JPH03235693A - 無整流子直流電動機 - Google Patents
無整流子直流電動機Info
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- JPH03235693A JPH03235693A JP2030882A JP3088290A JPH03235693A JP H03235693 A JPH03235693 A JP H03235693A JP 2030882 A JP2030882 A JP 2030882A JP 3088290 A JP3088290 A JP 3088290A JP H03235693 A JPH03235693 A JP H03235693A
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- 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
本発明は無整流子直流電動機に関する。さらに詳しくは
永久磁石回転子の回転位置を検出するために、ホール素
子の如き回転子位置検出素子を不要とした無整流子直流
電動機に関するもので、特に起動特性の改良に関するも
のである。
永久磁石回転子の回転位置を検出するために、ホール素
子の如き回転子位置検出素子を不要とした無整流子直流
電動機に関するもので、特に起動特性の改良に関するも
のである。
従来の技術
無整流子直流電動機はブラシ付の直流電動機に比べ、機
械的接点を持たないため長寿命であると同時に電気的雑
音も少なく、近年、高信頼性が要求される産業用機器や
映像・音響機器に広く応用されている。
械的接点を持たないため長寿命であると同時に電気的雑
音も少なく、近年、高信頼性が要求される産業用機器や
映像・音響機器に広く応用されている。
従来、この種の無整流子直流電動機はそのほとんどが固
定子巻線の通電相切換えのために、ブラシに相当する回
転子位置検出素子、例えばホール素子等を使用している
。しかしながら、回転子位置検出素子自体法して安価な
ものではなく、さらに素子の取付は位置調整の煩雑さ、
配線数の増加により無整流子直流電動機はブラシ付直流
電動機に比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。
定子巻線の通電相切換えのために、ブラシに相当する回
転子位置検出素子、例えばホール素子等を使用している
。しかしながら、回転子位置検出素子自体法して安価な
ものではなく、さらに素子の取付は位置調整の煩雑さ、
配線数の増加により無整流子直流電動機はブラシ付直流
電動機に比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。
また、電動機内部に回転子位置検出素子を取り付けなけ
ればならないため、構造上の制約が起こることがしばし
ばある。近年、機器の小型化に伴い使用される電動機も
小型かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取
り付ける場所的な余裕がな(なってきている。
ればならないため、構造上の制約が起こることがしばし
ばある。近年、機器の小型化に伴い使用される電動機も
小型かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取
り付ける場所的な余裕がな(なってきている。
そこで、ホール素子の如き回転子位置検出素子の全くな
い無整流子直流電動機が従来よりいくつか提案されてい
る。
い無整流子直流電動機が従来よりいくつか提案されてい
る。
その1つは、例えば特公昭55−160980号公報に
示されるような、固定子巻線に直流を一方向だけに供給
する、いわゆる半波駆動方式の無整流子直流電動機があ
る。これは起動時に自起動回路で特定の固定子巻線組の
みを付勢して回転子の位置決めを予め行い、次に3相の
固定子巻線のうち休止中の2つの固定子巻線に誘起され
る逆起電力を検出することによって、次の通電相を決定
し固定子巻線に電流を一方向だけに順次供給するもので
ある。
示されるような、固定子巻線に直流を一方向だけに供給
する、いわゆる半波駆動方式の無整流子直流電動機があ
る。これは起動時に自起動回路で特定の固定子巻線組の
みを付勢して回転子の位置決めを予め行い、次に3相の
固定子巻線のうち休止中の2つの固定子巻線に誘起され
る逆起電力を検出することによって、次の通電相を決定
し固定子巻線に電流を一方向だけに順次供給するもので
ある。
さらには、例えば特公昭62−260586号公報に示
されるような、固定子巻線に電流を両方向に供給する、
いわゆる全波駆動方式の無整流子直流電動機がある。こ
れは電動機の起動時には、起動パルス発生回路の出力す
る起動パルスで固定子巻線に流れる電流を強制的に順次
切換えて駆動し、回転子の回転が上昇して固定子巻線に
逆起電力が誘起されたときに、逆起電力のゼロクロス点
を検出し、その出力信号をモノマルチで一定時間だけ遅
延させることによって通電のタイミングを決定するもの
である。
されるような、固定子巻線に電流を両方向に供給する、
いわゆる全波駆動方式の無整流子直流電動機がある。こ
れは電動機の起動時には、起動パルス発生回路の出力す
る起動パルスで固定子巻線に流れる電流を強制的に順次
切換えて駆動し、回転子の回転が上昇して固定子巻線に
逆起電力が誘起されたときに、逆起電力のゼロクロス点
を検出し、その出力信号をモノマルチで一定時間だけ遅
延させることによって通電のタイミングを決定するもの
である。
発明が解決しようとする課題
これら回転子位置検出素子のない無整流子直流電動機に
、基本的には固定子巻線に誘起される逆起電力を利用し
て固定子巻線の相切換えに必要な位置信号を作成してい
る。したがって、起動時においては、各固定子巻線に逆
起電力が発生していないので、固定子巻線の初期通電相
が定まらない。
、基本的には固定子巻線に誘起される逆起電力を利用し
て固定子巻線の相切換えに必要な位置信号を作成してい
る。したがって、起動時においては、各固定子巻線に逆
起電力が発生していないので、固定子巻線の初期通電相
が定まらない。
そこで上述した先行技術に示される無整流子直流電動機
にあっては、起動用に特別な起動回路を設けている。特
公昭55−160980号公報に示される技術では、特
定の固定子巻線のみを付勢して予め回転子の初期位置を
決定している。ところが初期位1を決定するために、固
定子巻線の1相のみを付勢しても回転子の位置は振動的
となってなかなか静止せず、その結果起動時間が長くな
る。また、特公昭62−260586号公報に示される
技術では、起動回路の出力する出力パルスにより固定子
巻線を強制的に順次切換えている。しかしながら、固定
子巻線を強制的に順次切換えても回転子の回転は振動的
となる。したがって、検出回路で逆起電力のゼロクロス
点をうまく検出できても、固定子巻線を強制的に順次切
換えて駆動する起動モードから逆起電力のゼロクロス点
を検出して行う正規の位置検出モードにはうまく切換え
ることが困難である。すなわち、起動モードから正規の
位置検出モードへの切換えのタイミングが難しく、電動
機の起動時間が長くなる。
にあっては、起動用に特別な起動回路を設けている。特
公昭55−160980号公報に示される技術では、特
定の固定子巻線のみを付勢して予め回転子の初期位置を
決定している。ところが初期位1を決定するために、固
定子巻線の1相のみを付勢しても回転子の位置は振動的
となってなかなか静止せず、その結果起動時間が長くな
る。また、特公昭62−260586号公報に示される
技術では、起動回路の出力する出力パルスにより固定子
巻線を強制的に順次切換えている。しかしながら、固定
子巻線を強制的に順次切換えても回転子の回転は振動的
となる。したがって、検出回路で逆起電力のゼロクロス
点をうまく検出できても、固定子巻線を強制的に順次切
換えて駆動する起動モードから逆起電力のゼロクロス点
を検出して行う正規の位置検出モードにはうまく切換え
ることが困難である。すなわち、起動モードから正規の
位置検出モードへの切換えのタイミングが難しく、電動
機の起動時間が長くなる。
一般に、これら回転子位置検出素子のない無整流子直流
電動機は、起動時おいては回転子が静止しているため各
固定子巻線には逆起電力を発生していない。そのため初
期の通電相が定まらず位置検出素子行の電動機に比べる
と起動性が著しく劣るという問題点がある。
電動機は、起動時おいては回転子が静止しているため各
固定子巻線には逆起電力を発生していない。そのため初
期の通電相が定まらず位置検出素子行の電動機に比べる
と起動性が著しく劣るという問題点がある。
さらに特公昭55−160980号公報に示される無整
流子直流電動機にあっては、固定子巻線の一方向だけに
電流を供給する半波駆動方式であるため、その駆動装置
を簡単に構成できる反面、固定子巻線に流れる電流を両
方向に流れるように構成した全波駆動方式の電動機に比
べると固定子巻線の利用率が低くて効率が悪く、発生ト
ルクも小さいという問題点がある。
流子直流電動機にあっては、固定子巻線の一方向だけに
電流を供給する半波駆動方式であるため、その駆動装置
を簡単に構成できる反面、固定子巻線に流れる電流を両
方向に流れるように構成した全波駆動方式の電動機に比
べると固定子巻線の利用率が低くて効率が悪く、発生ト
ルクも小さいという問題点がある。
また、特公昭62−260586号公報に示される無整
流子直流電動機にあっては、固定子巻線に誘起される逆
起電力のゼロクロス点で発生されたパルスをモノマルチ
で一定時間だけ遅延させることにより通電相を決定する
方式であり、その遅延時間が電動機の回転数と無関係に
一定であるため回転数を変える必要がある用途には向か
ず適用性に乏しいという問題点がある。
