JPS58172991A - モ−タ正反転切り換え回路 - Google Patents

モ−タ正反転切り換え回路

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JPS58172991A
JPS58172991A JP57051344A JP5134482A JPS58172991A JP S58172991 A JPS58172991 A JP S58172991A JP 57051344 A JP57051344 A JP 57051344A JP 5134482 A JP5134482 A JP 5134482A JP S58172991 A JPS58172991 A JP S58172991A
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JP
Japan
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motor
motor drive
waveform
current
normal
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JP57051344A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Nishijima
英男 西島
Katsumi Sera
世良 克己
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58172991A publication Critical patent/JPS58172991A/ja
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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
    • H02P6/30Arrangements for controlling the direction of rotation

Landscapes

  • 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】 本発明はモータ駆動回路に係り、特にモータ正反転切り
換え回路に関するものである。
従来の直流モータの一例として、6相モータを例に示す
。第1図は従来の6相両方向通電方式のモータの回転原
理の説明図であり、第2図は各コイルへの通電区間切り
換えを示すロジック群である(以下単にそれぞれU+ 
* U2 + V+ 、 V2及びWl、 W2と称す
)。また第3図は、一般的な6相モ一タ駆動回路である
。さらに説明を加える0 第1図に於て、1はロータを、2,3.4は固定子の3
相コイルU、V、W(以下単にコイルU、コイルV、コ
イルWと称す)を示し、且つ相対的な位置関係を示す。
なおここでは、説明を簡単にするために、永久磁石のロ
ータ1が固定されていて、コイルU、V、Wがロータに
対し、相対的に移動するものとする。またロータ1.及
びコイルU、V、Wは夫々直線状に展開されている。そ
してロータ1のNS交互の永久磁石により発生する磁界
は、コイルU、V。
Wをはさんで対向するヨーク板5.6との間で閉磁路を
形成する。ここで、各コイルU、V。
Wは夫々はぼ電気角180°(即ち、NまたはSの永久
磁石の1個分の中)にわたり巻着される。
そしてコイルU、V、Wは夫々電気角12o0の位相差
で以って配置されている。
次に第2図の波形群は、例えばホール素子等を使用して
、モータの回転位置を検出した波形群より作る(図示せ
ず)。
また第6図は一般的な3相モ一タ駆動回路である。13
〜15はpnpトランジスタ(以下単にQl、Q2.Q
3と称す)を16〜18はnpn)ランジスタ(以下単
にQ4.Q5.Q6と称す)を示す。ま7’!−19ハ
コイルU、20はコイルV、21HコイルWを、22は
モータ駆動用電源を示す。また第2図の波形群が、この
駆動回路の駆動波形となる。
なお第2図における符号と第3図のそれとは一致する。
次にモータの回転原理悴っ・;き述べる。まず初めに各
相コイルはθ0の位置にあるとする(1+>。
ここよりコイルが電気角6o0移動した時(θ1)。
vlちコイルUがN極に達した時(tz)、Utにより
Qlが、V2によりQ4がONする。そこで電流はQl
からコイルU、Vを経由してQ5に流れこむ。図1には
電流の向きも併せて示す。ここでU及びVコイルの前端
及び後端に流れる電流と、これらを鎖交する磁束により
、それぞれのコイルには同一回転方向のローレンツ力が
発生する。そしてこの力によりコイルは電気角60°進
んだθ2の位[1で移動する(t3)。この時V2は1
L“に変わり、コイル■への電流は断たれる。そしてW
2によりQ6がONするので、駆動電流はQlよりU。
Wコイルを経由しQ6に流れ込む。ここでコイルに発生
する回転力は、前記の力と方向も同一であり、コイルは
さらに電気角で6o0進んだ03の位置まで移動する(
t4)o以下同様にコイル電流の切り換えを行いながら
モータは回転する。即ちモータドライブ波形としては、
電気角120°ずつ位相の違う出力段1)np)ランジ
スタを駆動・・1・、 する3つの波形(Ul+ v+ + Wt )と、これ
らと電気角60°の位相差をもち、且つ互いに電気角1
