JPS5934079B2 - 無整流子モ−タ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無整流子モータの制御装置、さらに詳述すれ
ば、界磁マグネットを取付けたロータに対向して電機子
コイルを配置し、ロータ回転位置を検出するホール素子
群と、これらのホール素子出力をそれぞれ増幅して前記
電機子コイルに流すコイル駆動増幅器とを備え、前記ロ
ータ速度・を検出して得た検出速度に比例する電圧と基
準速度に対応する基準電圧との偏差電圧を前記各ホール
素子に駆動電圧として印加して速度一定制御を行なう無
整流子モータ制御装置に関するもので、特に通常運転時
において出力トルクのリップルを除去するとともにモー
タの自動起動を可能とすることを図つたものである。

例えばレコードプレヤ等の音響機器においては非常に低
い回転むら特性が要求されるが、その回転駆動源として
使用する無整流子モータのトルクリップルは回転むらの
悪化に直接影響するので、トルクリップルのない無整流
子モータの実現が望まれている。

従来技術とその問題点を図面によつて説明する。第１図
は速度一定制御を行なう無整流子モータの一般構成を示
す図である。界磁マグネットを取付けたロータ９に対向
して電機子コイル３ａ、３ｂが配置され、このマグネッ
トロータ９の磁極位置を検出するホール素子１ａ、Ｉｂ
を備え、このホール素子１ａ、Ｉｂの出力をコイル駆動
増幅器２ａ、２ｂにそれぞれ入力し、その出力電圧によ
つて電機子コイル３ａ、３ｂに電流を流すようになつて
おＶ）そして速度一定制御は次のように行なわれる。即
ち、マグネットロータ９の回転速度を速度検出器４によ
つて検出し、この速度検出器４の出力を速度一電圧変換
器５によつて回転速度に比例した電圧に変換し、指令速
度に対応する基準電圧Ｅｓと上記の速度一電圧変換器５
の出力電圧との偏差電圧を電圧比較器６で求め、この偏
差電圧をホール素子１ａ、Ｉｂの駆動電圧として印加す
ることにより、マグネットロータ９の回転速度を指令速
度に一致させるように制御する。なお、第１図において
、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれコイル駆動増幅器２ａ、２ｂの
入力抵抗、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ帰還抵抗である。この
ような構成に訃いて、ホール素子１ａ，１ｂにはマグネ
ツトロータ９の回転に応じてある周波数の交流電圧が発
生し、この交流電圧がコイル駆動増幅器２ａ，２ｂによ
つて増幅されて、電機子コイル３ａ，３ｂに印加される
。

ところが、ホール素子１ａ，１ｂ及びコイル駆動増幅器
にはオJ■■ール素子１ａ，１ｂのオフセツト量が増幅
器のゲイン倍された電圧として印加される、つま虱定常
回転時にはオフセツト量に対応する直流電圧に交流電圧
が加わつた電圧が電機子コイル３ａ，３ｂに印加される
。この直流電圧のために、マグネツトロータ９の位置と
、電機子コイル３ａ，３ｂに流す電流の方向との間にず
れを生じ、逆トルクが発生する。また、マグネツトロー
タ９の回転角度間隔９０度ごとにトルクリツプルを生じ
る。次に、トルクリツプル発生の詳細について述べる。
マグネツトロータ９は円周上で８極に着磁されているも
のとする。電機子コイル３ａ，３ｂは扁平星形に成形さ
れているとすると、電機子コイル３ａ，３ｂのいずれか
一方に正弦波電流が流れるとトルクの大きさＴ１は、マ
グネツトロータ９の回転角をθとして−！ であり１電流１，は であるから（１）、（２）よシ となる。

以上の状況は第２図の（１）図、（２）図、（３）図に
示す通りであり、右回転トルクが発生する。

また、電機子コイルを２ｊ．５度ずらして、もう１組取
付け、電機子コイルに流す電流の位相を９０度ずらして
おくと、もう１組の電機子コイルに流れる電流１２は発
生トルクＴ２は となｂ１（４），（５）より となる。