流子直流電動機にあっては、固定子巻線に誘起される逆
起電力のゼロクロス点で発生されたパルスをモノマルチ
で一定時間だけ遅延させることにより通電相を決定する
方式であり、その遅延時間が電動機の回転数と無関係に
一定であるため回転数を変える必要がある用途には向か
ず適用性に乏しいという問題点がある。
本発明は、回転子位置検出素子の不要な無整流子直流電
動機でありながら特別な起動回路が設けることなく、良
好な起動特性の得られる無整流子直流電動機を提供する
ことを目的としている。
動機でありながら特別な起動回路が設けることなく、良
好な起動特性の得られる無整流子直流電動機を提供する
ことを目的としている。
さらに本発明は、回転子位置検出素子の不要な、しかも
固定子巻線に流れる電流を両方向に流れるように構成し
た全波駆動方式の無整流子直流電動機を提供することを
目的としている。さらに本発明は、電動機の回転数を任
意に変えることが可能な無整流子直流電動機を提供する
ことを目的としている。
固定子巻線に流れる電流を両方向に流れるように構成し
た全波駆動方式の無整流子直流電動機を提供することを
目的としている。さらに本発明は、電動機の回転数を任
意に変えることが可能な無整流子直流電動機を提供する
ことを目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するために、複数相の固定子巻
線のそれぞれに発生する逆起電力をパルス整形してパル
ス信号列を得る逆起電力検出手段と、パルス信号列が入
力されその信号列の周期を計数しその周期が所定の範囲
内にあるときは計数した周期に比例もしくは略比例した
時間だけ遅延した遅延パルスを出力し信号列の周期が所
定の範囲を越えたときは疑似パルスを出力するパルス遅
延手段と、パルス遅延手段の出力信号を分周して逆起電
力と同じ周波数の複数相の相切換えパルスを発生する論
理パルス発生手段と、論理パルス発生手段の出力信号を
回転子の回転位置信号となし、この信号により順次固定
子巻線を付勢する固定子巻線電力供給手段とを含んで構
成される。
線のそれぞれに発生する逆起電力をパルス整形してパル
ス信号列を得る逆起電力検出手段と、パルス信号列が入
力されその信号列の周期を計数しその周期が所定の範囲
内にあるときは計数した周期に比例もしくは略比例した
時間だけ遅延した遅延パルスを出力し信号列の周期が所
定の範囲を越えたときは疑似パルスを出力するパルス遅
延手段と、パルス遅延手段の出力信号を分周して逆起電
力と同じ周波数の複数相の相切換えパルスを発生する論
理パルス発生手段と、論理パルス発生手段の出力信号を
回転子の回転位置信号となし、この信号により順次固定
子巻線を付勢する固定子巻線電力供給手段とを含んで構
成される。
作用
本発明は上記した構成により、それぞれの固定子巻線に
誘起される逆起電力のゼロクロス点間の時間を常に計数
し、その計数値をもとに次に通電すべき固定子巻線の通
電位相を決定しているので、電動機の回転数を変化させ
ても次に通電すべき固定子巻線の通電位相が変化するこ
とはなく、常に安定した駆動が得られる。したがって、
回転数を変える必要がある用途にも容易に応用すること
が可能となり、従来例の回転子位置検出素子不要の無整
流子直流電動機に見られるような、回転数を変化させた
場合に駆動が不安定になるということはない。
誘起される逆起電力のゼロクロス点間の時間を常に計数
し、その計数値をもとに次に通電すべき固定子巻線の通
電位相を決定しているので、電動機の回転数を変化させ
ても次に通電すべき固定子巻線の通電位相が変化するこ
とはなく、常に安定した駆動が得られる。したがって、
回転数を変える必要がある用途にも容易に応用すること
が可能となり、従来例の回転子位置検出素子不要の無整
流子直流電動機に見られるような、回転数を変化させた
場合に駆動が不安定になるということはない。
さらに加えて、本発明は起動用に特別な起動回路を設け
ることなく、起動時においては疑似出力パルスにより固
定子巻線を強制的に順次切換えている。そして逆起電力
検出手段で、逆起電力のゼロクロス点を検出したとき固
定子巻線を強制的に順次切換えて、駆動する起動モード
か1う逆起電力のゼロクロス点を検出して行う正規の位
置検出モードに速やかに切換えることができ、従来の位
置検出モードの電動機と比べても遜色のない起動特性が
得られる。
ることなく、起動時においては疑似出力パルスにより固
定子巻線を強制的に順次切換えている。そして逆起電力
検出手段で、逆起電力のゼロクロス点を検出したとき固
定子巻線を強制的に順次切換えて、駆動する起動モード
か1う逆起電力のゼロクロス点を検出して行う正規の位
置検出モードに速やかに切換えることができ、従来の位
置検出モードの電動機と比べても遜色のない起動特性が
得られる。
さらに加えて、固定子巻線に誘起される逆起電力のゼロ
クロス点のみを検出しているので、駆動tfLによる電
圧の影響を受けることもな(、固定子巻線に流れる電流
を両方向に流せる全波駆動方式の電動機の構成をとるこ
とができる。したがって、半波駆動方式の電動機に比べ
て高効率、高トルクの無整流子直流電動機が提供できる
。
クロス点のみを検出しているので、駆動tfLによる電
圧の影響を受けることもな(、固定子巻線に流れる電流
を両方向に流せる全波駆動方式の電動機の構成をとるこ
とができる。したがって、半波駆動方式の電動機に比べ
て高効率、高トルクの無整流子直流電動機が提供できる
。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第1図は本発明の一実施例における無整流子直流電動機
の構成を示すプロ・ンク図である。第1図において、1
は逆起電力検出手段で、3相の固定子巻線11.12.
13に誘起される逆起電力が入力される。逆起電力検出
手段lは3相の逆起電力のゼロクロス点を検出してパル
ス列nに変換する。このパルス列nは3相の逆起電力の
ゼロクロス点を示す。逆起電力検出手段1の出力するパ
ルス列nはパルス遅延手段2に入力される。パルス遅延
手段2はまず入力されたパルス列の周期nを計数する。
の構成を示すプロ・ンク図である。第1図において、1
は逆起電力検出手段で、3相の固定子巻線11.12.
13に誘起される逆起電力が入力される。逆起電力検出
手段lは3相の逆起電力のゼロクロス点を検出してパル
ス列nに変換する。このパルス列nは3相の逆起電力の
ゼロクロス点を示す。逆起電力検出手段1の出力するパ
ルス列nはパルス遅延手段2に入力される。パルス遅延
手段2はまず入力されたパルス列の周期nを計数する。
そして計数した周期の概略1/2の時間だけ入力パルス
を遅延させる。3は論理パルス発生手段で、パルス遅延
手段2の出力するパルスZを分周して固定子巻線11.
12.13に誘起される逆起電力と同じ周波数の6相の
パルスを出力する。論理パルス発生手段3で発生された
6相のパルス信号は回転子の位置信号となり、固定子巻
線電力供給手段4に入力される。固定子巻線電力供給手
段4は、論理パルス発生手段3の出力する回転子位置信
号に応じて各固定子巻線11.12.13に順次駆動電
流を両方間に供給する。
を遅延させる。3は論理パルス発生手段で、パルス遅延
手段2の出力するパルスZを分周して固定子巻線11.
12.13に誘起される逆起電力と同じ周波数の6相の
パルスを出力する。論理パルス発生手段3で発生された
6相のパルス信号は回転子の位置信号となり、固定子巻
線電力供給手段4に入力される。固定子巻線電力供給手
段4は、論理パルス発生手段3の出力する回転子位置信
号に応じて各固定子巻線11.12.13に順次駆動電
流を両方間に供給する。
以上のように構成された本発明の無整流子直流電動機の
動作について詳しく説明する。
動作について詳しく説明する。
第2図は本発明の一実施例における電動機とそれを構成
する固定子巻線電力供給手段4の一実施例を示す回路構
成図、第3図はその各部信号波形図である。
する固定子巻線電力供給手段4の一実施例を示す回路構
成図、第3図はその各部信号波形図である。
第2図において、27は永久磁石回転子、11.121
3は固定子巻線、21.22.23.24.25.26
は駆動用トランジスタでこれらのトランジスタをオンオ
フすることにより固定子巻線11.12.13に電流を
供給する。そのうち21.22.23はPNP )ラン
ジスタ、24.25.26はNPN トランジスタで構
成されている。20は電源である。一般に無整流子電動
機の駆動は、回転子270回転位置に応じて得られる6
相のパルス信号を、駆動用トランジスタ2126、22
.24.23.25の各ベースに印加して行われる。そ
の6相のパルス信号波形を第3図d、 ef、g、h
、iに示す。ただし各トランジスタのベースに加えられ
る信号の方向はPNP トランジスタ21.22.23
には電流が流出する方向に、NPN l−ランジスタ2
4.25.26には電流が流入する方向に加えられる。
3は固定子巻線、21.22.23.24.25.26
は駆動用トランジスタでこれらのトランジスタをオンオ
フすることにより固定子巻線11.12.13に電流を
供給する。そのうち21.22.23はPNP )ラン
ジスタ、24.25.26はNPN トランジスタで構
成されている。20は電源である。一般に無整流子電動
機の駆動は、回転子270回転位置に応じて得られる6
相のパルス信号を、駆動用トランジスタ2126、22
.24.23.25の各ベースに印加して行われる。そ
の6相のパルス信号波形を第3図d、 ef、g、h
、iに示す。ただし各トランジスタのベースに加えられ
る信号の方向はPNP トランジスタ21.22.23
には電流が流出する方向に、NPN l−ランジスタ2
4.25.26には電流が流入する方向に加えられる。
まずトランジスタ2125が導通して固定子巻線11.
