JPS5934079B2 - Commutatorless motor control device - Google Patents
Commutatorless motor control deviceInfo
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- JPS5934079B2 JPS5934079B2 JP53052636A JP5263678A JPS5934079B2 JP S5934079 B2 JPS5934079 B2 JP S5934079B2 JP 53052636 A JP53052636 A JP 53052636A JP 5263678 A JP5263678 A JP 5263678A JP S5934079 B2 JPS5934079 B2 JP S5934079B2
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- motor
- coil
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、無整流子モータの制御装置、さらに詳述すれ
ば、界磁マグネットを取付けたロータに対向して電機子
コイルを配置し、ロータ回転位置を検出するホール素子
群と、これらのホール素子出力をそれぞれ増幅して前記
電機子コイルに流すコイル駆動増幅器とを備え、前記ロ
ータ速度・を検出して得た検出速度に比例する電圧と基
準速度に対応する基準電圧との偏差電圧を前記各ホール
素子に駆動電圧として印加して速度一定制御を行なう無
整流子モータ制御装置に関するもので、特に通常運転時
において出力トルクのリップルを除去するとともにモー
タの自動起動を可能とすることを図つたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a non-commutator motor, and more particularly, a control device for a non-commutator motor, in which an armature coil is arranged opposite to a rotor to which a field magnet is attached, and a hole for detecting the rotational position of the rotor is provided. A voltage proportional to the detected speed obtained by detecting the rotor speed and a reference corresponding to the reference speed are provided. This relates to a commutatorless motor control device that performs constant speed control by applying a voltage deviation from the voltage to each of the Hall elements as a drive voltage.In particular, it eliminates ripples in output torque during normal operation and also automatically starts the motor. This is intended to make it possible.
例えばレコードプレヤ等の音響機器においては非常に低
い回転むら特性が要求されるが、その回転駆動源として
使用する無整流子モータのトルクリップルは回転むらの
悪化に直接影響するので、トルクリップルのない無整流
子モータの実現が望まれている。For example, very low rotational unevenness characteristics are required for audio equipment such as record players, but the torque ripple of the non-commutator motor used as the rotational drive source directly affects rotational unevenness, so there is no torque ripple. It is desired to realize a commutatorless motor.
従来技術とその問題点を図面によつて説明する。第1図
は速度一定制御を行なう無整流子モータの一般構成を示
す図である。界磁マグネットを取付けたロータ9に対向
して電機子コイル3a、3bが配置され、このマグネッ
トロータ9の磁極位置を検出するホール素子1a、Ib
を備え、このホール素子1a、Ibの出力をコイル駆動
増幅器2a、2bにそれぞれ入力し、その出力電圧によ
つて電機子コイル3a、3bに電流を流すようになつて
おV)そして速度一定制御は次のように行なわれる。即
ち、マグネットロータ9の回転速度を速度検出器4によ
つて検出し、この速度検出器4の出力を速度一電圧変換
器5によつて回転速度に比例した電圧に変換し、指令速
度に対応する基準電圧Esと上記の速度一電圧変換器5
の出力電圧との偏差電圧を電圧比較器6で求め、この偏
差電圧をホール素子1a、Ibの駆動電圧として印加す
ることにより、マグネットロータ9の回転速度を指令速
度に一致させるように制御する。なお、第1図において
、R1、R2はそれぞれコイル駆動増幅器2a、2bの
入力抵抗、R3、R4はそれぞれ帰還抵抗である。この
ような構成に訃いて、ホール素子1a,1bにはマグネ
ツトロータ9の回転に応じてある周波数の交流電圧が発
生し、この交流電圧がコイル駆動増幅器2a,2bによ
つて増幅されて、電機子コイル3a,3bに印加される
。The prior art and its problems will be explained using drawings. FIG. 1 is a diagram showing the general configuration of a commutatorless motor that performs constant speed control. Armature coils 3a and 3b are arranged facing the rotor 9 to which the field magnet is attached, and Hall elements 1a and Ib detect the magnetic pole position of the magnet rotor 9.
