JPS60204285A - Drive circuit for motor - Google Patents
Drive circuit for motorInfo
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- JPS60204285A JPS60204285A JP59057437A JP5743784A JPS60204285A JP S60204285 A JPS60204285 A JP S60204285A JP 59057437 A JP59057437 A JP 59057437A JP 5743784 A JP5743784 A JP 5743784A JP S60204285 A JPS60204285 A JP S60204285A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔−発明の利用分野〕
本発明は、例えばビデオテープレコーダ(VTR)等に
用いられる直流ブラシレスモータのモータ駆動回路に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [-Field of Application of the Invention] The present invention relates to a motor drive circuit for a DC brushless motor used, for example, in a video tape recorder (VTR).
板状永久磁石をロータとし、該ロータの回転に伴う磁界
方向の切換わ多位置を検出して電機子コイルに流れる電
流を切換えることによりトルクを得るようにした、いわ
ゆる直流ブラシレスモータがVTR等の駆動モータとし
て用いられでいる。近年、゛ポータプルVTRのように
、機器の小型・軽量化に伴って、この種のモータもより
小型ψ軽量化が望まれている。A so-called DC brushless motor uses a plate-shaped permanent magnet as a rotor, and obtains torque by detecting the multiple positions in which the direction of the magnetic field changes as the rotor rotates and switching the current flowing through the armature coil. It is used as a drive motor. In recent years, as devices such as portable VTRs have become smaller and lighter, this type of motor has also been desired to be smaller and lighter.
第1図は三相直流ブラシレスモータのモータ駆動回路の
一従来例を示す回路図であって、lは三相直流ブラシレ
スモータのロータ、2,3.4は三相直流ブラシレスモ
ータの固定子コイル、5゜6.7,8.9.10はトラ
ンジスタ、11は直流電圧源、12はロータ回転位置検
出回路、13は切換制御回路である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional example of a motor drive circuit for a three-phase DC brushless motor, where l is the rotor of the three-phase DC brushless motor, and 2, 3.4 are the stator coils of the three-phase DC brushless motor. , 5°6.7, 8.9.10 are transistors, 11 is a DC voltage source, 12 is a rotor rotational position detection circuit, and 13 is a switching control circuit.
第2図は三相直流ブラシレスモータの動作説明図であっ
て、同図(a)はロータの展開図、同図(b)はロータ
の磁極による磁束分布図、同図(c) 、 (d) 、
(e) 。Figure 2 is an explanatory diagram of the operation of a three-phase DC brushless motor, in which (a) is an exploded view of the rotor, (b) is a magnetic flux distribution diagram due to the rotor's magnetic poles, and (c) and (d). ),
(e).
(f)はロータと固定子コイルとの間の経時的な相対的
位置関係を示す説明図であシ、第1図に対応する部分に
は同一符号をつけ、また、横軸に、同図(b)に示すよ
うに、電気角をとシ、さらに、同図(e)〜(f)で固
定子コイルに流れる駆動電流の向きを、周知のように、
・印およびX印で表わしている。(f) is an explanatory diagram showing the relative positional relationship over time between the rotor and the stator coil; parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the horizontal axis is As shown in (b), the electrical angle is changed, and the direction of the drive current flowing through the stator coil in (e) to (f) of the same figure is changed as is well known.
・Represented by marks and X marks.
第3図は各固定子コイル毎の駆動電流とトルクとの関係
を示すQ性図であって、同図(b)、(c)は第2図の
固定子コイル2について、同図(d)、(e)は同じく
固定子コイル3について、同図(f)、(g)は同じく
固定子コイル4について示しておシ、同図(a)はロー
タの磁極による磁束密度の経時的変化を、また、同図(
h)はロータに生ずる全トルクの経時的変化を示してい
る。FIG. 3 is a Q characteristic diagram showing the relationship between drive current and torque for each stator coil, and FIG. ) and (e) also show the stator coil 3, (f) and (g) show the same stator coil 4, and (a) shows the change in magnetic flux density over time due to the magnetic poles of the rotor. Also, the same figure (
h) shows the change over time in the total torque developed in the rotor.
なお、第3図のj1+ t2+ tal t4は各固定
子コイル2,3.4が夫々第2図((り 、 (d)
、 (e) 、 (f)に示すロータとの相対位置にあ
る時刻を示し、第3図(a)はロータ1の回転によって
固定子コイル2が受ける磁束密度φ0の経時的変化を示
すものであって、固定子コイル3.4が受ける磁束密度
の経時的変化はこれよりも夫々電気角で120°、24
0°遅れてい(る。、また、第2図では、説明の便宜上
、ロータ1′が固定され、固定子コイル2,3.4が回
転しているように示している。なお、固定子コイル2゜
3.4が受ける磁束密度とは、実際に、ロータ1′にト
ルクを生じさせる駆動電流が流れる部分(すなわち、第
2図(c)〜(f)において、各固定子コイル2.3.
4の電流の方向の符号・、×が付された紙面の垂直な部
分)が受ける磁束密度をいう。In addition, j1+t2+tal t4 in FIG. 3 indicates that each stator coil 2, 3.4 is
, (e) and (f) show the times at the relative positions with respect to the rotor, and FIG. Therefore, the changes over time in the magnetic flux density that the stator coil 3.4 receives are 120° and 24° in electrical angle, respectively.
Also, in FIG. 2, for convenience of explanation, the rotor 1' is shown as being fixed and the stator coils 2, 3, and 4 are rotating. The magnetic flux density received by the stator coils 2.3 and 2.3 is actually the portion where the drive current that generates torque in the rotor 1' flows (i.e., in FIGS. 2(c) to 2(f)), ..
It refers to the magnetic flux density received by the direction of the current in 4.
以下、第1図ないし第3図によシ、このモータ駆動回路
の動作について説明する。The operation of this motor drive circuit will be explained below with reference to FIGS. 1 to 3.
いま、時刻t0において、第2図(e)に示す位置に固
定子コイル2,3.4があるときに、切換制御回路13
は、ロータ回転検出回路12からの信号に基づいて、ト
ランジスタ7.9をオンさせ、トランジスタ5,6,8
.10’iオフさせる。このために、固定子コイル2.
3に第2図(c)に示す方向に一定の駆動電流I211
.が流れ、固定子コイル4には駆動電流が流れない。Now, at time t0, when the stator coils 2, 3.4 are in the position shown in FIG. 2(e), the switching control circuit 13
turns on transistor 7.9 based on the signal from rotor rotation detection circuit 12, and turns on transistors 5, 6, and 8.
.. 10'i off. For this purpose, stator coil 2.
3, a constant driving current I211 is applied in the direction shown in FIG. 2(c).
.. flows, and no drive current flows through the stator coil 4.
そこで、固定子コイル2の駆動電流工2とロータ1の磁
束密度41との積に比例したトルクT2がロータlに生
じ、また、固定子コイル3の駆動電流I3とロータ1の
磁束密度φ、に比例したトルクT3がロータ1に生じ、
ロータ1は第2図の左方に回転する。ロータ1による磁
束密度φ1は正弦波状の分布をなすものであるから、ロ
ータ1の回転とともに、固定子コイル2の駆動電流工、
によるトルクT2は漸次増加し、固定子コイル3の駆動
電流工、によるトルクT3は漸次減少する。Therefore, a torque T2 proportional to the product of the drive current 2 of the stator coil 2 and the magnetic flux density 41 of the rotor 1 is generated in the rotor l, and the drive current I3 of the stator coil 3 and the magnetic flux density φ of the rotor 1 are A torque T3 proportional to is generated in the rotor 1,
The rotor 1 rotates to the left in FIG. Since the magnetic flux density φ1 due to the rotor 1 has a sinusoidal distribution, as the rotor 1 rotates, the driving current of the stator coil 2,
The torque T2 due to the drive current of the stator coil 3 gradually increases, and the torque T3 due to the drive current of the stator coil 3 gradually decreases.
ロータ1が電気角で60°回転し、固定子コイル2.3
.4が第2図(d)に示す位置に達してトルクT2が最
大となる時刻t2では、切換制御回路13はオフしてい
たトランジスタ8をオンし、オンしていたトランジスタ
9をオフにする。このために、固定子コイル2.4に、
第2図(d)に示す方向に一定の駆動電流1□I I、
が流れ、同定子コイル3には駆動電流が流れなくなる。Rotor 1 rotates 60 degrees in electrical angle, stator coil 2.3
.. 4 reaches the position shown in FIG. 2(d) and at time t2 when the torque T2 becomes maximum, the switching control circuit 13 turns on the transistor 8 that had been off and turns off the transistor 9 that had been on. For this purpose, in the stator coil 2.4,
A constant driving current 1□II in the direction shown in FIG. 2(d),
flows, and no drive current flows through the identifier coil 3.
そこで、固定子コイル4の駆動電流I4とロータ1の磁
束密度φ、とでロータ1にトルクT4が生じ、トルクT
2と相まってロータ1はさらに第2図左方に回転する。Therefore, a torque T4 is generated in the rotor 1 due to the drive current I4 of the stator coil 4 and the magnetic flux density φ of the rotor 1, and the torque T
2, the rotor 1 further rotates to the left in FIG.
