JPS634439B2 - - Google Patents

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JPS634439B2
JPS634439B2 JP56000551A JP55181A JPS634439B2 JP S634439 B2 JPS634439 B2 JP S634439B2 JP 56000551 A JP56000551 A JP 56000551A JP 55181 A JP55181 A JP 55181A JP S634439 B2 JPS634439 B2 JP S634439B2
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JP
Japan
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rotor
excitation current
output
brushless motor
armature coils
Prior art date
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JP56000551A
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English (en)
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JPS57113791A (en
Inventor
Susumu Oota
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YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Publication date
Application filed by YOKOKAWA DENKI KK filed Critical YOKOKAWA DENKI KK
Priority to JP56000551A priority Critical patent/JPS57113791A/ja
Publication of JPS57113791A publication Critical patent/JPS57113791A/ja
Publication of JPS634439B2 publication Critical patent/JPS634439B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転子の回転に伴つて発生するトル
クむらをなくすことのできる直流ブラシレスモー
タの駆動装置に関するものである。
一般に、回転界磁形の直流ブラシレスモータに
おいては、回転子の回転角によつて発生トルクが
変動し、これがモータの起動特性などに悪影響を
与えている。このトルクむらは、電機子コイル辺
および界磁磁極の数が多いモータではそれほど大
きくはない。しかしながら、汎用のブラシレスモ
ータでは、転流を制御する回路を簡素化し、安価
にするために、電機子コイル辺は2〜4辺、界磁
磁極数は2または4極程度であり、このため大き
なトルクむらを生じてしまう。
第1図は従来実施されていた直流ブラシレスモ
ータの駆動装置の一例を示す構成図である。図に
おいて、L1,L2は電機子コイル、LMは永久磁石
回転子(以下、単に回転子という)、COは鉄心、
H1,H2は回転子LMより生ずる磁束を検出する
ホール素子、CCはホール素子H1,H2に一定電流
を供給する定電流源である。AMP1,AMP2はそ
れぞれホール素子H1,H2の出力電圧により電機
子コイルL1,L2に流れる励磁電流を発生する増
幅器、Eは電源である。回転子LMはその回転に
応じて近傍に配置されたホール素子H1,H2の出
力電圧が正弦波状に変化するように着磁(以下、
これを正弦波着磁という)されている。電機子コ
イルL1,L2とこれに流れる励磁電流を制御する
ホール素子H1,H2とは電気角にして90゜の位相差
をもつてそれぞれ配置され、各電機子コイルL1
L2間も2極の回転子LMに対応して90゜の位置に
配置されている。
このように構成された直流ブラシレスモータの
駆動装置において、その動作を説明すると次の通
りである。回転子LMが回転するとホール素子
H1,H2にはそれぞれ90゜の位相差をもつて正弦波
状の出力電圧が誘起される。この時、図示の如く
電機子コイルL1と対向する位置に回転子LMの磁
極Nが来たとすると、この電機子コイルL1に励
磁電流を制御するホール素子H1は回転子LMの両
磁極N,Sの中間に位置し、その出力電圧は零と
なつている。すなわち、電機子コイルL1の励磁
電流はホール素子H1の出力電圧に対応して零と
なる。これと反対に、回転子LMの磁極Sと対向
しているホール素子H2の出力電圧は最大の値と
なり、電機子コイルL2には最大の励磁電流が流
れる。その後、回転子LMが図中の矢印の方向に
回転すると、電機子コイルL1の励磁電流は増加
し、電機子コイルL2の励磁電流は減少する。こ
の時、両励磁電流の変化は正弦波状であり、90゜
の位相差を有している。したがつて、これらの励
磁電流により発生される磁界のベクトル合成は常
に一定の値を有する回転磁界となり、回転子LM
の位置に対して発生トルクの変動を生じることが
なくなる。また、電機子コイルが回転子と固定子
との間のギヤツプに配置された形式のモータにお
いては、トルクを発生する動作原理は上記のモー