The outputs of the Hall elements 1a and Ib are input to the coil drive amplifiers 2a and 2b, respectively, and current is caused to flow through the armature coils 3a and 3b according to the output voltage (V), and constant speed control is performed. is carried out as follows. That is, the rotational speed of the magnet rotor 9 is detected by the speed detector 4, and the output of the speed detector 4 is converted into a voltage proportional to the rotational speed by the speed-to-voltage converter 5, which corresponds to the command speed. The reference voltage Es and the speed-to-voltage converter 5
A voltage comparator 6 calculates a voltage deviation from the output voltage of the magnet rotor 9, and the rotational speed of the magnet rotor 9 is controlled to match the command speed by applying this deviation voltage as a drive voltage to the Hall elements 1a and Ib. In FIG. 1, R1 and R2 are input resistances of the coil drive amplifiers 2a and 2b, respectively, and R3 and R4 are feedback resistances, respectively. With this configuration, an AC voltage of a certain frequency is generated in the Hall elements 1a, 1b according to the rotation of the magnet rotor 9, and this AC voltage is amplified by the coil drive amplifiers 2a, 2b. It is applied to armature coils 3a and 3b.
ところが、ホール素子1a,1b及びコイル駆動増幅器
にはオJ■■ール素子1a,1bのオフセツト量が増幅
器のゲイン倍された電圧として印加される、つま虱定常
回転時にはオフセツト量に対応する直流電圧に交流電圧
が加わつた電圧が電機子コイル3a,3bに印加される
。この直流電圧のために、マグネツトロータ9の位置と
、電機子コイル3a,3bに流す電流の方向との間にず
れを生じ、逆トルクが発生する。また、マグネツトロー
タ9の回転角度間隔90度ごとにトルクリツプルを生じ
る。次に、トルクリツプル発生の詳細について述べる。
マグネツトロータ9は円周上で8極に着磁されているも
のとする。電機子コイル3a,3bは扁平星形に成形さ
れているとすると、電機子コイル3a,3bのいずれか
一方に正弦波電流が流れるとトルクの大きさT1は、マ
グネツトロータ9の回転角をθとして−!
であり1電流1,は
であるから(1)、(2)よシ
となる。However, the offset amount of the Hall elements 1a, 1b is applied to the Hall elements 1a, 1b and the coil drive amplifier as a voltage multiplied by the gain of the amplifier. A voltage obtained by adding an AC voltage to the voltage is applied to the armature coils 3a and 3b. Due to this DC voltage, a deviation occurs between the position of the magnet rotor 9 and the direction of the current flowing through the armature coils 3a, 3b, and a reverse torque is generated. Further, torque ripple occurs every 90 degrees of rotation angle interval of the magnet rotor 9. Next, details of torque ripple generation will be described.
It is assumed that the magnet rotor 9 is magnetized into eight poles on the circumference. Assuming that the armature coils 3a and 3b are shaped like a flat star, when a sinusoidal current flows through either of the armature coils 3a or 3b, the torque T1 changes the rotation angle of the magnet rotor 9. As θ-! Since 1 current 1 is , (1) and (2) are obtained.
以上の状況は第2図の(1)図、(2)図、(3)図に
示す通りであり、右回転トルクが発生する。The above situation is as shown in FIG. 2 (1), (2), and (3), and clockwise rotation torque is generated.
また、電機子コイルを2j.5度ずらして、もう1組取
付け、電機子コイルに流す電流の位相を90度ずらして
おくと、もう1組の電機子コイルに流れる電流12は発
生トルクT2は
となb1(4),(5)より
となる。Also, the armature coil is 2j. If you install another set with a 5 degree shift and shift the phase of the current flowing through the armature coils by 90 degrees, the current 12 flowing through the other armature coil will generate a torque T2 of b1(4), ( 5) It becomes better.
2組の電機子コイル3a,3bに流れる電流と発生トル
クとの関係を示すのが第3図である。FIG. 3 shows the relationship between the current flowing through the two sets of armature coils 3a and 3b and the generated torque.
2組の電機子コイルに発生するトルクT,,T2を加え
た全発生トルクT。The total generated torque T is the addition of the torques T, , T2 generated in the two sets of armature coils.
はとな)、第3図(2)のように、回転角度に関係なく
一定となる。As shown in Fig. 3 (2), it remains constant regardless of the rotation angle.
もし、電機子コイル3aに直流成分が加わつた交流電圧
が印加されると、第3図(3)のようにΔeだけ直流シ
フトされたことになる。If an AC voltage with a DC component added to the armature coil 3a is applied, the DC voltage will be shifted by Δe as shown in FIG. 3(3).
