JPH0947075A - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JPH0947075A JPH0947075A JP7193000A JP19300095A JPH0947075A JP H0947075 A JPH0947075 A JP H0947075A JP 7193000 A JP7193000 A JP 7193000A JP 19300095 A JP19300095 A JP 19300095A JP H0947075 A JPH0947075 A JP H0947075A
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- magnet rotor
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- 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
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
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- 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
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/0086—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed
- H02P23/009—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed using field weakening
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- 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
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/15—Controlling commutation time
- H02P6/153—Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 弱め界磁制御を行う場合にも、磁石回転子の
回転位置に応じた位置信号を取り出すことができるブラ
シレスモータを提供する。 【解決手段】 磁石回転子２と電機子巻線３とを有する
ブラシレスモータ本体１を、６個のスイッチング素子６
ａ・７ａ〜６ｆ・７ｆを３相ブリッジ接続して各相の出
力端子５ａ〜５ｃを電機子巻線３の各相端子３ｄ〜３ｆ
に接続した半導体コミュテータ装置５で駆動する。電機
子巻線３に生じる電圧信号における電機子巻線３に流れ
る電流による誘起電圧の影響を電磁装置１０ａ〜１０ｃ
で検出し、位置信号検出回路部１１において、電磁装置
１０ａ〜１０ｃの出力信号に基づいた補正演算を行いつ
つ電機子巻線３に生じる電圧信号から磁石回転子２の位
置に対応した位置信号を検出する。この位置信号に基づ
いて電機子巻線３に流す電流の位相を決定する。
回転位置に応じた位置信号を取り出すことができるブラ
シレスモータを提供する。 【解決手段】 磁石回転子２と電機子巻線３とを有する
ブラシレスモータ本体１を、６個のスイッチング素子６
ａ・７ａ〜６ｆ・７ｆを３相ブリッジ接続して各相の出
力端子５ａ〜５ｃを電機子巻線３の各相端子３ｄ〜３ｆ
に接続した半導体コミュテータ装置５で駆動する。電機
子巻線３に生じる電圧信号における電機子巻線３に流れ
る電流による誘起電圧の影響を電磁装置１０ａ〜１０ｃ
で検出し、位置信号検出回路部１１において、電磁装置
１０ａ〜１０ｃの出力信号に基づいた補正演算を行いつ
つ電機子巻線３に生じる電圧信号から磁石回転子２の位
置に対応した位置信号を検出する。この位置信号に基づ
いて電機子巻線３に流す電流の位相を決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電流位相を進め
て弱め界磁を行うことにより高速回転を実現するセンサ
レスタイプのブラシレスモータに関するものである。
て弱め界磁を行うことにより高速回転を実現するセンサ
レスタイプのブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のセンサレスタイプのブラシレスモ
ータは特開昭６１−１１２５９０号公報，特公昭５９−
３６５１９号公報，特公昭５８−２５０３８号公報等な
どに開示されている。図５に従来のこの種のブラシレス
モータの回路図を示す。図５において、１はブラシレス
モータ本体で、磁石回転子２および磁石回転子２の界磁
磁束と鎖交する３相スター結線された電機子巻線３とを
有する。電機子巻線３はＡ相，Ｂ相，Ｃ相の各相のコイ
ル３ａ，３ｂ，３ｃからなる。４は直流電源である。５
は直流電源４から給電される半導体コミュテータ装置で
あり、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを３相ブリッジ接
続し、各ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆにダイオード７
ａ〜７ｆを逆並列接続してあり、各相の出力端子５ａ，
５ｂ，５ｃ、つまり、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｄの
接続点とＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｅの接続点とＭＯ
Ｓトランジスタ６ｃ，６ｆの接続点とをそれぞれ電機子
巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに接続している。
なお、例えばＭＯＳトランジスタ６ａとダイオード７ａ
とでスイッチング素子が構成される。
ータは特開昭６１−１１２５９０号公報，特公昭５９−
３６５１９号公報，特公昭５８−２５０３８号公報等な
どに開示されている。図５に従来のこの種のブラシレス
モータの回路図を示す。図５において、１はブラシレス
モータ本体で、磁石回転子２および磁石回転子２の界磁
磁束と鎖交する３相スター結線された電機子巻線３とを
有する。電機子巻線３はＡ相，Ｂ相，Ｃ相の各相のコイ
ル３ａ，３ｂ，３ｃからなる。４は直流電源である。５
は直流電源４から給電される半導体コミュテータ装置で
あり、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを３相ブリッジ接
続し、各ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆにダイオード７
ａ〜７ｆを逆並列接続してあり、各相の出力端子５ａ，
５ｂ，５ｃ、つまり、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｄの
接続点とＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｅの接続点とＭＯ
Ｓトランジスタ６ｃ，６ｆの接続点とをそれぞれ電機子
巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに接続している。
なお、例えばＭＯＳトランジスタ６ａとダイオード７ａ
とでスイッチング素子が構成される。
【０００３】８は電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３
ｅ，３ｆに生じる各相の電圧信号ＶA，ＶB ，ＶC から
磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を検出する
位置信号検出回路部である。９は位置信号検出回路部８
の出力信号を用いてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆの導
通・遮断を制御し磁石回転子２を回転させる制御回路部
である。
ｅ，３ｆに生じる各相の電圧信号ＶA，ＶB ，ＶC から
磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を検出する
位置信号検出回路部である。９は位置信号検出回路部８
の出力信号を用いてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆの導
通・遮断を制御し磁石回転子２を回転させる制御回路部
である。
【０００４】以上のような構成のブラシレスモータは、
図６（ａ）〜（ｆ）に示すように、ＭＯＳトランジスタ
６ａ〜６ｆの導通・遮断を制御することで、電機子巻線
３の各コイル３ａ，３ｂ，３ｃに位相が１２０°ずつ異
なる電流を流して磁石回転子２を回転させる。このと
き、電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに生じ
る各相の電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC はそれぞれ図６
（ｇ）〜（ｉ）に示すような波形になる。
図６（ａ）〜（ｆ）に示すように、ＭＯＳトランジスタ
６ａ〜６ｆの導通・遮断を制御することで、電機子巻線
３の各コイル３ａ，３ｂ，３ｃに位相が１２０°ずつ異
なる電流を流して磁石回転子２を回転させる。このと
き、電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに生じ
