JPS6130475Y2 - - Google Patents

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JPS6130475Y2
JPS6130475Y2 JP1979107610U JP10761079U JPS6130475Y2 JP S6130475 Y2 JPS6130475 Y2 JP S6130475Y2 JP 1979107610 U JP1979107610 U JP 1979107610U JP 10761079 U JP10761079 U JP 10761079U JP S6130475 Y2 JPS6130475 Y2 JP S6130475Y2
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power supply
signal
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transistors
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスター接続した固定子巻線を有するブ
ラシレスモータの駆動回路に関し、巻線へ流す駆
動電流を切り換える働らきをする給電部のトラン
ジスタの電流増幅率のバラツキを補償し、トルク
リツプルを軽減して安定な回転を得るものであ
る。
本考案が適用される、例えば3相のブラシレス
モータの駆動回路について第1図を参照しながら
説明すると、まず複数の磁極を有する回転子(図
示せず)に対向して3相の固定子巻線W1,W2
W3がスター接続されて配置されている。
一方、巻線W1への給電を制御する給電部S1
電源プラス側のトランジスタTr1と電源マイナス
側のトランジスタTr2とを直列接続し、この両ト
ランジスタの接続点に巻線W1の一端を接続して
形成されている。同じく電源プラス側のトランジ
スタTr3と電源マイナス側のトランジスタTr4
を直列接続して巻線W2への給電を制御する給電
部S2が形成され、電源プラス側トランジスタTr5
と電源マイナス側トランジスタTr6とを直列接続
して巻線W3への給電を制御する給電部S3が形成
される。
そして各相に対応する位置検出手段H1,H2
H3としてホール素子が増幅器G1,G2,G3に夫々
接続されて位置信号を出し、ダイオードD1
D2,…D6、トランジスタTr11,Tr12,…Tr16
給電部S1,S2,S3の電源プラス側トランジスタ
Tr1,Tr3,Tr5及び電源マイナス側のトランジス
タTr2,Tr4,Tr6をサイクリツクにスイツチング
させている。
信号比較部を形成する比較増幅器A1はモータ
の回転速度と基準回転速度との速度誤差に比例し
た速度制御信号を入力とする非反転入力端子
(+)と、巻線へ流れる電流値に比例した信号を
入力とする反転入力端子(−)とを有して信号比
較を行なう。
その為に比較増幅器A1の反転入力端子(−)
は抵抗REを介して接地し、更に全巻線W1
W2,W3を流れた電流が抵抗REを流れるよう
に、電源マイナス側のラインαを抵抗REの増幅
器A1側に接続する。
そして比較増幅器A1の出力は電源プラス側の
トランジスタTr1,Tr3,Tr5のベース電流を供給
する定電流装置J1と電源マイナス側のトランジス
タTr2,Tr4,Tr6のベース電流を供給する定電流
装置J2とを制御してこれらトランジスタTr1
Tr2,…Tr6のベース電流を供給制御する。
定電流装置J1はエミツタ抵抗R1,R3,R5
夫々介してトランジスタTr11,Tr13,Tr15のエミ
ツタに接続される。更にこれらのトランジスタ
Tr11,Tr13,Tr15のコレクタは夫々電源プラス側
のトランジスタTr1,Tr3,Tr5のベースに接続さ
れる。そしてトランジスタTr11,Tr13,Tr15のベ
ースは夫々増幅器G1,G2,G3より抵抗Ra,Rb,
Rcを介し更にダイオードD1,D3,D5を介して接
続される。
なおダイオードD1,D3,D5はカソード側をト
ランジスタTr11,Tr13,Tr15のベース側として接
続する。
定電流装置J2はエミツタ抵抗R2,R4,R6
夫々介してトランジスタTr12,Tr14,Tr16のエミ
ツタに接続される。更にこれらのトランジスタ
Tr12,Tr14,Tr16のコレクタは夫々電源マイナス
側のトランジスタTr2,Tr4,Tr6のベースに接続
される。そしてトランジスタTr12,Tr14,Tr16
ベースは夫々増幅器G1,G2,G3より抵抗Ra,
Rb,Rcを介し更にダイオードD2,D4,D6を介し
て接続される。なおダイオードD2,D4,D6はア
