JPS58215988A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents
ブラシレス直流モ−タInfo
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- JPS58215988A JPS58215988A JP57100405A JP10040582A JPS58215988A JP S58215988 A JPS58215988 A JP S58215988A JP 57100405 A JP57100405 A JP 57100405A JP 10040582 A JP10040582 A JP 10040582A JP S58215988 A JPS58215988 A JP S58215988A
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- current
- voltage
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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
- H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は複数相のコイルへの電流路をトランジスタ1こ
より電子的に切り換えていくブラシレス直流モータに関
するものである。
より電子的に切り換えていくブラシレス直流モータに関
するものである。
従来のブラシレス直流モータでは、出力電比の一定な直
流電源からトランジスタ等を用いて減圧、制御してモー
タコイルに駆動電圧を供給していた。
流電源からトランジスタ等を用いて減圧、制御してモー
タコイルに駆動電圧を供給していた。
その結果、直流電源の供給m力はコイルでの有効消費!
力と駆動トランジスタのコレクタ損失の和となる。
力と駆動トランジスタのコレクタ損失の和となる。
通常のブラシレス@扼モータにおいては、駆動トランジ
スタのコレクタ損失がかなり犬きく、電線の供給m力に
対フ゛る有効消費電力の比(電力効率)はかなり小。さ
く、10%〜80%程度であった。
スタのコレクタ損失がかなり犬きく、電線の供給m力に
対フ゛る有効消費電力の比(電力効率)はかなり小。さ
く、10%〜80%程度であった。
特に、テープレコーダ等のリールモータでは、低速反、
低駆動力動作時の効率が著しく悪くなっていた。
低駆動力動作時の効率が著しく悪くなっていた。
このようなブラシレス直流モータをリールモータとして
使用する場合には、単巻時に起動時向の短い高速回転が
要求され、モータコイルへの供給電流を大きく設定され
ている。この場合、モータの回転上昇に伴ってコイルの
逆起電圧が大きくなり、駆動トランジスタは過渡的に過
飽和状態となり、回路動作の不安定および電流リップル
の増大を起こしていた。電圧リップルは発生トルクのリ
ップルを生じ、モータの振動や騒音を引き起こすため大
きな間組となっていた。
使用する場合には、単巻時に起動時向の短い高速回転が
要求され、モータコイルへの供給電流を大きく設定され
ている。この場合、モータの回転上昇に伴ってコイルの
逆起電圧が大きくなり、駆動トランジスタは過渡的に過
飽和状態となり、回路動作の不安定および電流リップル
の増大を起こしていた。電圧リップルは発生トルクのリ
ップルを生じ、モータの振動や騒音を引き起こすため大
きな間組となっていた。
また、速度制卸を施こしたモータにおいては、起動、加
速時点において駆動トランジスタが過飽和状態になり、
振動、騒音を生じると共に制御の引き込み特性も悪化さ
せ、問題となっていた。
速時点において駆動トランジスタが過飽和状態になり、
振動、騒音を生じると共に制御の引き込み特性も悪化さ
せ、問題となっていた。
本発明は、そのような問題点を改良するtこめに、駆動
トランジスタの動作電圧(バイポーラトランジスタにお
い°Cはコレクタ・エミッタ間電比、電界効果トランジ
スタにおいてはドレイン・ソース間電圧)を検出して、
その動作電圧が大きい叫(通常の動作時)には検出信号
にもとづいてスイッチング方式の電圧変換手段の出力電
圧を制御し、動作m圧が小さくなり飽和に近くなると検
出信号にもとづいてコイルへの供Gk流を修正するよう
にして、通常動作時には電圧変換手段により電力効率を
向上さセると共に、起動、加速時などの駆動トランジス
タの飽和も(、りは過飽和を防ぐようにしたブラシレス
直流モータを実現したものである。
トランジスタの動作電圧(バイポーラトランジスタにお
い°Cはコレクタ・エミッタ間電比、電界効果トランジ
スタにおいてはドレイン・ソース間電圧)を検出して、
その動作電圧が大きい叫(通常の動作時)には検出信号
にもとづいてスイッチング方式の電圧変換手段の出力電
圧を制御し、動作m圧が小さくなり飽和に近くなると検
出信号にもとづいてコイルへの供Gk流を修正するよう
にして、通常動作時には電圧変換手段により電力効率を
向上さセると共に、起動、加速時などの駆動トランジス
タの飽和も(、りは過飽和を防ぐようにしたブラシレス
直流モータを実現したものである。
以下本発明を図示の実施例にもとづいて説明する。第1
図は本発明のブラシレス直流モータの実施例を表わす電
気回路1である。第1図におい°C1(IJ (2](
3)は8相のコイル、(4)はモータ可動部(ロータ)
にとりつけられた界磁用のマグネット、(5) (6)
(7)はコイル(1)(21<31に電流を供給する駆
