envelope of the characteristic curve shown in FIG. 3C. After the energization mode shifts to three-phase full-wave drive, if the rotational speed of the motor decreases until the FC signal disappears due to sudden load changes, etc., the output level of the D flip-flop 7 block 701 returns to "L". Therefore, the energization mode becomes three-phase quasi-full wave drive again.On the other hand, if the level of the J terminal shifts to "0" while the energization mode is three-phase full-wave drive,
As long as the output level of the flimp frontop is 101,
The level of the bk terminal in Fig. 15 is maintained at 1°, and the stator windings 1 to 3 continue to be energized.At this time, the level of the J terminal is 0, so Table 1 shows As shown, the NAND cable that configures the energization direction setting QIIOQO)
The output level of 1015 (Figure 7) is "1",
From energizing direction setting circuit 1000 to energizing direction setting circuit 8110
The phase of the output signal sent to stator winding 1 is reversed and
The direction of energization to ~3 is reversed, and the motor is rapidly decelerated. When the rotational speed of the motor approaches zero and the FC signal disappears or the rotation stop detection 252100 generates an output signal, the output level of the D Friction Flop 701 changes to
Since the angle shifts to 1°, the level of the bk terminal also shifts to 0°, and energization to the fixed pre-windings X1-3 is stopped. In addition, if a command signal in the forward direction is applied from the REV terminal while the motor continues to rotate in the reverse direction, such as when switching between forward and reverse directions, the commanded direction of rotation and the actual direction of rotation will match. Therefore, a rotation direction mismatch signal is supplied from the rotation direction determination circuit 300 to the error signal amplifier 1300 and the energization direction setting circuit 1000. As a result, when the level of the eni child in Figure 11 becomes "0",
The transistor 1303, which had been off until then, turns on, which is the same as the potential at the E terminal dropping to near zero, and the error signal amplifier 1300 is activated via the cf terminal (in full-wave drive). ) The maximum output current is supplied to the step current generation circuit 1200. On the other hand, when the rotational direction mismatch signal is supplied to the energization direction setting circuit 1000, as can be seen from Table 1, the NAND game in FIG.
Since the output level ex shifts to °l°, the direction of current supply to the stator windings 1 to 3 is reversed, and the motor is rapidly decelerated. When the rotation speed of the motor exceeds zero and starts rotating in the forward direction, the rotation direction determination circuit 300 in FIG.
The output level of the D flip-flop 301 constituting the
°, the level of the d" terminal shifts to °O°, and the level of the en terminal shifts to "lo". From then on, the motor is accelerated in the same way as when starting from a stopped state. Now, FIG. 16 is a sectional view of the torque generating part of the motor prepared to explain the mechanism of vibration and noise generation. In FIGS. 12 is a stator yoke on which stator S lines 1a and lb are arranged, and all curves with arrows represent lines of magnetic force. In the relative position of the rotor and stator shown in FIG. The windings 1a and lb generate a force parallel to the magnetization direction, which becomes the rotational torque of the motor. However, in the relative position of the rotor and stator shown in FIG. The torque not only becomes zero, but also generates a force perpendicular to the magnetization direction of the permanent magnet 4. With the relative positional relationship shown in FIG. 16B and the direction of energization to the stator windings 1a and lb, each stator winding generates a repulsive force that lifts the rotor, and each stator winding generates a repulsive force that lifts the rotor. When the current direction is reversed, a force is generated that attracts the rotor to the stator, and the repetition of these repulsive attractions becomes a major cause of motor vibration.
Along with the generation of vibration, noise is also generated at the same time. The magnitudes of this repulsive force and attractive force are minimum at the relative position shown in Figure 16A, and maximum at the relative position shown in Figure 16B, but at intermediate positions between these, they gradually increase or increase depending on the position. Therefore, in order to reduce vibration and noise, it is sufficient to reduce the fluctuations in repulsion and attraction per rotation of the rotor, and in the case of a 3-phase DC non-commutated motor, the fluctuation in electrical angle can be reduced. Since it has three sets of stator windings arranged 120 degrees apart, the sum of the repulsive force and attractive force of each stator winding hardly changes even when the rotor changes. All you have to do is create a drive current waveform. Specifically, in the signal waveform of FIG. 11M, the time [,
The slope from to time El greatly contributes to vibration and noise, and if the current is increased linearly from time tll, setting the current waveform so that the current value reaches its maximum before time tri will cause the slope to increase. Calculations have confirmed that the fluctuations in repulsive force and attractive force increase rapidly as the steepness increases. In other words, in order to minimize the force in the direction of the rotation axis of the motor and reduce vibration and noise in a 3-phase full-wave drive with 180" current applied, it is necessary to reduce vibration and noise by 60" from the start of energization.
