JPS62293986A - 無刷子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は無刷子電動機に関するものである。

従来の技術 近年、回転子位置検出器（たとえばホール素子）の出力
に応じて固定子巻線の通電相を半導体（たとえばトラン
ジスタ）で順次切換えるように構成した無刷子電動機が
音響装置、映像装置に応用されている。しかしながら、
回転位置検出器は決して安価なものではなく、また電動
機内部に取付けなければならないため構造上の制約が起
ることがしばしばある。そこでこのような回転子位置検
出器を全く使用しない無刷子電動機も従来より盛んに提
案されてきた。

特開昭５５−１６０９９３号公報（以後、文献１と略記
する）には、たとえばホール素子の如き位置検出器を全
く使用しない無刷子電動機の技術が開示されている。

以下、その従来例を図面を用いて説明する。

第３図は上述した従来例の概念をブロック図的に表現し
たものである。第３図において、１は永久磁石回転子、
２ａ、２ｂ、２ｃは固定子巻線である。９は位置信号演
算回路であり、４ａ、４ｂ。

４ｃはそれぞれ整流回路３ａ、３ｂ、３ｃで得られる逆
起電力の半波整流波形を電流に変換する吐出型の電圧電
流変換回路、５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ整流回路３ａ
、３ｂ、３ｃで得られる逆起電力の半波整流波形を電流
に変換する吸引型の電圧電流変換回路、ｌｌａ、ｌｌｂ
、ｌｉｅはそれぞれ電圧電流変換回路４ｂと５ｃ、４ｃ
と５ａ、４ａと５ｂによって充放電される時間積分コン
デンサである。１２は適当な直流電圧を与えるバイアス
電源である。１６は上記コンデンサに電圧の形で表われ
る位置信号によって固定子巻線の駆動電流を順次切換え
るための差動比較回路でここではエミッタを共通にした
３差動トランジスタ１７ａ。

１７ｂ、１７Ｃで構成されている。１８は電動機のトル
ク指令信号を出力するための定電流回路、６は固定子巻
線駆動回路である。固定予巻ｖＡ駆動回路６は電流増幅
用トランジスタ７ａ、７ｂ、７ｃと固定子巻線駆動用ト
ランジスタ１３　ａ、ｇ　ｂ、９　ｃとで構成されてい
る。電流増幅用トランジスタ７ａ。

７ｂ、７ｃのベースには、差動比較回路１６を構成する
３差動トランジスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃのコレクタ
出力が接続され、固定子巻線駆動用トランジスタ８ａ、
８ｂ、８ｃのコレクタには、固定子巻線２ａ、２ｂ、２
ｃがそれぞれ接続されている。固定子巻線２ａ、２ｂ、
２ｃの他端はそれぞれ電源＋ｖｃｃに接続されている。

差動比較回路１６は３差動トランジスタ１７ａ、１７ｂ
。

１７ｃの各ベースに与えられる電圧値を比較し一番大き
い入力信号を選び、トランジスタ１７ａのベース入力が
大きい時はトランジスタ８ａを通じ固定子巻線２ａを付
勢し、トランジスタ１７ｂのベース入力が大きい時はト
ランジスタ８ｂを通じ固定子巻線２ｂを付勢し、トラン
ジスタ１７Ｃのベース人力が大きい時はトランジスタ８
Ｃを通じ固定子巻線２Ｃを付勢する。

第４図は第３図に示す一従来例の動作を説明するための
信号波形図である。

第４図（ａｌの１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれ固定
子巻線２ａ、　　２ｂ、２Ｃの電圧波形の時間的推移を
示すものであり、それぞれ＋ｖｃｃより上の部分は永久
磁石回転子が回転することによって発生する逆起電力波
形であって、＋ｖｃｃより下の部分は逆起電力波形に加
えて巻線駆動電流と巻線抵抗による電圧降下（１４ａの
波形についてのみ特に斜線を施した）がみられる。

