JPS6255397B2 - - Google Patents
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- JPS6255397B2 JPS6255397B2 JP56148170A JP14817081A JPS6255397B2 JP S6255397 B2 JPS6255397 B2 JP S6255397B2 JP 56148170 A JP56148170 A JP 56148170A JP 14817081 A JP14817081 A JP 14817081A JP S6255397 B2 JPS6255397 B2 JP S6255397B2
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- stator windings
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- switching
- coil
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
本発明は直流無刷子電動機に係り、回転子位置
検出器の特性上のバラツキに関係なく回転子を円
滑に駆動し得、しかも、合成トルクを大きくとり
得る直流無刷子電動機を提供することを目的とす
る。 第１図は従来の直流無刷子電動機の駆動回路の
一例の回路図を示す。同図において、ホール素子
H1，H2の電流端子に電流を流すと、ロータの回
転に伴つてその電圧端子、、、より第２
図Ａに示す如きホール出力電圧e1，e3，e2，e4が
とり出され、トランジスタＴr11〜Ｔr14はホール
出力電圧e1〜e4の負電圧の一部期間π/2（即ち、
e1〜e4を比較して最もレベルの低い期間、後述）
導通される。トランジスタＴr11〜Ｔr14の導通に
よりトランジスタＴr15〜Ｔr18が導通され、ロー
タの回転に応じてステータコイルL1〜L4に第２
図Ｂ〜Ｅに示す如きコイル電流I1〜I4（同図中、
B1〜B4は各コイルL1〜L4に誘起される磁束を示
す）が順次時分割的に流れてロータを一方向に回
転させる。この際、端子１に入来する回転子の回
転速度に応じた速度誤差信号によつてコイル電流
I1〜I4の振幅が制御され、速度制御される。 一方、コイルL1〜L4により発生するトルクT1
〜T4は第２図Ｆ〜Ｉに示す如くであり、合成ト
ルクは同図Ｊに示す如くである。 ところで、この従来の電動機におけるコイル電
流I1〜I4の電流流通区間はホール出力電圧e1〜e4
の最もレベルの低い期間に対応しているため、ホ
ール素子H1，H2の積感度のアンバランス等によ
り、例えばホール出力電圧e1の振幅が第２図Ａの
破線に示す如く大になつた場合、コイル電流I1の
流通角が大になる。これは、ホール素子H1，H2
の電圧端子のDC電位のアンバランスやホール出
力波形のアンバランス等によつても起きる。これ
により、トルクリツプルや回転むらの増大等を引
起こし、電動機を確実に駆動し得ない欠点があつ
た。 そこでこの欠点を除去するために、従来、ホー
ル出力電圧を矩形波に波形成形してこの波形成形
された電圧によつてコイル電流を流すロジツク処
理形のものがあるが、このものは立上り波形が急
なためノイズを発生し易く、又、従来、２つのホ
ール素子の積感度を揃えたり、２つのホール素子
の電圧端子のDCレベルを揃える回路を付加した
ものがあるが、回路が複雑で、安価に構成し得な
い欠点があつた。 本発明は上記欠点を除去したものであり、第３
図以下と共にその一実施例について説明する。 第３図は本発明になる直流無刷子電動機の一実
施例の回路図を示す。同図において、ステータコ
イルL1とL2（L3とL4）は電気角で略（π／２＋ｎπ） ラジアン（ｎ＝０、±１、±２、……）の位相差を
有し、コイルL1とL3（L2とL4）は電気角で略（π
＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０、±１、±２、……）の
位相差を有している。コイルL1及びコイルL2の
一端はトランジスタＴr1のコレクタに、コイルL3
及びコイルL4の一端はトランジスタＴr3のコレク
タに、コイルL1及びコイルL4の他端はトランジ
スタＴr2のコレクタに、コイルL3及びコイルL2の
他端はトランジスタＴr4のコレクタに夫々接続さ
れている。トランジスタＴr1のベースはトランジ
スタＴr8を介してホール素子H1の電圧端子に、
トランジスタＴr3のベースはトランジスタＴr9を
介してホール素子H1の電圧端子に、トランジ
スタＴr2のベースはトランジスタＴr5を介してホ
