JP2001309691A - Switched reluctance motor and its sensorless drive circuit - Google Patents
Switched reluctance motor and its sensorless drive circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、スイッチドリラ
クタンスモータのセンサレス駆動回路と、そのセンサレ
ス駆動回路に使用されるスイッチドリラクタンスモータ
に関するものである。The present invention relates to a sensorless drive circuit for a switched reluctance motor and a switched reluctance motor used in the sensorless drive circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】 従来、スイッチドリラクタンスモータ
(以下「SRモータ」と称す)の駆動回路には、ロータ
リエンコーダなどのセンサが用いられており、そのセン
サによって回転子極の位置が検出され、所定のタイミン
グで転流が行われて、該SRモータが駆動されていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a drive circuit of a switched reluctance motor (hereinafter, referred to as an “SR motor”) uses a sensor such as a rotary encoder, and the sensor detects the position of a rotor pole and a predetermined position. The commutation is performed at the timing described above, and the SR motor is driven.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、かか
る回転子極の位置検出センサをSRモータの駆動回路に
用いると、回路コストがアップしてしまう。また、セン
サが故障すると、SRモータを駆動できなくなる。更
に、センサは、センサに付属する導線と共にSRモータ
のハウジング内の空間を占有するので、SRモータの小
型化が困難になる、などといった問題点がある。However, when such a rotor pole position detection sensor is used in a drive circuit of an SR motor, the circuit cost increases. If the sensor fails, the SR motor cannot be driven. Further, the sensor occupies a space in the housing of the SR motor together with the conductors attached to the sensor, so that it is difficult to reduce the size of the SR motor.
【0004】一方、SRモータの回転子極の位置とイン
ダクタンス値(又は、電機子電流値)との関係を予め測
定し、そのインダクタンス値に対する最適な通電パター
ンを算出して、これを記憶しておき、この通電パターン
を用いて、SRモータをセンサレスで駆動するものもあ
る。しかし、かかる方式では、予め通電パターンを算出
して記憶しておかなければならないので、その通電パタ
ーンの算出自体が困難であるだけでなく、通電パターン
を記憶するための回路が別途必要になって回路コストを
アップさせてしまうという問題点がある。On the other hand, the relationship between the position of the rotor pole of the SR motor and the inductance value (or the armature current value) is measured in advance, and the optimum energization pattern for the inductance value is calculated and stored. In some cases, the SR motor is driven sensorlessly using this energization pattern. However, in such a method, since the energization pattern must be calculated and stored in advance, not only is it difficult to calculate the energization pattern itself, but also a separate circuit for storing the energization pattern is required. There is a problem that the circuit cost is increased.
【0005】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、回転子極の位置検出センサや予め
算出した通電パターンを用いることの無い、スイッチド
リラクタンスモータのセンサレス駆動回路と、そのセン
サレス駆動回路に使用されるスイッチドリラクタンスモ
ータを提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a sensorless drive circuit for a switched reluctance motor that does not use a rotor pole position detection sensor or a previously calculated energizing pattern. It is an object of the present invention to provide a switched reluctance motor used in the sensorless drive circuit.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】 この目的を達成するた
めに請求項1記載のセンサレス駆動回路は、複数相の電
機子巻線が巻回された固定子と、その固定子内で回転可
能にされた回転子とを有するスイッチドリラクタンスモ
ータをセンサレスで駆動するものであり、前記複数相の
電機子巻線を順次励磁する相励磁回路と、その相励磁回
路により励磁の行われていない非励磁相の変圧器起電力
を検出する起電力検出回路と、その起電力検出回路によ
り検出された非励磁相の変圧器起電力に応じて前記相励
磁回路の励磁相を切り替えて転流を行う転流回路とを備
えている。In order to achieve this object, a sensorless drive circuit according to the first aspect of the present invention includes a stator having a plurality of armature windings wound thereon, and a rotatable interior of the stator. A phase-excitation circuit that sequentially excites the armature windings of the plurality of phases, and a non-excitation that is not excited by the phase excitation circuit. An electromotive force detection circuit for detecting a phase transformer electromotive force, and a commutator for performing commutation by switching an excitation phase of the phase excitation circuit in accordance with the non-excitation phase transformer electromotive force detected by the electromotive force detection circuit. And a flow circuit.
【0007】請求項1記載のスイッチドリラクタンスモ
ータのセンサレス駆動回路によれば、相励磁回路により
電機子巻線のいずれかの相が励磁されると共に、その相
励磁回路により励磁の行われていない非励磁相の変圧器
起電力が、起電力検出回路によって検出される。転流回
路は、起電力検出回路によって検出された非励磁相の変
圧器起電力に応じて、相励磁回路の励磁相を切り替えて
転流を行う。これにより、スイッチドリラクタンスモー
タがセンサレスで駆動される。According to the sensorless drive circuit of the switched reluctance motor of the first aspect, any one of the phases of the armature winding is excited by the phase excitation circuit, and the excitation is not performed by the phase excitation circuit. A transformer electromotive force in a non-excited phase is detected by an electromotive force detection circuit. The commutation circuit performs commutation by switching the excitation phase of the phase excitation circuit in accordance with the non-excitation phase transformer electromotive force detected by the electromotive force detection circuit. As a result, the switched reluctance motor is driven without a sensor.
【0008】請求項2記載のスイッチドリラクタンスモ
ータのセンサレス駆動回路は、請求項1記載のセンサレ
ス駆動回路において、前記起電力検出回路は、前記相励
磁回路により励磁の行われていない2以上の非励磁相の
変圧器起電力の電圧差を検出する電圧差検出回路と、そ
の電圧差検出回路により検出された電圧差が所定値以下
となった場合に前記転流回路へ転流指令を出力する転流
指令回路とを備えている。A sensorless drive circuit for a switched reluctance motor according to a second aspect of the present invention is the sensorless drive circuit according to the first aspect, wherein the electromotive force detection circuit includes two or more non-excitation circuits that are not excited by the phase excitation circuit. A voltage difference detection circuit for detecting a voltage difference of the transformer electromotive force of the excitation phase, and outputting a commutation command to the commutation circuit when the voltage difference detected by the voltage difference detection circuit becomes a predetermined value or less. A commutation command circuit.
【0009】請求項3記載のスイッチドリラクタンスモ
ータのセンサレス駆動回路は、請求項1又は2に記載の
センサレス駆動回路において、前記電圧差検出回路は、
前記2以上の非励磁相の変圧器起電力の電圧差を演算す
る差動アンプと、その差動アンプの出力電圧を正方向に
整流する倍電圧整流回路とを備えている。よって、2以
上の非励磁相の変圧器起電力の電圧差は、差動アンプに
よって演算された後に、倍電圧整流回路によって正方向
に整流されるので、必ず正の電圧値となる。従って、そ
の電圧差が所定値以下であるか否かの比較を、正電圧の
しきい値を用いて行うことができるので、かかる電圧差
の比較を容易に行うことができるのである。A sensorless drive circuit for a switched reluctance motor according to claim 3 is the sensorless drive circuit according to claim 1 or 2, wherein the voltage difference detection circuit is
A differential amplifier for calculating a voltage difference between the two or more non-excited phase transformer electromotive forces; and a voltage doubler rectifier circuit for rectifying the output voltage of the differential amplifier in the positive direction. Therefore, the voltage difference between the two or more non-excited phase transformer electromotive forces is calculated by the differential amplifier and then rectified in the positive direction by the voltage doubler rectifier circuit, so that the voltage difference always becomes a positive voltage value. Therefore, the comparison as to whether or not the voltage difference is equal to or less than the predetermined value can be performed using the threshold value of the positive voltage, and thus the comparison of the voltage difference can be easily performed.
【0010】請求項4記載のスイッチドリラクタンスモ
ータのセンサレス駆動回路は、請求項1から3のいずれ
かに記載のセンサレス駆動回路において、前記相励磁回
路から出力される相励磁信号をパルス幅変調して、前記
スイッチドリラクタンスモータの回転速度を調整するパ
ルス幅変調回路を備えている。このパルス幅変調回路に
よって、スイッチドリラクタンスモータの回転速度を調
整できると共に、相励磁信号に交流成分を加えて、非励
磁相の変圧器起電力を容易に検出することができる。A sensorless drive circuit for a switched reluctance motor according to a fourth aspect of the present invention is the sensorless drive circuit according to any one of the first to third aspects, wherein the phase excitation signal output from the phase excitation circuit is pulse width modulated. A pulse width modulation circuit for adjusting the rotation speed of the switched reluctance motor. With this pulse width modulation circuit, the rotational speed of the switched reluctance motor can be adjusted, and an AC component can be added to the phase excitation signal to easily detect the transformer electromotive force in the non-excitation phase.
