JPS5854884A - DC motor control method - Google Patents

DC motor control method

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Publication number
JPS5854884A
JPS5854884A JP56151365A JP15136581A JPS5854884A JP S5854884 A JPS5854884 A JP S5854884A JP 56151365 A JP56151365 A JP 56151365A JP 15136581 A JP15136581 A JP 15136581A JP S5854884 A JPS5854884 A JP S5854884A
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JP
Japan
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magnetic field
current
armature coil
field
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP56151365A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Ohashi
伸一 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5854884A publication Critical patent/JPS5854884A/en
Pending 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
    • H02P6/30Arrangements 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ルームエアコン、洗濯機などに使用される比
較的大出力の直流ブラシレスモータの効率改善のだめの
制御方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control method for improving the efficiency of relatively high-output DC brushless motors used in room air conditioners, washing machines, and the like.

例えは、厚さ方向に着磁され、かつその磁極を円周方向
に多分割して着磁した平板リング状永久磁石を回転子と
し、その回転に伴なう磁界方向の切換わり位置を検出し
て電機子コイルに流れる電流を切換えることによりトル
クを発生するようにした、いわゆる直流ブラシレスモー
タは、速度制御が容易でしかも長寿命であるという特長
が注目され、従来の音響機器などにおける比較的小出力
のものに加え、近年はルームエアコン、洗濯機などの比
較的大出力を要求される機器にも使用されるようになっ
てきた。
For example, the rotor is a flat ring-shaped permanent magnet that is magnetized in the thickness direction and its magnetic poles are divided into multiple parts in the circumferential direction, and the position at which the magnetic field direction switches as it rotates is detected. The so-called direct current brushless motor, which generates torque by switching the current flowing through the armature coil, is attracting attention for its easy speed control and long life, and is relatively popular in conventional audio equipment. In addition to low-output devices, in recent years they have also come to be used in devices that require relatively high output, such as room air conditioners and washing machines.

このような向流ブラシレスモータの概略を第1図に示す
FIG. 1 shows an outline of such a countercurrent brushless motor.

図において、1はマグネットロータ、2は電機子コイル
、3は切換スイッチ回路、4は切換制御回路、5は直流
電源である。
In the figure, 1 is a magnet rotor, 2 is an armature coil, 3 is a changeover switch circuit, 4 is a changeover control circuit, and 5 is a DC power supply.

マグネットロータ1は第2図(イ)、仲)で示すように
、例えば平板リング状のマグネツ)1−1.!:、円板
状の化性材料からがるヨーク1−2.それにシャフト1
−3から構成されたもので、マダイ・ット1−1はその
厚さ方向に着磁碕れ、しかもその着磁状態はリングの円
周方向に沿って交互に等間隔で反対の極性となるように
多分割7に磁されたものである。
As shown in FIG. 2(a), the magnet rotor 1 is, for example, a flat ring-shaped magnet 1-1. ! :, Yoke 1-2 made of a disk-shaped vulcanizable material. And shaft 1
-3, and the Madai-t1-1 is magnetized in the thickness direction, and the magnetized state is alternately polarized at equal intervals along the circumferential direction of the ring. It is magnetized into multiple divisions 7 so that

電機子コイル2は例えば3相などの多相巻きにされ、口
〜夕1の回転位置に応じて順次交互に電源5からの電流
が切換え供給されてロータ1にトルクを発生する。
The armature coil 2 is wound in multiple phases, such as three phases, and current from a power source 5 is sequentially and alternately supplied depending on the rotational position of the rotor 1 to generate torque in the rotor 1.

切換制御回路4はロータ1の回転位置に応じて切換スイ
ッチ回路3に制御信号を供給する働きをするもので、そ
のため、図示してないロータ回転位置検出装置を備えて
いる。
The switching control circuit 4 functions to supply a control signal to the changeover switch circuit 3 according to the rotational position of the rotor 1, and is therefore provided with a rotor rotational position detection device (not shown).

なお、このロータ回転位置検出装置としては、通常、ホ
ール素子が用いられ、ロータ1による界磁磁界の方向反
転によりその回転位置を検出するようになっている。
Note that a Hall element is normally used as this rotor rotational position detection device, and the rotational position is detected by reversing the direction of the field magnetic field by the rotor 1.

