JPS61191287A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents

ブラシレス直流モ−タ

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JPS61191287A
JPS61191287A JP60030991A JP3099185A JPS61191287A JP S61191287 A JPS61191287 A JP S61191287A JP 60030991 A JP60030991 A JP 60030991A JP 3099185 A JP3099185 A JP 3099185A JP S61191287 A JPS61191287 A JP S61191287A
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signal
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Makoto Goto
誠 後藤
Koji Hamaoka
孝二 浜岡
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Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、3相のコイルへの電流路をトランジスタによ
って切り換えるブラシレス直流モータに関するものであ
る。
従来°の技術 従来のブラシレス直流モータでは、3相のコイルへの電
流路を切り換えるために3個以上の位置検出素子を必要
としていた(たとえば、特公昭56−6938号または
特願昭56−191392号)。
第6図に従来のブラシレス直流モータの構成例を示す。
永久磁石によって構成されたロータ2の回転位置をホー
ル素子301.302.303によって検出し、その検
出信号に応じて処理回路304によって第一の駆動トラ
ンジスタ4!L。
ab 、4Cと第二の駆動トランジスタsa、sb。
6Cの通電状態を切換制御し、3相のコイ)V 3 a
 +3b 、30への電流路を切換えていた。  。
発明が解決しようとする問題点 このように、位置検出素子としてホール素子を使用する
場合には、モータの部品点数が多くなり、配線が繁雑に
なるという欠点があった。さらに、エアコンのロータリ
ー形コンプレッサ用モータとしてこのようなブラシレス
直流モータを使用する場合、には、ホール素子を高温か
つ高圧状態にて使用することになり、信頼性や寿命が著
しく低下していた。
本発明は、このような点を考慮し、3相のコイルへの電
流の入出力端子にあられれる端子電圧を利用して位置検
出を行なわせることにより、特別な位置検出素子を1個
も使用しないブラシレス直流モータを提供するものであ
る。
問題点を解決するだめの手段 上記の問題点を解決するために本発明のブラシレス直流
モータでは、3相のコイルへの電流の入出力端子(入端
子、B端子、C端子)の端子電圧を検出して制御信号を
発生する位置検出手段と、前記位置検出手段の制御信号
にもとずいて前記第一の駆動トランジスタおよび第二の
駆動トランジスタの切換信号を出力し、前記コイルへの
電流を入端子、B端子、C端子の順番に切り換えて通電
させる切換駆動手段とを具備し、前記位置検出手段は、
前記入端子の端子電圧を平滑する実質的に1次の積分特
性を有する第一のフィルタ手段と、前記B端子の端子電
圧を平滑する実質的に1次の積分特性を有する第二のフ
ィルタ手段と、前記C端子の端子電圧を平滑する実質的
に1次の積分特性を有する第三のフィルタ手段と、前記
第一のフィルタ手段の出力信号と前記第二のフィルタ手
段の出力信号を合成する第一の合成手段と、前記第二の
フィルタ手段の出力信号と前記第三のフィルタ手一段の
出力信号を合成する第二の合成手段と、前記第三のフィ
ルタ手段の出力信号と前記第一のフィルタ手段の出力信
号を合成する第三の合成手段と、前記第一のフィルタ手
段の出力信号と前記第二のフィルタ手段の出力信号と前
記第三のフィルタ手段の出力信号を合成する第四の合成
手段と、前記第一の合成手段の出力信号と前記第四の合
成手段の出力信号を実質的に比較して第一のディジタル
信号を作り出す第一の比較手段と、前記第二の合成手段
の出力信号と前記第四の合成手段の出力信号を実質的に
比較して第二のディジタル信号を作り出す第二の比較手
段と、前記第三の合成手段の出力信号と前記第四の合成
手段の出力信号を実質的に比較して第三のディジタル信
号を作り出す第三の比較手段とからなり、前記第一の比
較手段と前記第二の比較手段と前記第三の比較手段の出
力信号を前記位置検出手段の制御信号として出力し、前
記第一の駆動トランジスタと第二の駆動トランジスタの