ノード側をトランジスタTr12,Tr14,Tr16のベー
ス側として接続する。
このような回路構成により、ホール素子H1
H2,H3の回転子磁極検出による増幅器G1,G2
G3からの位置信号出力で給電部S1,S2,S3のト
ランジスタ、つまり電源プラス側のトランジスタ
Tr1,Tr3,Tr5、電源マイナス側のトランジスタ
Tr2,Tr4,Tr6がスイツチングされ、巻線W1
W2,W3の接続状態が決まると共に、夫々の巻線
W1,W2,W3の電流系路が決まる。
更に比較増幅器A1の出力で給電部S1,S2,S3
のトランジスタTr1,Tr2,…Tr6のベース電流を
制御し、各巻線W1,W2,W3に流れる電流値を制
御してモータの回転速度を制御している。
この様子をグラフで説明して行く。
まず第2図に、横軸に電気角をとり、縦軸にホ
ール素子の出力を示す。ホール素子は、nを任意
の整数とすると、電気角で2nπ、2nπ+2/3、2nπ +4/3の関係を有して配置されており、その出力変 化で巻線W1,W2,W3に回転磁界が得られる。従
つてホール素子H1は第2図イの如くホール素子
H2は第2図ロの如く、ホール素子H3は第2図ハ
の如く出力が変化する。なお図中の実線波形と一
点鎖線波形とは感応磁極の違いによる。
このようなホール素子の出力変化により増幅器
G1,G2,G3で位置信号が作られて給電部S1
S2,S3をスイツチングさせて電気角の推移により
第3図のような各巻線W1,W2,W3への給電関係
が得られる。
ここで回路定数が各相とも全く同じで給電部
S1,S2,S3のトランジスタTr1,Tr2,…Tr6の電
流増幅率も全て同じなら、定電流装置J1とJ2とは
同じ電流を供給することになる。
また定電流装置に2つの給電部のトランジスタ
が並列に接続された場合、例えば第3図の電気角
0〜π/3の区間では定電流装置J1には給電部S1側の トランジスタTr1からトランジスタTr11、抵抗R1
に至る回路と、給電部S3側のトランジスタTr5
らトランジスタTr15、抵抗R5に至る回路とを並
列接続しており、両回路のインピーダンスは等価
である為、トランジスタTr1とTr5とに流れるベ
ース電流は同等となり、定電流装置J1の供給電流
が均等に2分される。そして両トランジスタの電
流増幅率も同じである為、巻線W1,W3には夫々
の巻線から発生している逆起電圧が異なつていて
も同じ値の駆動電流が流れることになり、更に巻
線W2には巻線W1とW3とを流れた電流を加えたも
のが流れることになる。
従つて巻線W1,W2,W3を流れる電流IW1,I
W2,IW3は第4図イ,ロ,ハに示すように電気角
で2/3πずつずれただけで電流値の変化も階段状に 全く同じ変化をし、夫々の巻線W1,W2,W3から
発生するトルクTW1,TW2は第5図イ,ロ,ハの
如く、やはり電気角で2/3πずれただけの全く同じ 波形を示す。
なお、電流値がマイナスとなつても、その時に
発生するトルクは電流値がプラスの時と同じ方向
にトルクが働くので電流値がマイナスの時のトル
ク波形は正の方向へ折り返している。
これら3つの巻線のトルクを加えると第5図ニ
に示す如く、トルクリツプルが14%程度に小さく
なり、安定な回転を示すモータが得られる。
しかし電源プラス側、電源マイナス側のトラン
ジスタTr1,Tr2,…Tr6の電流増幅率が全て同じ
場合に上記の如くトルクリツプルが小さくなるの
であり、電流増幅率の異なるトランジスタを使用
した場合、例えばトランジスタTr4の電流増幅率
が他に比べて低い場合にどうなるかを、電気角で
0〜1/3πの区間について以下に説明すると、第3 図からも明らかなように、トランジスタTr1
Tr4,Tr5が導通し、巻線W1とW3とを並列に接続
したものに巻線W2が直列に接続された回路とな
つている。
ここで給電部S2の電源マイナス側のトランジス
タTr4の電流増幅率がトランジスタTr1,Tr5の電
流増幅率に比べて小さいのでトランジスタTr4
コレクタ、エミツタ間電圧が大きくなり、巻線
W1,W2,W3の接続中点Pの電位が上昇する。そ
してトランジスタTr1,Tr5のコレクタ、エミツ
タ間電圧が飽和してしまい、その等価回路は第6
図のようになる。
即ち電源プラス側ラインβと3つの巻線W1
W2,W3の接続中点Pとの間には巻線W1とW3
が並列になり、接続中点Pと電源マイナス側ライ
ンαとの間には巻線W2とトランジスタTr4とが直
列に接続された回路となる。そして第6図の各巻
線W1,W2,W3の部分は巻線抵抗を夫々RWとす
ると、巻線W1は抵抗RWと逆起電力E1とでなり、
巻線W3は抵抗RWと逆起電力E3とでなり、巻線
W2は抵抗RWと逆起電力E2とでなる。逆起電力