ール素子H2の電圧端子に、トランジスタＴr4の
ベースはトランジスタＴr6を介してホール素子H2
の電圧端子に夫々接続されている。 トランジスタＴr1，Ｔr3のエミツタは正電源V1
に、トランジスタＴr9，Ｔr8のエミツタは抵抗R6
を介して負電源V2に、トランジスタＴr2，Ｔr4の
エミツタは抵抗R9を介して負電源V2に、トラン
ジスタＴr6，Ｔr5のエミツタは抵抗R3、トランジ
スタＴr7、抵抗R4を介して正電源V1に接続されて
おり、速度誤差信号入力端子１は抵抗R8、トラ
ンジスタＴr10、抵抗R7を介してトランジスタＴr
２，Ｔr4のエミツタに接続されていると共に、抵
抗R8、トランジスタＴr10を介してトランジスタ
Ｔr7のベース及び抵抗R5を介して正電源V1に接続
されている。ホール素子H1，H2はその出力信号
が電気角で（π/2＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０、±
１、±２、……）の位相差を有するように取付け
られている。 同図において、ホール素子H1，H2の電流端子
に電流が供給され、ロータが回転されると、ホー
ル素子H1，H2の電圧端子、、、より第
４図Ａ〜Ｄの波線に示す如きホール電圧e1，e3，
e2，e4がとり出される。第４図Ａ〜Ｄに示す如
く、ホール電圧e3の正電圧期間（電気角π）トラ
ンジスタＴr1、ホール電圧e1の正電圧期間トラン
ジスタＴr3、ホール電圧e4の負電圧期間（電気角
π）トランジスタＴr2、ホール電圧e2の負電圧期
間トランジスタＴr4が夫々オンとされ、これ以外
の期間は夫々オフとされる。 例えば、０〜π/2の期間において、トランジス
タＴr2，Ｔr3がオン、トランジスタＴr1，Ｔr4がオ
フである。これにより、電源V1からの電流はト
ランジスタＴr3、コイルL4、トランジスタＴr2、
抵抗R9を介して電源V2に流れる一方、トランジ
スタＴr3、コイルL3、コイルL2、コイルL1、トラ
ンジスタＴr2、抵抗R9を介して電源V2に流れる。
従つて、コイルL4に流れる電流I4は第４図Ｈに示
す如く、そのレベルは後述の電流I1，I2，I3に比
較して大であり、コイルL1，L3に流れる電流I1，
I3は同図Ｅ，Ｇに示す如く、そのレベルは電流I4
の1/3であり（コイルL3，L2，L1の夫々の純抵抗
の和はコイルL4の３倍である）、コイルL2に流れ
る電流I2は同図Ｆに示す如く、正規の電流方向と
は逆で、そのレベルの絶対値は電流I4の1/3であ
る。この他の期間においてもこれと同様の動作に
て各コイルL1〜L4には同図Ｅ〜Ｈに示す如き階
段状の電流I1〜I4が流れる。 電気角π/2の期間におけるコイル電流について
みるに、必ず、トランジスタＴr1かトランジスタ
Ｔr3のいずれかがオンの時にトランジスタＴr2か
トランジスタＴr4のいずれかがオンとされて、い
ずれか１相のコイルにのみ大きな電流が流れる一
方、他の３相のコイルには夫々その1/3の電流が
流れることになる。つまり、上記大きな電流が流
れるコイルの両端子にはこれと並列に他の３相の
コイルが接続されることになる。 なお、同図Ｅ〜Ｈ中、B1〜B4はコイルL1〜L4
に誘起される磁束を示す。 このように、ホール素子H1，H2の出力電圧e1
〜e4にて夫々スイツチングされるトランジスタＴ
r1〜Ｔr4とコイルL1〜L4とを第３図に示す如く接
続したため、第４図Ａ〜Ｄに示すホール電圧e1〜
e4及び同図Ｅ〜Ｈに示すコイル電流I1〜I4より明
らかな如く、コイル電圧I1〜I4の電流レベル切換
わり点はホール電圧e1〜e4のゼロクロス点に一致
する。このため、例えばホール素子H1，H2の積
感度のアンバランス、その電圧端子のDC電位の
アンバランスやホール出力波形のアンバランス等
により、例えばホール電圧e4の振幅が第４図Ａ〜
Ｄの一点鎖線に示す如く大になつた場合でも、コ
イル電流I4の流通角は変化しない。この他のコイ
ル電流に対しても同様である。 従つて、本実施例によれば、ホール素子H1，
H2のバラツキの影響によるトルクリツプルや回
転むら等を発生することはなく、又、前記ロジツ
ク処理形のものに比してノイズの発生がなく、
又、ホール素子の出力DCレベルを揃える回路を
付加されたものに比して回路を簡単に構成し得
る。 なお、第３図に示すものは、トランジスタＴr
１，Ｔr3は飽和状態及び遮断状態の操返しで用い
られるのに対して、トランジスタＴr2，Ｔr4は端
子１からの速度誤差信号によりその導通度を制御
された状態で用いられる。即ち、端子１に入来し
た速度誤差信号は抵抗R8を介してトランジスタ
Ｔr10に供給され、トランジスタＴr10，Ｔr7をオン