通電状態を切換制御するようにしだものである。
作用 本発明は上記の構成にすることによって、3相のコイル
への電流の入出力端子に現われる端子電圧を利用して安
定な位置検出動作をおこなわせることができるので、特
別な位置検出素子(ホール素子)が必要でなくなる。ま
た、スパイク電圧を含む端子電圧の検出に付随して生じ
る不安定現象も回避するようにされている。
実施例 第2図に本発明の実施例を示す。第2図に於いて、1は
直流電源、2はロータ、31 、3b 。
3Cは3相のコイル、aa、 4b 、4Cは第一の駆
動トランジスタ、sa、sb、scは第二の駆動トラン
ジスタ、6a 、6b 、60は第一のダイオード、7
a 、7b 、Toは第二のダイオード、11は位置検
出部、12は切換駆動部、13は起動加速器、14は選
択切換器である。
永久磁石によって構成された1磁極対のN極とS極を有
するロータ2は、界磁磁束を3相のコイ)v3’L 、
3b 、30に鎖交させている。Nチャンネルの縦形パ
ワーMOS電界効果トランジスタ(FIT)からなる第
一の駆動トランジスタ4 N。
4b 、40の通電状態を切換制御することによっ9、
て、直流電源1から3相のコイル31L 、 3b 。
3Cへの電流路が切シ換えられている。同様に、Nチャ
ンネルの縦形パワーMOS電界効果トランジスタ(FE
T)からなる第二の駆動トランジスタsa 、 6b 
、5cの通電状態を切換制御することI/j 、1: 
ッ”’C13相(7J) :’ イ/v3 a * 3
 b+ 3’から直流電源1への電流帰路が切り換えら
れている。
第一の駆動トランジスタ4a 、 4b 、aaの電流
の入力端子と出力端子に実質的に並列に第一のダイオー
ド6a、6b、60が逆方向接続されている。!、た、
第二の駆動トランジスタ5a 、 sb 。
6Cの電流の入力端子と出力端子に実質的に並列に第二
のダイオード71L 、7b 、7Cが逆方向接続され
ている。第一の駆動トランジスタ4亀。
4b 、40および第二の駆動トランジスタ5a。
sb、5cの制御端子への信号を切換制御することによ
って、3相のコイ/L’3a、3b、3C6の電流を所
定の順番に供給している。ロータ2の界磁磁束と3相の
コイル3ia 、 3b 、30へノミ流によって電磁
力が発生し、ロータ2を所定方向に10< 回転駆動している。
コイ/L’3&への電流の入出力端子A(A端子)は第
一の駆動トランジスタ4aと第二の駆動トランジスタ5
tLの接続点に結線され、第一のダイオード6aは第一
の駆動トランジスタ4aに並列になるようにA端子と直
流電源1の正極側の間に接続され、第二のダイオード7
aは第二の駆動トランジスタ5aに並列になるように直
流電源1の負極側とA端子の間に接続されている。同様
に、コイ)v3bへの電流の入出力端子B(B端子)は
第一の駆動トランジスタ4bと第二の駆動トランジスタ
6bの接続点に結線され、第一のダイオード6bは第一
の駆動トランジスタ4bに並列になるようにB端子と直
流電源1の正極側の間に接続され、第二のダイオード7
bは第二の駆動トランジスタ6bに並列になるように直
流電源1の負極側とB端子の間に接続されている。同様
に、コイル3Cへの電流の入出力端子C(C端子)は第
一の駆動1−フンジスク4Cと第二の駆動トランジスタ
6Cの接続点に結線され、第一のダイオード6C11< は第一の駆動トランジスタ4Cに並列になるようにC端
子と直流電源1の正極側の間に接続され、第二のダイオ
ード7Cは第二の駆動トランジスタ6Cに並列になるよ
うに直流電源1の負極側とC端子の間に接続されている
A端子、B端子およびC端子の端子電圧Va。
Vb 、Vcは位置検出部11に人力されている。
ロータ2が所定速度具」二にて回転しているときに端子
電圧Va 、Wb 、 vcに現われる逆起電圧により
、位置検出部11はロータ2の回転位置を検出して、そ
の回転位置に応じた制御信号DI。
D2 、D3を出力する。第1図に位置検出部11の具
体的な構成例を示す。端子電圧v1Lは第一のフィルタ
器32aに入力されている。第一のフィルタ器32aは
積分回路39?Lとバッファ回路46の直列接続によっ
て構成され、実質的に1次の積分特性を有するようにさ
れている。その結果、端子電圧Va’を積分した滑らか
な出力信号F1を得ている。同様に、端子電圧vbは第
二のフィルタ器32bに入力されている。第二のフィル
タ器32b(d@分回路39bとバッファ回路48の直
列接続によって構成され、実質的に1次の積分特性を有
するようにされている。その結果、端子電圧vbを積分
した滑らかな出力信号F2を得ている。同様に、端子電
圧Vcは第三のフィルタ器320に入力されている。第
三のフィルタ器320は積分回路390とバッファ回路
61の直列接続によって構成され、実質的に1次の積分
