JPS5833987A - ブラシレス直流モ−タ - Google Patents

ブラシレス直流モ−タ

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JPS5833987A
JPS5833987A JP56131776A JP13177681A JPS5833987A JP S5833987 A JPS5833987 A JP S5833987A JP 56131776 A JP56131776 A JP 56131776A JP 13177681 A JP13177681 A JP 13177681A JP S5833987 A JPS5833987 A JP S5833987A
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JP
Japan
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current
transistor
reference voltage
voltage
transistors
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JP56131776A
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JPS6249837B2 (ja
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Makoto Goto
誠 後藤
Hiroshi Mizuguchi
博 水口
Shingi Yokobori
横堀 進義
Kazuyuki Nakamura
和之 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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
    • H02P6/34Modelling or simulation for control purposes

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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】 本発明は・ロータの回転位置に応じて複数相のコイルに
対する給電をトランジスタによシ頴次切換えてゆくブラ
シレス直流モータに関するものである。
ブラシレス直流モータは、トルクリップルが小さく、ブ
ラシによるノイズがなく、長寿命である仁とから各種の
音醤機器に応用されている0例えば最近ではテープレコ
ーダのり一ルモータとしてリール駆動軸に直結して使用
されている。リールモータの場合には、早春時に起動時
間の短い高速回転が要求され、モータへの供給電Rは大
きく設定されている。この場合、モータの回転上昇に伴
って逆起電力が増大するため、駆動トランジスタ社過渡
的に過飽和状態とな夛、回路動作の不安定および電流リ
ップルの増大を起こしていた。電流リップルは発生トル
クのリップルを生じ、モータの振動や騒音を引き起こす
九め大きな問題となってい友。
また、速度制御を施こしたモータにおいては、起動、加
速時点において駆動トランジスタが過飽和状態にな)、
振動、騒音を生じるとともに制御の引き込み特性も悪化
させ1問題となってい喪。
本発明は、そのような問題点を改良するために駆動トラ
ンジスタの動作電圧(バイポーラ・トランジスタにシい
てはコレクタ・エミッタ間電圧、電界効果トランジスタ
においてはドレイン・ソース間電圧)を検出、して、過
飽和とならないように供給電流な変化させるようにし庭
もので1L特に、その検出スレッシミルドレベルな指令
信号に応動して変化させるととによシ、大電流時には検
出レベルを大きくしてトランジスタO飽和特性を補正し
、その特性を良好にするととも゛に、半導体集積回路(
IC)化に適し九ブラシレス直流モータを提供するもの
である。
以下本発明の構成を図mK基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例を表わす電気p略図である。
第1図において、(ロ)はN極と8極を着磁された界磁
マグネット、(ロ)−14Fiマグネツト@の磁束と鎖
交する3相のコイル、参@−一はマグネット(2)の磁
束によシロータの回転位置を検出するホール素子、輪は
ロータの回転速度に対応した電圧を得る速度電圧変換器
(速度検出方法および電圧への変換方法は周知の技術を
用いる)、−は電圧。
電流変換器、@3−一はホール素子−−勤の出力に応じ
て共通エミッタ電流を分配する3差動増幅器、M@−は
3相のコイルUOa軸に電流を供給する駆動トランジス
タ、(財)は3相のコイル帽■−への供給電流の総和を
電圧降下として検出する電流検出抵抗、−は3相のコイ
ル−〇ia4への給電を停止させる給電停止信号である
なお、図示の破線にて囲まれた部分は飽和検出、電流修
正動作をなす回路部分でめシ、その詳細な動作紘後述す
る。
まず、通常(飽和検出、電流修正を除く)の動作につい
て説明する0周知の構成の速度電圧変換器I−によりロ
ータの回転速度に対応した指令電圧信号−を得る。指令
信号−は電圧・電流変換器−に入力されて直流電圧IN