動トランジスタ、(8)はマグネット(4)の磁束i感
知するホール素子II) @wからなる位に検出器、(
9)は位置検出器(8)の出力に応じて駆動トランジス
タ(5) (6) (7)の通解を分配制卸する分配制
御器、Qlは直流m源−より可及出力の直流m圧VMを
得るスイッチング方式の電圧変換器、Ovは駆動トラン
ジスタ(5)(6)(7)の励亀時の動作m圧を検出す
る動作検出器である。
図は本発明のブラシレス直流モータの実施例を表わす電
気回路1である。第1図におい°C1(IJ (2](
3)は8相のコイル、(4)はモータ可動部(ロータ)
にとりつけられた界磁用のマグネット、(5) (6)
(7)はコイル(1)(21<31に電流を供給する駆
動トランジスタ、(8)はマグネット(4)の磁束i感
知するホール素子II) @wからなる位に検出器、(
9)は位置検出器(8)の出力に応じて駆動トランジス
タ(5) (6) (7)の通解を分配制卸する分配制
御器、Qlは直流m源−より可及出力の直流m圧VMを
得るスイッチング方式の電圧変換器、Ovは駆動トラン
ジスタ(5)(6)(7)の励亀時の動作m圧を検出す
る動作検出器である。
また、曽はモータ可動部の速度を検出して速度に応じた
指令信号(101)を発生する速度検出器、0<は指令
信′月(101)の電圧に応じた電流i4を出力する電
流変換器、QGは電流i4に比例する電流i5.i、を
得る相似m流発生器である。
指令信号(101)を発生する速度検出器、0<は指令
信′月(101)の電圧に応じた電流i4を出力する電
流変換器、QGは電流i4に比例する電流i5.i、を
得る相似m流発生器である。
次に、その動作奢こついて説明する。速度検出器Q4は
、たとえば周波数発電機と周期・電圧及換器にて構成さ
れ、モータの回転速度が遅いと指令信号(101)の電
圧を小さくし・所定の回転速度になると指令信号Qo1
)を大きりジ〔いく。指令信号(101)/は亀かし変
換器Q4に入力され、抵抗−国による所定の電圧レベル
と比較される。電流変換器04は、たとえば差動m圧増
幅器と電圧・電流変換器1こよって構成され、指令(f
i号(101)と所定の電圧(抵抗a111と抵抗−の
分割電圧)を比較し、その差に応じた電流i4を吸引す
る。
、たとえば周波数発電機と周期・電圧及換器にて構成さ
れ、モータの回転速度が遅いと指令信号(101)の電
圧を小さくし・所定の回転速度になると指令信号Qo1
)を大きりジ〔いく。指令信号(101)/は亀かし変
換器Q4に入力され、抵抗−国による所定の電圧レベル
と比較される。電流変換器04は、たとえば差動m圧増
幅器と電圧・電流変換器1こよって構成され、指令(f
i号(101)と所定の電圧(抵抗a111と抵抗−の
分割電圧)を比較し、その差に応じた電流i4を吸引す
る。
電流変換器041の出力電流i4は相似m流発生器(ト
)に入力される。相似m流発生器0保はトランジスタt
i111119 M I7+と抵抗−m−からなるカレ
ントミラーによって構成され、電流i4に相似の(比例
する)wL流流器5L+を出力し、出−力直流i5は分
配側ζ中器(9)の抵抗0漫によって電圧信号■1に変
換され、出力電流i6は定直流綜弊の電流18と合成さ
れて動作検出器(ロ)の抵抗昧とダイオード峡1−によ
つ゛C亀圧信号v3に変換される(V+と■3は共に指
令信号(101)に応じて変化する)。
)に入力される。相似m流発生器0保はトランジスタt
i111119 M I7+と抵抗−m−からなるカレ
ントミラーによって構成され、電流i4に相似の(比例
する)wL流流器5L+を出力し、出−力直流i5は分
配側ζ中器(9)の抵抗0漫によって電圧信号■1に変
換され、出力電流i6は定直流綜弊の電流18と合成さ
れて動作検出器(ロ)の抵抗昧とダイオード峡1−によ
つ゛C亀圧信号v3に変換される(V+と■3は共に指
令信号(101)に応じて変化する)。
分配制御器(9)の魁61L制御器0υはたとえば差動
電圧増幅器とm圧電乳液換器にて構成され、指令信号(
101)に応動する電圧信号V、と抵抗On助の電圧降
下■、を比較し、その両者の差に応じtこ電流を出力し
、選択器(2)の共通エミッタ亀施として供給する。
電圧増幅器とm圧電乳液換器にて構成され、指令信号(
101)に応動する電圧信号V、と抵抗On助の電圧降
下■、を比較し、その両者の差に応じtこ電流を出力し
、選択器(2)の共通エミッタ亀施として供給する。
選択器(2)のトランジスタ翰−曽の各ベース端子には
、位置検出器(8)のホール素子Q■Iの出力電圧がそ
れぞれ印加されている。ホール素子elυ報翰はマグネ
ット(4)の磁束を感知し、その回転位置に応じたアナ
ログ電圧信号を発生する。トランジスタ(ト)(ハ)曽
は、そのベース電圧の差に応じて共通エミッタLfAt
を各コレクターカシに分配し、ベースm圧の最も低いl
・ランジスタのコレクタm流が最も大きくなり、他のト
ランジスタのコレクタm流は零となる。
、位置検出器(8)のホール素子Q■Iの出力電圧がそ
れぞれ印加されている。ホール素子elυ報翰はマグネ
ット(4)の磁束を感知し、その回転位置に応じたアナ
ログ電圧信号を発生する。トランジスタ(ト)(ハ)曽
は、そのベース電圧の差に応じて共通エミッタLfAt
を各コレクターカシに分配し、ベースm圧の最も低いl
・ランジスタのコレクタm流が最も大きくなり、他のト
ランジスタのコレクタm流は零となる。
トランジスタ(ト)(ロ)(2)の各コレクタm流はm
動トランジスタ(5) (6) (7)の各ベースmb
iもとなり、m派増幅されてコイル(1)(2)(3)