第４図（ｂｌは時間積分コンデンサｌｌａの電圧波形で
あって固定予巻！２ａを駆動するための位置信号となる
。第４図ｃｂ）に示す位置信号は、位置信号演算回路９
によって以下のように得られる。第３図において固定予
巻ｍ２ｂの逆起電力波形１４ｂを整流回路３ｂにより半
波整流し＋ｖｃｃより上の部分の波形をとりだし、これ
を電圧型？ＪＬ変換回路４ｂによって電流に変換し時間
積分コンデンサ１）ａを充電する。さらに固定予巻＆’
Ｊ２ｅの逆起電力波形１４ｃを整流回路３Ｃにより半波
整流し十ｖｃｃより上の波形をとりだし、これを電圧電
流変換口Ｒ５ｃにより電流に変換し時間積分コンデンサ
ｌｌａを放電する。すると前記の如く第４図山）に示す
電圧波形が得られ固定子Ｓ線２ａを駆動するための位置
信号となる。同様に第４図（ｃｌは時間積分コンデンサ
ｌｌｂの電圧波形であって固定予巻４！２ｂを駆動する
ための位置信号となり、第４図（ｄ＋は時間積分コンデ
ンサｌｌｃの電圧波形であって固定予巻ｗＡ２ｃを駆動
するための位置信号となる。第４図Ｃ＠）は同図＜ｂｌ
、　（ｃ）、　＜ｄ）に示す位置信号に応じて固定子巻
線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流波形を示したものであ
り１図中１５ａ、１５ｂ。

１５ｃはそれぞれ固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる
電流波形を示す。

°第５図は、第３図に示した従来例で電動機を駆動した
ときの発生トルク波形を示したものである。

第５図（ａｌの１４ａ、１４ｂ、１４ｃは固定子巻線２
ａ、２ｂｒ　　２ｃの電圧波形で、第４図ｆａｔと同一
である。第５図山）の１５ａ、１５ｂ、１５ｃは固定子
巻線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流波形を示し、第４図
ｉｅ）と同一である。第５図ｔｃ＋は電動機の固定子Ｊ
ＪＪ１２　ａ、　　２　ｂ、　　２　Ｃに第５図山）に
示すｉｉｔ流１５ａ、１５ｂ、１５ｃを通電したときの
電動機の発生トルクの波形を示したものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記文献１に示された無刷子電動機の構
成によれば、得られる回転子位置信号は山形状の波形で
あり、これをエミッタを共通とする差動トランジスタの
ベース入力に与え差動切換えを行なえば、固定子＠線駆
動′１！ｌ流は極めて安定に切換えられるが固定子Ｓ線
に流れる駆動電流は通電中がほぼ電気角で１２０°の矩
形波状となる。

そのため、切換えに伴なうスパイク状電圧を低減するた
めの比較的大きなコンデンサを含むフィルタが固定子巻
線の通電端子間に必要となる。また固定子巻線に流れる
電流が急峻にオン・オフされるため振動、騒音を発生し
やすいという欠点を有し、電動機を高速回転で使用する
ほどその傾向が著しい。

さらに電動機の発生トルクについては永久磁石回転子に
よって生じる磁束と固定子巻線に供給される電流の積に
よって与えられることは広く一般に知られている０通常
、永久磁石回転子の発生する磁束は場所によって変動し
ているため、従来例の如く一定の電流を固定子巻線に通
電した場合の発生トルクは永久磁石回転子と固定子巻線
の相対位置の変化に伴なって゛変化し、発生トルクのむ
らを生じるため問題となっていた。特に、音響、映像機
器に広（使用されている無刷子電動機では機器の性能を
向上させるために発生トルクのむらを極力小さくするこ
とが要望されている。

本発明は上記問題点に鑑み、ホール素子の如き位置検出
器を全く使用しない無刷子電動機であって、文献ｌに示
された無刷子電動機に必要とされるような大きなコンデ
ンサを含むフィルタ回路が不要で、高速回転時にも低振
動、低騒音であって、かつ発生トルクのむらを低減させ
た無刷子電動機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、永久磁石回転子の
複数の位置信号を出力する位置信号演算回路と、トルク
指令信号を前記位置信号の出力比に分配する分配回路と
、分配回路の出力に応じた電流を複数の固定子巻線に順
次供給する固定子巻線駆動回路と、複数の固定子巻線の
切換える周波数と同一の周波数の変調信号を出力する変
調信号発生回路を具備し、前記変調信号によって複数の
固定子巻線への供給ｉｉ流が制御されるように構成され
る。