せしめ、ホール電圧e2，e4によつてオン、オフさ
れるトランジスタＴr5，Ｔr6に流れる電流量を制
御することにより、トランジスタＴr2，Ｔr4の導
通状態を制御するもので、これにより、コイル電
流I1〜I4の振幅が速度誤差信号に応じて変化す
る。 一方、コイルL1〜L4により発生するトルクは
第４図Ｉ〜Ｌに示す如くである。例えば、０〜
π/2の期間において、コイルL1で発生するトル
クT1とコイルL3で発生するトルクT3とは互いに
逆方向で打消し合い、コイルL2で発生するトル
クT2はコイルL4で発生するトルクT4の1/3であ
る。なお、この期間におけるトルクT2は第４図
Ｆより明らかな如く、負電流と負磁束との積より
正トルクとなる。第４図Ｉ〜Ｌに示すトルクT1
〜T4を合成した全期間における合成トルクは同
図Ｍに示す如くであり、第１図に示す従来の電動
機における合成トルク（第２図Ｊ）に比して4/3
倍の大きさをもつ。 このことを式を用いて説明する。第１図に示す
従来の電動機における１相当りのコイルのコイル
抵抗をR0、ターン数N0、電源電圧をV0、磁束密
度をB0とすると、電動機入力電流I0は、 I0＝Ｖ０／Ｒ０ であり、出力トルクT0は、 T0＝B0N0I0＝B0N0Ｖ０／Ｒ０ (1) となる。次に、第３図に示す本実施例のモータに
おいては、電気角π/2の期間において、前記のよ
うに大きな電流の流れるコイルの両端子には他の
３相のコイルが並列に接続されるため、従来の電
動機のコイルと同じものを用いた場合、電動機入
力抵抗は、 Ｒ０×３Ｒ０／Ｒ０＋３Ｒ０＝３／４R0 となり、電動機入力電流Ｉは Ｉ＝４／３Ｖ０／Ｒ０ となる。この時の出力トルクＴは、 Ｔ＝B0N0I＝４／３B0N0Ｖ０／Ｒ０ (2) となり、(1)式及び(2)式より、 Ｔ＝４／３T0 となり、従来の電動機に比して4/3倍のトルクを
得ることができる。 次に、従来の電動機に用いられているコイルと
同じ重量（銅量）のコイルで、かつ、電動機入力
電流も同じにした時の本実施例の電動機のトルク
を求める。従来の電動機におけるのと同じ電動機
入力電流にするには１相当りのコイル抵抗は4/3
R0にしなければならない。ここで、本実施例に
よるコイル抵抗をR1（＝4/3R0）、コイル全長を
l1、断面積をS1、ターン数をN1、従来電動機によ
るコイル全長をl0、断面積をS0、ターン数をN0と
し、比抵抗をρとすると、 R1＝ρｌ１／Ｓ１ (3) R0＝ρｌ０／Ｓ０ (4) となり、(3)、(4)式及びR1＝４／３R0より、 ｌ１／Ｓ１＝４／３ｌ０／Ｓ０ (5) となる。又、本実施例電動機のコイルと従来電動
機のコイルとは同じ銅量であるから、 l1S1＝l0S0 (6) が成立し、(5)、(6)式よりS0、S1を消去すると、 となる。又、ターン数がコイル全長に略比例する
として、 となる。これにより、同じ磁気回路、同じ銅量を
用いて従来電動機に対してトルク定数を約
検出器の特性上のバラツキに関係なく回転子を円
滑に駆動し得、しかも、合成トルクを大きくとり
得る直流無刷子電動機を提供することを目的とす
る。 第１図は従来の直流無刷子電動機の駆動回路の
一例の回路図を示す。同図において、ホール素子
H1，H2の電流端子に電流を流すと、ロータの回
転に伴つてその電圧端子、、、より第２
図Ａに示す如きホール出力電圧e1，e3，e2，e4が
とり出され、トランジスタＴr11〜Ｔr14はホール
出力電圧e1〜e4の負電圧の一部期間π/2（即ち、
e1〜e4を比較して最もレベルの低い期間、後述）
導通される。トランジスタＴr11〜Ｔr14の導通に
よりトランジスタＴr15〜Ｔr18が導通され、ロー
タの回転に応じてステータコイルL1〜L4に第２
図Ｂ〜Ｅに示す如きコイル電流I1〜I4（同図中、
B1〜B4は各コイルL1〜L4に誘起される磁束を示
す）が順次時分割的に流れてロータを一方向に回
転させる。この際、端子１に入来する回転子の回
転速度に応じた速度誤差信号によつてコイル電流
I1〜I4の振幅が制御され、速度制御される。 一方、コイルL1〜L4により発生するトルクT1
〜T4は第２図Ｆ〜Ｉに示す如くであり、合成ト
ルクは同図Ｊに示す如くである。 ところで、この従来の電動機におけるコイル電
流I1〜I4の電流流通区間はホール出力電圧e1〜e4
の最もレベルの低い期間に対応しているため、ホ
ール素子H1，H2の積感度のアンバランス等によ
り、例えばホール出力電圧e1の振幅が第２図Ａの
破線に示す如く大になつた場合、コイル電流I1の
流通角が大になる。これは、ホール素子H1，H2
の電圧端子のDC電位のアンバランスやホール出
力波形のアンバランス等によつても起きる。これ