へ供給される。コイル(1)(2)(3)への供給−流
は%J、カL検出用の抵抗曽(電流検出手Pi)の電圧
降下として検出され、電流修正用の抵抗@(m流修正手
段)を介して電流制御器cIυに入力される。
動トランジスタ(5) (6) (7)の各ベースmb
iもとなり、m派増幅されてコイル(1)(2)(3)
へ供給される。コイル(1)(2)(3)への供給−流
は%J、カL検出用の抵抗曽(電流検出手Pi)の電圧
降下として検出され、電流修正用の抵抗@(m流修正手
段)を介して電流制御器cIυに入力される。
これにより、電流制御器C1υ1選択器(2)、駆動ト
ランジスタ(5)(6+ (7)および抵抗に)(ロ)
によって、第1の帰還ループ(電流帰還ループ)が構成
され、コイル(1) (2J(3)への供給亀かbは確
実に指令イハ号(101)に対応した一流値となしてい
る(実際には、内示の■1とV2か等しくなるように制
呻かかかる)L、これについ゛C説明すれば、ル令信号
(101)が小さくなると亀圧他月Vlが大きくなり、
電流制御器0υの出力m流が大きくなる。選択器(2)
により選はれた駆動トランジスタのベースkmが大きく
なり、従って、コイルへの供給電流および抵抗御の電圧
降下か大きくなり、翫肚信号V2を大きくし、■2か■
1と等しくまたはほぼ等しくなって安定となる。
ランジスタ(5)(6+ (7)および抵抗に)(ロ)
によって、第1の帰還ループ(電流帰還ループ)が構成
され、コイル(1) (2J(3)への供給亀かbは確
実に指令イハ号(101)に対応した一流値となしてい
る(実際には、内示の■1とV2か等しくなるように制
呻かかかる)L、これについ゛C説明すれば、ル令信号
(101)が小さくなると亀圧他月Vlが大きくなり、
電流制御器0υの出力m流が大きくなる。選択器(2)
により選はれた駆動トランジスタのベースkmが大きく
なり、従って、コイルへの供給電流および抵抗御の電圧
降下か大きくなり、翫肚信号V2を大きくし、■2か■
1と等しくまたはほぼ等しくなって安定となる。
この第1の帰還ループの動作により、駆動トランジスタ
(5) (61(7)のh□バラツキ等の影旨は著しく
小さくなる。また、マクネット(4)の回転に伴つ゛C
ホール素子(41) U Uの出力電圧か変化し、対応
するコイルに一流を供給するように、駆動トランジスタ
(3)(4)(5)の通電を分配側(+li L/、切
換えていく。
(5) (61(7)のh□バラツキ等の影旨は著しく
小さくなる。また、マクネット(4)の回転に伴つ゛C
ホール素子(41) U Uの出力電圧か変化し、対応
するコイルに一流を供給するように、駆動トランジスタ
(3)(4)(5)の通電を分配側(+li L/、切
換えていく。
なお、コンデンサ(ト)は上述の帰還ループの位相補償
(発振防止)のためにつけている。また、コイルtl)
(2+ (3)に並列に接続された抵抗θ0郷輪とコ
ンデンサリフ)に)lJjllの直列回路は、通電路の
切線えに伴うスパイク市1圧を低紙するものである。
(発振防止)のためにつけている。また、コイルtl)
(2+ (3)に並列に接続された抵抗θ0郷輪とコ
ンデンサリフ)に)lJjllの直列回路は、通電路の
切線えに伴うスパイク市1圧を低紙するものである。
次に、電圧変換器OQおよびに作模出器01)の動作に
つい゛C貌明する。電圧変換器OQは、血に電源に)の
正極端子(Vs= 20V )からコイル(1)(21
(3)の共通飯続端子へ至る給亀回路中にエミッタ・コ
レクタ路を直列にして挿入された給%も制御用半導体ス
イッチング糸子を構成フるところのスイッチングトラン
ジスターと、フライホイールタイオード(財)と、イン
ダクタンス素子(財)と、コンデンサに)と、スイッチ
ンク制御器(財)によって構成され°Cいる。スイッチ
ング制御器Oルは、たとえば鋸歯状波発振器とコンパレ
ータ等の周知の種々の構成が利用でき、入力’ttJr
Mj i2に応じたデユティのパルス(MMを得゛C
、スイッチングトランジスタ働をオン・オフ制御する。
つい゛C貌明する。電圧変換器OQは、血に電源に)の
正極端子(Vs= 20V )からコイル(1)(21
(3)の共通飯続端子へ至る給亀回路中にエミッタ・コ
レクタ路を直列にして挿入された給%も制御用半導体ス
イッチング糸子を構成フるところのスイッチングトラン
ジスターと、フライホイールタイオード(財)と、イン
ダクタンス素子(財)と、コンデンサに)と、スイッチ
ンク制御器(財)によって構成され°Cいる。スイッチ
ング制御器Oルは、たとえば鋸歯状波発振器とコンパレ
ータ等の周知の種々の構成が利用でき、入力’ttJr
Mj i2に応じたデユティのパルス(MMを得゛C
、スイッチングトランジスタ働をオン・オフ制御する。
電圧変換器Qilの出力電圧VMは、スイッチングトラ
ンジスタ@、りのオフ時間、オフ時間(実質的なデユテ
ィ比率)に関係して変化する。出力電圧V、−は3相の
コイル+IJ (2) (31および駆動トランジスタ
(5J (6](7月こ供給され、前述の分配制御器(
9)の動作1こ従つ−r: IIIQ次活性となる駆動
トランジスタが切換わつ”Cいく。
ンジスタ@、りのオフ時間、オフ時間(実質的なデユテ
ィ比率)に関係して変化する。出力電圧V、−は3相の
コイル+IJ (2) (31および駆動トランジスタ
(5J (6](7月こ供給され、前述の分配制御器(
9)の動作1こ従つ−r: IIIQ次活性となる駆動
トランジスタが切換わつ”Cいく。
動作検出器αυは通電状態にある駆動トランジスタの動