12にt流が流れる。次にトランジスタ21,26が導
通して固定子巻線11.13に電流が流れる。このよう
な相切換え動作を順次行い、永久磁石回転子27を回転
させる。そのときの固定子巻線11.12.13には第
3図j、 k、Iに示す電流が両方向に通電される。
12にt流が流れる。次にトランジスタ21,26が導
通して固定子巻線11.13に電流が流れる。このよう
な相切換え動作を順次行い、永久磁石回転子27を回転
させる。そのときの固定子巻線11.12.13には第
3図j、 k、Iに示す電流が両方向に通電される。
また回転子27が回転している状態では、固定子巻線1
1.12.13の各端子には第3図a、b、cに示す電
圧(逆起電力)が誘起される。第3図d、 e、
f、 g、 h。
1.12.13の各端子には第3図a、b、cに示す電
圧(逆起電力)が誘起される。第3図d、 e、
f、 g、 h。
iで示される6相のパルス信号は回転子27の位置信号
であり、逆起電力a、b、cの波形とは第3図に示すよ
うな位相関係にあり、電気角で30度だけ位相が異なる
ことに注意すべきである。したがって、本発明のように
ホール素子の如き回転子位置検出素子を設けずに回転駆
動させるためには、固定子巻線に誘起される逆起電力a
、b、cのゼロクロス点を検出して、電気角で30度だ
け出力パルスを遅延するような信号処理を行う必要があ
る。
であり、逆起電力a、b、cの波形とは第3図に示すよ
うな位相関係にあり、電気角で30度だけ位相が異なる
ことに注意すべきである。したがって、本発明のように
ホール素子の如き回転子位置検出素子を設けずに回転駆
動させるためには、固定子巻線に誘起される逆起電力a
、b、cのゼロクロス点を検出して、電気角で30度だ
け出力パルスを遅延するような信号処理を行う必要があ
る。
このような信号処理を行う本発明の一実施例の各部の動
作についてさらに図面を用いて説明する。
作についてさらに図面を用いて説明する。
第4図は第1図に示す本発明の一実施例における逆起電
力検出手段1の回路構成図である。
力検出手段1の回路構成図である。
第4図において、14.15.16は抵抗で片方は固定
子巻線11.12.13の各端子に接触され、他方はそ
れぞれ共通接続されている。31.32.33は比較回
路で、その入力端子(+)には固定子巻線1112、1
3の各端子に接触され、入力端子(−)には抵抗14.
15.16の共通接続点が接続されている。
子巻線11.12.13の各端子に接触され、他方はそ
れぞれ共通接続されている。31.32.33は比較回
路で、その入力端子(+)には固定子巻線1112、1
3の各端子に接触され、入力端子(−)には抵抗14.
15.16の共通接続点が接続されている。
34、35.36はアンド回路で、それぞれ比較器31
゜32と、比較器32.33と、比較器33.31との
各出力が接続されている。30は3入力のオア回路で、
アンド回路34.35.36の各出力が入力されている
。
゜32と、比較器32.33と、比較器33.31との
各出力が接続されている。30は3入力のオア回路で、
アンド回路34.35.36の各出力が入力されている
。
39はイクスクルーシブオア回路で、片方の入力にはオ
ア回N!130の出力がそのまま入力され他方の入力に
はオア回路30の出力信号を抵抗37とコンデンサ38
で定まる時定数だけ遅延した信号が入力される。
ア回N!130の出力がそのまま入力され他方の入力に
はオア回路30の出力信号を抵抗37とコンデンサ38
で定まる時定数だけ遅延した信号が入力される。
第4図に示す逆起電力検出手段1の動作について第5図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
第4図の抵抗14.15.16はそれぞれ固定子巻線1
1、12.13と接続されているので、抵抗14.15
16の共通接続点には固定子巻線11.12.13の中
性点δと同一の電位が得られる。したがって、電動機と
しては特別に固定子巻線の中性点から信号線を引き出し
ておく必要がない。固定子巻線11.12゜13に誘起
される逆起電力a、b、cは第4図の比較器31.32
.33の入力端子(+)に入力され、入力端子(−)に
は抵抗14.1.5.16の共通接続点に得られる固定
子巻線の中性点電位が入力されている。したがって、比
較器31.32.33の各出力端子には、第5図u、v
、wに示すような逆起電力ab、cを波形整形し、逆起
電力a、b、cのゼロクロス点とパルスエツジの一致す
るパルス波形が得られる。第5図に示すmは逆起電力検
出手段1を構成するオア回路30の出力波形であり、3
相の逆起電力a、b、cのゼロクロス点とパルスの立ち
上がり、立ち下がりエツジの位相が一致したパルス列が
出力される。第5図nはオア回路30の出力信号mを画
工ンジ微分した波形である。すなわち、イクスクルーシ
ブオア回路39と抵抗37とコンデンサ38でパルスの
両エツジ微分回路を構成しており、イクスクルーシブオ
ア回路39からは3相の各逆起電力a、b、cのゼロク
ロス点ごとにパルスが出力され、逆起電力a、b、cの
1周期につき6回(電気角で60度ごと)のパルス列が
出力される。第5図2はパルス遅延手段2の出力で、そ
の立ち上がりエツジが、nの立ち上がりエツジのタイミ
ングを検出してから電気角で30度だけ遅延したパルス
信号波形を示す。
1、12.13と接続されているので、抵抗14.15
16の共通接続点には固定子巻線11.12.13の中
性点δと同一の電位が得られる。したがって、電動機と
しては特別に固定子巻線の中性点から信号線を引き出し
ておく必要がない。固定子巻線11.12゜13に誘起
される逆起電力a、b、cは第4図の比較器31.32
.33の入力端子(+)に入力され、入力端子(−)に
は抵抗14.1.5.16の共通接続点に得られる固定
子巻線の中性点電位が入力されている。したがって、比
較器31.32.33の各出力端子には、第5図u、v
、wに示すような逆起電力ab、cを波形整形し、逆起
電力a、b、cのゼロクロス点とパルスエツジの一致す
るパルス波形が得られる。第5図に示すmは逆起電力検
出手段1を構成するオア回路30の出力波形であり、3
相の逆起電力a、b、cのゼロクロス点とパルスの立ち
上がり、立ち下がりエツジの位相が一致したパルス列が
出力される。第5図nはオア回路30の出力信号mを画
工ンジ微分した波形である。すなわち、イクスクルーシ
ブオア回路39と抵抗37とコンデンサ38でパルスの
両エツジ微分回路を構成しており、イクスクルーシブオ
ア回路39からは3相の各逆起電力a、b、cのゼロク
ロス点ごとにパルスが出力され、逆起電力a、b、cの
1周期につき6回(電気角で60度ごと)のパルス列が
出力される。第5図2はパルス遅延手段2の出力で、そ
の立ち上がりエツジが、nの立ち上がりエツジのタイミ
ングを検出してから電気角で30度だけ遅延したパルス
信号波形を示す。
次に本発明の一実施例におけるパルス遅延手段2の動作
について詳しく説明する。
について詳しく説明する。
第6図は第1図に示す本発明の一実施例におけるパルス
遅延手段2の回路構成図、第7図(a)は電動機の定常
回転におけるその各部信号波形図、第7図(b)は電動
機の起動時におけるその各部信号波形図である。
遅延手段2の回路構成図、第7図(a)は電動機の定常
回転におけるその各部信号波形図、第7図(b)は電動
機の起動時におけるその各部信号波形図である。
第6図において、41は第1のカウント手段、42は第
2のカウント手段、44はクロックパルス発生手段であ
る。第1のカウント手段41はその計数値が所定の値を
越えたときにキャリーフラグtを出力し、第2のカウン
ト手段42はその計数値が零になったときにゼロフラグ
2を出力する。クロックパルス発生手段44は2種類の
クロックパルスckck2を発生しており、クロックパ
ルスc kは第1のカウント手段41に、フクロツタパ
ルスck2(クロック周波数はckの2倍)は第2のカ
ウント手段42に入力されている。43は転送手段で、
逆起電力検出手段1の出力するパルス列nと第1のカウ
ント手段41の出力するキャリーフラグtが入力され、
第1のカウント手段41にはその計数値をリセットする
リセットパルスrを、第2のカウント手段42には第1
のカウント手段41の計数値をロードするロードパルス
Sを出力する。
2のカウント手段、44はクロックパルス発生手段であ
る。第1のカウント手段41はその計数値が所定の値を
越えたときにキャリーフラグtを出力し、第2のカウン
ト手段42はその計数値が零になったときにゼロフラグ
2を出力する。クロックパルス発生手段44は2種類の
クロックパルスckck2を発生しており、クロックパ
ルスc kは第1のカウント手段41に、フクロツタパ
ルスck2(クロック周波数はckの2倍)は第2のカ
ウント手段42に入力されている。43は転送手段で、
逆起電力検出手段1の出力するパルス列nと第1のカウ
ント手段41の出力するキャリーフラグtが入力され、
第1のカウント手段41にはその計数値をリセットする
リセットパルスrを、第2のカウント手段42には第1
のカウント手段41の計数値をロードするロードパルス
Sを出力する。
第6図に示すパルス遅延回路2の動作について、まず永
久磁石回転子27が定常回転しているときについて第7
図(a)を用いて説明する。第1のカウント手段41は
転送手段43の出力するりセントパルスrが入力される