により、トルクリツプルや回転むらの増大等を引
起こし、電動機を確実に駆動し得ない欠点があつ
た。 そこでこの欠点を除去するために、従来、ホー
ル出力電圧を矩形波に波形成形してこの波形成形
された電圧によつてコイル電流を流すロジツク処
理形のものがあるが、このものは立上り波形が急
なためノイズを発生し易く、又、従来、２つのホ
ール素子の積感度を揃えたり、２つのホール素子
の電圧端子のDCレベルを揃える回路を付加した
ものがあるが、回路が複雑で、安価に構成し得な
い欠点があつた。 本発明は上記欠点を除去したものであり、第３
図以下と共にその一実施例について説明する。 第３図は本発明になる直流無刷子電動機の一実
施例の回路図を示す。同図において、ステータコ
イルL1とL2（L3とL4）は電気角で略（π／２＋ｎπ） ラジアン（ｎ＝０、±１、±２、……）の位相差を
有し、コイルL1とL3（L2とL4）は電気角で略（π
＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０、±１、±２、……）の
位相差を有している。コイルL1及びコイルL2の
一端はトランジスタＴr1のコレクタに、コイルL3
及びコイルL4の一端はトランジスタＴr3のコレク
タに、コイルL1及びコイルL4の他端はトランジ
スタＴr2のコレクタに、コイルL3及びコイルL2の
他端はトランジスタＴr4のコレクタに夫々接続さ
れている。トランジスタＴr1のベースはトランジ
スタＴr8を介してホール素子H1の電圧端子に、
トランジスタＴr3のベースはトランジスタＴr9を
介してホール素子H1の電圧端子に、トランジ
スタＴr2のベースはトランジスタＴr5を介してホ
ール素子H2の電圧端子に、トランジスタＴr4の
ベースはトランジスタＴr6を介してホール素子H2
の電圧端子に夫々接続されている。 トランジスタＴr1，Ｔr3のエミツタは正電源V1
に、トランジスタＴr9，Ｔr8のエミツタは抵抗R6
を介して負電源V2に、トランジスタＴr2，Ｔr4の
エミツタは抵抗R9を介して負電源V2に、トラン
ジスタＴr6，Ｔr5のエミツタは抵抗R3、トランジ
スタＴr7、抵抗R4を介して正電源V1に接続されて
おり、速度誤差信号入力端子１は抵抗R8、トラ
ンジスタＴr10、抵抗R7を介してトランジスタＴr
２，Ｔr4のエミツタに接続されていると共に、抵
抗R8、トランジスタＴr10を介してトランジスタ
Ｔr7のベース及び抵抗R5を介して正電源V1に接続
されている。ホール素子H1，H2はその出力信号
が電気角で（π/2＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０、±
１、±２、……）の位相差を有するように取付け
られている。 同図において、ホール素子H1，H2の電流端子
に電流が供給され、ロータが回転されると、ホー
ル素子H1，H2の電圧端子、、、より第
４図Ａ〜Ｄの波線に示す如きホール電圧e1，e3，
e2，e4がとり出される。第４図Ａ〜Ｄに示す如
く、ホール電圧e3の正電圧期間（電気角π）トラ
ンジスタＴr1、ホール電圧e1の正電圧期間トラン
ジスタＴr3、ホール電圧e4の負電圧期間（電気角
π）トランジスタＴr2、ホール電圧e2の負電圧期
間トランジスタＴr4が夫々オンとされ、これ以外
の期間は夫々オフとされる。 例えば、０〜π/2の期間において、トランジス
タＴr2，Ｔr3がオン、トランジスタＴr1，Ｔr4がオ
フである。これにより、電源V1からの電流はト
ランジスタＴr3、コイルL4、トランジスタＴr2、
抵抗R9を介して電源V2に流れる一方、トランジ
スタＴr3、コイルL3、コイルL2、コイルL1、トラ
ンジスタＴr2、抵抗R9を介して電源V2に流れる。
従つて、コイルL4に流れる電流I4は第４図Ｈに示
す如く、そのレベルは後述の電流I1，I2，I3に比
較して大であり、コイルL1，L3に流れる電流I1，
I3は同図Ｅ，Ｇに示す如く、そのレベルは電流I4
の1/3であり（コイルL3，L2，L1の夫々の純抵抗
の和はコイルL4の３倍である）、コイルL2に流れ
る電流I2は同図Ｆに示す如く、正規の電流方向と
は逆で、そのレベルの絶対値は電流I4の1/3であ
る。この他の期間においてもこれと同様の動作に
て各コイルL1〜L4には同図Ｅ〜Ｈに示す如き階
段状の電流I1〜I4が流れる。 電気角π/2の期間におけるコイル電流について
みるに、必ず、トランジスタＴr1かトランジスタ
Ｔr3のいずれかがオンの時にトランジスタＴr2か
トランジスタＴr4のいずれかがオンとされて、い
ずれか１相のコイルにのみ大きな電流が流れる一