る各相の電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC はそれぞれ図６
（ｇ）〜（ｉ）に示すような波形になる。
【０００５】図６において、期間Ｔ1 はＭＯＳトランジ
スタ６ａ，６ｅがオン、ＭＯＳトランジスタ６ｂ，６
ｃ，６ｄ，６ｆがオフとなっており、その期間はコイル
３ａ，３ｂに電流が継続的に流れ、コイル３ｃにはその
期間の最初にダイオード７ｆを通してごく短い期間電流
が流れるが、その後は電流が流れない。そのため、Ａ相
の電圧信号ＶA は直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｂ相
の電圧信号ＶB は０Ｖを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
ダイオード７ｆに電流が流れている期間は０Ｖになる
が、その後電圧ＶDD付近まで上昇した後、磁石回転子２
の回転に伴う誘起電圧の変化に従って０Ｖに向かって徐
々に低下していく。
スタ６ａ，６ｅがオン、ＭＯＳトランジスタ６ｂ，６
ｃ，６ｄ，６ｆがオフとなっており、その期間はコイル
３ａ，３ｂに電流が継続的に流れ、コイル３ｃにはその
期間の最初にダイオード７ｆを通してごく短い期間電流
が流れるが、その後は電流が流れない。そのため、Ａ相
の電圧信号ＶA は直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｂ相
の電圧信号ＶB は０Ｖを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
ダイオード７ｆに電流が流れている期間は０Ｖになる
が、その後電圧ＶDD付近まで上昇した後、磁石回転子２
の回転に伴う誘起電圧の変化に従って０Ｖに向かって徐
々に低下していく。
【０００６】期間Ｔ2 はＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｆ
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが
オフとなっており、その期間はコイル３ａ，３ｃに電流
が継続的に流れ、コイル３ｂにはその期間の最初にダイ
オード７ｂを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ａ相の電圧信号ＶAは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
０Ｖを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB はダイオード７ｆに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが
オフとなっており、その期間はコイル３ａ，３ｃに電流
が継続的に流れ、コイル３ｂにはその期間の最初にダイ
オード７ｂを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ａ相の電圧信号ＶAは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
０Ｖを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB はダイオード７ｆに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
【０００７】期間Ｔ3 はＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｆ
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｃ，６ｄ，６ｅが
オフとなっており、その期間はコイル３ｂ，３ｃに電流
が継続的に流れ、コイル３ａにはその期間の最初にダイ
オード７ｄを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｂ相の電圧信号ＶBは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
０Ｖを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA はダイオード７ｄに
電流が流れている期間は０Ｖになるが、その後電圧ＶDD
付近まで上昇した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従って０Ｖに向かって徐々に低下していく。
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｃ，６ｄ，６ｅが
オフとなっており、その期間はコイル３ｂ，３ｃに電流
が継続的に流れ、コイル３ａにはその期間の最初にダイ
オード７ｄを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｂ相の電圧信号ＶBは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC は
０Ｖを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA はダイオード７ｄに
電流が流れている期間は０Ｖになるが、その後電圧ＶDD
付近まで上昇した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従って０Ｖに向かって徐々に低下していく。
【０００８】期間Ｔ4 はＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｄ
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｂ，３ａに電流
が継続的に流れ、コイル３ｃにはその期間の最初にダイ
オード７ｃを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｂ相の電圧信号ＶBは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA は
０Ｖを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC はダイオード７ｃに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｂ，３ａに電流
が継続的に流れ、コイル３ｃにはその期間の最初にダイ
オード７ｃを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｂ相の電圧信号ＶBは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA は
０Ｖを維持し、Ｃ相の電圧信号ＶC はダイオード７ｃに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
【０００９】期間Ｔ5 はＭＯＳトランジスタ６ｃ，６ｄ
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｂ，６ｅ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｃ，３ａに電流
が継続的に流れ、コイル３ｂにはその期間の最初にダイ
オード７ｅを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｃ相の電圧信号ＶCは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA は
０Ｖを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB はダイオード７ｅに
電流が流れている期間は０Ｖになるが、その後電圧ＶDD
付近まで上昇した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従って０Ｖに向かって徐々に低下していく。
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｂ，６ｅ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｃ，３ａに電流
が継続的に流れ、コイル３ｂにはその期間の最初にダイ
オード７ｅを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｃ相の電圧信号ＶCは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA は
０Ｖを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB はダイオード７ｅに
電流が流れている期間は０Ｖになるが、その後電圧ＶDD
付近まで上昇した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従って０Ｖに向かって徐々に低下していく。
【００１０】期間Ｔ6 はＭＯＳトランジスタ６ｃ，６ｅ
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｃ，３ｂに電流
が継続的に流れ、コイル３ａにはその期間の最初にダイ
オード７ａを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｃ相の電圧信号ＶCは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB は
０Ｖを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA はダイオード７ａに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