【0011】請求項5記載のスイッチドリラクタンスモ
ータは、請求項1から4のいずれかに記載のセンサレス
駆動回路に使用されるものであり、前記電機子巻線は2
以上の同じ相の電機子巻線を有しており、その2以上の
同じ相の電機子巻線は、前記相励磁回路により励磁が行
われた場合に同じ極性を示すように前記固定子に巻回さ
れている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switched reluctance motor for use in the sensorless drive circuit according to any one of the first to fourth aspects.
The above-mentioned armature windings of the same phase have two or more armature windings of the same phase, and the armature windings of the same phase have the same polarity when excited by the phase excitation circuit. It is wound.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】 以下、本発明の好ましい実施例
について、添付図面を参照して説明する。図1は、本実
施例のスイッチドリラクタンスモータ(以下「SRモー
タ」と称す)の構成を示した簡略図である。SRモータ
1は、回転軸3に固設されたロータ2を、ステータ4内
に回転可能に軸支して構成されている。ロータ2は、回
転軸3に固設される円形のボス部2aと、そのボス部2
aの周方向に等間隔を空けて放射状に突設された4極の
ロータ極2bとを有している。また、ステータ4は、内
周方向に等間隔を空けて突設された6極のステータ極4
dを有している。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a simplified diagram showing a configuration of a switched reluctance motor (hereinafter, referred to as an “SR motor”) of the present embodiment. The SR motor 1 is configured by rotatably supporting a rotor 2 fixed to a rotating shaft 3 in a stator 4. The rotor 2 includes a circular boss 2 a fixed to the rotating shaft 3 and the boss 2
and four rotor poles 2b radially protruding at equal intervals in the circumferential direction of FIG. The stator 4 has six stator poles 4 protruding at equal intervals in the inner circumferential direction.
d.
【0013】この6極のステータ極4dには、A相、B
相、C相の3相の電機子巻線4a,4b,4cが対向す
るステータ極4dに2極ずつそれぞれ巻回されている。
この対向する2極の電機子巻線4a〜4cは、励磁(通
電)を行うことにより、その電機子巻線4a〜4cが巻
回されるステータ極4dをN極またはS極の同じ極性に
励磁する方向に巻回されている。これにより、励磁時に
おける非励磁相への漏れ磁束を多くして、非励磁相の変
圧器起電力の検出を良好にしている。The A-phase, B-phase
The three-phase armature windings 4a, 4b, 4c of phase C and phase C are wound two by two on the opposed stator pole 4d.
The opposed two-pole armature windings 4a to 4c are excited (energized) so that the stator poles 4d around which the armature windings 4a to 4c are wound have the same polarity of N pole or S pole. It is wound in the direction to excite. As a result, the leakage flux to the non-excited phase at the time of excitation is increased, and the detection of the transformer electromotive force in the non-excited phase is improved.
【0014】図2を参照して、この点を説明する。図2
(a)は、本実施例のSRモータ1においてA相の電機
子巻線4aを励磁した場合の磁束の状態を示した図であ
り、図2(b)は、従来のSRモータにおいてA相の電
機子巻線を励磁した場合の磁束の状態を示した図であ
る。図2に示すように、本実施例のSRモータ1では、
励磁されたA相のステータ極4dは、同じ極性のN極に
励磁されるので、励磁により生じる磁束5は、A相の電
機子巻線4aに対向しているロータ極2bから入って、
別のロータ極2bを通り、非励磁のステータ極4dであ
るB相及びC相のステータ極4dへ入って、A相のステ
ータ極4dへ戻っている。This point will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 2A is a diagram illustrating a state of a magnetic flux when an A-phase armature winding 4a is excited in the SR motor 1 according to the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating an A-phase in a conventional SR motor. FIG. 5 is a diagram showing a state of magnetic flux when the armature winding of FIG. As shown in FIG. 2, in the SR motor 1 of the present embodiment,
Since the excited A-phase stator pole 4d is excited to the N-pole of the same polarity, the magnetic flux 5 generated by the excitation enters from the rotor pole 2b facing the A-phase armature winding 4a.
It passes through another rotor pole 2b, enters the B-phase and C-phase stator poles 4d, which are the non-excited stator poles 4d, and returns to the A-phase stator pole 4d.
【0015】これに対し、図2(b)に示すように、従
来のSRモータでは、励磁されたA相のステータ極は、
一方がN極に他方がS極に励磁されるので、励磁により
生じる磁束5は、N極に励磁されたA相のステータ極か
ら対向するロータ極へ入り、更に、そのロータ極からS
極に励磁されたA相のステータ極へ入って、元のN極に
励磁されたステータ極へ戻っており、非励磁のB相及び
C相のステータ極への漏れ磁束が殆どない。On the other hand, as shown in FIG. 2B, in the conventional SR motor, the excited A-phase stator pole is
Since one is excited to the N-pole and the other to the S-pole, the magnetic flux 5 generated by the excitation enters the opposite rotor pole from the A-phase stator pole excited by the N-pole, and further from the rotor pole to the S-pole.
It enters the A-phase stator pole excited by the pole and returns to the original N-pole excited stator pole, and there is almost no leakage flux to the non-excited B-phase and C-phase stator poles.
【0016】両者を比較すれば明らかなように、本実施
例のSRモータ1では、励磁によってステータ極4dが
N極またはS極の同じ極性に励磁されるように電機子巻
線4a〜4cが巻回されているので、励磁時における非
励磁相への漏れ磁束を多くすることができる。漏れ磁束
が多くなると、モータの回転効率は悪くなるが、その
分、非励磁相の変圧器起電力の検出を良好に行うことが
でき、SRモータ1のセンサレス駆動を確実に行うこと
ができる。As is apparent from a comparison between the two, in the SR motor 1 of the present embodiment, the armature windings 4a to 4c are so excited that the stator poles 4d are excited to the same polarity of the N pole or the S pole. Since it is wound, it is possible to increase the leakage flux to the non-excitation phase at the time of excitation. When the leakage magnetic flux increases, the rotation efficiency of the motor deteriorates, but the transformer electromotive force in the non-excited phase can be detected satisfactorily, and the sensorless drive of the SR motor 1 can be reliably performed.
【0017】図3は、本実施例のセンサレス駆動回路の
概略的な構成を示したブロック図である。図3に示すよ
うに、センサレス駆動回路10は、主に、速度調整回路
11と、相励磁回路12と、センサレス制御回路13と
により構成されている。速度調整回路11は、所定のデ
ューティ比で発振する矩形波を出力するための公知のパ
ルス幅変調回路(PWM(Pulse Width Modulation)回
路)であり、回路内に設けられた図示しない可変抵抗の
抵抗値を変更することによって、出力される矩形波のデ
ューティ比を変更して、SRモータ1の回転速度を調整
している。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the sensorless drive circuit of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the sensorless drive circuit 10 mainly includes a speed adjustment circuit 11, a phase excitation circuit 12, and a sensorless control circuit 13. The speed adjusting circuit 11 is a known pulse width modulation circuit (PWM (Pulse Width Modulation) circuit) for outputting a rectangular wave oscillating at a predetermined duty ratio, and includes a variable resistor (not shown) provided in the circuit. By changing the value, the duty ratio of the output rectangular wave is changed, and the rotation speed of the SR motor 1 is adjusted.
【0018】相励磁回路12は、図4に示すインバータ
回路により構成されている。図4は、SRモータ1の3
相の電機子巻線4a〜4cを共に図示した相励磁回路1
2の回路図である。相励磁回路(インバータ回路)12
は、3相(A相、B相、C相)の電機子巻線4a〜4c
に、24ボルトの直流電圧を順次通電(励磁)切替する
ための回路である。相励磁回路12の直流電源21のプ
ラス側端子には、上アームトランジスタとしての3つの
PNPトランジスタQu1,Qv1,Qw1のエミッタ
端子が接続され、直流電源21のグランド側端子には、
下アームトランジスタとしての3つのN−MOS電界効
果トランジスタQx1,Qy1,Qz1のソース端子が
接続されて、これらにより3相の電機子巻線4a〜4c
に対応した3つのアームが形成されている。即ち、上ア
ームトランジスタQu1〜Qw1のコレクタ端子と、下
アームトランジスタQx1〜Qz1のドレイン端子との
間に、3相の電機子巻線4a〜4cがそれぞれ接続され
ている。The phase excitation circuit 12 is constituted by an inverter circuit shown in FIG. FIG.
