JPS6087690A - 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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- JPS6087690A JPS6087690A JP58196323A JP19632383A JPS6087690A JP S6087690 A JPS6087690 A JP S6087690A JP 58196323 A JP58196323 A JP 58196323A JP 19632383 A JP19632383 A JP 19632383A JP S6087690 A JPS6087690 A JP S6087690A
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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
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
-
- 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
- H02P6/28—Arrangements for controlling current
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は、指令信号に応じた力を発生するブラシレス直
流モータに関するものである。
流モータに関するものである。
従来例の構成とその問題点
７レミングの法則によシ、モータの発生力が界磁マグネ
ットの生じる磁束とコイルに供給する電流の積によって
定まることは広く知られている。
ットの生じる磁束とコイルに供給する電流の積によって
定まることは広く知られている。
一般に、界磁マグネットの発生磁束は場所によって変動
している。そのため、一定の電流をコイルに通電した場
合の発生力は、マグネットとコイルの相対位置の変化に
伴って変化し、発生力のむらを生じ問題となっていた。
している。そのため、一定の電流をコイルに通電した場
合の発生力は、マグネットとコイルの相対位置の変化に
伴って変化し、発生力のむらを生じ問題となっていた。
特に、音響、映像機器に広く使用されているブラシレス
直流モータにおいては、機器の性能を向上させるために
発生力のむらを極力小さくすることが要望されている。
直流モータにおいては、機器の性能を向上させるために
発生力のむらを極力小さくすることが要望されている。
本出願人は、このような問題に対して、特願昭５２−６
７６７１号に発生力の均一な有鉄心構造のモータを提案
している。この提案は、スロットを有する有鉄心構造の
モータにおいては極めて有用である。しかし、スロット
レスモータやコアレスモーク等のようにスロットのない
平滑鉄心を使用する場合には、均一な発生力を得ること
が極めて難かしかった。
７６７１号に発生力の均一な有鉄心構造のモータを提案
している。この提案は、スロットを有する有鉄心構造の
モータにおいては極めて有用である。しかし、スロット
レスモータやコアレスモーク等のようにスロットのない
平滑鉄心を使用する場合には、均一な発生力を得ること
が極めて難かしかった。
発明の目的
本発明は、そのような点を考慮してなされ、コイルに誘
起される逆起電圧を利用してコイルに供給する電流を部
分的に変調することにより界磁磁束の場所的な変動をキ
ャンセルし、指令信号に比例しだ均一な（むらの小さい
）発生力を得ることのできるブラシレス直流モータを提
供するものである。
起される逆起電圧を利用してコイルに供給する電流を部
分的に変調することにより界磁磁束の場所的な変動をキ
ャンセルし、指令信号に比例しだ均一な（むらの小さい
）発生力を得ることのできるブラシレス直流モータを提
供するものである。
発明の構成
本発明のモータは、ロータに取付けられたマグネットと
、多相のコイルと、前記コイルへの電流路を開閉制御す
る複数個の駆動トランジスタを有する電流供給手段と、
前記コイルへの供給電流を検出する電流検出手段と、前
記電流検出手段の出力に連動する電流信号を得る電流発
生手段と、ロータの回転位置に応じた変調信号を得る変
調信号発生手段と、前記変調信号により前記電流信号を
、変調した被変調信号を得る変調手段と、指令信号を得
る指令信号発生手段とを具備し、前記電流供給手段は前
記指令信号と前記被変調信号の両者に応動する電流を前
記多相のコイルに供給し、かつ前記変調信号発生手段は
前記多相のコイルに誘起される逆起電圧の合成信号によ
り前記変調信号を作り出すように構成している。
、多相のコイルと、前記コイルへの電流路を開閉制御す
る複数個の駆動トランジスタを有する電流供給手段と、
前記コイルへの供給電流を検出する電流検出手段と、前
記電流検出手段の出力に連動する電流信号を得る電流発