作電圧を検出する電圧検出器σりと、その検出出力11
に応じて亀圧鮒換器u1への出力12と分配制御器(9
)の電流修正手段への出力i、を得る出力光止器(Le
)によって構成され“Cいる。
作電圧を検出する電圧検出器σりと、その検出出力11
に応じて亀圧鮒換器u1への出力12と分配制御器(9
)の電流修正手段への出力i、を得る出力光止器(Le
)によって構成され“Cいる。
相似側4か1.発生器uijの出力m流i6と定−流1
8は合成されて動作検出器Qυの電圧検出器OQの抵抗
−とタイ項一ドメIl−に与えられ、駆動トランジスタ
の共通接続点(1芝ツタ端子)から勇足のmIf値v3
の基準電圧を拘ている。各検出トランジスタわ々州−の
−Cilu (エミッタf%iti f )は10流的
に(直接または抵抗・タイ副−ド等を介し°C)基準の
電位点(V3の点)に接続され、一端(ベース端子)は
それぞれ馳駆トランジスタ(51(61(7)の各出力
端子(コレクタ端子)K面泥的に接ゎ″じされている。
8は合成されて動作検出器Qυの電圧検出器OQの抵抗
−とタイ項一ドメIl−に与えられ、駆動トランジスタ
の共通接続点(1芝ツタ端子)から勇足のmIf値v3
の基準電圧を拘ている。各検出トランジスタわ々州−の
−Cilu (エミッタf%iti f )は10流的
に(直接または抵抗・タイ副−ド等を介し°C)基準の
電位点(V3の点)に接続され、一端(ベース端子)は
それぞれ馳駆トランジスタ(51(61(7)の各出力
端子(コレクタ端子)K面泥的に接ゎ″じされている。
検出トランジスタQ〕力1531□□□の出力m流は合
Jhrされて(コレクタ端子を共通接続)、ダイオード
−、トランジスター、b 抗l01l hからなるカレ
ントミラーによつ〔反転、増幅されて出力される。
Jhrされて(コレクタ端子を共通接続)、ダイオード
−、トランジスター、b 抗l01l hからなるカレ
ントミラーによつ〔反転、増幅されて出力される。
駆動l・ランジスタ(5) (6J(7)の動作電圧が
上述の基準m肚■3よりもエミッタ・ベース間順方向電
圧(v−ζ0.7V)分小さくなると、対応する検出ト
ランジスタが活性となりコレクタ側に市、沌を出力する
。
上述の基準m肚■3よりもエミッタ・ベース間順方向電
圧(v−ζ0.7V)分小さくなると、対応する検出ト
ランジスタが活性となりコレクタ側に市、沌を出力する
。
従つ°C1C1通線状態る駆動トランジスタの動作重圧
に応じた電流i1がm比検出器oQより出力される。
に応じた電流i1がm比検出器oQより出力される。
これについて、第2内および第8図を参照しそ説明する
。第2図は駆動トランジスタ(5)が通電状態にあり、
コイル(1)に′一流を供給している場合を示している
。いま、駆動トランジスタ(5)の動作亀抗値を島6、
抵抗−を流れる一流を14、検出トランジスタ畷のコレ
クタ限流をjcとすると、VC1+V。”= 2 Vo
十R5Tl°L −−−[1)Is +13
= Ic +1a ・川−=
(2)となり、これによりi、について求めるとIc
=(i、l+1a ) −H,、’ (VCI VD
) ・・曲…(3)となる。実際のコレクタ限
流icは駆動トランジスタ(5)の動作m圧V4に応じ
て第8図のように変化し、 (1) Veil≦Vnでは i、与i6+I6 °°°−°−
(4)(If) Vo < Vex:p VD+R6
s ・(16+ Is )ではic”” (i’s十L
+し H,、(Vex Va) 曲・曲(5)(1
11ン Vo +Rss −(in +1g ) <
Vc麓ではi、=0
・・・・・・・・・ (6)となる。電圧検
出器OQの出力に九itはコレクタ限流jcに比例する
から、第8図の特性と同じになる。
。第2図は駆動トランジスタ(5)が通電状態にあり、
コイル(1)に′一流を供給している場合を示している
。いま、駆動トランジスタ(5)の動作亀抗値を島6、
抵抗−を流れる一流を14、検出トランジスタ畷のコレ
クタ限流をjcとすると、VC1+V。”= 2 Vo
十R5Tl°L −−−[1)Is +13
= Ic +1a ・川−=
(2)となり、これによりi、について求めるとIc
=(i、l+1a ) −H,、’ (VCI VD
) ・・曲…(3)となる。実際のコレクタ限
流icは駆動トランジスタ(5)の動作m圧V4に応じ
て第8図のように変化し、 (1) Veil≦Vnでは i、与i6+I6 °°°−°−
(4)(If) Vo < Vex:p VD+R6
s ・(16+ Is )ではic”” (i’s十L
+し H,、(Vex Va) 曲・曲(5)(1
11ン Vo +Rss −(in +1g ) <
Vc麓ではi、=0
・・・・・・・・・ (6)となる。電圧検
出器OQの出力に九itはコレクタ限流jcに比例する
から、第8図の特性と同じになる。
電圧検出器Hの出力亀九11は出力発生器αηに入力さ
れる。出力発生器住ηは、トランジスタf71 (71
X72)(73)と抵抗(74)((6)(%)および
定電流17G’、 (79) lこよって構成されCい
る。出力m流12は一流11に比例しており、電圧変換
器0りに入力され、一流i2 (oc il )に応じ
°Cその出力市、圧■。を制御している。また、出力I
IJti3は一流ilが小さい時(R74・it S
Rys・17)には岑(i3=o)であり、一流i1が
大きくなると(R74・il > R,5・l7) is = ’(”止片i1−17 R75・・・・・・・・・(7) とな9.る、。ここに、R74、R75はそれぞれ抵抗
