JPS63148890A - 1相ブラシレスモ−タの起動装置 - Google Patents

1相ブラシレスモ−タの起動装置

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JPS63148890A
JPS63148890A JP61294371A JP29437186A JPS63148890A JP S63148890 A JPS63148890 A JP S63148890A JP 61294371 A JP61294371 A JP 61294371A JP 29437186 A JP29437186 A JP 29437186A JP S63148890 A JPS63148890 A JP S63148890A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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】 く技術的分野〉 本発明は1相ブラシレスモータの起動に係り、特に、ホ
ール素子等の位置検知素子を用いることなくロータの回
転位置を検出して、任意の位置に停止したロータを所定
の回転方向に的確に起動させるようにしたものに関する
〈従来技術とその問題点〉 従来、この種モータとしては、第3図及び第4図に例示
するように、環状のステータコアMに対向して突設させ
た磁4i11a、 1 lbK、ステータコイル12a
、12bをそれぞれ巻装させてなるステー”11と、こ
のステータ11のMW 11a、 1 lbと空魚を介
して同心装置し、回転m13aを図示しないブラケット
に回転自在に支承させてこの回転軸13aにN、S極に
水久着極したマグネット13bを装着したロータ13と
f備え、上記ステータ11の磁極近傍には、ホール素子
寺からなる位置倹知素子14をロータ13の磁極と対向
配設して、モータ本体金形成し、直流電源15の正側端
子PにPNP形トランジスタQu、Qvのエミッタを接
続し、このトランジスタQu、Qpコレクタに、直流電
源15の負側端子Nにエミッタを接続したトランジスタ
へ、 QyDコレクタをそれぞれ接続してインバータ回
路16を形成し、このインバータ回路16の上記コレク
タ相互の接続点を出力端として、ステータコイル12a
、 121)?直列に接続した両端S工、S2にそれぞ
れ接続し、直流電源15に抵抗R工。を介して接読端子
P工、Nlを接続した位置検知素子14の出力端子H1
をトランジスタ(、Qρベースに、また、出力端子H2
をトランジスタQvや号のベースにそれぞれ接続して、
上記位置検知素子14の出力信号により、トランジスタ
ζ9号とQ7゜Q工を交互にオンオフさせてステータコ
イIv12a。
12f電流を流し、これにより磁化されたステータ11
の磁極11a、1]bとロータ13の磁極との間に、吸
引・反撥力を作用させて回転トルクを発生させ、ロータ
13を回転させるようになっている。
しかしながら、このように構成されたものにあっては、
ロータの回嘔位置を検出する位置検知素子を、モータ本
体に組込むことになるので、その接続端子、出力端子を
ステータコイルとともに外部に引出してインバータ回路
を備えた制御部に接続しなければならず、引出しリード
線の本数も多く(本例では6本)となって、リード線の
配線処理に手間を擬することは勿緬9位置検知素子はそ
の出力信号レベルが小さく、インピーダンスも高いので
、外部への引出しリード線の長さが長くなるとノイズの
影暢をうけやすくなって誤動作の原因となり、素子自体
も熱的に弱く、このため放熱手段も必要となり、かつ、
素子の取付位置精度も高精度が要求されるので取付手段
も複雑化し、コヌトの高いものになるという問題を有し
ている。
これを改善するため、3相ブラシレスモータにおいては
、上記位置検知素子に代って、ロータの回転位置をステ
ータコイルに発生する誘起電圧によシ検出して駆動させ
るようにしたものが、すでに公知となっているが、3相
の場合には転流しようとする相の転流タイミングは他の
2相の誘起電圧によシ検出が可能であシ、これに比して
1相の場合には、自相の印加電圧に重畳して発生する誘
起電圧から転流タイミングを検出しなければならないと
いう問題上官している。
また、ロータは周知のように、ステータコイルの通電を
停止すれば、磁気抵抗の最も小さい位置、即ちロータの
磁極の磁束軸がステータの磁極の磁束軸と一致して停止
しくいわゆるロック位置で停止)、次にステータコイル
に通電しても起動不能となる。これをさけるため、ステ
ータに補助突極を設けたり、ロータとステータの空隙を
不均一に形成したり、あるいはステータに磁石片を設け
たシして、ロータがロック位置からはなれた位置で停止
するようにしたものが種々提案されているが、ロータを
ロック位置からずらして停止させるため大きな磁力が必
要となって回転トルクに脈動を生ずるおそれを有し、ロ
ック位置からはなして停止させた場合、次の起動時に回
転方向が不定となり、これかため、回転方向規制手段も
必要となシ、回転方向位置決めには格別の手段が必要に
なるという問題を有している。
〈発明の目的〉 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、その
目的とするところは、1相ブラシレスモータであっても
位置検知素子を用いることなくロータの回転位置を検出
し、回転トルクの脈mを軽減して駆動することができ、
ロータが任意の位置に停止しても格別の手段を設けるこ
となく、所定の回転方向に的確に起動させることができ
るようにしたものを提供することにある。
〈発明の概要〉 本発明は上記目的を達成するため、ステータコイルの通