従って、このようなモータによれば、ブラシや整流子な
どの摩耗部分がないため、上記したように比較的寿命が
永く、しかも電機子電圧を変化させるだけで容易に速度
制御を行なうことができるという直流モータの特長を兼
ね備えだモータを得ることができる。
Therefore, this type of motor has a relatively long life as mentioned above because there are no worn parts such as brushes and commutators, and the speed can be easily controlled by simply changing the armature voltage. It is possible to obtain a motor that combines the features of a DC motor.

@3図は一般的な直流モータにおける′魁源電圧■と回
転速度へとの関係を示す特性図で、”Iは成る負荷トル
クT、における特性、a9はそれより大きな負荷トルク
Tt  (即ち、TI<12)における特性を示したも
のであり、電源電圧V(これは電機子電圧と同じと考え
てよい)を変化させればトルクを一定に保って任意の回
転速度Nに制御できるととが判る。
Figure @3 is a characteristic diagram showing the relationship between the source voltage and rotation speed in a general DC motor, where I is the characteristic at a load torque T, and a9 is the characteristic at a larger load torque Tt (i.e., TI<12), and it is assumed that by changing the power supply voltage V (which can be thought of as the same as the armature voltage), the torque can be kept constant and controlled to any rotational speed N. I understand.

ところで、近年は、あらゆる産業分野において省資源、
省エネルギー化が叫ばれ、そのため、モータの効率改善
にもきめ細かな配慮が要求されるようになってきた。
By the way, in recent years, resource saving and
Energy conservation has become a hot topic, and as a result, careful consideration has been required to improve the efficiency of motors.

しかして、この見地に立ったとき、上記した従来の直流
ブラシレスモータにおいては、いまだ充分な効率が得ら
れていないという欠点があった。
However, from this point of view, the conventional DC brushless motor described above has the drawback that sufficient efficiency has not yet been achieved.

即チ、上記したI自流ブラシレスモータニおいては、ロ
ータ1による界磁磁界分布と無関係にTIf機子コイル
2の電源イpが決められているため、トルクの発生にあ
壕シ寄与しない電機子電流成分ががなシ存在することに
なり、そのだめ光分な効率が得られないのであり、これ
を第4図によって説明する。
In other words, in the above-mentioned I current brushless motor, the power supply voltage of the TIf armature coil 2 is determined regardless of the field magnetic field distribution by the rotor 1, so the electric motor does not contribute to the generation of torque. Since there are many child current components, it is difficult to obtain sufficient optical efficiency.This will be explained with reference to FIG.

第4図において、(a)はロータ1のマグネット1−1
を展開して示しだものであり、(b)はそれによる磁界
の分布状態を示したもので、マグネット1−1のN極か
らS極、或いはS極からN極に変る部分での磁界の変化
がステップ状にはならず、第4図(b)にイないし口で
示すようにほぼ直線状のなだらかな変化状態となってし
まう。
In FIG. 4, (a) is the magnet 1-1 of the rotor 1.
(b) shows the distribution state of the magnetic field due to this, and the magnetic field at the part where the magnetic field changes from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole of magnet 1-1. The change does not occur in a step-like manner, but instead becomes a gentle, almost linear change state as shown by the arrows in FIG. 4(b).

一方、この部分での電機コイル2のあるものに流れる電
流は切換スイッチ回路3によって切換えられるだけなの
で、第4図の(C)に示すようにマグネット1−1の磁
極が入れ替る部分でほとんどステップ状に変化している
On the other hand, since the current flowing through some parts of the electric machine coil 2 in this part is only switched by the changeover switch circuit 3, there are almost no steps in the part where the magnetic poles of the magnet 1-1 are switched, as shown in FIG. 4(C). It is changing like this.

しかして、このようなモータにおけるトルクの大きさは
マグネット1−1による界磁磁界の強さと電極子コイル
2の電流との積に比例するから、第4図(b)のイから
口で示した部分では他の部分と同じ電極子コイル電流が
流れているにもかかわらずトルクの発生量は他の部分よ
りも少くなっている。
Since the magnitude of torque in such a motor is proportional to the product of the strength of the field magnetic field by the magnet 1-1 and the current of the electrode coil 2, Even though the same electrode coil current is flowing in these parts as in other parts, the amount of torque generated is smaller than in other parts.

一方、損失の方は電機子コイル2に流れる電流が同じな
らほぼ一定に保たれるから、結局、マグネット1−1に
よる界!A磁界が反転する部分ごとに発生するトルクに
対する損失の比が大きくなシ、充分な効率が得られない
のである。
On the other hand, the loss remains almost constant if the current flowing through the armature coil 2 is the same, so in the end, the field due to the magnet 1-1! Since the ratio of loss to torque generated in each part where the A magnetic field is reversed is large, sufficient efficiency cannot be obtained.