タと多少異なるが、各電機子コイルには正弦波状
の励磁電流が流れ、各電機子コイルにより発生さ
れるトルクの和は常に一定の値となる。
しかしながら、このような装置においては、回
転子LMを正弦波着磁する必要があるが、通常の
磁性材料を正弦波着磁することは容易ではなく、
しかも、このような回転子には強い保磁力を有す
る異方性の磁性材料等を使用することができない
ので、大きな出力を効率よく得ることができな
い。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、正弦波着磁された回転子を使用することな
く、トルクむらをなくすことのできる直流ブラシ
レスモータの駆動装置を簡単な構成により実現す
ることを目的としたものである。
本発明の直流ブラシレスモータの駆動装置は、
回転子の回転に伴い励磁電流の大きさを制御し、
発生トルクを一定に保つ手段として、回転子の着
磁状態などを考慮して定められた励磁電流の大き
さを記憶する記憶回路とデイジタル演算回路とを
使用し、回転子の回転角を示すシヤフトエンコー
ダの出力に応じて、その瞬間に電機子コイルに供
給すべき励磁電流の大きさを記憶回路から読み出
し、遂次励磁電流の大きさを制御するようにした
もので、各々の電機子コイルにより回転子に作用
するトルクの和が常に一定の値となるように励磁
電流の大きさを設定することにより、回転子の着
磁状態にかかわらず、トルクむらをなくすことが
できるものである。
第2図は本発明の直流ブラシレスモータの駆動
装置の一実施例を示す構成図である。図におい
て、LMは回転子、L1,L2はその外周に配置され
た電機子コイルで、ここでは2極に着極された回
転子を有する直流ブラシレスモータを例示してい
る。1はモータの制御信号Eaをデイジタル信号
に変換するアナログ・デイジタル変換器(以下、
A/D変換器と略記する)、2は回転子LMの回
転角を示すデイジタル信号を発生するシヤフトエ
ンコーダ、3は回転子LMの回転に応じて電機子
コイルに供給すべき励磁電流の基準の大きさをシ
ヤフトエンコーダ2により検出される回転角に対
応させて記憶する記憶回路、4は記憶回路3に記
憶された基準励磁電流の値に制御信号Eaを掛算
するデイジタル演算回路(以下、単に演算回路と
いう)、5,6は演算回路4の出力に応じてパル
ス幅変調された励磁電流ID1,ID2を発生する電力
増幅器である。
上記のように構成された本発明の直流ブラシレ
スモータの駆動装置において、その動作を第3図
の波形図を用いて説明すると次の通りである。第
3図aは回転子LMの回転方向における着磁状態
の一例を示すもので、Bgmは回転子LMと電機子
コイルL1,L2とのギヤツプにおける磁束密度で
ある。また、第3図bは本発明の駆動装置の動作
状態において、回転子LMの回転、すなわち回転
角の変化に応じて回転子LMに働くトルクの大き
さを示すもので、T1,T2はそれぞれ電機子コイ
ルL1,L2に流れる励磁電流ID1,ID2とギヤツプの
磁束密度Bgmとの積に比例して発生するトルク
であり、Toはその和である。図から明らかなよ
うに、各電機子コイルL1,L2により発生される
トルクT1,T2の大きさが、常に一定の関係(T1
+T2=To)を持つて変化するように、各電機子
コイルL1,L2に流れる励磁電流ID1,ID2の大きさ
を制御すれば、回転子LMに働くトルクの和To
が一定となり、トルクむらをなくすことができ
る。ここで、第3図bの如きトルクT1,T2を発
生させるために必要とされる励磁電流ID1,ID2
大きさは回転子LMの着磁状態を考慮して設定さ
れ、例えば、シヤフトエンコーダ2の分解能が
2π/100(rad)であるとすると、その出力信号と1 対1に対応するように回転角に応じた100個の設
定値として記憶回路3に記憶される。なお、この
時記憶回路3に記憶される設定値はモータの制御
信号Eaが1であるところの基準状態における励
磁電流ID1,ID2を示すものである。
さて、回転子LMが回転すると、その回転角は
遂次シヤフトエンコーダ2により検出され、この
回転角に対応した各励磁電流ID1,ID2の設定値が
記憶回路3より読み出される。これに対して、演
算回路4は上記の基準となる励磁電流ID1,ID2
設定値に制御信号Eaの値を掛算し、制御信号Ea
に比例した励磁電流の大きさを算出する。電力増
幅器5,6は演算回路4から出力されるデイジタ
ル信号に応じて励磁電流ID1,ID2をパルス幅変調
し、電機子コイルL1,L2に供給する。
このように、電機子コイルL1,L2には回転子
LMの回転角に応じて励磁電流ID1,ID2が供給され
るので、回転子LMは回転を続け、励磁電流ID1
ID2の大きさは回転子LMの着磁状態を考慮して第
3図bの如きトルクT1,T2を発生するような値
に設定されているので、発生トルクToは制御信
号Eaに比例した一定値となり、トルクむらを生
じることはない。また、回転子LMの着磁状態
は、同じ種類の磁性材料であればほぼ同一である
ので、材料の種類および着磁条件等の分かつてい
る回転子を使用する場合には、着磁状態を個々に
測定することなく、その種類の回転子について予
め与えられた基準励磁電流のデータを記憶回路3
に書き込めば良い。
なお、上記の説明においては、電機子コイル
L1,L2により発生されるトルクT1,T2をそれぞ
れ三角波状に変化させた場合を例示したが、この
変化の状態は任意に選ぶことができるものであ
り、例えば、前記した従来装置のように三角関数
的に変化するものであつても、同様の動作を行な
わせることができる。また、演算回路4はシヤフ