電を、該コイルに生ずる誘起電圧のゼロ点近傍で停止し
て上記誘起電圧のゼロ点を検出する手段と、ロータがロ
ック位置で停止した状態で、ロック位置からロータをわ
ずかにずらすための付勢手段と、起動時あらかじめ定め
たm!力方向逆方向の断続通電によってロータをロック
位置まで逆転させて起動位置にセットする手段とを備え
て、モータを起動させるようにしたものである。
〈発明の実施例〉 本発明の理解全容易にするため、ステータコイルの誘起
電圧とロータの磁極位置の関係について説明する。モー
タ全第5図に示すように横指定的にながめると、ロータ
の磁極1極当りの磁束をφとし、ステータコイ/l/ 
L ic fi交するロータ磁束のベクトル成分をφL
とすると、φ歩 φL=φcosθ ・・・・・・・・・(1)(但し、
θニーLとφのなす角) で示され、ロータが所定の回転方向(第5図の矢印で示
す回転方向)への角速度ωで回転しており、時刻tにお
いてLとφのなす角度がθであるとき、上記時刻tにお
けるφ夕変化量、即ちφLの時間微分dφl74tは dt     (it          dt・・・
・・・・・・(2) となるので、ステータコイルLの誘起電圧Eは(但し、
θ:ωt) 従って、上記Eは ωt=θ= 90’(π/2)のとき正の最大値となる
正弦波電圧となる。
一方、ステータコイ/L/Lに電流1を流したとき、ロ
ータに働ぐ力Fについて、電流1がつくる磁界Hを平行
磁界と仮定して第6図に示すようにながめると、ロータ
磁極に働く力F¥i F=φlH・・・・・・・・・(4) (但し、l=磁極の長さ) となるが、このFはロータを磁極方向に押し、あるいは
引張る力方向の成分と、Mi極を回転させる力方向の成
分とにわけることができ、後者のみがモータを回転させ
る力に寄与していることになる。
この回転さぜる力Ftは Ft= F sinθ=φl Hsinθ・・・・・・
・・・・・(5)(但し、θ:Hとφのなす角) であシ、これがモータの回転トルりとなる。
この回転トルクF遂θが 0くθく180°の領域においては θ=90°のとき正の最大値 となるから、モータを同一方向に効率良く回転をつづけ
るためには、θ=90°を中心として通電することが望
ましく、θが00及び180”に近い領域では、回転ト
ルクFtは殆んど得られなくなる。
次いで、ロータがさらに回転し、θが180°以上とな
ったとき、もし電流iを第6図で示す方向と同一方向に
流しておくと、上記(5)式よシ明らかなように、回転
トルクF1p負となって回転を阻害する力となり、回転
を継続することができない。
そこで、この領域で電流iを逆方向に流すよう切替える
と、回転トルクFtは 1i’t=−φlHsinθ ・・・・・・・・・(6
)(但し、180°くθく360°) となり、結果的にFtは正となるので、ロータは回転を
継続させることができる。そして、この180°くθく
360°の領域においてF供θ=270°のとき正の最
大値 となるので、ロータを効率良く回転させるためにはθ=
270°を中心として、上述同様、通電すればよく、電
流1の流れる方向は第6図に示す方向と逆方向になる。
上述した説明をまとめると、第7図のように示される。
但し、理解を容易にするため、ステータコイルLへの印
加電圧は図示せず、ステータコイjvLに生ずる誘起電
圧Eのみを示す。この第7図からも明らかなように、ロ
ータの回転位置と誘起電圧色は完全に対応しているので
、この誘起電圧を利用すれば、ロータの回転位置の検出
が可能であり、電流1の切替タイミング(転流タイミン
グ)は誘起電圧Eのゼロ点と一致していることが判明す
る。
このことから、本発明は回転中のモータから誘起電圧の
みf検出すれば、ロータの回転位置を検出することが可
能であること、かつ電流を転流すべき点、即ち、誘起電
圧のゼロ点附近では発生する回転トルクは殆んどゼロで
ロータの回転に寄与していないことに着目し、誘起電圧
のゼロ点に至る前にステータコイルに流れる電流を遮断
し、ステータコイルに誘起電圧のみがあられれるように
して誘起電圧のゼロ点を検出し、回転トルクが有効に発
生する時点で電流の極性を反転さぞ、ロータの1/2回
転周期の所定期111.I n電することにより発生す
る回転トルりを大幅に損うことなく、ロータの回転を継
続させるようにしたものである。
また、所定の回転方向の起動に関しては、ステータコイ
ルに流れる電流を遮断すると、ロータのN、S極とステ
ータの磁極間で吸引力が作用して停止する。この停止状
態はステータの一方の磁極にロータのNあるいはS極が
対向する2つの状態のいずれかとなり、この状態で再び
通電してもロータの磁束軸と通電時のステータの磁束軸
とか一致してロータが回動せず、いわゆる起動不能とな
る。そこで、通常この2つの磁束軸が一致しないように
するため、前述したように、ステータコアに補助突極を
設けたシ、ロータとステータの空隙を不均一にしたり等
してロータをロック位置からずらして起動可能な状態で
停止させ、通電によってロータを回転させるようにして
いるが、このままではいずれの方向にロータが回転する
か不定となり、通電によって必らず所定の方向に回転す
るとは限らないことになる。
そこで、本発明は起動に際し、ロータを所定方向に回転
させるためにあらかじめ定めた起動時の通電とは逆向き
の通電全断続的に行って、任意の停止状態にあるロータ
を逆向きに回転させて所定の起動位置にセットし、この
セットした条件で、上記起動時の通電を行うようにした
ものである。
以下、本発明の実施例を第1図及び第2図によって説明
する。第2図において、1はステータで、電磁鋼板をコ
字状に打抜いて積層し、図示しないリベットでカシメ固
定したステーターヨーク2の開口端部に、先端全円弧状