作用 本発明は上記した構成により、複数の固定子巻線に通電
される各電流が位置信号演算回路によって出力される位
置信号の出力比に分配される。その結果、複数の固定子
巻線に通電される各電流の相切換えが極めて滑らかに行
なわれるため、振動および騒音の非常に少ない電動機の
駆動が可能となる。また変調信号発生回路から出力され
る変調信号によって複数の固定子巻線への供給電流が電
動機の発生トルク波形と逆位相の関係となるように変調
されるので、発生トルクのリップル成分を低減させるこ
とができる。

実施例 以下に本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の無刷子電動機の一実施例を示すブロッ
ク図である。

第１図において、９は位置信号演算回路で、永久磁石回
転子ｌの位置信号を演算し３相の位置信号を出力する。

なお、第３図と同一機能のものについては同一の番号を
付し重複した説明は省略する。

２０ａ、２０ｂ、２０ｃは積分禁止指令回路である。積
分禁止指令回路２０ａは整流回路３ｃの出力に応じて吐
出型の電圧電流変換回路４ａの動作を禁止するものであ
る。第１図の実施例では、吐出型の電圧電流変換回路４
ａの出力に直列接続されたスイッチ２６ａを積分禁止指
令回路２０ａの出力でオン、オフさせるように構成され
ている。

同様に積分禁止指令回路２０ｂ、２０ｃは、それぞれ整
流回路３ａ、３ｂの出力に応じて吐出型の電圧電流変換
回路４ｂ、４ｃの動作を禁止するもので、吐出型の電圧
電流変換回路４ｂ、４ｃの出力に直列接続されたスイッ
チ２６ｂ、２６ｃを積分禁止指令回路２０ｂ、２０ｃの
出力でオン。

オフさせるように構成されている。２７ａ、２７ｂ。

２１Ｃはクランプ用ダイオードで、時間積分コンデンサ
ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃに並列接続されていて、時間積
分コンデンサが過放電されるのを防止するためのもので
ある。２２は分配回路で電動機のトルク指令信号を出力
する定電流回路１８の出力を位置信号演算回路９で得ら
れる３相の位置信号ｅｐ　ａ　＋　　ｅｐ　ｂ　、ｅｐ
　ｃの出力比に分配する。

第１図の実施例では、分配回路２２は時間積分コンデン
サｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃに電圧値で得られた位置信号
を電流に変換するための電圧電流変換回路２１ａ、２１
ｂ、２１ｃと、電圧電流変換回路２１ａ、２１ｂ、２１
ｃの各出力に直列接続されたダイオード２４ａ、２４ｂ
、２４ｃと、エミッタが共通接続され、各ベースがダイ
オード２４ａ。

２４ｂ、２４ｃのアノードに接続されたトランジスタ２
３　ａ、　　２３　ｂ、　　２３　ｃと、エミッタがダ
イオード２４ａ、２４ｂ、２４ｃの共通接続されたカソ
ードに接続され、ベースには適当な直流電圧を与えるバ
イアス電源２５の接続されたトランジスタ２６より構成
されている０分配回路の出力をなすトランジスタ２３　
ａ、　　２３　ｂ、　　２３　ｃの各コレクタは固定子
巻線駆動回路６を構成する電流増幅用トランジスタ７ａ
、７ｂ、７ｃの各ベースに接続されていて分配回路２２
の各出力に応じて固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃに駆動電
流がそれぞれ供給される。４０は相似電流発生回路で、
ベースが共通接続されたトランジスタ４１．　４２．　
４３と抵抗４４，４５．４６より構成されていて定電流
回路１８の出力電流Ｉ０に応動し、相対比の定まった相
位電流１．．Ｉ、を出力している。３０は変調回路で、
エミッタが共通接続されたトランジスタ３１　ａ、　　
３　ｌ　ｂ、　　３１　ｃ、　　３２と、一端がバイア
ス電源１２に接続され、他端がトランジスタ２６のコレ
クタに接続された抵抗３３より構成されて、位置信号ｅ
Ｐ　ａ　＋　　ｅＰ　ｂ　＋　　ｅＰ　ｃに応動して、
相位電流■１を変調した出力信号■、がトランジスタ３
２のコレクタ出力に得られる。