Excitation circuit 1 showing phase armature windings 4a to 4c together
2 is a circuit diagram of FIG. Phase excitation circuit (inverter circuit) 12
Are armature windings 4a to 4c of three phases (A phase, B phase, C phase)
A circuit for sequentially switching energization (excitation) of a 24 volt DC voltage. The emitter terminals of three PNP transistors Qu1, Qv1, and Qw1 as upper arm transistors are connected to the plus side terminal of the DC power supply 21 of the phase excitation circuit 12, and the ground side terminal of the DC power supply 21 is
The source terminals of three N-MOS field effect transistors Qx1, Qy1, and Qz1 as lower arm transistors are connected, and these are used to form three-phase armature windings 4a to 4c.
Are formed. That is, the three-phase armature windings 4a to 4c are connected between the collector terminals of the upper arm transistors Qu1 to Qw1 and the drain terminals of the lower arm transistors Qx1 to Qz1, respectively.
【0019】上アームトランジスタQu1〜Qw1のベ
ース・エミッタ間には、保護及びベース電圧のフローテ
ィング防止用の4.7kΩの抵抗Ru1〜Rw1が接続
されており、また、上アームトランジスタQu1〜Qw
1のベース端子には、180Ω(2W)の抵抗Ru2〜
Rw2の一端が接続され、その抵抗Ru2〜Rw2の他
端には、NPNトランジスタQu2〜Qw2のコレクタ
端子が接続されている。トランジスタQu2〜Qw2の
エミッタ端子は接地されると共に、そのベース・エミッ
タ間には10kΩの抵抗Ru3〜Rw3が接続されてい
る。更に、トランジスタQu2〜Qw2のベース端子に
は、4.7kΩの抵抗Ru4〜Rw4の一端が接続され
ている。この抵抗Ru4〜Rw4の他端は、相励磁回路
12の入力端として、後述するセンサレス制御回路13
の出力端a〜cと接続され、センサレス制御回路13の
出力に応じて、上アームトランジスタQu1〜Qw1が
オンまたはオフするように構成されている。Between the bases and the emitters of the upper arm transistors Qu1 to Qw1, 4.7 kΩ resistors Ru1 to Rw1 for protection and prevention of floating of the base voltage are connected.
1 base terminal has a resistance Ru2 of 180Ω (2W).
One end of Rw2 is connected, and the other ends of the resistors Ru2 to Rw2 are connected to the collector terminals of NPN transistors Qu2 to Qw2. The emitter terminals of the transistors Qu2 to Qw2 are grounded, and 10 kΩ resistors Ru3 to Rw3 are connected between their base and emitter. Further, one ends of 4.7 kΩ resistors Ru4 to Rw4 are connected to base terminals of the transistors Qu2 to Qw2. The other ends of the resistors Ru4 to Rw4 are used as input terminals of the phase excitation circuit 12 as sensorless control circuits 13 to be described later.
And the upper arm transistors Qu1 to Qw1 are turned on or off according to the output of the sensorless control circuit 13.
【0020】下アームトランジスタQx1〜Qz1のゲ
ート・ソース間には、保護及びゲート電圧のフローティ
ング防止用の10kΩの抵抗Rx1〜Rz1が接続され
ている。また、下アームトランジスタQx1〜Qz1の
ゲート端子は、1kΩの抵抗Rx2〜Rz2を介してセ
ンサレス制御回路13の出力端a〜cと接続されると共
に、チョッパドライバとしてのNPNトランジスタQx
2〜Qz2のコレクタ端子と接続されている。このトラ
ンジスタQx2〜Qz2は、エミッタ端子が接地され、
そのベース・エミッタ間に10kΩの抵抗Rx3〜Rz
3が接続された、いわゆるオープンコレクタ形のNPN
デジタルトランジスタとされている。このトランジスタ
Qx2〜Qz2のベース端子は、10kΩの抵抗Rx4
〜Rz4を介して速度調整回路(PWM回路)11の出
力端に接続されている。よって、下アームトランジスタ
Qx1〜Qz1は、センサレス制御回路13の出力と速
度調整回路(PWM回路)11の出力とに応じてオンま
たはオフされる。具体的には、下アームトランジスタQ
x1〜Qz1は、センサレス制御回路13からハイ信号
が出力されており、かつ、速度調整回路11からロウ信
号が出力されてトランジスタQx2〜Qz2がオフして
いる場合に限りオンされる。Between the gates and sources of the lower arm transistors Qx1 to Qz1, 10 kΩ resistors Rx1 to Rz1 for protection and prevention of floating of the gate voltage are connected. Further, the gate terminals of the lower arm transistors Qx1 to Qz1 are connected to the output terminals a to c of the sensorless control circuit 13 via the 1 kΩ resistors Rx2 to Rz2, and the NPN transistor Qx as a chopper driver.
2 to Qz2. The transistors Qx2 to Qz2 have their emitter terminals grounded,
10 kΩ resistors Rx3 to Rz between the base and the emitter
3 is connected, so-called open collector type NPN
It is a digital transistor. The base terminals of the transistors Qx2 to Qz2 have a resistance Rx4 of 10 kΩ.
To the output terminal of the speed adjustment circuit (PWM circuit) 11 through Rz4. Therefore, the lower arm transistors Qx1 to Qz1 are turned on or off according to the output of the sensorless control circuit 13 and the output of the speed adjustment circuit (PWM circuit) 11. Specifically, the lower arm transistor Q
x1 to Qz1 are turned on only when a high signal is output from the sensorless control circuit 13 and a low signal is output from the speed adjustment circuit 11 to turn off the transistors Qx2 to Qz2.
【0021】前記した通り、速度調整回路11からは所
定のデューティ比の矩形波が出力されるので、下アーム
トランジスタQx1〜Qz1は、上アームトランジスタ
Qu1〜Qw1がオンされている間に、速度調整回路1
1の矩形波のデューティ比でオンオフを繰り返す。電機
子巻線4a〜4cへの通電と非通電とは、この下アーム
トランジスタQx1〜Qz1のオンオフに連動して切り
替えられる。よって、非励磁相の変圧器起電力を検出す
るために必要な交流成分を、パルス幅変調回路により構
成される速度調整回路11によって生成することができ
るのである。As described above, a rectangular wave having a predetermined duty ratio is output from the speed adjusting circuit 11, so that the lower arm transistors Qx1 to Qz1 can adjust the speed while the upper arm transistors Qu1 to Qw1 are on. Circuit 1
On / off is repeated at a duty ratio of 1 square wave. The energization and non-energization of the armature windings 4a to 4c are switched in conjunction with the on / off of the lower arm transistors Qx1 to Qz1. Therefore, an AC component necessary for detecting the transformer electromotive force in the non-excitation phase can be generated by the speed adjustment circuit 11 configured by the pulse width modulation circuit.
【0022】なお、上アームトランジスタQu1〜Qw
1のコレクタ・エミッタ間、および、下アームトランジ
スタQx1〜Qz1のソース・ドレイン間には、SRモ
ータ1の各電機子巻線4a〜4cを挟んで、アームトラ
ンジスタQu1〜Qz1のオンまたはオフ時に電機子巻
線4a〜4cに生じる逆起電力作用に起因する電流を還
流させるためのフリーホイールダイオードDu〜Dz
が、それぞれ逆並列に接続されている。The upper arm transistors Qu1 to Qw
1 between the collector and the emitter and between the sources and the drains of the lower arm transistors Qx1 to Qz1 with the armature windings 4a to 4c of the SR motor 1 interposed therebetween when the arm transistors Qu1 to Qz1 are turned on or off. Freewheel diodes Du to Dz for circulating the current caused by the back electromotive force generated in the slave windings 4a to 4c
Are connected in antiparallel, respectively.
【0023】図3に示すように、センサレス制御回路1
3は、ロータ歯位置検出回路14と、転流回路15と、
相励磁信号出力回路16とにより構成されている。図5
は、このセンサレス制御回路13のロータ歯位置検出回
路14の回路図である。ロータ歯位置検出回路14は、
第3入力端IN3からハイ信号が入力されている状態
で、第1入力端IN1へ入力される電圧と第2入力端I
N2へ入力される電圧との電圧差が所定値以下になった
場合に、一定時間ロウを維持する信号を出力する回路で
ある。まず、図5を参照して、このロータ歯位置検出回
路14について説明する。As shown in FIG. 3, the sensorless control circuit 1
3 is a rotor tooth position detection circuit 14, a commutation circuit 15,
And a phase excitation signal output circuit 16. FIG.
4 is a circuit diagram of a rotor tooth position detection circuit 14 of the sensorless control circuit 13. FIG. The rotor tooth position detection circuit 14
When a high signal is being input from the third input terminal IN3, the voltage input to the first input terminal IN1 and the second input terminal I
When the voltage difference from the voltage input to N2 becomes equal to or less than a predetermined value, the circuit outputs a signal that maintains a low level for a certain period of time. First, the rotor tooth position detection circuit 14 will be described with reference to FIG.