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、充分
に効率が改善爆れて省エネルギー化に応えることのでき
る向流ブシシレスモータを提供スるにある。
An object of the present invention is to provide a countercurrent bushingless motor that can sufficiently improve efficiency and meet energy savings, while eliminating the drawbacks of the prior art described above.

この目的を達成するだめ、本発明は、界磁磁界分布を検
出し、その分布状態に合わせて電機子コイルに流れる電
流の大きさを変化させ、トルクと損失の比がほぼ一定に
保たれるようにしだ点を特徴とする。
In order to achieve this objective, the present invention detects the field magnetic field distribution and changes the magnitude of the current flowing through the armature coil according to the distribution state, so that the ratio of torque and loss is kept almost constant. It is characterized by a unique point.

以下、本発明による電流モータ制御方式の実施例を図面
について1明する。
Embodiments of the current motor control system according to the present invention will be explained below with reference to the drawings.

第5図は本発明の一実施例で、マグネットロータ1、電
機子コイル2、切換スイッチ回路3、切換副側1回路4
、血流電源5は第1図の従来例と同じでhD、3−iは
スインテングトランシスタ、3−2は保龜用タイオード
、6は磁界検出用のホール素子、7はパルス幅変調回路
、8はスイッチ回路である。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, including a magnet rotor 1, an armature coil 2, a changeover switch circuit 3, and a sub-side changeover circuit 4.
, the blood flow power source 5 is the same as the conventional example shown in Fig. 1, and 3-i is a swinging transistor, 3-2 is a diode for retention, 6 is a Hall element for magnetic field detection, and 7 is a pulse width modulation circuit. , 8 is a switch circuit.

なお、切換制御回路4は第1図の従来例における回路と
基本的には同じであるが、この実施例においてはパルス
幅変調回路7からのパルス信号Pによシ制御され、スイ
ッチ回路3に対する制御信号がパルス状になっている点
が異なり、従って、この実施例では電機子コイル2に流
れる電流が第6図に示すようなパルス電流1pとなって
おり、これによる平均値iが電機子コイル電流となって
いる。そこで、このパルス電流IPのパルス幅を変化き
せることにより、即ち、そのデユーティ比を変えること
により電機子コイル2の電流iを任意に制御し得るよう
になっている。
The switching control circuit 4 is basically the same as the circuit in the conventional example shown in FIG. The difference is that the control signal is in the form of a pulse. Therefore, in this embodiment, the current flowing through the armature coil 2 is a pulse current 1p as shown in FIG. It is a coil current. Therefore, by changing the pulse width of this pulse current IP, that is, by changing its duty ratio, the current i of the armature coil 2 can be arbitrarily controlled.

トランジスタ:う−1は切換制御回E、 4からの制御
信号によりオン・オフし、電機子コイル2に流れる電流
のオン・オフとその方向とを制御する。
Transistor U-1 is turned on and off by control signals from switching control circuits E and 4, and controls the on-off and direction of the current flowing through the armature coil 2.

ダイオード3−2はトランジスタ3−1のオン・オフに
より発生するサージからトランジスタ3−1を保論する
働きをする。
The diode 3-2 functions to insulate the transistor 3-1 from surges generated by turning the transistor 3-1 on and off.

ホール索子6はロータ1による界磁4’fl界中に設け
られ、ロータ1の回転に伴なう磁界の強さと方向を表わ
す信号を発生する。
The Hall probe 6 is placed in the magnetic field 4'fl produced by the rotor 1, and generates a signal representing the strength and direction of the magnetic field as the rotor 1 rotates.

パルス幅変調回路7はホール索子6からの検出信号によ
υ動作し、ロータ1による界磁磁界の強さに応じてパル
ス幅が変化してゆく一定周波数のパルス信号Pを発生す
ると共に、ホール索子6からの信号の方向変化の割合が
低下したとき、即ちロータ1の回転速度が所定値から低
下したときにスイッチ回路8をlシ1示と反対の位置に
切換える信号Sを発生する。
The pulse width modulation circuit 7 is operated by the detection signal from the Hall cable 6, and generates a pulse signal P of a constant frequency whose pulse width changes according to the strength of the magnetic field generated by the rotor 1. When the rate of change in direction of the signal from the Hall cable 6 decreases, that is, when the rotational speed of the rotor 1 decreases from a predetermined value, a signal S is generated to switch the switch circuit 8 to a position opposite to that shown in FIG. .

