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JPS5927197B2 - brushless electric motor - Google Patents
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JPS5927197B2 - brushless electric motor - Google Patents

brushless electric motor

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Publication number
JPS5927197B2
JPS5927197B2 JP52134189A JP13418977A JPS5927197B2 JP S5927197 B2 JPS5927197 B2 JP S5927197B2 JP 52134189 A JP52134189 A JP 52134189A JP 13418977 A JP13418977 A JP 13418977A JP S5927197 B2 JPS5927197 B2 JP S5927197B2
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JP
Japan
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hall
differential
current
output
hall element
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JP52134189A
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則章 若林
健 嶋本
祥晃 五十嵐
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホール素子によつて回転子の回転位置を検出し
、固定子巻線に電流を供給して回転子を回転させるよう
にした無刷子型(または電子整流子型)の電動機に関す
るものである。
Detailed Description of the Invention The present invention uses a brushless type (or electronic commutator) that detects the rotational position of the rotor using a Hall element and supplies current to the stator windings to rotate the rotor. (type) electric motor.

従来よりホール素子を使用し、回転子の回転位置を検出
し、その出力を以つてトランジスタのごとき半導体スイ
ッチング手段を導通させ、固定子巻線を附勢する無刷子
電動機は数多く提案され実用化もされている。
Conventionally, many brushless motors have been proposed and put into practical use, which use Hall elements to detect the rotational position of the rotor and use the output to conduct semiconductor switching means such as transistors to energize the stator windings. has been done.

そのような従来の無刷子電動機におけるホール素子は回
転子の主永久磁石の磁界の範囲内に配置するのが普通で
あつて(もちろん主永久磁石とは別に回転子と共に回転
する位置検出用永久磁石を設け、この近傍にホール素子
を配置しても何らさしつかえはないが、これは構造が複
雑化し、コスト面で不利となることは明らかである。
The Hall element in such conventional brushless motors is usually placed within the range of the magnetic field of the main permanent magnet of the rotor (of course, apart from the main permanent magnet, there is a permanent magnet for position detection that rotates with the rotor). Although there is no problem in providing a Hall element and arranging a Hall element in the vicinity thereof, it is clear that this complicates the structure and is disadvantageous in terms of cost.

)6かつ、そのホール素子に直流電圧により給電すると
ともに,この出力端子から得られる出力電圧を利用して
半導体スイツチング手段を作動させ6固定子巻線に電流
を供給するのが一般的である。この場合、1つの固定子
巻線の通電角は略々1800(電気角)となる。例えば
2極回転子で4相の巻線(1相で1コイルとすれば4コ
イルとなる。)の電動機では、2つのホール素子を90
0ずらせて配置し6このホール素子1つで2つの巻線を
附勢するようにするが、回転子を均一に回転せしめた場
合6ホール素子の出力端子に発生する電圧の波形を正弦
波様になせば6関連するトランジスタを経て各巻線に流
れる電流の波形もほマ正弦波様となるため.1駆動トル
クはほマ一定となる。しかしながら、大電流を用いる必
要かある場合には,スイツチングトランジスタとホール
素子との間に中間増幅段を設ける必要がある。この場合
6各巻線を流れる電流の波形は,もはや正弦波様という
より台形波様.もしくは矩形波様となり6しかも各巻線
の通電角は1800であるため,また,実質的に常に2
つの固定子巻線を附勢しているため、発生トルクは脈動
すると同時に、機械的力を生じせしめない無効電流の量
も増えて電動機としての効率も低くなる。以上のことか
ら、通電角を1800より小さくするための工夫が例え
ば特公昭48−36603号公報あるいは実公昭48−
40889号公報で提案されている。第1図は.そのよ
うな従来例の代表的電気的回路図を示したものである。
以下、これについて説明するが,ここでは2極回転子と
4つの固定子巻線を有する直流電動機を示し、かつ回転
子の回転位置を検出するためのホール素子は2つ使用し
、かつ、それらは90のずらせて前記回転子の磁界の作
用する中の所要の位置に配置されているものとする。
)6, and generally the Hall element is supplied with DC voltage, and the output voltage obtained from the output terminal is used to operate the semiconductor switching means to supply current to the stator winding. In this case, the current conduction angle of one stator winding is approximately 1800 (electrical angle). For example, in a motor with a two-pole rotor and four-phase windings (one coil per phase, there are four coils), two Hall elements are
The two windings are energized by one Hall element. However, when the rotor is rotated uniformly, the waveform of the voltage generated at the output terminal of the Hall element is sinusoidal. If this is done, the waveform of the current flowing to each winding through the 6 related transistors will also become almost sinusoidal. 1. The driving torque is almost constant. However, if it is necessary to use a large current, it is necessary to provide an intermediate amplification stage between the switching transistor and the Hall element. In this case, the waveform of the current flowing through each of the six windings is no longer like a sine wave but more like a trapezoidal wave. Or, it becomes like a rectangular wave.6Moreover, since the conduction angle of each winding is 1800, it is practically always 2.
Since two stator windings are energized, the generated torque pulsates, and at the same time, the amount of reactive current that does not generate mechanical force increases, reducing the efficiency of the motor. Based on the above, some ideas for making the conduction angle smaller than 1800 have been proposed, for example, in Japanese Patent Publication No. 48-36603 or in Japanese Utility Model Publication No. 48-36603.
This is proposed in Japanese Patent No. 40889. Figure 1 is. A typical electrical circuit diagram of such a conventional example is shown.
This will be explained below. Here, a DC motor with a two-pole rotor and four stator windings is shown, and two Hall elements are used to detect the rotational position of the rotor. are shifted by 90 degrees and are placed at desired positions under the action of the magnetic field of the rotor.

第1図において,ホール素子1,2の出力端子電圧はそ
れぞれ第1の差動トランジンタ群1a,1bおよび2a
,2bのベースに加えられるようになつており,回転子
の回転にともなつて一方のホール素子1の出力により差
動トランジスタ1a,1bを交互にオン−オフし,他方
のホール素子2の出力により差動トランジスタ2a,2
bを交互にオン−オフするようになつている。更に,上
記差動トランジスタ1a,1bおよび2a,2bの4つ
のコレクタ出力を、4つのエミツタを共通接続した第2
の差動トランジスタ群3,4,5,6のベースにそれぞ
れ接続するように構成することにより6上記第2の差動
トランジスタ群3,4,5,6のうち6常にどれか1つ
のみを導通させるようになつている。その結果,上記第
2の差動トランジスタ群3〜6によつて作動し、かつ固
定子巻線11,12,13,14をそれぞれ駆動するス
イツチングトランジスタ群7,8,9,10もまた常に
どれか1つのみ導通することになる。第2図は上記第1
図におけるホール素子の出力電圧波形を示し,図中の1
a,V1bはホール素子1の差動出力電圧であり、V2
a,V2bはホール素子2の差動出力電圧である。
In FIG. 1, the output terminal voltages of Hall elements 1 and 2 are respectively applied to first differential transistor groups 1a, 1b and 2a.
, 2b, and as the rotor rotates, the output of one Hall element 1 turns on and off the differential transistors 1a and 1b alternately, and the output of the other Hall element 2 The differential transistors 2a, 2
b is turned on and off alternately. Furthermore, the four collector outputs of the differential transistors 1a, 1b and 2a, 2b are connected to a second transistor whose four emitters are commonly connected.
By connecting the bases of the differential transistor groups 3, 4, 5, and 6 to the bases of the differential transistor groups 3, 4, 5, and 6, only one of the second differential transistor groups 3, 4, 5, and 6 is always connected. It is designed to conduct electricity. As a result, the switching transistor groups 7, 8, 9, 10 operated by the second differential transistor group 3-6 and driving the stator windings 11, 12, 13, 14, respectively, are also always in operation. Only one of them will be conductive. Figure 2 is the same as above.
The output voltage waveform of the Hall element in the figure is shown.
a, V1b are the differential output voltages of Hall element 1, and V2
a and V2b are differential output voltages of the Hall element 2.

