JPS5951237B2 - 直流ブラシレスモ−タ - Google Patents
直流ブラシレスモ−タInfo
- Publication number
- JPS5951237B2 JPS5951237B2 JP51138847A JP13884776A JPS5951237B2 JP S5951237 B2 JPS5951237 B2 JP S5951237B2 JP 51138847 A JP51138847 A JP 51138847A JP 13884776 A JP13884776 A JP 13884776A JP S5951237 B2 JPS5951237 B2 JP S5951237B2
- Authority
- JP
- Japan
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- stator winding
- capacitor
- rotor
- current
- switching element
- Prior art date
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- Expired
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 37
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は永久磁石回転子又は相当の有磁極回転子を有し
、回転子位置検出信号で制御される半導体スイッチング
素子で個定子巻線を励磁制御して回転子との電磁力で回
転駆動する直流ブラシレスモータに関するもので、特に
その効率の向上を計ることを目的とする。
、回転子位置検出信号で制御される半導体スイッチング
素子で個定子巻線を励磁制御して回転子との電磁力で回
転駆動する直流ブラシレスモータに関するもので、特に
その効率の向上を計ることを目的とする。
通常半導体スイッチング素子をトランジスタ化したブラ
シレスモータの原理図は第１図に示されている。
シレスモータの原理図は第１図に示されている。
図においてＥは直流電源、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃは固定子線
、Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃは半導体スイッチング素子としての
トランジスタでそのコレクタには前記固定子巻線Ｗａ、
Ｗｂ、Ｗｃとサージ吸収回路Ｂａ、Ｓｂ、Ｓｃが並列に
接続されている。
、Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃは半導体スイッチング素子としての
トランジスタでそのコレクタには前記固定子巻線Ｗａ、
Ｗｂ、Ｗｃとサージ吸収回路Ｂａ、Ｓｂ、Ｓｃが並列に
接続されている。
Ｄは光、磁界、透磁率、静電容量等を媒介として回転子
の位置を検出する回転子位置検出回路で第２図に示す如
きモードの電圧をその出力として順次トランジスタＱａ
、Ｑｂ、Ｑｃのベースに印加される。そしてこの印加に
より前記トランジスクＱａ、Ｑｂ、Ｑｃは順次ＯＮ、Ｏ
ＦＦし、それに応じて固定子巻線Ｖａ、Ｗｂ、Ｗｃは励
磁制御されて巻線電流と回転子間の電磁力で常に一方向
のトルクを発生し回転’子が回転駆動される。而して各
固定子巻線Ｗａ、Ｗｂ、ＷｃはトランジスタＱａ、Ｑｂ
、Ｑｃによりスイッチング制御されるため、例えばトラ
ンジスタＱａがＯＦＦした時に固定子巻線Ｗａには大き
な過渡電圧が発生する。
の位置を検出する回転子位置検出回路で第２図に示す如
きモードの電圧をその出力として順次トランジスタＱａ
、Ｑｂ、Ｑｃのベースに印加される。そしてこの印加に
より前記トランジスクＱａ、Ｑｂ、Ｑｃは順次ＯＮ、Ｏ
ＦＦし、それに応じて固定子巻線Ｖａ、Ｗｂ、Ｗｃは励
磁制御されて巻線電流と回転子間の電磁力で常に一方向
のトルクを発生し回転’子が回転駆動される。而して各
固定子巻線Ｗａ、Ｗｂ、ＷｃはトランジスタＱａ、Ｑｂ
、Ｑｃによりスイッチング制御されるため、例えばトラ
ンジスタＱａがＯＦＦした時に固定子巻線Ｗａには大き
な過渡電圧が発生する。
そこでトランジスタの破壊防止、固定子巻線の絶縁破壊
の防止及び電波障害防止のために各固定子巻線Ｗａ、Ｗ
ｂ、Ｗｃには前述のようにサージ吸収回路Ｂａ、Ｓｂ、
