JPS61224894A - 無刷子直流電動機 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は無刷子直流電動機に係り、特にスイッチング電
流の検出で起動を行なうのに好適な起動回路に関する。

〔発明の背景〕

従来の無刷子直流電動機を第５図、第６図により説明す
る。第５図は無刷子直流電動機の基本構成図で、１は交
流電源、２は交流電源１よシ直流電源に変換する整流回
路、６は６個のトランジスタＡ”、Ｂ”、Ｃ’で構成さ
れた◆アームトランジスタ群、４はＡ−、Ｂ−、Ｃ″″
で構成されたーアームトランジスタ群、５は＋アームダ
イオード群、６は−アームダイオード群、７は４アーム
および一アームトランジスタ群６．４と本アーム２よび
一アームダイオード５．６より構成され、４ア一ムトラ
ンジスタ群６のコレクタ端子と４ア一ムダイオード群５
のカソード端子が共通となり十端子だ接続され、−アー
ムトランジスタ群４のエミッタ端子が共通となりＥ端子
と接続され、−アームダイオード＃６のアノード端子が
共通となり一端子と接続されている半導体コミュテータ
、８は３相　結線上の固定子巻線、９は永久磁石を有す
る回転子、１０は半導体コミュテータ７のＥ端子から流
れる電流を検出する電流検出器、１１は電流検出器１０
で検出した信号と成る設定値とを比較する比較器、１２
は半導体コミュテータ７の導通遮断の時間の割合を制御
する制御回路である。第６図は以上の構成をまとめたブ
ロック図である。係る構成に２いて従来の無刷子直流電
動機の起動方式は、マイコン１５からの制御信号に基づ
いて制御回路１２よシ低周波の転流信号を出力し、本ア
ームトランジスタ群３のＡ、Ｂ、Ｃと−アームトランジ
スタ群４のＡ、Ｂ、Ｃを順次切換えて固定子巻線８に２
相通電して回転子９を起動するのであるうしかし、直流
電動機の特性は、第７図に示す如く低速回転においては
発生トルクが大きいｌ′ｃめ、不安定な起動となる。こ
れを改善する為に、起動時の電流を制限する必要がある
。固定巻線８に流れるｔａは、本アームトランジスタ群
３よυ固定子巻線８を通り一アームトラ／ジスタ群４を
介して電流検出器１０に流れて整流回路２の一側に戻る
。

この時の電流をＩｄと呼ぶ。父、本アームトランジスタ
群３は、回転周波数よシ高い周波数によって変調されて
いる為、断続する。従って、本アームトランジスタ群３
のいずれかのトランジスタが　　　・（ＪＮ状態の時は
上記の如く電流が流れるが、ＯＦＦ状態の時は、固定子
巻線８の自己誘導により固定子巻線８から一アームトラ
ンジスタ群４を介して電流検出１０を通υ、−アームダ
イオード群６を介して固定子巻線８へ戻る電流が流れる
。以上の電流をＩＭと呼び第８図（ａ）に示す電流が電
流検出器１０に流れる。この電流を総合してＩＭ′と呼
ぶ。このｘｄは直流電動機の負荷と相関がある為、この
工Ｍ′を電流検出６１０にて検出し、比較器１１の設定
レベルと比較し、比較器１１の出力を制御手段１２に送
シ、前述した本アームトランジスタ群６の変調信号のＯ
Ｎ　、ＯＦＦのＤｕｔｙと周波数を制御することにより
一定の電流レベル内で起動できる様にしていた。しかし
、この直流電動機の負荷に相関したＩＭを検出するには
、半　　　′導体コミ１チータフに一アームトランジス
タ群４のエミッタ共通端子をもつ半導体コミュテータを
便用しなければならず、この様な半導体コミュテータは
、特別な物として原価的にも高くなる問題があった。ま
た、一般的に製造されている半導体コミュテータは、前
述したＥ端子を持たない為、安価な汎用の半導体コミュ
テータが使用できない問題がめった。尚、起動が完了し
たことの判断は、固定子巻線に発生する誘起電圧が、設
定値以上となったのをマイコン１５が検知して行なわれ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は一アームトランジスタのエミッタ端子の
ない、安価な汎用半導体コミュテータを使用し、かつ安
定した起動回路を提供することにある。

〔発明の概要」 負荷と相関のあるＩＭを直流電流１ｄを検出し、これを
抵抗とキャパシタにより疑似的に作り、この疑似ＩＭに
より、起動時の電流を制限することにより、−アームト
ランジスタエミッタ端子のない安価な汎用半導体コミュ
テータを使用しても、安定した起動が出きるのである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第４図にて説明する。尚、
従来例と同一記号および同一番号の部品は、同一部品を
示ｒ０１３は汎用半導体コミーテ゛−夕で本アームトラ
ンジスタ群６のコレクタと＋アームダイオード群５０カ
ソードと共通接続し、＋端子と接続されている。−アー
ムトランジスタ群４のエミッタと−アームダイオード群
６のアノード側と共通接続し、一端子と接続されている
。