特性を有するようにされている。その結果、端子電圧V
cを積分した滑らかな出力信号F3を得ている。
第一の合成器33aは第一のフィルタ器32aの出力信
号F1と第二のフィルタ器32bの出力信号F2を合成
し、合成信号G1を得ている。抵抗61と62の抵抗値
をそれぞれR1,R2とするとき、合成信号G1は G1−(R2・Fl−1−R1・F2)/(R1+R2
)    ・・・・・・・・・・・・・(1)となる。
い寸、R1二20(KΩ)、R2=80(KΩ)とすれ
ば、 G1=0.8・F1+0.2・F2 ・・・・−・(2
)となる。同様に、第二の合成器33bは第二のフィル
タ器32bの出力信号F2と第三のフィルタ器32Cの
出力信号F3を合成し、合成信号G2を得ている。抵抗
63と64の抵抗値をそれぞれR1,R2とするとき、
合成信号G2はG2=(R2・F2+R1・F3)/ (RI十R2) =0.8・F2−1−0.2・F3 ・・・・・・・・
・(3)となる。同様に、第三の合成器33Cは第三の
フィルタ器32Cの出力信号F3と第一のフィルタ器3
21Lの出力信号F1を合成し、合成信号G3を得てい
る。抵抗65と66の抵抗値をそれぞれR1,R2とす
るとき、合成信号G3はG3=(R2・F3+R1・F
l)/ (R1+R2) = 0.8− F 3−4−0.2−71 −・・、・
、・(4)となる。
さらに、第四の合成器33dは第一のフィルタ器322
Lの出力信号F1と第二のフィルタ器32bの出力信号
F2と第三のフィルタ器320の出力14゜ 信号F3を合成し、第四の合成信号G4を得ている。抵
抗67と68と69の抵抗値をR3=100(KΩ)と
するとき、合成信号G4は G4−(F1+F2+73)/3  ・・・・(6)と
なる。
第一の比較器34aは第一の合成器33aの出力信号G
1と第四の合成器33dの出力信号G4を比較して、そ
の大小関係に応じたディジタル信号D1を得ていZoす
なわち、(rl)G4のときにはDl−“L“(低電位
)であり、G1<G4のときには1)1=“H”(高電
位)となる。同様に、第二の比較器34bは第二の合成
器33bの出力信号G2と第四の合成器33dの出力信
号G4を比較して、その大小関係に応じたディジタル信
号D2を得ている。すなわち、G 2>G aのときに
はD2=“L“(低電位)であり、G2(G4のときに
はD2=“H“(高電位)となる。
同様に、第三の比較器340は第三の合成器330の出
力信号G3と第四の合成器33dの出力信号G4を比較
して、その大小関係に応じたディジタ15< 。
ル信号D3を得ている。すなわち、G 3 ) G 4
のときにはD3−“L°゛(低電位)であり、e3<C
r4のときにはD3−’“H゛(高電位)となる。
比較器341,34b 、34Qの出力信号D1゜D2
.D3は位置検出部11の制御信号として切換駆動部1
2に入力される。
切換駆動部12は、起動加速器13と選択切換器14に
よって構成されている。起動加速器13は、ロータ2が
停止している状態から所定速度まで起動・加速するだめ
のパルス信号L1.L2゜L3と起動指令信号Hを出力
する。また、選択切換器14は起動指令信号Hにもとず
いて位置検出部110制御信号DI、D2.D3と起動
加速器13のパルス信号L1.L2.L3のいずれか一
方を選択し、その選択された信号により第一の駆動トラ
ンジスタと第二の駆動l−ヲンジスタの切換信号を作り
出している。
第3図に選択切換器14の具体的な構成例を示す。起動
指令信号HがL°゛の時には、アンド回路102 、1
03 、104は位置検出部11の信号DI、D2.D
3を出力し、アンド回路105゜106.107の出力
は°L°゛とな9、オア回路111.112,113の
出力は信号DI、D2゜113となる。インバータ回路
114,116゜116とアンド回路121.122,
123゜124 、125 、125と増幅器131,
132゜133 、134 、135 、136は、オ
ア回路111.112,113の出力DI、D2.D3
にもとずいて6相のパルス信号J1.J2 、J3゜J
4.Je、Jeを出力する。その論理式は、Jl−D2
・N0T(I)3)  ・・・・・(6A)J2=D3
・N0T(Dl)  ・・・・・・(6B)J3=DI
 ・N0T(D2)  ・・・ (6C)Ja=NOT
 (D2 )・D3 ・・・・・(6D)J5=NOT
(D3)・Dl ・・・・・・(6E)J6=NOT(
DI )・D2 ・・・・・・(6F)である。ここに
、N0T(Q)はQの否定を表わしている。パルス信号
J1.J2.J3.J4゜J5 、Jeは、それぞれ第
一の駆動トランジスタ41L 、 4b 、40と第二
の駆動1゛ランシスタ5J17、、. 6b 、scの駆動信号として供給される(なお、増幅