がオン、ＭＯＳトランジスタ６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｆが
オフとなっており、その期間はコイル３ｃ，３ｂに電流
が継続的に流れ、コイル３ａにはその期間の最初にダイ
オード７ａを通してごく短い期間電流が流れるが、その
後は電流が流れない。そのため、Ｃ相の電圧信号ＶCは
直流電源４の電圧ＶDDを維持し、Ｂ相の電圧信号ＶB は
０Ｖを維持し、Ａ相の電圧信号ＶA はダイオード７ａに
電流が流れている期間はＶDDになるが、その後電圧０Ｖ
付近まで降下した後、磁石回転子２の回転に伴う誘起電
圧の変化に従ってＶDDに向かって徐々に上昇していく。
【００１１】そして、上記の各相の電圧信号ＶA ，
ＶB ，ＶC を例えば電機子巻線３の中性点３ｇの中性点
電位と比較し、その比較結果を一次積分し、積分結果を
しきい値電圧（０Ｖ）と比較することにより、磁石回転
子２の回転位置に対応した位置信号を作成し、この位置
信号に基づいてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを導通・
遮断制御するための図６（ａ）〜（ｆ）に示すような信
号を作成する。
ＶB ，ＶC を例えば電機子巻線３の中性点３ｇの中性点
電位と比較し、その比較結果を一次積分し、積分結果を
しきい値電圧（０Ｖ）と比較することにより、磁石回転
子２の回転位置に対応した位置信号を作成し、この位置
信号に基づいてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを導通・
遮断制御するための図６（ａ）〜（ｆ）に示すような信
号を作成する。
【００１２】以上のように、電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC
から磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を作成
し、この位置信号に基づいて、ＭＯＳトランジスタ６ａ
〜６ｆを導通・遮断制御するための信号を作成するのが
センサレスのブラシレスモータである。上記のように、
磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を作成でき
るのは、磁石回転子２の回転による誘起電圧が電機子巻
線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに電圧信号ＶA ，Ｖ
B ，ＶC の一部として現れ、その誘起電圧が電機子巻線
３の中性点３ｇの電位とクロスする状態になることが条
件である。上記のクロス点がブラシレスモータの負荷の
変動によらず一定であり、磁石回転子２の回転位置に対
応したものとなるからである。なお、その根拠について
は、上掲の特公昭５９−３６５１９号公報等に詳しく記
載されている。
から磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を作成
し、この位置信号に基づいて、ＭＯＳトランジスタ６ａ
〜６ｆを導通・遮断制御するための信号を作成するのが
センサレスのブラシレスモータである。上記のように、
磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を作成でき
るのは、磁石回転子２の回転による誘起電圧が電機子巻
線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに電圧信号ＶA ，Ｖ
B ，ＶC の一部として現れ、その誘起電圧が電機子巻線
３の中性点３ｇの電位とクロスする状態になることが条
件である。上記のクロス点がブラシレスモータの負荷の
変動によらず一定であり、磁石回転子２の回転位置に対
応したものとなるからである。なお、その根拠について
は、上掲の特公昭５９−３６５１９号公報等に詳しく記
載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ブラシレスモータは、
磁石回転子２の回転による生じる誘起電圧と同位相とな
るように電機子巻線３に流す電流の位相を制御する通常
の駆動方式では、回転数を高くすること、あるいはトル
クを大きくすることに限界があった。ブラシレスモータ
においては、磁石回転子２の回転による生じる誘起電圧
に比べて進相となるように電機子巻線３に流す電流の位
相を制御する弱め界磁制御を行うことにより、高回転
数，高トルクを実現することができる。例えば、ブラシ
レスモータの目標回転数に到達するまで電機子巻線３に
流す電流の位相を逐次進めていくというような制御を行
う。なお、高回転数になると、制御回路に与える電流指
令に対して、実際に電機子巻線に流れる電流の位相は遅
れるので、位相進み回路を挿入して電流指令と実際の電
流の位相差が少なくなるようしている。また、ブラシレ
スモータの弱め界磁制御については、特開平４−２８１
３８３号公報に詳しく開示されている。
磁石回転子２の回転による生じる誘起電圧と同位相とな
るように電機子巻線３に流す電流の位相を制御する通常
の駆動方式では、回転数を高くすること、あるいはトル
クを大きくすることに限界があった。ブラシレスモータ
においては、磁石回転子２の回転による生じる誘起電圧
に比べて進相となるように電機子巻線３に流す電流の位
相を制御する弱め界磁制御を行うことにより、高回転
数，高トルクを実現することができる。例えば、ブラシ
レスモータの目標回転数に到達するまで電機子巻線３に
流す電流の位相を逐次進めていくというような制御を行
う。なお、高回転数になると、制御回路に与える電流指
令に対して、実際に電機子巻線に流れる電流の位相は遅
れるので、位相進み回路を挿入して電流指令と実際の電
流の位相差が少なくなるようしている。また、ブラシレ
スモータの弱め界磁制御については、特開平４−２８１
３８３号公報に詳しく開示されている。
【００１４】ところが、弱め界磁制御により、磁石回転
子２の回転による生じる誘起電圧に比べて進相となるよ
うに電機子巻線３に流す電流の位相を制御すると、位相
の進みの程度に応じて、通常の制御方式では電機子巻線
３の各コイル３ａ，３ｂ，３ｃにおいて電流が流れてい
なかった期間、つまり図６（ｇ）の電圧信号ＶA では期
間Ｔ3 ，Ｔ6 の一部の期間、同図（ｈ）の電圧信号ＶB
では期間Ｔ2 ，Ｔ5 の一部の期間、同図（ｉ）の電圧信
号ＶC では期間Ｔ1 ，Ｔ4 の一部の期間において、各コ
イル３ａ，３ｂ，３ｃにダイオード７ａ〜７ｆのいずれ
かを通して電流が流れ、期間Ｔ1 では電圧信号ＶA がほ
ぼ電圧ＶDDに固定されてしまい、期間Ｔ 2 では電圧信号
ＶB がほぼ０Ｖに固定されてしまい、期間Ｔ3 では電圧
信号ＶAがほぼ電圧ＶDDに固定されてしまい、期間Ｔ4
では電圧信号ＶC がほぼ０Ｖに固定されてしまい、期間
Ｔ5 では電圧信号ＶB がほぼ電圧ＶDDに固定されてしま
い、期間Ｔ6 では電圧信号ＶA がほぼ０Ｖに固定されて
しまうことになる。
子２の回転による生じる誘起電圧に比べて進相となるよ
うに電機子巻線３に流す電流の位相を制御すると、位相
の進みの程度に応じて、通常の制御方式では電機子巻線
３の各コイル３ａ，３ｂ，３ｃにおいて電流が流れてい
なかった期間、つまり図６（ｇ）の電圧信号ＶA では期
間Ｔ3 ，Ｔ6 の一部の期間、同図（ｈ）の電圧信号ＶB
では期間Ｔ2 ，Ｔ5 の一部の期間、同図（ｉ）の電圧信
号ＶC では期間Ｔ1 ，Ｔ4 の一部の期間において、各コ
イル３ａ，３ｂ，３ｃにダイオード７ａ〜７ｆのいずれ
かを通して電流が流れ、期間Ｔ1 では電圧信号ＶA がほ
ぼ電圧ＶDDに固定されてしまい、期間Ｔ 2 では電圧信号
ＶB がほぼ０Ｖに固定されてしまい、期間Ｔ3 では電圧
信号ＶAがほぼ電圧ＶDDに固定されてしまい、期間Ｔ4
では電圧信号ＶC がほぼ０Ｖに固定されてしまい、期間
Ｔ5 では電圧信号ＶB がほぼ電圧ＶDDに固定されてしま
い、期間Ｔ6 では電圧信号ＶA がほぼ０Ｖに固定されて
しまうことになる。
【００１５】これは、電機子巻線３の各端子３ｄ，３
ｅ，３ｆに現れる電圧信号ＶA ，ＶB，ＶC が、それぞ
れ磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧とコイル３ａ，３
ｂ，３ｃに流れる電流の変化に伴う誘起電圧等を加えた
ものとなり、結果として電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC が電
源電圧ＶDDを超え、あるいは０Ｖを下回るからである。
この結果、電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC の波形上に、磁石
回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形が現れなくなって
しまい、中性点電位との比較を行っても、磁石回転子２
の回転位置に応じた情報が全く得られなくなる。図７
（ａ）は例えば磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波
形が現れている状態の電圧ＶA の波形（図６（ｇ）と同
様の波形）を示し、図７（ｂ）は磁石回転子２の回転に
伴う誘起電圧の波形が現れなくなった状態の電圧ＶA の
波形を示している。
ｅ，３ｆに現れる電圧信号ＶA ，ＶB，ＶC が、それぞ
れ磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧とコイル３ａ，３
ｂ，３ｃに流れる電流の変化に伴う誘起電圧等を加えた
ものとなり、結果として電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC が電