までクロックパルスckをアップカウントする。リセッ
トパルスrは逆起電力発生手段lが出力するパルス列n
と同じ周期であるので、第1のカウント手段41の計数
値は逆起電力検出手段1の出力するパルス列nの周期を
計数したことになる。その様子を第7図(a)のpに計
数値をアナログ的に示している。第2のカウント手段4
2には、転送手段43の出力するロートパルスSのタイ
ミングで第1のカウント手段41のカウント値pが初期
値として転送される。第2のカウント手段42はパルス
列nの周期を計数した計数値pをck2のクロックでダ
ウンカウントされるので、ロードパルスS(またはn)
のパルス列の中間点で計数値が零になる。その様子を第
7図(a)のqaにアナログ的に示している。第2のカ
ウント手段42は計数値が零のときゼロフラグが出力さ
れるように構成されているので、第2のカウント手段4
2は第7図(a)の2に示すような遅延パルスZを出力
する。
久磁石回転子27が定常回転しているときについて第7
図(a)を用いて説明する。第1のカウント手段41は
転送手段43の出力するりセントパルスrが入力される
までクロックパルスckをアップカウントする。リセッ
トパルスrは逆起電力発生手段lが出力するパルス列n
と同じ周期であるので、第1のカウント手段41の計数
値は逆起電力検出手段1の出力するパルス列nの周期を
計数したことになる。その様子を第7図(a)のpに計
数値をアナログ的に示している。第2のカウント手段4
2には、転送手段43の出力するロートパルスSのタイ
ミングで第1のカウント手段41のカウント値pが初期
値として転送される。第2のカウント手段42はパルス
列nの周期を計数した計数値pをck2のクロックでダ
ウンカウントされるので、ロードパルスS(またはn)
のパルス列の中間点で計数値が零になる。その様子を第
7図(a)のqaにアナログ的に示している。第2のカ
ウント手段42は計数値が零のときゼロフラグが出力さ
れるように構成されているので、第2のカウント手段4
2は第7図(a)の2に示すような遅延パルスZを出力
する。
パルス列nは逆起電力検出手段1の出力するパルスで、
3相の固定子巻線11.12.13に誘起される逆起電
力a、b、cのゼロクロス点を示すものであるから、パ
ルス列nおよびSの間隔は電気角で60度に相当する。
3相の固定子巻線11.12.13に誘起される逆起電
力a、b、cのゼロクロス点を示すものであるから、パ
ルス列nおよびSの間隔は電気角で60度に相当する。
したがって、第7図(a)に示すZの立ち上がりエツジ
は逆起電力a、b、cのゼロクロス点から電気角で30
度だけ遅延されたことになる。なお、ロードパルスSと
リセットパルスrの位相関係は第7図(a)の如く、リ
セットパルスrがロードパルスSより遅れているが、そ
れは第1のカウント手段41のカウント値を第2のカウ
ント手段42に確実に転送させるためである。また第7
図(a)ではパルスs、rのパルス幅を便宜上大きく記
しであるが、パルス周期に比べて十分に狭いものとする
。
は逆起電力a、b、cのゼロクロス点から電気角で30
度だけ遅延されたことになる。なお、ロードパルスSと
リセットパルスrの位相関係は第7図(a)の如く、リ
セットパルスrがロードパルスSより遅れているが、そ
れは第1のカウント手段41のカウント値を第2のカウ
ント手段42に確実に転送させるためである。また第7
図(a)ではパルスs、rのパルス幅を便宜上大きく記
しであるが、パルス周期に比べて十分に狭いものとする
。
次に電動機の起動時における動作について第7図(b)
を用いて説明する。第1のカウント手段41は、転送手
段43の出力するリセットパルスrが入力されるまでク
ロックパルスckをアップカランI・する。ところが、
回転子27は静止しているので逆起電力発生手段1はパ
ルス列nを出力しない。したがって、第1のカウント手
段41の計数値は第7図(b)のPに示すように単調に
増加しその計数値が所定の値に達したとき、第1のカウ
ント手段41がらキャリーフラグtを転送手段43に出
力する。転送手段43はその信号tを受けてリセットパ
ルスrとロードパルスSを出力する。第2のカウント手
段42はロードパルスSで初期値がロードされた後、ダ
ウンカウントされる。そして第2のカウント手段42の
計数値が、零になったときゼロフラグZが論理パルス発
生手段3に出力する。電動機の起動時においてゼロフラ
グ2は固定子巻線の相切換え動作を順次行うための疑似
信号となり、この疑似信号により永久磁石回転子27は
回転を開始する。
を用いて説明する。第1のカウント手段41は、転送手
段43の出力するリセットパルスrが入力されるまでク
ロックパルスckをアップカランI・する。ところが、
回転子27は静止しているので逆起電力発生手段1はパ
ルス列nを出力しない。したがって、第1のカウント手
段41の計数値は第7図(b)のPに示すように単調に
増加しその計数値が所定の値に達したとき、第1のカウ
ント手段41がらキャリーフラグtを転送手段43に出
力する。転送手段43はその信号tを受けてリセットパ
ルスrとロードパルスSを出力する。第2のカウント手
段42はロードパルスSで初期値がロードされた後、ダ
ウンカウントされる。そして第2のカウント手段42の
計数値が、零になったときゼロフラグZが論理パルス発
生手段3に出力する。電動機の起動時においてゼロフラ
グ2は固定子巻線の相切換え動作を順次行うための疑似
信号となり、この疑似信号により永久磁石回転子27は
回転を開始する。
ところで今、第7図(b)のqaに点線で示すように、
転送手段43が信号tを受けたとき第1のカウント手段
41の計数値をそのまま第2のカウント手段42に初期
値として転送されるものとする。このように構成したと
きは、第7図(b)のqaに示す点線の波形より明らか
なように、第2のカウント手段42がダウンカウントさ
れてその計数値が零に達しないうちに、第1のカウント
手段41の計数値がさらに転送される場合が発生する。
転送手段43が信号tを受けたとき第1のカウント手段
41の計数値をそのまま第2のカウント手段42に初期
値として転送されるものとする。このように構成したと
きは、第7図(b)のqaに示す点線の波形より明らか
なように、第2のカウント手段42がダウンカウントさ
れてその計数値が零に達しないうちに、第1のカウント
手段41の計数値がさらに転送される場合が発生する。
その場合は第2のカウント手段42の計数値は零になら
ず遅延パルスZが出力されない。したがって、第7図(
b)のZに示すようなパルスXが発生しない。その結果
、固定子巻線の相切換えがうまく行われず、電動機の加
速がうま(行われない。
ず遅延パルスZが出力されない。したがって、第7図(
b)のZに示すようなパルスXが発生しない。その結果
、固定子巻線の相切換えがうまく行われず、電動機の加
速がうま(行われない。
そこで第7図(b)のqaに示す実線波形のように、転
送手段43が信号tを受けたときは、第1のカウント手
段41の計数値をそのまま第2のカウント手段42に転
送するのではなく、第1のカウント手段41の計数値よ
り小さい所定値を第2のカウント手段42に転送する。
送手段43が信号tを受けたときは、第1のカウント手
段41の計数値をそのまま第2のカウント手段42に転
送するのではなく、第1のカウント手段41の計数値よ
り小さい所定値を第2のカウント手段42に転送する。
すると前述したような第2のカウント手段42の計数値
が零に達しないうちに第1のカウント手段41の計数値
がさらに転送されることはなく、第2のカウント手段4
2の計数値は必ず零になり遅延パルス2が出力される。
が零に達しないうちに第1のカウント手段41の計数値
がさらに転送されることはなく、第2のカウント手段4
2の計数値は必ず零になり遅延パルス2が出力される。
以下、定常時と同様な動作で第2のカウント手段42か
らは第7図(b)の2に示すような遅延パルスZが出力
され、遅延パルス2は論理パルス発生手段3に加えられ
、電力併給手段4により3相の固定子巻線11.121
3の通電相の切換えが順次行われる。そして電動機は加
速され、良好な起動特性が得られる。
らは第7図(b)の2に示すような遅延パルスZが出力
され、遅延パルス2は論理パルス発生手段3に加えられ
、電力併給手段4により3相の固定子巻線11.121
3の通電相の切換えが順次行われる。そして電動機は加
速され、良好な起動特性が得られる。
第8図は第1図に示す本発明の一実施例におけるパルス
遅延手段2の他の実施例の要部回路構成図、第9図(a
)は電動機の定常回転におけるその各部信号波形図、第
9図(′b)は電動機の起動時におけるその各部信号波
形図である。
遅延手段2の他の実施例の要部回路構成図、第9図(a
)は電動機の定常回転におけるその各部信号波形図、第
9図(′b)は電動機の起動時におけるその各部信号波
形図である。
なお、第6図と同一の機能を有するものについては同一
の番号を付して重複した説明は省略する。
の番号を付して重複した説明は省略する。
第8図において41は8ビツトカウンタで構成される第
1のカウント手段、42は5ビツトカウンタで構成され
る第2のカウント手段でディジタルカウンタで構成され
ている。第1のカウント手段41、第2のカウント手段
42にはそれぞれ同一のクロックckが入力されている
。第1のカウント手段41はクロックckをアップカウ
ントし、第2のカウント手段42はクロックckをダウ