Ｓｃが夫夫設けられている。このサージ吸収回路は一般
に第３図イの如く定電圧ダイオノードＺＤをトランジス
タＱａのエミッタ・コレクタ間に挿入しサージエネルギ
ーをツェナーダイオード内で消費させるもの、また口の
如くコンデンサＣａを固定子巻線Ｗａの両端に接続して
サージエネルギーはコンデンサと巻線内で振動エネルギ
ーと５なりＷａ又はＣａ内の抵抗分として消失するもの
、更にハの如＜抵抗ＲａとコンデンサＣａの並列回路に
ダイオードＤａを直列に介挿したこれを固定子巻線Ｗａ
に並列に接続し、ダイオードＤａを通じてサージエネル
ギーを供給し、このエネルギーを一旦コンデンサＣａに
貯えた後抵抗Ｒａで徐徐に放電せしめるもの等があるけ
れどもいずれもサージエネルギーは全て熱損失となつて
しまう。ここにおいてサージエネルギーの量に着目して
考察すると、固定子巻線１個のインダクタンスをＬ、ト
ランジスタが０ＦＦする直前の電流をＩとするとトラン
ジスタが０ＦＦした時に巻線内に貯えられているエネル
ギーはＬＩ２／ ２（ジユール）である。
の防止及び電波障害防止のために各固定子巻線Ｗａ、Ｗ
ｂ、Ｗｃには前述のようにサージ吸収回路Ｂａ、Ｓｂ、
Ｓｃが夫夫設けられている。このサージ吸収回路は一般
に第３図イの如く定電圧ダイオノードＺＤをトランジス
タＱａのエミッタ・コレクタ間に挿入しサージエネルギ
ーをツェナーダイオード内で消費させるもの、また口の
如くコンデンサＣａを固定子巻線Ｗａの両端に接続して
サージエネルギーはコンデンサと巻線内で振動エネルギ
ーと５なりＷａ又はＣａ内の抵抗分として消失するもの
、更にハの如＜抵抗ＲａとコンデンサＣａの並列回路に
ダイオードＤａを直列に介挿したこれを固定子巻線Ｗａ
に並列に接続し、ダイオードＤａを通じてサージエネル
ギーを供給し、このエネルギーを一旦コンデンサＣａに
貯えた後抵抗Ｒａで徐徐に放電せしめるもの等があるけ
れどもいずれもサージエネルギーは全て熱損失となつて
しまう。ここにおいてサージエネルギーの量に着目して
考察すると、固定子巻線１個のインダクタンスをＬ、ト
ランジスタが０ＦＦする直前の電流をＩとするとトラン
ジスタが０ＦＦした時に巻線内に貯えられているエネル
ギーはＬＩ２／ ２（ジユール）である。
そしてモータの極数をＰ、相数をｍ、電流がＩ（Ａ）の
時の回転数をＮ（Ｒｐｍ）とすると、一秒当りのスイツ
チング回数はとなりサージ電力ＰＬは で゛ある。
時の回転数をＮ（Ｒｐｍ）とすると、一秒当りのスイツ
チング回数はとなりサージ電力ＰＬは で゛ある。
電源電圧の低いモータでは相対的に電流が大きなものと
なり、しかも固定子巻線の導通時の電流は導通初期と導
通末期とでは同じ大きさではなく導通末期の電流が大き
く、モータに流れる平均電流の２〜３倍となる場合があ
る。
なり、しかも固定子巻線の導通時の電流は導通初期と導
通末期とでは同じ大きさではなく導通末期の電流が大き
く、モータに流れる平均電流の２〜３倍となる場合があ
る。
この様にサージ電力は電流の二乗に比例しかつサージを
発生する時の電流がモータの平均入力電流よりも大きい
こと等のためサージ電力がモータの入力電力の数％以上
に及ぶことがある。
発生する時の電流がモータの平均入力電流よりも大きい
こと等のためサージ電力がモータの入力電力の数％以上
に及ぶことがある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので以下第４図に
ついてその一実施例を説明する。
ついてその一実施例を説明する。
Ｅは電源、Ｍａ，Ｗｂ，Ｗｃは固定子巻線、Ｑａ，Ｑｂ
，Ｑｃはスイツチング用トランジスタ、Ｄは回転子位置
検出回路、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃはサージ吸収回路である。
，Ｑｃはスイツチング用トランジスタ、Ｄは回転子位置
検出回路、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃはサージ吸収回路である。
前期サージ吸収回路Ｓｃ，Ｓｂ，Ｓｃはいずれも同様に
構成されるので、Ｓａにつきその構成を説明する。固定
子巻線Ｗａの両端間に、トランジスタＱａが０ＦＦした
時に、固定子巻線Ｗａに発生するサージ電圧で充電され
るコンデンサＣ，と、その充電電流を流す極性のダイオ
ードＤ，との直列回路を設ける。またコンデンサＣ，の
両端間にコンデンサＣ。及び抵抗Ｒ，からなる遅延回路