にして互いに対向させた磁極2a、2bを突設させ、継
鉄部2゜にはコイル枠3aにコイル導体を巻回したステ
ータコイル3が装着されている。4はN、S極に永久着
磁されたロータで、上記ステータlの磁極屯、2−に同
心状に配置され、細心に挿着した回転軸4aがステータ
1に装着された図示しないブラケットに軸受を介して回
転自在に支承されて、いわゆるスケルトン形の1相ブラ
シレスモータに形成されている。5は上記ステータ1の
通電時の磁束軸(Y−YM)からロータ4の磁束軸を所
定の回転方向(図示矢印CW力方向にわずかな角度θ(
例えば5〜10’)だけずらしてロータ4f停止させる
ために付勢する位置決め手段である。これは、例えば弱
磁界の永久磁石の磁極(例えばS極)をロータ4の磁極
と対向させ、かつ、その磁束軸をステータ1の通電時の
磁束軸と直角になるように配置して、上記ステータコア
2から延設した図示しない取付金具に装着し、通電停止
によってロータ4がその磁束軸をステータlの磁束軸と
一致して停止した状態からθだけ該ロータ4全回動させ
て停止させるようになっている。
そして、上記ステータコイル3の両端に、第1図に示す
ように、直流電源6に接続端子P、Nを介して接続され
たインバータ回路7の高力端子間に挿入される。このイ
ンバータ回路7は、上述同様、正側接続端子PKPNP
形トランジスタ(。
喝のエミッタを接続し、このトランジスタQ。、Qvの
コレクタに、上記直流電源6の負側接続端子Nにエミッ
タを接続したトランジスタ毎、 Qy7)コレクタをそ
れぞれ接続してブリッジ状となし、上記コレクタ相互の
接続点を出力端として高力電圧を送出するようになって
込る。そして、上記トランジスタQu、 Qv、 Q工
、〜のコレクタ・エミッタ間にはフリー・ホイール・ダ
イオード逅、Dv、DX、Dyが逆方向にそれぞれ挿入
されている。8はロータ4の回転位置を検出する位置検
知回路で、上記直流電源6の負側接続端子Nにエミッタ
を接続したトランジスタQ工のコレクタをコレクタ抵抗
R1に介して定電圧電源■。に接続し、このトランジス
タQ工のベースには、ベース抵抗R2e介して、上記ト
ランシフ、りQ7と%ρ接続点を接続し、トランジスタ
Q□のベース・エミッタ間に抵抗R3を挿入し、上記ト
ランジスタQよのコレクタを出力端として、ステ−タコ
イル3に発生した誘起電圧が正の半波のときは、′Lル
ベルの出力信号を、また負の半波のときは′Hルベルの
出力信号を位置検知信号として送出するようになって込
る。9は、上記位置検知回路8の位置検知信号によりイ
ンバータ回路7を介してステータコイル3に通電指令を
送出する通電制御回路である。これは、起動に際し、任
意の停止状態(即ち、ロータ4の磁極が第2図で示した
状態、あるいは図示と逆極性に位置して停止した状態)
にあるロータ4を所定の起動位置にセットさせるための
起動セツト手設9aと、上記位置検知信号により、ロー
タ4の1/2回転周期における通電及び停止期間を演算
設定して出力する演算制御手段9bと、これら両手段’
Ja、9f)出力信号により、インバータ回路7を介し
てステータコイル3に通電指令を送出する駆動制御手段
9゜と金備えており、これらについて説明する。91E
J#。
定電圧−源■cに、図示しない手動投入時限開放形のス
イッチを介して、接続されワンショットのパルス信号全
始動信号として送出するようにしたワンショットマル、
チパイプレーク等からなる始動回路である。91供上記
始動回路91aの出力端に接続されたセット時間用タイ
マ回路である。これは、入力の立上りで応動して一定期
間(以下セット時間という)5Hルベルの出力信号を出
力端01から送出した後リセットし、入力端Rにリセッ
ト信号が入力したときは上記セット時間の途中であって
も、入力の立上シでリセットするようにし念タイマと、
このタイマの出力信号の立下シで一定幅のワンショット
パルス信号を出力端02から送出するラッチ回路とから
なっている。91さ上記タイマ回路91bの出力端O工
から接続されて、入力の立上りで応動し、セット時間中
一定の周期でパルス信号を送出するようにした非安定マ
ルチパイプレーク等からなるセット用信号発生回路であ
る。91dは入力信号を所定時間(例えば数10m5)
遅延させて上記タイマ回路91ρ入力端Rに送出する遅
延回路である。91.id上記ステータコイ)V 3に
流れる電流のしゃ断によって印加電圧とは逆極性に生ず
るスパイク電圧のスパイク輻よシも広幅の期間保持して
上記スパイク電圧による誤動作を防止する(hわゆる転
流スパイクをマスクする)ようにしたラッチ回路からな
る転流スパイクマスク回路である。これは入力端Rに上
記タイマ回路9l−f)出力端02を、また入力端りに
上記位置検知回路8の出力端をそれぞれ接続して、入力
端STの入力が5Lルベルのとき、入力端りの入力信号
を出力端Qから送出し、入力端STの入力がゞL’から
″IHルベルに反転したときはその立上り時の入力端り
の入力信号を保持して出力し、入力端Rの入力が′Hル
ベルになると入力端STの入力に関係なくクリアされて
1Lルベルの出力信号を送出するようになっている。9
1巡、上記マスク回路91oの出力端に接続されて、立
上りエツジの検出を可能にしたパルス信号を送出するエ
ツジ検出回路である。これは制御電源を若干の遅延時間
を有して出力する遅延回路を介してうけて、入力の立上
りと立下Dkg分し両波整流した信号を出力端O工から
送出するとともに、入力の立上シのみ微分した信号を出
力端02から上記遅延回路91d’に介してタイマ回路
91−入力端Rに送出するようになっている。91メ上
記工ツジ検出回路91f)出力端O工とタイマ回路9 
lbの出力端O工とから接続されて、セット時間中はエ