すると、電流及びトルクは次のようになる。コイル抵抗
をRとして(7),(8)より
電機子コイル3bでは(6)より
全発生トルクF。Then, the current and torque are as follows. Assuming that the coil resistance is R, the total generated torque is F from (6) in armature coil 3b from (7) and (8).
は1【
とな虱第3図(4)のように、1回転に4回のトルクリ
ツプルが生じる。As shown in Figure 3 (4), four torque ripples occur in one rotation.
これは電機子コイル3bでも同様であね、3a,3bの
両者でも同様である。以上の理由から、定速回転時のト
ルクリツプルを除去するためには、電機子コイル3a,
3bに直成分を含まない交流電圧を印加すればよい。ト
ルクリツプルを減少させるために、従来、第4図及び第
5図に示すような方式が採用されている。第4図方式は
、コイル1駆動増幅器2a,2bの人力抵抗Rl,R2
にそれぞれ並列にコンデンサ7A,7bを接続するもの
で、第1図方式に比べてコイル1駆動増幅器2a,2b
の直流ゲインが交流ゲインの増加分だけ低下し、これに
より電機子コイル3a,3bに印加される直流シフト電
圧Δeを小さくしようとするものである。しかし、この
第4図方式によつても、直流ゲインが残るので、トルク
リツプルは依然として発生する0第5図方式は、コイル
駆動増幅器2a,2bを直流増幅器として使用し、ポテ
ンシヨメータ式の可変抵抗器8a,8bによつてオフセ
ツト量Δeを補償しようとするものである。しかし、こ
の補償は、ホール素子1a,1bとコイル駆動増幅器2
a,2bの両者に訃けるオフセツトを補償しなければな
らないことから、補償調整が面倒で調整時間がかかる不
都合があつた。以上、無整流子モータの定速回転時のト
ルクリツプルについて述べてきたが、無整流子モータの
起動時には次のような問題がある。This is the same for the armature coil 3b as well as for both 3a and 3b. For the above reasons, in order to eliminate torque ripple during constant speed rotation, the armature coil 3a,
An alternating current voltage that does not contain a direct component may be applied to 3b. Conventionally, in order to reduce torque ripple, a method as shown in FIGS. 4 and 5 has been adopted. The method shown in Fig. 4 is based on the human resistance Rl, R2 of the coil 1 drive amplifier 2a, 2b.
The capacitors 7A and 7b are connected in parallel to the coil 1 drive amplifiers 2a and 2b, respectively, compared to the method shown in FIG.
The DC gain is reduced by the increase in the AC gain, thereby reducing the DC shift voltage Δe applied to the armature coils 3a, 3b. However, even with this method shown in Figure 4, torque ripple still occurs because DC gain remains.The method shown in Figure 5 uses coil drive amplifiers 2a and 2b as DC amplifiers, The offset amount .DELTA.e is compensated for by the devices 8a and 8b. However, this compensation requires the Hall elements 1a, 1b and the coil drive amplifier 2.
Since the offset caused by both a and 2b must be compensated for, the compensation adjustment is troublesome and takes time. The torque ripple during constant speed rotation of the commutatorless motor has been described above, but the following problem occurs when starting the commutatorless motor.
即ち、モータの起動時を考えると、マグネツトロータは
停止していることになb1ホール素子にはマグネットロ
ータの停止位置により決まるある直流電圧が出力されて
いるのみで、交流成分出力はない。これらのホール素子
の出力が差動で取ジ出されてコイル駆動増幅器2a,2
bに入力されることになるが、上記のようにモータの起
動時にはホール素子出力に交流成分はないので、コイル
駆動増幅器2a,2bを交流増幅器とする構成のままで
はモータを自動起動させることはできない。本発明の目
的は、上述した従来技術での問題点を解決し、コイル駆
動増幅器をモータ起動時には直流増幅器として、モータ
定速回転時には交流増幅器として動作させる構成とする
ことによV1モータの自動起動を可能とするとともに、
定速回転時にはオフセツト調整を必要としないで、トル
クリツプルをなくすることのできる無整流子モータ制御
装置を提供することにある。That is, considering the time when the motor is started, the magnet rotor is stopped, and only a certain DC voltage determined by the stop position of the magnet rotor is output to the b1 Hall element, and there is no AC component output. The outputs of these Hall elements are taken out differentially and sent to coil drive amplifiers 2a, 2.