その為、電流検出器１０には、◆アームトランジスタ群
３による変調された断続電流しか流れないその為、信号
変換回路１４を設ける事により従来の問題点を改善でき
る。信号変換回路１４は第３図に示す構成になっている
。電流検出器１０にょ）得だ第４図（ａ）に示す直流を
光信号は、抵抗Ｒ１、キャパシタＣ１から成るフィルタ
ーを通過して比較６１の４端子に入力され、抵抗Ｒ３、
ＲΔで決められる設定値以上になると比較器１の出力が
、第４図（Ｃ）の如（Ｈｉレベルとなる。また、同時に
直流電流信号は増幅器に入力され、ダイオードＤ１、抵
抗Ｒ５キャパシタＣ２を介して断続電流信号のＯＮ区間
のピーク値をキャパシタＣ２にエネルギーとして保持し
、比較器６の一端子に出力する。又、断続電流がＯＦＦ
になると、前記保持したエネルギーを第４図（Ｄ）の如
く放電され比較器６に入力される。この第４図（Ｄ）の
信号は、第４図（ｂ）に示す従来信号に近似されるよう
回路定数が設定されている。比較器６は、放電レベルが
比較レベル以下となると第４図（Ｅ）に示す出力信号を
、抵抗Ｂ−７、キャパシタＣ３の積分回路により再度、
比較器２の一端子に人力する。該比較器２により第４図
（Ｆ）の如く波形整形して比較器２から出力される。そ
の後、第４因（ｂ）に示す変調信号と、第４図（Ｃ）・
（Ｆ）に示す電流制限信号をダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ
４およびトランジスタＴｒｌからなるＮＯＲ論理回路に
よシ合成して＋アームトランジスタ群６のオン期間を決
める第４図（Ｇ）に示す信号を得る。

尚、第４図（ａ）に示すピーク値は負荷が大きいと高く
、負荷が小さいと低くなる。そして、ピーク値が高い場
合は、エネルギーを放電する際時間がかかる。その為、
比較器６の比較レベルに落ちるまで時間がかかる為、最
初にＯＮした区間の次にＯＮすべき周期では、ＯＮする
ことができなくなる。父、ピーク値が低い場合は、エネ
ルギーの放電が速くなる為、第４図（ａ）の破線部分が
ＯＮすることになる。以上の構成によれば、負荷が重い
場合、エネルギーとして与えられる電流は大きくなり、
第４図（ＤＪの如く放電する。従って、第４図（ａ）の
破線部のように電流が流れず、回転力が大きくなりｒぎ
ることかなく、電流の位相の変わる速さより速く回転す
ること、いわゆる脱調を生じることがない。又、負荷が
軽い場合、エネルギーとして与えられる゛ｔ＃、信号は
小さくなり、第４図ＣＤ）に示す放電時間は短かくなる
。

従って第４図（ａ）の破線部で電流が流れて回転力が生
じるので、回転力が不足せず、起動不良とならない。そ
して、固定子巻線８に誘起した電圧により起動が完了し
たのをマイコンが検知すると、信号変換回路の出力制御
信号から、マイコンの出力制御信号による半導体コミユ
テータ１３の導通遮断に切換わる。

本実施例によれば−アームトランジスタ群のエミッタ端
子のない汎用パワーモジエールを使用しても安定した起
動が得られ、コスト低減の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体コミユテータに汎用品を使用す
る事が可能であり、半導体コミュテータ構造も簡略化さ
れコスト低減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１！１１は一実施例を示す回路図、第２図は一実施例
のブロック図、第３図は一実施例の信号変換回路図、第
４図は一実施例の−信号 変換回路の信号波形図、第５図は無刷子直流電露機の従
来の基本回路図、第６図は従来のブロック図、第７図は
直流電動機のトルクと回転数の関係図、第８図は電流検
出器に流れる波形を示す図である。 ７・・・半導体コミュテータ、８・・・固定子巻線、９
・・・回転子、１０・・・電流検出器、１１・・・比較
器、１２・・・制御手段、１３・・・汎用の半導体コミ
ュテータ、１４・・・信号変換回路。 ＄２図 早３区 トランジス９＃１オンララ閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 永久磁石ロータを有する無刷子直流電動機と、複数個の
   スイッチング素子より成る半導体コミュテータと、該半
   導体コミュテータに直流電源を供給する整流回路と、直
   流電源の負極側に接続された電流検出手段と、該電流検
   出手段に流れる電流の大きさにより半導体コミュテータ
   の導通遮断の時間割合を制御する制御手段とを有する回
   路において、前記電流検出手段と制御手段との間に、電
   流検出手段で検出した信 号を変換する変換回路と、該変換回路の出力が起動時に
   前記制御手段に入力されるように制御するマイコンとを
   備えた事を特徴とする無刷子直流電動機。