第3図は上記第1図における固定子巻線11,12,1
3,14に流れる電流の波形を示し6図中の111,1
12,113,114は上記それぞれの固定子巻線に対
応している。
Figure 3 shows the stator windings 11, 12, 1 in Figure 1 above.
3 and 14 show the waveforms of the current flowing, and 111 and 1 in Figure 6
12, 113, and 114 correspond to the respective stator windings mentioned above.

第1図に示した従来例でいえることは6少くともホール
素子の出力電圧が第2図に示すように略略正弦波様でな
くてはならないということである。
What can be said about the conventional example shown in FIG. 1 is that at least the output voltage of the Hall element must be substantially sinusoidal as shown in FIG.

(もちろん三角波様でも可である。)もし,これが台形
波様あるいは矩形波様であつた場合には、第2の差動ト
ランジスタ群3〜6のベース電圧もまた台形波様あるい
は矩形波様となり6その結果6第2の差動トランジスタ
群3〜6の機能が十分に働かず,常にどれか1つのトラ
ンジスタのみが導通するという目的が果せなくなる。こ
の事実は,逆にホール素子が一般には回転子の主永久磁
石の磁界内に配置せられることが通例であることを考慮
すれば,その着磁波形自体を拘束することになり6永久
磁石の着磁波形の自由度が失なわれることを意味する。
(Of course, a triangular waveform is also possible.) If this is a trapezoidal waveform or a rectangular waveform, the base voltages of the second differential transistor group 3 to 6 also become a trapezoidal waveform or a rectangular waveform. 6 As a result, the functions of the second differential transistor group 3 to 6 do not function sufficiently, and the purpose of always having only one transistor conductive cannot be achieved. Considering that the Hall element is generally placed within the magnetic field of the main permanent magnet of the rotor, this fact means that the magnetization waveform itself is constrained. This means that the degree of freedom of the magnetization waveform is lost.

主永久磁石の着磁波形に左右されず,なお,かつ固定子
巻線の通電角を180れ(電気角)より狭くする方法の
ひとつに,例えばTTL回路を併用し,ホール素子の出
力を波形整形して矩形波的パルス波に変換してから所望
のパルスを論理回路で合成し.これによつてスイツチン
グトランジスタを順次切換える方法か考えられるが6し
かし6このようにすると各巻線間の電流の切換わりが急
峻になりすぎて、場合によつては巻線が振動を起こした
りして,音響用機器に使用する場合にはSN比の悪化を
招来するおそれがある。
One way to make the current conduction angle of the stator winding narrower than 180 degrees (electrical angle) without being affected by the magnetization waveform of the main permanent magnet is to use a TTL circuit, for example, to change the output of the Hall element into a waveform. After shaping and converting it into a rectangular pulse wave, the desired pulse is synthesized using a logic circuit. This may lead to a method of switching the switching transistors in sequence, but if this is done, the current between each winding will switch too sharply, and in some cases the windings may vibrate. Therefore, when used in audio equipment, there is a risk of deterioration of the SN ratio.

本発明は6各固定子巻線の通電角を1800(電気角)
よりも小さくし、かつ回転子の主永久磁石の着磁波形に
左右されず、なお,また各固定子巻線の電流が滑らかに
切換わるようにして前述の問題を解決するようにしたも
のである。
In the present invention, the current conduction angle of each of the six stator windings is 1800 (electrical angle).
The above-mentioned problem is solved by making the magnet smaller than that, not being affected by the magnetization waveform of the main permanent magnet of the rotor, and by making the current in each stator winding switch smoothly. be.

以下6本発明を図示の実施例に基いて説明する。第4図
は本発明の一実施例の機構部の要部構成図を示し、2極
回転子64組の固定子巻線62つのホール素子を含めて
構成されている。
Hereinafter, six embodiments of the present invention will be explained based on illustrated embodiments. FIG. 4 shows a main part configuration diagram of a mechanical section of an embodiment of the present invention, which includes 64 pairs of two-pole rotors and stator windings 62 including two Hall elements.

図中、100は2極に着磁された回転子6101は固定
子鉄心、102,103,104,105は4つの固定
子巻線6106,107は回転子100の回転位置検出
手段を構成するホール素子である。なお2それらの2つ
のホール素子106,107は,回転子100が2極で
あるため.901ずらせて配置されている。第5図は前
記従来例の改良として考えられる電動機の電気回路部、
特に第4図に示す電動機を1駆動するに適した回路部の
結線図である。
In the figure, a rotor 6101 magnetized to two poles 100 is a stator core, 102, 103, 104, 105 are four stator windings 6106, 107 are holes constituting a rotational position detection means of the rotor 100. It is element. Note that these two Hall elements 106 and 107 are provided because the rotor 100 has two poles. They are arranged offset by 901. FIG. 5 shows an electric circuit section of a motor considered as an improvement on the conventional example,
In particular, it is a wiring diagram of a circuit section suitable for driving the electric motor shown in FIG. 4.

図中,110,111は第4図に示した2つのホール素
子106,107に対応するホール素子であり、これら
は図示の如く並列的に接続されて直流電源+E2から直
流電流(または直流電圧)が供給されている。上記2つ
のホール素子110,111のホール出力電圧端子11
0a,110b及び111a,111bはそれぞれ差動
増幅器に接続されている。本例では上記差動増幅器とし
ては最も簡単な例として6エミツタを共通にした2個の
トランジスタで構成した差動トランジスタを採用してい
る。まず、ホール素子110のホール出力電圧端子11
0a,110bは第1の差動トランジスタ112a,1
12bのベースにそれぞれ接続されている。第1の差動
トランジスタ112a,112bのエミツタは共通接続
され6更に共通エミツタは電流源113(電流をI。と
する)に接続されている。この電流源113は最終的に
固定子巻線に対する電流指令源となるものである。更に
差動トランジスタ112a,112bのコレクタには周
知のカレントミラー回路114a,114bが接続され
ており、第1の差動トランジスタ112a,112bの
コレクタ電流1A,IAは上記カレントミラー回路11
4a,114bによつて第2の2組の差動トランジスタ
115a,115b及び116a,116bのそれぞれ
の共通エミツタに流れるように構成する。なお、また別
のホール素子111のホール出力電圧端子111a,1
11bは第2の2組の差動トランジスタ115a,11
5b及び116a,116bのベースに接続されている
が、その際6ホール出力電圧端子111aは上記差動ト
ランジスタ115aおよび別の差動トランジスタ116
aのベースに接続され6また6ホール出力電圧端子11
1bは上記差動トランジスタ115bおよび別の差動ト
ランジスタ116bのベースにそれぞれ接続されている
。次に上記2組の第2の差動トランジスタのコレクタ出
力(計4つ)は固定子巻線駆動用スイツチングトランジ
スタ120a,120b,120c,120dのベース
にそれぞれに接続されていて,各固定子巻線121a,
121b,121c,121dはそれぞれ上記スイツチ
ングトランジスタ120a,120b,120c,12
0dのコレクタと,直流電源+E1の間に接続されてい
る。
In the figure, 110 and 111 are Hall elements corresponding to the two Hall elements 106 and 107 shown in FIG. is supplied. Hall output voltage terminal 11 of the two Hall elements 110 and 111
0a, 110b and 111a, 111b are each connected to a differential amplifier. In this example, as the simplest example of the above-mentioned differential amplifier, a differential transistor constituted by two transistors having six emitters in common is adopted. First, the Hall output voltage terminal 11 of the Hall element 110
0a, 110b are first differential transistors 112a, 1
12b, respectively. The emitters of the first differential transistors 112a, 112b are commonly connected 6, and the common emitters are connected to a current source 113 (current is I.). This current source 113 ultimately becomes a current command source for the stator winding. Further, well-known current mirror circuits 114a, 114b are connected to the collectors of the differential transistors 112a, 112b, and the collector currents 1A, IA of the first differential transistors 112a, 112b are connected to the current mirror circuit 11.
4a, 114b so that the current flows to the common emitters of the second two sets of differential transistors 115a, 115b and 116a, 116b. Note that the Hall output voltage terminals 111a, 1 of another Hall element 111
11b is a second pair of differential transistors 115a, 11
5b and 116a, 116b, in which case the 6-hole output voltage terminal 111a is connected to the differential transistor 115a and another differential transistor 116.
Connected to the base of a 6 or 6 hole output voltage terminal 11
1b is connected to the bases of the differential transistor 115b and another differential transistor 116b, respectively. Next, the collector outputs of the two sets of second differential transistors (four in total) are connected to the bases of stator winding drive switching transistors 120a, 120b, 120c, and 120d, respectively. Winding wire 121a,
121b, 121c, and 121d are the switching transistors 120a, 120b, 120c, and 12, respectively.
It is connected between the collector of 0d and the DC power supply +E1.