生手段と、ロータの回転位置に応じた変調信号を得る変
調信号発生手段と、前記変調信号により前記電流信号を
、変調した被変調信号を得る変調手段と、指令信号を得
る指令信号発生手段とを具備し、前記電流供給手段は前
記指令信号と前記被変調信号の両者に応動する電流を前
記多相のコイルに供給し、かつ前記変調信号発生手段は
前記多相のコイルに誘起される逆起電圧の合成信号によ
り前記変調信号を作り出すように構成している。
実施例の説明
以下、本発明を図示の実施例に基いて説明する。
第１図は本発明の一実施例を表わす電気回路図である。
第１図において、１１．１２は直流電源、１３はロータ
にとシつけられた界磁用のマグネット、１４，１５．１
６はマグネット１３の発生器、束と鎖交する３相のコイ
ル、２０はコイル１４゜１５．１６への合成供給電流を
“検出する電流検出器、２１は指令信号■１ を発生す
る指令信号発生器、２２は電流検出器２０の出力ｖ３に
応じた大きさの電流信号１１ を得る電流発生器、２３
はロータの位置に応じた変調信号Ｖを発生する変調信号
発生器、２４は変調信号Ｖによって電流信号１１を変調
して被変調電流信号ｉ４を得る変調器、２５は指令信号
ｖ１ と被変調電流信号ｉ４の両者に応動する電流をコ
イルに供給する電流供給器である。
にとシつけられた界磁用のマグネット、１４，１５．１
６はマグネット１３の発生器、束と鎖交する３相のコイ
ル、２０はコイル１４゜１５．１６への合成供給電流を
“検出する電流検出器、２１は指令信号■１ を発生す
る指令信号発生器、２２は電流検出器２０の出力ｖ３に
応じた大きさの電流信号１１ を得る電流発生器、２３
はロータの位置に応じた変調信号Ｖを発生する変調信号
発生器、２４は変調信号Ｖによって電流信号１１を変調
して被変調電流信号ｉ４を得る変調器、２５は指令信号
ｖ１ と被変調電流信号ｉ４の両者に応動する電流をコ
イルに供給する電流供給器である。
次に、その動作について説明する。指令信号発生器２１
は、たとえば周波数発生器と速度電圧変換器等によって
構成され、マグネット１３の回転速度（ロータの回転速
度）に対応して変化する電圧信号を発生するものであシ
、速度の遅い時にはその電圧値は大きくなシ（最大で約
０．６ｖ程度）、速度が所定値近傍になると小さくなっ
てゆく（最小はｏＶ）。指令信号ｖ１は電流供給器２５
に入力され、その電圧値に対応した電流Ｉａをコイル１
４．１５．１６に供給する。コイルへノ供給電流Ｉａは
電流検出器２０の抵抗６９の電圧降下ｖ３として検出さ
れ、電圧信号ｖ３は電流発生器２２に入力される。
は、たとえば周波数発生器と速度電圧変換器等によって
構成され、マグネット１３の回転速度（ロータの回転速
度）に対応して変化する電圧信号を発生するものであシ
、速度の遅い時にはその電圧値は大きくなシ（最大で約
０．６ｖ程度）、速度が所定値近傍になると小さくなっ
てゆく（最小はｏＶ）。指令信号ｖ１は電流供給器２５
に入力され、その電圧値に対応した電流Ｉａをコイル１
４．１５．１６に供給する。コイルへノ供給電流Ｉａは
電流検出器２０の抵抗６９の電圧降下ｖ３として検出さ
れ、電圧信号ｖ３は電流発生器２２に入力される。
第２図に電流発生器２２の具体的な回路例を示す。指令
信号ｖ３はトランジスタ１０２と１０４のベース間電圧
差となり、その大きさに応じて電流源１０１の電流Ｉ６
がトランジスタ１０３と１０５、のコレクタ側に分配さ
れる。コレクタ電流Ｉ７と工、は電流発生器の第１のカ
レントミラー（トランジスタ１０８と１０９）により比
較され、Ｉ７＞Ｉ、のときには電流発生器の第２のカレ
ントミラー（トランジスタ１１０と１１１）より電流１
１が出力（吸引）される。ｖ３の値は０≦ｖ３≦０．５
とかなり小さいため、電流１１ はおよそとあられせる
。ここで、Ｒ１゜６は抵抗１０６の値であり、抵抗１０
６と１０７の値は等しいものとし、捷た、トランジスタ
１０２，１０３，１０４，１０５のエミッタ換算抵抗は
小さいものとして無視した。
信号ｖ３はトランジスタ１０２と１０４のベース間電圧
差となり、その大きさに応じて電流源１０１の電流Ｉ６
がトランジスタ１０３と１０５、のコレクタ側に分配さ
れる。コレクタ電流Ｉ７と工、は電流発生器の第１のカ
レントミラー（トランジスタ１０８と１０９）により比
較され、Ｉ７＞Ｉ、のときには電流発生器の第２のカレ
ントミラー（トランジスタ１１０と１１１）より電流１
１が出力（吸引）される。ｖ３の値は０≦ｖ３≦０．５
とかなり小さいため、電流１１ はおよそとあられせる
。ここで、Ｒ１゜６は抵抗１０６の値であり、抵抗１０
６と１０７の値は等しいものとし、捷た、トランジスタ
１０２，１０３，１０４，１０５のエミッタ換算抵抗は
小さいものとして無視した。
電流発生器２２の出力１１は変調器２４に入力され、変
調信号発生器２３の変調信号Ｖ（）ランジスタ３４．３
５のベース間電圧）に応じて変調された電流ｉ４を得て
いる。変調信号発生器２３はマグネット１３の回転に同
