JPS6233839B2 - - Google Patents
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- JPS6233839B2 JPS6233839B2 JP54016551A JP1655179A JPS6233839B2 JP S6233839 B2 JPS6233839 B2 JP S6233839B2 JP 54016551 A JP54016551 A JP 54016551A JP 1655179 A JP1655179 A JP 1655179A JP S6233839 B2 JPS6233839 B2 JP S6233839B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amplifier
- voltage
- capacitor
- frequency
- output signal
- Prior art date
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位置検出用の磁電変換素子及びアン
プの直流オフセツト電圧による悪影響が低減され
た無刷子直流モータの駆動回路を提供せんとする
ものである。
プの直流オフセツト電圧による悪影響が低減され
た無刷子直流モータの駆動回路を提供せんとする
ものである。
以下、本発明を適用できる平衡２相正弦波駆動
無刷子直流モータについて説明する。この無刷子
直流モータの縦断面を示す第１図において、１は
回転軸、２はロータマグネツト、３はロータヨー
クである。ロータマグネツト２は、第２図に示す
ように例えば８極に着磁されている。この場合、
ロータマグネツト２の磁束分布が正弦波状となる
ように着磁される。ステータコイルは２相設けら
れるもので、第３図に示すようにロータマグネツ
ト２よりの磁界に対して同相となる位置に配され
ている巻線ブロツクC1とC2とが直列に接続され
て第１のステータコイルL1が形成され、同様に
配されている巻線ブロツクC3とC4とが直列に接
続されて第２のステータコイルL2が形成され
る。これら第１及び第２のステータコイルL1及
びL2はロータマグネツト２に対向するように配
されるとともに互いに電気角で90゜の奇数倍だけ
異なるように配されている。
無刷子直流モータについて説明する。この無刷子
直流モータの縦断面を示す第１図において、１は
回転軸、２はロータマグネツト、３はロータヨー
クである。ロータマグネツト２は、第２図に示す
ように例えば８極に着磁されている。この場合、
ロータマグネツト２の磁束分布が正弦波状となる
ように着磁される。ステータコイルは２相設けら
れるもので、第３図に示すようにロータマグネツ
ト２よりの磁界に対して同相となる位置に配され
ている巻線ブロツクC1とC2とが直列に接続され
て第１のステータコイルL1が形成され、同様に
配されている巻線ブロツクC3とC4とが直列に接
続されて第２のステータコイルL2が形成され
る。これら第１及び第２のステータコイルL1及
びL2はロータマグネツト２に対向するように配
されるとともに互いに電気角で90゜の奇数倍だけ
異なるように配されている。
また、ロータマグネツト２の磁界を検出するた
めの２個の位置検出素子例えばホール素子H1及
びH2が２個のステータコイルL1及びL2に対応し
て設けられる。２個のホール素子H1及びH2は第
３図に示すようにロータマグネツト２よりの磁束
を検出する位置に互いに電気角で90゜異なる位置
に配置される。
めの２個の位置検出素子例えばホール素子H1及
びH2が２個のステータコイルL1及びL2に対応し
て設けられる。２個のホール素子H1及びH2は第
３図に示すようにロータマグネツト２よりの磁束
を検出する位置に互いに電気角で90゜異なる位置
に配置される。
上述の無刷子直流モータに対する駆動回路の原
理的構成を第４図に示す。第４図において４で示
される入力端子からの直流入力信号がオペレーシ
ヨナルアンプ（以下、単にアンプという）５を介
してホール素子H1及びH2の励磁端子に供給され
る。入力信号を一定極性の一定電圧とすると、ロ
ータマグネツト２によつて一定振幅及び一定周波