器131.132,133,134,135゜136は
アイソレーション機能や電位変換機能を有していてもよ
い)。
同様に、起動指令信号Hが“H゛の時には、アンド回路
105,106,1に)7は起動加速器13のパルス信
号L1.L2.L3を出力し、アンド回路102 、1
03 、104ノ出力は”L”となシ、オア回路111
.112,113の出力は信号L1.L2.L3となる
。インバータ回路114.116,116とアンド回路
121゜122.123,124,125,125と増
幅器131.132,133,134,135゜136
は、オア回路111.112,113の出力L1.L2
.L3にもとずいて6相のパルス信号J1 、J2.J
3.J4.J5.Jeを出力する。その論理式は、 Jl−L2・NO’I’(1,3)  ・・・・・・(
7ム)J2=L3・N0T(Ll )  ・・・・・・
(7B)J3=L1・N0T(L2)  ・・・・・・
(7C)18 □ J4=NOT (L2 )  ・ L3 ・・・・・・
(7D)Js=NOT(L3)  ・ Ll  ・・・
・・・(7E)Je=NOT(Ll )  ・L2 ・
・・・・・(7F)となる。
次に、全体の回転駆動動作について説明する。
まず、ロータ2が所定速度以上にて回転している場合に
ついて、第4図の動作説明用の波形図を参照して説明す
る。第4図(IL) 、 (b) 、 (0)はム端子
、B端子、C端子の端子電圧波形であり、第一の駆動ト
ランジスタと第二の駆動トランジスタの通電状態に応じ
て所定相のコイ)v(2相分)に電流が供給されている
。第4図において、 ■状態・・・・・・駆動トランジスタ4aと6bのみが
通電状態、となシ、コイル3aL 、 3bに電流が供
給される(入端子からB 端子に電流が流れる)。
■状態・・・・・・駆動トランジスタ4aと6Cのみが
通電状態となり、コイ/I/3tL、30に電流が供給
される(A端子からC 端子に電流が流れる)。
19、− ■状態・・・・・・駆動トランジスタ4bと60のみが
通電状態となり、コイル3b 、 30に電流が供給さ
れる(B端子からC 端子に電流が流れる)。
■状態・・・・・・駆動トランジスタ4bと6aのみが
通電状態となシ、コイ/L’3b、31Lに電流が供給
される(B端子から入 端子に電流が流れる)。
■状態・・・・・・駆動トランジスタ4Cと6aのみが
通電状態となり、コイ/L/30,31Lに電流が供給
される(C端子からA 端子に電流が流れる)。
■状態・・・・・駆動トランジスタ4Cと5bのみが通
電状態となり、コイ/L/30,3bに電流が供給され
る(C端子からB 端子に電流が流れる)。
であり、ロータ2の1磁極対の回転に伴って電流路は■
状態から■状態に順次切シ換えられる。その結果、3相
のコイル3a 、3b 、3cへはA端子、B端子、C
端子の順番に3相の電流が供給されている。々お、状態
が移るときに各端子にはスパイク電圧が発生し、コイル
に蓄えられていた磁気エネルギーが第一のダイオードe
a 、 eb 。
6Cまたは第二のダイオード7a 、7b 、7Cを通
じて直流電源IK回生される。
端子電圧VIL 、Wb 、VCは位置検出部11の第
一のフィルタ器321L、第二のフィルタ器32b。
第三のフィルタ器320によって平滑され、第4図(d
) 、 (6) 、 (flに示すような滑らかな3相
信号F1゜F2 、F3が得られる。第一のフィルタ器
32aの出力信号F1と第二のフィルタ器32bの出力
信号F2は第一の合成器331Lにて合成され((2)
式)、第一のフィルタ器32&の出力信号F1と第二の
フィルタ器32bの出力信号F2と第三のフィルタ器3
20の出力信号F3は第四の合成器33dにて合成され
((6)式)、合成信号G1と合成信号G4が第一の比
較器341Lにて比較される。
第4図(g)に信号G1(太い実線)とG4(細い実線
)の波形を示し、第4回申)に第一の比較器342Lの
出力信号D1を示す。同様に、第二の合成器21 、、
 、。
33bの出力信号G2と第四の合成器33dの出力信号
G4は第二の比較器34bにて比較され、第4図(1)
に示す出力信号D2を得ている。同様に、第三の合成器
33Cの出力信号G3と第四の合成器33dの出力信号
G4は第三の比較器340にて比較され、第4図(j)
に示す出力信号D3を得てい名。第一、第二、第三の比
較器34a、34b。
340の出力信号DI、D2.D3は3相のディジタル
信号と々シ、制御信号として切換駆動部12に入力され
る。
ロータ2が所定速度以上にて回転しているので、切換駆
動部12の起動加速器13の起動指令信号Hは“L“に
なっている。従って、選択切換器14は位置検出部11
の制御信号DI、D2゜D3にもとずいて、(6A)弐
〜(6F)式の信号J1 、J2.J3.J4.J5.