期した変調信号Ｖを発生している （実際の動作は後述
ね変調信号Ｖはトランジスタ３４．３６とダイオード３
６ 、３７からなる差動回路に入力され、その大きさに
応じて電流１１ を各コレクタ電流１２ｔ１３に分配し
ている。トランジスタ３４のコレクタ電流１２はトラン
ジスタ４０．４１からなるカレントミラー回路を介して
出力され、電流供給器２６に供給される。すなわち、電
流ｉ４は変調信号■に応じて変調されたものであり、 Ｖ−Ｍａｘのときにはｉ４中０ Ｖ＝ｏ のときには１４＝１１／２ Ｖ ＝ Ｍｉ ｎ （−４＝−Ｍａｘ ）のときにはＺ
４ ”４” １１となっている。
調信号発生器２３の変調信号Ｖ（）ランジスタ３４．３
５のベース間電圧）に応じて変調された電流ｉ４を得て
いる。変調信号発生器２３はマグネット１３の回転に同
期した変調信号Ｖを発生している （実際の動作は後述
ね変調信号Ｖはトランジスタ３４．３６とダイオード３
６ 、３７からなる差動回路に入力され、その大きさに
応じて電流１１ を各コレクタ電流１２ｔ１３に分配し
ている。トランジスタ３４のコレクタ電流１２はトラン
ジスタ４０．４１からなるカレントミラー回路を介して
出力され、電流供給器２６に供給される。すなわち、電
流ｉ４は変調信号■に応じて変調されたものであり、 Ｖ−Ｍａｘのときにはｉ４中０ Ｖ＝ｏ のときには１４＝１１／２ Ｖ ＝ Ｍｉ ｎ （−４＝−Ｍａｘ ）のときにはＺ
４ ”４” １１となっている。
変調信号発生器２３は、３相のコイル１４ 、１５゜１
６に誘起される３相の逆起電圧をダイオード８７゜８８
．８９によって合成して、逆起電圧の周波数よりも３倍
高い周波数の合成信号Ｗを得ている。
６に誘起される３相の逆起電圧をダイオード８７゜８８
．８９によって合成して、逆起電圧の周波数よりも３倍
高い周波数の合成信号Ｗを得ている。
合成信号Ｗは抵抗９０．９４．９５とダイオード９２．
９３とトランジスタ９１により直流レベルをシフトされ
、コンデンサ９６によってその交流成分が取シ出され、
変調信号Ｖを作シ出している。
９３とトランジスタ９１により直流レベルをシフトされ
、コンデンサ９６によってその交流成分が取シ出され、
変調信号Ｖを作シ出している。
電流供給器２５は、３相のコイル１４，１５゜、１６に
電流Ｉａを供給する駆動トランジスタ５１゜５２．５３
と、コイルと電源の電流路に直列に挿入された抵抗６９
からなる前述の電流検出器２０と、被変調電流ｉ４に応
動する信号（抵抗７ｏでの電圧降下）を得て電流検出器
２０の出力電圧ｖ３と合成する合成器５６と、その合成
器６６の出力■２と指令信号■１が入力されその両型圧
信号に応動した電流ｉ５を出力する制御器５６（第３図
参照）と、マグネット１３の発生磁束を検出するホール
素子６１，６２．６３からなる位置検出器５７と、ホー
ル素子６１，６２．６３の出力に応動して通電すべき駆
動トランジスタ（従ってコイル）を選択する差動トラン
ジスタ６６ 、６７ 、６８からなる選択器５８によっ
て構成されている。
電流Ｉａを供給する駆動トランジスタ５１゜５２．５３
と、コイルと電源の電流路に直列に挿入された抵抗６９
からなる前述の電流検出器２０と、被変調電流ｉ４に応
動する信号（抵抗７ｏでの電圧降下）を得て電流検出器
２０の出力電圧ｖ３と合成する合成器５６と、その合成
器６６の出力■２と指令信号■１が入力されその両型圧
信号に応動した電流ｉ５を出力する制御器５６（第３図
参照）と、マグネット１３の発生磁束を検出するホール
素子６１，６２．６３からなる位置検出器５７と、ホー
ル素子６１，６２．６３の出力に応動して通電すべき駆
動トランジスタ（従ってコイル）を選択する差動トラン
ジスタ６６ 、６７ 、６８からなる選択器５８によっ
て構成されている。
第３図に制御器５６の具体的な構成例を示す。
指令信号■ と合成器６５の出力■２は差動トランジス
タ１２２ 、１２４のベース側に入力され、その電圧差
ｖ−■ に応じて電流源１２１の電流 ２ Ｉ９をトランジスタ１２３ 、１２５の各コレクタ側に
分配する。コレクタ電流Ｉ、。、工１．は制御器の第１
のカレントミラー（トランジスタ１２６゜１２７）によ
って比較され、工、。〉■１１となると（■１〉■２の
時）、その差■１０−１１１がトランジスタ１２８によ
シ増幅され、制御器の第２のカレントミラー（トランジ
スタ１２９，１３０）を介して電流ｉ５を出力する。
タ１２２ 、１２４のベース側に入力され、その電圧差
ｖ−■ に応じて電流源１２１の電流 ２ Ｉ９をトランジスタ１２３ 、１２５の各コレクタ側に
分配する。コレクタ電流Ｉ、。、工１．は制御器の第１
のカレントミラー（トランジスタ１２６゜１２７）によ
って比較され、工、。〉■１１となると（■１〉■２の
時）、その差■１０−１１１がトランジスタ１２８によ
シ増幅され、制御器の第２のカレントミラー（トランジ
スタ１２９，１３０）を介して電流ｉ５を出力する。
制御器６６の出力電流ｉ５は選択器５８の差動トランジ