なお、上記各固定子巻線121a〜121dは第4図の
4組の固定子巻線に対応するものである。次に本電気回
路部の動作を説明する。第6図は回転子の回転に伴つた
ホール素子のホール出力電圧であり,第6図aはホール
素子110の2つの・出力A,A(ただし,A,Aはそ
れぞれホール出力電圧端子110a,110bの差動的
出力電圧を示す)である。
The stator windings 121a to 121d correspond to the four sets of stator windings shown in FIG. 4. Next, the operation of this electric circuit section will be explained. FIG. 6 shows the Hall output voltage of the Hall element as the rotor rotates, and FIG. 110b).

第6図bはホール素子111の2つの出力B,B(ただ
し、B,Bはそれぞれホール出力電圧端子111a,1
11bの差動的出力電圧を示す)であつて6図示の如く
、両者間は90圧の位相差(ただし、AとB,AとBに
ついて)を有する。なお,本図で明らかな如く、ホール
出力電圧は必ずしも正弦波様でなければならないことは
なく,図示のように台形波様であつても良いし6更に矩
形波様であつても何らさしつかえない。次にホール素子
110のホール出力電圧を受けて動作する第1の差動ト
ランジスタの出力(コレクタ出力電流1AぉょびA)は
第7図に示すようになる。
FIG. 6b shows two outputs B, B of the Hall element 111 (B, B are Hall output voltage terminals 111a, 1, respectively).
11b), and as shown in Figure 6, there is a phase difference of 90 voltage between the two (with respect to A and B, and A and B). As is clear from this figure, the Hall output voltage does not necessarily have to be like a sine wave; it may be like a trapezoidal wave as shown in the figure6 or even like a rectangular wave. . Next, the output of the first differential transistor operating in response to the Hall output voltage of the Hall element 110 (collector output current 1A to A) is as shown in FIG.

この波形は,おおむねホール素子の出力電圧に以ている
が6差動トランジスタ自体,利得を有するので電流の立
上り、立下りはやや急峻になるが6やはり、その切換り
は滑らかといえる。さて,カレントミラー回路114a
,114bによつて、その電流1A,IXは第2の2組
の差動トランジスタ115a,115b及び116a,
116bのそれぞれの共通エミツタに与えられるが,こ
こでホール素子111のホール出力電圧によつて更に振
り別けられ、第8図に示す如くなる。即ち,ホール素子
111のホール出力電圧を受けて動作する第2の差動ト
ランジスタのうちのトランジスタ115aと115bで
構成される1組のそれぞれのコレクタ電流1AB,IA
Bは第8図に示すようになり、また別のトランジスタ1
16aと116bで構成される1組のそれぞれのコレク
タ電流1AB,ABは第8図に示すようになる。上記電
流は90Aづつ順次滑らかに切換わつてゆくので6この
電流によつて固定子巻線5駆動用のスイツチングトラン
ジスタ4つを動作させれば,4組の各固定子巻線を流れ
る電流は180れよりも狭い(この場合は90゜になる
)通電角で.しかも滑らかに順次切換わることを可能に
するものである。また、更に前述したようにホール素子
のホール出力電圧は必ずしも正弦波様でなければならな
いということはなく、従つて回転子の主永久磁石の着磁
波形を拘束することはない。
This waveform roughly corresponds to the output voltage of the Hall element, but since the differential transistor itself has a gain, the rise and fall of the current are somewhat steep, but the switching can still be said to be smooth. Now, the current mirror circuit 114a
, 114b, the current 1A, IX is passed through the second two sets of differential transistors 115a, 115b and 116a,
116b, where they are further distributed according to the Hall output voltage of the Hall element 111, as shown in FIG. That is, the respective collector currents 1AB and IA of a pair of transistors 115a and 115b of the second differential transistors that operate in response to the Hall output voltage of the Hall element 111
B is as shown in FIG. 8, and another transistor 1
The respective collector currents 1AB and AB of the pair consisting of 16a and 116b are as shown in FIG. Since the above current smoothly switches in steps of 90 A, 6 if this current operates the four switching transistors for driving the stator winding 5, the current flowing through each of the four sets of stator windings will be At a conduction angle narrower than 180° (90° in this case). Moreover, it enables smooth sequential switching. Further, as described above, the Hall output voltage of the Hall element does not necessarily have to be sinusoidal, and therefore does not constrain the magnetization waveform of the main permanent magnet of the rotor.

第9図は本発明の一実施例の電気回路構成図であり、こ
れは第4図に示す電動機を駆動するに適した回路であつ
て、かつ第5図のものを更に改良したものである。
FIG. 9 is a block diagram of an electric circuit according to an embodiment of the present invention, which is a circuit suitable for driving the electric motor shown in FIG. 4, and is a further improvement of the circuit shown in FIG. 5. .

すなわち、この第9図の実施例は第1の差動増幅器と、
第2の差動増幅器の間にカレントミラー回路の如きもの
がなく、第1の差動増幅器の出力が直接6第2の差動増
幅器の電流指令となつており、そのため、回路構成かよ
り簡素化されている。ただし、この場合、第1の差動増
幅器の入力バイアス電圧値と,第2の差動増幅器の入力
バイアス電圧値が異つていなければならない。特に第9
図に図示した本発明の実施例のように,差動増幅器を2
つのPNP型トランジスタで構成し、そのエミツタを共
通接続した最も簡単なものでは、第1の差動増幅器の入
力バイアス電圧値(ベースバイアス電圧値)が、第2の
差動増幅器の入力バイアス電圧値(ベースバイアス電圧
値)よりも少し高くなつていなければならない。その値
は少くとも半導体のエミツタ・ベース間ジヤンクシヨン
電圧分(通常,シリコン半導体で0.6〜0.8ボルト
)は必要であり、さもなければ半導体がカツトオフして
しまい動作しない。そのため62つのホール素子210
と211の直流的平均出力電位にあらかじめオフセツト
を設ける必要がある。以下,図面を参照して説明してゆ
く。
That is, the embodiment of FIG. 9 includes a first differential amplifier;
There is no such thing as a current mirror circuit between the second differential amplifier, and the output of the first differential amplifier directly serves as the current command for the second differential amplifier. Therefore, the circuit configuration is simpler. has been made into However, in this case, the input bias voltage value of the first differential amplifier and the input bias voltage value of the second differential amplifier must be different. Especially the 9th
As in the embodiment of the invention illustrated in the figure, two differential amplifiers are used.
In the simplest case, which consists of two PNP transistors with their emitters connected in common, the input bias voltage value (base bias voltage value) of the first differential amplifier is equal to the input bias voltage value of the second differential amplifier. (base bias voltage value). The value must be at least equal to the emitter-base junction voltage of the semiconductor (usually 0.6 to 0.8 volts for silicon semiconductors), otherwise the semiconductor will be cut off and will not operate. Therefore, 62 Hall elements 210
It is necessary to provide an offset in advance to the DC average output potential of and 211. This will be explained below with reference to the drawings.