ツジ検出回路91ρ出力信号の送出を阻止するようにし
た切換回路で、アンド回路AND工の入力端の一方をエ
ツジ検出回路91θ出力端○、に、また入力端の他方を
ノット回路Nlヲ介してタイマ回路91bの出力端O工
にそれぞれ接続し、上記アンド回路AND工の出力端か
ら出力するようになっている。91鱒上記切換回路91
Ff)アンド回路AND工の出力端から接続されて入力
信号の立上りから次の入力信号の立上りまでの期間(即
ち、誘起電圧の半波の期間)、時間計測する周期計測回
路で、クロック発振回路とカウンタ回路を備え、入力信
号の立上りでクロック信号全カウントし、次の入力信号
の立上りでカウントアツプしてそのデータを出力すると
ともに、上記データをクリアして次のカウント全開始す
るようになっている。即ち、計測回路91鱒ロータ4の
回転周期音1/2周期毎に時間計測しそのデータを送出
することになる。911は上記計測回路91hの出力端
から接続されて、上記カウントアツプしたデータを取込
んで一旦蓄積して出力するとともに、計測回路91望為
ら次のデータが送出されたときは蓄積したデータケクリ
アして新しいデータに置換えるようにしたデータ蓄積回
路である。91.1は上記計測回路911−、とデータ
蓄積回路91iとの出力端から接続されて、両人力信号
(即ち、今回のデータと前回のデータ)の大小を比較し
た出力信号を送出する比較回路である。911(p 9
11は上記計測回路91hと比較回路911との出力端
からそれぞれ接続されて、待機時間T工と通電時間T2
とをそれぞれ演算設定する待機時間用と通電時間用の演
算回路である。上記演算回路91J計測回路91望為ら
出力されたデータに係数(例えば待機時間Tl′1r1
80°に対して30°とすれば、30/180)を乗じ
て次回の待機時間Tlヲ演算し、この演算値に上記比較
回路91jから(今回のデータ)く(前回のデータ)の
関係にある比較信号をうけたときには、上記演算値が小
さくなるよう補正(例えば99/l OOの係数を乗じ
る)し、逆の関係にある比較信号をうけたときには、上
記演算値が大きくなるよう補正(例えば101/100
の係数を乗じる)して次の待機時間T1を設定し、また
、通電時間用演算回路911は、上述同様、計測回路9
1シ≧ら出力されたデータに係数(例えば通電時間T2
を180’に対して120°とすれば、120/180
 )を乗じて次回の通電時間T2を演算し、この演算値
に、上述同様、比較回路91)からの比較信号によシ補
正して次回の通電時間T2に設定して、これら設定値を
それぞれ送出するようになっている。91m、 91.
H上記演算回路91に、 911の出力端にそれぞれ接
続されて、待機時間T工1通電時間T、をそれぞれ刻時
動作する待機時間用、通電時間用タイマ回路である。上
記待機時間用タイマ回路91さ、上記切換回路91P出
力信号の立上りで応動し、例えばクロック信号をカウン
トし、このカウント値が上記待機時間用演算回路91に
力)ら出力された待機時間T工の設定値と一致したとき
、タイムアツプして″Hルベルの出力信号を送出するよ
うになっている。また、通電時間用タイマ回路91nは
上記タイマ回路91Hp出力信号を立上′シで出力端か
ら″Hルべlしの出力信号を送出するとともに、例えば
クロック信号をカウントし、このカウント値が上記演算
回路91餅1ら出力された通電時間T2の設定値と一致
したとき、タイムアツプして出力信号t、 % HIか
ら′Lルベルに反転するようになっている。91み上記
セット用信号発生回路91oの出力端とタイマ回路91
□の出力端とから接続されて、入力の立上シで出力端か
ら″Hルベルの出力信号を送出するとともに、この′H
ルベルの出力信号全上記入力の立下シ時から一定のパル
ス幅保持して出力するようにした遅延回路である。これ
は、上記信号発生回路91゜とタイマ回路91nの出力
端に接続され之オアー回路ORよと、このオアー回路O
R工の出方の立下りで一定のパルス棉ヲ有したワンショ
ットのパルス信号全送出するワンショットマルチバイブ
レータMBよと、これの出力端と上記オアー回路OR工
の出力端とに接続されたオアー回路OR2とからなり、
オアー回路OR2の出力端から上記転流スパイクマヌク
回路91oの入力端STに出力信号を送出するようにな
っている。即ち、この遅延回路91−誘起電圧に電畳す
るヌパイク電圧により位置検知信号が変化しても誤動作
しないようになっている。
次に駆動制御手段9゜について説明する。
これは上記切換回路91ρ出力端に、フリップフロップ
回路FF工の入力端OLを接続し、このフリップフロッ
プ回路FF□の出力端Q、Qに、入力端の一方が上記タ
イマ回路9 lrp出力端に接続されアンド回路AND
2. AND3の入力端の他方をそれぞれ接続し、この
アンド回路AND2の出力端’k 一方は直接トランジ
スタ%ρベースに、他方はノット回路N2ヲ介してトラ
ンジスタ〜のベースにそれぞれ接続し、アンド回路AN
D3の出力端は、上記セット用信号発生回路91oの出
力端から接続されたオアー回路OR3を介して、一方は
直接トランジスターベースに、他方はノット回路N3ヲ
介してトランジスタ妬pベースにそれぞれ接続して、入
力信号によりトランジスタQ、、、 Q、、、 ヘ、 
Q、t−オン路で、出力端から定霜:圧電源■。を各回
路に制御電源として送出するようになっている。
次にその動作を第8図乃至第4−.9図とともに説明す
る。なおロータ4の回転方向は第2図矢印CW方向を正
回転、その反対方向を逆回転として説明する。
起動に際し、ロータ4の任意の停止状態としては、ロー
タ4の磁極N、Sが第2図に示す位置で停止している場
合と、上記磁極N、Sが図示とは逆の位置で停止してい