スタ６６、．６７．６８の共通エミッタ電流となる。位
置検出器５７のホール素子６１．６２゜６３の出力電圧
は差動トランジスタ６６ 、６７ 、６８の各ベース側
に印加され、そのベース電圧に応じて、トランジスタ６
６．６７．６８はエミッタ電流ｉ６をコレクタ側に分配
する。すなわち、ベース電圧が最も低いトランジスタが
最も活性となり、他のトランジスタは不活性となる。そ
の結果、位置検出器５７の出力にょシ活性となるトラン
ジスタが選択される。
スタ６６、．６７．６８の共通エミッタ電流となる。位
置検出器５７のホール素子６１．６２゜６３の出力電圧
は差動トランジスタ６６ 、６７ 、６８の各ベース側
に印加され、そのベース電圧に応じて、トランジスタ６
６．６７．６８はエミッタ電流ｉ６をコレクタ側に分配
する。すなわち、ベース電圧が最も低いトランジスタが
最も活性となり、他のトランジスタは不活性となる。そ
の結果、位置検出器５７の出力にょシ活性となるトラン
ジスタが選択される。
トランジスタ６６．６７．６８の各コレクタ電流は駆動
トランジスタ５１，５２．５３の各ベース電流となり、
電流増幅されてコイル１４，１５，１６−に電流を供給
する。コイル１４，１５．１６への供給電流（駆動トラ
ンジスタ５１，５２．５３の通電電流）は合成されて電
流検出器２０により検出され・その出力電圧ｖそと被変
調電流ｉ４に応じた信号が合成され、合成信号ｖ２が制
御器５６に入力される。合成信号ｖ２は Ｖ２７− Ｒ６９−Ｉａ＋（Ｒ７ｏ＋Ｒ６９）ｉ４−−
− （３）となる。ここに、Ｒ６９’ Ｒ７゜は抵抗６
９．７０の値であシ、Ｉａはコイルへの供給電流である
。
トランジスタ５１，５２．５３の各ベース電流となり、
電流増幅されてコイル１４，１５，１６−に電流を供給
する。コイル１４，１５．１６への供給電流（駆動トラ
ンジスタ５１，５２．５３の通電電流）は合成されて電
流検出器２０により検出され・その出力電圧ｖそと被変
調電流ｉ４に応じた信号が合成され、合成信号ｖ２が制
御器５６に入力される。合成信号ｖ２は Ｖ２７− Ｒ６９−Ｉａ＋（Ｒ７ｏ＋Ｒ６９）ｉ４−−
− （３）となる。ここに、Ｒ６９’ Ｒ７゜は抵抗６
９．７０の値であシ、Ｉａはコイルへの供給電流である
。
このように、駆動トランジスタ５１，５２．５３と電流
検出器２０と制御器５６等によって帰還ループを構成す
るならば、駆動トランジスタ５１゜５２．５３間のｈＦ
Ｅ のばらつき等による相間ばらつきの影響が小さくな
シ、通電すべきコイルの切換わりもなめらかに行なわれ
る。
検出器２０と制御器５６等によって帰還ループを構成す
るならば、駆動トランジスタ５１゜５２．５３間のｈＦ
Ｅ のばらつき等による相間ばらつきの影響が小さくな
シ、通電すべきコイルの切換わりもなめらかに行なわれ
る。
なお、７１はこの帰還ループの位相補償（発振防止）の
だめのコンデンサであり、また、コイル１４．１５，１
６に並列接続されたコンデンサ８１゜８３．８５と抵抗
８２．８４．８６の直列回路は通電するコイルの切換え
に伴うスパイク状電圧を低減するものである。
だめのコンデンサであり、また、コイル１４．１５，１
６に並列接続されたコンデンサ８１゜８３．８５と抵抗
８２．８４．８６の直列回路は通電するコイルの切換え
に伴うスパイク状電圧を低減するものである。
この帰漢ループは合成信号ｖ２が指令信号Ｖ。
と一致するように動作し、その平衡状態においては
■ ＝■ ・・・・・・・・・・（４）１
となる。従って、コイルへの供給電流Ｉａはとなる。す
なわち、コイルへの供給電流Ｉａは指令信号Ｖ と被変
調電流ｉ４の両者に応動した値となる。なお、Ｒ７ｏは
Ｒ６９よシも十分大きくされ（Ｒ７゜＝１にΩ、 Ｒ６
，＝ ０．５６０）、Ｉａに較べてｉ４は十分小さくさ
れている。
なわち、コイルへの供給電流Ｉａは指令信号Ｖ と被変
調電流ｉ４の両者に応動した値となる。なお、Ｒ７ｏは
Ｒ６９よシも十分大きくされ（Ｒ７゜＝１にΩ、 Ｒ６
，＝ ０．５６０）、Ｉａに較べてｉ４は十分小さくさ
れている。
このように、コイルへの供給電流Ｉａをモータの回転に
同期した変調信号に応動して変化させるならば、均一な
発生力を得ることができる。これについて第４図の動作
説明の波形図を参照して説明する。第４図（−）はコイ
ル１４．１ｊ、１６に加わるマグネ゛ット１３の発生磁
束密度をマグネット１３の回転位置を横軸にとって表わ
したものであり、コイルとマグネットの相対位置によっ
て磁束密度は周期的に変化する。同一方向への持続的な
回転力を得るためにブラシレス直流モータでは回転位置
を位置検出器５７にて検出し、選択器５８によシ通電す
べきコイルを選択して電流を供給するようにな１ている
。その通電区間は第４図（ａ）の下側に記している。い
ま、一定の電流を選択されたコイルに供給するものとす
れば、フレミングの法則よシ発生力は磁束密度と電流の
積に比例し、第４図（、）の実線に示すように場所的に
大幅に変動するようになる。この発生力の変動は、磁束