【0024】ロータ歯位置検出回路14の第1入力端I
N1には、270Ωの抵抗R1の一端が接続され、その
抵抗R1の他端は、他端が接地された100kΩの抵抗
R2の一端に接続されると共に、差動アンプ22のマイ
ナス側入力端に接続されている。同様に、第2入力端I
N2には、270Ωの抵抗R3の一端が接続され、その
抵抗R3の他端は、他端が接地された100kΩの抵抗
R4の一端に接続されると共に、差動アンプ22のプラ
ス側入力端に接続されている。The first input terminal I of the rotor tooth position detecting circuit 14
One end of a 270Ω resistor R1 is connected to N1. The other end of the resistor R1 is connected to one end of a 100 kΩ resistor R2 whose other end is grounded. It is connected. Similarly, the second input terminal I
One end of a 270Ω resistor R3 is connected to N2. The other end of the resistor R3 is connected to one end of a 100 kΩ resistor R4 whose other end is grounded. It is connected.
【0025】差動アンプ22は、第1入力端IN1へ入
力される電圧と第2入力端IN2へ入力される電圧との
電圧差を演算するための回路であり、プラス側電圧を+
15ボルトに、マイナス側電圧を−15ボルトに設定さ
れたオペアンプOPを有している。オペアンプOPのマ
イナス側入力端には、それぞれ1kΩの抵抗R5および
抵抗R6の一端と、他端が接地された100pFのコン
デンサC1とが接続されている。抵抗R5の他端は、前
記した抵抗R1の一端に接続され、抵抗R6は、帰還抵
抗として、その他端がオペアンプOPの出力端に接続さ
れている。また、オペアンプOPのプラス側入力端に
は、それぞれ1kΩの抵抗R7および抵抗R8の一端
と、他端が接地された100pFのコンデンサC2とが
接続されている。抵抗R7の他端は、前記した抵抗R3
の一端に接続され、抵抗R8の他端は接地されている。The differential amplifier 22 is a circuit for calculating the voltage difference between the voltage input to the first input terminal IN1 and the voltage input to the second input terminal IN2.
It has an operational amplifier OP with the negative voltage set to -15 volts and 15 volts. One end of each of a 1 kΩ resistor R5 and a resistor R6 and a 100 pF capacitor C1 whose other end is grounded are connected to the negative input terminal of the operational amplifier OP. The other end of the resistor R5 is connected to one end of the resistor R1, and the resistor R6 is connected as a feedback resistor and the other end is connected to the output terminal of the operational amplifier OP. One terminal of each of a resistor R7 and a resistor R8 of 1 kΩ and a capacitor C2 of 100 pF whose other end is grounded are connected to a positive input terminal of the operational amplifier OP. The other end of the resistor R7 is connected to the resistor R3 described above.
And the other end of the resistor R8 is grounded.
【0026】このように、差動アンプ22の各抵抗R5
〜R8の抵抗値はいずれも1kΩにされているので、差
動アンプ22からは抵抗R4と抵抗R2との電圧差がそ
のまま出力される。なお、各抵抗R5〜R8の抵抗値を
調整して、この差動アンプ22から抵抗R4と抵抗R2
との電圧差を増幅して出力するようにしても良い。As described above, each resistor R5 of the differential amplifier 22
Since the resistance values of .about.R8 are all 1 k.OMEGA., The voltage difference between the resistors R4 and R2 is output from the differential amplifier 22 as it is. The resistance values of the resistors R5 to R8 are adjusted so that the differential amplifier 22 outputs the resistors R4 and R2.
May be amplified and output.
【0027】差動アンプ22の出力端は、倍電圧整流回
路23の入力端に接続されている。倍電圧整流回路23
は、−15ボルト〜+15ボルトの差動アンプ22の出
力電圧を、0ボルト〜+30ボルトの正方向に整流する
ための回路であり、47nFのコンデンサC3の一端
が、この倍電圧整流回路23の入力端とされている。コ
ンデンサC3の他端は、アノード端子が接地されたダイ
オードD1のカソード端子と、ダイオードD2のアノー
ド端子とに接続されている。ダイオードD2のカソード
端子は、他端が接地された3.3nFのコンデンサC4
の一端と、同様に他端が接地された1.8kΩの抵抗R
9とに接続されると共に、倍電圧整流回路23の出力端
として、コンパレータCPのプラス側入力端に接続され
ている。The output terminal of the differential amplifier 22 is connected to the input terminal of the voltage doubler rectifier circuit 23. Voltage doubler rectifier 23
Is a circuit for rectifying the output voltage of the differential amplifier 22 from -15 volts to +15 volts in the positive direction from 0 volts to +30 volts. One end of a 47 nF capacitor C3 is Input end. The other end of the capacitor C3 is connected to the cathode terminal of the diode D1 whose anode terminal is grounded and to the anode terminal of the diode D2. The cathode terminal of the diode D2 is connected to a 3.3 nF capacitor C4 having the other end grounded.
And a 1.8 kΩ resistor R, also grounded at the other end.
9 and as an output terminal of the voltage doubler rectifier circuit 23, to the positive input terminal of the comparator CP.
【0028】コンパレータCPは、第1入力端IN1へ
入力される電圧と第2入力端IN2へ入力される電圧と
の電圧差が所定値以下になったか否かを比較するための
ものであり、このコンパレータCPのマイナス側入力端
には、比較のための「しきい値」を設定するしきい値設
定回路24が接続されている。The comparator CP is for comparing whether or not the voltage difference between the voltage input to the first input terminal IN1 and the voltage input to the second input terminal IN2 is smaller than a predetermined value. A threshold value setting circuit 24 for setting a “threshold value” for comparison is connected to a negative input terminal of the comparator CP.
【0029】しきい値設定回路24は、一端が電源の+
24ボルトに接続された68kΩの抵抗R10を有して
おり、その抵抗R10の他端は、0〜27kΩの範囲で
抵抗値を変更できる可変抵抗VRの一端に接続されてい
る。可変抵抗VRの他端は接地されており、また、抵抗
R10及び可変抵抗VRには、それぞれ並列に47μF
のコンデンサC5,C6が接続されている。可変抵抗V
Rの非接地端、即ち、可変抵抗VRと抵抗R10との接
続端は、しきい値設定回路24の出力端として、コンパ
レータCPのマイナス側入力端に接続されている。よっ
て、可変抵抗VRの抵抗値を調整することにより、コン
パレータCPへ出力される「しきい値」を変化させるこ
とができる。The threshold value setting circuit 24 has one end connected to the +
It has a resistor R10 of 68 kΩ connected to 24 volts, and the other end of the resistor R10 is connected to one end of a variable resistor VR whose resistance value can be changed in a range of 0 to 27 kΩ. The other end of the variable resistor VR is grounded, and the resistor R10 and the variable resistor VR are connected in parallel by 47 μF.
Capacitors C5 and C6 are connected. Variable resistance V
The non-ground terminal of R, that is, the connection terminal between the variable resistor VR and the resistor R10 is connected to the minus input terminal of the comparator CP as the output terminal of the threshold value setting circuit 24. Therefore, by adjusting the resistance value of the variable resistor VR, the “threshold value” output to the comparator CP can be changed.
【0030】なお、差動アンプ22の出力電圧を、倍電
圧整流回路23によって正方向に整流し、その整流した
電圧値をコンパレータCPで比較するように構成してい
るので、上記のように、しきい値設定回路24の出力電
圧を正の電圧の範囲で調整することができる。よって、
しきい値設定回路24の回路構成を簡易にすることがで
きるのである。The output voltage of the differential amplifier 22 is rectified in the positive direction by the voltage doubler rectifier circuit 23, and the rectified voltage value is compared by the comparator CP. The output voltage of the threshold setting circuit 24 can be adjusted within a positive voltage range. Therefore,
The circuit configuration of the threshold value setting circuit 24 can be simplified.
【0031】コンパレータCPの出力端は、56kΩの
抵抗R11を介して電源の+5ボルトにプルアップされ
ると共に、単安定マルチバイブレータMMのB端子に接
続されている。単安定マルチバイブレータMMは、CD
端子へハイ信号が入力されている場合に、B端子の入力
信号が立ち下がると、コンデンサC7の容量と抵抗R1
2の抵抗値とで定まる所定時間ロウを維持する信号を、
Qバー端子から出力する。CD端子は、第3入力端IN
3に接続され、Qバー端子は、このロータ歯位置検出回
路14の出力端OUTとされている。即ち、このQバー
端子から出力される信号が、転流回路15(図3及び図
6参照)へ出力される転流指令となっている。なお、コ
ンデンサC7の容量は0.1μF、抵抗R12の抵抗値
は2.2MΩである。The output terminal of the comparator CP is pulled up to +5 volts of a power supply through a 56 kΩ resistor R11 and is connected to the B terminal of the monostable multivibrator MM. Monostable multivibrator MM is CD
When the input signal of the terminal B falls while the high signal is being input to the terminal, the capacitance of the capacitor C7 and the resistance R1
A signal that keeps low for a predetermined time determined by the resistance value of
Output from Q bar terminal. The CD terminal is connected to the third input terminal IN
3 and the Q bar terminal is an output terminal OUT of the rotor tooth position detection circuit 14. That is, the signal output from the Q bar terminal is a commutation command output to the commutation circuit 15 (see FIGS. 3 and 6). Note that the capacitance of the capacitor C7 is 0.1 μF, and the resistance value of the resistor R12 is 2.2 MΩ.