５０は合成回路で、トランジスタ５１．５２と抵抗５３
．５４より構成されていて相伯電流■２と変調電流■４
とを合成した出力信号■、をトランジスタ５２のコレク
タ出力に得る。出力信号■５は抵抗６３に供給されてい
る。６１は、指令比較回路で、抵抗６３の電圧と、固定
子巻線２ａ＋２ｂ。

２Ｃの電流回路に直列に挿入された抵抗１）５の電圧と
の電圧差に比例した電流（吸込）を出力し、分配回路２
２のトランジスタ２３ａ、２３ｂ。

２３ｃのエミッタ電流を供給する。

第２図は本発明の無刷子電動機の動作を説明するための
信号波形図である。

第２図＋８）の２８ａ、２８ｂ、２８ｃはそれぞれ固定
予巻［２ａ、２ｂ、２ｃの電圧波形の時間的推移を示す
ものであり、それぞれ＋ｖｃｃより上の部分は永久磁石
回転子１が回転することによって固定子巻線２ａ、２ｂ
、２ｃに誘起される逆起電力であって、＋ｖｃｃより下
の部分は逆起電力に加えて＠線駆動電流と巻線抵抗によ
る電圧降下（２８ａの波形についてのみ特に斜線を施し
た）が見られる。

第２図（ｂｌ、　（Ｃ１，（ｄｉはそれぞれ充電禁止指
令回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃの出力を示したもノテ、
固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃの電圧波形２８ａ。

２８ｂ、２８Ｇがそれぞれ＋■ｃｃより上である部分で
Ｈレベルを出力する。

充電禁止指令回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃの出力がＨレ
ベルのとき、吐出型の電圧電流変換回路４ａ、４ｂ、４
ｃの各出力に直列接続されたスイッチ２６ａ、２６ｂ、
２６ｃは開放状態となる。

第２図＋ｅ＋、　（ｆｌ、　（ｇ）はそれぞれ時間積分
コンデンサｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃに得られた電圧波形
を示したもので、これが位置信号演算回路９の演算出力
で、３相の回転位置信号となる。第２図ｔｅｌに示す位
置信号は、位置信号演算回路９により以下のようにして
得られる。第１図において固定子巻線２ｂの逆起電力波
形２８ｂを整流回路３ｂにより半波整流し＋ｖｃｃより
上の部分の波形をとりだし、これを電圧ｉｔ流変換回路
４ｂによって電流に変換しスイッチ２６ｂを介して時間
積分コンデンサｌｌａを充電する。ところが、スイッチ
２６ｂは充電禁止指令回路２０ｂの出力により固定子巻
線、２ａの逆起電力波形２８ａが＋ｖＣＣより上の部分
では開放状態となって時間積分コンデンサ１）ａへの充
電が禁止され、国定子を１３２ａの逆起電力波形２８ａ
が＋■ｃｃより下の部分で導通状態となって時間積分コ
ンデンサｌｌａの充電を開始する。したがって時間積分
コンデンサｌｌａの両端の電圧は固定予巻ｍ２ａの逆起
電力波形２８ａが＋Ｖｃｃより下側になった時点から増
加し始める。さらに固定予巻ｖＡ２Ｃの逆起電力波形２
８ｃを整流回路３Ｃにより半波整流し＋ＶＣＣより上の
波形をとりだし、これを電圧電流回路５Ｃにより電流に
変換し時間積分コンデンサｌｌａを放電する。したがっ
て逆起電力波形２８ｂと２８ｃの大きさが等しくなる時
点までは時間積分コンデンサ１）１への充電電流は放電
電流に比べて大きいため、時間積分コンデンサｌｌａの
両端の電圧は増加し、逆起電力波形２８ｂと２８ｃの大
きさが等しくなった時点以降は時間積分コンデンサ１）
ａへの放電電流が充電電流に比べて大きくなるため時間
積分コンデンサｌｌａの両端の電圧は減少し続け、最後
は時間積分コンデンサｌｌａに並列に接続されたクラン
プ用ダイオードがオンされダイオードのオン電圧ＶＤに
固定される。その結果第２図（ｅｌに示す電圧波形が得
られ固定子巻線２ａを駆動するための位置信号となる。