る場合とがあるので、それぞれについて説明する。
A、ロータ4の磁極N、Sが第2図に示す位置で停止し
ている場合、 初期状態にあっては、周期計測回路91h、データ蓄積
回路911にはロータ4の1/2回転周期の時間データ
は取込まれていないので、ロータ4の起動に適した起動
周波数(例えばl0Hz)に対応する1/2回転周期の
時間データをあらかじめ、上記計測回路91h、データ
蓄積回路911に取込んでおく。
そして、図示しない電源スィッチを投入すると、直流電
源6が印加され(第8図t。時点)、これ全うけた定電
圧電源回路10から定電圧電源v−:制御電源として各
回路に供給される。
これにより、位置検知回路8の出力端から′Hルベルの
位置検知信号が送出され(第8図8出力)、これをうけ
几マスク回路91≠出力端Qの出力信号′にゞHルベル
に反転する(第8図91゜出力)。
この際、エツジ検出lL!J路91外上記マスク回路9
1−−ラゞHルベルの出力山号?うけることになるが、
上記制御電源が若干の遅延を有して印加される友め、入
力の立上りを検出することなく、出力端0工、02の出
力信号は1Lルベルのま−である(第8図91fO0,
0□出力)、従って、切換回路918の出力も1Lルべ
μOま\である(第8図91g?力)。
そして、始動回路91aの図示しないスイッチを投入す
ると(第8図t工時点)、ワンショットのパルス信号が
始動信号として該回路91−1ら出力される(第8図9
1a出力)。これをうけたタイマ回路91さ、入力の立
上シで出力端O□の出力yt % u Iレベルに反転
し、これをセット時間T3の期間送出する(第8図91
1)01出力)。これ全うけたセット信号発生回路91
oは入力の立上りで一定周期のパルス信号をセット信号
として上記セット時間T3の期間送出する(第8図91
゜出力)。
この際、切換回路91F、アンド回路AND工が上記タ
イマ回路91bの出力端○、から′Hルベルの出力信号
をノット回路Nl全弁して、’L’レベルの出力(N号
としてうけているので、該回路91g)出力信号ば″I
Lルベルのま−である(第8図91g?力)。
そして、上記セット信号により、オアー回路0R3e介
してトランジスタQ。、 号カニ断続的にオンする(第
8図8出力、 Qy)。これにより、ステータコイル3
は断続的に短詩間通゛αされ、この通電によって逆回転
方向にわずかに回動することになるが、回転トルクが小
さいため上記短時間通電によって磁化されたステータl
の磁極2a、 21)の磁束軸にロータ4の磁束軸が一
致する程度の回動にとどまり、はぼロック状態となる。
即ち、上記短時間通電によってロータ4はその磁束軸が
ステータ1の磁束軸(第2図Y−Y線)を超えて逆回転
方向に回動しないことになる。
一方、上記セット信号をうけた遅延回路91−1入力の
立上りで1Hルぺlしの出力信号をマスク回路91oの
入力端STに送出し、入力の立下りでマルチバイブレー
タMB1がワンショットのパルス信号全送出するので、
セット信号のパルス幅より広幅のパルス信号を送出する
ことになる(第8図91゜出力)。このため、上記セッ
ト信号の立下りでトランジスタQ、、、 Q、$オフし
、トランジスタ号のオフ時に生ずるスパイク電圧によっ
て上記トランジスタ%ρコレクタ電圧が上昇踵これをう
けた位置検知回路8がトランジスタQ□がオンして位置
検知信号i ’L’レベルに反転することになるが(第
8図8出力)、マスク回路91oは入力端STの入力の
立上り時の入力端りの′Hルベルの入力信号を保持して
いるので、位置検知信号が変化しても出力信号ば′″H
Hルベル\である(第8図916出力)。即ち、セット
信号によりトランジスタQu、Qyがオンオフを繰シ返
えすことによってスパイク電圧が発生してもマスクされ
てマスク回路91eの出力信号は変化しないことになる
そして、上記タイマ回路9貝μ、図示しないタイマがセ
ット時間T3ヲ刻時後リセットするので、出力端0□の
出力信号は″Lルベルに反転しく第8図911)O工高
力)、あ示しないラッチ回路が上記タイマの出力の立下
シで応動して出力端02からパルス信号がリセット信号
としてマスク回路91゜の入力端Rに送出される(第8
1図91bO2出力)。
これをうけたマスク回路91よリセットされ、出力端Q
の出力信号が′Lルベルに反転する(第8図91−力)
。これをうけたエツジ検出回路91巡入力の立下りfj
c微分し整流したパルス信号を出力端○、から送出する
(第8図91fO工出力)。
この際、位置検知回路8ば、上記信号発生回路91oの
セット信号の停止によりトランジスタ♀よオフし、この
オフによって生ずるスパイク電圧により、上述同様、ト
ランジスタQ工がオンし、出力信号を一旦′″Lルベル
に反転した後、′Hルベルに再び反転する位置検知信号
をマスク回路91eに送出することになるが、マスク回
路91よ、入力端Rにリセット信号をうけているので、
その出力信号は′Lルベルのま\である(第8図91−
力)。
一方、ロータ4は上記ステータコイル3に対する逆転方
向への短時間通電によってほぼロック位@まで回動し、
上記通電の停止によって位置決め手段5の付勢力により
、第2図で示すようにステータ1の磁極2a、 2f)
磁束軸(Y−Y線)よりわずかに(第2図θ)正転方向
へ回動して停止する。
これでロータ4の起動位置へのセット動作が完了する。
そして、上記エツジ検出回路914出力端O工からパル
ス信号をうけた切換回路91ρアンド回路ANDよけ、
入力端の他方が上記タイマ回路91ρ出力端O工の出力
信号が5Lルベルに反転することにより、ノット回路N
lを介してゞHルベルに反転するので、出力信号f:ゞ
Hルベルに反転する(第8図9舅呂力)。これをうけた