ンカウントする。
1のカウント手段、42は5ビツトカウンタで構成され
る第2のカウント手段でディジタルカウンタで構成され
ている。第1のカウント手段41、第2のカウント手段
42にはそれぞれ同一のクロックckが入力されている
。第1のカウント手段41はクロックckをアップカウ
ントし、第2のカウント手段42はクロックckをダウ
ンカウントする。
45は5つのスイッチで構成されたスイッチ転送回路で
、転送手段43のロードパルスSにより短時間左側の接
点に接続され、第1のカウント手段41の計数値の最下
位ビットを除く5ピントが第2のカウント手段42に転
送される。また、第1のカウント手段41の計数値がオ
ーバーフローして第1のカウント手段41からキャリー
フラグtが出力されたときは、短時間スイッチ転送回路
45は右側の接点に接続され第2のカウント手段42の
すべてのビットが“′1′にセットされる。
、転送手段43のロードパルスSにより短時間左側の接
点に接続され、第1のカウント手段41の計数値の最下
位ビットを除く5ピントが第2のカウント手段42に転
送される。また、第1のカウント手段41の計数値がオ
ーバーフローして第1のカウント手段41からキャリー
フラグtが出力されたときは、短時間スイッチ転送回路
45は右側の接点に接続され第2のカウント手段42の
すべてのビットが“′1′にセットされる。
第8図に示すパルス遅延回路の動作についてまず永久磁
石回転子27が定常回転しているときについて第9図(
a)を用いて説明する。
石回転子27が定常回転しているときについて第9図(
a)を用いて説明する。
第2のカウント手段42には転送手段43の出力するロ
ードパルスSのタイミングで第1のカウント手段41の
計数値pが転送される。ただし、第2のカウント手段4
2には第1のカウント手段41の最下位ビットだけが捨
てられて転送されるので、第9図(a)のqbに示すよ
うに、第2のカウント手段42の初期値は第1のカウン
ト手段41の計数値pの1/2の値が初期値として与え
られることになる。
ードパルスSのタイミングで第1のカウント手段41の
計数値pが転送される。ただし、第2のカウント手段4
2には第1のカウント手段41の最下位ビットだけが捨
てられて転送されるので、第9図(a)のqbに示すよ
うに、第2のカウント手段42の初期値は第1のカウン
ト手段41の計数値pの1/2の値が初期値として与え
られることになる。
第2のカウント手段42は、パルス列nの周期を計数し
た計数値の半分に相当するp / 2をクロックckで
ダウンカウントすることになるので、パルス列nの中間
点で計数値が零になる。したがって、第2のカウント手
段42は第9図(a)に示すような遅延パルスZを出力
する。したがって、第9図(a)に示す遅延パルス2の
立ち上がりエツジは逆起電力a、b、cのゼロクロス点
からちょうど電気角で30度かけ遅延されたことになる
。
た計数値の半分に相当するp / 2をクロックckで
ダウンカウントすることになるので、パルス列nの中間
点で計数値が零になる。したがって、第2のカウント手
段42は第9図(a)に示すような遅延パルスZを出力
する。したがって、第9図(a)に示す遅延パルス2の
立ち上がりエツジは逆起電力a、b、cのゼロクロス点
からちょうど電気角で30度かけ遅延されたことになる
。
次に電動機の起動時における動作について第9図(b)
を用いて説明する。起動時には逆起電力検出手段1はパ
ルス列nを出力しないので、第1のカウント手段41は
クロックパルスckをアンプカウントし続ける。したが
って、第1のカウント手段41の計数値は第9図(b)
のPに示すように単調に増加し、その計数値がオーバー
フローしたとき第1のカウント手段41からキャリーフ
ラグtが出力され、転送手段43とスイッチ転送回路4
5に入力される。転送手段43はその信号tを受けてリ
セットパルスrとロードパルスSを出力する。第2のカ
ウント手段42はロードパルスSで初期値がロードされ
るが、今、第9図(b)の9bに点線で示すように、第
2のカウント手段として7ビントのカウンタを用意して
転送手段43が信号tを受けたとき、第1のカウント手
段41の計数値の半分であるp/2の値(上位7ビント
分)をそのまま第2のカウント手段42に初期値として
転送されるものとする。このように構成されたときは、
第9図(b)のqbに示す点線の波形より明らかなよう
に、起動時において第2のカウント手段42がダウンカ
ウントされてその計数値が零に達しないうちに第1のカ
ウント手段41の計数値がさらに転送される場合が発生
する。その場合は第2のカランI・手段42の計数値が
零にならず遅延パルスZが出力されない。したがって、
第9図(b)の2に示すようなパルスXが発生しない。
を用いて説明する。起動時には逆起電力検出手段1はパ
ルス列nを出力しないので、第1のカウント手段41は
クロックパルスckをアンプカウントし続ける。したが
って、第1のカウント手段41の計数値は第9図(b)
のPに示すように単調に増加し、その計数値がオーバー
フローしたとき第1のカウント手段41からキャリーフ
ラグtが出力され、転送手段43とスイッチ転送回路4
5に入力される。転送手段43はその信号tを受けてリ
セットパルスrとロードパルスSを出力する。第2のカ
ウント手段42はロードパルスSで初期値がロードされ
るが、今、第9図(b)の9bに点線で示すように、第
2のカウント手段として7ビントのカウンタを用意して
転送手段43が信号tを受けたとき、第1のカウント手
段41の計数値の半分であるp/2の値(上位7ビント
分)をそのまま第2のカウント手段42に初期値として
転送されるものとする。このように構成されたときは、
第9図(b)のqbに示す点線の波形より明らかなよう
に、起動時において第2のカウント手段42がダウンカ
ウントされてその計数値が零に達しないうちに第1のカ
ウント手段41の計数値がさらに転送される場合が発生
する。その場合は第2のカランI・手段42の計数値が
零にならず遅延パルスZが出力されない。したがって、
第9図(b)の2に示すようなパルスXが発生しない。
その結果、固定子巻線の相切換えがうまく行われず電動
機の加速がうまく行われない。
機の加速がうまく行われない。
そこで、第9図(b)のqbに示す実線波形のように、
起動時に転送手段43が信号tを受けたときは、第1の
カウント手段41の計数値の半分であるp / 2の値
を、この場合は最下位1ビツトを除く上位7ビツトをそ
のまま第2のカウント手段42に転送するのではなく、
転送時にはスイッチ転送回路45を短時間右側の接点に
接続することにより、第1のカウント手段41の計数値
の半分であるp / 2の値よりさらに小さい所定値、
この場合はすべてのビットが“′1”°の5ビツト分を
第2のカウント手段42に転送する。すると前述したよ
うな、第2のカウント手段42の計数値が零に達しない
うちに第1のカウント手段41の計数値がさらに転送さ
れることはなく、第2のカウント手段42の計数値は必
ず零になり遅延パルスZが出力される。以下、定常時と
同様な動作で第2のカウント手段42からは第9図(b
)の2に示すような遅延パルス2が出力され、遅延パル
ス2は論理パルス発生手段3に加えられ、固定子巻線電
力供給手段4により3相の固定子巻線11.12.13
の通電相の切換えが順次行われる。そして電動機は加速
され、良好な起動特性が得られる。
起動時に転送手段43が信号tを受けたときは、第1の
カウント手段41の計数値の半分であるp / 2の値
を、この場合は最下位1ビツトを除く上位7ビツトをそ
のまま第2のカウント手段42に転送するのではなく、
転送時にはスイッチ転送回路45を短時間右側の接点に
接続することにより、第1のカウント手段41の計数値
の半分であるp / 2の値よりさらに小さい所定値、
この場合はすべてのビットが“′1”°の5ビツト分を
第2のカウント手段42に転送する。すると前述したよ
うな、第2のカウント手段42の計数値が零に達しない
うちに第1のカウント手段41の計数値がさらに転送さ
れることはなく、第2のカウント手段42の計数値は必
ず零になり遅延パルスZが出力される。以下、定常時と
同様な動作で第2のカウント手段42からは第9図(b
)の2に示すような遅延パルス2が出力され、遅延パル
ス2は論理パルス発生手段3に加えられ、固定子巻線電
力供給手段4により3相の固定子巻線11.12.13
の通電相の切換えが順次行われる。そして電動機は加速
され、良好な起動特性が得られる。
第6図に示すパルス遅延手段では第一、第2のカウント
手段に供給するクロックの周波数は異なるが、第8図に
示すパルス遅延手段では1種類のクロックでよいという
利点がある。
手段に供給するクロックの周波数は異なるが、第8図に
示すパルス遅延手段では1種類のクロックでよいという
利点がある。
第10図は第1図に示す本発明のパルス遅延手段2の他
の実施例の回路構成図、第11図(a)は回転子の定常
回転におけるその各部信号波形図、第11図(b)は電
動機の起動時におけるその各部信号波形図である。
の実施例の回路構成図、第11図(a)は回転子の定常
回転におけるその各部信号波形図、第11図(b)は電
動機の起動時におけるその各部信号波形図である。
なお第6図、第8図と同一の機能を有するものについて
は同一の番号を付して重複した説明は省略する。
は同一の番号を付して重複した説明は省略する。