210,211は2つのホール素子で,これは第4図に
示すホール素子106,107に対応するものであり、
図示の如く直流電源+E2から直流電流が供給されてい
る。
210 and 211 are two Hall elements, which correspond to the Hall elements 106 and 107 shown in FIG.
As shown in the figure, DC current is supplied from a DC power supply +E2.

また、両者の直流的平均出力電位にあらかじめオフセツ
トが発生するような回路構成とする。例えば図示の如く
、一方のホール素子210の第1の入力制御端子210
cを直流電源+E2の一方の端子に直接接続し、第2の
入力制御端子210dをインピーダンス素子である第1
の抵抗209aを介して直流電源+E2の他方の端子(
アース)に接続し,さらに他方のホール素子211の第
1の入力制御端子211cを第2の抵抗209bを介し
て直流電源+E2の一方の端子に接続し、第2の入力制
御端子211dを直接アースすることで、ホール素子2
10の方が211よりも高い直流的平均出力電位を保持
するように構成する。上記2つのホール素子のホール出
力電圧端子210a,210b及び211a,211b
はそれぞれ差動幅器に接続されている。第9図では差動
増幅器として最も簡単なエミツタを共通にした2つのP
NP型トランジスタで構成している。まず、ホール素子
210のホール出力電圧端子210a,210bは第1
の差動トランジスタ212a,212bのベースにそれ
ぞれ接続されている。第1の差動トランジスタ212a
,212bの共通エミツタには電流源213より一定電
流1。が供給される。この電流源213は最終的に,固
定子巻線に対する電流指令源となるものである。更に第
1の差動トランジスタ212a,212bのそれぞれの
コレクタからの電流出力1X,IAはホール素子211
が接続された2組の第2の差動トランジスタ216a,
216b及び215a,215bの共通エミツタにそれ
ぞれ流入するように構成されている。
Further, the circuit configuration is such that an offset occurs in advance in the DC average output potential of both. For example, as shown in the figure, the first input control terminal 210 of one Hall element 210
c is directly connected to one terminal of the DC power supply +E2, and the second input control terminal 210d is connected to the first input control terminal 210d, which is an impedance element.
The other terminal of the DC power supply +E2 (
Furthermore, the first input control terminal 211c of the other Hall element 211 is connected to one terminal of the DC power supply +E2 via the second resistor 209b, and the second input control terminal 211d is directly connected to the ground. By doing so, Hall element 2
10 is configured to hold a higher DC average output potential than 211. Hall output voltage terminals 210a, 210b and 211a, 211b of the two Hall elements
are each connected to a differential width amplifier. Figure 9 shows two Ps with a common emitter, which is the simplest differential amplifier.
It is composed of NP type transistors. First, the Hall output voltage terminals 210a and 210b of the Hall element 210 are connected to the first
are connected to the bases of differential transistors 212a and 212b, respectively. First differential transistor 212a
, 212b are supplied with a constant current 1 from a current source 213. is supplied. This current source 213 ultimately becomes a current command source for the stator winding. Furthermore, the current outputs 1
two sets of second differential transistors 216a,
216b and the common emitters of 215a and 215b, respectively.

なお.ホール素子211のホール出力電圧端子211a
,211bはそれぞれ2組の差動トランジスタ215a
,216aと215b,216bのそれぞれのベースに
接続されているものとする。次に上記2組の第2の差動
トランジスタのコレクタ出力(合計4つ)は固定子巻線
駆動用のスイツチングトランジスタ220a,220b
,220c,220dのベースに接続されていて、各固
定子巻線221a,221b,221c,221dはそ
れぞれ上記スイツチングトランジスタ220a,220
b,220c,220dのコレクタと直流電源+E1の
間に接続されている。なお,上記各固定子巻線が第4図
に示す4組の固定子巻線に対応することはもちろんであ
る。次に本実施例の動作を説明する。
In addition. Hall output voltage terminal 211a of Hall element 211
, 211b are two sets of differential transistors 215a, respectively.
, 216a and 215b, 216b. Next, the collector outputs of the two sets of second differential transistors (four in total) are connected to switching transistors 220a and 220b for driving stator windings.
, 220c, 220d, and each stator winding 221a, 221b, 221c, 221d is connected to the base of the switching transistor 220a, 220d, respectively.
b, 220c, and 220d and the DC power supply +E1. It goes without saying that each stator winding described above corresponds to the four sets of stator windings shown in FIG. Next, the operation of this embodiment will be explained.

回転子の回転に伴つてホール素子210の2つの出力A
,(ただし.A,Aはそれぞれホール出力電圧端子21
0a,210bの差動的出力電圧を示す)は同じく第6
図aに示す如くとなり、また、ホール素子211の2つ
の出力B,有(ただし.B,百はそれぞれホール出力電
圧端子211a,211bの差動的出力電圧を示す)は
同じく第6図bに示す如くとなる。次に第1の差動トラ
ンジスタ212a,212bのそれぞれのコレクタ出力
電流1A,、は同じく第7図に示すごとくなる。
Two outputs A of the Hall element 210 as the rotor rotates.
, (However, A and A are respectively Hall output voltage terminals 21
0a, 210b) is also the 6th differential output voltage.
The two outputs B and YES of the Hall element 211 (B and 100 respectively indicate the differential output voltages of the Hall output voltage terminals 211a and 211b) are as shown in FIG. 6b. It will be as shown. Next, the respective collector output currents of 1 A of the first differential transistors 212a and 212b are as shown in FIG.

さて,次にホール素子211のホール出力電圧が入力さ
れる2組の第2の差動トランジスタ215a,215b
及び216a,216bにより上記電流1A,、は更に
振り分けられ、その結果は同じく第8図に示すごとくと
なる。
Now, next, two sets of second differential transistors 215a and 215b to which the Hall output voltage of the Hall element 211 is input.
, and 216a, 216b further divide the current 1A, and the result is as shown in FIG.

従つて、この2組の第2の差動トランジスタの4つの出
力電流で固定子巻線駆動用の4つのスイツチングトラン
ジスタを動作きせれば、4組の各固定子巻線を流れる電
流は1800より狭い(この場合は900となる)通電
角で、しかも滑らかに順次切換ることを可能にするもの
である。従つて本実施例の場合は回路構成が第5図に示
したものよりも6はるかに簡素でありながらも同一の機
能が得られるという特長を有する。なお.本実施例では
差動増幅器として最も簡単な例であるエミツタを共通接
続した2つのPNP型トランジスタで構成したが、本発
明は6そのような構成のみに限られるものではなく、差
動増幅器の機能を果す半導体を含む電子回路であれば、
同様に最も簡単な例であるエミツタを共通接続した2つ
のNPN型トランジスタを用いて構成することも出来る
Therefore, if the four output currents of these two sets of second differential transistors operate the four switching transistors for driving the stator windings, the current flowing through each of the four sets of stator windings is 1800. This enables smooth sequential switching with a narrower energization angle (900 in this case). Therefore, this embodiment has the advantage that although the circuit configuration is much simpler than that shown in FIG. 5, the same function can be obtained. In addition. In this embodiment, the simplest example of a differential amplifier is constructed of two PNP transistors whose emitters are commonly connected. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the functions of a differential amplifier If it is an electronic circuit containing a semiconductor that performs
Similarly, the simplest example is two NPN transistors whose emitters are commonly connected.