However, as mentioned above, when the motor is started, there is no AC component in the Hall element output, so if the coil drive amplifiers 2a and 2b are configured as AC amplifiers, it is not possible to automatically start the motor. Can not. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems with the prior art and automatically start the V1 motor by configuring the coil drive amplifier to operate as a DC amplifier when starting the motor and as an AC amplifier when the motor rotates at a constant speed. In addition to making it possible to
An object of the present invention is to provide a commutatorless motor control device that can eliminate torque ripple without requiring offset adjustment during constant speed rotation.
本発明の特徴は、上記目的を達成するために、各コイル
,駆動増幅器の入力コンデンサに並列に、あるしきい値
以上の制御電圧印加で導通となb1上記しきい値よジ小
さい制御電圧印加で非導通となるスイツチング素子を接
続し、このスイツチング素子の制御電圧として、ロータ
検出速度に比例した電圧と基準速度に対応する指令電圧
との偏差5電圧を用いる構成とすることにある。A feature of the present invention is that, in order to achieve the above object, each coil becomes conductive when a control voltage above a certain threshold is applied in parallel to the input capacitor of the drive amplifier. A switching element which becomes non-conductive is connected, and the deviation 5 voltage between a voltage proportional to the detected rotor speed and a command voltage corresponding to the reference speed is used as the control voltage of this switching element.
第6図により本発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.
第6図に卦いて、7a,7a′はコイル1駆動増幅器2
aの入力コンデンサであり1抵抗R1は入力コンデンサ
7aに直列の入力抵抗であり110a,10a′はそれ
ぞれ人カコンデンサ7A,7a′に並列に接続されたア
ナログスイツチング素子である。同様に、7b,7b′
はコイル1駆動増幅器2bの入力コンデンサであり、抵
抗R2は入カコンデンサ7bに直列の入力抵抗であり、
10b,10b′はそれぞれ入カコンデンサ7B,7b
′に並列に接続されたアナログスイツチング素子である
。そして、これらのスイツチング素子10a,10a1
,10b,10b′の制御電圧としては、電圧比較器6
の出力電圧がそれぞれ印加される。R9,R9′,Rl
O,RlO′は各スイツチング素子に直列に接続された
電流制限用の保護抵抗である。以上の構成において、モ
ータ起動時には、電圧比較器6からスイツチング素子1
0a,10a′,10b,10b′のしきい値電圧以上
の電圧が発生して各スイツチング素子は導通状態とな虱
これによりコイル1駆動増幅器2a,2bは直流増幅器
となD1モータは起動する。In Fig. 6, 7a and 7a' are coil 1 drive amplifier 2.
A resistor R1 is an input resistor connected in series to the input capacitor 7a, and 110a and 10a' are analog switching elements connected in parallel to the input capacitors 7A and 7a', respectively. Similarly, 7b, 7b'
is the input capacitor of the coil 1 drive amplifier 2b, and the resistor R2 is the input resistor in series with the input capacitor 7b.
10b and 10b' are input capacitors 7B and 7b, respectively.
is an analog switching element connected in parallel with . And these switching elements 10a, 10a1
, 10b, 10b', the voltage comparator 6
output voltages are applied respectively. R9, R9', Rl
O and RlO' are current limiting protection resistors connected in series to each switching element. In the above configuration, when the motor is started, the switching element 1 is switched from the voltage comparator 6.
A voltage equal to or higher than the threshold voltage of 0a, 10a', 10b, 10b' is generated and each switching element becomes conductive.As a result, the coil 1 drive amplifiers 2a and 2b become DC amplifiers and the D1 motor starts.
モータが定速回転になると、電圧比較器6の出力電圧は
スイツチング素子のしきい値電圧以下となb1各スイツ
チング素子は非導通状態となD1コイル1駆動増幅器2
a,2bは交流増幅器となシ、ホール素子1a,1−b
のオフセツトは入カコンデンサ7A,7a′,7b,7
b′でカツトされる。2a,2bが交流増幅器となるこ
とから、増幅器自身のオフセツトも、増幅器ゲインに関
係なく非常に小さな値となる。When the motor rotates at a constant speed, the output voltage of the voltage comparator 6 is lower than the threshold voltage of the switching element b1 Each switching element is in a non-conducting state D1 Coil 1 Drive amplifier 2
a, 2b are AC amplifiers, Hall elements 1a, 1-b
The offset of input capacitors 7A, 7a', 7b, 7
It is cut at b'. Since 2a and 2b are AC amplifiers, the offset of the amplifiers themselves also becomes a very small value regardless of the amplifier gain.