第10図において、61は第1のアップダウンカウント
手段、62は第2のアップダウンカウント手段である。
手段、62は第2のアップダウンカウント手段である。
第1のアップダウンカウント手段61、第2のアップダ
ウンカウント手段62にはそれぞれアップカウント入力
CUとダウンカウント入力CDがある。また、第1のア
ップダウンカウント手段61、第2のアップダウンカウ
ント手段62はアップカウントして計数値がオーバーフ
ローしたときにはそれぞれキャリーフラグta、tbを
出力し、ダウンカウントして計数値が零になったときは
それぞれゼロフラグza、zbを出力する。65はオア
回路でキャリーフラグta、tbの2つの信号が入力さ
れ、信号tを出力する。63はクロック切換え回路で、
クロック発生手段44の発生する2種類のクロックパル
スck、ck2(クロック周波数はckの2倍)をアッ
プカウント入力CUに供給するか、ダウンカウント入力
CDに供給するかを逆起電力検出手段工の出力するパル
スnとオア回路65の出力する信号tに応じて交互に切
換える。
ウンカウント手段62にはそれぞれアップカウント入力
CUとダウンカウント入力CDがある。また、第1のア
ップダウンカウント手段61、第2のアップダウンカウ
ント手段62はアップカウントして計数値がオーバーフ
ローしたときにはそれぞれキャリーフラグta、tbを
出力し、ダウンカウントして計数値が零になったときは
それぞれゼロフラグza、zbを出力する。65はオア
回路でキャリーフラグta、tbの2つの信号が入力さ
れ、信号tを出力する。63はクロック切換え回路で、
クロック発生手段44の発生する2種類のクロックパル
スck、ck2(クロック周波数はckの2倍)をアッ
プカウント入力CUに供給するか、ダウンカウント入力
CDに供給するかを逆起電力検出手段工の出力するパル
スnとオア回路65の出力する信号tに応じて交互に切
換える。
64はオア回路で、第1.第2のアンプダウンカウント
手段61.62のそれぞれが出力するゼロフラグza、
zbが入力されて遅延パルスZを出力する。
手段61.62のそれぞれが出力するゼロフラグza、
zbが入力されて遅延パルスZを出力する。
第10図に示すパルス遅延回路の動作についてまr永久
磁石回転子27が定常回転しているときにっ1)で第1
1図(a)を用いて説明する。
磁石回転子27が定常回転しているときにっ1)で第1
1図(a)を用いて説明する。
まず、クロック切換え回路63のスイッチは第10図に
示す位置にあったとする。すると第1のアップダウンカ
ウント手段61のアップカウント入力CUにはクロック
ckが供給され、パルスnがクロック切換え回路63に
入力されるまで第1のアンプダウンカウント手段61は
アップカウント動作を行う。次にパルスnがクロック切
換え回路63に入力されたとき第1のアンプダウンカウ
ント手段61はダウンカウント動作に切換わる。しかも
クロック切換え回路63によりダウンカウント入力に供
給されるクロックはck2であり、クロック周波数はc
kの2倍のクロックが入力される。したがって、パルス
列nの周期をアップカウントした計数値をck2のクロ
ックでダウンカウントするので、パルス列nの中間点で
計数値が零になる。その様子を第11図(a)のpaに
示す。その結果、第1のアップダウンカウント手段61
は第11図(a)に示すようなゼロフラグZaを出力す
る。同様に第2のアンプダウンカウント手段62も第1
1図(a)のpbに示すようなアップダウンカウント動
作を繰り返し、第11図(a)のzbに示すようなゼロ
フラグを出力する。
示す位置にあったとする。すると第1のアップダウンカ
ウント手段61のアップカウント入力CUにはクロック
ckが供給され、パルスnがクロック切換え回路63に
入力されるまで第1のアンプダウンカウント手段61は
アップカウント動作を行う。次にパルスnがクロック切
換え回路63に入力されたとき第1のアンプダウンカウ
ント手段61はダウンカウント動作に切換わる。しかも
クロック切換え回路63によりダウンカウント入力に供
給されるクロックはck2であり、クロック周波数はc
kの2倍のクロックが入力される。したがって、パルス
列nの周期をアップカウントした計数値をck2のクロ
ックでダウンカウントするので、パルス列nの中間点で
計数値が零になる。その様子を第11図(a)のpaに
示す。その結果、第1のアップダウンカウント手段61
は第11図(a)に示すようなゼロフラグZaを出力す
る。同様に第2のアンプダウンカウント手段62も第1
1図(a)のpbに示すようなアップダウンカウント動
作を繰り返し、第11図(a)のzbに示すようなゼロ
フラグを出力する。
za、zbは交互に発生するのでオア回路64からは第
11図(a)に示すような信号Zが出力され、第10図
のパルス遅延手段は立ち上がりエツジが逆起電力a、b
、cのゼロクロス点からちょうど電気角で30度だけ遅
延された遅延信号2を出力することになる。
11図(a)に示すような信号Zが出力され、第10図
のパルス遅延手段は立ち上がりエツジが逆起電力a、b
、cのゼロクロス点からちょうど電気角で30度だけ遅
延された遅延信号2を出力することになる。
次に電動機の起動時における動作について第11図(b
)を用いて説明する。
)を用いて説明する。
まず、クロック切換え回路63のスイッチは第10図に
示す位置にあったとする。第1のアンプダウンカウント
手段61は逆起電力発生手段1が出力するパルスnが入
力されるまでクロックバルスckをアンプカウントする
。ところが回転子は静止しているので逆起電力発生手段
1はパルス列nを出力しない。したがって、第1のアッ
プダウンカウント手段61の計数値は第11図(b)の
paに示すように単調に増加し、その計数値がオーバー
フローしたとき第1のアップダウンカウント手段61か
らはキャリーフラグtaがクコツク切換え回路63に出
力される。するとクロック切換え回路63は、電動機の
定常回転時と同様に第1のアップダウンカウント手段6
1をアップカウント動作からダウンカウント動作に切換
える。しかもダウンカウント入力に供給されるクロック
はCK2であり、クロック周波数はckの2倍であるの
で、アンプカウントした計数値をCK2のクロックでダ
ウンカウントし、やがて計数値が零になる。その様子を
第11図(b)のpaに示す。その結果、第1のアップ
ダウンカウント手段61は第11図(b)に示すような
ゼロフラグzaを出力する。同様に第2のアップダウン
カウント手段62も第11図(′b)のpbに示すよう
なアップダウンカウント動作を繰り返し、第11図ら)
のzbに示すようなゼロフラグを出力する。Za。
示す位置にあったとする。第1のアンプダウンカウント
手段61は逆起電力発生手段1が出力するパルスnが入
力されるまでクロックバルスckをアンプカウントする
。ところが回転子は静止しているので逆起電力発生手段
1はパルス列nを出力しない。したがって、第1のアッ
プダウンカウント手段61の計数値は第11図(b)の
paに示すように単調に増加し、その計数値がオーバー
フローしたとき第1のアップダウンカウント手段61か
らはキャリーフラグtaがクコツク切換え回路63に出
力される。するとクロック切換え回路63は、電動機の
定常回転時と同様に第1のアップダウンカウント手段6
1をアップカウント動作からダウンカウント動作に切換
える。しかもダウンカウント入力に供給されるクロック
はCK2であり、クロック周波数はckの2倍であるの
で、アンプカウントした計数値をCK2のクロックでダ
ウンカウントし、やがて計数値が零になる。その様子を
第11図(b)のpaに示す。その結果、第1のアップ
ダウンカウント手段61は第11図(b)に示すような
ゼロフラグzaを出力する。同様に第2のアップダウン
カウント手段62も第11図(′b)のpbに示すよう
なアップダウンカウント動作を繰り返し、第11図ら)
のzbに示すようなゼロフラグを出力する。Za。
zbは交互に発生するのでオア回路64からは第11図
(b)に示すようなパルス信号2が出力される。第11
図(b)に示すパルス信号2が、起動時における疑似信
号に相当する。以下、パルス信号Zは論理パルス発生手
段3に加えられ、電力供給手段4により3相の固定子巻
線11.12.13の通電相の切換えが順次行われる。
(b)に示すようなパルス信号2が出力される。第11
図(b)に示すパルス信号2が、起動時における疑似信
号に相当する。以下、パルス信号Zは論理パルス発生手
段3に加えられ、電力供給手段4により3相の固定子巻
線11.12.13の通電相の切換えが順次行われる。
そして電動機は加速され、良好な起動特性が得られる。
第6図、第8図に示すパルス遅延手段においては、第1
のカウント手段の計数値を第2のカウント手段に転送す
る転送手段が必要であるが、第10図に示すパルス遅延
手段においては転送手段が不要でクロック切換え回路で
アップカウント、ダウンカウント動作の切換えだけを行
えばよいという利点がある。
のカウント手段の計数値を第2のカウント手段に転送す
る転送手段が必要であるが、第10図に示すパルス遅延
手段においては転送手段が不要でクロック切換え回路で
アップカウント、ダウンカウント動作の切換えだけを行
えばよいという利点がある。
第12図は第1図に示す本発明の論理パルス発生手段3
0回路構成図、第13図はその各部信号波形図である。
0回路構成図、第13図はその各部信号波形図である。