【0032】このようにロータ歯位置検出回路14は、
第3入力端IN3からハイ信号が入力されている状態
で、第1入力端IN1へ入力される電圧と第2入力端I
N2へ入力される電圧との電圧差が所定値以下になった
場合に、所定時間ロウを維持する信号(転流指令)を出
力するものである。As described above, the rotor tooth position detection circuit 14
When a high signal is being input from the third input terminal IN3, the voltage input to the first input terminal IN1 and the second input terminal I
When the voltage difference from the voltage input to N2 becomes a predetermined value or less, a signal (commutation command) for maintaining low for a predetermined time is output.
【0033】図6は、上述したロータ歯位置検出回路1
4を3組備えたセンサレス制御回路13の回路図であ
る。3組のロータ歯位置検出回路14は、C相の電機子
巻線4cの励磁中に、A相及びB相の電機子巻線4a,
4bの変圧器起電力を比較するものと(14c)、A相
の電機子巻線4aの励磁中に、B相及びC相の電機子巻
線4b,4cの変圧器起電力を比較するものと(14
a)、B相の電機子巻線4bの励磁中に、C相及びA相
の電機子巻線4c,4aの変圧器起電力を比較するもの
と(14b)、の3組がある。FIG. 6 shows the rotor tooth position detecting circuit 1 described above.
FIG. 4 is a circuit diagram of a sensorless control circuit 13 including three sets 4. During the excitation of the C-phase armature winding 4c, the three sets of rotor tooth position detection circuits 14 provide the A-phase and B-phase armature windings 4a,
(B) comparing the electromotive force of the transformer 4b with the transformer electromotive force of the armature windings 4b and 4c of the B-phase and C-phase while exciting the armature winding 4a of the A-phase And (14
a) comparing the electromotive force of the transformers of the C-phase and A-phase armature windings 4c and 4a during excitation of the B-phase armature winding 4b, and (14b).
【0034】ロータ歯位置検出回路14cの第1入力端
IN1にはA相の電機子巻線4aのプラス側端uが、第
2入力端IN2にはB相の電機子巻線4bのプラス側端
vが、また、第3入力端IN3にはC相の電機子巻線4
cに対するセンサレス制御回路13の出力端cが、それ
ぞれ接続されている。このロータ歯位置検出回路14c
の出力端OUTは、2入力オアOR1の一端に入力さ
れ、そのオアOR1の出力端は、単安定マルチバイブレ
ータMM1のB端子に接続されている。また、出力端O
UTは単安定マルチバイブレータMM3のCD端子にも
接続されている。The plus side end u of the A-phase armature winding 4a is provided at the first input end IN1 of the rotor tooth position detection circuit 14c, and the plus side end u of the B-phase armature winding 4b is provided at the second input end IN2. The terminal v is connected to the third input terminal IN3.
The output terminals c of the sensorless control circuit 13 for c are connected to each other. This rotor tooth position detection circuit 14c
Is input to one end of a two-input OR1. The output terminal of the OR1 is connected to the B terminal of the monostable multivibrator MM1. Also, the output terminal O
The UT is also connected to the CD terminal of the monostable multivibrator MM3.
【0035】同様に、ロータ歯位置検出回路14aの第
1入力端IN1にはB相の電機子巻線4bのプラス側端
vが、第2入力端IN2にはC相の電機子巻線4cのプ
ラス側端wが、また、第3入力端IN3にはA相の電機
子巻線4aに対するセンサレス制御回路13の出力端a
が、それぞれ接続されている。このロータ歯位置検出回
路14aの出力端OUTは、2入力オアOR2の一端に
入力され、そのオアOR2の出力端は、単安定マルチバ
イブレータMM2のB端子に接続されている。また、出
力端OUTは単安定マルチバイブレータMM1のCD端
子にも接続されている。Similarly, the plus side end v of the B-phase armature winding 4b is provided at the first input terminal IN1 of the rotor tooth position detecting circuit 14a, and the C-phase armature winding 4c is provided at the second input terminal IN2. And the third input terminal IN3 has an output terminal a of the sensorless control circuit 13 for the A-phase armature winding 4a.
Are connected respectively. The output terminal OUT of the rotor tooth position detection circuit 14a is input to one end of a two-input OR2, and the output terminal of the OR2 is connected to the B terminal of the monostable multivibrator MM2. The output terminal OUT is also connected to the CD terminal of the monostable multivibrator MM1.
【0036】更に、ロータ歯位置検出回路14bの第1
入力端IN1にはC相の電機子巻線4cのプラス側端w
が、第2入力端IN2にはA相の電機子巻線4aのプラ
ス側端uが、また、第3入力端IN3にはB相の電機子
巻線4bに対するセンサレス制御回路13の出力端b
が、それぞれ接続されている。このロータ歯位置検出回
路14bの出力端OUTは、2入力オアOR3の一端に
入力され、そのオアOR3の出力端は、単安定マルチバ
イブレータMM3のB端子に接続されている。また、出
力端OUTは単安定マルチバイブレータMM2のCD端
子にも接続されている。Further, the first of the rotor tooth position detection circuits 14b
The plus end w of the C-phase armature winding 4c is connected to the input end IN1.
However, the plus end u of the A-phase armature winding 4a is provided at the second input end IN2, and the output end b of the sensorless control circuit 13 for the B-phase armature winding 4b is provided at the third input end IN3.
Are connected respectively. The output terminal OUT of the rotor tooth position detection circuit 14b is input to one end of a two-input OR3, and the output terminal of the OR3 is connected to the B terminal of the monostable multivibrator MM3. The output terminal OUT is also connected to the CD terminal of the monostable multivibrator MM2.
【0037】単安定マルチバイブレータMM1〜MM3
は、CD端子へハイ信号が入力されている場合に、B端
子の入力信号が立ち下がると、コンデンサC11〜C1
3の容量と抵抗R21〜R23の抵抗値とで定まる所定
時間ロウを維持する信号を、Qバー端子から出力するも
のである。各コンデンサC11〜C13の容量はそれぞ
れ100μFとされており、各抵抗R21〜R23の抵
抗値はぞれぞれ2.2MΩとされている。The monostable multivibrators MM1 to MM3
When a high signal is input to the CD terminal and the input signal at the B terminal falls, the capacitors C11 to C1
A signal for maintaining a low level for a predetermined period of time determined by the capacitance 3 and the resistance values of the resistors R21 to R23 is output from the Q bar terminal. The capacitance of each of the capacitors C11 to C13 is 100 μF, and the resistance value of each of the resistors R21 to R23 is 2.2 MΩ.
【0038】各2入力オアOR1〜OR3の他方の入力
端には、SRモータ1の運転(駆動)と停止とを切り替
えるスイッチSWが接続されている。このスイッチSW
が電源の5ボルト側に接続されると、SRモータ1は停
止し、逆に、0ボルト側に接続されると、SRモータ1
は運転(駆動)を開始する。A switch SW for switching between operation (drive) and stop of the SR motor 1 is connected to the other input terminal of each of the two-input ORs OR1 to OR3. This switch SW
Is connected to the 5 volt side of the power supply, the SR motor 1 stops, and conversely, when the
Starts operation (driving).
【0039】単安定マルチバイブレータMM1のQバー
端子は、3入力オアOR11の入力端に接続されてい
る。このオアOR11の他の2つの入力端には、B相及
びC相の電機子巻線4b,4cに対するセンサレス制御
回路13の出力端b,cがそれぞれ接続されており、こ
のオアOR11の出力端はインバータIV1の入力端に
接続されている。インバータIV1の出力端は、更に、
2入力オアOR21の入力端に接続され、そのオアOR
21のもう1つの入力端は、前記したスイッチSWと接
続されている。このオアOR21の出力端は、A相の電
機子巻線4aに対するセンサレス制御回路13の出力端
aとされている。The Q bar terminal of the monostable multivibrator MM1 is connected to the input terminal of a three-input OR11. Output terminals b and c of the sensorless control circuit 13 for the B-phase and C-phase armature windings 4b and 4c are respectively connected to the other two input terminals of the OR OR11. Is connected to the input terminal of the inverter IV1. The output terminal of the inverter IV1 further includes:
It is connected to the input terminal of a two-input OR 21 and its OR
Another input terminal 21 is connected to the switch SW described above. The output terminal of the OR 21 is the output terminal a of the sensorless control circuit 13 for the A-phase armature winding 4a.