源電圧ＶDDを超え、あるいは０Ｖを下回るからである。
この結果、電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC の波形上に、磁石
回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形が現れなくなって
しまい、中性点電位との比較を行っても、磁石回転子２
の回転位置に応じた情報が全く得られなくなる。図７
（ａ）は例えば磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波
形が現れている状態の電圧ＶA の波形（図６（ｇ）と同
様の波形）を示し、図７（ｂ）は磁石回転子２の回転に
伴う誘起電圧の波形が現れなくなった状態の電圧ＶA の
波形を示している。
【００１６】図８は図７（ｂ）の電圧ＶA とそのときに
コイル３ａに流れる電流の関係を示す波形図であり、図
８（ａ）は磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形が
現れなくなってしまった状態の電機子巻線３の例えばＡ
相のコイル３ａに流れる電流波形を示し、図８（ｂ）は
電機子巻線３のＡ相の端子３ｄの電圧波形を示してい
る。同図において、期間Ｐ1 はダイオード７ａを通して
電流が流れている期間であり、期間Ｐ2 はダイオード７
ｄを通して電流が流れている期間であり、期間Ｐ 3 はＭ
ＯＳトランジスタ６ａが導通して電流が流れている期間
であり、期間Ｐ4はダイオード７ｄを通して電流が流れ
ている期間であり、期間Ｐ5 はダイオード７ａを通して
電流が流れている期間であり、期間Ｐ6 はＭＯＳトラン
ジスタ６ｄが導通して電流が流れている期間である。
コイル３ａに流れる電流の関係を示す波形図であり、図
８（ａ）は磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形が
現れなくなってしまった状態の電機子巻線３の例えばＡ
相のコイル３ａに流れる電流波形を示し、図８（ｂ）は
電機子巻線３のＡ相の端子３ｄの電圧波形を示してい
る。同図において、期間Ｐ1 はダイオード７ａを通して
電流が流れている期間であり、期間Ｐ2 はダイオード７
ｄを通して電流が流れている期間であり、期間Ｐ 3 はＭ
ＯＳトランジスタ６ａが導通して電流が流れている期間
であり、期間Ｐ4はダイオード７ｄを通して電流が流れ
ている期間であり、期間Ｐ5 はダイオード７ａを通して
電流が流れている期間であり、期間Ｐ6 はＭＯＳトラン
ジスタ６ｄが導通して電流が流れている期間である。
【００１７】期間Ｐ2 ではコイル３ａに端子３ｄから中
性点３ｇへ向かう方向の電流がダイオード７ｄを通して
流れ、端子３ｄの電位がほぼ０Ｖとなり、期間Ｐ5 では
コイル３ａに中性点３ｇから端子３ｄへ向かう方向の電
流がダイオード７ａを通して流れ、端子３ｄの電位がほ
ぼＶDDとなる。この際に、コイル３ａに流れる電流は、
電流位相の進み量が大きくなるほど増加する。
性点３ｇへ向かう方向の電流がダイオード７ｄを通して
流れ、端子３ｄの電位がほぼ０Ｖとなり、期間Ｐ5 では
コイル３ａに中性点３ｇから端子３ｄへ向かう方向の電
流がダイオード７ａを通して流れ、端子３ｄの電位がほ
ぼＶDDとなる。この際に、コイル３ａに流れる電流は、
電流位相の進み量が大きくなるほど増加する。
【００１８】このような状態になってしまうと、センサ
レスのブラシレスモータでは、制御が全く不可能となっ
てしまい、例えば位相の進み量が９０°を超えてしまう
と脱調など生じるという問題があった。したがって、こ
の発明の目的は、弱め界磁制御を行う場合にも、磁石回
転子の回転位置に応じた位置信号を取り出すことができ
るブラシレスモータを提供することである。
レスのブラシレスモータでは、制御が全く不可能となっ
てしまい、例えば位相の進み量が９０°を超えてしまう
と脱調など生じるという問題があった。したがって、こ
の発明の目的は、弱め界磁制御を行う場合にも、磁石回
転子の回転位置に応じた位置信号を取り出すことができ
るブラシレスモータを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のブラシレ
スモータは、磁石回転子および磁石回転子の界磁磁束と
鎖交する３相スター結線された電機子巻線を有するブラ
シレスモータ本体と、６個のスイッチング素子を３相ブ
リッジ接続して各相の出力端子を電機子巻線の各相の端
子に接続した半導体コミュテータ装置と、電機子巻線に
生じる電圧信号の電機子巻線に流れる電流による影響を
検出する電流影響検出器と、電流影響検出器の出力信号
に基づいた補正演算を行いつつ電機子巻線に生じる電圧
信号から磁石回転子の位置に対応した位置信号を検出す
る位置信号検出手段と、位置信号検出手段の出力信号に
基づいて電機子巻線に流す電流の位相を決定して出力す
る位相信号出力手段と、位相信号出力手段の出力信号を
用いて６個のスイッチング素子の導通・遮断を制御し磁
石回転子を回転させる制御手段とを備えている。
スモータは、磁石回転子および磁石回転子の界磁磁束と
鎖交する３相スター結線された電機子巻線を有するブラ
シレスモータ本体と、６個のスイッチング素子を３相ブ
リッジ接続して各相の出力端子を電機子巻線の各相の端
子に接続した半導体コミュテータ装置と、電機子巻線に
生じる電圧信号の電機子巻線に流れる電流による影響を
検出する電流影響検出器と、電流影響検出器の出力信号
に基づいた補正演算を行いつつ電機子巻線に生じる電圧
信号から磁石回転子の位置に対応した位置信号を検出す
る位置信号検出手段と、位置信号検出手段の出力信号に
基づいて電機子巻線に流す電流の位相を決定して出力す
る位相信号出力手段と、位相信号出力手段の出力信号を
用いて６個のスイッチング素子の導通・遮断を制御し磁
石回転子を回転させる制御手段とを備えている。
【００２０】この場合、電流影響検出器が例えば電機子
巻線の少なくとも１相のコイルに流れる電流の微分値を
取り出す電磁装置であり、位置信号検出手段における補
正演算が電機子巻線に生じる少なくとも１相の電圧信号
から電磁装置の出力信号を減じる演算である。この発明
の構成によれば、電流影響検出器により、電機子巻線に
流れる電流により生じる電圧が検出され、位置信号検出
手段では、電機子巻線に生じる電圧信号から電機子巻線
に流れる電流により生じる電圧の分を補正することで、
電機子巻線に生じる電圧信号における電機子巻線に流れ
る電流による影響を無くすことができる。この結果、電
機子巻線に生じる電圧信号中に磁石回転子の回転に伴う
誘起電圧のみの波形が現れることになり、磁石回転子の
回転位置に対応した位置信号を検出することができる。
巻線の少なくとも１相のコイルに流れる電流の微分値を
取り出す電磁装置であり、位置信号検出手段における補
正演算が電機子巻線に生じる少なくとも１相の電圧信号
から電磁装置の出力信号を減じる演算である。この発明
の構成によれば、電流影響検出器により、電機子巻線に
流れる電流により生じる電圧が検出され、位置信号検出
手段では、電機子巻線に生じる電圧信号から電機子巻線
に流れる電流により生じる電圧の分を補正することで、
電機子巻線に生じる電圧信号における電機子巻線に流れ
る電流による影響を無くすことができる。この結果、電
機子巻線に生じる電圧信号中に磁石回転子の回転に伴う
誘起電圧のみの波形が現れることになり、磁石回転子の
回転位置に対応した位置信号を検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１に基
づいて説明する。図１にこの発明の実施の形態における
ブラシレスモータの回路図を示す。図１において、１は
ブラシレスモータ本体で、磁石回転子２および磁石回転
子２の界磁磁束と鎖交する３相スター結線された電機子
巻線３とを有する。電機子巻線３はＡ相，Ｂ相，Ｃ相の
各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃからなる。４は直流電源
である。５は直流電源４から給電される半導体コミュテ
ータ装置であり、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを３相
ブリッジ接続し、各ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆにダ
イオード７ａ〜７ｆを逆並列接続してあり、各相の出力
端子５ａ，５ｂ，５ｃ、つまり、ＭＯＳトランジスタ６
ａ，６ｄの接続点とＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｅの接
続点とＭＯＳトランジスタ６ｃ，６ｆの接続点とをそれ
ぞれ電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに接続
している。なお、例えばＭＯＳトランジスタ６ａとダイ
オード７ａとでスイッチング素子が構成される。
づいて説明する。図１にこの発明の実施の形態における
ブラシレスモータの回路図を示す。図１において、１は
ブラシレスモータ本体で、磁石回転子２および磁石回転
子２の界磁磁束と鎖交する３相スター結線された電機子
巻線３とを有する。電機子巻線３はＡ相，Ｂ相，Ｃ相の
各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃからなる。４は直流電源
である。５は直流電源４から給電される半導体コミュテ
ータ装置であり、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆを３相
ブリッジ接続し、各ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆにダ
イオード７ａ〜７ｆを逆並列接続してあり、各相の出力
端子５ａ，５ｂ，５ｃ、つまり、ＭＯＳトランジスタ６
ａ，６ｄの接続点とＭＯＳトランジスタ６ｂ，６ｅの接
続点とＭＯＳトランジスタ６ｃ，６ｆの接続点とをそれ
ぞれ電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに接続
している。なお、例えばＭＯＳトランジスタ６ａとダイ
オード７ａとでスイッチング素子が構成される。
【００２２】１０ａ，１０ｂ，１０ｃは各相のコイル３
ａ，３ｂ，３ｃに流れる電流の変化（微分値）つまり、
電流の変化によって誘起される電圧を検出する電磁装置
でああり、電機子巻線３に生じる電圧信号の電機子巻線
に流れる電流による影響を検出する電流影響検出器とし
て機能する。図２に電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの
具体構成の一例を示す。この電磁装置１０ａ，１０ｂ，
１０ｃは、同一構成であり、リング型の鉄心２１に巻線
２２をトロイダル状に巻装し、電機子巻線３の各相の端
子３ｄ〜３ｆから位置信号検出回路部１１へ至る配線２
３が鉄心２１を貫通する状態に配置したものであり、配
線２３を一次巻線とし巻線２２を２次巻線とする変成器
を構成しており、配線２３に電流ｉが流れたときにＭ
（ｄｉ／ｄｔ）なる電圧が端子２４，２５間に生じるも
のである。Ｍは相互インダクタンスであり、その値は電
機子巻線３の各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃの自己イン
ダクタンスＬに等しく設定される。なお、回路的に、自
己インダクタンスＬと相互インダクタンスＭが等しくな
るように調整してもよい。この点は、図４の説明に関連
して後述する。
ａ，３ｂ，３ｃに流れる電流の変化（微分値）つまり、
電流の変化によって誘起される電圧を検出する電磁装置
でああり、電機子巻線３に生じる電圧信号の電機子巻線
に流れる電流による影響を検出する電流影響検出器とし
て機能する。図２に電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの
具体構成の一例を示す。この電磁装置１０ａ，１０ｂ，
１０ｃは、同一構成であり、リング型の鉄心２１に巻線
２２をトロイダル状に巻装し、電機子巻線３の各相の端
子３ｄ〜３ｆから位置信号検出回路部１１へ至る配線２
３が鉄心２１を貫通する状態に配置したものであり、配
線２３を一次巻線とし巻線２２を２次巻線とする変成器
を構成しており、配線２３に電流ｉが流れたときにＭ
（ｄｉ／ｄｔ）なる電圧が端子２４，２５間に生じるも
のである。Ｍは相互インダクタンスであり、その値は電
機子巻線３の各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃの自己イン
ダクタンスＬに等しく設定される。なお、回路的に、自
己インダクタンスＬと相互インダクタンスＭが等しくな
るように調整してもよい。この点は、図４の説明に関連
して後述する。
【００２３】１１は電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３
ｅ，３ｆに生じる各相の電圧信号Ｖ A ，ＶB ，ＶC と電
磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号とから磁石回
転子２の回転位置に対応した位置信号を検出する位置信
号検出回路部であり、電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
の出力信号に基づいた補正演算を行いつつ電機子巻線３
に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から磁石回転子２の
位置に対応した位置信号を検出する位置信号検出手段を
構成している。上記の補正演算は、電機子巻線３に生じ
る電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から電磁装置１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの出力信号を減じる演算である。
ｅ，３ｆに生じる各相の電圧信号Ｖ A ，ＶB ，ＶC と電
磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号とから磁石回
転子２の回転位置に対応した位置信号を検出する位置信
号検出回路部であり、電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
の出力信号に基づいた補正演算を行いつつ電機子巻線３
に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から磁石回転子２の
位置に対応した位置信号を検出する位置信号検出手段を
構成している。上記の補正演算は、電機子巻線３に生じ
る電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から電磁装置１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの出力信号を減じる演算である。
【００２４】１２は位置信号検出回路部１１の出力信号
に基づいて電機子巻線３に流す電流の位相を決定して出
力する位相信号出力回路部であり、位相信号出力手段を
構成している。この位相信号出力回路部１２では、例え
ば目標回転数の実際のブラシレスモータの回転数とを比
較し、実際の回転数が目標回転数に到達するまで、電流
位相を徐々に一定角度ずつ進めていき、目標回転数に到
達すると電流位相を一定に保つような弱め界磁制御動作
を行う。
に基づいて電機子巻線３に流す電流の位相を決定して出
力する位相信号出力回路部であり、位相信号出力手段を
構成している。この位相信号出力回路部１２では、例え
ば目標回転数の実際のブラシレスモータの回転数とを比
較し、実際の回転数が目標回転数に到達するまで、電流
位相を徐々に一定角度ずつ進めていき、目標回転数に到
達すると電流位相を一定に保つような弱め界磁制御動作
を行う。
【００２５】１３は位相信号出力回路部１２の出力信号
を用いてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆの導通・遮断を
制御し磁石回転子２を回転させる制御回路部である。こ
のブラシレスモータによれば、電磁装置１０ａ，１０
ｂ，１０ｃにより、電機子巻線３に流れる電流により生
じる電圧が検出され、位置信号検出回路部１１では、電
機子巻線３に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から電機
子巻線３に流れる電流により生じる電圧の分を補正（キ
ャンセル）することで、電機子巻線３に生じる電圧信号
ＶA ，ＶB ，ＶC には電機子巻線３に流れる電流による
影響を無くすことができる。この結果、電機子巻線３に
生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC中に磁石回転子２の回
転に伴う誘起電圧のみの波形が現れることになり、磁石
回転子２の回転位置に対応した位置信号を検出すること
ができる。
を用いてＭＯＳトランジスタ６ａ〜６ｆの導通・遮断を
制御し磁石回転子２を回転させる制御回路部である。こ
のブラシレスモータによれば、電磁装置１０ａ，１０
ｂ，１０ｃにより、電機子巻線３に流れる電流により生
じる電圧が検出され、位置信号検出回路部１１では、電
機子巻線３に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC から電機
子巻線３に流れる電流により生じる電圧の分を補正（キ
ャンセル）することで、電機子巻線３に生じる電圧信号
ＶA ，ＶB ，ＶC には電機子巻線３に流れる電流による
影響を無くすことができる。この結果、電機子巻線３に
生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC中に磁石回転子２の回
転に伴う誘起電圧のみの波形が現れることになり、磁石
回転子２の回転位置に対応した位置信号を検出すること
ができる。
【００２６】上記のように、位置信号検出回路部１１に
電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号の供給し
て、電機子巻線３に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC か
ら電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号を減じる
演算を行うことで、ブラシレスモータにおいて弱め界磁
制御を行う場合にも、磁石回転子２の回転による誘起電
圧が電圧波形上に現れるようにできる理由について以下
に説明する。
電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号の供給し
て、電機子巻線３に生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC か
ら電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの出力信号を減じる
演算を行うことで、ブラシレスモータにおいて弱め界磁
制御を行う場合にも、磁石回転子２の回転による誘起電
圧が電圧波形上に現れるようにできる理由について以下
に説明する。
【００２７】ここで、電機子巻線３の等価回路を図３に