第12図において、80は6相のリングカウンタで第1
3図に示すtL t2.t3.t4.t、5t6の6
相パルス信号を出力する。これらパルス信号のパルス幅
は電気角で60度である。81.82゜83、84.8
5.86はオア回路で、リングカウンタ80の6相パル
ス信号t1.t、2.t3.t4 t5t6の各出力
が入力され、第5図、第13図に示すd、 e、
f、 g、 h、 iの6相の位置信号が出力さ
れる。これらの信号のパルス幅は電気角で120度であ
る。6相パルス信号d、 e、 f、 g、
hiは回転子27の位置信号となり、第1図に示す量定
子巻線電力供給手段4に入力される。
3図に示すtL t2.t3.t4.t、5t6の6
相パルス信号を出力する。これらパルス信号のパルス幅
は電気角で60度である。81.82゜83、84.8
5.86はオア回路で、リングカウンタ80の6相パル
ス信号t1.t、2.t3.t4 t5t6の各出力
が入力され、第5図、第13図に示すd、 e、
f、 g、 h、 iの6相の位置信号が出力さ
れる。これらの信号のパルス幅は電気角で120度であ
る。6相パルス信号d、 e、 f、 g、
hiは回転子27の位置信号となり、第1図に示す量定
子巻線電力供給手段4に入力される。
以上の説明で明かなよ・うに、本発明の無整流子電動機
では、まず、逆起電力検出手段Iは固定子巻線11.1
2.13に誘起される逆起電力a、 b、 cのゼ
ロクロス点を検出して変換パルスnに変換する。その変
換パルスnはパルス遅延手段2で電気角で30度だけ遅
延されて遅延パルス2に変換される。論理パルス発生手
段3は、この遅延パルス2を受けて6相の回転位置信号
d、e、f、g、hlを作成する。そして最後に電力供
給手段4はこの回転子位置信号d、 e、 f、
g、 h、 iに応じて固定子巻線1112.2
3に第3図j、に、lに示すような駆動電流を順次両方
向に供給し、その結果水入磁石回転子27は回転される
。
では、まず、逆起電力検出手段Iは固定子巻線11.1
2.13に誘起される逆起電力a、 b、 cのゼ
ロクロス点を検出して変換パルスnに変換する。その変
換パルスnはパルス遅延手段2で電気角で30度だけ遅
延されて遅延パルス2に変換される。論理パルス発生手
段3は、この遅延パルス2を受けて6相の回転位置信号
d、e、f、g、hlを作成する。そして最後に電力供
給手段4はこの回転子位置信号d、 e、 f、
g、 h、 iに応じて固定子巻線1112.2
3に第3図j、に、lに示すような駆動電流を順次両方
向に供給し、その結果水入磁石回転子27は回転される
。
したがって、本発明の無整流子電動機は、ホール素子の
如き回転子位置検出素子を設けずに固定子巻線に流れる
電流を両方向に流せる全波駆動方式の電動機を構成する
ことができる。
如き回転子位置検出素子を設けずに固定子巻線に流れる
電流を両方向に流せる全波駆動方式の電動機を構成する
ことができる。
なお、本発明に係わるパルス遅延手段において、第6図
の一実施例では、第2のカウント手段に入力されるクロ
ック周波数は第1のカウント手段に入力されるクロック
周波数の2倍として説明したが整数倍であってもよい。
の一実施例では、第2のカウント手段に入力されるクロ
ック周波数は第1のカウント手段に入力されるクロック
周波数の2倍として説明したが整数倍であってもよい。
また、本発明に係わるパルス遅延手段において、第8図
の一実施例では、定常回転時における第2のカウント手
段に初期値として転送される値は2分の1となるように
選んだが整数分の1でもよい。また、本発明に係わるパ
ルス遅延手段において、第10図の一実施例では、アッ
プカウント入力端子とダウンカウント入力端子のうち一
方の入力端子に入力されるクロック周波数は他方の入力
端子に入力されるクロック周波数の2倍として説明した
が整数倍でも構成できることは言うまでもない。
の一実施例では、定常回転時における第2のカウント手
段に初期値として転送される値は2分の1となるように
選んだが整数分の1でもよい。また、本発明に係わるパ
ルス遅延手段において、第10図の一実施例では、アッ
プカウント入力端子とダウンカウント入力端子のうち一
方の入力端子に入力されるクロック周波数は他方の入力
端子に入力されるクロック周波数の2倍として説明した
が整数倍でも構成できることは言うまでもない。
また、本発明に係わる逆起電力検出手段1では第4図に
示すように、固定子巻線の中性点電位δを検出するため
に共通接続した3本の抵抗を使用して行っているが、直
接電動機の固定子巻線の中性点から信号線を引き出して
使用しても可能であることは言うまでもない。また、本
発明の実施例では固定子巻線がY結線である3相の電動
機に限ったが、相数は3相に限らず両相であってもよい
。
示すように、固定子巻線の中性点電位δを検出するため
に共通接続した3本の抵抗を使用して行っているが、直
接電動機の固定子巻線の中性点から信号線を引き出して
使用しても可能であることは言うまでもない。また、本
発明の実施例では固定子巻線がY結線である3相の電動
機に限ったが、相数は3相に限らず両相であってもよい
。
また本発明の無整流子電動機は固定子巻線がΔ結線され
た電動機に適用することも可能である。
た電動機に適用することも可能である。
発明の効果
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。
下に記載されるような効果を奏する。
本発明の無整流子直流電動機は逆起電力検出手段で固定
子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点のみを検出
しているので、ホール素子の如き回転子位置検出素子が
不要でありながら、固定子巻線に流れる電流を両方向に
供給する全波駆動方式の電動機が容易に構成できる。し
たがって、固定子巻線の一方向だけに電流を供給する半
波駆動方式に比べて固定子巻線の利用率が高く、高効率
で高発生トルクの電動機を提供することができる。
子巻線に誘起される逆起電力のゼロクロス点のみを検出
しているので、ホール素子の如き回転子位置検出素子が
不要でありながら、固定子巻線に流れる電流を両方向に
供給する全波駆動方式の電動機が容易に構成できる。し
たがって、固定子巻線の一方向だけに電流を供給する半
波駆動方式に比べて固定子巻線の利用率が高く、高効率
で高発生トルクの電動機を提供することができる。
さらには従来の無整流子電動機のような回転子位置検出
素子が不要のため、素子の取付は位1調整の煩雑さや配
線数が削減されるため大幅にコストが低減される。
素子が不要のため、素子の取付は位1調整の煩雑さや配
線数が削減されるため大幅にコストが低減される。
さらには電動機内部に回転子位置検出素子を取り付ける
必要がないため、電動機は構造上の制約を受けず超小型
化、超薄型化が可能となる。
必要がないため、電動機は構造上の制約を受けず超小型
化、超薄型化が可能となる。
また、本発明の無整流子直流電動機は起動時においては
遅延パルス発注手段の出力する疑似パルスにより固定子
巻線の通電相を順次切換えているので、特別な起動回路
を設けることなく良好な起動特性が得られる。
遅延パルス発注手段の出力する疑似パルスにより固定子
巻線の通電相を順次切換えているので、特別な起動回路
を設けることなく良好な起動特性が得られる。
さらに、本発明の無整流子直流電動機は各固定子巻線に
誘起される逆起電力のゼロクロス点間の時開を常に計数
し、その計数値をもとに次に通電すべき固定子巻線の通
電位相を決定しているので、電動機の回転数を変化させ
た場合にも次に通電すべき固定子巻線の通電位相が変化
することはなく常に安定した駆動が得られるという優れ
た効果も併せて備えている。したがって、電動機の回転
数を任意に変える必要がある用途にも適用することが可
能となる。
誘起される逆起電力のゼロクロス点間の時開を常に計数
し、その計数値をもとに次に通電すべき固定子巻線の通
電位相を決定しているので、電動機の回転数を変化させ
た場合にも次に通電すべき固定子巻線の通電位相が変化
することはなく常に安定した駆動が得られるという優れ
た効果も併せて備えている。したがって、電動機の回転
数を任意に変える必要がある用途にも適用することが可
能となる。
第1図は本発明の無整流子直流電動機の一実施例の構成
を示すプロンク図、第2図は本発明の一実施例における
電動機とそれを構成する固定子巻線電力供給手段の一実
施例を示す回路構成図、第3図はその各部信号波形図、
第4図は本発明の一実施例を構成する逆起電力検出手段
の一実施例を示す回路構成図、第5図は本発明の無整流
子直流電動機の一実施例の動作を説明する信号波形図、
第6図は本発明の一実施例を構成するパルス遅延手段の
一実施例を示す回路構成図、第7図(a)はその定常回
転における各部信号波形図、第7図(b)は起動時にお
ける各部信号波形図、第8図は本発明の一実施例を構成
するパルス遅延手段の他の実施例の要部回路構成図、第
9図(a)はその定常回転における各部信号波形図、第
9図(b)は起動時における各部信号波形図、第10図
は本発明の一実施例を構成するパルス遅延手段の他の一
実施例を示す回路構成図、第11図(a)はその定常回
転における各部信号波形図、第11図(b)は起動時に
おける各部信号波形図、第12図は本発明の一実施例を
構成する論理パルス発生手段の一実施例を示す回路構成