【0040】また、単安定マルチバイブレータMM2の
Qバー端子は、3入力オアOR12の入力端に接続され
ている。このオアOR12の他の2つの入力端には、A
相及びC相の電機子巻線4a,4cに対するセンサレス
制御回路13の出力端a,cがそれぞれ接続されてお
り、このオアOR12の出力端はインバータIV2の入
力端に接続されている。インバータIV2の出力端は、
更に、2入力オアOR22の入力端に接続され、そのオ
アOR22のもう1つの入力端は、後述する単安定マル
チバイブレータMM4のQ端子に接続されている。この
オアOR22の出力端は、B相の電機子巻線4bに対す
るセンサレス制御回路13の出力端bとされている。The Q bar terminal of the monostable multivibrator MM2 is connected to the input terminal of the three-input OR12. The other two inputs of this OR 12 have A
The output terminals a and c of the sensorless control circuit 13 are connected to the phase and C-phase armature windings 4a and 4c, respectively, and the output terminal of the OR 12 is connected to the input terminal of the inverter IV2. The output terminal of the inverter IV2 is
Furthermore, it is connected to the input terminal of a two-input OR22, and the other input terminal of the OR22 is connected to a Q terminal of a monostable multivibrator MM4 described later. The output terminal of the OR 22 is the output terminal b of the sensorless control circuit 13 for the B-phase armature winding 4b.
【0041】更に、単安定マルチバイブレータMM3の
Qバー端子は、3入力オアOR13の入力端に接続され
ている。このオアOR13の他の2つの入力端には、A
相及びB相の電機子巻線4a,4bに対するセンサレス
制御回路13の出力端a,bがそれぞれ接続されてお
り、このオアOR13の出力端はインバータIV3の入
力端に接続されている。インバータIV3の出力端は、
C相の電機子巻線4cに対するセンサレス制御回路13
の出力端cとされている。Further, the Q bar terminal of the monostable multivibrator MM3 is connected to the input terminal of a three-input OR13. The other two input terminals of this OR 13 are A
The output terminals a and b of the sensorless control circuit 13 are connected to the phase and B phase armature windings 4a and 4b, respectively, and the output terminal of the OR 13 is connected to the input terminal of the inverter IV3. The output terminal of the inverter IV3 is
Sensorless control circuit 13 for C-phase armature winding 4c
Output terminal c.
【0042】単安定マルチバイブレータMM4は、CD
端子が電源の+5ボルトに接続されているので、B端子
の入力信号が立ち下がると、コンデンサC14の容量と
抵抗R24の抵抗値とで定まる所定時間ハイを維持する
信号を、Q端子から出力する。コンデンサC14の容量
は47μF、抵抗R24の抵抗値は120kΩとされて
いる。この単安定マルチバイブレータMM4のB端子
は、前記したスイッチSWに接続されており、スイッチ
SWが「停止(5v)」から「運転(0v)」に切り替
えられると、B端子に立ち下がり信号が入力される。そ
の結果、Q端子から所定時間ハイを維持する信号が出力
され、これにより、B相の電機子巻線4bから励磁が開
始されてSRモータ1が回転を始める。The monostable multivibrator MM4 has a CD
Since the terminal is connected to +5 volts of the power supply, when the input signal at the terminal B falls, a signal that maintains high for a predetermined time determined by the capacitance of the capacitor C14 and the resistance value of the resistor R24 is output from the Q terminal. . The capacitance of the capacitor C14 is 47 μF, and the resistance value of the resistor R24 is 120 kΩ. The B terminal of the monostable multivibrator MM4 is connected to the switch SW described above. When the switch SW is switched from “stop (5v)” to “operation (0v)”, a falling signal is input to the B terminal. Is done. As a result, a signal that maintains a high level for a predetermined time is output from the Q terminal, whereby excitation is started from the B-phase armature winding 4b, and the SR motor 1 starts rotating.
【0043】なお、このセンサレス制御回路13におい
て、転流回路15は、オアOR1〜OR3および単安定
マルチバイブレータMM1〜MM3により構成され、相
励磁信号出力回路16は、オアOR11〜OR13,O
R21,OR22、インバータIV1〜IV3および単
安定マルチバイブレータMM4により構成される。In the sensorless control circuit 13, the commutation circuit 15 includes ORs OR1 to OR3 and monostable multivibrators MM1 to MM3, and the phase excitation signal output circuit 16 includes ORs OR11 to OR13, O
R21, OR22, inverters IV1 to IV3, and a monostable multivibrator MM4.
【0044】次に、図7及び図8を参照して、上記のよ
うに構成されたセンサレス駆動回路10の動作について
説明する。図7は、電機子巻線4a〜4cへの励磁とそ
の励磁に伴ってロータ2が回転する様子とを示した図で
あり、図8は、SRモータ1の駆動時におけるセンサレ
ス駆動回路10のタイミングチャートである。Next, the operation of the sensorless drive circuit 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing the excitation of the armature windings 4a to 4c and the manner in which the rotor 2 rotates with the excitation. FIG. 8 shows the sensorless drive circuit 10 when the SR motor 1 is driven. It is a timing chart.
【0045】まず、スイッチSWが「停止」にある場合
には、オアOR21の出力aがハイとなる。その結果、
オアOR12にハイが入力されてインバータIV2から
ロウが出力されると共に、単安定マルチバイブレータM
M4のQ端子からロウが出力されているので、オアOR
22の出力bはロウとなる。また、オアOR21の出力
がハイとなるので、オアOR13にハイが入力されてイ
ンバータIV3の出力cがロウとなる。よって、スイッ
チSWが「停止」にある場合には、A相の電機子巻線4
aが励磁され、SRモータ1は図7(a)に示す状態で
停止している。First, when the switch SW is "stop", the output a of the OR 21 becomes high. as a result,
When a high is input to the OR 12 and a low is output from the inverter IV2, the monostable multivibrator M
Since the row is output from the Q terminal of M4, OR OR
The output b of 22 is low. Further, since the output of the OR OR 21 becomes high, a high is input to the OR OR 13 and the output c of the inverter IV3 becomes low. Therefore, when the switch SW is “stopped”, the A-phase armature winding 4
a is excited, and the SR motor 1 is stopped in the state shown in FIG.
【0046】次に、スイッチSWを「停止」から「運
転」に切り替えると、単安定マルチバイブレータMM4
のB端子の入力信号が立ち下がるので、そのQ端子から
所定時間ハイ信号が出力され、オアOR22の出力bが
ハイとなる。その結果、オアOR11にハイが入力され
てインバータIV1からロウが出力されると共に、スイ
ッチSWからはロウが出力されているので、オアOR2
1の出力aはロウとなる。また、オアOR22の出力が
ハイとなるので、オアOR13にハイが入力されてイン
バータIV3の出力cがロウとなる。よって、スイッチ
SWが「停止」から「運転」に切り替えると、B相の電
機子巻線4bが励磁される。これにより、SRモータ1
のロータ2は、図7における左方向へ回転を始める。Next, when the switch SW is switched from "stop" to "operation", the monostable multivibrator MM4
Since the input signal at the terminal B falls, a high signal is output from the terminal Q for a predetermined time, and the output b of the OR gate 22 becomes high. As a result, a high is input to the OR OR11, a low is output from the inverter IV1, and a low is output from the switch SW.
The output a of 1 becomes low. Further, since the output of the OR OR 22 becomes high, a high is input to the OR OR 13 and the output c of the inverter IV3 becomes low. Therefore, when the switch SW is switched from "stop" to "operation", the B-phase armature winding 4b is excited. Thereby, the SR motor 1
Of the rotor 2 starts rotating leftward in FIG.
【0047】B相の電機子巻線4bが励磁されている間
は、3組あるロータ歯位置検出回路14のうち、第3入
力端IN3にハイが入力されるロータ歯位置検出回路1
4bのみが有効となる。ロータ歯位置検出回路14bで
は、励磁されていないC相とA相の電機子巻線4c,4
aに生じる変圧器起電力による電圧差が比較される。即
ち、図5において、第1入力端IN1にC相の電機子巻
線電圧(以下「C相電圧」と略す)が入力され、第2入
力端IN2にA相の電機子巻線電圧(以下「A相電圧」
と略す)が入力される。入力された両電圧は、差動アン
プ22によって、(A相電圧)−(C相電圧)として電
圧差が演算される。演算された電圧差は、次段の倍電圧
整流回路23によって0ボルト以上の正の電圧に整流さ
れ、その後、しきい値設定回路24で設定されている
「しきい値(電圧値)」と比較される。While the B-phase armature winding 4b is being excited, the rotor tooth position detecting circuit 1 of the three sets of rotor tooth position detecting circuits 14 whose high is input to the third input terminal IN3.