J6を発生する。第4図(k) 、 (1) 、 (m
) 、 (n) 、 (0) 、(p)ICその波形を
示すように、51〜J6は6相のパルス信号になってい
る。切換駆動部12の信号J1.J2゜J3はそれぞれ
第一の駆動トランジスタ4L。
221、− 4b、4Cの切換信号として供給され、信号Ja。
J6.J6はそれぞれ第二の駆動トランジスタ5a 、
 6b 、5cの切換信号として供給される。
従って、 ■状態・・・・・・・・・JlとJ6のみが“H”■状
態・・・・・・・・・JlとJ6のみが“H”■状態・
・・・・・・・・J2とJ6のみが“H”■状態・・・
・・・・・・J2とJ4のみが“H”■状態・・・・・
・・・・J3とJ4のみが” H”■状態・・・・・・
・・・J3とJ5のみが“H“ □となり、第一の駆動
トランジスタjLL 、 ab 。
4Cと第二の駆動トランジスタ5a 、 5b 、 6
cは前述の■状態から■状態(第4図の上部参照)の電
流路の切換動作を行なう。その結果、ロータ2は所定方
向に持続的に回転駆動される。   □次に、ロータ2
が停止状態から起動・加速される動作について説明する
。切換駆動部12の起動加速器13は、起動指令信号H
を“H“にし、かつ、低周波の3相のパルス信号L1.
L2.L3を出力する。選択切換器14はパルス信号L
1゜23゜ L2.L3にもとずいて、(7人)式〜(7F)式によ
る6相のパルス信号J1〜J6を出力し、第一の駆動ト
ランジスタ41L 、 4b 、4Cと第二の駆動トラ
ンジスタ52L 、5b 、50を前述の■状態〜■状
態に順次切シ換えていく。その結果、ロータ2はステッ
ピングモータもしくは低周波の同期モータのように起動
・加速される。まだ、起動加速器13のパルス信号L1
.L2.L3の周波数を徐々に高くすることによって、
ロータ2は所定の回転速度まで加速される。ロータ2が
所定の回転速度1で加速されると、起動加速器13の起
動指令信号Hは“L”に変わり、位置検出部11の制御
信号DI、D2.D3によって第一の駆動トランジスタ
および第二の駆動トランジスタの切換信号J1〜J6が
作り出される(起動加速器13がロータ2の回転速度を
検出し、所定速度以上になると起動指令信号Hを“L゛
にするように構成してもよい)。
本実施例に示すように、コイル31L 、 3b 。
3Cに生じる逆起電圧を入端子、B端子、C端子の端子
電圧Vh 、Vb 、Vcによって検出し、その検出電
圧に応じて第一の駆動トランジスタト第二の駆動トラン
ジスタの通電状態を切り換えれば、特別な位置検出素子
をもちいることなく、良好な電流路の切換動作を実現で
きる。特に、入端子の端子電圧を平滑する実質的に1次
の積分特性を有する第一のフィルタ器32aと、B端子
の端子電圧を平滑する実質的に1次の積分特性を有する
第二のフィルタ器32bと、C端子の端子電圧を平滑す
る実質的に1次の積分特性を有する第三のフィルタ器3
20と、第一のフィルタ器32&の出力信号と第二のフ
ィルタ器32bの出力信号を合成する第一の合成器33
2Lと、第二のフィルタ器32bの出力信号と第三のフ
ィルタ器320の出力信号を合成する第二の合成器33
bと、第三のフィルタ器320の出力信号と第一のフィ
ルタ器32aの出力信号を合成する第三の合成器33C
と、第一のフィルタ器321Lの出力信号と第二のフィ
ルタ器32bの出力信号と第三のフィルタ器320の出
力信号を合成する第四の合成器33d257、 。
と、第一の合成器33aの出力信号と第四の合成器33
dの出力信号を実質的に比較して第一のディジタル信号
を作り出す第一の比較器341Lと、第二の合成器33
bの出力信号と第四の合成器33(1の出力信号を実質
的に比較して第二のディジタル信号を作り出す第二の比
較器34bと、第三の合成器330の出力信号と第四の
合成器330の出力信号を実質的に比較して第三のディ
ジタル信号を作り出す第三の比較器340によって、位
置検出部11を構成するならば、簡単な構成にて正確な
位置検出動作を行なうことができる。
これについて、更に詳しく説明する。直流電源1の電圧
値を変えることによって、本実施例のブラシレス直流モ
ータの回転速弯、を可変速制御すること力jできる。こ
の様な場合には、モータの回転速度を変えた時に端子電
圧Va、Q、Vcの最大値が変化するようになり、フィ