図、第13図はその各部信号波形図である。 1・・・・・・逆起電力検出手段、2・・・・・・パル
ス遅延手段、3・・・・・・論理パルス発生手段、4・
・・・・・固定子巻線電力供給手段、11.12.13
・・・・・・固定子巻線、41・・・・・第1のカウン
ト手段、42・・・・・・第2のカウント手段、61・
・・・・・第1のアンプダウンカウント手段、62・・
・・・・第2のアンプダウンカウント手段。
を示すプロンク図、第2図は本発明の一実施例における
電動機とそれを構成する固定子巻線電力供給手段の一実
施例を示す回路構成図、第3図はその各部信号波形図、
第4図は本発明の一実施例を構成する逆起電力検出手段
の一実施例を示す回路構成図、第5図は本発明の無整流
子直流電動機の一実施例の動作を説明する信号波形図、
第6図は本発明の一実施例を構成するパルス遅延手段の
一実施例を示す回路構成図、第7図(a)はその定常回
転における各部信号波形図、第7図(b)は起動時にお
ける各部信号波形図、第8図は本発明の一実施例を構成
するパルス遅延手段の他の実施例の要部回路構成図、第
9図(a)はその定常回転における各部信号波形図、第
9図(b)は起動時における各部信号波形図、第10図
は本発明の一実施例を構成するパルス遅延手段の他の一
実施例を示す回路構成図、第11図(a)はその定常回
転における各部信号波形図、第11図(b)は起動時に
おける各部信号波形図、第12図は本発明の一実施例を
構成する論理パルス発生手段の一実施例を示す回路構成
図、第13図はその各部信号波形図である。 1・・・・・・逆起電力検出手段、2・・・・・・パル
ス遅延手段、3・・・・・・論理パルス発生手段、4・
・・・・・固定子巻線電力供給手段、11.12.13
・・・・・・固定子巻線、41・・・・・第1のカウン
ト手段、42・・・・・・第2のカウント手段、61・
・・・・・第1のアンプダウンカウント手段、62・・
・・・・第2のアンプダウンカウント手段。
Claims (16)
- (1)複数相の固定子巻線のそれぞれに発生する逆起電
力をパルス整形してパルス信号列を得る逆起電力検出手
段と、前記パルス信号列が入力されその信号列の周期を
計数しその周期が所定の範囲内にあるときは計数した周
期に比例もしくは略比例した時間だけ遅延した遅延パル
スを出力し周期が所定の範囲を越えたときは疑似パルス
を出力するパルス遅延手段と、前記パルス遅延手段の出
力信号を分周して前記逆起電力と同じ周波数の複数相の
パルスを発生する論理パルス発生手段と、前記論理パル
ス発生手段の出力信号を回転子の回転位置信号となしこ
の信号により順次固定子巻線を付勢する固定子巻線電力
供給手段とを含んで構成されたことを特徴とする無整流
子直流電動機。 - (2)パルス遅延手段はパルス信号列の周期の1/N(
Nは整数)だけ遅延させた遅延パルスを出力することを
特徴とする請求項(1)記載の無整流子直流電動機。 - (3)パルス遅延手段はパルス信号列の周期の1/2だ
け遅延させた遅延パルスを出力することを特徴とする請
求項(1)記載の無整流子直流電動機。 - (4)パルス遅延手段は、パルス信号列の周期を計数す
る第1のカウント手段と、前記第1のカウント手段の計
数値を第2のカウント手段に転送する転送手段と、この
転送された計数値から複数の固定子巻線の通電位相を演
算出力する第2のカウント手段と、前記第1および第2
のカウント手段にクロックを入力するクロック発生手段
とを含んで構成されたことを特徴とする請求項(1)記
載の無整流子直流電動機。 - (5)転送手段は第1のカウント手段の計数値に応じて
第2のカウント手段に転送される初期値を異なるように
したことを特徴とする請求項(4)記載の無整流子直流
電動機。 - (6)転送手段は第1のカウント手段の計数値が所定の
範囲内にあるときはその計数値に比例もしくは略比例し
た値を第2のカウント手段に転送し、所定の範囲を越え
たときは一定値を転送することを特徴とする請求項(4
)記載の無整流子直流電動機。 - (7)転送手段は第1のカウント手段の計数値の1/N
(Nは整数)の値を第2のカウント手段に転送すること
を特徴とする請求項(6)記載の無整流子直流電動機。 - (8)転送手段は第1のカウント手段の計数値の1/2
の値を第2のカウント手段に転送することを特徴とする
請求項(6)記載の無整流子直流電動機。 - (9)第2のカウント手段に入力されるクロック周波数
は第1のカウント手段に入力されるクロック周波数と異
なるようにしたことを特徴とする請求項(4)記載の無
整流子直流電動機。 - (10)第2のカウント手段に入力されるクロック周波
数は第1のカウント手段に入力されるクロック周波数の
整数倍にしたことを特徴とする請求項(4)記載の無整
流子直流電動機。 - (11)第2のカウント手段に入力されるクロック周波
数は第1のカウント手段に入力されるクロック周波数の
2倍にしたことを特徴とする請求項(4)記載の無整流
子直流電動機。 - (12)パルス遅延手段は、逆起電力検出手段の発生す
るパルスに応じてアップカウント動作とダウンカウント
動作が切換えられ一方がアップカウント動作のときは他
方はダウンカウント動作をする第1および第2のアップ
ダウンカウント手段と、前記第1および第2のアップダ
ウンカウント手段にクロックを入力するクロック発生手
段とを含んで構成されたことを特徴とする請求項(1)
記載の無整流子直流電動機。 - (13)第1および第2のアップダウンカウント手段は
その計数値が所定値に達したときアップカウント動作と
ダウンカウント動作とを切換えることを特徴とする請求
項(12)記載の無整流子直流電動機。 - (14)第1および第2のアップダウンカウント手段は
、一方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
が他方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
と異なるようにしたことを特徴とする請求項(12)記
載の無整流子直流電動機。 - (15)第1および第2のアップダウンカウント手段は
、一方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
が他方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
の整数倍にしたことを特徴とする請求項(12)記載の
無整流子直流電動機。 - (16)第1および第2のアップダウンカウント手段は
、一方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
が他方のカウント入力端子に入力されるクロック周波数
の2倍にしたことを特徴とする請求項(12)記載の無
整流子直流電動機。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2030882A JP2502781B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 無整流子直流電動機 |
AU70024/91A AU634852B2 (en) | 1990-01-31 | 1991-01-29 | Brushless dc motor |
EP91300731A EP0440454B1 (en) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Brushless DC motor |
DE69110062T DE69110062T2 (de) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Bürstenloser Gleichstrommotor. |
CA002035321A CA2035321C (en) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Brushless dc motor without a rotor position sensor |
KR1019910001652A KR940006962B1 (ko) | 1990-01-31 | 1991-01-31 | 무정류자 직류전동기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2030882A JP2502781B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 無整流子直流電動機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03235693A true JPH03235693A (ja) | 1991-10-21 |
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Patent Citations (1)
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JPS648890A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-12 | Toshiba Corp | Controller for brushless motor |
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