20°の位相差を持つ出力段npn )ランジスタを駆
動する3つの波形が必要である。
次にモータの回転方向を反転するには、コイルへ流す電
流の向きを反転すればよい。そこで第6図に示すモータ
駆動回路のドライブ波形であルUtとUl、VlとV2
+及びWlとW2とを極性をそれぞれ反転し、入れかえ
ればよい。ここでU>。
Ulを例にとり、これを詳しく説明する。第4図工反転
切り換え時のUt I Ulの状態を第4図に波形23
.24で示す0図中の破線Tを境に、左側を正転モード
、右側を反転モードとする。
正転時U1のドライブ波形であったものが、反転モード
に切り変わると、極性が反転しUlのドライブ波形に変
わる。また同様に正転時U2のドライブ波形であったも
のが、反転モードに変わると、極性が反転しUlのドラ
イブ波形になる0ところで、正転から反転へ切り変わる
直前、TJ2は1H“である。そして、Q4ペースは、
反転モードに変わりUlが″L“に変わるが、ペース蓄
積効果によりしばらくの期間ON状態にある。一方Ql
は、反転モードに変わるとUlにより直ちにON状態に
変わる。そこでモータ回転方向切り換え時に、Ql、Q
4がともにON状態になり、電源からQ+ 、 Q4を
経由しGNDへ過大な・電流が流れるという欠点があっ
た0なおここではUl、Ulとの関係で述べたが、Vl
 、 V2もしくはWt + W2でも同様な事がおこ
る。
本発明の目的は、上記した欠点を改善し、モータ回転方
向の切9換え時に、過大な電流が流れないモータ正反転
切り換え回路を提供する事にある。
本発明は上記目的を達成するために、モータの正反転切
り換え時に発生する出力段トランジスタが、ペース蓄積
効果によるON状態を脱するのに充分な期間を正反転切
り換え回路により設け、この期間はモータ駆動信号発生
器によりモータ駆動電流を遮断し、モータ駆動段に過大
な電流が流れる事を防止するものである。
以下、本発明の一実施例を説明する。まず第5図により
モータ駆動波形発生法につき述べ、次に第6図、第7図
にこのモータ駆動波形を発生ずるモータ駆動信号発生器
の一具体的実施回路図を示し、その動作説明を行なう。
最後に第8図、第9図により正反転切り換え回路の動作
説明を行なう。
第5図にホール素子から得る矩形波とモータ駆動波形を
示す。25はコイルUに関するホール素子より得る矩形
波(以下単にUと称す)、2627はコイル■、Wに関
する矩形波である(以下単に■及びWと称す)0また2
8〜35はU+ + Uz +v、 、 v2 、及び
WIHW2のモータ駆動波形を示す。
次にこの図を用い、モータ駆動波形のつくり方につき説
明する。まず正転時のQ+のドライブ波形であるUlは
、■の極性を反転した夏とUとの論理積U−Vでつくる
(波形28)0また。2のドライブ波形であるU2はU
の極性を反転したUとVの論理積U−Vでつくる(波形
29)。以下V1n V−W 、 V21d・w 、 
w、は、W−U 、 W2はWUの論理積によりつくる
。これらを順に波形30〜波形33で示す。反転時のモ
ータ駆動波形も論理積演算によりつくるが、説明は省略
する。
次にモータ駆動信号発生器の一具体的回路と駆動段トラ
ンジスタを第6図に示す。ここでは藺略化のために、U
相に関係する部分だけを示す。また駆動コイルについて
は省略する。64゜65はUの入力端子、36はダイオ
ード接続されたpnp)ランジスタ、67はpnp)ラ
ンジスタロ8、ろ9はnpn)ランジスタ、 40は電
流量Ioの定電流源である。41はダイオード接続され
たpnp )ランジスタ(以下Q41と称する)、42
は1)np)ランジスタ(以下Q42と称する)。
j3,44はnpn )ランジスタ(以下Q43 + 
Q”と称す)、45は電流量Ioの定電流源である。4
6は抵抗、47は抵抗(以下R47と称する)、48は
npn)ランジスタである。49,5[]はVの入力端
子、51はダイオード接続されたpnpトランジスタ、
52はpnp)ランジスタ、 53.54はnpn)ラ
ンジスタ、55は電流量■。の定電流源である。   
 ゛ 56はダイオード接続されたpnpトランジスタ(以下
Qssと称する)、57はpnp)ランジスタ(以下Q
57と称する) 、 58.59はnpnトランジスタ
(以下Qss * Qs 9と称す)、60は電流量I
oの定電流源である。61は抵抗(以下R61と称する
)、62はnpn トランジスタ、63は正反転切り換
え信号入力端子、64は正反転切り換え回路、65は電
圧源である。
次に第7図にU、Vをそれぞれ波形66、波形67で示
す。また波形68.波形69はR47及びR61の電圧
波形であるが、ここでは位相関係のみを示す。第6図及
び第7図を用いながら動作説明を行なう。入力端子63
に入力する正反転切り岸え信号により正反転切り換え回
路64は動作する。
そして、正転時(反転時)においては、正反転切り換え
回路の出力端子b(出力端子a)が、電流源45.60
(電流源40と55)を働かす。いま説明のためにモー
タは正転モードとし、正反転切り換え回路64の出力端
すにより電流源45と60が働いているとする。従って
Q431 Q44及びQss * Q59で構成する差
動増幅器が動作状態にある。第7図中のtlxt2では
Uは′H〃である。
従ってQ44はONする。そこでQ41にIoの電流が
流れ、同時にQ42にもIoの電・流が流れ、これがR