(74)(75)の抵抗値である。’a m i sは
分配制陣器(9)のtub修正用の抵抗□□□に供給さ
れる。
れる。出力発生器住ηは、トランジスタf71 (71
X72)(73)と抵抗(74)((6)(%)および
定電流17G’、 (79) lこよって構成されCい
る。出力m流12は一流11に比例しており、電圧変換
器0りに入力され、一流i2 (oc il )に応じ
°Cその出力市、圧■。を制御している。また、出力I
IJti3は一流ilが小さい時(R74・it S
Rys・17)には岑(i3=o)であり、一流i1が
大きくなると(R74・il > R,5・l7) is = ’(”止片i1−17 R75・・・・・・・・・(7) とな9.る、。ここに、R74、R75はそれぞれ抵抗
(74)(75)の抵抗値である。’a m i sは
分配制陣器(9)のtub修正用の抵抗□□□に供給さ
れる。
次に、駆動トランジスタの通電時の動作m圧が大きく、
動作検出器Q]、lの出力m流i3が零の場合の動作に
ついて説明する(これは、モータが定速回転制岬されて
いる状態に相当する)。
動作検出器Q]、lの出力m流i3が零の場合の動作に
ついて説明する(これは、モータが定速回転制岬されて
いる状態に相当する)。
指令信号(101)が所定の値(負向トルクに対応)よ
り少し小さくなると電圧信号v1が大きくなり、第1の
帰還ループの動作によりコイルへの供給電池が大きくな
る。従って、コイルでの電圧降下が大きくなり駆動トラ
ンジスタの通電時の動作m圧1ま減小する。検出トラン
ジスタの出力電流、従って電圧検出器にの出力m流i1
が大きくなり、出力発生器(ロ)の一流12が大きくな
る(isは零のままである)。電圧変換器り0の入力電
流12が大きくなると、スイッチング制御器(ロ)の動
作によりスイッチングトランジスタ輪のオン時間デユテ
ィが大きくなる。電圧変換器(10の出力電圧■、が大
きくなり、駆動トランジスタの動作m圧を大きくする(
コイルへの供給m洩は第1の帰還ループIこよって一定
である)、。
り少し小さくなると電圧信号v1が大きくなり、第1の
帰還ループの動作によりコイルへの供給電池が大きくな
る。従って、コイルでの電圧降下が大きくなり駆動トラ
ンジスタの通電時の動作m圧1ま減小する。検出トラン
ジスタの出力電流、従って電圧検出器にの出力m流i1
が大きくなり、出力発生器(ロ)の一流12が大きくな
る(isは零のままである)。電圧変換器り0の入力電
流12が大きくなると、スイッチング制御器(ロ)の動
作によりスイッチングトランジスタ輪のオン時間デユテ
ィが大きくなる。電圧変換器(10の出力電圧■、が大
きくなり、駆動トランジスタの動作m圧を大きくする(
コイルへの供給m洩は第1の帰還ループIこよって一定
である)、。
すなわち、動作検出器Oη、WL圧変換器o1およびコ
イル(1) (2) (3)によって第2の帰還ループ
を構成され、前述の駆動トランジスタの動作m圧(通電
時)を検出し、その動作電圧か能動領域内の所定の値と
等しくもしくはほぼ等しくなるようにしている。
イル(1) (2) (3)によって第2の帰還ループ
を構成され、前述の駆動トランジスタの動作m圧(通電
時)を検出し、その動作電圧か能動領域内の所定の値と
等しくもしくはほぼ等しくなるようにしている。
このように、駆動トランジスタの動作電圧を検出して、
その値が能動領域内の所定の小さな値(約0.7〜t5
v)となるように電圧変換型頭の出力kffEV、を可
変制御するならは、駆動トランジスタにおけるコレクタ
損失は著しく小さくなる。
その値が能動領域内の所定の小さな値(約0.7〜t5
v)となるように電圧変換型頭の出力kffEV、を可
変制御するならは、駆動トランジスタにおけるコレクタ
損失は著しく小さくなる。
また、スイッチングトランジスタ(6)をオン・オフ動
作させて、そのオン時間デユティによって所要の出力電
圧VMを得°Cいるために、電圧変換器CIQの電圧変
換に伴う損失は極めて小さい。すなオ〕ち、本実施伝の
モータの小電流動作時の電力効率は著しく改善されてい
る。
作させて、そのオン時間デユティによって所要の出力電
圧VMを得°Cいるために、電圧変換器CIQの電圧変
換に伴う損失は極めて小さい。すなオ〕ち、本実施伝の
モータの小電流動作時の電力効率は著しく改善されてい
る。
次に、駆動トランジスタの動作電圧か小くなり飽和に近
くなった場合の動作について説明する(これは、モータ
の起動・加速時点における状態に相当する)。モータの
起動・加速時には指令信号(101)が小さくなり、電
圧信号vlが大きくなり、vlに対応した一流がコイル
(1) (2+ (3)に供給され(第1の帰還ループ
の動作)、マグネット(4)(モータ可動部)は起動・
加速され、その回転速度を上昇させる。マグネット(4
)の回転速度に比例してコイルク1)(2)(3)には
逆起電圧が発生し、通電時のコイルの両端電圧が大きく
なり、それに伴って駆動トランジスタ(5) (6)(
7)の通電時の動作電圧が小さくなり、駆動トランジス
タは飽和に近づいていく。その動作il辻に応じ゛C1
対応する検出トランジスターm−が活性となり、m比検
出器a時の出力電流11が大きくなり、出力発生器ση
より対応する出力市、流12゜13+がそれぞれ電圧変
換器QQおよび分配制御器(9)に入力される。
くなった場合の動作について説明する(これは、モータ
の起動・加速時点における状態に相当する)。モータの
起動・加速時には指令信号(101)が小さくなり、電
圧信号vlが大きくなり、vlに対応した一流がコイル
