JP2000102280A - 自動ドア用直流モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動、騒音レベルを抑制した自動ドア用直流
モータの駆動装置を提供する。 【解決手段】 モータ２は３相のコイルを有する固定子
を備え、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁され、例と
して４つの磁極を有する永久磁石などからなる回転子を
備える。各コイルに臨んで、磁極検出素子３が設けら
れ、位置信号ＳＰを出力する。駆動装置１は、コイルに
前記駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗをそれぞれ供給するイン
バータ回路４を備える。インバータ回路４は、モータ２
に正弦波形の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動ドア用直流モ
ータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から自動ドアを駆動する分野におい
て、例として３相の直流ブラシレスモータ（以下、モー
タと略す）が用いられている。図１は本発明の基礎とな
る構成の３相４極で電気角１２０°通電方式のモータの
駆動装置１の電気的構成を示すブロック図であり、図４
は駆動装置１の動作を説明する図であり、図５は従来技
術の動作を説明するタイムチャートである。図１は、以
下の従来技術の説明で用いられると共に、後述する発明
の形態の説明においても用いられる。

【０００３】モータ２は前述したように、３ｎ個、例と
して３本のコイルを有する固定子を備え、各コイルは、
駆動装置１からのＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動信号Ｓｕ、
Ｓｖ、Ｓｗで駆動される。また、モータ２は、周方向に
Ｎ極とＳ極とが交互に着磁され、例として４つの磁極を
有する永久磁石などからなる回転子を備える。

【０００４】本従来例では、各コイルに臨んで、例とし
てホール素子などからなる磁極検出素子３が設けられ、
コイルの磁束密度の変化が検出される。磁極検出素子３
は、これにより、回転子の各磁極の周方向の位置を検出
すると共に、回転子の回転位置及び回転速度を検出し、
これに対応する位置信号ＳＰを出力する。

【０００５】駆動装置１は、各コイルに前記駆動信号Ｓ
ｕ、Ｓｖ、Ｓｗをそれぞれ供給するインバータ回路４を
備える。インバータ回路４は、コイルに駆動用の電流を
供給するトランジスタ（以下、上段トランジスタと称す
ることがある）と、コイルからの該電流が流れ込むトラ
ンジスタ（以下、下段トランジスタと称することがあ
る）とを各コイル毎に対応させて備えている。よって、
前記３相モータに用いられるインバータ回路では、一例
として、上段および下段で各３個のトランジスタが用い
られている。

【０００６】前記ホール素子からの検出出力である位置
信号ＳＰは、波形合成回路５に入力され、各相毎の位置
信号ＳＰの波形を合成する。これにより、各相毎の位置
信号ＳＰの相互の位相差や位相の進行方向、即ち、モー
タ２の回転方向が判別可能になる。波形合成回路５から
の位置速度方向信号は、速度制御回路６及びマイクロコ
ンピュータなどからなる演算回路７に入力される。

【０００７】演算回路７には、基準速度に対応する速度
指令信号が別途、入力されており、これに基づく制御信
号が前記速度制御回路６からの信号と共にロジック回路
８に入力され、ロジック回路８では前記インバータ回路
４の各トランジスタをオン／オフする制御信号が作成さ
れてインバータ回路４に出力される。インバータ回路４
には直流電源が接続され、直流電源からの電圧・電流が
インバータ回路４で変調されてモータ２に供給される。
インバータ回路４からはモータ２に供給される駆動電流
のレベルがフィードバック信号として速度制御回路６に
入力される。このようにして、モータ２は前記速度指令
信号に基づいた基準速度で回転するように制御される。