な訃、このときのパルス信号Pの周波数は、通常の使用
状態におけるロータ1の最大回転速度において、ホール
索子6から得られる検出信号の方向変化の割合、即ち周
波数よりも充分に高い周波数、例えば数K Hzから数
10KI4zの周波数に選ばれている。
However, the frequency of the pulse signal P at this time is sufficiently higher than the rate of change in direction of the detection signal obtained from the Hall cable 6, that is, the frequency at the maximum rotational speed of the rotor 1 in normal use. For example, a frequency of several kHz to several tens of kHz is selected.

スイッチ回路8は通常は図示の位置に切換わっており、
電源5の出力′配圧を■1に切換えているが、信号Sが
供給されたときには図示と反対の位置に切換わシ、電源
電圧を■2に切換える。そしてこれら電圧■、と■2と
はV r < V 2の関係が保たれている。
The switch circuit 8 is normally switched to the position shown in the figure.
The output voltage distribution of the power supply 5 is switched to (1), but when the signal S is supplied, it is switched to the opposite position as shown, and the power supply voltage is switched to (2). The relationship of V r < V 2 is maintained between these voltages (2) and (2).

第7図はパルス幅変調回路7の具体例を示す一実施例で
、7−1は増幅器、7−2は単安定マルチバイブレータ
(OMVという)、7−3はクロック発生器、7−4は
波形整形回路、7−5は呪波数−電圧変換回路(F/V
)、7−6は比較器、7−7は基準電圧源、7−8は増
幅器である。
FIG. 7 shows an embodiment showing a specific example of the pulse width modulation circuit 7, in which 7-1 is an amplifier, 7-2 is a monostable multivibrator (OMV), 7-3 is a clock generator, and 7-4 is an amplifier. 7-5 is a waveform shaping circuit, and 7-5 is a curse number-voltage conversion circuit (F/V
), 7-6 is a comparator, 7-7 is a reference voltage source, and 7-8 is an amplifier.

り OM V’ 7−2はへロック発生器7−3からの数K
Hz〜数10KHzの周波数のクロックパルスによって
トリガされ、その出力パルスの幅がホール素子6から増
幅器7−1を介して供給される信号のレベルに応じて変
化し、ロータ1による界磁磁界分布に応じてパルス幅変
調されたパルス信号Pを発生する。
OM V' 7-2 is the number K from the lock generator 7-3
It is triggered by a clock pulse with a frequency of Hz to several tens of KHz, and the width of the output pulse changes depending on the level of the signal supplied from the Hall element 6 via the amplifier 7-1, and the field magnetic field distribution due to the rotor 1 changes. A pulse signal P whose pulse width is modulated is generated accordingly.

また、増幅器7−1の出力は波形整形回路7−4からF
/v7−5に供給され、ロータ1の回転速度を表わす′
1圧となって比較器7−6の一方の入力に供給される。
Further, the output of the amplifier 7-1 is transmitted from the waveform shaping circuit 7-4 to the F
/v7-5 and represents the rotational speed of rotor 1'
The voltage becomes 1 voltage and is supplied to one input of the comparator 7-6.

J:lZ較器7−6の他方の入力には基準血圧が供給さ
れているから、結局、この比較器7−6の出力にはロー
タ1の回転速度が所定値以上になったときだけ信号が現
われることになる。そこで、この比較器7−6の出力を
増幅器7−8で反転増幅してやれば信号Sが得られるこ
とになる。
Since the reference blood pressure is supplied to the other input of the J:lZ comparator 7-6, a signal is output to the output of the comparator 7-6 only when the rotational speed of the rotor 1 exceeds a predetermined value. will appear. Therefore, if the output of the comparator 7-6 is inverted and amplified by the amplifier 7-8, a signal S can be obtained.

次に第5図の実施例の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 5 will be explained.

第1図の従来例で説明したように、切換制御回路4はホ
ール素子6からの信号に応じて切換スイッチ回路3のト
ランジスタ3−1をオン・オフし、電機子コイル2に流
れる電流のオン・オフと方向とを制御してマグネットロ
ータ1にトルクを発生させ、これによシロータ1を回転
させている。
As explained in the conventional example shown in FIG. - Controls the off and direction to generate torque in the magnet rotor 1, thereby rotating the rotor 1.