ただし、この場合には前述したように,第1の差動トラ
ンジスタのベースバイアス電圧値が、第2の差動トラン
ジスタのベースバイアス電圧値より今度は逆に低くなつ
ている必要があることは,いうまでもない。第10図は
本発明の別の実施例の電気回路構成であり6これも第4
図に示す電動機を駆動するに適した回路である。
However, in this case, as mentioned above, the base bias voltage value of the first differential transistor needs to be lower than the base bias voltage value of the second differential transistor. Needless to say. FIG. 10 shows the electric circuit configuration of another embodiment of the present invention. 6 This is also the fourth embodiment.
This circuit is suitable for driving the electric motor shown in the figure.

本実施例は先の第9図に示した実施例とほとんど同一で
あるが、2つのホール素子210,211の入力制御端
子路を直列に接続し,直流電圧+E2より給電している
点が異る。このように構成すれば2つのホール素子間の
直流的平均出力電位には自然にオフセツトが生じ、本実
施例の場合に都合が良いのみならず,ホール素子に与え
る電流の量が第9図に示す実施例の半分で済む利点があ
り、普通の応用例においては単一電源で、これら回路を
駆動することが多いので,結局、省電力化することが出
来るという特長をも有する。なお、本実施例では差動増
幅器として2すべてエミツタを共通接続したNPN型ト
ランジスタを用いた差動トランジスタを使つた回路を採
用している。
This embodiment is almost the same as the embodiment shown in FIG. 9, except that the input control terminal paths of the two Hall elements 210 and 211 are connected in series, and power is supplied from the DC voltage +E2. Ru. With this configuration, an offset will naturally occur in the DC average output potential between the two Hall elements, which is not only convenient in the case of this embodiment, but also allows the amount of current applied to the Hall elements to be as shown in Figure 9. It has the advantage that it requires only half the amount of the embodiment shown, and in ordinary applications, these circuits are often driven by a single power supply, so it also has the advantage that power can be saved after all. Note that this embodiment employs a circuit using differential transistors, each of which uses two NPN type transistors whose emitters are commonly connected, as the differential amplifier.

また,本実施例において6第9図に示した実施例と機能
的に等価なものに同一の符号を付している。なお6前記
本発明の実施例の場合、2つのホール素子に流れる電流
が同一であり、ホール素子に直列に抵抗などを挿入して
個別に調節する手段を設けていないのでホール素子の感
度のバラツキに注意する必要があるように考えられるが
6しかし本実施例のみならず本発明全体に共通していえ
ることであるが、感度の著しく異るホール素子をたとえ
用いたとしても6最終的には固定子巻線に流れる電流波
形の立上りと立下りの滑らかさが異るだけであり,通電
角及び,その位相がずれるというような事態は全く発生
しないという大きな利点がある。
In addition, in this embodiment, the same reference numerals are given to those functionally equivalent to the embodiment shown in FIG. 6. In addition, in the case of the above embodiment of the present invention, the current flowing through the two Hall elements is the same, and there is no means for inserting a resistor or the like in series with the Hall elements to adjust them individually, so there is no variation in the sensitivity of the Hall elements. However, as is common not only to this example but also to the entire invention, even if Hall elements with significantly different sensitivities are used,6 ultimately The only difference is the smoothness of the rise and fall of the current waveform flowing through the stator winding, and there is a great advantage that there is no deviation in the conduction angle or its phase.

これを、ここで第10図の実施例をもとに図面を似つて
説明する。まず、第11図は感度の著しく異なるホール
素子出力電圧を示し、仮に第11図aを感度の高いもの
、そして第11図bを感度の低いものとする。感度の高
いホール素子によつて第1の差動トランジスタが動作す
るとすれば、そのコレクタ出力電流A,IXは第12図
に示すように立上り6立下りの急峻な電流波形になる。
一方,感度の低いホール素子によつて第2の差動トラン
ジスタが動作するとすれば、そのコレクタ出力電流1A
B,IAB,IAB,IABは第13図に示すように立
上りと立下りの滑らかさの異るものになるが.通電角6
位相は変化しないといえる。
This will now be explained based on the embodiment shown in FIG. 10 by analogy with the drawings. First, FIG. 11 shows Hall element output voltages with significantly different sensitivities. Let us assume that FIG. 11a is a voltage with high sensitivity and FIG. 11b is a voltage with low sensitivity. If the first differential transistor is operated by a highly sensitive Hall element, its collector output currents A and IX will have a steep current waveform with six rises and six falls, as shown in FIG.
On the other hand, if the second differential transistor is operated by a Hall element with low sensitivity, its collector output current is 1A.
B, IAB, IAB, and IAB have different smoothness of rise and fall as shown in Fig. 13. Current angle 6
It can be said that the phase does not change.

従つて,この電流でスイツチングトランジスタを駆動す
れば、各固定子巻線にも略々第13図の波形と似た電流
が与えられる。以上のように本発明によれば、たとえ感
度の異るホール素子を同一の電流で駆動し.そのホール
出力電圧が著しく異つても正常な電動機の動作が期待で
きる。
Therefore, if the switching transistor is driven with this current, a current approximately similar to the waveform shown in FIG. 13 will be applied to each stator winding. As described above, according to the present invention, even if Hall elements with different sensitivities are driven with the same current. Normal operation of the motor can be expected even if the Hall output voltages are significantly different.

以上、第9図ならびに第10図に、第4図に例示せる本
発明の無刷子電動機、特に2極回転子64組の固定子巻
線、2つのホール素子を使用した電動機を駆動する電気
回路部の実施例をあげたが,本電動機は6そのような構
成のみに限定されるものではなく.2つのホール素子と
4組の固定子巻線(もちろん、それぞれの組に多数の部
分巻線を有していても良い)を持つものであれば,回転
子磁極数は2の倍数であれば全て構成可能であることは
いうまでもない。
As described above, FIGS. 9 and 10 show an electric circuit for driving the brushless motor of the present invention, particularly an electric motor using 64 pairs of two-pole rotor stator windings and two Hall elements, as illustrated in FIG. 4. Although we have given an example of this configuration, this electric motor is not limited to only such a configuration. If it has two Hall elements and four sets of stator windings (of course, each set may have many partial windings), then the number of rotor magnetic poles is a multiple of two. Needless to say, everything is configurable.

さて、次に第14図は本発明の無刷子電動機の機構部の
別の実施例であり、2極回転子、3組の固定子巻線63
つのホール素子で構成したものである。
Now, next, FIG. 14 shows another embodiment of the mechanical part of the brushless motor of the present invention, in which a two-pole rotor and three sets of stator windings 63 are shown.
It consists of two Hall elements.

図中、300は2極回転子、301は固定子鉄心,30
2,303,304は3組の固定子巻線、306,30
7,308はホール素子であり,これらの3つのホール
素子は120゜づつずらせて配置されている。なお,本
実施例の場合にはホール素子306〜308は固定子3
01の突極中心より306偏位した場所に配置されてい
る。
In the figure, 300 is a two-pole rotor, 301 is a stator core, 30
2, 303, 304 are three sets of stator windings, 306, 30
Reference numerals 7 and 308 denote Hall elements, and these three Hall elements are arranged with a 120° shift. In addition, in the case of this embodiment, the Hall elements 306 to 308 are connected to the stator 3.
It is located at a location offset by 306 from the center of the salient pole of 01.