時刻t2以降のロータ1の回転では、トルクT2は漸次
減少し、トルクT4は漸次増加する0ロータ1が電気角
で60°回転し、固定子コイル2.3.4が第2図(、
)に示す位置に達してトルりI4が最大となる時刻t3
では、切換制御回路13は、オフしていたトランジスタ
6をオンするとともにオンしていたトランジスタ7をオ
フする。このために、固定子コイル2の通電は遮断され
て、固定子コイル3.4に第2図(e)に示す方向に駆
動型、流I3. I4が流れ、この駆動電流■、によっ
てロータ1にトルクT3が生ずる。トルクT3 + I
4によってロータ1は回転し、この回転にともなってト
ルクT3は漸次増加し、トルクT4は漸次減少する。During the rotation of the rotor 1 after time t2, the torque T2 gradually decreases and the torque T4 gradually increases.
) The time t3 at which the torque I4 reaches its maximum reaches the position shown in
Then, the switching control circuit 13 turns on the transistor 6 that had been off, and also turns off the transistor 7 that had been on. For this purpose, the stator coil 2 is de-energized and the stator coil 3.4 is driven in the direction shown in FIG. I4 flows, and torque T3 is generated in the rotor 1 by this driving current (2). Torque T3 + I
4, the rotor 1 rotates, and as the rotor 1 rotates, the torque T3 gradually increases and the torque T4 gradually decreases.
ロータ1が電気角で60’回転し、固定子コイル2.3
.4が第2図(f)に示す位置に達してトルクT3が最
大となる時刻t4では、切換制御回路13は、オフして
いたトランジスタ10をオンしてオンしていたトランジ
スタ8をオフする。このために、固定子コイル4の通電
は遮断されて固定子コイル2.3に第2図(f)に示す
方向に駆動電流I2. I、が流れ、この駆動電流工2
によってロータ1にトルクT2が生ずるo トルク’r
2.’r3によってロータ1は回転し、この回転に伴な
ってトルクT2は漸次増加し、トルクT3は漸次減少す
る。Rotor 1 rotates 60' in electrical angle, stator coil 2.3
.. At time t4, when T4 reaches the position shown in FIG. 2(f) and torque T3 reaches its maximum, the switching control circuit 13 turns on the transistor 10 that had been off and turns off the transistor 8 that had been on. For this reason, the stator coil 4 is de-energized and the stator coil 2.3 receives the drive current I2.3 in the direction shown in FIG. 2(f). I flows, and this driving current 2
Torque T2 is generated on rotor 1 by o torque 'r
2. The rotor 1 rotates due to 'r3, and as the rotor 1 rotates, the torque T2 gradually increases and the torque T3 gradually decreases.
このようにして、ロータ1が一定の方向に回転するトル
クが生ずるように、トランジスタ5〜10がオン、オフ
制御されて固定子コイル2,3.4の通電期間および駆
動電流の方向が設定される。In this way, the transistors 5 to 10 are controlled on and off, and the energization period of the stator coils 2 and 3.4 and the direction of the drive current are set so that a torque that rotates the rotor 1 in a constant direction is generated. Ru.
このように、電機子コイル2,3.4とロータ1の磁極
とが対向する位置によって、トルクT1.T2゜T3は
変化するので、ロータ1に得られる総トルクT、 (T
、=T1+T2+T、)は常に一定にならず、第3図(
h)に示すようにトルクリップルを含んでいる。In this way, the torque T1. Since T2゜T3 changes, the total torque T obtained by the rotor 1, (T
, =T1+T2+T,) is not always constant, and as shown in Fig. 3 (
Contains torque ripple as shown in h).
このトルクリップルのために、ロータ1は定速で回転し
ない。Because of this torque ripple, the rotor 1 does not rotate at a constant speed.
従来は、このトルクリップルを除去するため、トルクリ
ップルの周期よシも短い時間間隔で、間欠的にロータ1
を回転させる試みがなされたが、十分に定速回転させる
ことができなかった。また、ロータ1の重量を太きくし
たシ、フライホイール等を設けて回転むらを除いていた
が、近年のモータの小型φ軽量化に伴い、このような手
段を用いるこ−とができなくなった。Conventionally, in order to remove this torque ripple, the rotor 1 was intermittently rotated at time intervals shorter than the period of the torque ripple.
Attempts were made to rotate it, but it was not possible to rotate it at a sufficiently constant speed. In addition, rotational irregularities were eliminated by increasing the weight of the rotor 1, using a flywheel, etc., but as motors have become smaller and lighter in diameter in recent years, it has become impossible to use such methods. .
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、トル
クリップルの発生を抑制して、モータをきわめて定速で
回転させることのできるモータ駆動回路を提供するにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor drive circuit that eliminates the drawbacks of the prior art described above, suppresses the occurrence of torque ripple, and can rotate a motor at an extremely constant speed.
この目的を達成するため、本発明は、各固定子コイルに
銹起される逆起電力からトルクリップルを表わす信号を
検出し、該信号によシ該各固定子コイルに供給される電
流を増減し、該トルクリップルを抑圧するようにした点
に特徴がある。To achieve this objective, the present invention detects a signal representing torque ripple from the back electromotive force generated in each stator coil, and increases or decreases the current supplied to each stator coil based on the signal. However, it is characterized in that the torque ripple is suppressed.
以下、本発明の実施例を図面について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第4図は本発明によるモータ駆動回路の第1実施例を示
すブロック図であって、15,16.17はトランジス
タ、18は出力電流を変えられる電流源、19.20は
差動増幅器、21は補正信号発生回路、22は電流検出
器、23は定電圧源、24は検波器、25はロータの回
転速度を設定するための制御信号の入力端子であシ、第
1図に対応する部分には同一符号をつけている。なお、
図示していないが、トランジスタ5,6,7,15゜1
6.17のペース端子は、第1図の切換制御回路13の
ような切換制御回路に接続されておシ、それらのトラン
ジスタは、ロータの回転に伴って磁界方向の切換わシ位
置に同期して、オン・オフの動作が行なわれるようにな
っている。この実施例では、トランジスタ5,6.7を
飽和駆動してオン、オフ制御し、トランジスタ8.9.
10を非飽和駆動して電流源として動作させる。FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the motor drive circuit according to the present invention, in which 15, 16 and 17 are transistors, 18 is a current source that can change the output current, 19 and 20 are differential amplifiers, and 21 2 is a correction signal generation circuit, 22 is a current detector, 23 is a constant voltage source, 24 is a wave detector, and 25 is an input terminal for a control signal for setting the rotational speed of the rotor, the part corresponding to FIG. are given the same symbol. In addition,
Although not shown, transistors 5, 6, 7, 15°1
The pace terminals 6.17 are connected to a switching control circuit, such as switching control circuit 13 in FIG. The device is designed to perform on/off operations. In this embodiment, transistors 5, 6.7 are driven to saturation to control on/off, and transistors 8.9.
10 is driven in a non-saturated manner to operate as a current source.
次に、この実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
図示していない切換制御回路によって、トランジスタ5
〜10及びトランジスタ15〜17を所定の順序でオン
・オフさせて、固定子コイル2゜3.4に電流を供給し
、ロータを回転させる。A switching control circuit (not shown) controls the transistor 5.
10 and transistors 15 to 17 are turned on and off in a predetermined order to supply current to the stator coil 2°3.4 and rotate the rotor.
ロータが回転すると、固定子コイル2,3.4には、こ
れらが受けるロータからの磁束の変化に応じた逆起電力
が生ずる。これら逆起電力は各固定子コイル2,3.4
によってロータに生ずるトルクに非常によく対応してい
る。ここで、もし、トランジスタ5,6.7が非飽和領
域で動作するならば、第5図に示すように、固定子コイ
ル2の一端Xに実線で示すほぼ正弦波状の逆起電力e工
が生じ、同様に、固定子コイル3.4の一端y、zには
、破線で示すほぼ正弦波状の逆起電力e2.一点鎖線で
示すほぼ正弦波状の逆起電力e3が夫々生ずる。When the rotor rotates, a back electromotive force is generated in the stator coils 2, 3.4 in response to changes in the magnetic flux from the rotor that they receive. These back electromotive forces are generated by each stator coil 2, 3.4.
It corresponds very well to the torque generated on the rotor by the Here, if the transistors 5, 6.7 operate in the non-saturation region, as shown in FIG. Similarly, at one end y, z of stator coil 3.4, a substantially sinusoidal back electromotive force e2. shown by a broken line is generated. A substantially sinusoidal back electromotive force e3 shown by a dashed line is generated.
ところが、この実施例では、トランジスタ5゜6.7は
飽和領域で動作し、トランジスタ8,9゜10を非飽和
駆動し、かつ、固定子コイル2,3゜4の他端が互いに
接続されているから、いま、トランジスタ7がオンして
いるものとすると、この期間τ1、固定子コイル2の一
端Xに生ずる逆起電力e0は、第6図(a)の実線で示
すように、直流電圧源11つ電源電圧E0に固定される
。とのことは、第5図に示す逆起電力e1が期間11に
電源電圧E0に引き上げられたことになシ、このために
、固定子コイル3.4の一端7+zに生ずる逆起電力e
2 、 e3も、電源電圧E0と第5図に示す逆起電力
e1の差だけ引き上げられることになる。However, in this embodiment, the transistor 5°6.7 operates in the saturation region, drives the transistors 8, 9°10 out of saturation, and the other ends of the stator coils 2, 3°4 are connected to each other. Therefore, assuming that the transistor 7 is currently on, the back electromotive force e0 generated at one end X of the stator coil 2 during this period τ1 is equal to the DC voltage 11 power sources are fixed at the power supply voltage E0. This means that the back electromotive force e1 shown in FIG.