Only 4b is valid. In the rotor tooth position detecting circuit 14b, the C-phase and A-phase armature windings 4c and 4
The voltage difference due to the transformer electromotive force occurring at a is compared. That is, in FIG. 5, a C-phase armature winding voltage (hereinafter abbreviated as “C-phase voltage”) is input to a first input terminal IN1, and an A-phase armature winding voltage (hereinafter, referred to as “C-phase voltage”) is input to a second input terminal IN2. "A phase voltage"
Is abbreviated). The voltage difference between the two input voltages is calculated by the differential amplifier 22 as (A phase voltage) − (C phase voltage). The calculated voltage difference is rectified by the next stage voltage doubler rectifier circuit 23 to a positive voltage of 0 volt or more, and thereafter, the “threshold (voltage value)” set by the threshold setting circuit 24. Be compared.
【0048】B相の電機子巻線4bを励磁することによ
り、ロータ2は左方向へ回転し、図7(a)の状態か
ら、まず、図7(b)に示す状態となる。図7(b)に
示すように、2つの非励磁相であるC相及びA相のう
ち、ロータ極2bがC相よりA相のステータ極4dに近
い位置にある場合には、A相電圧はC相電圧より大きい
(A相電圧>C相電圧)。この状態のA相電圧とC相電
圧との電圧差、即ち、倍電圧整流回路23の出力電圧
は、しきい値設定回路24によって設定されている「し
きい値」より大きく、コンパレータCPの出力はハイと
なっており、単安定マルチバイブレータMMのQバー端
子の出力はハイのままである。When the B-phase armature winding 4b is excited, the rotor 2 rotates to the left, and the state shown in FIG. 7A is changed to the state shown in FIG. 7B. As shown in FIG. 7B, when the rotor pole 2b is located closer to the A-phase stator pole 4d than the C-phase among the two non-excited phases C and A, the A-phase voltage Is larger than the C-phase voltage (A-phase voltage> C-phase voltage). The voltage difference between the A-phase voltage and the C-phase voltage in this state, that is, the output voltage of the voltage doubler rectifier circuit 23 is larger than the “threshold value” set by the threshold value setting circuit 24, and the output of the comparator CP Is high, and the output of the Q-bar terminal of the monostable multivibrator MM remains high.
【0049】この図7(b)の状態からロータ2が更に
左回転し、図7(c)に示すように、ロータ極2bが2
つの非励磁相であるC相とA相のステータ極4dの略中
間に位置すると、A相電圧とC相電圧とは略等しくなり
(A相電圧≒C相電圧)、その電圧差は略0ボルトとな
る。すると、倍電圧整流回路24によって正方向に整流
されたA相電圧とC相電圧との電圧差は、しきい値設定
回路24の「しきい値」より小さくなり、コンパレータ
CPの出力がハイからロウへ立ち下がる。この立ち下が
り信号が単安定マルチバイブレータMMのB端子へ入力
されると、Qバー端子から所定時間ロウを維持する信号
が出力される。この信号が転流指令である。From the state shown in FIG. 7B, the rotor 2 further rotates counterclockwise, and as shown in FIG.
When it is located substantially in the middle between the C-phase and A-phase stator poles 4d, which are the two non-excited phases, the A-phase voltage and the C-phase voltage are substantially equal (A-phase voltage ≒ C-phase voltage), and the voltage difference is substantially zero. Become a bolt. Then, the voltage difference between the A-phase voltage and the C-phase voltage rectified in the positive direction by the voltage doubler rectifier circuit 24 becomes smaller than the “threshold value” of the threshold value setting circuit 24, and the output of the comparator CP changes from high. Fall to Row. When this falling signal is input to the B terminal of the monostable multivibrator MM, a signal that maintains a low level for a predetermined time is output from the Q bar terminal. This signal is a commutation command.
【0050】転流指令が出力されると、図6の単安定マ
ルチバイブレータMM2のCD端子がロウになるので、
そのQバー端子からオアOR12へハイ信号が出力され
る。これによりインバータIV2の出力がロウとなっ
て、オアOR22の出力bがハイからロウへ切り替わ
り、B相の電機子巻線4bの励磁が終了する。単安定マ
ルチバイブレータMM4のQ端子はロウを出力している
からである。When the commutation command is output, the CD terminal of the monostable multivibrator MM2 in FIG. 6 goes low.
A high signal is output from the Q bar terminal to the OR OR 12. As a result, the output of the inverter IV2 becomes low, the output b of the OR OR 22 switches from high to low, and the excitation of the B-phase armature winding 4b ends. This is because the Q terminal of the monostable multivibrator MM4 outputs low.
【0051】また、転流指令が出力されると、オアOR
3の出力が立ち下がり、単安定マルチバイブレータMM
3のQバー端子から所定時間ロウを維持する信号が出力
される。このときの出力a,bはロウになっているの
で、オアOR13の入力がすべてロウになり、インバー
タIV3へロウが入力される。その結果、インバータI
V3がハイ出力となり、C相の電機子巻線4cが励磁さ
れる。When the commutation command is output, OR OR
3 falls, monostable multivibrator MM
A signal for maintaining a low level for a predetermined time is output from the Q bar terminal of No. 3. Since the outputs a and b at this time are low, the inputs of the OR OR 13 are all low, and the low is input to the inverter IV3. As a result, inverter I
V3 becomes a high output, and the C-phase armature winding 4c is excited.
【0052】上述したように、ロータ2の回転に応じて
転流が行われ、励磁相がA相、B相、C相、A相、・・
・の順に切り替わり、図7(a)、(b)、・・・
(f)、(a)、・・・の順に、SRモータ1が左方向
へ回転するのである。このように、本実施例の駆動回路
10によれば、非励磁相に生じる変圧器起電力を用い
て、即ち、非励磁相の電機子巻線電圧の電圧差により、
SRモータ1をセンサレスで駆動することができるので
ある。As described above, commutation is performed according to the rotation of the rotor 2, and the excitation phases are A-phase, B-phase, C-phase, A-phase,.
The order is switched in the order of Fig. 7 (a), (b), ...
(F), (a),..., The SR motor 1 rotates to the left. As described above, according to the drive circuit 10 of the present embodiment, the transformer electromotive force generated in the non-excitation phase is used, that is, by the voltage difference between the armature winding voltages in the non-excitation phase,
The SR motor 1 can be driven without a sensor.
【0053】なお、スイッチSWが「運転」から「停
止」に切り替えられた場合には、前記したように、オア
OR21の出力aがハイとなり、その結果、オアOR1
2にハイが入力されてインバータIV2からロウが出力
されると共に、単安定マルチバイブレータMM4からロ
ウが出力されているので、オアOR22の出力bはロウ
となる。また、オアOR21の出力がハイとなるので、
オアOR13にハイが入力されてインバータIV3の出
力cがロウとなる。よって、A相の電機子巻線4aが励
磁された状態、即ち、図7(a)に示す状態でSRモー
タ1は停止する。When the switch SW is switched from "run" to "stop", the output a of the OR 21 becomes high as described above, and as a result, the OR 1
Since the high is input to 2 and the low is output from the inverter IV2 and the low is output from the monostable multivibrator MM4, the output b of the OR 22 is low. Also, since the output of OR 21 becomes high,
High is input to the OR 13 and the output c of the inverter IV3 becomes low. Therefore, the SR motor 1 stops in a state where the A-phase armature winding 4a is excited, that is, in a state shown in FIG.
【0054】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Can easily be inferred.
【0055】[0055]
【発明の効果】 本発明のスイッチドリラクタンスモー
タのセンサレス駆動回路によれば、非励磁相の変圧器起
電力に応じて転流を行い、スイッチドリラクタンスモー
タをセンサレスで駆動することができる。よって、回転
子極の位置検出センサを用いる必要がないので、その
分、回路コストを低減し、且つ、スイッチドリラクタン
スモータを小型化することができるという効果がある。
また、予め通電パターンを算出して記憶させておく必要
もないので、通電パターンの算出作業を無くして、モー
タ駆動回路の開発期間を短縮し開発コストを低減できる
と共に、その通電パターンの記憶回路を削除して回路コ
ストを低減することができるという効果がある。According to the sensorless drive circuit of the switched reluctance motor of the present invention, commutation is performed according to the transformer electromotive force of the non-excited phase, and the switched reluctance motor can be driven sensorlessly. Therefore, since it is not necessary to use a rotor pole position detection sensor, there is an effect that the circuit cost can be reduced and the size of the switched reluctance motor can be reduced.