同様に第２図（ｆ）は時間積分コンデンサｌｌｂの電圧
波形であって固定子巻線２ｂを駆動するための位置信号
となり、第２図（ｇｌは時間積分コンデンサｌｉｅの電
圧波形であって固定子巻線２Ｃを駆動するための位置信
号となる。

第２図（ｈｌは指令比較回路６１の出力電流を一定と仮
定したときの第２図（ｅｌ、　（ｆｌ、　ｔｇｌに示す
位置信号に応じて固定子Ｓ線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる
駆動電流波形＋３．ｌゎ、　　ｉｃを示したものであり
、図中２９ａ、２９ｂ、２９ｃはそれぞれ固定子巻線２
ａ、２ｂ、２ｃに流れる駆動電流波形を示す。

第２図ｆｈｌに示す駆動電流波形は分配回路２２と固定
子巻線駆動回路６により、以下のようにして得られる。

第１図において、位置信号演算回路９により得られた３
相位置信号（時間積分コンデンサ１）ａ。

１）ｂ、ｌｉｅの電圧波形）を８ｐ　ａ　、　　ｅｐ　
ｂ　。

ｅ、。とすれば、３相位置信号ｅｐａ、ｅｐＨ。

ｅ、。はそれぞれ電圧？ｉｔ流変換回路２１ａ、２１ｂ
。

２１ｃにより３相位置信号ｅｐ　ａ　＋ｅｐ　ｂ　＋ｅ
ｐ。

の大きさに比例した電２ｉｔｒ　ｐ　ａ　、’　Ｐ　ｂ
　、’　Ｐ。

に変換され、それぞれダイオード２４ａ、２４ｂ。

２４Ｇのアノード側に通電される。ダイオード２４ａ、
２４ｂ、２４ｃのアノード端子にそれぞれベースが接続
されたトランジスタ’ｌ　３　ａ、　　’ｌ　３　ｂ。

２３Ｃの電流増幅率が十分に大でベース電流が無視でき
るものと仮定すれば、電圧電流変換回路２１ａ、２１ｂ
、２１ｃから出力される電流ｉ１．。

１、、．１．。はすべてそれぞれダイオード２４ａ。

２４ｂ、２４ｃに流れ、ダイオード両端には電圧ｖ、、
ｖｂ、ｖ、が発生する。そこで電圧ｖ、。

ｖｂ、ｖｏと電流ｉｐａ＋　　ｔ、、、ｉ、、の間には
以下の関係が成立する。

ｉｐ　ａ＝　１．　・ａ　ｘ　ｐ　−Ｖ、　　・＋・−
・１））Ｔ ｉｐ　ｂ”　ＩＢ　・ｅ　ｘ　ｐ　　　　　Ｖｂ＝・・
＝＋２１に？ ’Ｐｃ　”１８’　ｅｘｐ　−ＶＣ−・−・−・ｌ３）
ｋ？ ただし、 Ｉｓ：ダイオード逆方向しゃ断電流ｑ：電子電荷ｋ　：
ボルツマン定数　　　　　　Ｔ：絶対温度したがって、
直流バイアス電源２５の電圧をＥｏとすればトランジス
タ２３　ａ、　　２３　ｂ、　　２３　ｃのベースに印
加される電圧ｖａ　ａ　＋　ＶＢｂ　＋　　ｖａ　ｃは
それぞれ ｖ、　ａ　””Ｖａ　”ＥＯ＋ＶＤ　　　　　　”・・
・・（４）ＶＢ、−Ｖｂ＋Ｅ０＋Ｖ、　　　　　　・・
−・−＋５１ｖ８゜＝ｖｃ十Ｅ０　＋ＶＤ　　　　　　
・・・・・・（６）となる、ただし、ｖｏはトランジス
タ２６のエミッタ・ベース間電圧である。トランジスタ
２３ａ。

２３ｂ、２３Ｃのコレクタ電流をそれぞれｉａ。

’ｂ＋’ｃ’共通エミッタの電位を■８とすれば、第２
図において、固定予巻＆＊２Ｃに供給されていた駆動電
流が固定子巻線２ａに滑らかに切り換えられる期間Ａ（
第２図Ｔｈｌ参照）では、次の関係が成立する。