2 and e3 are also raised by the difference between the power supply voltage E0 and the back electromotive force e1 shown in FIG.
同様にして、トランジスタ6がオンして固定子コイル3
の一端yに生ずる逆起電力e2が電源電圧Eoに固定さ
れると、固定子コイル2,4の一端X。Similarly, transistor 6 turns on and stator coil 3
When the back electromotive force e2 generated at one end y of is fixed to the power supply voltage Eo, one end X of the stator coils 2 and 4.
2に生ずる逆起電力el、e3は引き上けられ、トラン
ジスタ5がオンして固定子コイル4の一嬬yに生ずる逆
起電力e3が電源電圧E0に固定されると、固定子コイ
ル2,3の一端x+ yに生ずる逆起電力e、、e2は
引き上げられる。When the transistor 5 is turned on and the back electromotive force e3 generated in the stator coil 4 is fixed at the power supply voltage E0, the stator coils 2, The back electromotive forces e, , e2 generated at one end x+y of 3 are pulled up.
したがって、固定子コイル2,3.4の一端X。Therefore, one end X of stator coil 2, 3.4.
y、zに生ずる各逆起電力e11 e21 e3は、第
6図(a)に示すように、最大値が電源電圧E。K等し
く、2つの最大値間に2つの最小値を有する波形となる
0
これら逆起電力el、 e2. e3は検波器24に供
給される。検波器24は、順次逆起電力e□、 e2.
e3のうちで最も低いレベルのものを検出し、第6図
(b)に示すリップル状の検波電圧e8を出力する。こ
の検波電圧eBは、先の第3図(h)で示したロータ1
(第1図)に生ずる合成トルクT。のトルクリップルと
ほぼ逆相の関係にある。The maximum value of each back electromotive force e11 e21 e3 generated in y and z is the power supply voltage E, as shown in FIG. 6(a). K equal, resulting in a waveform with two minimum values between two maximum values 0 These back emfs el, e2. e3 is supplied to the detector 24. The detector 24 sequentially detects back electromotive force e□, e2.
The lowest level of e3 is detected and a ripple-shaped detected voltage e8 shown in FIG. 6(b) is output. This detected voltage eB is determined by the rotor 1 shown in FIG. 3(h) above.
The resultant torque T generated in (Fig. 1). The relationship is almost inverse to the torque ripple.
なお、検波器24が、順次逆起電力e1. e2. e
3のウチ最も高いレベルのものと低いレベルのもの全検
出し、さらに、これら検出された逆起電力の差をとるよ
うに構成することにより、トランジスタ5,6.7を非
飽和動作させても、卯、5図に示す逆起電力e1. e
2. e3から第6図(b)に示す検波出力電圧eBを
得ることができる。Note that the detector 24 sequentially detects back electromotive force e1. e2. e
By detecting all of the highest level and lowest level among the three and further calculating the difference between these detected back electromotive forces, it is possible to operate the transistors 5 and 6.7 in a non-saturated manner. , rabbit, back electromotive force e1. shown in Fig. 5. e
2. The detected output voltage eB shown in FIG. 6(b) can be obtained from e3.
この検波出力電圧eBは可変利得増幅器21に供準電圧
が印加される。電流検出器22は微少な抵抗値を有する
抵抗からなり、固定子コイル2,3゜4に流れる駆動電
流の総和である駆動電流エアを検出し、この電流工、に
比例しだ電圧e、を発生する。This detected output voltage eB is applied to the variable gain amplifier 21 as a reference voltage. The current detector 22 is made of a resistor with a minute resistance value, and detects the drive current air, which is the sum of the drive currents flowing through the stator coils 2, 3, 4, and detects a voltage e proportional to this current. Occur.
固定子コイル2,3; 4は、内部抵抗を有しておシ、
実際には、各固定子コイル2,3.4の一端x、y、z
に生ずる逆起電力el、 e21 e3には、これら内
部抵抗の駆動電流による電圧降下分が含まれており、シ
たがって、検波出力電圧eBにも、この電圧降下分が含
まれている。これら電圧が印加されることによシ、可変
利得増幅器21は、検波出力電圧eBから固定子コイル
2,3.4の内部抵抗によるかかる電圧降下分を除去す
るとともに、所定の増幅率で増幅して先のトルクリップ
ルを補正するための補正電圧eTを発生する。Stator coils 2, 3; 4 have internal resistance;
Actually, one end of each stator coil 2, 3.4 x, y, z
The back electromotive forces el, e21 and e3 generated in the above include a voltage drop due to the drive current of these internal resistors, and therefore the detected output voltage eB also includes this voltage drop. By applying these voltages, the variable gain amplifier 21 removes the voltage drop due to the internal resistance of the stator coils 2, 3.4 from the detected output voltage eB, and amplifies it at a predetermined amplification factor. A correction voltage eT for correcting the previous torque ripple is generated.
この補正電圧eTは差動増幅器20に供給され、入力端
子25からのロータ1の回転速度を規定する制御電圧e
cと合成される。差動増幅器20の出力電圧ey1は差
動増幅器19に供給され、電流検出器22からの電圧e
8が合成される。差動増幅器19の出力電圧eIは電流
源18の制御電圧となり、出力電圧eIに応じて電流源
18の電流が変化する。This correction voltage eT is supplied to the differential amplifier 20, and the control voltage eT that specifies the rotational speed of the rotor 1 is supplied from the input terminal 25.
It is synthesized with c. The output voltage ey1 of the differential amplifier 20 is supplied to the differential amplifier 19, and the voltage ey1 from the current detector 22 is
8 are synthesized. The output voltage eI of the differential amplifier 19 becomes the control voltage of the current source 18, and the current of the current source 18 changes according to the output voltage eI.
一方、トランジスタ15.16.17は第1図に示した
切換制御回路13によって第1図に示したトランジスタ
8,9.10と同様にオン、オフ制御されておシ、トラ
ンジスタ15.16あるいは17がオンすると、このオ
ンしたトランジスタのコレクタに接続されたトランジス
タ8.9あるいは10のペースに電流源18から電流が
ベース電流として供給される。On the other hand, the transistors 15, 16, and 17 are controlled on and off by the switching control circuit 13 shown in FIG. When turned on, current is supplied from the current source 18 as a base current to the base of the transistor 8.9 or 10 connected to the collector of the turned-on transistor.
いま、トランジスタ7.16がオンすると、トランジス
タ9に電流源18からベース電流が流れ、このベース電
流に電流増幅率hFE倍したコレクタ電流が、駆動電流
として、トランジスタ6から固定子コイル2,3に流れ
る。トランジスタ15゜17がオンしているときも、同
様にして、トランジスタ8あるいは10に電流源】8か
らベース電流が供給され、このベース電流に応じたコレ
クタ電流が、駆動電流として、所定の固定子コイルに流
れる。Now, when the transistor 7.16 is turned on, the base current flows from the current source 18 to the transistor 9, and the collector current, which is the base current multiplied by the current amplification factor hFE, is transferred from the transistor 6 to the stator coils 2 and 3 as a drive current. flows. Similarly, when the transistors 15 and 17 are on, a base current is supplied from the current source 8 to the transistor 8 or 10, and a collector current corresponding to this base current is used as a drive current to drive a predetermined stator. flows into the coil.
差動増幅器19は利得が充分高くなるように構成されて
おり、電流検出器22に生ずる電圧降下e8が差動増幅
器20の出力電圧eMと等しくなるように、フィードバ
ック制御を行なう。かかるフィードバック制御によシ、
トランジスタ8,9.10のhFEのバラツキが眼状さ
れる。The differential amplifier 19 is configured to have a sufficiently high gain, and performs feedback control so that the voltage drop e8 occurring in the current detector 22 becomes equal to the output voltage eM of the differential amplifier 20. Due to such feedback control,
The variation in hFE of transistors 8, 9, and 10 is visible.
以上の構成により、トランジスタ8,9.10のコレク
タ電流は、可変利得増幅器21が出力する補正電圧eT
に応じて変化する。この場合、補正電圧e7は先のトル
クリップル(第3図(h))と逆位相の関係にあるから
、トランジスタ8,9.10のコレクタ電流(すなわち
、固定子コイル2,3゜4に流れる駆動電流)ft同一
時間軸で連らねて示すと、第7図(a)に示すようにな
シ、このようにして表わされる駆動電流エエには、各固
定子コイル2゜3.4に一定の駆動電流を流したときに
生ずるトルクリップルT。(第7図(b))とは逆相の
リップルが生じ、この駆動電流IXとロータ1による磁
束密度グ。(第3図(a))との相互作用によシ、ロー
タ1には、第7図(b)に示すように、一定のトルクT
Xが生ずる。したがって、ロータ1は円滑に回転するこ
とになる。With the above configuration, the collector current of the transistors 8, 9, and 10 is changed to the correction voltage eT output from the variable gain amplifier 21.