ルタ器の出力信号F1.F2.F3に直流電位の変化が
生じる。
従って、たとえば、信号F1.F2.j3と基準の直流
電圧を比較して電流路を切り換えるように25、− すると、比較器の出力信号DI、D2.D3の変化点が
理想的な電流路の切換位置(最大の加速Fルクが得られ
る切換位置)より大幅にずれてしまう。その結果、モー
タの回転駆動動作が乱され、正常な回転ができなくなる
このような問題に対して本実施例の構成では、直流電源
1の電圧値を変えた場合でもフィルタ器32& 、32
b 、320の出力信号F1.F2゜F3の直流電位が
すべて同じように変化する。それに伴って、合成器33
!L 、a3b 、330.。
33(1の出力信号(rl、G、2.(r3.G4の直
流電位も同じように変化する。従って、比較器34a。
34b、、340.の出力信号DI、D2.D3は直流
電源1の電圧値の変化に無関係になり、正確な位置検出
信号DI、D2.D3を得ることができる。
さらに、本実施控のブラシレス直流モータには次の−よ
うな利点もある。第4図(a) 、 (b) 、 、(
c)に示し27、 発生する。このスパイク電圧により、フィルタ器32a
 、32b 、32cの出力信号F1.F2゜F3の位
相は進み方向(逆起電圧に対して)に移動する。従って
、たとえば、信号F1.F2゜F3のゼロクロス点(基
準の直流電圧値となる点)において電流路を切り換える
ようにすると、切り換えのタイミングがすべて進んでし
まう。特に、負荷トルクが大きくなったときに位置検出
の進みが大きくなり、モータが脱調して停止するという
致命的な問題をひきおこしていた。これは、次のような
動作メカニズムによって引き起こされていることがわか
った。すなわち、負荷トルりが大きくなると、それに伴
って電流が大きくなり、コイルに蓄えられる磁気エネル
ギーも大きくなり、電流路の切換時点におけるスパイク
電圧の幅が太くなる。スパイク電圧の幅が太くなるとフ
ィルタ器の出力信号F1.F2.F3の位相が進み、信
号F1.F2.F3のゼロクロス点の位相も進んでいく
。信号F1.F2.F3のゼロクロス点において電流路
を切り換えているので、電流路の切換時点も進むように
なり、端子電圧Va 、 Vb 。
Vcに現われる電流による電圧降下やスパイク電圧が進
むようになる。すなわち、コイルの端子電圧Va、Wb
、Vc(電流による電圧降下とスパイク電圧)の進み・
・・・・・・フィルタ器の出力信号F1.F2.F3の
進み・・・・・・・位置検出部11の制御信号DI、D
2.D3の進み・・・・・・・・切換駆動器12の切換
信号J1〜J6の進み・・・・・・・・電流路の切り換
えの進み・・・・・・・・・Va 、Wb 、Vcの進
み、という正帰還ループが形成されており、負荷トルク
の大きいときには上記の正帰還ループの影響が大きくな
り、位置検出動作や回転駆動動作が不安定になり、脱調
することがわかった。
このような開門に対して本実施例では、第一の合成器3
3aと第一の合成器33bと第一の合成器33Cの合成
比率を適当に選ぶことによってスパイク電圧による位相
の進み分をあらかじめ補償している。たとえば、第一の
合成器33aの第一の出力信号G1は第一のフィルタ器
322Lの出力信号F1と第一のフィルタ器32bの出
力信号29、< F2を8=2の合成比率で含んでいる。その結果、第4
図(g) 、 (h)に示すように、第一の合成器33
aの出力信号G1(太い実線)は第一のフィルタ器32
4の出力信号F1(破線)よりも16度程度遅れ(信号
F1の1周期を360度とする)、第一のディジタル信
号D1の変化点も遅れる(逆起電圧に対して)ようにな
る。
同様に、第二の合成器33bの出力信号G2は第二のフ
ィルタ器32bの出力信号F2よりも16度程度遅れた
信号となシ、第二のディジタル信号D2の変化点も遅れ
るようになる。同様に、第三の合成器33Cの出力信号
G3は第三のフィルタ器320の出力信号F3よりも1
5度程度遅れた信号となり、第三のディジタル信号D3
の変化点も遅れるようになる。信号DI、D2.D3が
遅れると切換信号J1〜J6も遅れるので、スパイク電
圧による位相の進み分が補償され、電流路の切換位相は
理想的な切□換位相にほぼ等しくなる。
このように、本実施例では、第一の合成器33−、。