ｉ　ａ−１，’　ｅｘｐ　　−（ＶＢ　Ｂ　−ＶＢ＞−
・＝（”１）に丁 ｉ　ｃ−１，’　ｅＸｐ　　−（Ｖ８ｃｍ　ＶＢ）・・
・・−・（８１Ｔ ただし、 ｒ５’　：　）ランジスタ逆方向じゃ方向断電流したが
って、［４１，（ａｌ、　（？）、　＋８１式よりｉａ
、ｉｃ。

比を求めると ＝ｅｘｐ−（Ｖ、Ｉ　　ＶＣ）　　　・・・・・・（９
）ｋ丁 となる。

また、ｉｌ＋、　＋３１式より’ｐ　ａ　、’ｐ　ｃの
比を求めると となる。

したがって、（９１，０１式より ’ｃ　　　　　’ｐｃ の関係が成立する。

すなわち、指令比較回路６１の出力電流をｚ、１とすれ
ば期間Ａでは、電流ｔａ、１ｃは、指令電流Ｉ０′を位
置信号ｅｐａと’ｐｃの比で分配した値となる。なお期
間Ａではトランジスタ２３ｂはオフ状態でｉ　ｂｗａ　
Ｑである。

次に第２図Ｔｈｌに示す期間Ｂでは、電圧電流変換回路
２１ｅの出力電流ｌ、ｃも零となり、電圧電流変換回路
２１ａの出力電流’ｐａのみが存在するので、トランジ
スタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうちトランジスタ２３ａ
のみがオン状態となり、そのコレクタ電流ｌ、は指令比
較回路６１の指令電流Ｉ０に等しくなる。

以下同様にして、トランジスタ２３Ｂ、２３ｔ１゜２３
ｅのそれぞれのコレクタ電流１ｇ＋ｌｂ＋１（は指令比
較回路６１０指令電流Ｉ０を位置信号演算回路９で得ら
れた位置信号’ｐａ、ｅｐｂ。

ｅ、。の出力比で分配される。

また、 １ａ＋　１６　＋　ｌに　−１６’　　　　　　　””
’・（２）の関係が常に成立する。

以上述べたような方法で得られた分配回路２２の３相出
力ｔａ、’ｂｌ　　’Ｃはそれぞれ固定子巻線駆動回路
６に入力され、電流増幅用トランジスタ７ａ、７ｂ、７
ｃと固定子巻線駆動用トランジスタ８ａ、８ｂ、８ｃと
でそれぞれ線形増幅されて、３相の固定子Ｓ線２　ａ　
＋　２　ｂｌ　２　ｃに駆動電流が供給される。その結
果、第２図（ｈｌに示したような台形波状の固定子巻線
駆動電流２９ａ、２９ｂ。

２９Ｃがそれぞれの固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃに供給
される。

第６図は、第１図に示した実施例において指令比較回路
６１の指令電流！。′を一定、すなわち固定予巻＆１５
Ｉ２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流の総和が一定となるよ
うに電動機を駆動したときの各部波形を示したものであ
る。第６図（ａｌは固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃの電圧
波形、第６図山）は固定子巻線２ａ＋２ｂ、２ｃに流れ
る電流波形を示したものである。第６図（Ｃ１は電動機
の固定予巻＆ｉ１２　ａ、２　ｂ。

２ｃに第６図（ｂｌに示す台形波状の電流１５ａ。

１５ｂ、１５Ｃを通電したときの電動機の発生トルク波
形を示したもので、従来例での発生トルク波形第５図（
ｅ）に対応するものである。

第５図と第６図を比較して明らかなように、固定子巻線
２ａ、２ｂ、２ｃに通電される電流の波形を第５図（ｂ
ｌに示すような矩形波状から第６図（ｔｌに示すような
台形波状に変形することにより、電動機の発生トルクの
リップル成分の大きさはさらに悪化している。

この発生トルクのリップル成分を抑制するには、固定子
巻線２ａ、２ｂ、２ｃに通電される電流の総和が上述し
たように一定となるように抑制するのではなくて、第６
図（Ｃ１に示した発生トルク波形で、発生トルクが低下
した部分（期間Ａ）で上記電流和を増加させるようにす
ればよい。