方、他の３相のコイルには夫々その1/3の電流が
流れることになる。つまり、上記大きな電流が流
れるコイルの両端子にはこれと並列に他の３相の
コイルが接続されることになる。 なお、同図Ｅ〜Ｈ中、B1〜B4はコイルL1〜L4
に誘起される磁束を示す。 このように、ホール素子H1，H2の出力電圧e1
〜e4にて夫々スイツチングされるトランジスタＴ
r1〜Ｔr4とコイルL1〜L4とを第３図に示す如く接
続したため、第４図Ａ〜Ｄに示すホール電圧e1〜
e4及び同図Ｅ〜Ｈに示すコイル電流I1〜I4より明
らかな如く、コイル電圧I1〜I4の電流レベル切換
わり点はホール電圧e1〜e4のゼロクロス点に一致
する。このため、例えばホール素子H1，H2の積
感度のアンバランス、その電圧端子のDC電位の
アンバランスやホール出力波形のアンバランス等
により、例えばホール電圧e4の振幅が第４図Ａ〜
Ｄの一点鎖線に示す如く大になつた場合でも、コ
イル電流I4の流通角は変化しない。この他のコイ
ル電流に対しても同様である。 従つて、本実施例によれば、ホール素子H1，
H2のバラツキの影響によるトルクリツプルや回
転むら等を発生することはなく、又、前記ロジツ
ク処理形のものに比してノイズの発生がなく、
又、ホール素子の出力DCレベルを揃える回路を
付加されたものに比して回路を簡単に構成し得
る。 なお、第３図に示すものは、トランジスタＴr
１，Ｔr3は飽和状態及び遮断状態の操返しで用い
られるのに対して、トランジスタＴr2，Ｔr4は端
子１からの速度誤差信号によりその導通度を制御
された状態で用いられる。即ち、端子１に入来し
た速度誤差信号は抵抗R8を介してトランジスタ
Ｔr10に供給され、トランジスタＴr10，Ｔr7をオン
せしめ、ホール電圧e2，e4によつてオン、オフさ
れるトランジスタＴr5，Ｔr6に流れる電流量を制
御することにより、トランジスタＴr2，Ｔr4の導
通状態を制御するもので、これにより、コイル電
流I1〜I4の振幅が速度誤差信号に応じて変化す
る。 一方、コイルL1〜L4により発生するトルクは
第４図Ｉ〜Ｌに示す如くである。例えば、０〜
π/2の期間において、コイルL1で発生するトル
クT1とコイルL3で発生するトルクT3とは互いに
逆方向で打消し合い、コイルL2で発生するトル
クT2はコイルL4で発生するトルクT4の1/3であ
る。なお、この期間におけるトルクT2は第４図
Ｆより明らかな如く、負電流と負磁束との積より
正トルクとなる。第４図Ｉ〜Ｌに示すトルクT1
〜T4を合成した全期間における合成トルクは同
図Ｍに示す如くであり、第１図に示す従来の電動
機における合成トルク（第２図Ｊ）に比して4/3
倍の大きさをもつ。 このことを式を用いて説明する。第１図に示す
従来の電動機における１相当りのコイルのコイル
抵抗をR0、ターン数N0、電源電圧をV0、磁束密
度をB0とすると、電動機入力電流I0は、 I0＝Ｖ０／Ｒ０ であり、出力トルクT0は、 T0＝B0N0I0＝B0N0Ｖ０／Ｒ０ (1) となる。次に、第３図に示す本実施例のモータに
おいては、電気角π/2の期間において、前記のよ
うに大きな電流の流れるコイルの両端子には他の
３相のコイルが並列に接続されるため、従来の電
動機のコイルと同じものを用いた場合、電動機入
力抵抗は、 Ｒ０×３Ｒ０／Ｒ０＋３Ｒ０＝３／４R0 となり、電動機入力電流Ｉは Ｉ＝４／３Ｖ０／Ｒ０ となる。この時の出力トルクＴは、 Ｔ＝B0N0I＝４／３B0N0Ｖ０／Ｒ０ (2) となり、(1)式及び(2)式より、 Ｔ＝４／３T0 となり、従来の電動機に比して4/3倍のトルクを
得ることができる。 次に、従来の電動機に用いられているコイルと
同じ重量（銅量）のコイルで、かつ、電動機入力
電流も同じにした時の本実施例の電動機のトルク
を求める。従来の電動機におけるのと同じ電動機
入力電流にするには１相当りのコイル抵抗は4/3
R0にしなければならない。ここで、本実施例に
よるコイル抵抗をR1（＝4/3R0）、コイル全長を
l1、断面積をS1、ターン数をN1、従来電動機によ
るコイル全長をl0、断面積をS0、ターン数をN0と
し、比抵抗をρとすると、 R1＝ρｌ１／Ｓ１ (3) R0＝ρｌ０／Ｓ０ (4) となり、(3)、(4)式及びR1＝４／３R0より、 ｌ１／Ｓ１＝４／３ｌ０／Ｓ０ (5) となる。又、本実施例電動機のコイルと従来電動
機のコイルとは同じ銅量であるから、 l1S1＝l0S0 (6) が成立し、(5)、(6)式よりS0、S1を消去すると、 となる。又、ターン数がコイル全長に略比例する
として、 となる。これにより、同じ磁気回路、同じ銅量を
用いて従来電動機に対してトルク定数を約
【式】倍にできる。