第15図は従来の改良として考えられるもう一つの無刷
子電動機の回路構成図であり6特に第14図に示す電動
機を駆動するように構成した例である。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of another brushless motor that can be considered as an improvement on the conventional motor, and is particularly an example configured to drive the motor shown in FIG. 14.

図中,310,311,312はホール素子であり,第
14図に示す3つのホール素子306,307,308
に対応するものであり6図示の如く直流電源+E2から
直流電流が供給されている。この3つのホール素子のホ
ール出力電圧端子310a,310b,及び311a,
311b及び312a,312bはそれぞれ差動増幅器
に接続:されている。図面では差動増幅器として、最も
簡単な回路の例であるエミツタを共通に接続した2つの
トランジスタで構成した差動トランジスタ回路を採用し
ている。まず、ホール素子310のホール出力電圧端子
310a,310bは第1の差動トランジスタ315a
,315bのベースにそれぞれ接続されている。第1の
差動トランジスタのエミツタは共通接続され、更に,こ
の共通エミツタは電流源313(電流1。とする)に接
続されている。この電流源313は最終的に固定子巻線
に対する電流指令源となるものである。更に差動トラン
ジスタ315a,315bのコレクタには6周知のカレ
ントミラー回路314a,314bが接続されており、
第1の差動トランジスタ315a,315bのコレクタ
電流1A,IAは上記カレントミラー回路314a,3
14bによつて,第2の2組の差動トランジスタ316
a,316b及び317a,317bのそれぞれの共通
エミツタに流れるように構成する。なお6他のホール素
子311のホール電圧出力端子311a,311bは前
記第2の差動トランジスタの1組の316a,316b
のベースにそれぞれ接続され6また,ホール素子312
のホール電圧出力端子312a,312bは前記第2の
差動トランジスタの他の1組の317a,317bのベ
ースにそれぞれ接続されている。次に上記2組の第2の
差動トランジスタのコレクタ出力(計4つ)のうち2つ
を接続し合計して3つの出力を取出す。
In the figure, 310, 311, 312 are Hall elements, and the three Hall elements 306, 307, 308 shown in FIG.
As shown in Figure 6, DC current is supplied from DC power supply +E2. Hall output voltage terminals 310a, 310b, and 311a of these three Hall elements,
311b, 312a, and 312b are each connected to a differential amplifier. In the drawing, a differential transistor circuit composed of two transistors whose emitters are connected in common, which is an example of the simplest circuit, is used as a differential amplifier. First, the Hall output voltage terminals 310a and 310b of the Hall element 310 are connected to the first differential transistor 315a.
, 315b, respectively. The emitters of the first differential transistors are commonly connected, and this common emitter is further connected to a current source 313 (current is assumed to be 1). This current source 313 ultimately becomes a current command source for the stator winding. Further, six well-known current mirror circuits 314a, 314b are connected to the collectors of the differential transistors 315a, 315b.
The collector currents 1A, IA of the first differential transistors 315a, 315b are the current mirror circuits 314a, 3
14b, the second two sets of differential transistors 316
a, 316b and 317a, 317b, respectively. Note that the Hall voltage output terminals 311a and 311b of the six other Hall elements 311 are connected to one set of 316a and 316b of the second differential transistor.
6 and Hall elements 312 respectively connected to the bases of
Hall voltage output terminals 312a and 312b are connected to the bases of another pair of second differential transistors 317a and 317b, respectively. Next, two of the collector outputs (total of four) of the two sets of second differential transistors are connected and a total of three outputs are obtained.

本構成例では第15図に示すように,トランジスタ31
6bとトランジスタ317aのコレクタ出力を接続し、
これとトランジスタ316a及びトランジスタ317b
のコレクタ出力と併せて3つの出力(それらの電流をI
AB,IAB+AC,ACとする)を取出し6それらを
固定子巻線駆動用スイツチングトランジスタ320a,
320b,320cの各ベースにそれぞれ供給する。
In this configuration example, as shown in FIG.
6b and the collector output of the transistor 317a,
This and transistor 316a and transistor 317b
In addition to the collector output of
AB, IAB+AC, AC) are taken out 6 and connected to the stator winding driving switching transistor 320a,
320b and 320c, respectively.

なお、固定子巻線321a,321b,321cはそれ
ぞれ上記スイツチングトランジスタ320a,320b
,320cのコレクタと直流電源+E1の間に接続され
ている。また.上記固定子巻線321a,321b,3
21cは第14図の3組の固定子巻線302,303,
304に対応する。次に本電気回路部の動作を説明する
Note that the stator windings 321a, 321b, 321c are connected to the switching transistors 320a, 320b, respectively.
, 320c and the DC power supply +E1. Also. The stator windings 321a, 321b, 3
21c is the three sets of stator windings 302, 303,
Corresponds to 304. Next, the operation of this electric circuit section will be explained.

第16図は回転子の回転にともなつて得られるホール素
子310〜312のホール出力電圧であり、第16図a
はホール素子310の2つの出力A,A(ただし、A,
Aはそれぞれホール出力電圧端子310a,310bの
差動的出力電圧を示す)である。
Figure 16 shows the Hall output voltages of the Hall elements 310 to 312 obtained as the rotor rotates, and Figure 16a
are the two outputs A, A of the Hall element 310 (however, A,
A indicates the differential output voltage of the Hall output voltage terminals 310a and 310b, respectively).

第16図bはホール素子311の2つの出力B,B(た
だし、B,Bはそれぞれホール出力電圧端子311a,
311bの差動的出力電圧を示す)である。第16図c
はホール素子312の2つの出力C,C(ただし、C,
Cはそれぞれホール出力電圧端子312a,312bの
差動的出力電圧を示す)である。以上の3つの出力電圧
はそれぞれ120のの位相差を有する。
FIG. 16b shows two outputs B and B of the Hall element 311 (B and B are the Hall output voltage terminals 311a and 311a, respectively).
311b). Figure 16c
are the two outputs C, C of the Hall element 312 (however, C,
C represents the differential output voltage of the Hall output voltage terminals 312a and 312b, respectively). The above three output voltages each have a phase difference of 120.

なお、本図で明らかなように、ホール出力電圧は正弦波
様でなければならないことはなく、図示のように台形波
様であつても良いし、また矩形波様であつても何らさし
つかえない。上記ホール素子310のホール出力電圧を
受けて第1の差動トランジスタが動作するが、その出力
IA,IXはカレントミラー回路314a,314bを
経て2組の第2の差動トランジスタの共通エミツタにそ
れぞれ与えられる。2組の第2の差動トランジスタはホ
ール素子311,312のホール出力電圧で動作するた
め、結局、第2の差動トランジスタのコレクタ出力電流
は第17図に示すようになる。
Furthermore, as is clear from this figure, the Hall output voltage does not have to be like a sine wave; it may be like a trapezoidal wave as shown in the figure, or it may be like a rectangular wave. . The first differential transistor operates in response to the Hall output voltage of the Hall element 310, and its outputs IA and IX are sent to the common emitters of the two sets of second differential transistors through current mirror circuits 314a and 314b, respectively. Given. Since the two sets of second differential transistors operate with the Hall output voltages of the Hall elements 311 and 312, the collector output current of the second differential transistors becomes as shown in FIG. 17.