数の正弦波状の磁束がホール素子H1及びH2に作
用する。両者が電気角で90゜位置がずれて配置さ
れているので、ホール素子の出力端にロータマグ
ネツト２の回転に応じて互いに位相が90゜ずれた
２相交流電圧が発生する。この２相交流電圧が
夫々アンプ６及び７にて増幅されてステータコイ
ルL1及びL2に加えられる。
理的構成を第４図に示す。第４図において４で示
される入力端子からの直流入力信号がオペレーシ
ヨナルアンプ（以下、単にアンプという）５を介
してホール素子H1及びH2の励磁端子に供給され
る。入力信号を一定極性の一定電圧とすると、ロ
ータマグネツト２によつて一定振幅及び一定周波
数の正弦波状の磁束がホール素子H1及びH2に作
用する。両者が電気角で90゜位置がずれて配置さ
れているので、ホール素子の出力端にロータマグ
ネツト２の回転に応じて互いに位相が90゜ずれた
２相交流電圧が発生する。この２相交流電圧が
夫々アンプ６及び７にて増幅されてステータコイ
ルL1及びL2に加えられる。
上述のホール素子H1及びH2に作用する磁束
を、夫々（Bsinθ）及び（Bcosθ）とすると、
ステータコイルL1及びL2の夫々に（Isinθ）及び
（Icosθ）の電流が流れる。したがつて BIsin2θ＋BIcos2θ＝BI なる一定のトルクが発生する。しかし、ホール素
子H1及びH2の出力電圧には、直流オフセツト電
圧が含まれ、また、アンプ６，７も直流オフセツ
ト電圧を生じるので、ステータコイルL1及びL2
に流れる電流は、Ｉ（ｘ＋sinθ）及びＩ（ｙ＋
cosθ）と、オフセツト成分ｘ及びｙを含むもの
となる。したがつて発生トルクは BI×｛１＋√2＋2sin（θ＋δ）｝ （但し、δ＝tan-1ｙ／ｘ：定数） となり、回転角θの成分を含んだものとなる。し
たがつてロータ２が８極着磁されている場合で回
転周期の４倍のトルクリツプルが発生し、また振
動或いは異音が生じることになる。
を、夫々（Bsinθ）及び（Bcosθ）とすると、
ステータコイルL1及びL2の夫々に（Isinθ）及び
（Icosθ）の電流が流れる。したがつて BIsin2θ＋BIcos2θ＝BI なる一定のトルクが発生する。しかし、ホール素
子H1及びH2の出力電圧には、直流オフセツト電
圧が含まれ、また、アンプ６，７も直流オフセツ
ト電圧を生じるので、ステータコイルL1及びL2
に流れる電流は、Ｉ（ｘ＋sinθ）及びＩ（ｙ＋
cosθ）と、オフセツト成分ｘ及びｙを含むもの
となる。したがつて発生トルクは BI×｛１＋√2＋2sin（θ＋δ）｝ （但し、δ＝tan-1ｙ／ｘ：定数） となり、回転角θの成分を含んだものとなる。し
たがつてロータ２が８極着磁されている場合で回
転周期の４倍のトルクリツプルが発生し、また振
動或いは異音が生じることになる。
そこで従来では、正負の電源電圧が固定子の両
端に与えられる半固定の可変抵抗器を設け、その
摺動子ホール素子の出力端とを接続し、ホール素
子及びアンプのオフセツト電圧をキヤンセルして
いた。しかし、この従来の構成では、電源電圧の
変動の影響を受けやすい欠点があつた。また、第
４図における入力端子４に加わる直流入力信号を
変化させてモータの回転速度を定速度制御する場
合には、ホール素子のオフセツト電圧の値がこれ
に加わる入力電流に略々比例して変わるために、
オフセツト電圧を常にキヤンセルすることが不可
能であつた。更に、可変抵抗器の調整を必要とす
るためにコストが上昇する欠点であつた。
端に与えられる半固定の可変抵抗器を設け、その
摺動子ホール素子の出力端とを接続し、ホール素
子及びアンプのオフセツト電圧をキヤンセルして
いた。しかし、この従来の構成では、電源電圧の
変動の影響を受けやすい欠点があつた。また、第
４図における入力端子４に加わる直流入力信号を
変化させてモータの回転速度を定速度制御する場
合には、ホール素子のオフセツト電圧の値がこれ
に加わる入力電流に略々比例して変わるために、
オフセツト電圧を常にキヤンセルすることが不可
能であつた。更に、可変抵抗器の調整を必要とす
るためにコストが上昇する欠点であつた。
本発明は、このような従来の欠点を除去せんと
するものである。