−の電圧値にと比較され。
その両者の差に応じ要電流i・が電圧・電流変換器−の
出力端子に吸入される。
第2図に電圧・電流変換器−の構成を示す、これは、定
電e1m (log) 、ダーリントン接続された差動
増幅器(トランジスタ(1o2) (103) (10
7)(11)畠)、抵抗(101) (104) (l
og) (tos))カレントミラー回路(トランジス
タ(11G) (111) )とペース接地トランジス
タ(113)およびそのペース抵抗(112) Kよっ
て構成され、指令信号(IIが汝より小さくなるとその
差に応じ走電fILi・をトランジスタ(113)が吸
入するようになっている。なお、トランジスタ■は給電
停止信号−に応動してオン・オフし、通常はオフ状態に
、l)るが、給電停止時((2)の電圧がll4vh場
合)にはトランジスターがオンとなり、トランジスタ(
11りの数人電流I・を指令信号−の値にかかわらず零
にする。
電圧・電流変換器−の電流i6はカレントミラー回路(
トランジスタ@elsHfla、抵抗w@−に供給され
、その出力電流11el!を電流−に対応した値にする
。飽和検出の動作をしていない場合にはトランジスター
はオフ状態(ia=o)にあシ、電[”*ti!は共に
i・に等しくなるようにされている。
電流i1は抵抗−に流れ、その両端に電圧降下を発生す
る。これはトランジスタ(ロ)のペース電圧とナク、そ
の増減に応じて3相のコイルQ2(&II4への合成供
給電4a増減し、抵抗(至)の電圧降下と抵抗−の電圧
降下−等しくなるように動作する。そのとなる、ここで
、R,、は抵抗−の抵抗値、B訂祉抵抗−〇抵抗値であ
る。
これについて説明すれば、電流i1が増加するとトラン
ジスタ(財)のペース電圧が大きくな9、ペース・工ζ
ツタ間電圧が増加し、エミッタ電流、コレクタ電流が増
大する。このコレクタ電流はカレントきラー回路(トラ
ンジスター、ダイオード−1抵抗−一)によシ反転され
、3差動トランジスターー−の共通エミッタ電流として
供給される。トランジスタ一一−の各ベース端子にはホ
ール素子−舖妨の出力信号が印加されており、そのペー
ス電圧に応じて共通エミッタ電流を各コレクタ電流に分
配している。その結果、ペース電圧の最も低いトランジ
スタに最も大きなコレクタ電流が流れ、他のトランジス
タのコレクタ電流は相対的Kかな)小さな値となる。ま
え、ロータO回転に伴ってネール索子11@・I4に)
の出力電圧がなだらかに変化し、活性となる3差動ト2
ンジスタもなだらかに切換わっでゆく。
3差動トランジスタ4&1−−の各コレクタ電流はそれ
ヤれ駆動トランジスターーーのペース電流とな夛、電流
増幅されて各相のコイ#−〇@4に供給される。その結
果、ホール素子拳@参呻(2)の出力信号に対応したコ
イルに電流が通電され、モータの回転を円滑かつ確実に
している。tた、3差動トラ/ジスター−−の共通エン
ツタ電流O増加は3相のコイルC5z) @ e4への
給電電流の増加を生じる。
3相のフィル#tJs−への合成の給電電#l紘電流検
出抵抗−の電圧降下として検出され、トランジスターの
工電ツタに供給される。その結果、トランジスター、カ
レントミラー回路(トランジスター、タイオード−1抵
抗−@υ)、3差動トランジスター@M−、駆動トラン
ジスタMX−および電流検出抵抗−によって第1の負1
1kNループ(電流帰還ループ)が構成され、駆動トラ
ンジスターーーのbpzバラツキによる変動を小さくし
て、各相のコイル(2)(1(141への給電電流が実
効的に指令電流11に対応した値となるようにしている
。すなわち、ダイオード−の順方向電圧とトランジスタ
ーのベース°エミッタ間電圧が相殺し、実質的に抵抗−
の電圧降下R51i1と抵抗v4の電圧降下R,y °
Isが等しくなる。
次に飽和検出・電流修正手段(第1図の破線S)の動作
について説明する。トランジスターのコレクタ電流i!
はダイオードーー、抵抗−に供給され、駆動トランジス
タMMNの共通接続点の電位よル所定電圧値(約1.7
V@度)シフトした基準の電位点ムを作夛出している。
これらトランジスター。
抵抗−、ダイオード帽り抵抗−によ)基準電圧発生手段
が構成されている。各検出トランジスタ一時−−の入力
端子III(エミッタ)は直流的に(直!II!また社
抵抗を介して)1記の基準の電位点人に接続され、かつ
各検出トランジスタIn1−の検出端子側(ペース)は
直流的に(直接または抵抗を介して)各駆動トランジス
ター四−の出力端子(コレクタ)K接続されている。検
出トランジスター−−一の工電ツタ・ベース間順方向電
圧は約0.7Vであるから、通電状態にある駆動トラン
ジスタ(例えば@)のコレクタ・エミッタ間の動作電圧
がI V (= x、rV−o、rV)以下Vcftル
ト検出) yンシxり―時はオフ状態からアクティブ状
態にかわ夛、コレタタ側に電流を供給する。すなわち、
各検出ト2ンジλり11@−は各駆動トランジスターー
ーの飽和(動作電圧が所定値以下になる事)を検出して
、その度合に応じ九コレクタ電流を供給する・検出トラ
ンジスター1@−の出力電流祉合成されてカレントミラ
ー増幅回路(トランジスター、ダイオード四、抵抗−1
111によシ構成され、増幅利得2〜3を有する)に供
給され、その出力電流に応じた電流5を抵抗(財)に流
している。電流軸が流れると抵抗@に電圧降下が生じる