駆動制御手段9゜のフリラグフロップ回路FF工は入力
の立上りで出力端Q、Qの出力信号をゞH’、’L’に
それぞれ反転し、アンド回路AND2. AND3にそ
れぞれ送出するが、アンド回路AND2. AND3の
入力端の他方は″ILルベルにあるため、トランジスタ
Qu、鋳、 Q、、 Q、)tiオフされたま\である
。一方、切換回路91ρパルス信号をうけた計測回路9
11u入力の立上シでカウントアツプしてそのデータを
演算回路91に、911に送出する。これケうけた演算
回路91摸入力データに係数(例えば30/180)を
乗じて待機時間T1を演算し、この演算値を今回の待機
時間T工としてタイマ回路91mに送出する。この際、
比較回路91.)からは、計測回路91hとデータ蓄積
回路91iの百出力データは同じであるので、大小の比
較信号は送出されず、上記演算値は補正されない。上記
タイマ回路91mは、切換回路91F!?パルス信号の
立上りで刻時動fil:を開始し、カウント値が上記演
算回路91%待機間T□の設定値と一致したとき、タイ
ムアツプして出力端から′″HHルベル力信号を送出す
る(第8図91−力)。他方、上記計測回路91h力為
らデータ金うけた演算回路91工は入力データに係数(
例えば120/180)を乗じて通電時間T2を演算し
、この演算値を今回の通電時間T2としてタイマ回路9
1nに送出する(この演算値は上述同様の理由で補正さ
れない)。これをうけたタイマ回路91n/i上記タイ
マ回路91θ出力信号が1Hルベルに反転したとき、刻
時動作を開始するとともに、入力の立上りで出力信号、
、%I(# レベルに反転する(第8図91n出力)。
これ全うけたアンド回路AND  、AND3は、AN
D2の出力が1H?レベルに反転し、トランジスタQ、
、t 廠プオンし、6→喝→3→趨プロの経路で電流が
流れてステーグーの磁極2aが例えばN極、磁極2ゆよ
例えばS極にそれぞれ磁化されて、起動位置にセットさ
れたロータ4(第2図の位置)の磁極との間に吸引・反
撥力が作用してロータ4に回転トルクが生じ、ロータ4
が正転方向に回転しはじめる、即ち、起動する(第8図
t3時点)。
ロータ4が回転しはじめることによって、ステータコイ
ル3には正極性の誘起電圧が発生する(第8図3の誘起
電圧)。
この際、位置検知回路8のトランジスタQ工はベース電
流が流れてオンし、位置検知信号はゞLルベルに反転す
る(第8図8の出力)。これをうけたマスク回路91よ
、その出力信号が上記タイマ回路91bl17:lリセ
ット信号によりすでにリセットされておシ(第8図t2
点)、タイマ回路91nの′Hルベルの出力信号をうけ
た遅延回路91♂)ら′Hルベルの出力信号を入力端S
Tがうけて入力の立上り時の入力端りの入力信号(′″
LLルベル保持して出力端Qから送出するため、入力端
りの入力が夏化しても、出力信号は入力端STの入力が
′Lルベルに反転するまで、′Lルベルに保持される(
第8図918)e そして、上記タイマ回路91舛、カウント値が演算回路
91−≧ら出力された設定値と一致したとき(即ち、通
電時間T2後)、タイムアツプして出力信号を1Lルベ
ルに反転しく第8図91n出力)、トランジスタQv、
%t−オフさせ(このと1%、Qyはオフのまり(第8
図QJVl 叛) 、ステータコイル3への通電が停止
される。このオフによって上述同様、スパイク電圧が生
ずるが、遅延回路91゜がタイマ回路91nの出力の立
下シで一定幅のパルス信号を送出するので(第8図91
−力)、これによって位置検知信号を一旦′H#レベル
に反転してもマスク回路91oの出力ば″ILルベルに
保持される。一方、上記位置検知信号はスパイク電圧の
期間後、上記ロータ4の回転により生じた正極性の誘起
電圧によって3→R2→Q1、のベース・エミッタ→D
r3の経路で電流が流れ、トランジスタQ工はオンのま
\であり、′Lルベルとなる(第8図8出力)。他方、
ロータ4は上記通電停止によシ慣性力で回転し、磁極N
、Sの中心がステータ1の磁極2a、21)の磁極中心
を通過する時点(第8図t5時点)で、誘起電圧は正極
性から負極性に転するので、この負極性の誘起電圧によ
り3→Du+6→Dr3の経路で電流が流れ、トランジ
スタQ工は逆バイアスされてオフし、位置検知信号は″
IHルベルに反転する(第8図8出力)。これをうけた
マスク回路91d/i、その入力端STが遅延回路91
0の出力の立下りで5Lルベルになっているので、出力
信号を′″HHルベル転しく第8図918出力)、これ
をうけたエツジ検出回路91i!i、入力の立上υで出
力端0□からパルス信号を切換回路91gを介してフリ
ップフロップ回路FF工、計測回路91h、タイマ回路
91rrI/c送出するとともに、入力の立上りで出力
端02からパルス信号を遅延回路91dを介して、タイ
マ回路91f送出してこれラリセットさせる。計測回路
91鱒上記パルス信号により初期設定データをデータ蓄
積回路911に転送して蓄積させるとともに、カウント
アツプして起動時のパルス信号から今回のパルス信号を
うけるまでの時間計410シたデータを比較回路91j
と演算回路91ke 911に送出すると同時に今回の
パルス信号によりカウントを開始して次回の時間計測全
行う。比り反回路91jは上記データと蓄積回路911
から出力されたデータとの大小を比較した比較信号を演
算回路91に、911に送出する。これらデータをうけ
た演算回路91にと911は、上述同様、待機時間T□
と通電時間T2を演算し、比較回路911から(今回の
データ)<(前回のデータ)の関係にある比較信号をう
けたときは、上記演算値を小さくなるよう補正して今回
の待機時間T工と通電時間T2を設定し、この設定鑞?