すなわち第６図（Ｃ１の発生トルク波形と逆位相の関係
になるように固定子ｔ！線２ａ、２ｂ、２ｃに通電され
る電流を変調さ廿ればよい。

第１図の本発明の実施例では、第６図（Ｃ）に示す発生
トルクのリップル成分を抑制するために第１　　　図の
変調回路３０、相位電流発生回路４０、合成回路５０、
指令比較回路６１により固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃに
通電される電流を変調させている。

相憤電流発生回路４０は、トランジスタ４１゜４２．４
３と抵抗４４，４５．４６からなるカレントミラー回路
にて構成され、ここでは抵抗４４゜４５．４６の抵抗値
の相対比を１）：１となし、トランジスタ４１，４２．
４３のエミッタ面積比をｌ　：　’Ａ　：　１となすこ
とにより、電流■。、Ｉ１゜１２をｌ　：Ｉ４：　１に
している。電流■１は変調回路３０に入力され、変調信
号！４を得ている。

合成回路５０はトランジスタ５１．５２と抵抗５３．５
４からなるカレントミラー回路にて構成され、ここでは
抵抗５３．５４の抵抗値を等しくしている０合成回路５
０の入力側には、変調電流！４と相位電流発生回路の出
力電流Ｉ２が人力されているので、合成回路５０の出力
側にはＩ２＋１４の合成電流！５が出力される。

次にその動作について第７図の動作波形図を参照しなが
ら説明する。

第７図において、（ａｌは位置信号演算回路９の演算出
力（電圧波形）で、第７図＋ａ＋の７１８，７１ｂ。

？ＩＣはそれぞれ第２図ｔｅｌ、　Ｔｆｌ、　＋幻の波
形と同一である。第７図（ｂｌは変調回路３０を構成す
る抵抗３３の両端に発生する電圧を示したものである。

今、トランジスタ２６の電流増幅率が十分に大でトラン
ジスタ２６のベース電流が無視できるものとすれば、ダ
イオード２４ａ、２４ｂ、２４ｃに流れる電流’ｐ　ａ
　＋　’ｐ　ｂ　＋　’ｐ　ｃの総和はすべてトランジ
スタ２６のコレクタ電流１　ｓ　　（”　１　ｐ　ａ　
＋’Ｐｂ”ＰＣ）となり、抵抗を介してバイアス電源１
２に流れる。したがって、抵抗３３の両端には、第７図
伽）に示すような電圧波形７２が得られる。第７図の７
１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７２の各電圧波形はそれぞれ変
調回路３０を構成するトランジスタ３１ａ、３１ｂ、３
１ｃ、３２のベース端子に加えられる。今、抵抗３３の
抵抗値を適当に選ぶことにより、第７図に示すＡの期間
ではトランジスタ３２のベース電位がトランジスタ３１
ａ、３１ｂのベース電位より高（なり、第７図に示すＢ
の期間ではトランジスタ３２のベース電位がトランジス
タ３１ａのベース電位より低くなるようにする、そのよ
うに抵抗３３の抵抗値を設定すれば、Ａの期間ではトラ
ンジスタ３２が導通されて、相似電流発生回路の出力電
流■１はトランジスタ３２を介して、変ｖ４電２ｉｔｌ
、となる。

一方Ｂの期間ではトランジスタ３２はしゃ断されて、変
調電流Ｉ４は零となる。

変調電流Ｉ４と相似電流発生回路４０の出力電流Ｉ２と
は合成回路５０により加算されるのでその出力電流！５
はＡの期間では＋２＋１．、Ｂの期間ではＩ２の電流と
なる。ところが、指令比較回路６１の２つの入力端子に
は、出力電流■５を抵抗６３で電圧値に変換した電圧と
、固定子巻線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流和を電圧値
に変換する抵抗６２の検出電圧とが入力されていて、指
令比較回路６１の再入力が一致するように固定子巻線駆
動回路６への指令電流■。′を調節するように帰還ルー
プが構成されている。したがって固定子巻線２ａ、２ｂ
、　　２ｃに流れる電流和は第７図＋ｄｌに示すように
Ａの期間では、電流が増加される。その結果、固定子巻
線２ａ、２ｂ、２ｃに流れる電流和を変調せずに一定値
とした場合の発生トルク（第６図（Ｃ））に比べて、第
７図（ｅｌに示すように発生トルクのリップル成分の大
きさは低減される。