An important factor is the management of the slope in the section up to 60° and the 60° section up to the end of energization. On the other hand, in order to reduce the fundamental frequency component of motor torque fluctuation, as is clear from comparing the torque characteristics in Figure 3A and the torque characteristics in Figure 3C, it is necessary to start energizing each stator winding. An important factor is the management of the shape of the energization waveform in the section excluding the section from 30° to 30° and the 30° section until the end of energization. In the DC non-commutator motor shown in Fig. 1, Fig. 11 J
, N, any drive current waveform can be created by the step controller '500 and the step current generation circuit 1200, and the drive circuit for each phase consists of the step current generation circuit 1200 and the slope synthesis circuit 1500. A current proportional to the drive current generated by the stator windings 1 to 3 is supplied to the stator windings 1 to 3. Therefore, it is possible to easily create a current waveform that minimizes vibration and noise during rotation of the motor. That is, during full-wave driving, the steps shown in FIG.
In, resistance 1209~1215.1221~122
By changing the ratio of the resistors 4.1225 and 1227, the shape of the drive current waveforms shown in Figure 11 M and Q can be freely changed, and when driving the skewer full wave, the shape of the drive current waveform shown in Figure 13 can be changed. In the phase switching circuit 900, the resistor 908
By changing the ratio of the resistance values of 913 to 913, the slope of the driving current waveform of M can be selected to the optimum value. By the way, as can be seen from the signal waveforms N and M in FIG. 11, it is possible to use only a step controller 500 consisting of a 4-bit counter and a step current generating circuit 1200 of the size shown in FIG. In this case, the change in the level of the drive waveform is not smooth enough, and in particular, if the step is set so that the envelope line has a sine wave shape, the step near zero becomes large, and this causes a change in the stator winding. It behaves like a speaker's voice coil, which causes high-frequency noise. However, in the DC non-commutator motor of the present invention, the slope generation circuit 1400 generates the slope waveform (sawtooth wave) shown in FIG. By combining the output signals with the output signals of , it is possible to create smooth drive current waveforms as shown in FIG. 11 M and Q with a relatively small-scale circuit configuration. Although the embodiment shown in FIG. 1 shows a three-phase DC non-commutator motor, the present invention can be applied not only to three-phase motors but also to two-phase or single-phase motors with sufficient effect. It is something. Effects of the Invention As is clear from the above description, the DC non-commutator motor of the present invention can
Step signal waveform generating means (example) that generates an output signal whose level changes step by step in steps proportional to the drive command current depending on the voltage supplied from the outside or the t current each time an edge of the rotation detection signal arrives. (The step controller 500 and the step current generating circuit 1200 constitute a step signal waveform generating means.)
and a slope generation circuit 1400 that generates a slope waveform with a period dependent on the arrival period of the edge of the rotation detection signal.
, a slope synthesis circuit 1500 that generates a drive signal by synthesizing the slope waveform with the output signal of the step signal waveform generating means, and a drive circuit that amplifies the drive signal and supplies it to the stator winding. Therefore, a smooth drive current waveform can be created with a relatively small-scale circuit configuration, resulting in great effects.
第1図は本発明の一実施例における直流無整流子モータ
のブロック構成図、第2図は本発明を実施するために構
成されたモータ部分の概略図、第3図はモータのトルク
特性と通電切り換えを説明するためのトルク特性図、第
4図はホールICの内部回路結線図、第5図は位置検出
信号の処理動作を説明するための、識別帯の着はパター
ンに対応させた信号波形図、第6図は分配器の構成例を
示した回路結線図、第7図は順序回路1回転方向判別回
路、ステップコントローラ、同期トリガ回路、モード切
換回路、加減算指令回路、illll同方向設定回路期
化回路の構成例を示した論理回路図、第8図、第9図、
第1O図、第11図、第14図はいずれも第1図の各ブ
ロックの動作を説明するための信号波形図、第12図は
誤差信号増幅器の構成例を示した回路結線図、第13図
は半金波相切換回路、ステップ電流発生回路、スロープ
発生回路。
スロープ合成回路1回転停止検出器の具体的な構成例を
示した回路結線図、第15図は通電方向切換回路、U相
駆動回路、W相駆動回路、電流加算回路、V相駆動回路
の具体的な構成例を示した回路結線図、第16図はモー
タのトルク発生部分の断面図である。
1.2.3・・・・・・固定子巻線、4・・・・・・永
久磁石、6・・・・・・ホールIC5200・・・・・
・順序回路、500・・・・・・ステップコントローラ
、600・・・・・・同期トリガ回路、800・・・・
・・加減算I旨今回路、1200・・・・・・ステップ
電流発生回路、1300・・・・・・誤差信号増幅器、
1400・・・・・・スロープ発生回路、1500・・
・・・・スロープ合成回路、1600・・・・・・U相
駆動回路、1700・・・・・・W相駆動回路、190
0・・・・・・v4′I′I駆動回路。
代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第 3 図
第 5 図
D(Zr)
G(と7)
菓14図
3(皓J1
第16図Fig. 1 is a block diagram of a DC non-commutator motor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of a motor section configured to carry out the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the torque characteristics of the motor. A torque characteristic diagram to explain energization switching, Figure 4 is a wiring diagram of the internal circuit of the Hall IC, and Figure 5 is a diagram of identification band wear corresponding to the pattern to explain the processing operation of the position detection signal. Waveform diagram, Figure 6 is a circuit connection diagram showing a configuration example of a distributor, Figure 7 is a sequential circuit 1 rotation direction discrimination circuit, step controller, synchronous trigger circuit, mode switching circuit, addition/subtraction command circuit, illll same direction setting Logic circuit diagrams showing configuration examples of circuit periodization circuits, FIGS. 8 and 9,
1O, 11, and 14 are all signal waveform diagrams for explaining the operation of each block in FIG. 1, FIG. 12 is a circuit connection diagram showing an example of the configuration of an error signal amplifier, and FIG. The diagram shows a half-metal wave phase switching circuit, a step current generation circuit, and a slope generation circuit. A circuit connection diagram showing a specific configuration example of the slope synthesis circuit 1 rotation stop detector, Figure 15 shows the specifics of the current direction switching circuit, U-phase drive circuit, W-phase drive circuit, current addition circuit, and V-phase drive circuit. FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of the configuration, and is a sectional view of the torque generating portion of the motor. 1.2.3...Stator winding, 4...Permanent magnet, 6...Hall IC5200...