するものである。
以下、本発明の一実施例について第５図を参照
して説明する。入力直流電圧Viがアンプ８によ
り増幅されてホール素子H1及びH2合の励磁端子
に加えられる。ホール素子H1の出力端子の一方
が抵抗器９を介して第１の増幅器としてのアンプ
１２の同相入力端に接続されると共にその他方が
抵抗器１０及びコンデンサ１１を介してアンプ１
２の逆相入力端に接続される。アンプ１２の出力
端子が抵抗器１３を介して第２の増幅器としての
NPN形トランジスタ１４ａ及びPNP形トランジ
スタ１４ｂのベースに接続される。両トランジス
タ１４ａ，１４ｂは、コンプリメンタリ接続さ
れ、エミツタ共通接続点と接地間にステータコイ
ルL1が挿入されている。このエミツタ共通接続
点とアンプ１２の入力端子との間に、アンプ１２
のゲインを設定するためのフイードバツク抵抗器
１５が挿入されている。また、アンプ１２の入力
端子と接地間に抵抗器１５と等しい大きさの抵抗
器１６が挿入され、アンプ１２のオフセツト電圧
が小となるような改善が図られている。そしてア
ンプ１２の入力側に接続されているコンデンサ１
１の両端に夫々コレクタ及びエミツタが接続され
たNPN形トランジスタ１７が設けられている。
このトランジスタ１７は、モータの起動時にコン
デンサ１１を短絡するための短絡手段を構成す
る。
して説明する。入力直流電圧Viがアンプ８によ
り増幅されてホール素子H1及びH2合の励磁端子
に加えられる。ホール素子H1の出力端子の一方
が抵抗器９を介して第１の増幅器としてのアンプ
１２の同相入力端に接続されると共にその他方が
抵抗器１０及びコンデンサ１１を介してアンプ１
２の逆相入力端に接続される。アンプ１２の出力
端子が抵抗器１３を介して第２の増幅器としての
NPN形トランジスタ１４ａ及びPNP形トランジ
スタ１４ｂのベースに接続される。両トランジス
タ１４ａ，１４ｂは、コンプリメンタリ接続さ
れ、エミツタ共通接続点と接地間にステータコイ
ルL1が挿入されている。このエミツタ共通接続
点とアンプ１２の入力端子との間に、アンプ１２
のゲインを設定するためのフイードバツク抵抗器
１５が挿入されている。また、アンプ１２の入力
端子と接地間に抵抗器１５と等しい大きさの抵抗
器１６が挿入され、アンプ１２のオフセツト電圧
が小となるような改善が図られている。そしてア
ンプ１２の入力側に接続されているコンデンサ１
１の両端に夫々コレクタ及びエミツタが接続され
たNPN形トランジスタ１７が設けられている。
このトランジスタ１７は、モータの起動時にコン
デンサ１１を短絡するための短絡手段を構成す
る。
上述のホール素子H1の出力端子からステータ
コイルL1に至るまでの構成と同一の構成がホー
ル素子H2の出力端子からステータコイルL2まで
の間に設けられており、対応する構成素子に対し
ては、同一符号を付して示す。
コイルL1に至るまでの構成と同一の構成がホー
ル素子H2の出力端子からステータコイルL2まで
の間に設けられており、対応する構成素子に対し
ては、同一符号を付して示す。
アンプ８に供給される入力電圧Viは、周波数
電圧変換装置１８から発生する。ステータコイル
L1及びL2の接地されていない一端には、sin波形
又はcos波形の電圧がモータの回転時に発生して
いる。この一方例えばステータコイルL1の端子
電圧が周波数電圧変換装置１８に供給され、この
端子電圧の周波数ｆ即ちモータの回転周波数に応
じた直流電圧Viが発生する。第６図は、この周
波数ｆと直流電圧Viとの関係を示すもので、周
波数ｆが高くなるほど直流電圧Viが小さくな
る。このような周波数電圧変換装置１８を含むフ
イードバツク制御ループによつてモータの回転速
度を一定速度とすることができる。この周波数電
圧変換装置１８は、第６図に示すように（周波数
ｆ＝０）即ちモータが回転していないときで最大
となる直流電圧を発生する構成とされている。
電圧変換装置１８から発生する。ステータコイル
L1及びL2の接地されていない一端には、sin波形
又はcos波形の電圧がモータの回転時に発生して
いる。この一方例えばステータコイルL1の端子
電圧が周波数電圧変換装置１８に供給され、この
端子電圧の周波数ｆ即ちモータの回転周波数に応