これと同時に、ホール素子6からの信号のレベルは第4
図(1))に示すロータ1による界磁磁界の変化に応じ
て変化している。従って、パルスIIQ[M回路7から
発生するパルス信号Pのパルス幅も界磁磁界の強さに応
じて変化し、これが切換制御回路4に供給されるので、
電機子コイル2にIJfeれるML流の波形は第8図(
a) 、 (Ll)に示すようにパルス状になり、その
パルス幅がロータ1の界磁磁界分布に応じて変化したも
のとなる。
At the same time, the level of the signal from the Hall element 6 changes to the fourth level.
It changes in accordance with the change in the magnetic field generated by the rotor 1 shown in FIG. 1 (1). Therefore, the pulse width of the pulse signal P generated from the pulse IIQ[M circuit 7 also changes according to the strength of the field magnetic field, and this is supplied to the switching control circuit 4, so that
The waveform of the ML flow applied to the armature coil 2 is shown in Figure 8 (
a) It becomes a pulse as shown in (Ll), and the pulse width changes according to the field magnetic field distribution of the rotor 1.

この結果、’を様子コイル2に流れる電流iはロータ1
による界磁磁界の強さに相似したものとなυ、界磁磁界
が弱く々っている部分ではそれに応じて電機子コイル2
の電流孟も少くなシ、トルクと損失との比が大きくなる
のが防止されるので効率を太いに改善することができる
As a result, the current i flowing through the coil 2 is
It is similar to the strength of the field magnetic field due to υ, and the armature coil 2 is
Since the current consumption is also reduced and the ratio between torque and loss is prevented from increasing, efficiency can be greatly improved.

なお、第5図には詳しく示さなかったが、パルス幅変調
回路7はモータの回転速度制御にも使用されており、ホ
ール素子6からの信号の周波数に比例してパルス信号P
のパルス幅が狭くなるようにしである。従って、ロータ
1の回転速度が上昇すると電機子コイル2に流れる電流
の波形は第8図(a)に示すようになって平均電流tが
少くな、す、回転速度が低下すると同図(b)のように
なって平均電流iが多なるので、はぼ一定の回転速度に
制御することができる。そこで、電源5から一低2槍の
電圧V+  、V2  (但しV、<V2)を取りだし
、これらをスイッチ回路8により切換えるようにしてお
き、起動時などでロータ1の回転速贋が所足値以下のと
きには信号Sによシミ源電圧を■、に切換えるようにし
ておけば、回転速度の立ち上りを改善することができる
Although not shown in detail in FIG. 5, the pulse width modulation circuit 7 is also used to control the rotational speed of the motor, and the pulse width modulation circuit 7 changes the pulse signal P in proportion to the frequency of the signal from the Hall element 6.
This makes the pulse width narrower. Therefore, when the rotational speed of the rotor 1 increases, the waveform of the current flowing through the armature coil 2 becomes as shown in FIG. 8(a), and the average current t decreases. ), and the average current i increases, so the rotation speed can be controlled to be approximately constant. Therefore, the voltages V+ and V2 (V, <V2) of one and two magnitudes are taken out from the power supply 5, and these are switched by the switch circuit 8. In the following cases, if the stain source voltage is switched to (2) by the signal S, the rise of the rotational speed can be improved.

また、トランジスタ3−1のスイッチング損失という見
地に立ては、第8図の(biに示すような波形のときが
一番効率的になるので、定格負荷状態のときに第8図(
b)に示すようなW流、がVt電機子コイルに流れるよ
うに電源被圧■、やパルス信号Pのデユーティ比を設定
するのが望オしい。
In addition, from the standpoint of switching loss of the transistor 3-1, the waveform shown in (bi in Fig. 8) is most efficient, so when the rated load condition is applied, the waveform shown in Fig. 8 (bi) is most efficient.
It is desirable to set the power supply voltage (2) and the duty ratio of the pulse signal P so that the W current shown in b) flows through the Vt armature coil.

ところで、以上の実施例はロータ1による界磁磁界分布
をホール素子6によって検出するようになっている。
By the way, in the above embodiment, the field magnetic field distribution due to the rotor 1 is detected by the Hall element 6.

