JPS5936520B2 - ブラシレスモ−タ - Google Patents

ブラシレスモ−タ

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JPS5936520B2
JPS5936520B2 JP50155062A JP15506275A JPS5936520B2 JP S5936520 B2 JPS5936520 B2 JP S5936520B2 JP 50155062 A JP50155062 A JP 50155062A JP 15506275 A JP15506275 A JP 15506275A JP S5936520 B2 JPS5936520 B2 JP S5936520B2
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JP
Japan
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signal
back electromotive
switching
phase
commutation control
Prior art date
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Expired
Application number
JP50155062A
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English (en)
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JPS5280414A (en
Inventor
文夫 原
健一 飯塚
清雄 武安
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は駆動巻線に発生する逆起電圧によつて界磁ロー
タの回転位置を検出する形式のブラシレスモータに関す
るものである。
一般にブラシレスモータでは永久磁石等で構成した界磁
ロータの回転位置を磁気あるいは光などを媒体として無
接触で検出し、これによつて駆動巻線の電流を転流する
ものが多い。
しかしモータの使用条件によつては、この種の検出器を
用いず、外部同期信号によつて同期モータとしτ起動さ
せ、一定回転速度に達したあと、駆動巻線に発生する逆
起電圧によりロータの回転位置を検出し、これによつて
駆動電流の転流を行なう形式のものに利点のある場合が
ある。しかしこの形式のブラシレスモータの問題点の一
つは、同期信号による回転状態から逆起電圧信号による
回転状態への切換えを行なう過渡状態において、負荷状
態その他の外乱によつて不安定状態が発生し、モータが
脱調停止してしまうことにある。本発明の目的は、この
ような問題点を除去し。
且つ負荷条件の如何にかかわらず、きわめて高速な同期
起動を可能とし、短時間のうちに逆起電圧による定常回
転状態を達成するブラシレスモータを提供することにあ
る。以下本発明の基本原理について第1図、第2図およ
び第3図を用いて説明する。
第1図は逆起電圧検出形のブラシレスモータの基本構成
である。1は界磁ロータで、3相の駆動巻線3−a、3
一b、3−cの電流が、駆動電源2の出力電流をコミュ
テータ素子4−a、4−b、4−cおよび5−a、5−
b、5−cを用いて、界磁ロータ1の回転位置に応じて
転流されることによつてモータの回転が持続する。
トランジスタ6−A,6− B,6−cはコミユテータ
素子4 − A,4− B,4−cのプリドライバ一で
あり、ダイオードヨ黷,?− B,7− cおよび8−
A,8−B,8−cは各々コミユテータ素子4− A,
4− B,4−cおよび5−A,5−B,5−cに並列
に接続された環流ダイオードである。第1図において1
3は同期信号および逆起電圧検出信号の切換,スイツチ
.15はこれらの信号のうち切換スイツチ13によつて
選択された3相信号24− A,24− B,24−c
を.6相のコミユテータ素子転流制御信号25−A,2
5−B,25−C,26−A,26− B,26− c
に変換するロジツク回路である。起動時においては、王
モータを同期モータとして駆動するための発振器11の
出力信号2Tをシフトレジスタ12によつて3相に変換
した同期信号23−A,23−B,23−cが切換スイ
ツチ13によつて選択される。この切換スイツチ13に
よつて選択された同期信号23−A,23− B,23
− cによつてモータの界磁ロータが起動加速し.駆動
巻線3− A,3− B,3− cに発生する逆起電圧
信号20−A,2O−B,2O−cが回転位置検出に利
用するのに十分なレベルになると、指令回路14による
切換信号28が発生し.これによつて切換スイツチ13
は逆起電圧検出信号22−A,22−B,22−cを選
