JP2000350488A - 三相ブラシレスモータを駆動するためのｐｗｍ出力装置 - Google Patents
三相ブラシレスモータを駆動するためのｐｗｍ出力装置Info
- Publication number
- JP2000350488A JP2000350488A JP11158993A JP15899399A JP2000350488A JP 2000350488 A JP2000350488 A JP 2000350488A JP 11158993 A JP11158993 A JP 11158993A JP 15899399 A JP15899399 A JP 15899399A JP 2000350488 A JP2000350488 A JP 2000350488A
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- Japan
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- sine wave
- phase
- motor
- brushless motor
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の装置を使用すれば、簡単な回路構成
で三相ブラシレスモータを効率良く駆動出来るようにな
るため、モータ及び駆動装置の小型高効率化が目的であ
る。 【構成】 三相ブラシレスモータ（１）の回転軸（２）
にこれと共に回転する磁石（３）を取り付け、この磁石
（３）が回転軸（２）の回転に伴ってその周囲に発生す
る正弦波状に変化する磁場の強さをモータの固定子に固
定した複数の磁気センサ（４）によって相似形の電圧に
変換し、この複数の磁気センサ（４）はそれぞれの発生
する正弦波電圧の位相が互いに１２０度ずれるように配
置するものとして、その正弦波電圧をアンプ（５）で増
幅し、これによって作られる三相正弦波電圧信号（６）
を出力とし、またそれぞれの三相正弦波電圧信号（６）
をＰＷＭ変換回路（７）に入力し、そのＰＷＭ信号
（８）を出力として得る。
で三相ブラシレスモータを効率良く駆動出来るようにな
るため、モータ及び駆動装置の小型高効率化が目的であ
る。 【構成】 三相ブラシレスモータ（１）の回転軸（２）
にこれと共に回転する磁石（３）を取り付け、この磁石
（３）が回転軸（２）の回転に伴ってその周囲に発生す
る正弦波状に変化する磁場の強さをモータの固定子に固
定した複数の磁気センサ（４）によって相似形の電圧に
変換し、この複数の磁気センサ（４）はそれぞれの発生
する正弦波電圧の位相が互いに１２０度ずれるように配
置するものとして、その正弦波電圧をアンプ（５）で増
幅し、これによって作られる三相正弦波電圧信号（６）
を出力とし、またそれぞれの三相正弦波電圧信号（６）
をＰＷＭ変換回路（７）に入力し、そのＰＷＭ信号
（８）を出力として得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三相ブラシレスモータ
（１）を駆動するための、磁気センサ（４）から電力制
御素子を駆動する信号を作るまでの部分であるＰＷＭ出
力装置に関する。
（１）を駆動するための、磁気センサ（４）から電力制
御素子を駆動する信号を作るまでの部分であるＰＷＭ出
力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マグネット型ブラシレスモータの駆動方
法は正弦波駆動と非正弦波駆動に大きく分けることがで
きる。モータ本体もこれらの駆動方法に適応させた設計
がなされているため、駆動方法とモータ本体を独立に扱
うのは困難である。
法は正弦波駆動と非正弦波駆動に大きく分けることがで
きる。モータ本体もこれらの駆動方法に適応させた設計
がなされているため、駆動方法とモータ本体を独立に扱
うのは困難である。
【０００３】非正弦波駆動モータでは電機子巻線に与え
る電圧は矩形波である。この矩形波は磁極位置センサの
アナログ信号をゼロクロス点で二値化してデジタル信号
としたものから作られる。一方モータの回転に伴って発
生する逆起電力は正弦波である。この波形の不一致によ
ってトルクむらが発生する。また、この不一致によって
過大な電機子電流が流れるのを防ぐため電流休止期間を
設けたり、電機子巻線の巻き方で対応させている。その
ためにモータの効率が落ち、機械的出力が小さくなって
しまう。ただし駆動回路は正弦波駆動の場合より小規模
であり駆動回路をモータ本体と一体として製造されてい
るものも多い。したがって非正弦波駆動型のブラシレス
モータは簡易型であって低コスト、低精度、低効率、小