第５図は本発明電動機の他の実施例の回路図を
示し、同図中、第３図と同一機能を有する部分に
は同一番号、同一符号を付す。同図において、ト
ランジスタＴr2のベースは抵抗R10、トランジス
タＴr21を介してトランジスタＴr5′のコレクタ
に、トランジスタＴr4のベースは抵抗R11、トラ
ンジスタＴr22を介してトランジスタＴr6′のコレ
クタに夫々接続されている。トランジスタＴr
５′，Ｔr6′のエミツタは抵抗R12を介して電源V2
に接続されており、トランジスタＴr2，Ｔr4のエ
ミツタはトランジスタＴr23、抵抗R8を介して端
子１に接続されている。その他の構成は第３図に
示す回路と同様である。 このものは、トランジスタＴr1〜Ｔr4が飽和状
態及び遮断状態の繰返しで用いられ、トランジス
タＴr23が端子１からの速度誤差信号によりその
導通度を制御された状態で用いられ、コイル電流
I1〜I4の振幅はトランジスタＴr23の導通状態に応
じて変化する。その他の動作は第３図に示すもの
より容易に理解できるため、その説明を省略す
る。 なお、第３図中、トランジスタＴr2，Ｔr4を飽
和状態及び遮断状態の繰返しで動作させ、トラン
ジスタＴr1，Ｔr3を速度誤差信号にてその導通状
態を制御するようにしてもよい。 又、第５図中、可変インピーダンス素子として
動作するトランジスタＴr23をトランジスタＴr1，
Ｔr3側に設けてもよい。 上述の如く、本発明になる直流無刷子電動機
は、第１及び第２の固定子巻線の一端を第１のス
イツチング素子の一端に接続し、第３及び第４の
固定子巻線の一端を第２のスイツチング素子の一
端に接続し、該第１及び第４の固定子巻線の他端
を第３のスイツチング素子の一端に接続し、該第
２及び第３の固定子巻線の他端を第４のスイツチ
ング素子の一端に接続し、該第１及び第２のスイ
ツチング素子の他端と該第３及び第４のスイツチ
ング素子の他端とを直接又はインピーダンス素子
を介して電源端子間に接続し、第１の位置検出器
の出力信号にて該第１及び第２のスイツチング素
子の開閉成制御を行なうと共に、第２の位置検出
器の出力信号にて該第３及び第４のスイツチング
素子の開閉成制御を行なうように接続したため、
常時、第１の位置検出器に接続されたスイツチン
グ素子と第２の位置検出器に接続されたスイツチ
ング素子とが両方ともにオンしており、即ち、第
１及び第２のスイツチング素子のいずれかがオン
の時に第３及び第４のスイツチング素子のいずれ
かがオンし、いずれか１相の固定子巻線に大きな
電流が流れる一方、他の３相の固定子巻線には
夫々その1/3の電流が流れ、これにより、固定子
巻線に流れる電流の電流レベル切換わり点は位置
検出器の出力信号のゼロクロス点に一致し、この
ため、位置検出器に例えばホール素子を用いた場
合等、そのホール素子の積感度のアンバランス、
その電圧端子のDC電位のアンバランス、ホール
出力波形のアンドランス等によつて位置検出器の
出力信号の振幅が正規の振幅に比して変動しても
固定子巻線電流の流通角はその影響を受けること
はなく、従つて、トルクリツプルや回転むら等を
発生することはなく、又、位置検出器の出力信号
をデジタル処理するタイプのものに比してノイズ
の発生がなく、又、ホール素子の積感度を揃える
必要はなく、ホール素子の電圧端子のDCレベル
を揃える回路を付加したものに比して回路を簡単
に、安価に構成し得、更に、上記大きな電流が流
れる固定子巻線の両端子にはこれと並列に他の３
相の固定子巻線が接続されるため、合成トルクと
しては従来の電動機の4/3倍得られる等の特長を
有する。
示し、同図中、第３図と同一機能を有する部分に
は同一番号、同一符号を付す。同図において、ト
ランジスタＴr2のベースは抵抗R10、トランジス
タＴr21を介してトランジスタＴr5′のコレクタ
に、トランジスタＴr4のベースは抵抗R11、トラ
ンジスタＴr22を介してトランジスタＴr6′のコレ
クタに夫々接続されている。トランジスタＴr
５′，Ｔr6′のエミツタは抵抗R12を介して電源V2
に接続されており、トランジスタＴr2，Ｔr4のエ
ミツタはトランジスタＴr23、抵抗R8を介して端
子１に接続されている。その他の構成は第３図に
示す回路と同様である。 このものは、トランジスタＴr1〜Ｔr4が飽和状
態及び遮断状態の繰返しで用いられ、トランジス
タＴr23が端子１からの速度誤差信号によりその
導通度を制御された状態で用いられ、コイル電流
I1〜I4の振幅はトランジスタＴr23の導通状態に応
じて変化する。その他の動作は第３図に示すもの
より容易に理解できるため、その説明を省略す
る。 なお、第３図中、トランジスタＴr2，Ｔr4を飽