タイマ回路91mと91nにそれぞれ送出する(即ち、
上記関係にある比較信号音うけたときは加速時と判別し
ロータ4の回転周波数の上昇を予測しこれに対応して待
機時間T□と通電時間T2を補正して設定することにな
る)。
そして、上記タイマ回路91ボ、切換回路91gのパル
ス信号の立上シで刻時動作を開始し、カウント値が演算
回路91に力1ら出力された設定値と一致したとき、タ
イムアツプして出力端の出力をゞHルベルに反転しく第
8図91−力)、これをうけたタイマ回路91nは入力
の立上りで出力端の出力音′Hルベルに反転して(第8
図91紳力)、アンド回路AND2.AND3に送出す
る。これをうけたアンド回路AND2. AND3はそ
の人力端の他方が上記パルス信号の立上りでフリップフ
ロップ回路FF工の出力端Q、Qがそれぞれ”L’  
、’H’に反転しているので(第8図FFIQ、、Q、
出方)、アンド回路AND3の出力が%H’ vべ2.
に反転しオアー回路OR3ヲ介して、トランジスタ気、
Qさオンさせ(第8図Qu、Qf)、6−+ Q、−3
−Q、−6の経路でステータコイル3に電流を流し、ス
テータ1の磁極2a、2bを上述とは逆極性に磁化しロ
ータ4に回転トルク2与えて加速させる。この通電は、
上述同様、演算回路911により設定した通電時間T2
の設定値と一致したときタイマ回路91夕出力がゞLル
ベルに反転することにより停止され、ロータ4は慣性力
により回転を継続し、誘起電圧が負極性から正極性に転
する時点(ゼロ点)で反転する位置検知信号により、ロ
ータ4の1/2回転周期を計測して待機時間T工と通電
時間T2に演算設定し、この設定値にもとづいてステー
タコイル3全待機時間T工後通電時間T2の期間通電す
る上述した動作を繰返してロータ4の回転をさらに加速
させ、同期運転に引込んでいく。
なお、減速時における動作は待機時間T工1通電時間T
2の演算設定時における補正が演算値よシ大きくなるよ
う補正される点を除いて、上述同様に動作するので説明
を省略する。
B10−タ4の磁極N、Sが第2図の図示と逆極性でス
テータ1の磁束軸(Y−Y線)に対し逆転方向にθだけ
ずれた状態で停止している場合、上述同様、図示しない
電源スィッチの投入によシ直流電源6が印加され、定電
圧電源回路10から定電圧電源■。が制御電源として各
回路に供給され(第9図t。時点)、これにより位置検
知回路8の位置検知信号は″IHルベルに反転しく第9
図8出力)、これをうけたマスク回路916II7)出
力も′Hルベルに反転する(第9図91−カ)。しかし
エツジ検出回路91巡上記制御電源を若干の遅延を有し
てうけるため、入力の立上りを検出することなく出力信
号は5Lルベルにある(第9図91f  oll o2
出力)。
そして始動回路91aの図示しないスイッチを投入する
ことにより(第9図t工時点)、ワンショットの始動信
号が送出され(第9図91a出力)、タイマ回路91b
の出力端O工からセット時間T3の期間′Hルベルの出
力信号を送出する(第9図911)Q工出力)。これ?
うけた信号発生回路91oはセット信号を送出しく第9
図91゜出力)、オアー回路OR3’i介してトランジ
スタQ、、 Q$断続的にオンする(第9図Qu、Qy
)。これによりステータコイル3は断続的に短時間通電
され、この通電にょシ、ステータ1の磁極2aが例えば
S極、2使:例えばN極だ磁化されて、ロータ4の磁極
との間に吸引。
反撥力が作用してロータ4が逆転方向に回動し、この回
動によってステータコイル3に負極性の誘起電圧が生ず
る(第9図3の誘起電圧)。上記ロータ4が逆転方向に
回動し該ロータ4の磁極N。
Sの磁束軸がステータ1のiJ tl 2a、 21%
磁束軸(第2図Y−Y線)を通過する時点で上記誘起電
圧は負極性から正極性に転することになるのでゼロ点を
通過することになり、位置検知信号i’i″LLルベル
に反転する。
この際、第9図に示すように、位置検知信号が、b起電
圧のゼロ点を通過する前に、上記セット信号の立下りに
よってトランジスタQu、Qメ為オフ踵このオフ時に生
ずるスパイク電圧によってq″LLルベル転していれば
、′Lルベルに保持されることになる。そして、上記ロ
ータ4は断続的な通電によって生じた逆転方向の回動に
よる慣性により上記誘起電圧のゼロ点を一旦通過するが
その慣性力は小さいので上記s市停止によってロータ4
ばその磁束軸がステータ1の磁束軸と略一致して停止し
く Kij起電圧はゼロとなり、第9図31の誘起電圧
)、位置検知信号は’H’レベルに反転する(第9図8
出力)。以降、セット信号にょシ短時間通電が断続的に
行なわれてもロータ4に生ずる回転トルりは小さくなっ
て略ロック状態となり、ロータ4の逆転方向への回動け
しなめようになる。
一方、上記遅延回路91oの出力信号が1Lルベルに反
転した時点で5Hルベルの出力信号の保持が解除され、
上記ゞLルベルの位置検知信号をうけたマスク回路91
d/″iその出力信号?1Lルベルに反転しく第9図9
1゜出力)、この立下りを検出したエツジ検出回路91
iJli出力端O工からパルス信号を送出しく第9図9
1fO工出力)、これをうけた切換回路91許、そのア
ンド回路AND工の他方の入力がタイマ回路91ρ出力
端0工からセット時間T3中ノット回路N□を介してゞ
Lルベルの出力信号をうけているので、出力信号は′L
ルベルのま−である。又、上記マスク回路91よ上述し
たロータ4が略ロック状態で停止した時で位置検知信号
がゞHルベルに反転しこれをうけることになるが、すで