出力の分野に応用されてきた。小型、小出力の物では電
機子巻線が三相ではなく二相の物もあるが、それは電力
効率が問題にならないからである。
る電圧は矩形波である。この矩形波は磁極位置センサの
アナログ信号をゼロクロス点で二値化してデジタル信号
としたものから作られる。一方モータの回転に伴って発
生する逆起電力は正弦波である。この波形の不一致によ
ってトルクむらが発生する。また、この不一致によって
過大な電機子電流が流れるのを防ぐため電流休止期間を
設けたり、電機子巻線の巻き方で対応させている。その
ためにモータの効率が落ち、機械的出力が小さくなって
しまう。ただし駆動回路は正弦波駆動の場合より小規模
であり駆動回路をモータ本体と一体として製造されてい
るものも多い。したがって非正弦波駆動型のブラシレス
モータは簡易型であって低コスト、低精度、低効率、小
出力の分野に応用されてきた。小型、小出力の物では電
機子巻線が三相ではなく二相の物もあるが、それは電力
効率が問題にならないからである。
【０００４】正弦波駆動モータでは電機子巻線に与える
電圧はモータの回転に伴って発生する逆起電力と相似な
正弦波である。ただし現在では電力効率の良いＰＷＭに
よる等価的な正弦波が使われることが多い。正弦波駆動
では電機子巻線が三相型以外は無いと考えて良い。この
正弦波は二種類の回転センサからデジタル処理で作られ
るのが一般的である。一つのセンサは非正弦波駆動の場
合と同様に磁極位置センサである。もう一つのセンサは
一回転でなるべく多数のパルスを発生させるインクリメ
ンタルエンコーダである。磁極位置センサは正弦波のゼ
ロクロス点を検出するために使われ、インクリメンタル
エンコーダはゼロクロス点から次のゼロクロス点までの
間の角度を細かく検出するために使われる。こうして得
られた角度とあらかじめ用意しておく正弦波の数値表か
ら正弦波の振幅を決定するのである。なおこの数値表と
は電子回路においてはＲＯＭに記録してある数値列であ
る。またインクリメンタルエンコーダは速度検出器とし
ても使用される。正弦波駆動では電機子巻線に与える電
圧とモータの回転に伴って発生する逆起電力が相似形で
ある。したがってトルクむらは少なく、過大な電機子電
流が流れる危険も少なく、大きな機械的出力を発生させ
ることが可能となる。ただし駆動回路は非正弦波駆動の
場合よりもかなり複雑になりモータ本体と一体化するこ
とは困難である。しかもモータ本体よりも駆動装置の方
が大型になることが多い。このため高コストでも高精
度、高出力が求められる分野に応用されてきた。
電圧はモータの回転に伴って発生する逆起電力と相似な
正弦波である。ただし現在では電力効率の良いＰＷＭに
よる等価的な正弦波が使われることが多い。正弦波駆動
では電機子巻線が三相型以外は無いと考えて良い。この
正弦波は二種類の回転センサからデジタル処理で作られ
るのが一般的である。一つのセンサは非正弦波駆動の場
合と同様に磁極位置センサである。もう一つのセンサは
一回転でなるべく多数のパルスを発生させるインクリメ
ンタルエンコーダである。磁極位置センサは正弦波のゼ
ロクロス点を検出するために使われ、インクリメンタル
エンコーダはゼロクロス点から次のゼロクロス点までの
間の角度を細かく検出するために使われる。こうして得
られた角度とあらかじめ用意しておく正弦波の数値表か
ら正弦波の振幅を決定するのである。なおこの数値表と
は電子回路においてはＲＯＭに記録してある数値列であ
る。またインクリメンタルエンコーダは速度検出器とし
ても使用される。正弦波駆動では電機子巻線に与える電
圧とモータの回転に伴って発生する逆起電力が相似形で
ある。したがってトルクむらは少なく、過大な電機子電
流が流れる危険も少なく、大きな機械的出力を発生させ
ることが可能となる。ただし駆動回路は非正弦波駆動の
場合よりもかなり複雑になりモータ本体と一体化するこ
とは困難である。しかもモータ本体よりも駆動装置の方
が大型になることが多い。このため高コストでも高精
度、高出力が求められる分野に応用されてきた。
【０００５】このように駆動方法から二種類に別れたブ
ラシレスモータは両者の間でコスト、性能面での隔たり
が大きく様々な条件の下ではブラシレスモータが最適な
選択ではなくなっている。このためブラシレスモータの
出現によって存在意義が無くなるかに思われたブラシ付
きＤＣモータも依然として多くの分野で使用されてい
る。
ラシレスモータは両者の間でコスト、性能面での隔たり
が大きく様々な条件の下ではブラシレスモータが最適な
選択ではなくなっている。このためブラシレスモータの
出現によって存在意義が無くなるかに思われたブラシ付