ＤＥが設けられ、またダイオードＤ，の両端間には、コ
ンデンサＣ，の充電電荷を固定子巻線Ｗａに放電させる
トランジスタＱ，のエミツタ・コレクタが接続され、こ
のトランジスタのエミツタ・ベースがコンデンサＣ。の
両端に接続される。上記の構成においてスイツチング用
トランジスタＱａが０ＦＦした時固定子巻線Ｗａの過渡
電圧のためコレクタ電位は急激に上昇しこの電位はダイ
オードＤ，を通してコンデンサＣ，を充電する。その後
Ｒ，Ｃ。の時定数で決められる微小時間後コンデンサＣ
。の両端の電圧がトランジスタＱ，のカツトオフ電圧よ
りも上回りベース電流が流れると前記トランジスタＱ，
は導通を開始し、コンデンサＣ，、トランジスタＱ，及
び個定子巻線Ｗａの閉回路内で電流が流れ、コンデンサ
Ｃ，に貯えられていた電力は再び個定子巻線Ｗａに返還
される。第５図はトランジスタＱａのコレクタ電圧Ｖ。
ｌダイオードＤ，のカソード電圧ＶＤＩの波形を横軸に
回転角をとつて表わしたものである。カソード電圧ＶＤ
”の波形を実線で示し、コレクタ電圧Ｖｃｌの波形を破
線で示す。図中時点Ｔ，はトランジスタＱａが０Ｎする
時点、Ｔ２はこのトランジスタが０ＦＦする時点、Ｔ，
はトランジスタＱ，が０Ｎする時点、Ｔ，はトランジス
タＱａが再び０Ｎする時点を示す。コレクタ電圧Ｖ。”
に着目すると、期間（Ｔ。−Ｔ，）はトランジスタＱａ
が０Ｎしたときであり、このトランジスタの飽和電圧約
ＩＶを示す。時点Ｔ。のトランジスタＱａ（７）０ＦＦ
時にサージ電圧が発生して、コレクタ電圧Ｖｃ”はパル
ス状波形となる。Ｊこの時点Ｔ。から再びこのトランジ
スタＱａが０Ｎする時点Ｔ，までは、トランジスタＱａ
が０ＦＦしているため、コレクタ電圧Ｖ。”は固定子巻
線Ｗａに発生する起電圧波形となる。ダイオードＤ１の
カソード電圧ＶＤ”については、期間（Ｔ。
構成されるので、Ｓａにつきその構成を説明する。固定
子巻線Ｗａの両端間に、トランジスタＱａが０ＦＦした
時に、固定子巻線Ｗａに発生するサージ電圧で充電され
るコンデンサＣ，と、その充電電流を流す極性のダイオ
ードＤ，との直列回路を設ける。またコンデンサＣ，の
両端間にコンデンサＣ。及び抵抗Ｒ，からなる遅延回路
ＤＥが設けられ、またダイオードＤ，の両端間には、コ
ンデンサＣ，の充電電荷を固定子巻線Ｗａに放電させる
トランジスタＱ，のエミツタ・コレクタが接続され、こ
のトランジスタのエミツタ・ベースがコンデンサＣ。の
両端に接続される。上記の構成においてスイツチング用
トランジスタＱａが０ＦＦした時固定子巻線Ｗａの過渡
電圧のためコレクタ電位は急激に上昇しこの電位はダイ
オードＤ，を通してコンデンサＣ，を充電する。その後
Ｒ，Ｃ。の時定数で決められる微小時間後コンデンサＣ
。の両端の電圧がトランジスタＱ，のカツトオフ電圧よ
りも上回りベース電流が流れると前記トランジスタＱ，
は導通を開始し、コンデンサＣ，、トランジスタＱ，及
び個定子巻線Ｗａの閉回路内で電流が流れ、コンデンサ
Ｃ，に貯えられていた電力は再び個定子巻線Ｗａに返還
される。第５図はトランジスタＱａのコレクタ電圧Ｖ。
ｌダイオードＤ，のカソード電圧ＶＤＩの波形を横軸に
回転角をとつて表わしたものである。カソード電圧ＶＤ
”の波形を実線で示し、コレクタ電圧Ｖｃｌの波形を破
線で示す。図中時点Ｔ，はトランジスタＱａが０Ｎする
時点、Ｔ２はこのトランジスタが０ＦＦする時点、Ｔ，
はトランジスタＱ，が０Ｎする時点、Ｔ，はトランジス
タＱａが再び０Ｎする時点を示す。コレクタ電圧Ｖ。”
に着目すると、期間（Ｔ。−Ｔ，）はトランジスタＱａ
が０Ｎしたときであり、このトランジスタの飽和電圧約
ＩＶを示す。時点Ｔ。のトランジスタＱａ（７）０ＦＦ
時にサージ電圧が発生して、コレクタ電圧Ｖｃ”はパル
ス状波形となる。Ｊこの時点Ｔ。から再びこのトランジ
スタＱａが０Ｎする時点Ｔ，までは、トランジスタＱａ
が０ＦＦしているため、コレクタ電圧Ｖ。”は固定子巻
線Ｗａに発生する起電圧波形となる。ダイオードＤ１の
カソード電圧ＶＤ”については、期間（Ｔ。
−Ｔ，）でトランジスタＱ，が０ＦＦしており、ダイオ
ードＤ，が逆バイアス状態にあり、カソード電圧ＶＤＩ
はほぼ電源電圧ＶＲに等しい。時点Ｔ。でサージ電圧の
ために、ダイオードＤ，が順方向バイアスとなり、この
ダイオードを介してコン”デンサＣ，が充電される。そ
の後遅延回路ＤＥの抵抗Ｒ，とコンデンサＣ。の時定数
で決まる時間（Ｔ，一Ｔ。）後、即ち時点Ｔ。でトラン