It changes depending on. In this case, since the correction voltage e7 is in an antiphase relationship with the previous torque ripple (Fig. 3 (h)), the collector current of the transistors 8, 9, and 10 (that is, the current flowing in the stator coils 2, 3, and 4) Drive current) ft When shown in series on the same time axis, it becomes as shown in Fig. 7 (a). Torque ripple T that occurs when a constant drive current is applied. A ripple with a phase opposite to that shown in FIG. 7(b) occurs, and the magnetic flux density due to this drive current IX and the rotor 1 increases. (Due to the interaction with FIG. 3(a)), the rotor 1 has a constant torque T as shown in FIG. 7(b).
X occurs. Therefore, the rotor 1 will rotate smoothly.
この実施例では、先にも述べたように、逆起電力81.
82183は固定子コイル2,3.4が受ける磁束密度
の変化によって生じ、ロータに生ずるトルクに非常によ
く対応しているから、はぼ正確なトルクリップルの補正
が実現でき−る。すなわち、各固定子コイル2.3.4
が受ける磁束密度がいかに変化して、たとえば、固定子
コイル2.3゜4が受ける磁束密度に相対的に差があっ
てロータに生ずるトルクリップルが不規則なものであっ
ても、逆起電力e□+ 82+ 83はそれに応じて変
化するものであるから、かかるトルクリップルを充分に
抑制することができる。In this embodiment, as mentioned earlier, the back electromotive force 81.
82183 is caused by changes in the magnetic flux density experienced by the stator coils 2, 3.4, and corresponds very well to the torque generated in the rotor, so that a very accurate torque ripple correction can be realized. That is, each stator coil 2.3.4
No matter how much the magnetic flux density received by the stator coil changes, for example, there is a relative difference in the magnetic flux density received by the stator coil 2.3°4, and even if the torque ripple that occurs in the rotor is irregular, the back electromotive force Since e□+82+83 changes accordingly, such torque ripple can be sufficiently suppressed.
なお、第4図において、入力端子25からの制御電圧e
cが一定のときには、ロータは一定の回転速度で回転す
るが、制御電圧ecを増減すると、これにともなって電
流検出器22の電圧降下esが差動増幅器20の出力電
圧eMと等しくなるように、電流源18が制御され、固
定子コイル2.3.4に流れる電流が埠減してロータの
回転速度が変化する。In addition, in FIG. 4, the control voltage e from the input terminal 25
When c is constant, the rotor rotates at a constant rotation speed, but when the control voltage ec is increased or decreased, the voltage drop es of the current detector 22 becomes equal to the output voltage eM of the differential amplifier 20. , the current source 18 is controlled, the current flowing through the stator coil 2.3.4 is reduced and the rotational speed of the rotor is changed.
第8図は第4図の一具体例を示す回路図であって、第4
図に対応する部分には同一符号が付けられている。FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific example of FIG.
Parts corresponding to the figures are given the same reference numerals.
第8図において、検波器24はダイオード26゜27.
28で構成され、電流検出器22は微少な抵抗値の抵抗
29で構成されている。In FIG. 8, the detector 24 includes diodes 26, 27, .
28, and the current detector 22 is composed of a resistor 29 having a minute resistance value.
可変利得増幅器21は、トランジスタ30.31゜32
.33.34と抵抗35及び定電圧源36か・ らなる
可変利得増幅部と、トランジスタ37.38゜39と抵
抗40及び定電流源41からなる電流調整部と、トラン
ジスタ42と抵抗43からなる検波出力電圧補償部とか
ら構成されている。The variable gain amplifier 21 includes a transistor 30.31°32
.. 33.34, a variable gain amplification section consisting of a resistor 35 and a constant voltage source 36; a current adjustment section consisting of a transistor 37.38.39, a resistor 40 and a constant current source 41; and a detection section consisting of a transistor 42 and a resistor 43. It consists of an output voltage compensation section.
差動増幅器20は、トランジスタ44,45゜46.4
7.48と抵抗49及び定電流源50から構成されてい
る。The differential amplifier 20 includes transistors 44, 45°46.4
7.48, a resistor 49, and a constant current source 50.
差動増幅器19は、トランジスタ51,52゜53.5
4,55.56と定電流源57から構成されている。The differential amplifier 19 includes transistors 51, 52°53.5
4, 55, 56 and a constant current source 57.
電流源18はトランジスタ58からなり、トランジスタ
56とともにカレント・ミラー回路’t+=成する。そ
して、トランジスタ58からは、差動増幅器19の出力
電流(トランジスタ56のコレクタ電流)K比例した電
流が得られるようになっている。The current source 18 consists of a transistor 58, which together with the transistor 56 forms a current mirror circuit 't+=. A current proportional to the output current of the differential amplifier 19 (collector current of the transistor 56) K is obtained from the transistor 58.
なお、59.60は定電圧電源である。61゜62.6
3は、夫々固定子コイル2,3.4の内部抵抗である。Note that 59.60 is a constant voltage power supply. 61°62.6
3 is the internal resistance of the stator coils 2, 3.4, respectively.
次に、この具体例の動作を説明する。Next, the operation of this specific example will be explained.
固定子コイル2.3.4の逆起電力によって、各コイル
2.3.4の一端X + V + Zに生じる電圧は、
検波器24のダイオード26,27.28によシ検波さ
れ、第6図(b)に示すようなリップルを有する検波出
力電圧eaが得られる。ただし、この検波出力電圧ea
は固定子コイル2,3.4の内部抵抗61,62.63
による電圧降下分を含んでいる。The voltage generated at one end X + V + Z of each coil 2.3.4 due to the back electromotive force of the stator coil 2.3.4 is:
It is detected by the diodes 26, 27, and 28 of the detector 24, and a detected output voltage ea having ripples as shown in FIG. 6(b) is obtained. However, this detection output voltage ea
are internal resistances 61, 62, 63 of stator coils 2, 3.4
This includes the voltage drop due to
固定子コイル2.3.4に流れる全電流■工は、抵抗2
9の両端電圧として抄出される。The total current flowing through the stator coil 2.3.4 is the resistance 2
It is extracted as the voltage across both ends of 9.
可変利得増幅器21において、トランジスタ39はコレ
クタ端子とベース端子とが接続されてダイオード接続さ
れ、そのコレクタ端子は電流源41を介して定電圧W5
9に、まだ、そのエミッタ端子は電流検出器22の抵抗
29に接続されている。In the variable gain amplifier 21, the transistor 39 is diode-connected with its collector terminal and base terminal connected, and the collector terminal is connected to a constant voltage W5 via a current source 41.
9, its emitter terminal is still connected to the resistor 29 of the current detector 22.
トランジスタ38は、エミッタ抵抗40とともにエミッ
タ接地増幅器を形成しており、そのペース端子はトラン
ジスタ39のベースに、そのコレクタ端子は、ダイオー
ド接続されたpnp)シンジスタのコレクタ端子に接続
されている。トランジスタ37のエミッタ端子は定電圧
源59に接続され、ベース端子はpnp)ランジスタ4
2のベース端子に接続されている。したがって、トラン
ジスタ37.42はカレントミラー回路を形成している
。Transistor 38 forms a common emitter amplifier with emitter resistor 40, its pace terminal being connected to the base of transistor 39 and its collector terminal connected to the collector terminal of a diode-connected pnp (pnp) synristor. The emitter terminal of the transistor 37 is connected to a constant voltage source 59, and the base terminal is connected to the transistor 4 (pnp).
It is connected to the base terminal of 2. Transistors 37, 42 thus form a current mirror circuit.
トランジスタ42のエミッタ端子は定電圧源59に接続
され、コレクタ端子は抵抗43を介して検波器24に接
続されている。The emitter terminal of the transistor 42 is connected to a constant voltage source 59, and the collector terminal is connected to the detector 24 via a resistor 43.
電流源41の電流は抵抗29に流れる駆動電流工、に比
べて無視できる程度に充分小さく、マた、抵抗29の抵
抗値をR2G、抵抗40の抵抗値を鳥。、抵抗43の抵
抗値をR43とし、かつ、固定子コイル2.3.4の内
部抵抗61.62.63の抵抗値を等しくシ、これらの
抵抗値f:rとしたとき、これら抵抗値を、
を満足するように設定することにより、抵抗43に固定
子コイル2.3.4の内部抵抗61,62゜63に生ず
る電圧降下に等しい電圧降下が生ずる。The current of the current source 41 is sufficiently small to be ignored compared to the driving current flowing through the resistor 29, and the resistance value of the resistor 29 is R2G, and the resistance value of the resistor 40 is R2G. , the resistance value of the resistor 43 is R43, the resistance values of the internal resistances 61, 62, and 63 of the stator coil 2.3.4 are equal, and these resistance values are f:r, then these resistance values are By setting so that , , and the like are satisfied, a voltage drop occurs across the resistor 43 equal to the voltage drop occurring across the internal resistances 61, 62 and 63 of the stator coil 2.3.4.