２組の電機子コイル３ａ，３ｂに流れる電流と発生トル
クとの関係を示すのが第３図である。

２組の電機子コイルに発生するトルクＴ，，Ｔ２を加え
た全発生トルクＴ。

はとな）、第３図（２）のように、回転角度に関係なく
一定となる。

もし、電機子コイル３ａに直流成分が加わつた交流電圧
が印加されると、第３図（３）のようにΔｅだけ直流シ
フトされたことになる。

すると、電流及びトルクは次のようになる。コイル抵抗
をＲとして（７），（８）より 電機子コイル３ｂでは（６）より 全発生トルクＦ。

は１【 とな虱第３図（４）のように、１回転に４回のトルクリ
ツプルが生じる。

これは電機子コイル３ｂでも同様であね、３ａ，３ｂの
両者でも同様である。以上の理由から、定速回転時のト
ルクリツプルを除去するためには、電機子コイル３ａ，
３ｂに直成分を含まない交流電圧を印加すればよい。ト
ルクリツプルを減少させるために、従来、第４図及び第
５図に示すような方式が採用されている。第４図方式は
、コイル１駆動増幅器２ａ，２ｂの人力抵抗Ｒｌ，Ｒ２
にそれぞれ並列にコンデンサ７Ａ，７ｂを接続するもの
で、第１図方式に比べてコイル１駆動増幅器２ａ，２ｂ
の直流ゲインが交流ゲインの増加分だけ低下し、これに
より電機子コイル３ａ，３ｂに印加される直流シフト電
圧Δｅを小さくしようとするものである。しかし、この
第４図方式によつても、直流ゲインが残るので、トルク
リツプルは依然として発生する０第５図方式は、コイル
駆動増幅器２ａ，２ｂを直流増幅器として使用し、ポテ
ンシヨメータ式の可変抵抗器８ａ，８ｂによつてオフセ
ツト量Δｅを補償しようとするものである。しかし、こ
の補償は、ホール素子１ａ，１ｂとコイル駆動増幅器２
ａ，２ｂの両者に訃けるオフセツトを補償しなければな
らないことから、補償調整が面倒で調整時間がかかる不
都合があつた。以上、無整流子モータの定速回転時のト
ルクリツプルについて述べてきたが、無整流子モータの
起動時には次のような問題がある。

即ち、モータの起動時を考えると、マグネツトロータは
停止していることになｂ１ホール素子にはマグネットロ
ータの停止位置により決まるある直流電圧が出力されて
いるのみで、交流成分出力はない。これらのホール素子
の出力が差動で取ジ出されてコイル駆動増幅器２ａ，２
ｂに入力されることになるが、上記のようにモータの起
動時にはホール素子出力に交流成分はないので、コイル
駆動増幅器２ａ，２ｂを交流増幅器とする構成のままで
はモータを自動起動させることはできない。本発明の目
的は、上述した従来技術での問題点を解決し、コイル駆
動増幅器をモータ起動時には直流増幅器として、モータ
定速回転時には交流増幅器として動作させる構成とする
ことによＶ１モータの自動起動を可能とするとともに、
定速回転時にはオフセツト調整を必要としないで、トル
クリツプルをなくすることのできる無整流子モータ制御
装置を提供することにある。

本発明の特徴は、上記目的を達成するために、各コイル
，駆動増幅器の入力コンデンサに並列に、あるしきい値
以上の制御電圧印加で導通となｂ１上記しきい値よジ小
さい制御電圧印加で非導通となるスイツチング素子を接
続し、このスイツチング素子の制御電圧として、ロータ
検出速度に比例した電圧と基準速度に対応する指令電圧
との偏差５電圧を用いる構成とすることにある。