示して、電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに
生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC について詳しく説明す
る。図３において、ｅBEF-A ，ｅBEF-B ，ｅBEF-C は磁
石回転子２の回転に伴って生じるＡ相，Ｂ相，Ｃ相の誘
起電圧、Ｌ（ｄｉA ／ｄｔ），Ｌ（ｄｉB ／ｄｔ），Ｌ
（ｄｉC ／ｄｔ），電機子巻線３の各相のコイル３ａ，
３ｂ，３ｃに流れる電流ｉA ，ｉB ，ｉC により生じる
電圧、ＲA ・ｉA ，ＲB ・ｉB ，ＲC ・ｉC は電機子巻
線３の各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃの線路抵抗ＲA ，
ＲB ，ＲC に電流ｉA ，ｉB ，ｉC が流れることにより
生じる電圧降下である。
示して、電機子巻線３の各相の端子３ｄ，３ｅ，３ｆに
生じる電圧信号ＶA ，ＶB ，ＶC について詳しく説明す
る。図３において、ｅBEF-A ，ｅBEF-B ，ｅBEF-C は磁
石回転子２の回転に伴って生じるＡ相，Ｂ相，Ｃ相の誘
起電圧、Ｌ（ｄｉA ／ｄｔ），Ｌ（ｄｉB ／ｄｔ），Ｌ
（ｄｉC ／ｄｔ），電機子巻線３の各相のコイル３ａ，
３ｂ，３ｃに流れる電流ｉA ，ｉB ，ｉC により生じる
電圧、ＲA ・ｉA ，ＲB ・ｉB ，ＲC ・ｉC は電機子巻
線３の各相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃの線路抵抗ＲA ，
ＲB ，ＲC に電流ｉA ，ｉB ，ｉC が流れることにより
生じる電圧降下である。
【００２８】例えば、Ａ相について考えると、電圧信号
ＶA は、 ＶA ＝ｅBEF-A ＋Ｌ（ｄｉA ／ｄｔ）＋ＲA ・ｉA ＋Ｖ
N となるが、電磁装置１０ａにより、Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）
の電圧を作成し、電圧信号ＶA から減じれば、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）＝ｅBEF-A ＋Ｌ（ｄｉA ／ｄ
ｔ）＋ＲA ・ｉA＋ＶN −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ） となり、またＲA ・ｉA の項はｅBEF-A の項と比べて十
分に小さいので無視でき、結果として、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）≒ｅBEF-A ＋ＶN となる。さらに、中性点電位ＶN を差し引けば、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）−ＶN ≒ｅBEF-A となり、ｅBEF-A の項だけが残る。したがって、磁石回
転子２の回転に伴う誘起電圧の変化を検出できることに
なり、磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を検
出できる。
ＶA は、 ＶA ＝ｅBEF-A ＋Ｌ（ｄｉA ／ｄｔ）＋ＲA ・ｉA ＋Ｖ
N となるが、電磁装置１０ａにより、Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）
の電圧を作成し、電圧信号ＶA から減じれば、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）＝ｅBEF-A ＋Ｌ（ｄｉA ／ｄ
ｔ）＋ＲA ・ｉA＋ＶN −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ） となり、またＲA ・ｉA の項はｅBEF-A の項と比べて十
分に小さいので無視でき、結果として、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）≒ｅBEF-A ＋ＶN となる。さらに、中性点電位ＶN を差し引けば、 ＶA −Ｍ（ｄｉA ／ｄｔ）−ＶN ≒ｅBEF-A となり、ｅBEF-A の項だけが残る。したがって、磁石回
転子２の回転に伴う誘起電圧の変化を検出できることに
なり、磁石回転子２の回転位置に対応した位置信号を検
出できる。
【００２９】図４は位置信号検出回路部１１の具体的な
回路構成の一例を示すものであり、以下、位置信号検出
回路部１１の具体的構成について説明する。図４におい
て、電圧信号ＶA はコンデンサＣ1Aにて直流成分がカッ
トされた後、抵抗器Ｒ1A，Ｒ 2Aで抵抗分割されてオペア
ンプからなるバッファＢＦA へ入力される。同様に、電
圧信号ＶB はコンデンサＣ1Bにて直流成分がカットされ
た後、抵抗器Ｒ1B，Ｒ 2Bで抵抗分割されてオペアンプか
らなるバッファＢＦB へ入力される。さらに、電圧信号
ＶC はコンデンサＣ1Cにて直流成分がカットされた後、
抵抗器Ｒ1C，Ｒ 2Cで抵抗分割されてオペアンプからなる
バッファＢＦC へ入力される。そして、バッファＢ
ＦA ，ＢＦB ，ＢＦC の出力端に電圧信号ＶA ′，
ＶB ′，ＶC ′が得られる。バッファＢＦA ，ＢＦB ，
ＢＦC の入力端には、入力保護ダイオードＤ1A，Ｄ2A，
Ｄ1B，Ｄ2B，Ｄ1C，Ｄ2Cが接続されている。
回路構成の一例を示すものであり、以下、位置信号検出
回路部１１の具体的構成について説明する。図４におい
て、電圧信号ＶA はコンデンサＣ1Aにて直流成分がカッ
トされた後、抵抗器Ｒ1A，Ｒ 2Aで抵抗分割されてオペア
ンプからなるバッファＢＦA へ入力される。同様に、電
圧信号ＶB はコンデンサＣ1Bにて直流成分がカットされ
た後、抵抗器Ｒ1B，Ｒ 2Bで抵抗分割されてオペアンプか
らなるバッファＢＦB へ入力される。さらに、電圧信号
ＶC はコンデンサＣ1Cにて直流成分がカットされた後、
抵抗器Ｒ1C，Ｒ 2Cで抵抗分割されてオペアンプからなる
バッファＢＦC へ入力される。そして、バッファＢ
ＦA ，ＢＦB ，ＢＦC の出力端に電圧信号ＶA ′，
ＶB ′，ＶC ′が得られる。バッファＢＦA ，ＢＦB ，
ＢＦC の入力端には、入力保護ダイオードＤ1A，Ｄ2A，
Ｄ1B，Ｄ2B，Ｄ1C，Ｄ2Cが接続されている。
【００３０】また、バッファＢＦA ，ＢＦB ，ＢＦC の
出力端を抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの一端にそれぞれ接続
し、抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの他端を共通接続している
ので、抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの共通接続点には電機巻
線３の中性点電位ＶN に対応した中性点電位ＶN ′が擬
似的に得られる。この中性点電位ＶN ′は、オペアンプ
ＯＰ1 および抵抗器Ｒ4 , Ｒ5 からなる反転増幅器ＮＡ
により極性反転される。
出力端を抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの一端にそれぞれ接続
し、抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの他端を共通接続している
ので、抵抗器Ｒ3A，Ｒ3B，Ｒ3Cの共通接続点には電機巻
線３の中性点電位ＶN に対応した中性点電位ＶN ′が擬
似的に得られる。この中性点電位ＶN ′は、オペアンプ
ＯＰ1 および抵抗器Ｒ4 , Ｒ5 からなる反転増幅器ＮＡ
により極性反転される。
【００３１】そして、オペアンプＯＰ2A，抵抗器Ｒ6A〜
Ｒ9A，コンデンサＣ2Aよりなる積分器付加算器ＡＤA で
は、電圧信号ＶA ′と電磁装置１０ａの出力信号と中性
点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算することで、
図３に関連して述べた電圧ｅ BEF-A を求めている。電磁
装置１０ａの出力信号を減算ではなく加算としているの
は、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ａを予め減
極性になるように積分器付加算器ＡＤA に接続している
ので、結果的に電圧信号ＶA ′から電磁装置１０ａの出
力信号を減じていることになる。さらに、積分器付加算
器ＡＤA の出力を、オペアンプＯＰ3Aおよび抵抗器Ｒ
10A 〜Ｒ12A よりなるヒステリシス付のコンパレータＣ
ＰA で所定のしきい値と比較することで、Ａ相について
の位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子２
の回転によるコイル３ａの誘起電圧と中性点電圧とがク
ロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上が
りおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
Ｒ9A，コンデンサＣ2Aよりなる積分器付加算器ＡＤA で
は、電圧信号ＶA ′と電磁装置１０ａの出力信号と中性
点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算することで、
図３に関連して述べた電圧ｅ BEF-A を求めている。電磁
装置１０ａの出力信号を減算ではなく加算としているの
は、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ａを予め減
極性になるように積分器付加算器ＡＤA に接続している
ので、結果的に電圧信号ＶA ′から電磁装置１０ａの出
力信号を減じていることになる。さらに、積分器付加算