密度の場所的な変化によって生じるものであるから、モ
ータ構造に固有のものであり、モータ構造が決まればそ
の波形や変動率も決まり、量産時でのばらつきも少ない
。従って、本発明のようにコイルへの供給電流Ｉａをマ
グネットの回転に同期した信号に応じて変化させるなら
ば均一な発生力を得ることができる。
同期した変調信号に応動して変化させるならば、均一な
発生力を得ることができる。これについて第４図の動作
説明の波形図を参照して説明する。第４図（−）はコイ
ル１４．１ｊ、１６に加わるマグネ゛ット１３の発生磁
束密度をマグネット１３の回転位置を横軸にとって表わ
したものであり、コイルとマグネットの相対位置によっ
て磁束密度は周期的に変化する。同一方向への持続的な
回転力を得るためにブラシレス直流モータでは回転位置
を位置検出器５７にて検出し、選択器５８によシ通電す
べきコイルを選択して電流を供給するようにな１ている
。その通電区間は第４図（ａ）の下側に記している。い
ま、一定の電流を選択されたコイルに供給するものとす
れば、フレミングの法則よシ発生力は磁束密度と電流の
積に比例し、第４図（、）の実線に示すように場所的に
大幅に変動するようになる。この発生力の変動は、磁束
密度の場所的な変化によって生じるものであるから、モ
ータ構造に固有のものであり、モータ構造が決まればそ
の波形や変動率も決まり、量産時でのばらつきも少ない
。従って、本発明のようにコイルへの供給電流Ｉａをマ
グネットの回転に同期した信号に応じて変化させるなら
ば均一な発生力を得ることができる。
指令信号ｖ１が一定の場合を考える〔第４図（ｂ）〕。
マグネット１３が所定速度で回転するようになると（速
度制御状態）、３相のコイル１４，１５．１６には回転
速度に比例しだ振幅の逆起電圧が誘起される。フレミン
グの法則より、逆起電圧は磁束密度に比例する。従って
、その波形は第４図（−）の磁束密度の波形と相似の３
相交流電圧となる。変調信号発生器２３のダイオード８
７．８８．８９はコイル１４，１５．１６の各端子電圧
を比較し、最大の端子電圧の波形を選び、合成信号Ｗを
得ている。従って、合成信号Ｗはコイル１４，１５゜１
６の各非通電区間に生じている３相の逆起電圧波形を合
成したものとなシ、第４図（ａ）の上側の一点鎖線で示
したようになる。すなわち、合成信号Ｗの周波数は各相
の逆起電圧の周波数の３倍となシ、その交流振幅はロー
タの回転速度に応じた所定値となっている。合成信号Ｗ
の交流成分が変調信号Ｖであるから、変調信号Ｖは磁束
密度の変動に対応した回転に同期する同期信号となる。
度制御状態）、３相のコイル１４，１５．１６には回転
速度に比例しだ振幅の逆起電圧が誘起される。フレミン
グの法則より、逆起電圧は磁束密度に比例する。従って
、その波形は第４図（−）の磁束密度の波形と相似の３
相交流電圧となる。変調信号発生器２３のダイオード８
７．８８．８９はコイル１４，１５．１６の各端子電圧
を比較し、最大の端子電圧の波形を選び、合成信号Ｗを
得ている。従って、合成信号Ｗはコイル１４，１５゜１
６の各非通電区間に生じている３相の逆起電圧波形を合
成したものとなシ、第４図（ａ）の上側の一点鎖線で示
したようになる。すなわち、合成信号Ｗの周波数は各相
の逆起電圧の周波数の３倍となシ、その交流振幅はロー
タの回転速度に応じた所定値となっている。合成信号Ｗ
の交流成分が変調信号Ｖであるから、変調信号Ｖは磁束
密度の変動に対応した回転に同期する同期信号となる。
従って、変調器２４のトランジスタ３４，３５のベース
間に発生する変調信号■の波形は第４図（ｅ）に示すよ
うになる。変調信号■によって変調された変調器２４の
出力電流１４は、第４図（ｄ）のように回転位置に応じ
て変化する。すなわち、Ｖ＝Ｍａｘのときに１４＝０と
なシ、■が大きくなっていくとｉ４は増加してゆき、Ｖ
＝Ｍｉｎとなるとｉ４は１１に等しくまだは略等しくな
る。従って、（６）式にもとづくコイルへの供給電流Ｉ
ａは第４図（ｅ）に示すようになる。発生力Ｉａ［第４
図（ｅ）〕と磁束密度〔第４図（ａ）の実線〕の積であ
るから、本発明のブラシレス直流モータの発生力は第４
図（ｆ）のようになり、変動の少ない均一な発生力を得
ることができる。また、発生力のむらの周波数も高くな
る。
間に発生する変調信号■の波形は第４図（ｅ）に示すよ
うになる。変調信号■によって変調された変調器２４の
出力電流１４は、第４図（ｄ）のように回転位置に応じ
て変化する。すなわち、Ｖ＝Ｍａｘのときに１４＝０と
なシ、■が大きくなっていくとｉ４は増加してゆき、Ｖ
＝Ｍｉｎとなるとｉ４は１１に等しくまだは略等しくな
る。従って、（６）式にもとづくコイルへの供給電流Ｉ
ａは第４図（ｅ）に示すようになる。発生力Ｉａ［第４
図（ｅ）〕と磁束密度〔第４図（ａ）の実線〕の積であ
るから、本発明のブラシレス直流モータの発生力は第４
図（ｆ）のようになり、変動の少ない均一な発生力を得
ることができる。また、発生力のむらの周波数も高くな