すなわち、電流源41の電流が無視できるから、トラン
ジスタ39のエミッタ電圧は、駆動電流エエによる抵抗
29の電圧降下R29・工、に等しり、シたがって、ト
ランジスタ38のエミッタ電圧もR29・■工に等しい
。この結果、トランジスタ38のエミッタ抵抗40に流
れる電流、すなわち、トランジスタ38.37のコレク
タ電流は、
となる。トランジスタ37.42はカレントミラー回路
を形成するから、トランジスタ37.42のコレクタ電
流は等しく、シたがって、トランジスタ42のコレクタ
電流が流れることによって生ずる抵抗43の電圧降下は
、
となシ、上記(1)式からこの電圧降下は、2r・IX
となる。電流検出器22の抵抗29に流れる駆動電流エ
エは、トランジスタ5,6.7のいずれか1つがオンし
、トランジスタ8.9.10のいずれか1つにベース電
流が供給されたときに、固定子コイル2,3.4のいず
れか2つが直列となシ、これら2つの固定子コイルに流
れる駆動電流であって、固定子コイル2,3.4の一端
x+7あるいは2に生ずる逆起電力el、 e2. e
3は、先に述べたように、これら2つの固定子コイルの
内部抵抗に生ずる駆動電流■工による電圧降下2rsI
Xを含んでいる。That is, since the current of the current source 41 can be ignored, the emitter voltage of the transistor 39 is equal to the voltage drop R29 of the resistor 29 due to the driving current A, and therefore the emitter voltage of the transistor 38 is also equal to R29. be equivalent to. As a result, the current flowing through the emitter resistor 40 of the transistor 38, that is, the collector current of the transistor 38 and 37 is as follows. Since the transistors 37 and 42 form a current mirror circuit, the collector currents of the transistors 37 and 42 are equal, so the voltage drop across the resistor 43 caused by the flow of the collector current of the transistor 42 is as follows. From formula 1), this voltage drop is 2r・IX
becomes. The drive current flowing through the resistor 29 of the current detector 22 becomes fixed when any one of the transistors 5, 6.7 is turned on and the base current is supplied to any one of the transistors 8, 9, 10. If any two of the child coils 2, 3.4 are connected in series, the driving current flowing through these two stator coils is the back electromotive force el generated at one end x+7 or 2 of the stator coils 2, 3.4. , e2. e
3 is, as mentioned earlier, the voltage drop 2rsI caused by the drive current 2 due to the internal resistance of these two stator coils.
Contains X.
抵抗43に生ずる電圧降下2r・エエは、検波器24の
検波出力電圧eBに含まれる内部抵抗61゜62.63
による電圧降下2r・Ixf:相殺する。The voltage drop 2r·ae that occurs across the resistor 43 is equal to the internal resistance 61°62.63 included in the detected output voltage eB of the detector 24.
Voltage drop due to 2r·Ixf: cancels out.
この結果、トランジスタ42のコレクタには、検波出力
電圧eBから内部抵抗61,62.63による電圧降下
分が除かれた、固定子コイル2,3゜4に生ずる逆起電
力のみに応じた電圧が得られる。As a result, the collector of the transistor 42 receives a voltage corresponding only to the back electromotive force generated in the stator coils 2 and 3°4, which is obtained by removing the voltage drop due to the internal resistors 61 and 62.63 from the detected output voltage eB. can get.
トランジスタ42のコレクタ電圧は、npn)ランジス
タ31とともに差動増幅器を形成するnpnトランジス
タ30のべ=−スに供給され、また、トランジスタ31
のベースには、定電圧源23の電圧が印加される。トラ
ンジスタ30.31のエミッタ端子はともにpnp)ラ
ンジスタ34のコレクタ端子に接続されている。トラン
ジスタ34は、定電流源をなすものであって、そのベー
ス端子はトランジスタ37のベース端子に接続され、ト
ランジスタ37とカレントミラー回路を形成している。The collector voltage of the transistor 42 is supplied to the base of the npn transistor 30 which together with the npn transistor 31 forms a differential amplifier;
A voltage from a constant voltage source 23 is applied to the base of the . The emitter terminals of transistors 30 and 31 are both connected to the collector terminal of transistor 34 (pnp). The transistor 34 serves as a constant current source, and its base terminal is connected to the base terminal of the transistor 37, forming a current mirror circuit with the transistor 37.
トランジスタ30のコレクタ端子はnpn)ランジスタ
32のコレクタ端子に、また、トランジスタ31のコレ
クタ端子はダイオード接続のnpnトランジスタ33の
コレクタ端子に接続されており、トランジスタ32.3
3は夫々のベース端子が互いに接続されてカレントミラ
ー回路を形成している。さらに、トランジスタ32のコ
レクタ、エミッタ間には、負荷抵抗35と定電圧源36
とが直列に接続されている。The collector terminal of the transistor 30 is connected to the collector terminal of the npn transistor 32, and the collector terminal of the transistor 31 is connected to the collector terminal of a diode-connected npn transistor 33.
3, the respective base terminals are connected to each other to form a current mirror circuit. Further, a load resistor 35 and a constant voltage source 36 are connected between the collector and emitter of the transistor 32.
are connected in series.
かかる構成において、トランジスタ30のベースに印加
された電圧とトランジスタ31のベースに印加される定
電圧源23の電圧との差電圧は、負荷抵抗35によって
決まる利得で増幅され、補正電圧eTとして差動増幅器
20に供給される。このトキ、トランジスタ34のコレ
クタ電流はトランジスタ37のコレクタ電流に等しく、
上記(2)式に示すように、電流検出器22の抵抗29
に生ずる電圧降下、したがって、駆動電流I、に比例し
ている。In such a configuration, the voltage difference between the voltage applied to the base of the transistor 30 and the voltage of the constant voltage source 23 applied to the base of the transistor 31 is amplified with a gain determined by the load resistor 35, and is converted into a differential voltage as a correction voltage eT. The signal is supplied to an amplifier 20. In this case, the collector current of transistor 34 is equal to the collector current of transistor 37,
As shown in equation (2) above, the resistance 29 of the current detector 22
The voltage drop occurring at I, is therefore proportional to the drive current I.
そこで、可変利得増幅器21の利得は、この駆動電流エ
エに応じて利得が制御される。この利得制御は、駆動電
流Ixが増減してもロータが一定のトルクで回転するよ
うにするものである。すなわち、駆動電流エエが質化す
ると、ロータに生ずるトルク、リップルも変化するが、
一定の抵抗値の抵抗35による一定の利得では、補正電
圧e+1’でこの変化するトルクリップルを補正するこ
とができず、このために、駆動電流lXに応じて利得を
変化させ、トルクリップルを除けるように補正電圧eT
を調整する0
なお、定電圧源36は、差動増幅器20のトランジスタ
45の動作点をトランジスタ44の動作点に一致させる
ものである。Therefore, the gain of the variable gain amplifier 21 is controlled according to this drive current AE. This gain control allows the rotor to rotate with a constant torque even if the drive current Ix increases or decreases. In other words, when the drive current becomes more qualitative, the torque and ripple generated in the rotor also change.
With a constant gain due to the resistor 35 having a constant resistance value, it is not possible to correct this changing torque ripple with the correction voltage e+1'. Therefore, the gain is changed according to the drive current lX to eliminate the torque ripple. The correction voltage eT
Note that the constant voltage source 36 makes the operating point of the transistor 45 of the differential amplifier 20 coincide with the operating point of the transistor 44.
得られた補正電圧eTは、差動増幅器20の差動対をな
す一方のpnp トランジスタ45のペースに印加され
、他方のpnp)ランジスタ44のベースには、入力端
子25から制御電圧ecが印加されるOトランジスタ4
4.45のエミッタ端子は、ともに定電流源50を介し
て定電圧源60に接続され、壕だ、トランジスタ44の
コレクタ端子は、ダイオード接続したnpn トランジ
スタ46のコレクタ端子に、トランジスタ45のコレク
タ端子は、npn)ランジスタ47のコレクタ端子に夫
々接続されており、トランジスタ46.47は夫々のベ
ース端子が互いに接続されてカレントミラー回路が形成
されている。さらに、トランジスタ47のコレクタ端子
には、ダイオード接続したnpn)ランジスタ48のベ
ース端子が接続され、このトランジスタ48のエミッタ
端子にはや荷抵抗49が接続されている。The obtained correction voltage eT is applied to the base of one pnp transistor 45 of the differential pair of the differential amplifier 20, and the control voltage ec is applied from the input terminal 25 to the base of the other pnp transistor 44. O transistor 4
The emitter terminals of 4.45 are both connected to a constant voltage source 60 via a constant current source 50, and the collector terminal of transistor 44 is connected to the collector terminal of diode-connected NPN transistor 46, and the collector terminal of transistor 45 is are connected to the collector terminals of the transistors 46 and 47, respectively, and the base terminals of the transistors 46 and 47 are connected to each other to form a current mirror circuit. Further, the collector terminal of the transistor 47 is connected to the base terminal of a diode-connected npn transistor 48, and the emitter terminal of this transistor 48 is connected to a load resistor 49.
そこで、トランジスタ44のペースに印加される制御電
圧ecとトランジスタ45のベースに印加される補正電
圧eTとの合成電圧が負荷抵抗49に生じ、出力電圧e
y1として差動増幅器19に供給される。Therefore, a composite voltage of the control voltage ec applied to the pace of the transistor 44 and the correction voltage eT applied to the base of the transistor 45 is generated in the load resistor 49, and the output voltage e
It is supplied to the differential amplifier 19 as y1.