ジスタＱ，が導通し、このトランジスタを介してコンデ
ンサＣ，の充電電荷が固定子巻線Ｗａに放電する。時点
Ｔ。から時点２πに至る間はコレクタ電圧Ｖ。ｌの波形
とほぼ等しくなる。この場合にコーレクタ電圧Ｖ。ｌは
、時点Ｔ３においてはコンデンサＣ１の放電電流のため
、固定子巻線Ｗａの起電圧波形よりも僅かに大きくなる
。時点Ｔ３から流れ始めた放電電流は、トランジスタＱ
ａ（７）０Ｎによる固定子巻線Ｗａの励磁電流と逆方向
にこの固定子巻線Ｗａに流れ、又この時の回転子磁極も
逆になつているので、回転子の回転方向と同方向即ち正
規回転方向のトルクを発生する。尚サージ吸収回路Ｓｂ
，Ｓｃについても同様である。
ードＤ，が逆バイアス状態にあり、カソード電圧ＶＤＩ
はほぼ電源電圧ＶＲに等しい。時点Ｔ。でサージ電圧の
ために、ダイオードＤ，が順方向バイアスとなり、この
ダイオードを介してコン”デンサＣ，が充電される。そ
の後遅延回路ＤＥの抵抗Ｒ，とコンデンサＣ。の時定数
で決まる時間（Ｔ，一Ｔ。）後、即ち時点Ｔ。でトラン
ジスタＱ，が導通し、このトランジスタを介してコンデ
ンサＣ，の充電電荷が固定子巻線Ｗａに放電する。時点
Ｔ。から時点２πに至る間はコレクタ電圧Ｖ。ｌの波形
とほぼ等しくなる。この場合にコーレクタ電圧Ｖ。ｌは
、時点Ｔ３においてはコンデンサＣ１の放電電流のため
、固定子巻線Ｗａの起電圧波形よりも僅かに大きくなる
。時点Ｔ３から流れ始めた放電電流は、トランジスタＱ
ａ（７）０Ｎによる固定子巻線Ｗａの励磁電流と逆方向
にこの固定子巻線Ｗａに流れ、又この時の回転子磁極も
逆になつているので、回転子の回転方向と同方向即ち正
規回転方向のトルクを発生する。尚サージ吸収回路Ｓｂ
，Ｓｃについても同様である。
本発明は上述の如く、永久磁石回転子又は相当の有磁極
回転子を有し、回転子位置検出信号で制御される半導体
スイツチング素子により固定子巻線を励磁制御して固定
子巻線電流と回転子間の電磁力により回転力を得る直流
ブラシレスモータにおいて、前記半導体スイツチング素
子が０ＦＦした時に固定子巻線の発生するサージ電圧で
コンデンサを充電し、前記スイツチング素子の０ＦＦ時
に前記コンデンサに貯えられた電荷を固定子巻線内に放
電し、この電流により回転子のトルクを正規回転方向へ
発生せしめるようにしたものであるから、サージエネル
ギーの一部をモータ出力に変換して効率の良いブラシレ
スモータが提供出来る。
回転子を有し、回転子位置検出信号で制御される半導体
スイツチング素子により固定子巻線を励磁制御して固定
子巻線電流と回転子間の電磁力により回転力を得る直流
ブラシレスモータにおいて、前記半導体スイツチング素
子が０ＦＦした時に固定子巻線の発生するサージ電圧で
コンデンサを充電し、前記スイツチング素子の０ＦＦ時
に前記コンデンサに貯えられた電荷を固定子巻線内に放
電し、この電流により回転子のトルクを正規回転方向へ
発生せしめるようにしたものであるから、サージエネル
ギーの一部をモータ出力に変換して効率の良いブラシレ
スモータが提供出来る。
第１図は直流ブラシレスモータの原理図、第２図は回転
子位置検出回路の出力図、第３図イ，口及びハは従来の
サージ吸収回路の異なる実施例を示す要部電気回路図、
第４図は本発明によるブラシレスモータの電気回路図、
第５図は第４図におけるサージ吸収回路の動作特性図で
ある。 Ｅ・・・・・・直流電源、Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ・・・・・
・スイツチング用トランジスタ、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ・・
・・・・固定子巻線、Ｄ・・・・・・回転子位置検出回
路、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ・・・・・・サージ吸収回路、Ｒ
１・・・・・・抵抗、Ｄ１・・・・・・ダイオード、Ｑ
１・・・・・・トランジスタ、Ｃｌ，Ｃ２・・・・・・
コンデンサ。
子位置検出回路の出力図、第３図イ，口及びハは従来の
サージ吸収回路の異なる実施例を示す要部電気回路図、
第４図は本発明によるブラシレスモータの電気回路図、
第５図は第４図におけるサージ吸収回路の動作特性図で
ある。 Ｅ・・・・・・直流電源、Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ・・・・・