じた直流電圧Viが発生する。第６図は、この周
波数ｆと直流電圧Viとの関係を示すもので、周
波数ｆが高くなるほど直流電圧Viが小さくな
る。このような周波数電圧変換装置１８を含むフ
イードバツク制御ループによつてモータの回転速
度を一定速度とすることができる。この周波数電
圧変換装置１８は、第６図に示すように（周波数
ｆ＝０）即ちモータが回転していないときで最大
となる直流電圧を発生する構成とされている。
この周波数電圧変換装置１８の出力端とトラン
ジスタ１７のベースとの間にツエナーダイオード
１９が挿入されている。ツエナーダイオード１９
のツエナー電圧Vzは、第６図に示すように周波
数電圧変換装置１８の（ｆ＝０）のときの直流電
圧よりやや小さいものに選定されている。したが
つてモータの起動時には、ツエナーダイオード１
９がオンし、トランジスタ１７がオンしてコンデ
ンサ１１が短絡される。モータが起動され、その
回転周波数が定常のものに近くなるとツエナーダ
イオード１９がオフし、したがつてトランジスタ
１７がオフする。
ジスタ１７のベースとの間にツエナーダイオード
１９が挿入されている。ツエナーダイオード１９
のツエナー電圧Vzは、第６図に示すように周波
数電圧変換装置１８の（ｆ＝０）のときの直流電
圧よりやや小さいものに選定されている。したが
つてモータの起動時には、ツエナーダイオード１
９がオンし、トランジスタ１７がオンしてコンデ
ンサ１１が短絡される。モータが起動され、その
回転周波数が定常のものに近くなるとツエナーダ
イオード１９がオフし、したがつてトランジスタ
１７がオフする。
上述の本発明の一実施例において、ホール素子
H1（又はH2）にオフセツト電圧Vh0が存在する
と、この出力電圧は、第７図Ａに示すように
（Vhsinθ＋Vh0）となる。このホール素子の出力
電圧の周波数は120〔Hz〕というように、低いも
のであるので、コンデンサ１１が接続されていな
いと仮定すると、アンプ１２のDCゲインとACゲ
インとが略々等しいものとなり、アンプ１２のオ
フセツト電圧をV0としたとき、トランジスタ１
４ａ，１４ｂで構成される駆動アンプに対してア
ンプ１２から供給される電圧は、第７図Ｂに示す
ように、Ａ（Vhsinθ＋Vh0＋V0）となり、オフセ
ツト電圧は、Ａ（Vh0＋V0）となる。
H1（又はH2）にオフセツト電圧Vh0が存在する
と、この出力電圧は、第７図Ａに示すように
（Vhsinθ＋Vh0）となる。このホール素子の出力
電圧の周波数は120〔Hz〕というように、低いも
のであるので、コンデンサ１１が接続されていな
いと仮定すると、アンプ１２のDCゲインとACゲ
インとが略々等しいものとなり、アンプ１２のオ
フセツト電圧をV0としたとき、トランジスタ１
４ａ，１４ｂで構成される駆動アンプに対してア
ンプ１２から供給される電圧は、第７図Ｂに示す
ように、Ａ（Vhsinθ＋Vh0＋V0）となり、オフセ
ツト電圧は、Ａ（Vh0＋V0）となる。
本発明では、コンデンサ１１を挿入しているか
ら、アンプ１２は、（DCゲイン＝１、ACゲイン
≒Ｒ１５／Ｒ１０）となる。R10は、抵抗器１０の値で
あり、 R15は抵抗器１５の値である。したがつてアンプ
１２から駆動アンプに供給される電圧は、第７図
Ｃに示すように（AVhsinθ＋Vh0＋V0）となる。
つまり、直流オフセツト電圧は、アンプ１２によ
つて増幅されないので、これによるトルクリツプ
ル等の悪影響を低減することができる。
ら、アンプ１２は、（DCゲイン＝１、ACゲイン
≒Ｒ１５／Ｒ１０）となる。R10は、抵抗器１０の値で
あり、 R15は抵抗器１５の値である。したがつてアンプ
１２から駆動アンプに供給される電圧は、第７図
Ｃに示すように（AVhsinθ＋Vh0＋V0）となる。
つまり、直流オフセツト電圧は、アンプ１２によ
つて増幅されないので、これによるトルクリツプ
ル等の悪影響を低減することができる。
この改善度を駆動アンプに加えられる電圧の
AC電圧ＶH′とDC電圧V0′との比（ＶＨ′／Ｖ０′）に
よつて 示す。一例として（Vh＝40〔ｍＶ〕）（Vh0＝８
〔ｍＶ〕）（V0＝６〔ｍＶ〕）（Ａ＝100）の場合を