和状態及び遮断状態の繰返しで動作させ、トラン
ジスタＴr1，Ｔr3を速度誤差信号にてその導通状
態を制御するようにしてもよい。 又、第５図中、可変インピーダンス素子として
動作するトランジスタＴr23をトランジスタＴr1，
Ｔr3側に設けてもよい。 上述の如く、本発明になる直流無刷子電動機
は、第１及び第２の固定子巻線の一端を第１のス
イツチング素子の一端に接続し、第３及び第４の
固定子巻線の一端を第２のスイツチング素子の一
端に接続し、該第１及び第４の固定子巻線の他端
を第３のスイツチング素子の一端に接続し、該第
２及び第３の固定子巻線の他端を第４のスイツチ
ング素子の一端に接続し、該第１及び第２のスイ
ツチング素子の他端と該第３及び第４のスイツチ
ング素子の他端とを直接又はインピーダンス素子
を介して電源端子間に接続し、第１の位置検出器
の出力信号にて該第１及び第２のスイツチング素
子の開閉成制御を行なうと共に、第２の位置検出
器の出力信号にて該第３及び第４のスイツチング
素子の開閉成制御を行なうように接続したため、
常時、第１の位置検出器に接続されたスイツチン
グ素子と第２の位置検出器に接続されたスイツチ
ング素子とが両方ともにオンしており、即ち、第
１及び第２のスイツチング素子のいずれかがオン
の時に第３及び第４のスイツチング素子のいずれ
かがオンし、いずれか１相の固定子巻線に大きな
電流が流れる一方、他の３相の固定子巻線には
夫々その1/3の電流が流れ、これにより、固定子
巻線に流れる電流の電流レベル切換わり点は位置
検出器の出力信号のゼロクロス点に一致し、この
ため、位置検出器に例えばホール素子を用いた場
合等、そのホール素子の積感度のアンバランス、
その電圧端子のDC電位のアンバランス、ホール
出力波形のアンドランス等によつて位置検出器の
出力信号の振幅が正規の振幅に比して変動しても
固定子巻線電流の流通角はその影響を受けること
はなく、従つて、トルクリツプルや回転むら等を
発生することはなく、又、位置検出器の出力信号
をデジタル処理するタイプのものに比してノイズ
の発生がなく、又、ホール素子の積感度を揃える
必要はなく、ホール素子の電圧端子のDCレベル
を揃える回路を付加したものに比して回路を簡単
に、安価に構成し得、更に、上記大きな電流が流
れる固定子巻線の両端子にはこれと並列に他の３
相の固定子巻線が接続されるため、合成トルクと
しては従来の電動機の4/3倍得られる等の特長を
有する。
第１図及び第２図Ａ〜Ｊは夫々従来回路の一例
の回路図及びその動作説明用信号、トルク波形
図、第３図及び第４図Ａ〜Ｍは夫々本発明電動機
の一実施例の回路図及びその動作説明用信号、ト
ルク波形図、第５図は本発明電動機の他の実施例
の回路図である。 H1，H2……ホール素子、L1〜L4……ステータ
コイル、Ｔr1〜Ｔr10，Ｔr23……トランジスタ、
V1，V2……電源、１……速度誤差信号入力端
子。
の回路図及びその動作説明用信号、トルク波形
図、第３図及び第４図Ａ〜Ｍは夫々本発明電動機
の一実施例の回路図及びその動作説明用信号、ト
ルク波形図、第５図は本発明電動機の他の実施例
の回路図である。 H1，H2……ホール素子、L1〜L4……ステータ
コイル、Ｔr1〜Ｔr10，Ｔr23……トランジスタ、
V1，V2……電源、１……速度誤差信号入力端
子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 永久磁石を含む回転子の磁極位置をその出力
信号が電気角で略（π／２＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝ ０、±１、±２、……）の位相差を有する第１及び
第２の位置検出器で検出し、その隣接する夫々の
間が電気角で略（π／２＋ｎπ）ラジアンの位相差を 有する第１乃至第４の固定子巻線に夫々接続され
た複数のスイツチング素子を該第１及び第２の位
置検出器の出力信号にて開閉成制御して該第１乃
至第４の固定子巻線に順次電流を流し該回転子を
駆動する直流無刷子電動機において、該第１及び
第２の固定子巻線の一端を第１のスイツチング素
子の一端に接続し、該第３及び第４の固定子巻線
の一端を第２のスイツチング素子の一端に接続
し、該第１及び第４の固定子巻線の他端を第３の
スイツチング素子の一端に接続し、該第２及び第
３の固定子巻線の他端を第４のスイツチング素子
の一端に接続し、該第１及び第２のスイツチング
素子の他端と該第３及び第４のスイツチング素子
の他端とを直接又はインピーダンス素子を介して
電源端子間に接続し、該第１の位置検出器の出力
信号にて該第１及び第２のスイツチング素子の開