(1) (2+ (3)に供給され(第1の帰還ループ
の動作)、マグネット(4)(モータ可動部)は起動・
加速され、その回転速度を上昇させる。マグネット(4
)の回転速度に比例してコイルク1)(2)(3)には
逆起電圧が発生し、通電時のコイルの両端電圧が大きく
なり、それに伴って駆動トランジスタ(5) (6)(
7)の通電時の動作電圧が小さくなり、駆動トランジス
タは飽和に近づいていく。その動作il辻に応じ゛C1
対応する検出トランジスターm−が活性となり、m比検
出器a時の出力電流11が大きくなり、出力発生器ση
より対応する出力市、流12゜13+がそれぞれ電圧変
換器QQおよび分配制御器(9)に入力される。
第4図に電圧検出器α特の出力電流i1と出力発生器a
ηの出力!1iLfAF、iz # isの関係を示す
。電流12は電流Llニ比例し、電流i3は11 =
Aでは零、il>Aここで、It=Aのときに42=H
になるものとする。
ηの出力!1iLfAF、iz # isの関係を示す
。電流12は電流Llニ比例し、電流i3は11 =
Aでは零、il>Aここで、It=Aのときに42=H
になるものとする。
第5図に出力発生器αηの電流12と亀圧笈換器Mの出
力電圧■うの関係を7J<す。i、=0でVM=Cであ
り、12の増加に伴ってVMは徐々に大きくなり、12
がBになるまえに(il<B)、■2はその最大値(も
しくは所定の値)となつCいる。すなわち、11が大き
くなつ°(isが11に応じて増加するまえに、電圧変
換器αQの出力電圧vMはすでに最大値(もしくは所定
の値)となされている。
力電圧■うの関係を7J<す。i、=0でVM=Cであ
り、12の増加に伴ってVMは徐々に大きくなり、12
がBになるまえに(il<B)、■2はその最大値(も
しくは所定の値)となつCいる。すなわち、11が大き
くなつ°(isが11に応じて増加するまえに、電圧変
換器αQの出力電圧vMはすでに最大値(もしくは所定
の値)となされている。
動作検出器αVの出力電流i3は分配制御器(9)の抵
抗@輪に流れていく1.電流i3による抵抗(ロ)での
m圧降下によって電圧信号v2が大きくなり、前述の第
1の帰還ループの動作1こよってコイルへの供給電流は
小さくなる。
抗@輪に流れていく1.電流i3による抵抗(ロ)での
m圧降下によって電圧信号v2が大きくなり、前述の第
1の帰還ループの動作1こよってコイルへの供給電流は
小さくなる。
これについて説明すれは、第1の帰還ループの動作によ
つc V、 = v2となる。いま、抵抗−すの抵抗値
をR311、R37とし、コイルへの供給1iftの合
成値をItとすれば、v、 = V、 =よりv、=
R37・is + R3^・(IL+i3 )、’、1
t=リー・(Vl (R37+R311)・is)・
・・・・・・・・(8)311 となる。すなわち、コイルへの供給m流1iは指令信号
(101)に応動する電圧信号Vlと動作検出器aυの
出力電流i3に応じて変化し、isが大きくなると(駆
動トランジスタの動作電圧が小さくなり飽和に近くなる
と)、コイルへの供給電流1iを小さくするように修正
する。その結果、駆動トランジスタの過飽和が防止され
、分配制御器(9)の動作が安圧し、スムーズな起動・
加速特性が得られる。なお、電流修正用の抵抗■は電流
検出用の抵抗−よりも十分に大きくされ(通常、拠、=
IKΩ、 R,g =工Ω)JIiに較べて十分小さな
電流I3にて電流修正動作が行なわれるようにされてい
る。
つc V、 = v2となる。いま、抵抗−すの抵抗値
をR311、R37とし、コイルへの供給1iftの合
成値をItとすれば、v、 = V、 =よりv、=
R37・is + R3^・(IL+i3 )、’、1
t=リー・(Vl (R37+R311)・is)・
・・・・・・・・(8)311 となる。すなわち、コイルへの供給m流1iは指令信号
(101)に応動する電圧信号Vlと動作検出器aυの
出力電流i3に応じて変化し、isが大きくなると(駆
動トランジスタの動作電圧が小さくなり飽和に近くなる
と)、コイルへの供給電流1iを小さくするように修正
する。その結果、駆動トランジスタの過飽和が防止され
、分配制御器(9)の動作が安圧し、スムーズな起動・
加速特性が得られる。なお、電流修正用の抵抗■は電流
検出用の抵抗−よりも十分に大きくされ(通常、拠、=
IKΩ、 R,g =工Ω)JIiに較べて十分小さな
電流I3にて電流修正動作が行なわれるようにされてい
る。
モータの回転速度が所定の値になると速度検出器C11
の指令信号(101)は大きくなり、コイルへの供給m
流が小さくなり、コイルでの電圧降下が小さくなり、駆
動トランジスタの動作電圧が増加してゆき、動作検出器
(11,10)電圧検出器Qfeの電流i】が小さくな
り、出力発生器(Lηの電流i3が零となり(電流修止
手段は動作しなくなる)、電流12に応動して電比変換
器(11の出力電圧VMが変化するようになる。
の指令信号(101)は大きくなり、コイルへの供給m
流が小さくなり、コイルでの電圧降下が小さくなり、駆
動トランジスタの動作電圧が増加してゆき、動作検出器
(11,10)電圧検出器Qfeの電流i】が小さくな
り、出力発生器(Lηの電流i3が零となり(電流修止
手段は動作しなくなる)、電流12に応動して電比変換
器(11の出力電圧VMが変化するようになる。
前述の実施例では、動作検出器0υの基準電圧v3を指
令信号(101)に応じて変化させることにより、大電
流指令時には大きく、小電流指令時には小さくしている