この場合、トランジスタ316aのコレタタ出力電流は
IABで表わされるようになり、また、トランジスタ3
16bとトランジスタ317aのコレクタ出力を加算し
た合成出力電流はIA百+Xcで表わされるようになり
、また、トランジスタ317bのコレクタ出力電流はX
万で表わされるようになる。上記電流は120万づつ順
次滑らかに切換わつてゆくので、この電流によつて3つ
の固定子巻線駆動用スイツチングトランジスタを動作さ
せれば、3組の固定子巻線を流れる電流は180せより
も狭い(この場合120流)通電角で、かつ滑らかに順
次切換ることを可能にするものである。また、更に前述
したようにホール素子のホール出力電圧は必ずしも正弦
波様でなければならないことは無いので、従つて回転子
の主永久磁石の着磁波形を拘束することはないのは前述
の実施例の場合と同様である。
In this case, the collector output current of transistor 316a is represented by IAB, and
The combined output current obtained by adding the collector outputs of transistor 16b and transistor 317a is now expressed as IA100+Xc, and the collector output current of transistor 317b is
It comes to be expressed in thousands. The above-mentioned current smoothly switches in steps of 1.2 million, so if this current operates the three stator winding drive switching transistors, the current flowing through the three sets of stator windings will be 180 million. This enables smooth sequential switching with a narrower conduction angle (in this case, 120 currents). Furthermore, as mentioned above, the Hall output voltage of the Hall element does not necessarily have to be sinusoidal, so the magnetization waveform of the main permanent magnet of the rotor is not constrained by the above implementation. Same as in the example.

第18図は本発明の無刷子電動機の更に別の実施例の回
路構成図であり、これは第14図に示す電動機を駆動す
るに適した回路であり、かつ第15図に例示した構成を
更に改良したものである。
FIG. 18 is a circuit configuration diagram of still another embodiment of the brushless motor of the present invention, which is a circuit suitable for driving the motor shown in FIG. 14, and which has the configuration illustrated in FIG. 15. This is a further improvement.

すなわち、その改良点は第1の差動増幅器と第2の差動
増幅器との間にカレントミラー回路の如きものがなく、
第1の差動増幅器の出力が直接、第2の差動増幅器の電
流指令となつている点であり、そのため回路が簡素化さ
れている。その結果、第1の差動増幅器の入力バイアス
電圧値と第2の差動増幅器の入力バイアス電圧値が異つ
ていなければならない。特に、第18図に示した本発明
の実施例のように、差動増幅器を2つのNPN型トラン
ジスタで構成する場合には、第1の差動増幅器の入力バ
イアス電圧値(ベースバイアス電圧値)が第2の差動増
幅器の入力バイアス電圧値(ベースバイアス電圧値)よ
りも少し低くなつている必要がある。その値は前述のと
おりである。本実施例では3つのホール素子の入力制御
端子路をすべて直列に接続し直流電源+E2より給電し
ているため各ホール素子間の直流的平均出力電位には自
然にオフセツトが生じ、少くとも第1の差動トランジス
タを動作させるホール素子310の直流的平均出力電位
は他より低くなつている。
That is, the improvement is that there is no such thing as a current mirror circuit between the first differential amplifier and the second differential amplifier,
The output of the first differential amplifier directly serves as the current command for the second differential amplifier, which simplifies the circuit. As a result, the input bias voltage value of the first differential amplifier and the input bias voltage value of the second differential amplifier must be different. In particular, when the differential amplifier is configured with two NPN transistors as in the embodiment of the present invention shown in FIG. 18, the input bias voltage value (base bias voltage value) of the first differential amplifier needs to be slightly lower than the input bias voltage value (base bias voltage value) of the second differential amplifier. Its value is as described above. In this embodiment, all the input control terminal paths of the three Hall elements are connected in series and powered from the DC power supply +E2, so an offset naturally occurs in the DC average output potential between each Hall element, and at least the first The DC average output potential of the Hall element 310 that operates the differential transistor is lower than the others.

ホール素子への給電の力法は実施例に示したものにとど
まらず、第9図の実施例に示した力法すなわちホール素
子への給電電流を別々にし、例えばホール素子と直列に
抵抗を接続するなどの方法を採用してオフセツトを生ぜ
しめても良いことはいうまでもない。しかしながら第1
8図に示す実施の方法はホール素子に与える電流量が全
体として少なくて済むという点で有利である。なお、本
実施例で第15図に示したものと機能的に等価なものに
は同一の符号を付している。以上、第18図に、第14
図に例示した本発明の無刷子電動機、特に2極回転子、
3組の固定子巻線、3つのホール素子を有する電動機を
駆動する電気回路部の実施例をあげたが、本電動機は、
そのような構造のみに限定されるものでは無く、3つの
ホール素子と3組の固定子巻線(もちろん、それぞれに
部分巻線を施しても良い)を持つものであれば、回転子
磁極数は2の倍数であれば全て構成可能であることはい
うまでもない。
The power method for feeding power to the Hall element is not limited to the one shown in the embodiment, but is also the power method shown in the example of FIG. It goes without saying that the offset may be generated by adopting a method such as However, the first
The implementation method shown in FIG. 8 is advantageous in that the overall amount of current applied to the Hall element is small. Components in this embodiment that are functionally equivalent to those shown in FIG. 15 are given the same reference numerals. Above, in Figure 18,
A brushless electric motor of the present invention illustrated in the figure, particularly a two-pole rotor,
Although we have given an example of an electric circuit section that drives a motor having three sets of stator windings and three Hall elements, this motor has
It is not limited to such a structure, but as long as it has three Hall elements and three sets of stator windings (of course, partial windings may be applied to each), the number of rotor magnetic poles It goes without saying that any number can be constructed as long as it is a multiple of 2.

なお、以上まで述べた電動機は3組、4組の固定子巻線
を有するものであるが、これは更に拡長可能であつて、
例えば2組の巻線の場合にも本発明は適用可能であるし
、また5組、6組、7組、・・・・・・・・・といつた
多相巻線の電動機にも適用可能である。
The electric motor described above has three or four sets of stator windings, but this can be further expanded.
For example, the present invention is applicable to the case of two sets of windings, and is also applicable to motors with polyphase windings such as 5 sets, 6 sets, 7 sets, etc. It is possible.

特に多相巻線の場合には、それに応じて回転子の位置わ
検出するホール素子の数を必要とするが、それぞれのホ
ール素子によつて動作する差動増幅器を少くとも1つづ
つ設け、そのうちの或る差動増幅器の出力を他の或る差
動増幅器の電流指令となすような回路機能を設けること
により、以上の実施例で述べてきたことと全く同様な効
果を得ることが可能である。以上、述べたように本発明
の無刷子電動機は、各巻線の通電角を180明(電気角
)より小さくし、かつ回転子の主永久磁石の着磁波形に
左右されず、さらには各巻線の電流は滑らかに切換わる
ことを実現するものであり、また、ホール素子相互の感
度にバラツキがあつても電動機の回転に悪影響を与えな
いという効果を有しており、この点については前述の従
来例の改良として考えられる第5図および第15図の構
成例(公知ではない)と同様の機能を果すも、更に、そ
れらの構成例で必要とされるカレントミラー回路のごと
き回路を必要としないので、低コスト化や集積回路化に
有利であり、また場合によつては複数のホール素子を直
列に接続し給電することにより消費電流を低減できると
いつた数々のすぐれた特長を有するものである。
In particular, in the case of multi-phase windings, the number of Hall elements to detect the rotor position is required accordingly, but at least one differential amplifier operated by each Hall element is provided. By providing a circuit function that uses the output of one differential amplifier as a current command for another differential amplifier, it is possible to obtain exactly the same effect as described in the above embodiments. It is. As described above, in the brushless motor of the present invention, the current conduction angle of each winding is smaller than 180 degrees (electrical angle), and it is not affected by the magnetization waveform of the main permanent magnet of the rotor. This realizes smooth switching of the current, and also has the effect that even if there are variations in the sensitivity of the Hall elements, it does not adversely affect the rotation of the motor. Although it performs the same function as the configuration examples (not publicly known) shown in FIGS. 5 and 15, which are considered as an improvement on the conventional example, it also requires a circuit such as a current mirror circuit that is required in those configuration examples. It has a number of excellent features, such as being advantageous for cost reduction and integration into integrated circuits, and in some cases reducing current consumption by connecting multiple Hall elements in series and supplying power. It is.