考える。まず、コンデンサ１１が接続されていな
い場合では ＶＨ′／Ｖ０′ ＝ＡＶｈ／Ａ（Ｖｈ０＋Ｖ０）＝Ｖｈ／Ｖｈ０＋Ｖ０
≒2.86 コンデンサ１１が接続される本発明の場合では ＶＨ′／Ｖ０′＝ＡＶｈ／Ｖｈ０＋Ｖ０≒285.
7 となる。このように、アンプ１２のゲインに相当
する100倍改善されることになる。
AC電圧ＶH′とDC電圧V0′との比（ＶＨ′／Ｖ０′）に
よつて 示す。一例として（Vh＝40〔ｍＶ〕）（Vh0＝８
〔ｍＶ〕）（V0＝６〔ｍＶ〕）（Ａ＝100）の場合を
考える。まず、コンデンサ１１が接続されていな
い場合では ＶＨ′／Ｖ０′ ＝ＡＶｈ／Ａ（Ｖｈ０＋Ｖ０）＝Ｖｈ／Ｖｈ０＋Ｖ０
≒2.86 コンデンサ１１が接続される本発明の場合では ＶＨ′／Ｖ０′＝ＡＶｈ／Ｖｈ０＋Ｖ０≒285.
7 となる。このように、アンプ１２のゲインに相当
する100倍改善されることになる。
また、周波数電圧変換装置１８によつて直流電
圧Viが変化し、それに応じてホール素子H1H2の
オフセツト電圧が変化する場合でも、本発明に依
れば、その変化分がアンプ１２によつて増幅され
ないので、やはりアンプ１２のゲインの分だけ改
善されることになる。
圧Viが変化し、それに応じてホール素子H1H2の
オフセツト電圧が変化する場合でも、本発明に依
れば、その変化分がアンプ１２によつて増幅され
ないので、やはりアンプ１２のゲインの分だけ改
善されることになる。
また、アンプ１２の同相入力端子の側にもコン
デンサを直列に挿入しても良い。更に、アンプ１
２の出力端と駆動アンプのトランジスタのベース
との間にコンデンサを挿入しても良い。このよう
にすると、オフセツト電圧（Vh0＋V0）の伝送を
除去できる。同様にステータコイルL1及びL2と
接地間にコンデンサを挿入するようにしても良
い。何れの場合でも、コンデンサを起動時に短絡
することが必要である。この短絡手段としては、
サーボ用の周波数電圧変換装置１８の出力を用い
る以外に、操作信号等を用いても良い。更に、位
置検出用の磁電変換素子としては、ホール素子以
外の磁気抵抗素子等を使用しても良い。
デンサを直列に挿入しても良い。更に、アンプ１
２の出力端と駆動アンプのトランジスタのベース
との間にコンデンサを挿入しても良い。このよう
にすると、オフセツト電圧（Vh0＋V0）の伝送を
除去できる。同様にステータコイルL1及びL2と
接地間にコンデンサを挿入するようにしても良
い。何れの場合でも、コンデンサを起動時に短絡
することが必要である。この短絡手段としては、
サーボ用の周波数電圧変換装置１８の出力を用い
る以外に、操作信号等を用いても良い。更に、位
置検出用の磁電変換素子としては、ホール素子以
外の磁気抵抗素子等を使用しても良い。
以上述べたように、本発明に依れば、可変抵抗
器で形成される所定の直流電圧でオフセツト電圧
をキヤンセルするものではないから、電源電圧の
変動に影響されず、調整工数も必要でなく、サー
ボのために直流電圧Viが変化するときのオフセ
ツト電圧の大幅な増加を防止することができる。
器で形成される所定の直流電圧でオフセツト電圧
をキヤンセルするものではないから、電源電圧の
変動に影響されず、調整工数も必要でなく、サー
ボのために直流電圧Viが変化するときのオフセ
ツト電圧の大幅な増加を防止することができる。
第１図は本発明の一実施例における無刷子直流
モータの縦断面図、第２図及び第３図はそのロー
タマグネツト及びステータコイルを示す平面図、
第４図はその駆動回路の原理的な接続図、第５図
は本発明の一実施例の接続図、第６図は周波数電
圧変換装置の特性を示す図、第７図は本発明の一
実施例の説明に用いる波形図である。 L1及びL2はステータコイル、H1及びH2はホー
ル素子、２はロータマグネツト、１１はコンデン
サ、１２はアンプ、１８は周波数電圧変換装置で
ある。
モータの縦断面図、第２図及び第３図はそのロー
タマグネツト及びステータコイルを示す平面図、
第４図はその駆動回路の原理的な接続図、第５図
は本発明の一実施例の接続図、第６図は周波数電
圧変換装置の特性を示す図、第７図は本発明の一
実施例の説明に用いる波形図である。 L1及びL2はステータコイル、H1及びH2はホー