に遅延回路91−為らゝ1Hルベルの出力信号をその入
力端STにうけた時点で′″LLルベル力信号全保持し
ているため、出力信号は反転しない。
そして、上記遅延回路91oの出力信号がゞLルベルに
反転したときその立下りでマスク回路91よ保持を解除
し、位置検知信号が5Hルベルにあるため、出力信号を
′Hルベル反転する(第9図91゜出力)。これをうけ
たエツジ検出回路91巡入力の立上りを検出し、出力端
O工、02からパルス信号を送出する(第9図91fO
0,02出力)。
出力端0工からパルス信号をうけた切換回路91許その
アンド回HAND工の他方の入力が5Lルベルにあるた
め出力信号は′Lルベルのままであり(第’[91−力
)、上記出力端02からパルス信号をうけた遅延回路9
1Cti応動じ、遅延時ntlT4後タイヤ回路91f
パルス信号全リセット信号として送出する(第9図91
d出力)。これをうけたタイマ回路914出力端O工の
出力信号をゞLルベルに反転し、セット用信号発生回路
91oから送出するセット信号を停止しく ′Lルベル
に反転)(第9図91o出力)、出力端02の出力信号
を″IHルベルに反転してマスク回路91ef、rクリ
アし、出力信号ヲS L 1 レベルに反転する(第9
図t2時点91−力)。これ全うけたエツジ検出回路9
11[入力の立下りを検出し出力端0.からパルス信号
を送出しく第9図℃2時点91f ○、出力)、これを
うけた切換回路91(その出力端からパルス信号を送出
する(第9図91−力)。これをうけたフリップフロッ
グ回路FF工は入力の立上りで出力端Q。
Qの出力信号をそれぞれ’H’ 、’L’レベルに反転
する(第9図FFIQ、、Q、出方)。一方、上記セッ
ト信号の停止によりトランジスタ喝、 Q、、iEオフ
し、このオフ時に生ずるスパイク電圧により位置検知信
号は一旦′″Lルベルに反転した後ゞHルベルにな#)
(第9図8出力)、これにより、逆転方向への断続的な
短時間通電が停止され、ロータ4は位置決め手段5の付
勢力により第2図に示すようにその磁束軸がステータ1
の磁束iM(Y−γ線)に対して若干の角度θだけずら
した位置に回動して停止する。これでロータ4の磁@N
Sが第2図に示す位置ど逆の位置で停止した場合におけ
る起動位置へのセット@作を完了する。
次にロータ4の起動動作になるが、これは上述同様に動
作するので、説明を省略する。
このように、ロータ4がステータ1の磁束軸(第2図Y
−Y線)に対して、その磁極NSの磁束軸がいずれの状
態で一致して停止した場合でも、逆転方向に対するステ
ータコイル3の@続的な短時間通電によって、所定の起
動位置ヘセットさせることができることになり、常に所
定の起動位置から正転方向の起動が可能となる。
〈発明の効果〉 本発明によれば、ロータが停止した状態でその磁束ll
ll11をステータの磁束軸かられずかにずらすための
位置決め手段を設けて、起動に際し、ロータの逆転方向
へ所定時間断続的な短詩間通taTk行って所定の起動
位置にセットさせるようにしであるので、任意の位置で
停止するロータを的確に正転方向へ起動させることがで
きる。しかも、自相の印加電圧に重畳して発生する誘起
電圧のゼロ点を、該ゼロ点の前後の期間通電を停止して
検出するようになっているので、位置検知素子を設ける
ことなく、ロータの回転位置を検出することができイン
バータによる通電制御を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は@
1図のモータの基本的構成図、第3図は従来例を示す駆
動回路のブロック図、第4図は従来例を示すモータ本体
の基本的構成図、第5図乃至第7図ば1相ブラシレスモ
ータの原理?説明したもので、第5図は発生する磁束を
、第6図は発生する回転トルクを、第7図はそのタイム
チャート図である。第8図及び第9図は第1図の動作全
19明するタイムチャート図である。 1:ステータ、 2a、 21):磁極、3ニスチータ
コイル、 4ニロータ、 5:位置決め手段、 7:インバータ回路、8:位置検
知回路、 9:通電制@1回路、9a:起動セツト手設
、 9b:演算制御手段、9o:駆動制御手段、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. N,S極に着磁されたロータを有する1相ブラシレスモ
    ータと、このモータに直流電源から接続されて出力電圧
    を送出するインバータ回路と、このインバータ回路の出
    力端から接続されて上記モータのステータコイルに生ず
    る誘起電圧のゼロ点を検出する位置検知回路と、この位
    置検知回路の出力端から接続されて、前回の誘起電圧の
    1/2周期から待機時間と通電時間を演算設定する演算
    制御手段とこれの出力により上記インバータ回路に通電
    指令を送出する駆動制御手段を有する通電制御回路とを
    備え、上記モータにロータをロツク位置からわずかにず
    らして停止させるよう付勢する位置決め手段を設け、上
    記通電制御回路には、ロータを逆転方向に断続的に回動
    させるための通電指令を送出する起動セツト手設を設け
    、ロータを所定の起動位置にセツトしたとき上記モータ
    を起動させるようにしたことを特徴とする1相ブラシレ
    スモータの起動装置。
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