JPS61295894A - Drive device of commutatorless motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To set the current capacity of a switching element and the holding force of a permanent magnet to the capacity at rated value operation time by altering the limit value of a current supplied to a stator winding and the element in response to the rotating speed of a rotor. CONSTITUTION:Currents which flow to stator windings 4a-4c and switching elements 5a-5f are detected by a current detector 7, and the output is compared by a comparator 10 with the output of a reference voltage generator 9 for generating a level changing reference voltage in response to the output of a rotation detector 8. A one shot multivibrator 11 generates a pulse signal of the prescribed width from the rise of the output of the comparator 10. A control ler 13 inputs the outputs of a position detector 12 and the multivibrator 11, varies the limit value of the current supplied to the windings 4a-4c and the elements 5a-5f in response to rotating speed of a rotor 3, and the elements 5a-5f are turned OFF for the prescribed time when arrived at the limit value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕本発明は永久磁石よりなる回転子の回転
位置に応じて複数の固定子巻線に流れる電流を順次切換
制御することにより回転子を回転駆動する位置検出型の
無整流子電動機の駆動装置に関するものであって、その
目的とするところは、無整流子電動機を小屋かつ安価に
するととのできる駆動装置を提供することにある。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] The present invention provides a system for rotating and driving a rotor by sequentially switching and controlling currents flowing through a plurality of stator windings in accordance with the rotational position of a rotor made of permanent magnets. This invention relates to a drive device for a detection type non-commutator motor, and an object thereof is to provide a drive device that can make the non-commutator motor compact and inexpensive.

一般に、整流子を有する電動機は回転速度の可変中が大
きく、容量は小さくても高速回転により比較的高出力を
うろことができる利点を有するがその反面、整流子があ
るため、寿命の短いのが欠点である。そこで最近は整流
子機構を電子的なものにかえて無整流子型にすることが
行なわれている。しかし、従来のこれらの電動機は起動
時および起動後の低回転時において固定子巻線の誘起電
圧が低いため、固定子巻線およびその電流を制御するス
イッチング素子に長時間、大電流が流れることになる。In general, electric motors with a commutator have the advantage of being able to vary the rotational speed greatly, and even though their capacity is small, they can produce relatively high output due to high speed rotation. is a drawback. Therefore, recently, the commutator mechanism has been replaced with an electronic one and a non-commutator type. However, in these conventional motors, the induced voltage in the stator winding is low at startup and at low rotation speeds after startup, so a large current flows for a long time in the stator winding and the switching element that controls its current. become.

そのためにスイッチング素子に大容量のものが必要とな
り、また、回転子を構成する永久磁石は、減磁を防止す
るために保磁力の大きな磁石を必要とする。For this reason, the switching element needs to have a large capacity, and the permanent magnets forming the rotor need to have a large coercive force to prevent demagnetization.

本発明はこの問題を解決することによって、無整流子電
動機を小型かつ安価にすることをその目的とするもので
ある。An object of the present invention is to solve this problem and thereby make a commutatorless motor smaller and cheaper.

〔発明の構成〕本発明の無整流子電動機の駆動装置は、
永久磁石よりなる回転子と、この回転子に回転力を与え
るｎ相（ｎは２以上の整数）の固定子巻線と、前記回転
子の回転位置を検出する位置検出器と、前記固定子巻線
にそれぞれ接続され、その通電を制御する複数個のスイ
ッチング素子と、前記位置検出器の出力を入力して前記
複数個のスイッチング素子のオンオフを制御する制御器
とよりなる無整流子電動機において、前記固定子巻線お
よび前記スイッチング素子を流れる電流を検出する電流
検出器と、前記回転子の回転速度を検出する回転速度検
出器と、この回転速度検出器の出力信号に応じてレベル
の変化する基準電圧を発生する基準電圧発生器と、前記
電流検出器の出力とこの基準電圧発生器の出力とを比較
する比較器と、この比較器の出力の立上りよシ一定中の
パルス信号を発生し、これを前記制御器に出力するワン
ショットマルチバイブレータ回路とを有し、前記回転子
の回転速度に応じて前記固定子巻線および前記スイッチ
ング素子に流れる電流の限界値を変化させ、この限界値
に達したときは一定時間、前記スイッチング素子をオフ
にするよう構成されていることを特徴とする。[Configuration of the Invention] The drive device for a commutatorless motor of the present invention includes:
A rotor made of a permanent magnet, an n-phase (n is an integer of 2 or more) stator winding that applies rotational force to the rotor, a position detector that detects the rotational position of the rotor, and the stator. A non-commutator motor comprising a plurality of switching elements each connected to a winding and controlling energization thereof, and a controller inputting the output of the position detector to control on/off of the plurality of switching elements. , a current detector that detects the current flowing through the stator winding and the switching element, a rotation speed detector that detects the rotation speed of the rotor, and a level change according to the output signal of the rotation speed detector. a reference voltage generator that generates a reference voltage, a comparator that compares the output of the current detector with the output of the reference voltage generator, and a pulse signal that generates a constant pulse signal with respect to the rising edge of the output of the comparator. and a one-shot multivibrator circuit that outputs this to the controller, and changes the limit value of the current flowing through the stator winding and the switching element according to the rotation speed of the rotor, and controls the limit value of the current flowing through the stator winding and the switching element. The switching element is characterized in that the switching element is configured to be turned off for a certain period of time when the value is reached.