しかしながら、このような電流ブラシレスモータに使用
はれているホール素子は磁界極性の反転位置を検出する
のが主な機能となっているから、磁界の強さを検出する
のには不向きで、このためには特別なホール素子を用意
する必要があり、そのため、コストアップとなシ易い。
However, since the main function of the Hall element used in such current brushless motors is to detect the reversal position of magnetic field polarity, it is not suitable for detecting the strength of the magnetic field. For this purpose, it is necessary to prepare a special Hall element, which tends to increase costs.

また、モータの構造上の制約などから正しい磁界分布の
検出が可能な位置に磁界センサを設けることが不可能な
場合もあり、このような場合には上記した実施例を適用
することができない。
Furthermore, due to structural limitations of the motor, it may be impossible to provide a magnetic field sensor at a position where accurate magnetic field distribution can be detected, and in such cases, the above-described embodiments cannot be applied.

そこで、このような場合にも適用可能な本発明の実施例
を第9図に示す。なお、この実施例は第5図の実施例に
おけるホール素子6とパルス幅変調回路7に相当する部
分だけを主として示したもので、その他の部分は第5図
の実施例と同じである。
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention that can be applied to such a case. This embodiment mainly shows only the parts corresponding to the Hall element 6 and pulse width modulation circuit 7 in the embodiment of FIG. 5, and the other parts are the same as the embodiment of FIG.

第9図において、10は波形整形回路、11゜15はカ
ウンタ、12はクロックパルス発生器、13.16はメ
モリコントローラ、14.17はメモリ、18はディジ
タル−アナログ変換器(A−A)である。ガお、切換制
御回路4は第5図の実施例と同じであり、ホール素子6
は通常の直流ブラシレスモーフにおける磁界極性反転位
置検出用のものである。
In FIG. 9, 10 is a waveform shaping circuit, 11°, 15 is a counter, 12 is a clock pulse generator, 13.16 is a memory controller, 14.17 is a memory, and 18 is a digital-to-analog converter (A-A). be. The switching control circuit 4 is the same as the embodiment shown in FIG.
is for detecting the magnetic field polarity reversal position in a normal DC brushless morph.

次に、この実施例の動作についで説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

ホール素子6から磁昇極性反転ごとに出力されるパルス
は波形整形回路10を介してカウンタ11に入力され、
その間隔がクロックパルス発生器12からのクロックパ
ルスのカウント数Nに変換される。従って、このカウン
ト数Nはロータ1の回転速度に応じて変化するものとな
る。
The pulse output from the Hall element 6 every time the magnetic polarity is reversed is input to the counter 11 via the waveform shaping circuit 10.
The interval is converted into a count number N of clock pulses from the clock pulse generator 12. Therefore, this count number N changes depending on the rotational speed of the rotor 1.

一方、メモリ17には第10図に示すようなロータ1に
よる界磁磁界分布■]のサンプリング値Hsを記憶して
おく。
On the other hand, the memory 17 stores sampling values Hs of the field magnetic field distribution (1) by the rotor 1 as shown in FIG.

そこで、このサンプリング値Hsを界i極性反転周期で
11次、メモリ17から読み出してやれは気移・子コイ
ル電流lをiff ff分布に合わせて制御することが
できる。
Therefore, if this sampling value Hs is read out from the memory 17 in the 11th order with the field i polarity reversal period, the air shift/child coil current l can be controlled in accordance with the if ff distribution.

いま、この磁界極性反転周期はカウント数Nとなってい
る。そこで、このカウント数Nの間に第10図に示した
n周期ごとにメモリ17をアクセスしてやらなければな
い。75:お、このときの数値n / Nはメモリ17
に記憶したサンプリング数に対応してあらかじめ定まっ
たものとなっている。
Now, this magnetic field polarity reversal period has a count number N. Therefore, during this count number N, the memory 17 must be accessed every n cycles shown in FIG. 10. 75: Oh, the value n/N at this time is memory 17
It is predetermined corresponding to the number of samplings stored in .

さて、カウント数NFiロータ1の回転速度によって変
化するから、この変化するカウント数Nから周期nを得
なけれはならない。そこで、メモリ14を設け、これを
メモリコントローラ13で制る。
Now, since the count number NFi changes depending on the rotational speed of the rotor 1, the period n must be obtained from this changing count number N. Therefore, a memory 14 is provided and controlled by a memory controller 13.

こうしてNからnを求め、これをカウンタ15に入力し
、期間nでクロックパルスのカウントを行ない、その出
力に期間nごとに信号を発生させる。
In this way, n is obtained from N, and this is input to the counter 15, and clock pulses are counted in period n, and a signal is generated at the output every period n.