Further, since there is no need to calculate and store the energization pattern in advance, the work of calculating the energization pattern is eliminated, so that the development period of the motor drive circuit can be shortened and the development cost can be reduced. There is an effect that the circuit cost can be reduced by deleting.
【0056】また、本発明のスイッチドリラクタンスモ
ータによれば、同じ相の電機子巻線は、相励磁回路によ
り励磁が行われた場合に同じ極性を示すように固定子に
巻回されている。よって、励磁時における固定子の非励
磁相への磁束の漏れが多くなるので、非励磁相の変圧器
起電力の検出を良好に行うことができるという効果があ
る。According to the switched reluctance motor of the present invention, the armature windings of the same phase are wound around the stator so as to have the same polarity when excited by the phase excitation circuit. . Therefore, the leakage of the magnetic flux to the non-excited phase of the stator at the time of excitation increases, so that there is an effect that the transformer electromotive force of the non-excited phase can be detected well.
【図1】 本発明の一実施例であるスイッチドリラクタ
ンスモータ(SRモータ)の構成を示した簡略図であ
る。FIG. 1 is a simplified diagram showing a configuration of a switched reluctance motor (SR motor) according to an embodiment of the present invention.
【図2】 (a)は、本実施例のSRモータにおいてA
相の電機子巻線を励磁した場合の磁束の状態を示した図
であり、(b)は、従来のSRモータにおいてA相の電
機子巻線を励磁した場合の磁束の状態を示した図であ
る。FIG. 2 (a) shows A in the SR motor of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a magnetic flux when exciting a phase armature winding, and FIG. 4B is a diagram illustrating a state of a magnetic flux when exciting an A phase armature winding in a conventional SR motor; It is.
【図3】 本発明の一実施例であるセンサレス駆動回路
の概略的な構成を示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensorless drive circuit according to one embodiment of the present invention.
【図4】 相励磁回路(インバータ回路)の回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram of a phase excitation circuit (inverter circuit).
【図5】 ロータ歯位置検出回路の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a rotor tooth position detection circuit.
【図6】 センサレス制御回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a sensorless control circuit.
【図7】 (a)〜(f)は、電機子巻線への励磁とそ
の励磁に伴ってロータが回転する様子とを示した図であ
る。FIGS. 7A to 7F are diagrams showing excitation of an armature winding and a state in which a rotor rotates with the excitation.
【図8】 センサレス駆動回路のタイミングチャートで
ある。FIG. 8 is a timing chart of a sensorless drive circuit.
1 スイッチドリラクタンスモータ 2 ロータ(回転子) 4 固定子(ステータ) 4a,4b,4c 電機子巻線 10 センサレス駆動回路 11 速度調整回路(PWM回路)(パル
ス幅変調回路) 12 相励磁回路(インバータ回路) 14 ロータ歯位置検出回路(起電力検出
回路) 15 転流回路 16 相励磁信号出力回路 22 差動アンプ(電圧差検出回路の一
部) 23 倍電圧整流回路(電圧差検出回路の
一部) 24 しきい値設定回路(転流指令回路の
一部) CP コンパレータ(転流指令回路の一
部) MM 単安定マルチバイブレータ(転流指
令回路の一部)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switch reluctance motor 2 Rotor (rotor) 4 Stator (stator) 4a, 4b, 4c Armature winding 10 Sensorless drive circuit 11 Speed adjustment circuit (PWM circuit) (pulse width modulation circuit) 12 Phase excitation circuit (inverter) Circuit) 14 rotor tooth position detection circuit (electromotive force detection circuit) 15 commutation circuit 16 phase excitation signal output circuit 22 differential amplifier (part of voltage difference detection circuit) 23 times voltage rectification circuit (part of voltage difference detection circuit) 24) Threshold value setting circuit (part of commutation command circuit) CP comparator (part of commutation command circuit) MM monostable multivibrator (part of commutation command circuit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H550 BB04 DD09 FF03 GG01 HA01 HA07 HB16 LL17 5H619 AA13 BB01 BB06 BB24 PP01 PP13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H550 BB04 DD09 FF03 GG01 HA01 HA07 HB16 LL17 5H619 AA13 BB01 BB06 BB24 PP01 PP13
Claims (5)
と、その固定子内で回転可能にされた回転子とを有する
スイッチドリラクタンスモータのセンサレス駆動回路に
おいて、 前記複数相の電機子巻線を順次励磁する相励磁回路と、 その相励磁回路により励磁の行われていない非励磁相の
変圧器起電力を検出する起電力検出回路と、 その起電力検出回路により検出された非励磁相の変圧器
起電力に応じて前記相励磁回路の励磁相を切り替えて転
流を行う転流回路とを備えていることを特徴とするスイ
ッチドリラクタンスモータのセンサレス駆動回路。1. A sensorless drive circuit for a switched reluctance motor having a stator on which a multi-phase armature winding is wound, and a rotor rotatable within the stator, A phase excitation circuit for sequentially exciting the armature windings, an electromotive force detection circuit for detecting a transformer electromotive force in a non-excited phase that is not excited by the phase excitation circuit, and an electromotive force detection circuit for detecting the electromotive force. A commutation circuit for performing commutation by switching an excitation phase of the phase excitation circuit in accordance with a transformer electromotive force of a non-excitation phase, the sensorless drive circuit for a switched reluctance motor.
により励磁の行われていない2以上の非励磁相の変圧器
起電力の電圧差を検出する電圧差検出回路と、その電圧
差検出回路により検出された電圧差が所定値以下となっ
た場合に前記転流回路へ転流指令を出力する転流指令回
路とを備えていることを特徴とする請求項1記載のスイ
ッチドリラクタンスモータのセンサレス駆動回路。2. An electromotive force detection circuit comprising: a voltage difference detection circuit for detecting a voltage difference between two or more non-excited phases of a transformer electromotive force not excited by the phase excitation circuit; 2. The switched reluctance motor according to claim 1, further comprising: a commutation command circuit that outputs a commutation command to the commutation circuit when a voltage difference detected by the circuit becomes a predetermined value or less. Sensorless drive circuit.
励磁相の変圧器起電力の電圧差を演算する差動アンプ
と、その差動アンプの出力電圧を正方向に整流する倍電
圧整流回路とを備えていることを特徴とする請求項1又
は2に記載のスイッチドリラクタンスモータのセンサレ
ス駆動回路。3. The voltage difference detecting circuit according to claim 1, wherein the voltage difference detecting circuit calculates a voltage difference between the two or more non-excited phase transformer electromotive forces, and a voltage doubler for rectifying the output voltage of the differential amplifier in a positive direction. The sensorless drive circuit for a switched reluctance motor according to claim 1, further comprising a rectifier circuit.
号をパルス幅変調して、前記スイッチドリラクタンスモ
ータの回転速度を調整するパルス幅変調回路を備えてい
ることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の
スイッチドリラクタンスモータのセンサレス駆動回路。4. A pulse width modulation circuit for controlling a rotation speed of the switched reluctance motor by pulse width modulation of a phase excitation signal output from the phase excitation circuit. 4. A sensorless drive circuit for a switched reluctance motor according to any one of claims 1 to 3.
サレス駆動回路に使用されるスイッチドリラクタンスモ
ータにおいて、 前記電機子巻線は2以上の同じ相の電機子巻線を有して
おり、その2以上の同じ相の電機子巻線は、前記相励磁
回路により励磁が行われた場合に同じ極性を示すように
前記固定子に巻回されていることを特徴とするスイッチ
ドリラクタンスモータ。5. The switched reluctance motor used in the sensorless drive circuit according to claim 1, wherein the armature winding has two or more same-phase armature windings. Wherein the two or more armature windings of the same phase are wound around the stator so as to exhibit the same polarity when excited by the phase excitation circuit. .
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000117661A JP2001309691A (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Switched reluctance motor and its sensorless drive circuit |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003180059A (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-27 | Denso Corp | Alternating-current rotating electric machine for vehicle |
CN100394671C (en) * | 2003-01-22 | 2008-06-11 | 株式会社起源 | Reluctance motor and magnet of stator for reluctance motor |
JP2013009536A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Shinano Kenshi Co Ltd | Motor drive circuit |
CN104242580A (en) * | 2014-10-14 | 2014-12-24 | 山东理工大学 | Variable winding starter generator for automobile |
JP2016178841A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 高橋 久 | Motor controller and rotor position detector |
-
2000
- 2000-04-19 JP JP2000117661A patent/JP2001309691A/en active Pending
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