ル素子、２はロータマグネツト、１１はコンデン
サ、１２はアンプ、１８は周波数電圧変換装置で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロータマグネツトの回転に応じた磁束変化が
加えられる磁電変換素子と、この磁電変換素子の
出力信号が供給される第１の増幅器と、この第１
の増幅器の出力信号に基いてステータコイルに駆
動電流を供給する第２の増幅器とを備える無刷子
直流モータの駆動回路において、 上記磁電変換素子の出力信号をコンデンサを介
して上記第１の増幅器に供給するようになし、あ
るいは上記第１の増幅器の出力信号をコンデンサ
を介して上記第２の増幅器に供給するようになす
と共に、 上記コンデンサを短絡するための短絡手段を設
け、 この短絡手段を上記第２の増幅器から出力され
る上記駆動電流の周波数に対応して制御すること
により、 モータ起動時に上記コンデンサが短絡されるよ
うにしたことを特徴とする無刷子直流モータの駆
動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1655179A JPS55109189A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Driving circuit for brushless dc motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1655179A JPS55109189A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Driving circuit for brushless dc motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55109189A JPS55109189A (en) | 1980-08-22 |
| JPS6233839B2 true JPS6233839B2 (ja) | 1987-07-23 |
Family
ID=11919406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1655179A Granted JPS55109189A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Driving circuit for brushless dc motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55109189A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632588B2 (ja) * | 1982-11-17 | 1994-04-27 | 株式会社ケンウッド | ホ−ルモ−タ固定子巻線駆動回路 |
| JPH0632589B2 (ja) * | 1982-11-18 | 1994-04-27 | 株式会社ケンウッド | ホ−ルモ−タ固定子巻線駆動回路 |
| JPS5992788A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-29 | Trio Kenwood Corp | ホ−ルモ−タ固定子巻線駆動回路 |
| DE3513167C2 (de) * | 1985-04-12 | 1997-01-16 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Ansteuerungsschaltung für kollektorlose Gleichstrommotoren |
-
1979
- 1979-02-15 JP JP1655179A patent/JPS55109189A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55109189A (en) | 1980-08-22 |
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