。これにより、小電流時での駆動トランジスタの通電時
の動作電圧を十分に小さくジC亀力効率を改善すると共
に、大電流時での駆動トランジスタの飽和電圧の増大(
飽和電比はコレクタ電流に比例)以上に基準電圧V3を
増加させで動作検出器CI+)の検出動作を確実にし、
第2の帰還ループの動作もしくは直流1正の動作を安定
にする。
令信号(101)に応じて変化させることにより、大電
流指令時には大きく、小電流指令時には小さくしている
。これにより、小電流時での駆動トランジスタの通電時
の動作電圧を十分に小さくジC亀力効率を改善すると共
に、大電流時での駆動トランジスタの飽和電圧の増大(
飽和電比はコレクタ電流に比例)以上に基準電圧V3を
増加させで動作検出器CI+)の検出動作を確実にし、
第2の帰還ループの動作もしくは直流1正の動作を安定
にする。
しかし、本発明はそのような場合に限らず、たとえば第
1図のトランジスタ(社)のコレクタ電流をアースに流
し、電流源−の”akbのみを抵抗−。
1図のトランジスタ(社)のコレクタ電流をアースに流
し、電流源−の”akbのみを抵抗−。
ダイオード(5η−に供給して、基準電圧V3を一定と
するよう【こしても良い。
するよう【こしても良い。
また、前述の実施例では、駆動トランジスタの動作電圧
に応じて亀圧及換型頭の出力電圧vMが応動する範囲と
m流修止手段が応動する範囲を分離するようにして、両
方の動作が干渉し合わないようにしている。しかし、実
際には多少のオーバーラツプを有してい°Cも、はぼ満
足のいく動作となる。
に応じて亀圧及換型頭の出力電圧vMが応動する範囲と
m流修止手段が応動する範囲を分離するようにして、両
方の動作が干渉し合わないようにしている。しかし、実
際には多少のオーバーラツプを有してい°Cも、はぼ満
足のいく動作となる。
なお、本発明は回転運動する回転形ブラシレス直流モー
タに限らず、モータ可動部が直進的に相対移動する、い
わゆる直進形ブラシレス血流モータの場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、マグネットによ
る安定な界磁手段に限らず1.固定磁化された界磁手段
ならばいかなる構造のものであっても良く、たとえば直
流励磁される磁極構造のものであっても使用可能である
し、コイルの相数も8相に限らず任意である。
タに限らず、モータ可動部が直進的に相対移動する、い
わゆる直進形ブラシレス血流モータの場合も同様に実施
できることはいうまでもない。さらに、マグネットによ
る安定な界磁手段に限らず1.固定磁化された界磁手段
ならばいかなる構造のものであっても良く、たとえば直
流励磁される磁極構造のものであっても使用可能である
し、コイルの相数も8相に限らず任意である。
また、前述の実施例の動作検出器σVは駆動トランジス
タ(5) (61(7)の通電時の動作電圧をすべて検
出するようになしたが、本発明はそのような場合に限ら
ず、少なくとも1個の駆動トランジスタの動作電圧をそ
の通電時に検出するようにしても良い。
タ(5) (61(7)の通電時の動作電圧をすべて検
出するようになしたが、本発明はそのような場合に限ら
ず、少なくとも1個の駆動トランジスタの動作電圧をそ
の通電時に検出するようにしても良い。
さらに、位置検出手段はホール素子等の磁電変換素子に
限らず、たとえば高周波結合を利用する方法など周知の
各種の方法が利用可能である。
限らず、たとえば高周波結合を利用する方法など周知の
各種の方法が利用可能である。
また、駆動トランジスタ(51’ (6)(7)にはバ
イポーラトランジスタに限らず、電界効果トランジスタ
を使用しても良いし、スイッチングトランジスタに)は
バイポーラトランジスタに限らず電界効果トランジスタ
やサイリスクな1どの半導体素子を使用できる。
イポーラトランジスタに限らず、電界効果トランジスタ
を使用しても良いし、スイッチングトランジスタに)は
バイポーラトランジスタに限らず電界効果トランジスタ
やサイリスクな1どの半導体素子を使用できる。
また、前述の実施例では、電圧変換器の出力電圧は直流
Lmより低くしたが、本発明はそのような場合に限らず
、たとえば乾電池等の低電圧電源から高い出力電圧に友
換し、コイルに供給するようにしても良い。また、電圧
変換器の構成は前述の実施例に限定されず、インバータ
カ式、周波数変jjt+f□型チッパ方式、パルス幅及
虐型チョッパ方式等の各種の方法、構成を採用し得る。
Lmより低くしたが、本発明はそのような場合に限らず
、たとえば乾電池等の低電圧電源から高い出力電圧に友
換し、コイルに供給するようにしても良い。また、電圧
変換器の構成は前述の実施例に限定されず、インバータ
カ式、周波数変jjt+f□型チッパ方式、パルス幅及
虐型チョッパ方式等の各種の方法、構成を採用し得る。
なお、前述の実施例の速度検出器(1,1をなくし、指
令信号(101)を一定亀比とするならばテープレコー
ダ等のリールモータとしても利用できる。その他、本発
明の主旨にもとづいて種々の変形が可能である。
令信号(101)を一定亀比とするならばテープレコー
ダ等のリールモータとしても利用できる。その他、本発
明の主旨にもとづいて種々の変形が可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明のブラシレス血
流モータは、定常的な小mh、動作時(駆動トランジス
タの動作電圧が比較的大きい時)の電力効率が看しく改
善され、また、大市1流動作時(In駆動トランジスタ
動作電圧かかなり小さく飽和に近くなる時)の駆動トラ