そのときの各固定子巻線２ａ＋２ｂ＋２ｃに流れる電流
の波形を第７図ＴＣＩの１５ａ、１５ｂ＋１５ｃに示す
。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明の無刷子電動機は固定子
ＳｖＡに流れる各電流の相切換えが極めて滑らかに行な
われるため駆動時における振動および騒音が極めて少な
く、しかも発生トルクのリップル成分の大きさを低減す
ることができる大きな利点を有する。さらに、本発明の
無刷子電動機では、永久磁石回転子の位置信号は複数の
固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電力を位置信号演
算回路で処理して得ているため、ホール素子の如き回転
子位置検出器を電動機の内部に設ける必要がなく電動機
そのものを安価に、かつ小型に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における無刷子電動機の構成
図、第２図、第６図および第７図は本発明の無刷子電動
機の動作を説明するための信号波形図、第３図、第４図
および第５図は従来の無刷子電動機の構成図および信号
波形図である。 ｌ・・・・・・永久磁石回転子、２ａ、２ｂｌ　　２ｃ
・・・・・・固定子巻線、６・・・・・・固定子巻線駆
動回路、９・・・・・・位置信号演算回路、２２・・・
・・・分配回路、３０・・・・・・変調信号発生回路、
４０・・・・・・相似電流発生回路、５０・・・・・・
合成回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第　２　図 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の固定子巻線と、永久磁石回転子の複数相の
   回転位置信号を出力する位置信号演算回路と、電動機の
   トルク指令信号を前記位置信号演算回路の出力比に分配
   する分配回路と、前記分配回路の出力に応じて複数の固
   定子巻線に駆動電流を供給する固定子巻線駆動回路と、
   前記位置信号演算回路の出力に応動し、前記固定子巻線
   駆動回路で前記複数の固定子巻線を切換える周波数と同
   一周波数の変調信号を形成して前記トルク指令信号を前
   記変調信号で変調する変調信号発生回路を具備し、前記
   変調信号発生回路の出力は前記固定子巻線駆動回路に与
   えられ前記複数の固定子巻線への供給電流が制御される
   ように構成されたことを特徴とする無刷子電動機。
2. （２）位置信号演算回路は、複数の固定子巻線構成のそ
   れぞれに発生する逆起電力の非通電領域の全部または一
   部を個別にとり出してこれを時間的に加算積分および減
   算積分する演算回路で構成された特許請求の範囲第（１
   ）項記載の無刷子電動機。
3. （３）位置信号演算回路は、複数の固定子巻線のそれぞ
   れに発生する逆起電力の非通電領域の全部または一部を
   個別にとり出す整流回路と、前記整流回路の出力をそれ
   ぞれ電流に変換する吐出型の電圧電流変換回路と、前記
   整流回路の出力をそれぞれ電流に変換する吸引型の電圧
   電流変換回路と、前記吐出型の電圧電流変換回路と吸引
   型の電圧電流変換回路によって充放電される時間積分コ
   ンデンサを具備してなる特許請求の範囲第（１）項記載
   の無刷子電動機。
4. （４）分配回路は、複数の位置信号を電流に変換する電
   圧電流変換回路と、前記電圧電流回路の出力がアノード
   端子にそれぞれ接続され、カソード端子が共通接続され
   た複数個のダイオードと、前記ダイオードのアノード端
   子がベースにそれぞれ接続されエミッタが共通接続され
   た複数個のトランジスタより構成された特許請求の範囲
   第（１）項記載の無刷子電動機。
5. （５）変調信号発生回路は、各ベースに位置信号が入力
   され、各エミッタが共通接続された複数のトランジスタ
   と、ベースに複数の位置信号を加算して得られた信号が
   入力され、エミッタが前記複数のトランジスタの共通エ
   ミッタに接続され、コレクタから変調信号が出力される
   トランジスタより構成された特許請求の範囲第（１）項
   記載の無刷子電動機。