そこで、メモリコントローラ16は波形整形回路10か
らの磁界極性反転ごとのパルスが入力されてから期間n
ごとにメモリ17にアクセスし第10図に示したサンプ
リング値Hsを順次読み出してゆく。
Therefore, the memory controller 16 is operated for a period n after the pulse for each reversal of magnetic field polarity is inputted from the waveform shaping circuit 10.
Each time, the memory 17 is accessed and the sampling values Hs shown in FIG. 10 are sequentially read out.

こうして読み出したサンプリング値HsけD−A18に
よりアナログ値に変換され、磁界の強さを表わすパルス
信号Pとなって切換制御回路4に供給され、電機子コイ
ル電流を磁界分布に応じて制御する。
The thus read sampling value Hs is converted into an analog value by the D-A18, and is supplied as a pulse signal P representing the strength of the magnetic field to the switching control circuit 4, which controls the armature coil current according to the magnetic field distribution.

従って、この実施例によれば、あらかじめロータ1によ
る標準的な界磁磁界分布を測定し、それをメモリ17に
記憶しておけば、ホール素子6による界磁磁界分布の検
出を行なわなくても電機子コイル2の電流を界磁磁界分
布に応じて変化させることができ、磁界の強さの検出が
可能な高価な充分に改善するととができる汎用性の高い
制御方式を得ることができる。
Therefore, according to this embodiment, if the standard field magnetic field distribution by the rotor 1 is measured in advance and stored in the memory 17, there is no need to detect the field magnetic field distribution by the Hall element 6. It is possible to obtain a highly versatile control system that can change the current in the armature coil 2 in accordance with the field magnetic field distribution and can sufficiently improve the expensive control system that can detect the strength of the magnetic field.

ところで、以上の実施例では、電機子コイル2に流れる
電流をロータ1の界磁磁界分布に合わせて変化させるた
めに、電機子コイルの電流をパルス状にし、そのパルス
幅を変化はせることによυ電流値を制御するようにした
、いわゆるチョッパ制御方式を採用しているが、本発明
の実施例はこれに限らず連続的に電流を制御するように
してもよい。
By the way, in the above embodiment, in order to change the current flowing through the armature coil 2 in accordance with the field magnetic field distribution of the rotor 1, the current in the armature coil is made into a pulse, and the pulse width is changed. Although a so-called chopper control method is adopted in which the current value is controlled gradually, the embodiments of the present invention are not limited to this, and the current may be controlled continuously.

また、第4図(b)の波形図から明らかなように、マグ
ネットロータ1による界磁磁界分布は特に磁界の極性が
反転している部分においてだけ著しくなっている。従っ
て、界磁磁界分布に合わせて電機子コイル2に流れる′
電流の大きさを制御する際にも、界磁磁界の全領域にわ
たって行なうのではなくて磁界極性が反転する部分だけ
で行なうようにしてもほぼ同じような効果を期待するこ
とができる。
Furthermore, as is clear from the waveform diagram in FIG. 4(b), the field magnetic field distribution due to the magnet rotor 1 is particularly significant only in the portion where the polarity of the magnetic field is reversed. Therefore, the current flows to the armature coil 2 in accordance with the field magnetic field distribution.
When controlling the magnitude of the current, almost the same effect can be expected by controlling only the portion where the magnetic field polarity is reversed, rather than over the entire region of the field magnetic field.

なお、本発明の実施例においては、いずれもかなり複雑
な回路構成を必要とするが、LSIで構成すれば充分に
ローコスト化が可能で、本発明の汎用性が損なわれる虞
れはほとんどない。
In the embodiments of the present invention, each requires a fairly complicated circuit configuration, but if configured using an LSI, the cost can be sufficiently reduced, and there is almost no possibility that the versatility of the present invention will be impaired.