【０００８】本従来技術において、モータ２が４極の極
数の回転子を有する場合、従来では１２０゜通電方式で
行われる。これは、モータ２の３相のコイル中の２相に
順次的に通電する方式である。インバータ回路４は、前
記位置信号ＳＰと、速度指令信号とから図５（１）〜同
図（３）に示される前記駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを作
成し出力する。このとき、図４に示されるように、回転
子の機械角３０°の回転毎に通電相が切り替わることに
なる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の駆動方式に於い
て、前記回転子の機械角３０°毎の回転に伴う通電相の
切り替わりにおいて、各コイルへの通電のオン／オフが
方形波的に切り替わることになり、モータトルクの強弱
が発生し、モータ２のトルクリップルが大きくなる。こ
れにより、モータ２の振動や騒音が大きくなるという問
題点がある。また、これにより、モータ２を例として、
自動ドア駆動用に組み込んだ場合でもドア本体を含む構
成にモータ２の振動が伝達され、全体の振動が大きくな
るという不具合がある。

【００１０】特に、自動ドア駆動モータが、細径、高ト
ルクへ移行する中で高密度巻線となり通電時の磁気音が
大きい。ここで、磁気音とは、次のような意味である。
コイルに交流電流を流した時に磁束が変化し、これによ
り固定子が変形して振動する。そして、この際に、発生
する音が磁気音である。

【００１１】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、その目的は、振動、磁気音などの騒音レベ
ルを抑制した自動ドア用直流モータの駆動装置を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の自動ドア用直流
モータの駆動装置は、複数相の巻線を有する直流モータ
の各相毎のコイルに、直流モータを回転させる駆動信号
をそれぞれ出力する複数段のインバータ部と、各段のイ
ンバータ部を制御して、各相毎の駆動信号を実質的に同
時に出力し、各相の駆動信号の電圧及び電流を漸次的に
変化させて、複数相の巻線に回転磁界を発生せしめる制
御部とを備えている。

【００１３】本発明において、前記制御部は、前記駆動
信号の電圧及び電流を、正弦波形状と類似の形状の波形
で連続的に変化させる場合がある。

【００１４】また、本発明において、前記制御部は、該
駆動信号を実質的に各相の巻線に同時に出力すると共
に、前記駆動信号の電圧及び電流を段階的に変化させる
場合がある。

【００１５】

【作用】本発明によれば、複数相の巻線を有する直流モ
ータの各相毎のコイルには、複数段のインバータ部から
直流モータを回転させる駆動信号がそれぞれ出力され
る。各段のインバータ部は制御部の制御により、各相毎
の駆動信号を実質的に同時に出力し、各相の駆動信号の
電圧及び電流を漸次的に変化させて、複数相の巻線に回
転磁界を発生せしめる。

【００１６】これにより、各コイルへの通電のオン／オ
フが方形波的に切り替わることが防止され、モータトル
クがほぼ均一になりトルクリップルを抑制することがで
きる。これにより、モータの振動や騒音を抑制すること
ができる。また、モータの振動や騒音を抑制することに
より、本発明のモータが組み込まれる自動ドアが発生す
るモータに起因する振動や騒音を抑制することができ
る。

【００１７】本発明において、前記制御部が、駆動信号
の電圧及び電流を、正弦波形状と類似の形状の波形で連
続的に変化させる場合でも、各コイルへの通電のオン／
オフが方形波的に切り替わることが防止されるので、前
述した作用効果と同様な作用効果を実現することができ
る。

【００１８】本発明において、前記制御部が、駆動信号
を実質的に各相の巻線に同時に出力すると共に、駆動信
号の電圧及び電流を段階的に変化させる場合でも、各相
の巻線に同時に磁界を発生させて回転子にトルクを発生
させるので、各コイルへの通電のオン／オフが方形波的
に切り替わることが防止される。これにより、前述した
作用効果と同様な作用効果を実現することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の基礎となる構成の
自動ドア用モータの駆動装置１の電気的構成を示すブロ
ック図であり、図２は駆動装置１の本実施例の動作を示
すタイムチャートであり、図３は駆動装置１の本実施例
の他の動作を示すタイムチャートである。図１の構成に
関しては、従来技術の項で説明したので、再度の説明を
省略する。