ため、トランジスタ(財)のコレクタ電流11が減少し
、前述の電流帰還ループの動作によって駆動トランジス
タ@4−一の通電電流、すなわちコイル(La014へ
の供給電流が減少する。その結果、コイル01 (IL
I 94での電圧降下が減少し、駆動トランジスタ14
−一の動作電圧を大きくする。
すなわち、検出トランジスタ11vJ@、カレントミラ
ー増@回路(トランジスター、ダイオード四、抵抗11
1m)、抵抗(財)、トランジスター、抵抗−および電
流帰還ループによって駆動トランジスター一一の過飽和
を防止する第2の負帰還ループ(飽和検出ループ)が構
成されている。また、駆動トランジスター一−の動作電
圧がすべてtV以上ある場合には、検出トランジスタH
II @はすべてオフ状態にあるため、上述の負帰還動
作は行なわれず指令信号−にのみ対応した電流が各相の
コイル(2)(至)・4に供給される。
なお、−は上述の飽和検出ループの位相補償用コンデン
サで6)、指令信号側のローパスフィルタの機能もかね
ている。トランジスタ(財)のベース端子までの電流・
電圧変換の伝達関数は仁こで、 Cn Bコンデンサー
の容量値、几鮪は抵抗−の抵抗値、R11は抵抗−の抵
抗値である・さらに、本実施例におけるコンデンt@は
、各相コイルal II $4への給電の開始時および
停止時において、給電電流の変化をゆるやかにする効果
がある。これについて説明すれば、給電停止信号四が高
くなつ走時に電圧・電流変換器−の出力電流i・は急峻
に零になる。いまコンデンサーがないとすれば、−〇急
激な変化は11の変、化とな夛、最終的にコイルへの給
電電流の急激な変化となるO各相のコイルQll (l
 Nはかな夛大きなインダクタンス成分を有しているた
め、給電電流が急激に変化すると、鋭どいヒゲ状のスパ
イク電圧を発生する。
コイル帽I4に並列に接続されたコンデ/す一一一と抵
抗−一醗一はスパイク電圧吸収用のダンピングCBであ
るが、大電流の急峻なし中断に対しては十分にスパイク
電圧を除去できない。その結果、駆動トランジスターー
ーに高電圧がかがり耐圧破壊、劣化、寿命低減等を生じ
て好ましくない。またコンデンサーはローパスフィルタ
を形成するため、コイル帽I4への給電電流Iaの変化
はゆるやかにな〕、上述のスパイク電圧は極めて小さな
値となる。
なお、(至)は電流帰還ループの位相補償用コンデンサ
である。また、トランジスターのコレクタはトランジス
ターのコレクタ側に接続しても良い@飽和検出ループの
動作による駆動トランジスタ′w4−一の動作電圧VC
Kと給電電流IaO特性を纂3図に示す。これよシ%V
CKが小さくなると給電電流りが急激に小さくなること
がわかる。
さらに1本発明の実施例に示すように、指令電fiie
K応動して飽和検出のスレッショルドとなる基準電位点
ムの電圧を変化させているために、大電流指令時にはそ
の゛スレッショルド電圧が大きくなり、tえ小電流指令
時にはスレッショルド電圧が小さくな9、トランジスタ
のコレクタ電流に対する飽和電圧特性を補正している。
その結果、上述の飽和検出動作が確実になる。
前述の実施例では、3Illの検出トランジスタ11−
一を使用して各駆動トランジスターーーの動作電圧をそ
れぞれに検出するようにした軒、本発明はそのような場
合に限らず、19eD駆動トランジスタの飽和を検出す
るようにしても良い・第4図にその異体例を示す。ここ
で社、駆動トランジスターの飽和のみを検出するように
し、検出トランジスター珍のコレクタilKコンデンサ
(12G)を接続し、その出力を平滑して次の検出時点
まで保持するようにしたものである。また、コンデ/す
(120)社飽和検出ループの位相補償コンデ/すもか
ねている。
を九本発明に示した構成(#g1図の破線部)は抵抗、
トランジスタ、ダイオードのみを使用しておp、Ic化
に最適な一路構成となしている。また、その位相補償コ
ンデンサーは指令信号拳矯のローパスフィルタおよび給
電停止時の電流のな〆らかな変化にも効果がある。なお
、前述の実11&嘴の速度電圧変換6輌をなくシ、指令
電圧信号拳−を一定電圧にするならばテープレコーダ等
のリールモータ駆動用として利用できる。を九ノ(イボ
ーラ・トランジスタに限らず電界効果トランジスタを使
用しても同様な構成で実現できる。その他、本発明の主
旨を変えずして種々の変形ができることはいうまでもな
い。
以上本発明によれば、飽和検出、電流修正手段を設けて
、駆動トランジスタの飽和度な軽減するように給電電流
を減らしているので、起動、加速時における電流分配が
円滑となシミ流すップル(特に、通電すべきコイルの切
換わり時点におけるリップル)が著しく低減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第2図線
第1図の電圧・電流変換器の具体的な構成図、第3図は
飽和検出動作による駆動トランジスタのVCIと給電電
流値の特性図、第4図は本発明の他の実施例を示す電気
回路図である。 伺・・・界磁マグネット、(2)II(141・・・コ
イル、oOg@・・・ネール素子、I・・・速度電圧変
換器、n・・・指令信号、−・・・電圧・電流変換器、
−m−・・・駆動トランジスタ、llm−・・・検出ト
ランジスタ、(8)・・・基準電位点 代理人 森本義弘 凶       ト ヘ) 転