指令速度に一致した速度で回転している時は、コイル駆
動増幅器2a,2bはほぼ完全な交流増幅器となり、こ
れにより電機子コイル3a,3bには直流成分をほとん
ど含まない交流信号が印加され、モータ出力のトルクリ
ツプルはほぼ完全に除去される。以上のように、本発明
によれば、モータの電機子コイルには、起動時には直流
電圧が印加され、これによりモータは回転を始め、定速
回転時になると電機子コイルに交流電圧だけが印加され
、これによシモータはトルクリツプルを含まない安定回
転を得ることができる。When rotating at a speed matching the command speed, the coil drive amplifiers 2a and 2b become almost perfect AC amplifiers, and as a result, an AC signal containing almost no DC component is applied to the armature coils 3a and 3b. Torque ripple on the motor output is almost completely eliminated. As described above, according to the present invention, a DC voltage is applied to the armature coil of the motor at the time of startup, and the motor starts rotating thereby, and when the motor starts rotating at a constant speed, only an AC voltage is applied to the armature coil. This allows the motor to rotate stably without torque ripple.
第1図は従来の無整流子モータの速度制御のプロツク構
成図、第2図は第1図におけるロータと電機子コイル位
置関係を示す図、第3図は第1図の場合の合成トルクの
説明図、第4図及び第5図は従来の対策を加えたプロツ
ク構成図、第6図は本発明の一実施例を示すブロツク構
成図である。Fig. 1 is a block diagram of a conventional speed control block diagram of a non-commutated motor, Fig. 2 is a diagram showing the positional relationship between the rotor and armature coil in Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing the resultant torque in the case of Fig. 1. The explanatory drawings, FIGS. 4 and 5, are block diagrams in which conventional countermeasures have been added, and FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
Claims (1)
コイルを配置し、ロータ回転位置を検出するホール素子
群と、これらのホール素子出力をそれぞれ増幅して前記
電機子コイルに流すコイル駆動増幅器とを備え、前記ロ
ータ速度を検出して得た検出速度に比例する電圧と基準
速度に対応する基準電圧との偏差電圧を前記各ホール素
子に駆動電圧として印加して速度一定制御を行なう無整
流子モータ制御装置において、前記コイル駆動増幅器の
入力コンデンサに並列に、あるしきい値以上の制御電圧
印加で導通し上記しきい値より小さい制御電圧印加で非
導通となるスイッチング素子を接続し、このスイッチン
グ素子の制御電圧として前記偏差電圧を用いることで前
記コイル駆動増幅器を、モータ起動時には直流増幅器と
して、モータ定速回転時には交流増幅器として動作させ
ることを特徴とする無整流子モータ制御装置。1. A group of Hall elements for detecting the rotational position of the rotor, with an armature coil arranged opposite to the rotor to which the field magnet is attached, and a coil drive amplifier for amplifying the outputs of these Hall elements and sending them to the armature coil. and a non-commutator that performs constant speed control by applying a deviation voltage between a voltage proportional to the detected speed obtained by detecting the rotor speed and a reference voltage corresponding to the reference speed as a drive voltage to each of the Hall elements. In the motor control device, a switching element is connected in parallel to the input capacitor of the coil drive amplifier, and the switching element becomes conductive when a control voltage higher than a certain threshold is applied and becomes non-conductive when a control voltage lower than the threshold is applied. A non-commutator motor control device characterized in that, by using the deviation voltage as a control voltage of an element, the coil drive amplifier is operated as a DC amplifier when the motor is started and as an AC amplifier when the motor is rotating at a constant speed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53052636A JPS5934079B2 (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Commutatorless motor control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53052636A JPS5934079B2 (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Commutatorless motor control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54144914A JPS54144914A (en) | 1979-11-12 |
JPS5934079B2 true JPS5934079B2 (en) | 1984-08-20 |
Family
ID=12920302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53052636A Expired JPS5934079B2 (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Commutatorless motor control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5934079B2 (en) |
-
1978
- 1978-05-04 JP JP53052636A patent/JPS5934079B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS54144914A (en) | 1979-11-12 |
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