器ＡＤA の出力を、オペアンプＯＰ3Aおよび抵抗器Ｒ
10A 〜Ｒ12A よりなるヒステリシス付のコンパレータＣ
ＰA で所定のしきい値と比較することで、Ａ相について
の位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子２
の回転によるコイル３ａの誘起電圧と中性点電圧とがク
ロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上が
りおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
【００３２】同様にして、オペアンプＯＰ2B，抵抗器Ｒ
6B〜Ｒ9B，コンデンサＣ2Bよりなる積分器付加算器ＡＤ
B では、電圧信号ＶB ′と電磁装置１０ｂの出力信号と
中性点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算すること
で、図３に関連して述べた電圧ｅBEF-B を求めている。
電磁装置１０ｂの出力信号を減算ではなく加算としてい
るのは、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ｂを予
め減極性になるように積分器付加算器ＡＤB に接続して
いるので、結果的に電圧信号ＶB ′から電磁装置１０ｂ
の出力信号を減じていることになる。さらに、積分器付
加算器ＡＤB の出力を、オペアンプＯＰ3Bおよび抵抗器
Ｒ10B 〜Ｒ12B よりなるヒステリシス付のコンパレータ
ＣＰB で所定のしきい値と比較することで、Ｂ相につい
ての位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子
２の回転によるコイル３ｂの誘起電圧と中性点電圧とが
クロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上
がりおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
6B〜Ｒ9B，コンデンサＣ2Bよりなる積分器付加算器ＡＤ
B では、電圧信号ＶB ′と電磁装置１０ｂの出力信号と
中性点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算すること
で、図３に関連して述べた電圧ｅBEF-B を求めている。
電磁装置１０ｂの出力信号を減算ではなく加算としてい
るのは、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ｂを予
め減極性になるように積分器付加算器ＡＤB に接続して
いるので、結果的に電圧信号ＶB ′から電磁装置１０ｂ
の出力信号を減じていることになる。さらに、積分器付
加算器ＡＤB の出力を、オペアンプＯＰ3Bおよび抵抗器
Ｒ10B 〜Ｒ12B よりなるヒステリシス付のコンパレータ
ＣＰB で所定のしきい値と比較することで、Ｂ相につい
ての位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子
２の回転によるコイル３ｂの誘起電圧と中性点電圧とが
クロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上
がりおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
【００３３】また、オペアンプＯＰ2C，抵抗器Ｒ6C〜Ｒ
9C，コンデンサＣ2Cよりなる積分器付加算器ＡＤC で
は、電圧信号ＶC ′と電磁装置１０ｃの出力信号と中性
点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算することで、
図３に関連して述べた電圧ｅBE F-C を求めている。電磁
装置１０ｂの出力信号を減算ではなく加算としているの
は、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ｃを予め減
極性になるように積分器付加算器ＡＤC に接続している
ので、結果的に電圧信号ＶC ′から電磁装置１０ｃの出
力信号を減じていることになる。さらに、積分器付加算
器ＡＤC の出力を、オペアンプＯＰ3Cおよび抵抗器Ｒ
10C 〜Ｒ12C よりなるヒステリシス付のコンパレータＣ
ＰC で所定のしきい値と比較することで、Ｃ相について
の位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子２
の回転によるコイル３ｃの誘起電圧と中性点電圧とがク
ロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上が
りおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
9C，コンデンサＣ2Cよりなる積分器付加算器ＡＤC で
は、電圧信号ＶC ′と電磁装置１０ｃの出力信号と中性
点電位ＶN ′を反転した−ＶN ′とを加算することで、
図３に関連して述べた電圧ｅBE F-C を求めている。電磁
装置１０ｂの出力信号を減算ではなく加算としているの
は、回路構成上の都合であり、電磁装置１０ｃを予め減
極性になるように積分器付加算器ＡＤC に接続している
ので、結果的に電圧信号ＶC ′から電磁装置１０ｃの出
力信号を減じていることになる。さらに、積分器付加算
器ＡＤC の出力を、オペアンプＯＰ3Cおよび抵抗器Ｒ
10C 〜Ｒ12C よりなるヒステリシス付のコンパレータＣ
ＰC で所定のしきい値と比較することで、Ｃ相について
の位置信号が得られる。この位置信号は、磁石回転子２
の回転によるコイル３ｃの誘起電圧と中性点電圧とがク
ロスする点から一定の位相角遅れたポイントで立ち上が
りおよび立ち下がりが生じるような信号となる。
【００３４】そして、前述したように、位相信号出力回
路部１２は、位相信号検出回路部１１の各々の出力信号
に基づき、出力信号の位相遅れと弱め界磁の位相進みを
考慮して、電機子巻線３に流す電流位相を決定して出力
する。ここで、積分を行っているのは、つまり、ローパ
スフィルタ機能を備えているのは、パルス幅変調に伴う
スイッチングノイズを除去するためである。また、本発
明ではパルス幅変調の動作は要旨としないので、詳しい
説明は省いている。また、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６
ｆをオンオフさせる制御回路部１３の動作は入来例の制
御回路部９と同様である。また、コイル３ａ〜３ｃの自
己インダクタンスＬと電磁装置１０ａ〜１０ｃの相互イ
ンダクタンスＭを構造上等しくしなくても、積分器付加
算器ＡＤA ，ＡＤB ，ＡＤC において、抵抗器Ｒ7A，Ｒ
7B，Ｒ7Cの大きさを調整して、抵抗器Ｒ6A，Ｒ6B，Ｒ6C
と異ならせることで、加算演算を行う際の係数を異なら
せることにより、回路的にコイル３ａ〜３ｃの自己イン
ダクタンスＬの項と電磁装置１０ａ〜１０ｃの相互イン
ダクタンスＭの項が等しくなるように調整してもよい。
路部１２は、位相信号検出回路部１１の各々の出力信号
に基づき、出力信号の位相遅れと弱め界磁の位相進みを
考慮して、電機子巻線３に流す電流位相を決定して出力
する。ここで、積分を行っているのは、つまり、ローパ
スフィルタ機能を備えているのは、パルス幅変調に伴う
スイッチングノイズを除去するためである。また、本発
明ではパルス幅変調の動作は要旨としないので、詳しい
説明は省いている。また、ＭＯＳトランジスタ６ａ〜６
ｆをオンオフさせる制御回路部１３の動作は入来例の制
御回路部９と同様である。また、コイル３ａ〜３ｃの自
己インダクタンスＬと電磁装置１０ａ〜１０ｃの相互イ
ンダクタンスＭを構造上等しくしなくても、積分器付加
算器ＡＤA ，ＡＤB ，ＡＤC において、抵抗器Ｒ7A，Ｒ
7B，Ｒ7Cの大きさを調整して、抵抗器Ｒ6A，Ｒ6B，Ｒ6C
と異ならせることで、加算演算を行う際の係数を異なら
せることにより、回路的にコイル３ａ〜３ｃの自己イン
ダクタンスＬの項と電磁装置１０ａ〜１０ｃの相互イン
ダクタンスＭの項が等しくなるように調整してもよい。
【００３５】このブラシレスモータによれば、電機子巻
線３に流れる電流による影響を検出するための電磁装置
１０ａ〜１０ｃを設け、電磁装置１０ａ〜１０ｃの出力
信号を利用して電機子巻線３に流れる電流による影響を
キャンセルしているので、弱め界磁制御のために電流位
相を進める場合であっても、電機子巻線３に進相電流が
流れることによる誘起電圧等の影響を受けることなく、
磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形を得ることが
可能となり、この磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の
波形から位置信号を求めることができ、センサレスタイ
プのブラシレスモータであっても、弱め界磁制御が可能
となる。
線３に流れる電流による影響を検出するための電磁装置
１０ａ〜１０ｃを設け、電磁装置１０ａ〜１０ｃの出力
信号を利用して電機子巻線３に流れる電流による影響を
キャンセルしているので、弱め界磁制御のために電流位
相を進める場合であっても、電機子巻線３に進相電流が
流れることによる誘起電圧等の影響を受けることなく、
磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の波形を得ることが
可能となり、この磁石回転子２の回転に伴う誘起電圧の
波形から位置信号を求めることができ、センサレスタイ
プのブラシレスモータであっても、弱め界磁制御が可能
となる。
【００３６】なお、上記実施の形態では、Ａ，Ｂ，Ｃの