以上説明したように、本発明によれば、直流ブラシレス
モータにおける軍1機子コイル電流のトルク発生にあま
り寄与しない成分を減らすことができるから、従来技術
の欠点を除き、直流ブラシレスモータの効率を充分に改
善して省エネルギー化が可能な直流モータの制御方式を
提供することができる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to reduce the component of the military first coil current that does not significantly contribute to torque generation in a DC brushless motor, thereby eliminating the drawbacks of the conventional technology and improving the efficiency of the DC brushless motor. It is possible to provide a DC motor control method that can be sufficiently improved to save energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は直流ブラシレスモータの一例を示すブロック図
、第2図(イ)、(ロ)はマグネットロータの正面図と
仰j面図、第3図は直流モータの回転速度特性を示す特
性図、第4図(a)〜(C)はマグネットロータによる
nmm分布と11L磯子コイル電流との関係を示す説明
図、第5図は本発明による匝流モーク制御方式の一実施
例を示う°ブロック図、第6図はチョッパ制御方式によ
る電機子コイル電流の波形図、第7図はパルス幅変調回
路の一実施例を示すブロック図、第8図(a) 、 (
blは電機子コイル電流を示す波形図、第9図はパルス
幅変調回路の他の一実施例を示すフロック図、ilo図
はメモリの記憶内容を示す説明図である。 1・・・マクネットロータ、2・・・W、様子コイル、
3・・・切換スイッチ回路、4・・・切換制御回路、5
・・・直流電源、6・・・ホール素子、7・・・パルス
幅変調回路。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 6
Figure 1 is a block diagram showing an example of a DC brushless motor, Figures 2 (a) and (b) are a front view and top view of the magnetic rotor, and Figure 3 is a characteristic diagram showing the rotation speed characteristics of the DC motor. , FIGS. 4(a) to (C) are explanatory diagrams showing the relationship between the nm distribution due to the magnet rotor and the 11L Isogo coil current, and FIG. 5 shows an embodiment of the trickling flow mork control method according to the present invention. Block diagram, Figure 6 is a waveform diagram of armature coil current by chopper control method, Figure 7 is a block diagram showing one embodiment of a pulse width modulation circuit, Figure 8 (a), (
bl is a waveform diagram showing the armature coil current, FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the pulse width modulation circuit, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the contents stored in the memory. 1... Macnet rotor, 2... W, state coil,
3... Changeover switch circuit, 4... Changeover control circuit, 5
...DC power supply, 6. Hall element, 7. Pulse width modulation circuit. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)界磁磁界の極性反転位置を検出して電機子コイル
電流を切換える方式の直流ブラシレスモータにおいて、
界磁の磁界分布に応じて各電機子コイルの電流値を制御
することによし効率を改善するように構成したことを特
徴とする直流モータ制御方式。 (2)  %許請求の範囲第1項において、上記電機子
コイルの電流値の制御動作を上記界磁磁界の極性反転位
置近傍の領域においてだけ行なうように構成したことを
特徴とする直流モータ制御方式。 (3)%許時求の範囲第1項又は第2項において、上記
!8子コイルの電流を高速でオン・オフするスイッチン
グ手段を設け、該スイッチング手段によるオン・オフチ
ューティ比を変化させることにより上記′iIt機子コ
帽子コイル値を制御するように構成したこと全特徴とす
る直流モータ制御方式。 (41%許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
おいて、上記界磁による界磁分布の検出を上記界磁磁界
の極性反転位置を検出するだめの手段により行なうよう
に構成したことを特徴とする直流モータ制御方式。 (5)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
おいて、あらかじめ検出した上記界磁による磁界分布を
記憶するだめのメモリ手段を設け、該メモリ手段から読
出したデータに応じて上記電機子コイルの電流値制御を
行なうように構成したことを特徴とする直流モータ制御
方式。
[Claims] (1) In a DC brushless motor that switches the armature coil current by detecting the polarity reversal position of the field magnetic field,
A DC motor control system characterized by being configured to improve efficiency by controlling the current value of each armature coil according to the magnetic field distribution of the field. (2) Permissible DC motor control according to claim 1, characterized in that the control operation of the current value of the armature coil is performed only in a region near the polarity reversal position of the field magnetic field. method. (3) Range of % permissible time requirement In paragraph 1 or 2, the above! A switching means for turning on and off the current of the 8-element coil at high speed is provided, and the above-mentioned 'iIt child coil value is controlled by changing the on/off duty ratio by the switching means. Characteristic DC motor control method. (41%) In any one of claims 1 to 3, the detection of the field distribution by the field is configured to be performed by means for detecting the position of polarity reversal of the field magnetic field. (5) In any one of claims 1 to 3, a memory means for storing a magnetic field distribution due to the field detected in advance is provided, and the memory means A direct current motor control method, characterized in that the current value of the armature coil is controlled according to data read from the armature coil.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04340391A (en) * 1991-05-16 1992-11-26 Fujitsu Ltd Motor control system

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JPS5468914A (en) * 1977-11-11 1979-06-02 Yokogawa Hokushin Electric Corp Dc brushless motor
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