・Sequential circuit, 500... Step controller, 600... Synchronous trigger circuit, 800...
...Addition/subtraction I current circuit, 1200...Step current generation circuit, 1300...Error signal amplifier,
1400...Slope generation circuit, 1500...
... Slope synthesis circuit, 1600 ... U phase drive circuit, 1700 ... W phase drive circuit, 190
0...v4'I'I drive circuit. Name of agent Patent attorney Toshio Nakao Haka1 person Figure 3 Figure 5 D (Zr) G (and 7) Ka14 Figure 3 (Ko J1 Figure 16
Claims (2)
を有する永久磁石を備えた回転子と、前記回転子の回転
位置を検出して位置検出信号を発生する位置検出手段と
、前記回転子が回転したときに前記位置検出信号よりも
高い周波数を有する回転検出信号を発生する回転検出手
段と、外部から供給される電圧もしくは電流に依存した
駆動指令電流を発生する誤差信号増幅器と、前記位置検
出信号の所定のエッジを基準にして、前記回転検出信号
のエッジが到来するごとに前記駆動指令電流に比例した
ステップでレベルが段階的に切り換わる出力信号を発生
するステップ信号波形発生手段と、前記回転検出信号の
エッジの到来周期に依存した周期のスロープ波形を発生
するスロープ発生回路と、前記ステップ信号波形発生手
段の出力信号に前記スロープ波形を合成して駆動信号を
作りだすスロープ合成回路と、前記駆動信号を増幅して
前記固定子巻線に供給する駆動回路を具備してなる直流
無整流子モータ。(1) A rotor including a stator winding, a permanent magnet having a magnetized portion facing the stator winding, and a position detection means for detecting the rotational position of the rotor and generating a position detection signal. and a rotation detection means that generates a rotation detection signal having a higher frequency than the position detection signal when the rotor rotates, and an error signal that generates a drive command current depending on an externally supplied voltage or current. an amplifier, and a step signal that generates an output signal whose level is switched stepwise at a step proportional to the drive command current each time an edge of the rotation detection signal arrives, with a predetermined edge of the position detection signal as a reference. a waveform generating means; a slope generating circuit that generates a slope waveform with a period dependent on the arrival period of the edge of the rotation detection signal; and generating a drive signal by synthesizing the slope waveform with the output signal of the step signal waveform generating means. A DC non-commutator motor comprising a slope synthesis circuit and a drive circuit that amplifies the drive signal and supplies the drive signal to the stator winding.
定の値から回転検出信号のエッジのカウントを開始して
タイミング信号を作りだすステップコントローラと、誤
差信号増幅器からの出力電流を受電し、前記タイミング
信号に基づいて、あらかじめ定められた分配比率の電流
を出力する複数のトランジスタを有するカレントミラー
回路からなるステップ電流発生回路によってステップ信
号波形発生手段を構成してなる特許請求の範囲第1項記
載の直流無整流子モータ。(2) A step controller that starts counting the edges of the rotation detection signal from a specific value every time a predetermined edge of the position detection signal arrives and generates a timing signal, and receives the output current from the error signal amplifier; Claim 1, wherein the step signal waveform generating means is constituted by a step current generating circuit comprising a current mirror circuit having a plurality of transistors that outputs a current with a predetermined distribution ratio based on a timing signal. DC commutatorless motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60140803A JPH0650956B2 (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | DC non-commutator motor |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS622884A true JPS622884A (en) | 1987-01-08 |
JPH0650956B2 JPH0650956B2 (en) | 1994-06-29 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0389890A (en) * | 1989-09-01 | 1991-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Drive controller for brushless motor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60140802A (en) * | 1983-12-27 | 1985-07-25 | マツク・バルブス・インコ−ポレ−テツド | Low wattage number solenoid |
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1985
- 1985-06-27 JP JP60140803A patent/JPH0650956B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPS60140802A (en) * | 1983-12-27 | 1985-07-25 | マツク・バルブス・インコ−ポレ−テツド | Low wattage number solenoid |
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JPH0389890A (en) * | 1989-09-01 | 1991-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Drive controller for brushless motor |
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JPH0650956B2 (en) | 1994-06-29 |
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