本発明の実施例を図面によって説明する。第１図は３相
巻線式無整流子電動機の駆動装置を示す図で、１は主電
源、２は回路電源、３は永久磁石よシ々る回転子、４ａ
、　４ｂ、　４ｅ　は固定子巻線、５ａ〜５ｆはスイッ
チング素子、６ａ〜６ｆはこれらと並列に接続された保
護ダイオードである。７は固定子巻線４ａ、　４ｂ、　
４ｃおよびスイッチング素子５ａ〜５ｆを流れる電流を
検出し、電圧信号として出力する電流検出器、８は回転
子３の回転速度を検出する回転速度検出器、９は回転速
度検知器８の出力に応じてレベルの変化する基準電圧を
発生する基準電圧発生器、１０は電流検出器７の出力と
基準電圧発生器９の出力とを比較する比較器、１１は比
較器１０の出力信号の立上シよシ一定巾のパルスを出力
するワンショットマルチバイブレータ回路、１２は回転
子３の回転位置を検出する位置検出器、１３はワンショ
ットマルチバイブレータ回路１１の出力と位置検出器１
２の出力とを入力してスイッチング素子５ａ〜５ｆのオ
ンオフを制御する制御器である０ 第２図は第１図の装置の動作を示すタイムチャートで、
Ａは起動後の回転子３の回転速度、Ｂは回転速度に対応
する基準電圧発生器９の出力信号で、電流制限値に対応
し、Ｃが実際に、スイッチング素子５３〜５ｆおよび固
定子巻線４ａ。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 is a diagram showing a drive system for a three-phase winding type non-commutator motor, where 1 is the main power supply, 2 is the circuit power supply, 3 is the permanent magnet type rotor, and 4a
, 4b, 4e are stator windings, 5a to 5f are switching elements, and 6a to 6f are protection diodes connected in parallel with these. 7 is stator winding 4a, 4b,
4c and a current detector that detects the current flowing through the switching elements 5a to 5f and outputs it as a voltage signal; 8 is a rotational speed detector that detects the rotational speed of the rotor 3; 9 is responsive to the output of the rotational speed detector 8; 10 is a comparator that compares the output of the current detector 7 and the output of the reference voltage generator 9; 11 is the rise timing of the output signal of the comparator 10; 12 is a position detector that detects the rotational position of the rotor 3; 13 is the output of the one-shot multivibrator circuit 11 and the position detector 1;
2 is a controller that controls the on/off of switching elements 5a to 5f by inputting the output of 0. FIG. 2 is a time chart showing the operation of the device shown in FIG. 1.
A is the rotational speed of the rotor 3 after startup, B is the output signal of the reference voltage generator 9 corresponding to the rotational speed and corresponds to the current limit value, and C is the actual output signal of the switching elements 53 to 5f and the stator winding. Line 4a.

４ｂ１″４Ｃに流れる電流の波形である。Ｄは電流検出
器７と基準電圧発生器９との出力を比較した比較器１０
の出力信号で、電流検出器７の出力が基準電圧発生器９
の出力Ｂを越えたときはＨになる。ＥはＤの信号の立上
夛より一定巾のパルスに出力するワンショットマルチバ
イア”Ｌ／−夕回路１１の出力信号であシ、この信号が
Ｈのときはすべてのスイッチング素子５３〜５ｆをオフ
にする。Ｆはスイッチング素子の１つのオンオフを表わ
し、Ｈの時にオンとなる。点線は位置検出器１２からの
オンパターンを表わす。ｆｘオ、ワンショットマルチバ
イブレータ回ｗ！１１の出力中はスイッチング素子５ａ
〜５ｆが十分にオフする時間を設定しておけばよい。4b1″4C is the waveform of the current flowing through it. D is the comparator 10 that compares the outputs of the current detector 7 and the reference voltage generator 9.
The output signal of the current detector 7 is the output signal of the reference voltage generator 9.
When the output exceeds B, it becomes H. E is the output signal of the one-shot multi-via "L/-" circuit 11 which outputs a constant width pulse from the rise of the signal of D. When this signal is H, all switching elements 53 to 5f are turned off. Turn off. F represents on/off of one of the switching elements, and turns on when it is H. The dotted line represents the on pattern from the position detector 12. During the output of fxo, one-shot multivibrator time w!11, switching element 5a
It is sufficient to set a time during which ~5f is sufficiently turned off.

以上の実施例において、本発明の駆動装置を３相巻線型
無整流子電動機について説明したがこれはｎ相（ｎは２
以上の整数）の電動機に適用できることはいうまでもな
い。In the above embodiments, the drive device of the present invention was explained for a three-phase wire-wound type non-commutator motor, but this is an n-phase (n is 2
Needless to say, the present invention can be applied to electric motors with integers greater than or equal to the above.