きＤＣモータも依然として多くの分野で使用されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのように二
極分化してしまったブラシレスモータを、その中間の要
求に応えられるようにするものである。すなわち非正弦
波駆動と同程度の回路規模で正弦波駆動を可能とするも
のである。
極分化してしまったブラシレスモータを、その中間の要
求に応えられるようにするものである。すなわち非正弦
波駆動と同程度の回路規模で正弦波駆動を可能とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために三相ブラシレスモータ（１）の回転軸にこれ
と共に回転する磁石（３）を取り付け、この磁石が軸の
回転に伴ってその周囲に発生する正弦波状に変化する磁
場の強さをモータの固定子に固定した複数の磁気センサ
（４）によって相似形の電圧に変換し、この複数の磁気
センサ（４）はそれぞれの発生する正弦波電圧の位相が
互いに１２０度ずれるように配置するものとして、これ
によって作られる三相の正弦波電圧を出力とし、またそ
れぞれの正弦波電圧をＰＷＭに変換する回路に入力し、
そのＰＷＭ信号を出力として、ブラシレスＤＣモータを
駆動するための三相インバータに入力するようにする。
するために三相ブラシレスモータ（１）の回転軸にこれ
と共に回転する磁石（３）を取り付け、この磁石が軸の
回転に伴ってその周囲に発生する正弦波状に変化する磁
場の強さをモータの固定子に固定した複数の磁気センサ
（４）によって相似形の電圧に変換し、この複数の磁気
センサ（４）はそれぞれの発生する正弦波電圧の位相が
互いに１２０度ずれるように配置するものとして、これ
によって作られる三相の正弦波電圧を出力とし、またそ
れぞれの正弦波電圧をＰＷＭに変換する回路に入力し、
そのＰＷＭ信号を出力として、ブラシレスＤＣモータを
駆動するための三相インバータに入力するようにする。
【０００８】
【作用】本発明においては磁気センサ（４）の出力はそ
のゼロクロス点で二値化してデジタル信号として利用し
ていた従来の方法と異なり、アナログ信号として正弦波
のまま利用する。デジタル処理を経ないため回路規模は
大幅に縮小される。三相ブラシレスモータ（１）を駆動
するためには１２０度ずつ位相のずれた三つの正弦波す
なわち三相正弦波が必要である。このために三個の磁気
センサ（４）を適切な位置に配置する。あるいは三相正
弦波の一相は他の二つの相の和の正負を反転したもので
あることを利用して二個の磁気センサ（４）を適切な位
置に配置し電子回路で合成して第三の相を作ることもで
きる。このようにして得られた三相正弦波はそのまま電
力増幅すれば三相ブラシレスモータ（１）を駆動するこ
とができる。今日では電力増幅にはリニアアンプよりも
電力効率の良いＰＷＭインバータが使用されることが多
い。そこで本発明ではＰＷＭ変換回路までを内蔵して駆
動回路の汎用性を増している。本発明では正弦波の振幅
に応じてＰＷＭのデューティをほぼ０％から１００％に
変調する。したがってモータの回転速度を変えるために
は、ＤＣモータ同様ＰＷＭインバータに供給する電源電
圧を可変するか、アンプ（５）のゲインを調節すること
で回転速度が変わる。
のゼロクロス点で二値化してデジタル信号として利用し
ていた従来の方法と異なり、アナログ信号として正弦波
のまま利用する。デジタル処理を経ないため回路規模は
大幅に縮小される。三相ブラシレスモータ（１）を駆動
するためには１２０度ずつ位相のずれた三つの正弦波す
なわち三相正弦波が必要である。このために三個の磁気
センサ（４）を適切な位置に配置する。あるいは三相正
弦波の一相は他の二つの相の和の正負を反転したもので
あることを利用して二個の磁気センサ（４）を適切な位
置に配置し電子回路で合成して第三の相を作ることもで
きる。このようにして得られた三相正弦波はそのまま電
力増幅すれば三相ブラシレスモータ（１）を駆動するこ
とができる。今日では電力増幅にはリニアアンプよりも
電力効率の良いＰＷＭインバータが使用されることが多
い。そこで本発明ではＰＷＭ変換回路までを内蔵して駆
動回路の汎用性を増している。本発明では正弦波の振幅
に応じてＰＷＭのデューティをほぼ０％から１００％に
変調する。したがってモータの回転速度を変えるために
は、ＤＣモータ同様ＰＷＭインバータに供給する電源電
圧を可変するか、アンプ（５）のゲインを調節すること
で回転速度が変わる。
【０００９】
【実施例】図２に本発明の実施例を示す。三相ブラシレ
スモータ（１）の回転軸（２）に磁石（３）を取り付
け、この磁石（３）が回転軸（２）の回転に伴ってその