ンジスタの飽和度を&:減して分配制御器の動作を安定
にし直流リップルを小さくしている。
流モータは、定常的な小mh、動作時(駆動トランジス
タの動作電圧が比較的大きい時)の電力効率が看しく改
善され、また、大市1流動作時(In駆動トランジスタ
動作電圧かかなり小さく飽和に近くなる時)の駆動トラ
ンジスタの飽和度を&:減して分配制御器の動作を安定
にし直流リップルを小さくしている。
従って、本発明にもとづいて、たとえはテープレコーダ
等のキャプスタンモータやリールモータを構成するなら
ば、低電カラ動作時の消費電力が小さく、起動、加速の
なめらかな高性能、低消費電力のモータとなる。
等のキャプスタンモータやリールモータを構成するなら
ば、低電カラ動作時の消費電力が小さく、起動、加速の
なめらかな高性能、低消費電力のモータとなる。
第11は本発明の実施例を表わす電気回路図、第2図は
その動作を説明するための図、第8図、第4図、および
第5図はそれぞれ第1図の実施例の各部分の特性を表わ
す図である。 (1) (2) (3)・・・コイル、(4)・・・界
磁用のマグネット、(5)(6) (7)・・・駆動ト
ランジスタ、(3)・・・位服検出器、(9)・・−分
配flI制御器、(10・・・亀圧夏換器、Qυ・・・
動作検出器、斡・・・速度検出器、h・・鳴准及換器、
o5・・・相似亀t1c発生器、aト・・電圧検出器、
Oη・・・出力発生器、0υ・・・m 6ij制御器、
(2)・・・選択都、曽・・・電流検出用の抵抗、翰・
・・ち流好正用の抵抗、−釦・・・直流亀踪、0υ・・
・スイッチジグII!I卸器、(101)・・・指令信
号。 代理人 森 本 義 弘 第2図 第1図 第4図 第5図 ム
その動作を説明するための図、第8図、第4図、および
第5図はそれぞれ第1図の実施例の各部分の特性を表わ
す図である。 (1) (2) (3)・・・コイル、(4)・・・界
磁用のマグネット、(5)(6) (7)・・・駆動ト
ランジスタ、(3)・・・位服検出器、(9)・・−分
配flI制御器、(10・・・亀圧夏換器、Qυ・・・
動作検出器、斡・・・速度検出器、h・・鳴准及換器、
o5・・・相似亀t1c発生器、aト・・電圧検出器、
Oη・・・出力発生器、0υ・・・m 6ij制御器、
(2)・・・選択都、曽・・・電流検出用の抵抗、翰・
・・ち流好正用の抵抗、−釦・・・直流亀踪、0υ・・
・スイッチジグII!I卸器、(101)・・・指令信
号。 代理人 森 本 義 弘 第2図 第1図 第4図 第5図 ム
Claims (1)
- 1、界磁手段と、複数相のコイルと、モータ可動部の位
置を検出する位置検出手段と、前記コーイルに亀汎を供
給する駆動トランジスタ街と、前記位置検出手段の出力
に応動してdtI記駆動トランジスタ群の通電を分配制
御する分配制御手段と、前記駆動トランジスタの通電時
の動作電圧を検出する動作検出手段と、00記動作検出
手段の出力に応動する可変出力の直流電圧を得て前記コ
イルと駆動トランジスタの直列回路に印加するスイッチ
ング方式の電圧変換手段と、前記動作検出手段の出力に
応じて前記コイルへのm派を変化さセる電池修止手段と
を具備し、前記駆動トランジスタの通電時の動作電圧が
大きい時には、1itI記電流修正手段を動作させない
で、前記動作検出手段の出力に応動して劇記亀圧変換手
段のみを動作させ、前記駆動トランジスタの通電時の動
作電圧が小さくなり飽和に近くなると、前記亀圧笈換手
段の出力電圧を最大値もしくは所定の値となし、前記動
作検出手段の出力に応動して前記電流修正手段を動作さ
せるようにしたブラシレス匣MLモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100405A JPS58215988A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ブラシレス直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100405A JPS58215988A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ブラシレス直流モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58215988A true JPS58215988A (ja) | 1983-12-15 |
| JPH0243435B2 JPH0243435B2 (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=14273065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100405A Granted JPS58215988A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ブラシレス直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58215988A (ja) |
-
1982
- 1982-06-10 JP JP57100405A patent/JPS58215988A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0243435B2 (ja) | 1990-09-28 |
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