る。
これについて更に詳しく説明する。電流検出器２０の出
力ｖ３に比例する電流を信号Ｖによって変調して被変調
電流ｉ４を作シ出しているためにｉ １Ｊ）Ｖ に応動
する。ここで、１４＜＜ Ｉ ａであるか ３ らｖ３＝Ｒ６９・Ｉａ と考えて良い。このｖ３を（１
）式に代入すると、 となる。変調信号■による変調器２４の利得をｑ（ｖ）
とおくと １４＝９．（ｖ）・１１ ・・・・・・・・・・・（７
）となシ、Ｖ ＝ Ｍ ａ ｘ のときにｇ（ｖ）＝Ｏ
、Ｖ＝Ｍｉｎのときにｇ（ｖ）＝１ 、Ｍｉｎ＜Ｖ（Ｍ
ａｘのときにｏ＜ｇ（ｖ）＜１となっている。（５）
、 （６） 、 （７）式より、コイルへの供給電流Ｉ
ａと指令信号■１の関係は、となる。従って、コイルへ
の供給電流Ｉａは指令信号■１に比例すると共に、変調
信号Ｖの値に応じて変換利得ｌａ／ｖ１が変化している
。すなわち、第４図（ｅ）に示すように回転位置によっ
て変化する電流Ｉａが位置検出器６７の出力によって選
択されたコイルに供給される。その結果、指令信号ｖ１
の値に比例する発生力が得られると共に、発生力のむら
は大幅に低減されている。また、コイルへの供給電流Ｉ
ａの変化率（最小値／最大値）はとなり、変調信号■の
大きさや波形のばらつきの影響を受け難いため量産時の
性能も安定する（発生力のむらは小さくなっている）。
力ｖ３に比例する電流を信号Ｖによって変調して被変調
電流ｉ４を作シ出しているためにｉ １Ｊ）Ｖ に応動
する。ここで、１４＜＜ Ｉ ａであるか ３ らｖ３＝Ｒ６９・Ｉａ と考えて良い。このｖ３を（１
）式に代入すると、 となる。変調信号■による変調器２４の利得をｑ（ｖ）
とおくと １４＝９．（ｖ）・１１ ・・・・・・・・・・・（７
）となシ、Ｖ ＝ Ｍ ａ ｘ のときにｇ（ｖ）＝Ｏ
、Ｖ＝Ｍｉｎのときにｇ（ｖ）＝１ 、Ｍｉｎ＜Ｖ（Ｍ
ａｘのときにｏ＜ｇ（ｖ）＜１となっている。（５）
、 （６） 、 （７）式より、コイルへの供給電流Ｉ
ａと指令信号■１の関係は、となる。従って、コイルへ
の供給電流Ｉａは指令信号■１に比例すると共に、変調
信号Ｖの値に応じて変換利得ｌａ／ｖ１が変化している
。すなわち、第４図（ｅ）に示すように回転位置によっ
て変化する電流Ｉａが位置検出器６７の出力によって選
択されたコイルに供給される。その結果、指令信号ｖ１
の値に比例する発生力が得られると共に、発生力のむら
は大幅に低減されている。また、コイルへの供給電流Ｉ
ａの変化率（最小値／最大値）はとなり、変調信号■の
大きさや波形のばらつきの影響を受け難いため量産時の
性能も安定する（発生力のむらは小さくなっている）。
これについて説明すれば、変調信号Ｖの大きさや波形は
量産時に個々のモータによってかなり変動する（たとえ
ば、マグネットの着流ばらつき。
量産時に個々のモータによってかなり変動する（たとえ
ば、マグネットの着流ばらつき。
コイルの形状ばらつき、マグネットの温度特性等の影響
を受ける）。
を受ける）。
従って、変調信号Ｖによシ直接コイルの供給電流Ｉａを
変調すると、量産時のばらつきが大きく必要とする変化
率の電流を安定に得られない。しかし、前述の実施例の
ごとき構成になすならば、変調信号Ｖのばらつきによっ
てコイルへの供給電流Ｉａの波形は少し影響を受けるが
、その変化率はほとんど変化しない（変調器２４の出力
電流ｉ４は最大で１１、最小で０と側視されている）。
変調すると、量産時のばらつきが大きく必要とする変化
率の電流を安定に得られない。しかし、前述の実施例の
ごとき構成になすならば、変調信号Ｖのばらつきによっ
てコイルへの供給電流Ｉａの波形は少し影響を受けるが
、その変化率はほとんど変化しない（変調器２４の出力
電流ｉ４は最大で１１、最小で０と側視されている）。
その結果、量産時でも十分に安定した発生力のむらの小
さい高性能のモータとなる。
さい高性能のモータとなる。
さらに、前述の実施例に示すように、駆動トラにジスタ
のｈＦＥ のばらつきの影響を低減する帰還ループを含
んで電流供給器２６を構成するならば、本発明のブラシ
レス直流モータの発生力のむらの低減効果は安定となる
。
のｈＦＥ のばらつきの影響を低減する帰還ループを含
んで電流供給器２６を構成するならば、本発明のブラシ
レス直流モータの発生力のむらの低減効果は安定となる
。
なお、前述の説明では指令信号ｖ１ を一定としたが、
実際には本実施例のブラシレス直流モータは速度制御が
施され、ロータの回転速度が一定となるようにしている
。従って、発生力のむらが小さくなることによって回転
速度変動が小さくなると共に、発生力のむらの周波数が
高くなることによってもモータ慣性の効果が現われ回転
速度が小さくなる。
実際には本実施例のブラシレス直流モータは速度制御が
施され、ロータの回転速度が一定となるようにしている
。従って、発生力のむらが小さくなることによって回転
速度変動が小さくなると共に、発生力のむらの周波数が
高くなることによってもモータ慣性の効果が現われ回転