トエンコーダ2の出力に応じて記憶回路3から読
み出されたデータを演算するだけではなく、シヤ
フトエンコーダ2の出力から回転子LMと電機子
コイルL1,L2との相対的な位置関係を算出し、
その時の基準励磁電流ID1,ID2の設定値を読み出
す機能を有すものであつても良い。さらに、電力
増幅器5,6は演算回路4の出力をD/A変換
し、振幅変調された励磁電流ID1,ID2を電機子コ
イルL1,L2に供給するものであつても良い。
以上説明したように、本発明の直流ブラシレス
モータの駆動装置では、回転子の着磁状態に応じ
て所望のトルクを発生させるために必要とする励
磁電流の大きさを予め記憶回路に記憶させ、この
基準励磁電流の値にモータの制御信号を掛算して
電機子コイルに供給するようにしているので、回
転子の着磁状態に応じて適当な大きさの励磁電流
を電機子コイルに供給することができ、正弦波着
磁された回転子を使用することなく、トルクむら
をなくすことのできる直流ブラシレスモータの駆
動装置を簡単な構成により実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流ブラシレスモータの駆動装
置の一例を示す構成図、第2図は本発明の直流ブ
ラシレスモータの駆動装置の一実施例を示す構成
図、第3図はその動作を説明するための波形図で
ある。 L1,L2…電機子コイル、LM…回転子、CO…
鉄芯、H1,H2…ホール素子、CC…定電流源、
AMP1,AMP2…増幅器、E…電源、1…アナロ
グ・デイジタル変換器、2…シヤフトエンコー
ダ、3…記憶回路、4…デイジタル演算回路、
5,6…電力増幅器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 永久磁石回転子とその内側または外周に配置
    された複数の電機子コイルとを有する回転界磁形
    直流ブラシレスモータの駆動装置において、前記
    回転子の回転角を表わすデイジタル信号を発生す
    るシヤフトエンコーダと、前記回転子の回転角お
    よびその着磁状態に応じて前記複数の電機子コイ
    ルにそれぞれ供給すべき励磁電流の基準の大きさ
    を前記シヤフトエンコーダの出力に1対1に対応
    させて記憶する記憶回路と、この記憶回路から前
    記シヤフトエンコーダの出力に応じて読み出され
    る基準励磁電流の設定値に外部から印加される制
    御信号を掛算するデイジタル演算回路と、このデ
    イジタル演算回路の出力に応じた励磁電流を前記
    複数の電機子コイルにそれぞれ供給する電力増幅
    器とを具備するとともに、前記記憶回路に記憶さ
    れる基準励磁電流の設定値をその基準励磁電流が
    各電機子コイルに流れることによりそれぞれ回転
    子に働くトルクの和が常に一定の値となるような
    関係に設定してなる直流ブラシレスモータの駆動
    装置。
JP56000551A 1981-01-06 1981-01-06 Driving device for dc brushless motor Granted JPS57113791A (en)

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JP56000551A JPS57113791A (en) 1981-01-06 1981-01-06 Driving device for dc brushless motor

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JP56000551A JPS57113791A (en) 1981-01-06 1981-01-06 Driving device for dc brushless motor

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JPS57113791A JPS57113791A (en) 1982-07-15
JPS634439B2 true JPS634439B2 (ja) 1988-01-28

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0628500B2 (ja) * 1983-12-19 1994-04-13 キヤノン株式会社 積層コイルモ−タ
US5223775A (en) * 1991-10-28 1993-06-29 Eml Research, Inc. Apparatus and related method to compensate for torque ripple in a permanent magnet electric motor
DE10336512B4 (de) * 2002-08-08 2015-12-17 Denso Corporation Ansteuerungsvorrichtung für eine PWM-Steuerung von zwei induktiven Lasten mit reduzierter Erzeugung von elektrischen Störungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS55109188A (en) * 1979-02-13 1980-08-22 Sony Corp Brushless dc motor

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