と第一の合成器33bと第一め合成器330の合30、 酸比率を適当に選ぶことによって、合成信号G1゜G2
 、G3をフイ/L/p器321L 、32b 、32
0の出力信号F”1 、 F2 、 F3よシも所定位
相(5度から25度の間)遅らせることが簡単にでき、
電流路の切換位相は□理想的な切換位相にほぼ等しくな
る。
前述の位置棲出部11の構成は第1図の構成に限定され
るものではなく、たとえば、第5図にボす構成の位置検
出部11を使用してもよい。第6図では、第一のフィル
タ器32a、第二のフィルタ器32b、第三のフィルタ
器320’iそれぞれ微分回路200!L 、200b
 、2000と積分回路39L 、 3sb 、390
の直列接続によって構成しヤいる。微分回路200a 
、200b 。
2oOcは単′に直流分を除去するものであり、十分に
低い周波数゛にて微分作用を行なうようになされている
。すなわち、位置検出部11の信号DI。
D2 、D3によって電流路の切り換え動作を行なう場
合にム端子、B端子、C端子に生じる端子電圧VIL 
、Wb 、Vcの周波数範囲において、ゴンデンサ20
1.203.205が実質的に短絡状態になっている。
従って、位置検出部11の信号DI、D2.D3を利用
するような周波数範囲において、1イfiyタ器s2a
 、 32b 、 32cは実質的に1次の積分特性を
有するフィルタになっている。第5図のその他の構成要
素(合成器33a。
33b、33C933dおよび比較器34a。
3ob 、34C)は、前述の第1図の構成と同じであ
り、説明を省略する。まだ、第5図の位置検出部11の
動作は前述の第1図のものと同様であり、説明を省略す
る。
前述の実施例では、第一の駆動トランジスタ4a 、 
4b 、aaに並列に第一のダイオード6a。
6b 、 6cを接続し、第二の駆動トランジスタ5a
 、sb 、5c[並列に第二のダイオード7a。
7b 、7Cを接続しているが、これらの第一のダイオ
ードや第二のダイオードをNチャンネルの縦形パワーM
O3電界効果1−ランジスタのドレインとソース間に存
在する寄生ダイオードによって代用してもよい。この様
な場合に於いても本発明に含まれることは言う捷でもな
い。まだ、第一の駆動トランジスタまだは第二の駆動l
−ランンスタのいずれか一方もしくは両方をバイポーラ
形の1−ランシスタに置き換えてモヨイ。
捷た、前述の実施例の切換駆動部12の起動加速器13
や選択切換器14の論理をマイクロコンピュータによっ
て実現してもよく、本発明に含まれる事は言うまでもな
い。まだ、前述の実施例では3相のコイ/I/を星形に
結線したが、デルりに結線してもよい。
サラに、第一の駆動トランジスタまだは第二の駆動1−
ランジスタのいずれか一方もしくは両方をパルス幅変調
信号によって高周波スイッチング動作させることによっ
てモータの回転速度を可変速制御するようにしてもよい
。その他、本発明の主旨を変えずして種々の変更が可能
である。
発明の効果 本発明は、3相のコイルへの電流の入出力端子にあられ
れる端子電圧を利用1−て位置検IJ!、を行なわせる
ことにより、特別な位置検出素子を1個も337、− 使用しないで、ブラシレス直流モータの安定な回転駆動
動作を実現したものである。従って、本発明にもとずい
てコンプレッサ用のブラシレス直流モータを構成するな
らば、構造の簡単な長寿命・高信頼性のモータを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のブラシレス直流モータの位置検出部の
具体的な構成を表わす回路図、第2図は本発明の一実施
例を表わすブロック図、第3図は第2図の選択切換器の
具体的な構成を表わす回路図、第4図(IL)〜(p)
は第2図の実施例の動作を説明するだめの波形図、第一
5図は本発明の第2の実施例の位置検出部の構成を表わ
す回路図、第6図は従来のブラシレス直流モータの構成
を表わすブロック図である。 1・・・・・・直流電源、2・・・−・・ローフ、31
L 、 3b 。 3C・・・・・・コイル、42L、4b、4C・・・・
・・第一の駆動トランジスタ、sa、5b、50・・・
・・・第二の駆動トランジスタ、ea、eb、6c・・
・・・・第一のダヘイオード、7a、7b、70・・・
・・・第二のダイオ−34< ド、11・・・・・・位置検出部、12・・・・・・切
換駆動部、13・・・・・・起動加速器、14・・・・