・スイツチング用トランジスタ、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ・・
・・・・固定子巻線、Ｄ・・・・・・回転子位置検出回
路、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ・・・・・・サージ吸収回路、Ｒ
１・・・・・・抵抗、Ｄ１・・・・・・ダイオード、Ｑ
１・・・・・・トランジスタ、Ｃｌ，Ｃ２・・・・・・
コンデンサ。
Claims (1)
- １ 永久磁石回転子又は相当の有磁極回転子を有し、回
転子位置検出信号で制御される半導体スイッチング素子
により固定子巻線を励磁制御して固定子巻線電流と回転
子間の電磁力により回転力を得る直流ブラシレスモータ
において、前記固定子巻線の両端間に、前記励磁用半導
体スイッチング素子がＯＦＦした時に前記固定子巻線に
発生するサージ電圧で充電されるコンデンサと、その充
電電流を流す極性のダイオードとの直列回路を設けると
共に前記コンデンサの両端間には遅延回路を、又前記ダ
イオードの両端間には、前記遅延回路の遅延時間後に、
前記コンデンサの充電電荷を前記固定子巻線に放電させ
る放電用半導体スイッチング素子を夫夫設けてなり、前
記励磁用半導体スイッチング素子のＯＦＦ期間内に、前
記充電電荷を前記固定子巻線に放電してこの電流により
回転子のトルクを正規回転方向に発生せしめることを特
徴とする直流ブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51138847A JPS5951237B2 (ja) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | 直流ブラシレスモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51138847A JPS5951237B2 (ja) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | 直流ブラシレスモ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5362116A JPS5362116A (en) | 1978-06-03 |
| JPS5951237B2 true JPS5951237B2 (ja) | 1984-12-12 |
Family
ID=15231561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51138847A Expired JPS5951237B2 (ja) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | 直流ブラシレスモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951237B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119153U (ja) * | 1984-07-09 | 1986-02-04 | 富士重工業株式会社 | 車両用油圧式緩衝装置 |
| JPS6165931A (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-04 | Hino Motors Ltd | シヨツクアブソ−バ |
-
1976
- 1976-11-15 JP JP51138847A patent/JPS5951237B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119153U (ja) * | 1984-07-09 | 1986-02-04 | 富士重工業株式会社 | 車両用油圧式緩衝装置 |
| JPS6165931A (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-04 | Hino Motors Ltd | シヨツクアブソ−バ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5362116A (en) | 1978-06-03 |
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