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 界磁マグネツFを有するローターと、前記界磁マグ
    ネットの磁束と鎖交する豪数相のコイルと、前記ロータ
    の回転位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手
    段の出力信号に応じて前記各相のコイルへの給電を制御
    する駆動トランジスタ群と、前記駆動トランジスタ群の
    通電電流値を指令する指令信号発生手段と、基準電圧信
    号を得る基準電圧発生手段と、前記駆動トランジスタの
    通電時における動作電圧が前記基準電圧値よシ小さくな
    ると作動する飽和検出手段と、前記飽和検出手段の動作
    に応じて前記各相のコイルへ流す電流値を変化させ得る
    電流修正手段とを具備し、前記基準電圧発生手段は前記
    指令信号に応動じてその基準電圧値を変化するようにな
    され、鍵記飽和検出千@0検出スレッショルドレベルが
    大電流指令時には大きく小電流指令時には小さくなるよ
    うKしたことを特徴とするブラシレス直流モータ。
JP56131776A 1981-08-21 1981-08-21 ブラシレス直流モ−タ Granted JPS5833987A (ja)

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JP56131776A JPS5833987A (ja) 1981-08-21 1981-08-21 ブラシレス直流モ−タ

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JP56131776A JPS5833987A (ja) 1981-08-21 1981-08-21 ブラシレス直流モ−タ

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JPS5833987A true JPS5833987A (ja) 1983-02-28
JPS6249837B2 JPS6249837B2 (ja) 1987-10-21

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ID=15065880

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494053A (en) * 1981-11-27 1985-01-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Winding voltage balancing circuit for brushless DC motor
US4588933A (en) * 1984-09-13 1986-05-13 Motorola, Inc. Brushless direct current motor control system with protection circuitry
US4987352A (en) * 1988-06-20 1991-01-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Brushless motor driver

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US4987352A (en) * 1988-06-20 1991-01-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Brushless motor driver

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