全ての相について、電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを
設けて、全ての相について電磁装置１０ａ，１０ｂ，１
０ｃの出力信号を位置信号検出回路部１１へ供給して３
相分の位置信号を作成したが、これはＭＯＳトランジス
タ６ａ〜６ｆのスイッチング信号を各相毎にアナログ的
に作成するからである。もし、デジタル処理によりＭＯ
Ｓトランジスタ６ａ〜６ｆのスイッチング信号を作成す
る場合には、１相について電磁装置から信号を得て１相
分のみ磁石回転子２の位置に対応した位置信号を作成す
るだけでもよい。この場合、１相の位置信号から３相分
のＭＯＳトランジスタの制御信号を作成するデジタル回
路が必要であるが、図４において、Ｂ相およびＣ相の積
分器付加算器ＡＤB ，ＡＤC 以降の回路が省略できるの
で、位置信号検出回路部１１は回路構成簡略化できる。
全ての相について、電磁装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを
設けて、全ての相について電磁装置１０ａ，１０ｂ，１
０ｃの出力信号を位置信号検出回路部１１へ供給して３
相分の位置信号を作成したが、これはＭＯＳトランジス
タ６ａ〜６ｆのスイッチング信号を各相毎にアナログ的
に作成するからである。もし、デジタル処理によりＭＯ
Ｓトランジスタ６ａ〜６ｆのスイッチング信号を作成す
る場合には、１相について電磁装置から信号を得て１相
分のみ磁石回転子２の位置に対応した位置信号を作成す
るだけでもよい。この場合、１相の位置信号から３相分
のＭＯＳトランジスタの制御信号を作成するデジタル回
路が必要であるが、図４において、Ｂ相およびＣ相の積
分器付加算器ＡＤB ，ＡＤC 以降の回路が省略できるの
で、位置信号検出回路部１１は回路構成簡略化できる。
【００３７】また、上記実施の形態のように、中性点電
位を用いなくても、電機子巻線３に流れる電流により生
じる電圧の分を電磁装置により補正することにより簡易
的に位置信号を作成でき、同様の効果を得ることも可能
である。また、スイッチング素子としては、ＭＯＳトラ
ンジスタに代えて、バイポーラトランジスタなどを使用
してもよいことはいうまでもない。
位を用いなくても、電機子巻線３に流れる電流により生
じる電圧の分を電磁装置により補正することにより簡易
的に位置信号を作成でき、同様の効果を得ることも可能
である。また、スイッチング素子としては、ＭＯＳトラ
ンジスタに代えて、バイポーラトランジスタなどを使用
してもよいことはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】この発明のブラシレスモータによれば、
電機子巻線に流れる電流による影響を検出するための電
磁装置を設け、この電磁装置の出力信号を利用して電機
子巻線に流れる電流による影響をキャンセルしているの
で、弱め界磁制御のために電流位相を進める場合であっ
ても、電機子巻線に進相電流が流れることによる誘起電
圧等の影響を受けることなく、磁石回転子の回転に伴う
誘起電圧の波形を得ることが可能となり、この磁石回転
子の回転に伴う誘起電圧の波形から位置信号を求めるこ
とができ、センサレスタイプのブラシレスモータであっ
ても、弱め界磁制御が可能となる。
電機子巻線に流れる電流による影響を検出するための電
磁装置を設け、この電磁装置の出力信号を利用して電機
子巻線に流れる電流による影響をキャンセルしているの
で、弱め界磁制御のために電流位相を進める場合であっ
ても、電機子巻線に進相電流が流れることによる誘起電
圧等の影響を受けることなく、磁石回転子の回転に伴う
誘起電圧の波形を得ることが可能となり、この磁石回転
子の回転に伴う誘起電圧の波形から位置信号を求めるこ
とができ、センサレスタイプのブラシレスモータであっ
ても、弱め界磁制御が可能となる。
【図１】この発明の実施の形態におけるブラシレスモー
タの構成を示す回路図である。
タの構成を示す回路図である。
【図２】電磁装置の構成を示す斜視図である。
【図３】電機子巻線の等価回路図である。
【図４】位置信号検出回路部の具体構成を示す回路図で
ある。
ある。
【図５】ブラシレスモータの従来例の構成を示す回路図
である。
である。
【図６】図５のブラシレスモータの各部のタイムチャー
トである。
トである。
【図７】通常制御時と弱め界磁制御時の電機子巻線の端
子電圧の違いを示す波形図である。
子電圧の違いを示す波形図である。
【図８】弱め界磁制御時に電機子巻線の１相のコイルに
流れる電流とその相の端子に現れる電圧の波形図であ
る。
流れる電流とその相の端子に現れる電圧の波形図であ
る。
１ ブラシレスモータ本体 ２ 磁石回転子 ３ 電機子巻線 ３ａ〜３ｃ コイル ３ｄ〜３ｆ 端子 ３ｇ 中性点 ４ 直流電源 ５ 半導体コミュテータ装置 ６ａ〜６ｆ ＭＯＳトランジスタ（スイッチング素
子） ７ａ〜７ｆ ダイオード １０ａ〜１０ｃ 電磁装置（電流影響検出器） １１ 位置信号検出回路部（位置信号検出手段） １２ 位相信号出力回路部（位相信号出力手段） １３ 制御回路部（制御手段）
子） ７ａ〜７ｆ ダイオード １０ａ〜１０ｃ 電磁装置（電流影響検出器） １１ 位置信号検出回路部（位置信号検出手段） １２ 位相信号出力回路部（位相信号出力手段） １３ 制御回路部（制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角谷 直之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 神藤 正行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伊藤 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浅野 能成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 磁石回転子および前記磁石回転子の界磁
磁束と鎖交する３相スター結線された電機子巻線を有す
るブラシレスモータ本体と、６個のスイッチング素子を
３相ブリッジ接続して各相の出力端子を前記電機子巻線
の各相の端子に接続した半導体コミュテータ装置と、前
記電機子巻線に生じる電圧信号の前記電機子巻線に流れ
る電流による影響を検出する電流影響検出器と、前記電
流影響検出器の出力信号に基づいた補正演算を行いつつ
前記電機子巻線に生じる電圧信号から前記磁石回転子の
位置に対応した位置信号を検出する位置信号検出手段
と、前記位置信号検出手段の出力信号に基づいて前記電
機子巻線に流す電流の位相を決定して出力する位相信号
出力手段と、前記位相信号出力手段の出力信号を用いて
前記６個のスイッチング素子の導通・遮断を制御し前記
磁石回転子を回転させる制御手段とを備えたブラシレス
モータ。 - 【請求項２】 電流影響検出器が電機子巻線の少なくと
も１相のコイルに流れる電流の微分値を取り出す電磁装
置であり、位置信号検出手段における補正演算が前記電
機子巻線に生じる少なくとも１相の電圧信号から前記電
磁装置の出力信号を減じる演算である請求項１記載のブ
ラシレスモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193000A JPH0947075A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ブラシレスモータ |
| US08/685,081 US5982133A (en) | 1995-07-28 | 1996-07-23 | Brushless motor with rotor position detection compensation caused by induced voltage in rotor |
| CN96111311A CN1062095C (zh) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | 无刷电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193000A JPH0947075A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ブラシレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0947075A true JPH0947075A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16300552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193000A Pending JPH0947075A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ブラシレスモータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982133A (ja) |
| JP (1) | JPH0947075A (ja) |
| CN (1) | CN1062095C (ja) |
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- 1996-07-26 CN CN96111311A patent/CN1062095C/zh not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| CN1146097A (zh) | 1997-03-26 |
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