択し、界磁ロータ1は定常回転状態となる。逆起電圧信
号20− A,2O− B,2O− cを同期信号23
− A,23− B,23− cと対等な逆起電圧検出
信号22− A,22− B,22− cに変更するた
めに、フイルタ回路9およびコンパレータ10が配置さ
れている。
その動作原理は、本出願人が本願と同日付で出願した判
願昭50一155061号にても述べたが、第2図のと
おりである。即ち、第2図において各相の逆起電圧信号
20− A,2O− bおよび20−cは各々電気角で
120゜の位相差を持つて発生する。例えば.このうち
のb相の逆起電圧信号20−bをフイルタ回路9に入力
すれば、その出力は21−bに示したように.原信号の
逆起電圧信号20−bに対し90゜遅れの正弦波電圧信
号となる。これをコンパレータ10に入力すれば. 2
2−aに示したようにa相のための逆起電圧検出信号と
なる。同様にbおよびc相のための逆起電圧検出信号は
それぞれcおよびa相の逆起電圧信号20−C,2O−
aによつて形成できる。これら180幅かつ120位相
差の3相信号が第1図のロジツク15によつて、第2図
に示した転流制御信号26−A,26−B,26−cお
よび25−A,25−B,25−cに形成される。これ
らのうち転流制御信号26− A,26− B,26−
cは第1図のコミユテータ4−A,4−B,4−C,
また転流制御信号25− A,25− B,25−cは
コミユテータ5−A,5−B,5−cを制御するのに利
用される。このように逆起電圧を利用した回転状態にお
いては、ロータの回転位置に対応した転流制御信号25
−A,25−B,25−C,26−A,26− B,2
6− cが得られるのに対し.同期信号23− A,2
3− B,23− cによる回転状態においては、同期
信号23−A,23−B,23−cを利用した転流制御
信号25−A,25−B,25− C,26− A,2
6− B,26−cとロータ1の回転位置との関係が一
定である保証が与えられない。
これを第3図によつて説明する。第3図において23−
aはa相のための同期信号であり、これと対の相の同期
信号23−bによつてロジツク15により転流制御信号
26− aおよび25−aが形成される。このとき、ロ
ータの回転位置を示す逆起電圧信号20−aは第3図に
示すように転流制御信号26− A,25− aより位
相進みの状態にあるのが普通である。(このように.位
相進みの状態、即ち、転流制御信号26− A,25−
aによる逆起電圧信号20−aに対する転流位置が位
相ずれを起しているため.実際に端子電圧として取り出
した逆起電圧信号20−aは非対称となり、破線のよう
になる。)このとき、逆起電圧にもとずく逆起電圧検出
信号は22−aのようになり、同期信号23−aに対し
αだけ位相が進んでいる。このような位相ずれがあると
き.たとえば第3図のT。のタイミングで同期信号から
逆起電圧検出信号に切換えると.20−aが進み位相で
あるため.正常な転流制御信号25−aが発生せず転流
制御信号25− a’が生じてしまう。従つて.転流制
御信号26−aと25−aとの正常な位相間隔が確保で
きず、前記転流制御信号25−a’は、転流制御信号2
6− a’との位相間隔が小さくなり、実際の回転子の
位置を与える情報信号とならない。他の相についても同
様であるため、このような切換えを行なうと駆動電流の
適正な転流状態が得られず、瞬時にモータが脱調停止す
ることがある。脱調しない場合でも、コミユテータ素子
4−A,4−B,4−C,5−A,5−B,5−cに過
大な電流が流れ、これを損傷する。一方、同期信号にも
とづく回転状態においても、負荷が軽くなると、界磁ロ
ータ1の位相進み状態、すなわち第3図のαが小さくな
つて、第3図の逆起電圧信号20−a′の状態に近づい
ていく。
このとき逆起電圧検出信号は22−a/0)ごとくであ
り、同期信号23−aと一致する。このような状態をと
らえて切換を行なうならば、上記の問題点が除去される
であろう。本発明の基本的な考え方は、この点に着目し
たものである。
すなわち、同期信号と逆期電圧検出信号の位相差に着目
し、この位相差を零もしくは切換時にトラブルが生じぬ
範囲内の零近くに制御することによつて、同期信号によ
る回転状態から逆起電圧による回転状態への切換えを円
滑かつ安定に行なわしめることである。以下に本発明の
内容について、第4図および第5図により、位相差検出
方式の一実施例を説明する。第4図において22−A,
22−bおよび22−cは逆起電圧をもとに形成した逆
起電圧検出信号である。一方23−aはa相のための同
期信号であり、逆起電圧検出信号22−aとの論理比較
により29の実線のパルス幅信号を得る。このパルス幅
信号29はそのパルス幅が界磁ロータの位相進みに比例
する゛。しかし、このままでは、逆に同期信号23一a