差動増幅器19においては、差動対の一対のpnp)ラ
ンジスタ51のベースに差動増幅器20の出力電圧eM
が印加され、他方のpnp)ランラスタ520ベースに
電流検出器22の抵抗29に生じた電圧eBが印加され
る。また、トランジスタ51.52のエミッタ端子はと
もに定電流源57を介して定電圧源60に接続され、ト
ランジスタ51のコレクタ端子はダイオード接続したn
pn)ランジスタ53のコレクタ端子に、トランジスタ
52のコレクタ端子はnpn)ランジスタ54のコレク
タ端子に夫々接続されておシ、トランジスタ53.54
は夫々のベース端子が互いに接続されてカレントミラー
回路を形成している。さらに、トランジスタ54のコレ
クタ端子には、npn)ランジスタ55のベース端子が
接続され、このトランジスタ55のコレクタ端子は、エ
ミッタ端子が定電圧源60に接続されたダイオード接続
のpnpトランジスタ56のコレクタ端子に接続されて
いる0
かかる構成において、トランジスタ51.52の夫々の
ペースに印加される電圧eM、 e8の差電圧がトラン
ジスタ550ペースに印加され、このトランジスタ55
にはこのペース電圧に応じたコレクタ電流が流れる。In the differential amplifier 19, the output voltage eM of the differential amplifier 20 is applied to the base of a pair of pnp (pnp) transistors 51 of the differential pair.
is applied, and the voltage eB generated across the resistor 29 of the current detector 22 is applied to the base of the other pnp) run raster 520. Further, the emitter terminals of the transistors 51 and 52 are both connected to a constant voltage source 60 via a constant current source 57, and the collector terminal of the transistor 51 is connected to a diode-connected n
The collector terminals of the transistors 53 and 52 are connected to the collector terminals of the transistors 53 and 54, respectively.
Their base terminals are connected to each other to form a current mirror circuit. Further, the base terminal of an npn transistor 55 is connected to the collector terminal of the transistor 54, and the collector terminal of this transistor 55 is connected to the collector terminal of a diode-connected pnp transistor 56 whose emitter terminal is connected to a constant voltage source 60. In such a configuration, a voltage difference between the voltages eM and e8 applied to the respective paces of transistors 51 and 52 is applied to the transistors 550 and 550.
A collector current corresponding to this pace voltage flows through.
電流源18はpnp)ランジスタ58からなシ、このト
ランジスタ58は、そのベース端子がトランジスタ56
のベース端子に接続されて、トランジスタ56とカレン
トミラー回路を形成されている。また、トランジスタ5
8のエミッタ端子は定電圧源60に接続され、コレクタ
端子はトランジスタ15.16.17のエミッタ端子に
接続されている。The current source 18 is composed of a pnp transistor 58 whose base terminal is connected to the transistor 56.
The transistor 56 is connected to the base terminal of the transistor 56 to form a current mirror circuit. Also, transistor 5
The emitter terminal of transistor 8 is connected to a constant voltage source 60, and the collector terminal is connected to the emitter terminal of transistor 15, 16, 17.
そこで、トランジスタ58のコレクタ電流はトランジス
タ56のコレクタ電流、すなわち、トランジスタ55の
コレクタ電流に等しい。したがって、トランジスタ58
のコレクタ電流は、差動増幅器19に供給される。差動
増幅器20の出力電力eB(と電流検出器22の抵抗2
9に生ずる電圧e8との差電圧に応じて変化する。Therefore, the collector current of transistor 58 is equal to the collector current of transistor 56, that is, the collector current of transistor 55. Therefore, transistor 58
The collector current of is supplied to the differential amplifier 19. The output power eB of the differential amplifier 20 (and the resistance 2 of the current detector 22)
It changes according to the voltage difference between the voltage e8 and the voltage e8 generated at the voltage e8.
電流源18の電流は、オンしているトランジスタ15.
16あるいは17を通ってトランジスタ8.9あるいは
100ベースに供給される。トランジスタ8.9あるい
は10には、そのベース電流のhFE倍のコレクタ電流
が生じ、このコレクタ電流が、駆動電流エエとして固定
子コイル2,3゜4のうちの2つに流れ、また、電流検
出器22の抵抗29に流れる。The current of current source 18 flows through transistor 15. which is on.
16 or 17 to the base of transistor 8.9 or 100. A collector current hFE times the base current is generated in the transistor 8.9 or 10, and this collector current flows as a drive current to two of the stator coils 2 and 3. The current flows through the resistor 29 of the device 22.
ところで、トランジスタ8,9.10のhFEが異なる
とすると、トランジスタ8,9.10に生ずるコレクタ
電流は異なるから、トランジスタ8゜9.10へのベー
ス電流の供給が切換わる毎に、駆動電流エエも変化する
。これとともに、電流検出器22の抵抗29に生ずる電
圧e8も変化するから、差動増幅器19のトランジスタ
55のベース電圧も変化し、そのコレクタ電流も変化し
て電流源18の出力電流も変化する。この結果、駆動電
流■工も変化して抵抗29に生ずる電圧e8と差動増幅
器20の出力電圧eMとが等しくなるように、駆動電流
■工が設定される。したがって、トランジスタ8,9゜
10にhFEのバラツキがあっても、駆動電流Ixは一
定に保持される。By the way, if hFE of transistors 8, 9, 10 is different, the collector currents generated in transistors 8, 9, 10 are different, so every time the supply of base current to transistors 8, 9, 10 is switched, the drive current also changes. At the same time, the voltage e8 generated in the resistor 29 of the current detector 22 also changes, so the base voltage of the transistor 55 of the differential amplifier 19 also changes, its collector current changes, and the output current of the current source 18 also changes. As a result, the drive current (2) also changes and is set so that the voltage e8 generated across the resistor 29 and the output voltage eM of the differential amplifier 20 are equal. Therefore, even if there are variations in hFE in the transistors 8, 9 and 10, the drive current Ix is held constant.
以上のように、この実施例は、駆動電流によってロータ
に生ずるトルクリップルを制御するに際し、固定子コイ
ルに生ずる逆%l?力を検出して補正信号を得、該補正
信号によって駆動電流を変化させるようにしたものであ
る。かかる補正信号を得るか今に際し、この実施例では
、固定子コイルが有する内部抵抗、駆動電流の不所望な
増減、非飽和動作するトランジスタの電流増幅率hFE
のバラツキなどの影響を除くことができ、このために、
得られた補正信号としては、上記の逆起電力のみに応じ
たものとなる。この逆起電力とロータに生ずるトルクリ
ップルとは、ともにロータによる磁束によって生ずるも
のであるから、両者は周期、波形、位相などにおいて非
常によく対応している。As described above, in this embodiment, when controlling the torque ripple that occurs in the rotor due to the drive current, the inverse %l? that occurs in the stator coil? The force is detected to obtain a correction signal, and the drive current is changed based on the correction signal. When obtaining such a correction signal, in this embodiment, the internal resistance of the stator coil, undesired increase or decrease in drive current, and current amplification factor hFE of a transistor operating in a non-saturated manner are considered.
It is possible to remove the influence of variations in
The obtained correction signal corresponds only to the above-mentioned back electromotive force. This back electromotive force and the torque ripple generated in the rotor are both generated by the magnetic flux of the rotor, so they correspond very well in terms of period, waveform, phase, etc.
したがって、かかる補正信号によってロータに生ずるト
ルクリップルtttぼ完全に除くことができ、モータの
回転を非常に円滑なものとすることができる。Therefore, the torque ripple ttt generated in the rotor can be almost completely eliminated by such a correction signal, and the rotation of the motor can be made very smooth.
次に、第9図ないし第12図にょシ、単相直流ブラシレ
ス七−夕に対する本発明の第2実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention for a single-phase DC brushless Tanabata will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
第9図は単相直流ブラシレスモータの回転動作の説明図
であって、同図(a)はロータの展開図、同図(b)は
ロータの磁極による磁束密度分布図、同図(C) 、
(d)はロータに対する固定子コイルの経時的な相対位
置関係を示す説明図であシ、夫々第2図に対応して示し
ている。FIG. 9 is an explanatory diagram of the rotational operation of a single-phase DC brushless motor, in which (a) is an exploded view of the rotor, (b) is a magnetic flux density distribution diagram due to the magnetic poles of the rotor, and (C) is an illustration of the rotational operation of a single-phase DC brushless motor. ,
(d) is an explanatory diagram showing the relative positional relationship of the stator coil with respect to the rotor over time, and each diagram corresponds to FIG. 2.
第10図は従来のモータ駆動回路による単相直流ブラシ
レスモータの特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of a single-phase DC brushless motor using a conventional motor drive circuit.
第11図はこの実施例を示すブロック図であって、65
.66は固定子コイル、67.68,69゜70.71
は切換制御回路であり、第4図に対応する部分には同一
符号をつけている。また、第12図はこの実施例におけ
る駆動電流およびトルクを示す波形図である。FIG. 11 is a block diagram showing this embodiment, with 65
.. 66 is stator coil, 67.68, 69°70.71
is a switching control circuit, and parts corresponding to those in FIG. 4 are given the same reference numerals. Further, FIG. 12 is a waveform diagram showing the drive current and torque in this embodiment.