E1,E2,E3は第7図イ,ロ,ハに示す如く、ホ
ール素子H1,H2,H3の出力と同じく夫々2/3πずつ ずれただけの全く同じ波形を示す。
そして電源プラス側ラインβの電位を+Vcc、
接続中点Pの電位をVoとすると、この時の巻線
W1,W3に流れる電流IW1,IW3は IW1=Vcc−Vo−E/R=Vcc−Vo/R
−1/RE1…(1) IW3=Vcc−Vo−E/R=Vcc−Vo/R
−1/RE3…(2) となりE1≠E3である為、IW1とIW3とは異なる。
この状態を電気角で0〜1/3πの間でグラフに示 すと、第8図イの如く、各巻線W1,W2,W3を流
れる電流IW1,IW2,IW3は電気角で0〜1/3πの 間で夫々、常に一定の値にならず、電流IW1は電
気角が推移するにつれて少なくなり、電流IW3
反対に増えて行く。また電流IW2はIW1とIW3
を加えたものであり、電流の方向は逆となつてい
る。
従つて夫々の巻線から発生するトルクは電流値
と、逆起電力に比例したトルク定数とをかけたも
のになるので、巻線W1,W2,W3から夫々発生す
るトルクTW1,TW2,TW3は第8図ロのようにな
る。そしてこのトルクTW1,TW2,TW3を加えた
ものは非常に振幅が不規則かつ大きな波形とな
り、トルクリツプルは極めて悪くなる。
そして第9図に示すようにnを整数とすると、
2n/3πから2n+1/3πの区間ではトルクリツプ
ルが大 きく、2n−1/3πから2n/3πの区間ではトルク
リツプ ルが小さくなつてトルクリツプルは増減を繰り返
す。
このようにトルクリツプルが大きく、しかも大
きな周期となつてあらわれてしまい、モータの回
転は非常に不安定になつてしまう。
そこで本考案はこのような欠点をなくす為に
夫々の給電部S1,S2,S3のトランジスタの電流増
幅率のバラツキを補償することによつてトルクリ
ツプルを小さく抑えるものである。
その要旨は、電流増幅率のバラツキを、ベース
電流の多少で補償するものであつて、その具体的
な回路を第10図に沿つて説明すると、比較器
A2の非反転入力端子(+)には巻線W1,W2
W3の接続中点Pを接続し、反転入力端子(+)
には電源+Vccと接地間に直列接続した抵抗Rx,
Ryとで分圧して得た基準電圧、つまり抵抗Rx,
Ryの接続点Qを接続する。そして比較器A2の誤
差信号を定電流装置J2に加えて、接続中点の電位
が上昇すれば定電流装置J2の供給電流値を増や
し、定電流装置J2側に接続された給電部のトラン
ジスタの電流増幅率の小さい分を補償する。また
定電流装置J1には比較器A2の誤差信号をインバ
ータNで反転して加えることにより、接続中点P
の電位の上昇に対しては、定電流装置J1の供給電
流を下げるようにする。そして定電流装置J1側に
接続された給電部のトランジスタのベース電流を
減らして、このトランジスタの電流増幅率の大き
な分を補償し、全体として給電部S1,S2,S3のト
ランジスタTr1,Tr2,…Tr6の電流増幅率を見か
け上同じにする。
なお上記の如く定電流装置J1,J2双方を補償せ
ずとも、どちらか一方で補償しても良い。
この実施例の要部を第11図に従つて述べる
と、トランジスタTr7で比較増幅器A1を形成し、
トランジスタTr8の部分で定電流装置J2を、トラ
ンジスタTr10の部分で定電流装置J1を形成してお
り、トランジスタTrAとTrBとのエミツタを共に
定電流装置J3に接続し、更に夫々のコレクタは抵
抗RA,RBを介して電源+Vccに接続して比較器
A2としている。そしてトランジスタTrAのベース
は電源+Vccと接地間に直列に挿入した抵抗Rxと
Ryとの接続点Qを接続する。トランジスタTrB
ベースは抵抗Rcを介して巻線W1,W2,W3の接
続中点Pを接続すると共に、コンデンサC1を介
して接地する。そしてトランジスタTrAのコレク
タを定電流装置J2を形成するトランジスタTr8
エミツタに接続する。
このようにして巻線W1,W2,W3の接続中点P
の電位変化を抵抗RcとコンデンサC1とで平滑化
してトランジスタTrBの入力とし、TrAのベース
に加わる基準電圧と比較してその誤差信号をトラ
ンジスタTr8のエミツタに加えて定電流装置を制
御している。即ち定電流装置J2に接続された給電
部のトランジスタTr4の電流増幅率の不足による
接続中点Pの電位上昇に対してはトランジスタ
TrAのコレクタ電流が減少し、トランジスタTrA
のコレクタは電位が上昇する。
従つてトランジスタTr8のコレクタ電流が増え
る。つまり定電流装置J2の供給電流値が増えて定
電流装置J2に接続された給電部のトランジスタの
電流増幅率の不足分を補償できるものである。
なおトランジスタTr4が給電に関与しない時は