速度が小さくなる。
なお、モータの起動・・加速段階においては、逆起電圧
が小さく、十分大きな変調信号Ｖを得ることができない
。いま、ｖ＝ｏとすると、ｑ （ｖ）＝ Ｘとなり、指
令信号Ｖ、に比例する電流１ａがコイル１４，１５．１
６に供給され〔（８）式参照〕、ロータはすみやかに起
動・加速され、定常の速度制御状態に移行する。速度制
御状態になれば、十分大きな逆起電圧が発生しているの
で、前述の変調）作が行なわれ、発生力のむらが小さく
なる。
が小さく、十分大きな変調信号Ｖを得ることができない
。いま、ｖ＝ｏとすると、ｑ （ｖ）＝ Ｘとなり、指
令信号Ｖ、に比例する電流１ａがコイル１４，１５．１
６に供給され〔（８）式参照〕、ロータはすみやかに起
動・加速され、定常の速度制御状態に移行する。速度制
御状態になれば、十分大きな逆起電圧が発生しているの
で、前述の変調）作が行なわれ、発生力のむらが小さく
なる。
−まだ、コイル１４，１５．１６に生じる逆起電圧を利
用して変調信号Ｖを作り出しているために、附加的な構
造部品（センサー）を必要としないので、モータ構造の
変更は生じない。
用して変調信号Ｖを作り出しているために、附加的な構
造部品（センサー）を必要としないので、モータ構造の
変更は生じない。
前述の実施例では、被変調電流ｉ４と電流検出器２０の
出力ｖ３とを合成するようにしたが、本発明はそのよう
な場合に限定されるものではない。
出力ｖ３とを合成するようにしたが、本発明はそのよう
な場合に限定されるものではない。
第６図に本発明の他の実施例を表わす電気回路図を示す
。本実施例においては、変調器２４の出力ｉ４をトラン
ジスタ３０３．３０４からなるカレントミラーによって
反転し、抵抗３０１からなる合成器３０２に供給してい
る。その他の構成・動作は第１図に示した実施例と同様
であり、説明を省略する。電流供給器２５の動作によシ
、ｖ ＝ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・（１３）
３ となる。ここで、 Ｖ３＝Ｒ６９−１ａ ・−−−−＝−・（１４）Ｖ ６
＝ Ｖ １−Ｒ３０１” １４” ” ” ” ” （
１５）であるから、（１３）式に代入して整理するとＩ
ａ ＝’（−） ” （Ｖ、−Ｒ３ｏ、−ｔ４） −
−−−Ｃ１ｅ）６９ となる。Ｒ３０１＝Ｒ７゜＋Ｒ６９とすれば、（１６）
式は（５）式と一致する。従って、本実施例における電
流Ｉａおよび発生力は前述の第１図の実施例と同じにな
る。すなわち、発生力のむらは大幅に小さくなっている
。
。本実施例においては、変調器２４の出力ｉ４をトラン
ジスタ３０３．３０４からなるカレントミラーによって
反転し、抵抗３０１からなる合成器３０２に供給してい
る。その他の構成・動作は第１図に示した実施例と同様
であり、説明を省略する。電流供給器２５の動作によシ
、ｖ ＝ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・（１３）
３ となる。ここで、 Ｖ３＝Ｒ６９−１ａ ・−−−−＝−・（１４）Ｖ ６
＝ Ｖ １−Ｒ３０１” １４” ” ” ” ” （
１５）であるから、（１３）式に代入して整理するとＩ
ａ ＝’（−） ” （Ｖ、−Ｒ３ｏ、−ｔ４） −
−−−Ｃ１ｅ）６９ となる。Ｒ３０１＝Ｒ７゜＋Ｒ６９とすれば、（１６）
式は（５）式と一致する。従って、本実施例における電
流Ｉａおよび発生力は前述の第１図の実施例と同じにな
る。すなわち、発生力のむらは大幅に小さくなっている
。
なお、３相に限らず、一般に多相のコイルを有す基モー
タに、本発明は適用可能である。また、回転力を発生す
るモータに限らず、直進力を発生し、直進移動するモー
タにも適用できる。その他、本発明の主旨を変えずして
個々の変形が可能である。
タに、本発明は適用可能である。また、回転力を発生す
るモータに限らず、直進力を発生し、直進移動するモー
タにも適用できる。その他、本発明の主旨を変えずして
個々の変形が可能である。
発明の効果
本発明のブラシレス直流モータは発生力Ｑむらが著しく
小さくできる大きな利点を有する。従って、本発明にも
とづいて、音響・映像機器のシリンダモータ用のブラシ
レスモータを構成するならば、安定かつ高性能４装置を
得ることができる。
小さくできる大きな利点を有する。従って、本発明にも
とづいて、音響・映像機器のシリンダモータ用のブラシ
レスモータを構成するならば、安定かつ高性能４装置を
得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を表わす電気回路図、第２図
は電流発生器の具体的な構成例図、第３図は制御器の具
体的な構成例図、第４図は動作説明用の波形図、第６図
は本発明の他の実施例を表わす電気回路図である。 １１．１２・・・・・・直流電源、１３・・・・・マグ
ネット、１４．１５．１６・・・・・・コイル、２ｏ・