単相直流ブラシレスモータにおいで、ロータ1′は、第
9図(a)に示すように、大きな領域のN極とS極が交
互に配置され、これら磁極の1つおきの境界には、小さ
な領域のN極とS極が配置されている。第9図(a)で
は、磁極の配列順序を図面左から右へみると、大きな領
域のS極と次の大きな領域のN極との間に、小さな領域
のN極、次に、小さ々領域のS極が存在する。このため
に、ロータ1′による磁束分布は、第9図(b)に示す
ように、大きな領域のS極と次の大きな領域のNWとの
境界での磁束の反転領域で、小さな領域のN極、S極に
よって磁束歪みが生ずる。In a single-phase DC brushless motor, the rotor 1' has large areas of north and south poles arranged alternately, as shown in FIG. 9(a), and every other magnetic pole has a small The north and south poles of the region are located. In Fig. 9(a), when looking at the arrangement order of magnetic poles from left to right in the drawing, between the S pole of a large area and the N pole of the next large area, the N pole of a small area, then a small There is a south pole of the region. For this reason, the magnetic flux distribution due to the rotor 1' is, as shown in FIG. Magnetic flux distortion occurs due to the pole and south pole.
固定子コイル65,66け、ロータ1′に同軸に180
°の角間隔で配置されているが、ロータ1′に対する電
気角全基準とすると、これら固定子コイル65.66は
電気角1800で配置されており、第9しl (c)
、 (d)は、説明を簡単にするために、相互の電気角
間隔を維持し7つつ固定子コイル65.66を近接して
示している。65, 66 stator coils, 180 coils coaxial to rotor 1'
These stator coils 65,66 are arranged at an angular interval of 1800°, but if we take the full electrical angle reference to the rotor 1', these stator coils 65,66 are arranged at an electrical angle of 1800°, and the 9th angle l(c)
, (d) show the stator coils 65, 66 close together while maintaining their mutual electrical angle spacing for ease of explanation.
第9図において、ロータ1′は組面上右から左の方へ回
転するものとするが、説明の便宜上、第2図と同様に、
固定子コイル65.66の方が紙面1左から右の方へ移
動するものとする。In FIG. 9, it is assumed that the rotor 1' rotates from right to left on the assembly plane, but for convenience of explanation, the
It is assumed that the stator coils 65 and 66 move from the left to the right on the page 1.
固定子コイル65がこのように移動すると、この固定子
コイルに通電することによってロータ1′にトルクをケ
じさせる部分(すなわち、紙面に垂直な部分であって、
以下、トルク発生部分という)P11P2が受ける磁束
をみると、トルク発生部分p0が受ける磁束は、第10
図(a)の一点鎖線φ1□のように変化−シ、トルク発
生部分p2が受ける磁束は、同じく2点鎖線φ、2のよ
うに変化する。しだがって、固定子コイル65がロータ
1′にトルクを生じさせるために受ける磁束は、これら
磁束φ0.φ2の総和であって、第10図(a)の実線
φ、のように変化する。When the stator coil 65 moves in this way, a portion (i.e., a portion perpendicular to the plane of the paper) where torque is applied to the rotor 1' by energizing the stator coil 65 is generated.
Looking at the magnetic flux received by P11P2 (hereinafter referred to as the torque generating part), the magnetic flux received by the torque generating part p0 is the 10th
The magnetic flux received by the torque generating portion p2 changes as shown by the dashed dotted line φ1□ in FIG. Therefore, the magnetic flux that the stator coil 65 receives in order to generate torque on the rotor 1' is the magnetic flux φ0. It is the sum total of φ2, and changes as shown by the solid line φ in FIG. 10(a).
これに対して、固定子コイル66は固定子コイル65に
対して電気角で180°づれているから、固定子コイル
66が同様に受ける磁束は、第10図(b)に示すよう
に、固定子コイル65が受ける磁束φ、を18θ°位相
シフトしたll!2となる。On the other hand, since the stator coil 66 is shifted by 180 degrees in electrical angle with respect to the stator coil 65, the magnetic flux that the stator coil 66 similarly receives is as shown in FIG. 10(b). The magnetic flux φ received by the coil 65 is phase-shifted by 18θ°! It becomes 2.
一方、固定子コイル65.66は、電気角でi s o
”移動する毎に交互に通電される。従来のモータ駆動回
路では、固定子コイル65.66に流れる駆動電流は一
定の大きさである。第10図(c)は固定子コイル65
に流れる駆動電流を表わし、同図(d)は固定子コイル
66に流れる駆動電流を表わしている。On the other hand, the stator coils 65 and 66 have an electrical angle of is o
"Electrification is applied alternately each time the motor moves. In a conventional motor drive circuit, the drive current flowing through the stator coils 65 and 66 is of a constant magnitude. FIG.
(d) shows the drive current flowing through the stator coil 66.
そこで、固定子コイル65.66が第9図(C)に示す
位置にある時刻t1に、固定子コイル65に一定の駆動
電流工。を流し始め、固定子コイル66の通電を断つと
、この駆動電流工。と磁束φ□との積に比例したトルク
がロータ1′に生じ、ロータ1′は回転し、相対的に固
定子コイル65.66が移動する。そして、固定子コイ
ル65.66が電気角で180°移動して第9図(d)
に示す位置に達する時刻t2で、固定子コイル65の通
電が断たれて固定子コイル66に一定の駆動電流I。分
流し始める。すると、固定子コイル66の駆動電流I。Therefore, at time t1 when the stator coils 65 and 66 are in the position shown in FIG. 9(C), a constant drive current is applied to the stator coil 65. When the stator coil 66 starts to flow and the stator coil 66 is de-energized, this drive current works. A torque proportional to the product of and the magnetic flux φ□ is generated in the rotor 1', the rotor 1' rotates, and the stator coils 65 and 66 move relatively. Then, the stator coils 65 and 66 move by 180 degrees in electrical angle, as shown in Fig. 9(d).
At time t2 when the position shown in is reached, the stator coil 65 is de-energized and the stator coil 66 receives a constant drive current I. Begin to divert water. Then, the drive current I of the stator coil 66.
と磁束φ2との積に比例したトルクがロータ1′に生じ
、ロータl′はさらに回転して相対的に固定子コイル6
5゜66が移動する。A torque proportional to the product of and magnetic flux φ2 is generated in rotor 1', and rotor l' further rotates to relatively
5°66 moves.
このように、固定子コイル65.66が電気角で180
°移動する毎に通電を切換えることによシ、連続的にト
ルクが生じてロータ1′は回転しつづける0
この場合、第1O図(a)〜(d)から明らかなように
、固定子コイル65.66の通電期間は、夫々がロータ
1′の小さい領域のN極、S極によって磁束歪みが生じ
た磁束を受けた期間である。これは、ロータ1′による
磁束−11LI2の出来る限シ平坦な部分でトルクな生
じさせるようにするためであって、結果、ロータ1′に
生ずるトルク+r、l、は、第10図(e)に示すよう
になる。In this way, the stator coils 65 and 66 are 180 in electrical angle.
By switching the energization every time the rotor 1' moves, torque is continuously generated and the rotor 1' continues to rotate. The energization periods 65 and 66 are periods in which magnetic fluxes are subjected to magnetic flux distortion caused by the N and S poles of the small regions of the rotor 1', respectively. This is to make the magnetic flux -11LI2 caused by the rotor 1' generate as much torque as possible in a flat part, and as a result, the torque +r, l generated in the rotor 1' is as shown in Fig. 10(e). It becomes as shown in .
しかし、このように、/」・さい領域のN極、S極を設
けても、固定子コイル65.66が受ける磁束φ1.−
2には、第10図(a)、(b)に示すように、平坦な
部分は存在せず、固定子コイル65.66に流れる駆動
電流工。が一定であることから、ロータ1′に生ずるト
ルクT6は、810図(e)に示すように、トルクリッ
プルが生ずることになる。However, even if the N and S poles in the region are provided in this way, the magnetic flux φ1. −
2, as shown in FIGS. 10(a) and 10(b), there is no flat part and the drive current flows through the stator coils 65 and 66. Since this is constant, the torque T6 generated in the rotor 1' causes a torque ripple as shown in FIG. 810(e).
この実施例は、単相直流ブラシレスモータのかかるトル
フリラプスを除去するものである。This embodiment eliminates such torque lapses in single-phase DC brushless motors.