第６図により本発明の一実施例を説明する。

第６図に卦いて、７ａ，７ａ′はコイル１駆動増幅器２
ａの入力コンデンサであり１抵抗Ｒ１は入力コンデンサ
７ａに直列の入力抵抗であり１１０ａ，１０ａ′はそれ
ぞれ人カコンデンサ７Ａ，７ａ′に並列に接続されたア
ナログスイツチング素子である。同様に、７ｂ，７ｂ′
はコイル１駆動増幅器２ｂの入力コンデンサであり、抵
抗Ｒ２は入カコンデンサ７ｂに直列の入力抵抗であり、
１０ｂ，１０ｂ′はそれぞれ入カコンデンサ７Ｂ，７ｂ
′に並列に接続されたアナログスイツチング素子である
。そして、これらのスイツチング素子１０ａ，１０ａ１
，１０ｂ，１０ｂ′の制御電圧としては、電圧比較器６
の出力電圧がそれぞれ印加される。Ｒ９，Ｒ９′，Ｒｌ
Ｏ，ＲｌＯ′は各スイツチング素子に直列に接続された
電流制限用の保護抵抗である。以上の構成において、モ
ータ起動時には、電圧比較器６からスイツチング素子１
０ａ，１０ａ′，１０ｂ，１０ｂ′のしきい値電圧以上
の電圧が発生して各スイツチング素子は導通状態とな虱
これによりコイル１駆動増幅器２ａ，２ｂは直流増幅器
となＤ１モータは起動する。

モータが定速回転になると、電圧比較器６の出力電圧は
スイツチング素子のしきい値電圧以下となｂ１各スイツ
チング素子は非導通状態となＤ１コイル１駆動増幅器２
ａ，２ｂは交流増幅器となシ、ホール素子１ａ，１−ｂ
のオフセツトは入カコンデンサ７Ａ，７ａ′，７ｂ，７
ｂ′でカツトされる。２ａ，２ｂが交流増幅器となるこ
とから、増幅器自身のオフセツトも、増幅器ゲインに関
係なく非常に小さな値となる。

指令速度に一致した速度で回転している時は、コイル駆
動増幅器２ａ，２ｂはほぼ完全な交流増幅器となり、こ
れにより電機子コイル３ａ，３ｂには直流成分をほとん
ど含まない交流信号が印加され、モータ出力のトルクリ
ツプルはほぼ完全に除去される。以上のように、本発明
によれば、モータの電機子コイルには、起動時には直流
電圧が印加され、これによりモータは回転を始め、定速
回転時になると電機子コイルに交流電圧だけが印加され
、これによシモータはトルクリツプルを含まない安定回
転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無整流子モータの速度制御のプロツク構
成図、第２図は第１図におけるロータと電機子コイル位
置関係を示す図、第３図は第１図の場合の合成トルクの
説明図、第４図及び第５図は従来の対策を加えたプロツ
ク構成図、第６図は本発明の一実施例を示すブロツク構
成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 界磁マグネットを取付けたロータに対向して電機子
   コイルを配置し、ロータ回転位置を検出するホール素子
   群と、これらのホール素子出力をそれぞれ増幅して前記
   電機子コイルに流すコイル駆動増幅器とを備え、前記ロ
   ータ速度を検出して得た検出速度に比例する電圧と基準
   速度に対応する基準電圧との偏差電圧を前記各ホール素
   子に駆動電圧として印加して速度一定制御を行なう無整
   流子モータ制御装置において、前記コイル駆動増幅器の
   入力コンデンサに並列に、あるしきい値以上の制御電圧
   印加で導通し上記しきい値より小さい制御電圧印加で非
   導通となるスイッチング素子を接続し、このスイッチン
   グ素子の制御電圧として前記偏差電圧を用いることで前
   記コイル駆動増幅器を、モータ起動時には直流増幅器と
   して、モータ定速回転時には交流増幅器として動作させ
   ることを特徴とする無整流子モータ制御装置。