・・選択切換器、322L・・・・・・第一のフィルタ
器、32b・・・・・・第二(7)フィルタ器、32c
・・・・・・第三のフィルタ!、33a・・甲・第一の
合成器、33b・・・・・・第二の合成器、330・・
・・・・第三の合成器、33d・・・・・・第四の合成
器、341L・・・・・・第一の比較器、34b・・・
・・・第二の比較□器、340・・・・・・第三の比較
器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名−a
bi−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)永久磁石によわ構成されたN組(Nは整数)の磁
    極対を有するロータと、前記ロータの界磁磁束と鎖交す
    る3相のコイル群と、直流電源から前記3相のコイルへ
    の電流路を形成する第一の駆動トランジスタ群と、前記
    3相のコイルから前記直流電源への電流帰路を形成する
    第二の駆動トランジスタ群と、前記第一の駆動トランジ
    スタの入力端子と出力端子の間に実質的に並列に存在す
    る第一のダイオード群と、前記第二の駆動トランジスタ
    の入力端子と出力端子の間に実質的に並列に存在する第
    二のダイオード群と、前記3相のコイルへの電流の入出
    力端子(A端子,B端子,C端子)の端子電圧を検出し
    て制御信号を発生する位置検出手段と、前記位置検出手
    段の制御信号にもとずいて前記第一の駆動トランジスタ
    および第二の駆動トランジスタの切換信号を出力し、前
    記コイルへの電流をA端子,B端子,C端子の順番に切
    り換えて通電させる切換駆動手段とを具備し、前記位置
    検出手段は、前記A端子の端子電圧を平滑する実質的に
    1次の積分特性を有する第一のフィルタ手段と、前記B
    端子の端子電圧を平滑する実質的に1次の積分特性を有
    する第二のフィルタ手段と、前記C端子の端子電圧を平
    滑する実質的に1次の積分特性を有する第三のフィルタ
    手段と、前記第一のフィルタ手段の出力信号と前記第二
    のフィルタ手段の出力信号を合成する第一の合成手段と
    、前記第二のフィルタ手段の出力信号と前記第三のフィ
    ルタ手段の出力信号を合成する第二の合成手段と、前記
    第三のフィルタ手段の出力信号と前記第一のフィルタ手
    段の出力信号を合成する第三の合成手段と、前記第一の
    フィルタ手段の出力信号と前記第二のフィルタ手段の出
    力信号と前記第三のフィルタ手段の出力信号を合成する
    第四の合成手段と、前記第一の合成手段の出力信号と前
    記第四の合成手段の出力信号を実質的に比較して第一の
    ディジタル信号を作り出す第一の比較手段と、前記第二
    の合成手段の出力信号と前記第四の合成手段の出力信号
    を実質的に比較して第二のディジタル信号を作り出す第
    二の比較手段と、前記第三の合成手段の出力信号と前記
    第四の合成手段の出力信号を実質的に比較して第三のデ
    ィジタル信号を作り出す第三の比較手段とからなり、前
    記第一の比較手段と前記第二の比較手段と前記第三の比
    較手段の出力信号を前記位置検出手段の制御信号として
    出力し、前記第一の駆動トランジスタと第二の駆動トラ
    ンジスタの通電状態を切換制御することを特徴とするブ
    ラシレス直流モータ。
  2. (2)第一の合成手段と第二の合成手段と第三の合成手
    段における合成比率を選定することにより、前記第一の
    合成手段の出力信号を第一のフィルタ手段の出力信号に
    対して所定位相(5度から25度の間)遅らせ、前記第
    二の合成手段の出力信号を前記第二のフィルタ手段の出
    力信号に対して前記所定位相遅らせ、前記第三の合成手
    段の出力信号を第三のフィルタ手段の出力信号に対して
    前記所定位相遅らせたことを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項に記載のブラシレス直流モータ。
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