〔発明の効果〕以上述べたように本発明の駆動装置は固
定子巻線およびその通電を制御するスイッチング素子を
流れる電流の限界値を回転子が停止又は回転速度の低い
ときは小さく設定し、回転速度の増加に伴って高く設定
し、限界値に達したときはスイッチング素子を設定され
た一定時間、オフにするよう構成されているので無整流
子電動機の起動時および低速回転時におけるスイッチン
グ素子および固定子巻線の電流値を制限することができ
、スイッチング素子の電流容量および回転子を構成する
永久磁石の保磁力を定格運転時の容量に設定することが
可能となる。さらにスイッチング素子の制御を制御器１
３の信号によって行なうため、装置を小型簡素化するこ
とができる。したがって従来の無整流子電動機のもつ前
述の欠点を解消するので発明の目的を達成する効果を有
する。[Effects of the Invention] As described above, the drive device of the present invention sets the limit value of the current flowing through the stator winding and the switching element that controls its energization to a small value when the rotor is stopped or the rotation speed is low. The setting is set higher as the rotational speed increases, and when the limit value is reached, the switching element is turned off for a set period of time. Also, the current value of the stator winding can be limited, and the current capacity of the switching element and the coercive force of the permanent magnets constituting the rotor can be set to the capacity during rated operation. Furthermore, the controller 1 controls the switching elements.
Since this is performed using the signal No. 3, the device can be made smaller and simpler. Therefore, since the above-mentioned drawbacks of the conventional non-commutator motor are eliminated, the object of the invention can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図：本発明の無整流子電動機の駆動装置の構成を示
すブロック図 第２図：第１図の装置の各部における信号の波形図 １・・・主電源、２・・・回路電源、３・・・回転子、
４ａ、　４ｂ、　４ｅ・・・固定子巻線、５ａ〜５ｆ・
・・スイッチング素子、　６ａ〜６ｆ・・・ダイオード
、７・・・電流検出器、８・・・回転速度検出器、９・
・・基準電圧発生器、１０・・・比較器、１１・・・ワ
ンショトマルチバイブレータ回路、１２・・・位置検出
器、１３・・・制御器第１図 第２図Fig. 1: A block diagram showing the configuration of a drive device for a commutatorless motor according to the present invention Fig. 2: Waveform diagram of signals in each part of the device shown in Fig. 1 1...Main power supply, 2...Circuit power supply, 3...Rotor,
4a, 4b, 4e... stator winding, 5a to 5f.
...Switching element, 6a-6f...Diode, 7...Current detector, 8...Rotation speed detector, 9...
...Reference voltage generator, 10...Comparator, 11...One-shot multivibrator circuit, 12...Position detector, 13...Controller Fig. 1 Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 永久磁石よりなる回転子と、この回転子に回転力を与え
るｎ相（ｎは２以上の整数）の固定子巻線と、前記回転
子の回転位置を検出する位置検出器と、前記固定子巻線
にそれぞれ接続され、その通電を制御する複数個のスイ
ツチング素子と、前記位置検出器の出力を入力して前記
複数個のスイツチング素子のオンオフを制御する制御器
とよりなる無整流子電動機において、前記固定子巻線お
よび前記スイツチング素子を流れる電流を検出する電流
検出器と、前記回転子の回転速度を検出する回転速度検
出器と、この回転速度検出器の出力信号に応じてレベル
の変化する基準電圧を発生する基準電圧発生器と、前記
電流検出器の出力とこの基準電圧発生器の出力とを比較
する比較器と、この比較器の出力の立上りより一定巾の
パルス信号を発生し、これを前記制御器に出力するワン
シヨツトマルチバイブレータ回路とを有し、前記回転子
の回転速度に応じて前記固定子巻線および前記スイツチ
ング素子に流れる電流の限界値を変化させ、この限界値
に達したときは一定時間、前記スイツチング素子をオフ
にするよう構成されていることを特徴とする無整流子電
動機の駆動装置A rotor made of a permanent magnet, an n-phase (n is an integer of 2 or more) stator winding that applies rotational force to the rotor, a position detector that detects the rotational position of the rotor, and the stator. In a commutatorless motor comprising a plurality of switching elements each connected to a winding and controlling energization thereof, and a controller inputting the output of the position detector to control on/off of the plurality of switching elements. , a current detector that detects the current flowing through the stator winding and the switching element, a rotation speed detector that detects the rotation speed of the rotor, and a level change according to the output signal of the rotation speed detector. a reference voltage generator that generates a reference voltage, a comparator that compares the output of the current detector with the output of the reference voltage generator, and a pulse signal that generates a pulse signal of a constant width from the rising edge of the output of the comparator. , and a one-shot multivibrator circuit that outputs this to the controller, and changes the limit value of the current flowing through the stator winding and the switching element according to the rotational speed of the rotor, and adjusts the limit value A driving device for a commutatorless motor, characterized in that the switching element is configured to turn off the switching element for a certain period of time when