【００２０】以下に、本実施例の駆動装置２１の動作を
説明する。本実施例において、モータ２が４極の極数の
回転子を有する場合を想定する。本実施例において、モ
ータ２には、図２（１）〜同図（２）に示す波形の駆動
信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗが入力される。正弦波形の駆動信
号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは、演算回路７において正弦波を発
生させ、ロジック回路８を介してインバータ回路４の前
記各トランジスタを正弦波形の制御信号で駆動すること
によって得られる。

【００２１】このような波形の駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓ
ｗを入力することにより、モータ２の３相のコイルに常
に通電しつつ、各相のコイルへの電圧及び電流のバラン
スを漸次的に変化させるようにしているので、モータ２
の各コイルのトルクが従来技術におけるように大きく変
化する事態が防止され、モータ２のトルクリップルが抑
制されている。

【００２２】これにより、モータ２の振動や騒音を抑制
することができる。また、モータ２の振動や騒音を抑制
することにより、モータ２が組み込まれる自動ドアが発
生するモータ２に起因する振動や騒音を抑制することが
できる。

【００２３】また、本発明の眼目は、３相モータ２の各
相のコイルに常時通電しつつ、各コイルへの電圧及び電
流のバランスを漸次的に変化させることである。従っ
て、モータ２へ供給される駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの
波形は、図２に示される波形に限定されず、例として、
図３に示されるように、全体の波形としては正弦波形で
あり、従って３相の各コイルに常時通電が行われ、しか
も、微細な階段波形からなるものであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、複数相の
巻線を有する直流モータの各相毎のコイルには、複数段
のインバータ部から直流モータを回転させる駆動信号が
それぞれ出力される。各段のインバータ部は制御部の制
御により、各相毎の駆動信号を実質的に同時に出力し、
各相の駆動信号の電圧及び電流を漸次的に変化させて、
複数相の巻線に回転磁界を発生せしめるようにした。

【００２５】これにより、各コイルへの通電のオン／オ
フが方形波的に切り替わることが防止され、モータトル
クがほぼ均一になりトルクリップルを抑制することがで
きる。したがって、細径、高トルクへ移行する中で高密
度に巻線を行っても、モータの振動や磁気音などの騒音
を抑制することができるという特異な作用、効果があ
る。また、モータの振動や騒音を抑制することにより、
本発明のモータが組み込まれる自動ドアが発生するモー
タに起因する振動や騒音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎となる構成のモータ２の駆動装置
１のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するタイムチャ
ートである。

【図３】本発明の他の実施例の動作を説明するタイムチ
ャートである。

【図４】従来技術の通電方式を説明する図である。

【図５】従来技術の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 駆動装置 ２ モータ ３ 磁極検出素子 ４ インバータ回路 ５ 波形合成回路 ６ 速度制御回路 ７ 演算回路 ８ ロジック回路 Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ 駆動信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動ドアに用いられる直流モータの駆動装
   置であって、 複数相の巻線を有する直流モータの各相毎のコイルに、
   該直流モータを回転させる駆動信号をそれぞれ出力する
   複数段のインバータ部と、 各段のインバータ部を制御して、各相毎の駆動信号を実
   質的に同時に出力し、各相の駆動信号の電圧及び電流を
   漸次的に変化させて、該複数相の巻線に回転磁界を発生
   せしめる制御部とを備える直流モータの駆動装置。
2. 【請求項２】前記制御部は、前記駆動信号の電圧及び電
   流を、正弦波形状と類似の形状の波形で連続的に変化さ
   せる請求項１に記載の直流モータの駆動装置。
3. 【請求項３】前記制御部は、該駆動信号を実質的に各相
   の巻線に同時に出力すると共に、前記駆動信号の電圧及
   び電流を段階的に変化させる請求項１に記載の直流モー
   タの駆動装置。