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

第1図は従来の無刷子電動機の一例の回路構成図、第2
図は第1図の従来例におけるホール出力電圧波形図、第
3図は第1図の従来例における固定子巻線電流の波形図
、第4図は本発明の無刷子電動機の機構部の一例を示す
要部構成図、第5図は従来例の改良として考えられる無
刷子電動機の回路構成例図、第6図A,b、第7図およ
び第8図は第5図における各部の信号波形図、第9図お
よび第10図は本発明の各実施例の回路構成図、第11
図A,bl第12図および第13図は感度の異つたホー
ル素子を第10図の実施例に使用した場合の各部の信号
波形図、第14図は本発明の無刷子電動機の機構部の他
の例を示す要部構成図、第15図は従来例の改良として
考えられる無刷子電動機の他の回路構成例を示す図、第
16図A,b,cおよび第17図A,b,cは第15図
における各部の信号波形図、第18図は本発明の更に他
の実施例の回路構成図である。 100,300・・・・・・回転子、101,301・
・・・・・固定子鉄心、102,103,104,10
5,302,303,304,221a,221b,2
21c,221d,321a,321b,321c・・
・・・・固定子巻線、106,107,210,211
,306,307,308,310,311,312・
・・・・・ホール素子、209a,209b・・・・・
・抵抗、212a,212b,215a,215b,2
16a,216b,220a,220b,220c,2
20d,315a,315b,316a,316b,3
21a,321b,321c・・・・・・トランジスタ
、213,313・・・・・・電流源。
Figure 1 is a circuit diagram of an example of a conventional brushless motor, and Figure 2 is a circuit diagram of an example of a conventional brushless motor.
The figure is a Hall output voltage waveform diagram in the conventional example shown in Figure 1, Figure 3 is a waveform diagram of stator winding current in the conventional example shown in Figure 1, and Figure 4 is an example of the mechanical part of the brushless motor of the present invention. FIG. 5 is an example of the circuit configuration of a brushless motor considered as an improvement over the conventional example. FIGS. 6A, b, 7, and 8 are signal waveforms of each part in FIG. 5. 9 and 10 are circuit configuration diagrams of each embodiment of the present invention, and FIG.
Figures A and 12 and 13 are signal waveform diagrams of various parts when Hall elements with different sensitivities are used in the embodiment of Figure 10, and Figure 14 is a diagram of the mechanical part of the brushless motor of the present invention. FIG. 15 is a diagram showing another circuit configuration example of a brushless motor considered as an improvement over the conventional example; FIGS. 16A, b, c; and FIGS. 17A, b, c is a signal waveform diagram of each part in FIG. 15, and FIG. 18 is a circuit configuration diagram of still another embodiment of the present invention. 100,300...Rotor, 101,301・
...Stator core, 102, 103, 104, 10
5, 302, 303, 304, 221a, 221b, 2
21c, 221d, 321a, 321b, 321c...
...Stator winding, 106, 107, 210, 211
,306,307,308,310,311,312・
...Hall element, 209a, 209b...
・Resistance, 212a, 212b, 215a, 215b, 2
16a, 216b, 220a, 220b, 220c, 2
20d, 315a, 315b, 316a, 316b, 3
21a, 321b, 321c...transistor, 213,313...current source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転子の回転位置を検出する複数個のホール素子を
使用し、それらのホール素子の出力信号を利用して半導
体スイッチング手段を順次導通させて固定子巻線を附勢
する無刷子電動機であつて、前記複数個のホール素子は
、それらのホール出力電圧の直流的平均電位が異なるよ
うに直流電源に接続し、かつ前記複数個のホール素子の
ホール出力電圧をベース入力として動作する差動増幅器
をホール素子1つに対して1つ又は2つずつ具備せしめ
るとともに、前記差動増幅器のうち所定の差動増幅器の
2つのコレクタ差動出力電流を、他の残りの差動増幅器
のエミッタ電流となすように構成し、更にこの残りの差
動増幅器のコレクタ差動出力電流を用いて前記半導体ス
イッチング手段を導通させ、前記固定子巻線を附勢する
ことにより各固定子巻線の通電角を電気角で180°よ
り小さくするようにしたことを特徴とする無刷子電動機
。 2 回転子の回転位置を検出するホール素子として2個
使用し、一方のホール素子には、そのホール出力電圧を
ベース入力として動作する第1の差動増幅器を接続し、
他方のホール素子には、そのホール出力電圧をベース入
力として動作する第2および第3の差動増幅器を接続し
、前記第1の差動増幅器の2つのコレクタ差動出力電流
をそれぞれ前記第2および第3の差動増幅器のエミッタ
電流となし、この第2、第3の差動増幅器のコレクタ差
動出力電流を用いて前記半導体スイッチング手段を導通
させ、固定子巻線を附勢するように構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の無刷子電動機。 3 回転子の回転位置を検出するホール素子として3個
使用し、それらのホール素子は入力制御端子路を直列的
に接続して直流電源端子間に接続し、かつホール素子の
ホール出力電圧をベース入力として動作する差動増幅器
をホール素子1つに対して1つづつ具備せしめ、ホール
出力電圧の直流的平均電位の最も高い、あるいは最も低
いホール素子のホール出力電圧をベース入力として動作
する差動増巾器の2つのコレクタ差動出力電流を他の残
りの2つの差動増幅器のエミッタ電流となすように構成
し、上記他の残りの2つの差動増幅器のそれぞれ2つづ
つのコレクタ差動出力電流を合成して3つの出力となし
、これを用いて、前記半導体スイッチング手段を導通さ
せ、3組の固定子巻線を附勢するように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の無刷子電動機。
[Claims] 1. A plurality of Hall elements are used to detect the rotational position of the rotor, and the output signals of the Hall elements are used to sequentially conduct semiconductor switching means to energize the stator winding. The plurality of Hall elements are connected to a DC power source so that the DC average potentials of their Hall output voltages are different, and the Hall output voltages of the plurality of Hall elements are connected to a base input. One or two differential amplifiers are provided for each Hall element, and the collector differential output current of two predetermined differential amplifiers among the differential amplifiers is converted to the remaining difference. The semiconductor switching means is made conductive using the remaining collector differential output current of the differential amplifier, and the stator windings are energized. A brushless electric motor characterized in that the current conduction angle of the winding is smaller than 180 degrees in electrical angle. 2. Two Hall elements are used to detect the rotational position of the rotor, and one Hall element is connected to a first differential amplifier that operates with the Hall output voltage as a base input,
Second and third differential amplifiers that operate with the Hall output voltage as their base input are connected to the other Hall element, and the two collector differential output currents of the first differential amplifier are respectively connected to the second and a third differential amplifier, and the collector differential output currents of the second and third differential amplifiers are used to conduct the semiconductor switching means and energize the stator winding. A brushless electric motor according to claim 1, characterized in that: 3 Three Hall elements are used to detect the rotational position of the rotor, and the input control terminal paths of these Hall elements are connected in series and connected between the DC power supply terminals, and the Hall output voltage of the Hall element is used as the base. A differential amplifier that operates as an input is provided with one differential amplifier for each Hall element, and operates with the Hall output voltage of the Hall element having the highest or lowest DC average potential of the Hall output voltage as the base input. The two collector differential output currents of the amplifier are configured to be the emitter currents of the other two remaining differential amplifiers, and the two collector differential outputs of each of the remaining two differential amplifiers are Claim 1, characterized in that the current is combined into three outputs, which are used to conduct the semiconductor switching means and energize three sets of stator windings. The brushless electric motor described in Section 1.
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