第11図において、固定子コイル65.66が、先に説
明したように、電気角180’だけ移動する毎に、切換
制御回路71によシ、トランジスタ69゜70が交互に
オン、オフされる。いマ、トランジスタ69がオンする
と、トランジスタ70はオフとなり、電流源18からの
電流は、ベース電流として、非飽和動作するトランジス
タ67に供給され、このベース電流のhpg()ランジ
スタロ7の電流増幅率)倍の駆動電流が、固定子コイル
65、トランジスタ67、電流検出器22を通して流れ
る0
固足子コイル65.66が電気角で18008動すると
、トランジスタ69はオフされてトランジスタ70をオ
ンされ、電流源18の電流が非飽和動作するトランジス
タ68にベース電流として供給される。しlこがって、
同足子コイル66に駆動電流が流れる。In FIG. 11, each time the stator coils 65, 66 move by an electrical angle of 180', the switching control circuit 71 turns on and off the transistors 69 and 70 alternately. . Now, when the transistor 69 is turned on, the transistor 70 is turned off, and the current from the current source 18 is supplied as a base current to the transistor 67, which operates in a non-saturated manner. ) times the drive current flows through the stator coil 65, transistor 67, and current detector 22. When the stator coils 65 and 66 move by 18008 electrical degrees, the transistor 69 is turned off and the transistor 70 is turned on, causing the current to flow through the stator coil 65, transistor 67, and current detector 22. The current of source 18 is supplied as a base current to transistor 68, which operates in a non-saturated manner. I shrank,
A drive current flows through the foot coil 66.
固定子コイル65.66が移動することにより、固定子
コイル65には、磁束φ1(第10図(a))による逆
起電力が生じ、この逆起電力はこの磁束(1と同様に変
化する。同様にして、固定子コイル66には、磁束?、
(第10図(b))による逆起電力が生じ、この逆起電
力はこの磁束φ2と同様に変化する。As the stator coils 65 and 66 move, a back electromotive force is generated in the stator coil 65 due to the magnetic flux φ1 (Fig. 10 (a)), and this back electromotive force changes in the same way as this magnetic flux (1). .Similarly, the stator coil 66 receives magnetic flux?
A back electromotive force is generated as shown in FIG. 10(b), and this back electromotive force changes in the same way as this magnetic flux φ2.
したがって、固定子コイル65の一端Rには、固定子コ
イル65に生じた逆起電力に、固定子コイル65の内部
抵抗による電圧降下分が加わった電圧病が佑じ、また、
固定子コイル66の一端Sには、固定子コイル66に生
じた逆起電力に、固定子コイル66の内部抵抗による電
圧降下分が加わ−っだ電圧e6が生ずる。Therefore, a voltage problem occurs at one end R of the stator coil 65, which is the back electromotive force generated in the stator coil 65 plus the voltage drop due to the internal resistance of the stator coil 65.
A voltage e6 is generated at one end S of the stator coil 66, which is the sum of the back electromotive force generated in the stator coil 66 and the voltage drop due to the internal resistance of the stator coil 66.
これらの電圧”ire≦は、検波器24で、第4図で示
した先の実施例と同様に検波され、検波出力電圧e五を
得る。この場合、第10図(a) 、 (b)から明ら
かなように、磁束φ1に応じた波形の固定子コイル65
に生ずる逆起電力が、磁束φ2に応じた波形の固定子コ
イル66に生ずる逆起電力よりも低い期間は、固定子コ
イル65の通電期間であシ、夫々の逆起電力の高低間が
逆となる期間は、固定子コイル660通電期間である。These voltages "ire≦" are detected by the detector 24 in the same manner as in the previous embodiment shown in FIG. 4, and a detected output voltage e5 is obtained. In this case, FIGS. 10(a) and (b) As is clear from the figure, the stator coil 65 has a waveform according to the magnetic flux φ1.
The period in which the back electromotive force generated at The period during which the stator coil 660 is energized is the stator coil 660 energization period.
したがって、検波出力電圧ekに含まれる逆起電力によ
る成分は、ロータに生ずるトルクリップルに応じた波形
となる。Therefore, the component due to the back electromotive force included in the detected output voltage ek has a waveform corresponding to the torque ripple occurring in the rotor.
以下の可変利得増幅器21、差動増幅器20.19の動
作は先の実施例と同様であって、差動増@器19の出力
電圧e1によって電流源18が制御され、固定子コイル
65.66に流れる駆動電流域は、第12図(a)に示
すように、ロータに生ずるトルクリップルに応じて変化
し、固定子コイル65、G6に一定の駆動電流を流した
ときに、第1.2図(b)の破線で示すように、リップ
ルを有すトルクT8が生じていたものが、トルクリップ
ルが除かれて、同図(b)の笑線で示すように、・一定
のトルクT妥が得られることになる。The following operations of the variable gain amplifier 21 and differential amplifiers 20.19 are similar to those in the previous embodiment, and the current source 18 is controlled by the output voltage e1 of the differential amplifier 19, and the stator coil 65.66 is controlled by the output voltage e1 of the differential amplifier 19. As shown in FIG. 12(a), the drive current range that flows into the rotor varies depending on the torque ripple that occurs in the rotor, and when a constant drive current is passed through the stator coils 65 and G6, the drive current range of 1.2 As shown by the dashed line in Figure (b), the torque T8 with ripples has been removed, and now, as shown by the dashed line in Figure (b), a constant torque T is reached. will be obtained.
以上、三相および単相の直流ブラシレスモーフを対象に
して実施例全説明したが、本発明は、任意の相数の直流
ブラシレスモーフに適用すること≠;できることはいう
までもない。Although all the embodiments have been described above with reference to three-phase and single-phase DC brushless morphs, it goes without saying that the present invention can be applied to DC brushless morphs with any number of phases.
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、固定子コイルに
流れる駆動電流を、該固定子コイルが受ける磁束の変化
を確集に相殺するように変化させることができるから、
該駆動電流と該磁束との積に比例するトルクを常に一定
にすることができ、トルクリップルを充分に抑制してモ
ータの回転をより円滑にすることができるものであって
、上記従来技術の欠点を除いて優れた機能のモータ駆動
回路を提供することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the drive current flowing through the stator coil can be changed so as to offset changes in the magnetic flux that the stator coil receives.
The torque proportional to the product of the drive current and the magnetic flux can be kept constant, and the torque ripple can be sufficiently suppressed to make the motor rotate more smoothly, which is different from the above-mentioned conventional technology. It is possible to provide a motor drive circuit with excellent functions except for the drawbacks.
第1図は従来のモータ駆動回路の一例を示す回路図、第
2図は三相直流ブラシレスモータの動作説明図、第3図
は第1図の各固定子コイル毎の駆動電流とトルクとの関
係を示す特性図、第4図は本発明によるモータ駆動回路
の第1実施例を示すブロック図、第5図は第4図の各固
定子コイルに生ずる逆起電力を示す波形図、第6図は第
4図の検波器の動作説明図、第7図は第4図の駆動電流
とトルクとの関係を示す特性図、第8図は第4図の一具
体例を示す回路図、第9図は単相直流ブラシレスモータ
の動作説明図、第10図は従来のモータ駆動回路による
単相直流モータの駆動電流とトルクとの関係を示す特性
図、第11図は本発明によるモータ駆動回路の第2実施
例を示すブロック図、第12図はその駆動電流とトルク
との関係を示す特性図である。
2.3.4・・・・・・固定子コイル、18・・・・・
・電流源、19.20・・・・・・差動増幅器、21・
・・・・・可変利得増幅器、22・・・・・・電流検出
器、24・・・・・・検波器、65.66・・・・・・
固定子コイル。
第1図
第3図
tlt2 t3 t4
第4図
第51刈
第6図
σa
第7図
第8図
第9図
1′
第70図Figure 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional motor drive circuit, Figure 2 is an explanatory diagram of the operation of a three-phase DC brushless motor, and Figure 3 shows the drive current and torque for each stator coil in Figure 1. 4 is a block diagram showing the first embodiment of the motor drive circuit according to the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram showing the back electromotive force generated in each stator coil in FIG. 4. The figure is an explanatory diagram of the operation of the detector in Figure 4, Figure 7 is a characteristic diagram showing the relationship between drive current and torque in Figure 4, Figure 8 is a circuit diagram showing a specific example of Figure 4, Fig. 9 is an explanatory diagram of the operation of a single-phase DC brushless motor, Fig. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between drive current and torque of a single-phase DC motor using a conventional motor drive circuit, and Fig. 11 is a motor drive circuit according to the present invention. FIG. 12 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between drive current and torque. 2.3.4... Stator coil, 18...
・Current source, 19.20...Differential amplifier, 21.
...Variable gain amplifier, 22...Current detector, 24...Detector, 65.66...
stator coil. Figure 1 Figure 3 tlt2 t3 t4 Figure 4 Figure 51 Figure 6 σa Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 1' Figure 70
Claims (1)
流を切換制御するようにしたモータ駆動回路において、
該ロータの回転に伴なって該固定子コイルに生ずる逆起
電力を検出し該逆起電力に応じた補正電圧を発生するM
lの手段と、該補正信号に応じて前記駆動電流を変化さ
せる第2の手段とを設け、前記ロータに生ずるトルクリ
ップルを制御することができるように構成したことを特
徴とす名モータ駆動回路。In a motor drive circuit that switches and controls the drive current to multiple stator coils in synchronization with the rotation of the rotor,
M that detects a back electromotive force generated in the stator coil as the rotor rotates and generates a correction voltage according to the back electromotive force;
1 and a second means for changing the drive current according to the correction signal, the motor drive circuit being configured to be able to control torque ripple occurring in the rotor. .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP59057437A JPH082191B2 (en) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | Motor drive circuit |
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US5886489A (en) * | 1996-12-04 | 1999-03-23 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for reducing spindle power and acoustic noise in a disk drive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH082191B2 (en) | 1996-01-10 |
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