接続中点Pの電位は接続点Qの電位と同じとな
り、比較器A2より誤差信号は出ない。
このように磁極を有する回転子と、この回転子
に対向配置すると共にスター結線を施した複数相
の固定子巻線と、電源プラス側と電源マイナス側
との間に2個のトランジスタを直列接続し、この
トランジスタ間の接続点に上記各相の巻線の一端
を接続した給電部と、前記回転子の所定回転数毎
に信号を発生して上記給電部の入力部を制御する
位置信号検出手段と、前記固定子巻線の巻線電流
信号と回転数等の速度制御信号とを比較する信号
比較部と、前記給電部の前記電源プラス側と前記
電源マイナス側との前記トランジスタ群の各入力
部に夫々接続して前記信号比較部の出力信号に応
じた定電流信号を供給する第1および第2の定電
流装置を具備してなるブラシレスモータの駆動回
路において、前記各相の巻線の他端接続中点電圧
と基準電圧とを比較して誤差信号を発生する比較
器を備え、該比較器の誤差信号を少なくとも一方
の前記定電流装置に加え、この誤差信号に応動し
て前記各トランジスタのベース電流を制御したこ
を特徴となすブラシレスモータの駆動回路では給
電部のトランジスタTr1,Tr2,…Tr6の電流増幅
率にどのようなバラツキがあつても、バラツキを
補償でき、特性の揃つたトランジスタを用いた時
と同じようにトルクリツプルを軽減でき、安定な
回転を得ることができる。
従つて使用トランジスタを選別するなどの煩雑
な作業も解消できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のブラシレスモータの駆動回路
図、第2図は本ブラシレスモータの駆動回路に用
いたホール素子の出力波形図、第3図はブラシレ
スモータの回転により巻線へ流れる電流の系路変
化を示す回路図、第4図は各巻線に流れる電流波
形図、第5図は各巻線から発生するトルク、及び
総合したトルクの波形図、第6図はトランジスタ
Tr4の電流増幅率が小さい場合の電気角で0〜1/3 πの区間の巻線へ流れる電流の系路図、第7図は
各巻線から発生する逆起電力の波形図、第8図イ
はトランジスタTr4の電流増幅率が小さい場合の
電気角で0〜1/3πの区間の各巻線へ流れる電流波 形図、ロはトランジスタTr4の電流増幅率が小さ
い場合の電気角で0〜1/3πの区間の各巻線から発 生するトルク波形図、第9図はトランジスタTr4
の電流増幅率が小さい場合の各巻線から発生する
トルクを総合したトルク波形図、第10図は本考
案の回路図、第11図はその実施例の回路図を示
す。 H1,H2,H3……位置信号検出手段、S1,S2
S3……給電部、W1,W2,W3……巻線、J1,J2
J3……定電流装置、A1,A2……比較器。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 磁極を有する回転子と、この回転子に対向配置
    すると共にスター結線を施した複数相の固定子巻
    線と、電源プラス側と電源マイナス側との間に2
    個のトランジスタを直列接続しこのトランジスタ
    間の接続点に上記各相の巻線の一端を接続した給
    電部と、前記回転子の所定回転数毎に信号を発生
    して上記給電部の入力部を制御する位置信号検出
    手段と、前記固定子巻線の巻線電流信号と回転数
    等の速度制御信号とを比較する信号比較部と、前
    記給電部の前記電源プラス側と前記電源マイナス
    側との前記トランジスタ群の各入力部に夫々接続
    して前記信号比較部の出力信号に応じた定電流信
    号を供給する第1及び第2の定電流装置を具備し
    てなるブラシレスモータの駆動回路において、前
    記各相の巻線の他端接続中点電圧と基準電圧とを
    比較して誤差信号を発生する比較器を備え、該比
    較器の誤差信号を少なくとも一方の前記定電流装
    置に加え、この誤差信号に応動して前記各トラン
    ジスタのベース電流を制御したことを特徴となす
    ブラシレスモータの駆動回路。
JP1979107610U 1979-08-06 1979-08-06 Expired JPS6130475Y2 (ja)

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JPS5625997U JPS5625997U (ja) 1981-03-10
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JPS5625997U (ja) 1981-03-10

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