47に流れ込む一方この時Vは1L“であり、Qssは
ONL、Qstに流れる電流IoがQ52にも流れ、そ
の電流はR47に流れ込む。従ってこの時のR47の両
端電圧は2IOR47(波形68)である。
次にt2〜t3では■が1H“に変わるためQssは0
FFI、、R47にViQs2からの電流は流れず、R
4?の両端電圧はl0R47に変わる(波形6B)。
さらにt3〜t4では、Uは1L“に変わりQ44はO
FFし、R47にはQ42からの電流は流れず、R47
の両端電圧は零となる○ 次にt4〜t5ではVが′L“に変わるのでQssがO
Nし、R47にQS2からの電流が流れ、R4フの両端
電圧はl0R47になる。以下同様に考え波形6日が得
られる。ここで電圧波形68でI(lR47を越えた部
分のみに着目すると、論理積UVに一致する。さらに、
R47の両端電圧が2IOR47に々る期間のみ、トラ
ンジスタ48がONする様に、予めR47の抵抗値を設
定すると、トランジスタ13は前記期間のみONする。
従って等測的にUlの波形が得られた事になる。波形6
9についても同様に考え、これが等測的にU2の波形と
なる。
モータ反転時は、正反転切り換え回路64のa出力端子
によりトランジスタ38.39及びトランジスタ53.
54で構成する差動増幅器が動作状態になる。動作につ
いては前述の通りである。
次にモータ正反転の切り換え時のある一定期間は、正反
転切り換え回路64により、第6図中に示す全ての電流
源が遮断状態になる。従ってこの期間はR47+ R6
1には電流は流れず、出力段トランジスタ13及び16
はOFFする。
次に正反転切り換え回路64について詳細に説明を加え
る。70は定電流源、 71 、72はpnp)ランジ
スタ(以下Q711 Q72と称する)、73゜74は
抵抗、75は電圧Ebの定電圧源である。76は定電圧
源、 77、78Vin p nトランジスタ(以下Q
rr * Qysと称する)、79は電圧Eac7)定
電圧源80.81は正反転切り換え回路64の出力であ
る。
なおQ7? I Q?[lのコレクタに示すa+bの符
号する。次に第9図は正反転切り換え回路64の特性図
であり、横軸はQylのベースに入力する正反転切り換
え信号の電圧を示し、縦軸はQ71゜Q?2のコレクタ
電圧を示す。なお同一図面上にQ?1 、072収方の
特性を波形82及び波形83で示す。
次に動作説明を行なうOモータは正転モードにあり、正
反転切り換え信号は′L“でありQ71はONl 07
2はOFFしているとする(第9図。
状態A)。この時Q?1のコレクタ電圧はEa +VF
(VFはダイオードのON!圧)であるから(波形82
)、)ランジスタフ7はONする0すると出力端81か
らの信号で電流源45.60が動作する。
一方反転時(第9図、状態C)は、正反転切り神え信号
は1H“でありQ71はOF F 、 Q72はONす
る。するとQ72のコレクタ電圧はEa+VF(波形8
5)であるからトランジスタ77がONL出力端80か
らの信号で電流源40.55が動作する次に正反転の切
り換え時(第9図、状態B)はQ71 + Q72双方
のコレクタ電圧はEa 十VF以下である(波形82.
波形86)ので、トランジスタ77゜78はONLない
従って第6図中に示す定電流源を全て連断する事になる
本発明によれば、正反転の切り換え時はモータ駆動電流
を遮断するので、正反転切り換え時でも駆動トランジス
タに過大電流は流れず、安全動作領域内で使用可能とな
り、駆動トランジスタの破壊等が起こらなくなるという
効果がある0
【図面の簡単な説明】
第1図はモータ回転原理図、第2図はモータ駆動波形図
、第3図はモータ駆動段回路図、第4図はモータ駆動波
形図、第5図はモータ駆動波形図、第6図は本発明の具
体的実施回路図、第7図はモータ駆勢波形図、第8図は
正反転切り換え回路図、第9図は正反転切り換え回路の
特性図である。 Q、 45.55.60川定電流源 70・・・定を流源 71.72・・・pnp l’クランスタフ5.74・
・・抵抗 77.78・・npn)ランジスタ フ9・・・定電圧源 ’、!、y”  1 名 1 区 第 2 図 七、tztit4ts      ん 正  転 第 3図 第 4(21 第5図 駒                   っ−33第
 6 図 第 7 図 も 9 図 448−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. t モータの回転位置を検出する位置検出手段と、該位
    置検出手段の出力によりモータ駆動用信号を発生する信
    号発生手段と、該信号発生手段の出力によりモータコイ
    ルを駆動するモータ駆動段と、該モータ駆動段に流す電
    流を可変する速度制御手段と、正反転切り換え信号によ
    り前記信号発生手段の出力を切り換えてモータの回転方
    向を制御する正反転切り換え手段とからなるモータ駆動
    回路に於て、前記正反転切り換え時に一定期間、前記信
    号発生手段によりモータ駆動電流を遮断する電流遮断期
    間を設ける事を特徴とするモータ正反転切り換え回路。
JP57051344A 1982-03-31 1982-03-31 モ−タ正反転切り換え回路 Pending JPS58172991A (ja)

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