が相対的に位相進みになつた瞬間にもパルス幅信号29
が発生してしまう。このため第5図の論理回路16−a
に示したように、22−bの反転信号を論理にカロえる
。これによつて位相差零を基準として、界磁ロータ1が
位相進みのとき、これに比例したパルス幅信号29、位
相遅れのときにパルス発生なしの条件が一定限界内で可
能となる。各位相についても同様にし、これを第5図の
論理回路17−aで結合すれば、そのパルス幅信号29
は第4図の実線および破線で示すような信号になる。一
方、界磁ロータの位相が遅れた状態にあり、同期信号が
第4図23−a′0状態となつたときは、前と同様に第
5図の論理回路16−dおよび論理回路17−bにより
、第4図30の位相遅れを示すパルス幅信号が得られる
。これらのパルス幅信号29および30を各々フイルタ
18−A,l8−bによつて平滑し、これを差動アンプ
19に印カロしたとき、その出力32は界磁ロータすな
わち回転信号の同期信号に対する位相差を示す直流信号
となる。出力32は位相進みで正の電圧、位相遅れで負
の電圧、位相差なしで零電圧となるので、この零もしく
は零近くの電圧値を検出して第1図の指令回路14を動
作させて切換信号28を発生せしめることにより同期信
号と逆起電圧検出信号の位相が合つた安定な切換を実現
することができる。
第6図は以上説明した本発明により、実際のモータを起
動した際のカロ速特件の一例を示すものである。切換時
の速度は290〜370(Rpm)であり、起動から切
換までの時間は約2.6秒である。なお、図の斜線部分
が安定して切換えられる回転数の範囲である。以上説明
したように本発明によれば同期信号から逆起電圧検出信
号への切換が円滑に行なわれ、きわめて安定な逆起電圧
検出形ブラシレスモータの実現が可能である。
なお、本発明は逆起電圧検出形のブラシレスモータの構
成方式あるいは構成素子の種類には無関係に適用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図および第3図は本発明の基本原理を説明
する図、第4図および第5図は本発明の実現に必要な位
相検出方式の一実施例の説明図、第6図は本発明による
カロ速特性の一例を示す図である。 4−A,4−B,4−C,5−A,5−B,5一c・・
・・・・コミユテータ素子、6−A,6−B,6一c・
・・・・・コミユテータ素子のプリドライバ一用のトラ
ンジスタ、9・・・・・・フイルタ回路、10・・・・
・・コンパレータ、11・・・・・・発振器、12・・
・・・・シフトレジスタ、13・・・・・・切換スイツ
チ、14・・・・・・指令回路、15・・・・・・ロジ
ツク回路、16−A,l6−B,l6−C,l7−A,
l7−B,l7−c・・・・・・論理回路、18−A,
l8−b・・・・・・フイルタ、19・・・・・・差動
アンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 界磁ロータと複数個の駆動巻線と、この駆動巻線に
    流れる駆動電流を切換えるためのコミユテータ素子を有
    するとともに、外部同期信号にもとづく転流制御装置に
    よつて前記コミユテータ素子のオンオフ状態を変化させ
    て前記ロータを起動し、これが一定回転速度に達したの
    ち、前記駆動巻線に発生した逆起電圧信号にもとづく転
    流制御信号によつて前記コミユテータ素子のオンオフ状
    態を変化させながら定常運転させる形式のブラシレスモ
    ータにおいて、起動後、時間の経過と共に周波数が増加
    する外部同期信号発振器と、該外部同期信号発振器より
    出力される同期信号またはこの同期信号と一定位相関係
    にある処理信号と前記逆起電圧信号またはこの逆起電圧
    信号と一定位相関係にある処理信号との位相差を検出す
    る位相差検出器と、この位相差検出器で検出された位相
    差が零もしくは零近くのときに前記同期信号によるモー
    タ運転から前記逆起電圧信号によるモータ運転に切換え
    る切換信号を発生する切換器とからなる起動装置を有す
    るブラシレスモータ。
JP50155062A 1975-12-26 1975-12-26 ブラシレスモ−タ Expired JPS5936520B2 (ja)

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JPS5280414A JPS5280414A (en) 1977-07-06
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JPS5280414A (en) 1977-07-06

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