閉成制御を行なうと共に、該第２の位置検出器の
出力信号にて該第３及び第４のスイツチング素子
の開閉成制御を行なうように接続してなることを
特徴とする直流無刷子電動機。 ２ 該第１及び第２のスイツチング素子の対、或
いは該第３及び第４のスイツチング素子の対のい
ずれか一方の対は、飽和状態及び遮断状態の繰返
しで動作し、該スイツチング素子の他方の対は、
該回転子の速度誤差信号によつてその導通状態を
制御される可変インピーダンス素子として動作す
る素子であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の直流無刷子電動機。 ３ 永久磁石を含む回転子の磁極位置をその出力
信号が電気角で略（π／２＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝ ０、±１、±２、……）の位相差を有する第１及び
第２の位置検出器で検出し、その隣接する夫々の
間が電気角で略（π／２＋ｎπ）ラジアンの位相差を 有する第１乃至第４の固定子巻線に夫々接続され
た複数のスイツチング素子を該第１及び第２の位
置検出器の出力信号にて開閉成制御して該第１乃
至第４の固定子巻線に順次電流を流し該回転子を
駆動する直流無刷子電動機において、該第１及び
第２の固定子巻線の一端を第１のスイツチング素
子の一端に接続し、該第３及び第４の固定子巻線
の一端を第２のスイツチング素子の一端に接続
し、該第１及び第４の固定子巻線の他端を第３の
スイツチング素子の一端に接続し、該第２及び第
３の固定子巻線の他端を第４のスイツチング素子
の一端に接続し、該第１及び第２のスイツチング
素子の対、或いは該第３及び第４のスイツチング
素子の対のいずれか一方の対の他端を直接電源端
子の一端に接続すると共に、該スイツチング素子
の他方の対の他端を該回転子の速度誤差信号によ
つてその導通状態を制御される可変インピーダン
ス素子を介して該電源端子の他端に接続し、該第
１の位置検出器の出力信号にて該第１及び第２の
スイツチング素子の開閉成制御を行なうと共に、
該第２の位置検出器の出力信号にて該第３及び第
４のスイツチング素子の開閉成制御を行なうよう
に接続してなることを特徴とする直流無刷子電動
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148170A JPS5851790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 直流無刷子電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148170A JPS5851790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 直流無刷子電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5851790A JPS5851790A (ja) | 1983-03-26 |
| JPS6255397B2 true JPS6255397B2 (ja) | 1987-11-19 |
Family
ID=15446808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56148170A Granted JPS5851790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 直流無刷子電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5851790A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3817423A1 (de) * | 1988-05-21 | 1989-11-23 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Vorrichtung und verfahren zur steuerung von buerstenlosen 4-straengigen gleichstrommotoren |
-
1981
- 1981-09-19 JP JP56148170A patent/JPS5851790A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5851790A (ja) | 1983-03-26 |
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