・・電流検出器、２１・・−・・・指令信号発生器、２
２・・・・・電流発生器、２３・−・・・変調信号発生
器、２４−・・変調器、２６・・・・・電流供給器、６
１，６２．６３・・・・駆動トランジスタ、５５，３０
２・・−・・合成器、５６・・・・制御器、５７・・・
−位置検出器、５Ｂ・−選択器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名賊
城 １ご や 爾＠壊侭 ０ 迅 − ぐ９ 緘 （５ １Ｓ ＼−
は電流発生器の具体的な構成例図、第３図は制御器の具
体的な構成例図、第４図は動作説明用の波形図、第６図
は本発明の他の実施例を表わす電気回路図である。 １１．１２・・・・・・直流電源、１３・・・・・マグ
ネット、１４．１５．１６・・・・・・コイル、２ｏ・
・・電流検出器、２１・・−・・・指令信号発生器、２
２・・・・・電流発生器、２３・−・・・変調信号発生
器、２４−・・変調器、２６・・・・・電流供給器、６
１，６２．６３・・・・駆動トランジスタ、５５，３０
２・・−・・合成器、５６・・・・制御器、５７・・・
−位置検出器、５Ｂ・−選択器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名賊
城 １ご や 爾＠壊侭 ０ 迅 − ぐ９ 緘 （５ １Ｓ ＼−
Claims (1)
- ロータに取付けられたマグネットと、多相のコイルと、
前記コイルへの電流路を開閉制御する複数個の駆動トラ
ンジスタを有する電流供給手段と、前記コイルへの供給
電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出
力に連動する電流信号を得る電流発生手段と、ロータの
回転位置に応じた変調信号を得る変調信号発生手段と、
前記変調信号により前記電流信号を変調した被変調信号
を得る変調手段と、指令信号を得る指令信号発生手段と
を具備し、前記電流供給手段は前記指令信号と前記被変
調電流信号の両者に応動する電流を前記多相のコイルに
供給し、かつ前記変調信号発生手段は前記多相のコイル
に誘起される逆転電圧の合成信号によシ前記変調信号を
作り出していることを特徴とするブラシレス直流モータ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196323A JPS6087690A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | ブラシレス直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196323A JPS6087690A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | ブラシレス直流モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6087690A true JPS6087690A (ja) | 1985-05-17 |
Family
ID=16355907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196323A Pending JPS6087690A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | ブラシレス直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6087690A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277086A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モ−タの速度制御装置 |
| JPH03159589A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-09 | Fanuc Ltd | 可変リラクタンス型ａｃサーボモータのトルクリプル軽減方式 |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58196323A patent/JPS6087690A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277086A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モ−タの速度制御装置 |
| JPH03159589A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-09 | Fanuc Ltd | 可変リラクタンス型ａｃサーボモータのトルクリプル軽減方式 |
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