周囲に発生する正弦波状に変化する磁場の強さをモータ
の固定子に固定した複数の磁気センサ（４）によって相
似形の電圧に変換し、この複数の磁気センサ（４）はそ
れぞれの発生する正弦波電圧の位相が互いに１２０度ず
れるように配置するものとして、その正弦波電圧をアン
プ（５）で増幅し、これによって作られる三相正弦波電
圧信号（６）を出力とし、またそれぞれの三相正弦波電
圧信号（６）をＰＷＭ変換回路（７）に入力し、そのＰ
ＷＭ信号（８）を三相インバータ（９）に入力すると三
相ブラシレスモータを駆動するための電力が得られる。
スモータ（１）の回転軸（２）に磁石（３）を取り付
け、この磁石（３）が回転軸（２）の回転に伴ってその
周囲に発生する正弦波状に変化する磁場の強さをモータ
の固定子に固定した複数の磁気センサ（４）によって相
似形の電圧に変換し、この複数の磁気センサ（４）はそ
れぞれの発生する正弦波電圧の位相が互いに１２０度ず
れるように配置するものとして、その正弦波電圧をアン
プ（５）で増幅し、これによって作られる三相正弦波電
圧信号（６）を出力とし、またそれぞれの三相正弦波電
圧信号（６）をＰＷＭ変換回路（７）に入力し、そのＰ
ＷＭ信号（８）を三相インバータ（９）に入力すると三
相ブラシレスモータを駆動するための電力が得られる。
【００１０】
【発明の効果】本発明の装置を三相ブラシレスモータに
使えば、ＤＣモータのように電源電圧を変えることで、
回転速度を可変でき、複雑な専用駆動回路が不要にな
る。本発明の出力信号が正弦波ＰＷＭ信号に変換されて
いるので、モータを効率良く駆動でき、消費電力の低減
と、モータの小型化が可能となり、モータ組み込み型機
器の用途では、機器全体の小型高効率化が可能である。
またモータにブラシがないので、モータのメンテナンス
が不要になる。
使えば、ＤＣモータのように電源電圧を変えることで、
回転速度を可変でき、複雑な専用駆動回路が不要にな
る。本発明の出力信号が正弦波ＰＷＭ信号に変換されて
いるので、モータを効率良く駆動でき、消費電力の低減
と、モータの小型化が可能となり、モータ組み込み型機
器の用途では、機器全体の小型高効率化が可能である。
またモータにブラシがないので、モータのメンテナンス
が不要になる。
【図１】本発明のブロック図である。
【図２】本発明の実施例のブロック図である。
１ 三相ブラシレスモータ ２ 回転軸 ３ 磁石 ４ 磁気センサ ５ アンプ ６ 三相正弦波信号 ７ ＰＷＭ変換回路 ８ ＰＷＭ信号 ９ 三相インバータ
Claims (1)
- 【請求項１】 三相ブラシレスモータ（１）の回転軸
（２）にこれと共に回転する磁石（３）を取り付け、こ
の磁石（３）が回転軸（２）の回転に伴ってその周囲に
発生する正弦波状に変化する磁場の強さをモータの固定
子に固定した複数の磁気センサ（４）によって相似形の
電圧に変換し、この複数の磁気センサ（４）はそれぞれ
の発生する正弦波電圧の位相が互いに１２０度ずれるよ
うに配置するものとして、その正弦波電圧をアンプ
（５）で増幅し、これによって作られる三相正弦波電圧
信号（６）を出力とし、またそれぞれの三相正弦波電圧
信号（６）をＰＷＭ変換回路（７）に入力し、そのＰＷ
Ｍ信号（８）を出力として、三相ブラシレスモータを駆
動するための三相インバータ（９）に入力するようにし
た装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11158993A JP2000350488A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 三相ブラシレスモータを駆動するためのｐｗｍ出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11158993A JP2000350488A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 三相ブラシレスモータを駆動するためのｐｗｍ出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000350488A true JP2000350488A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15683888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11158993A Pending JP2000350488A (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 三相ブラシレスモータを駆動するためのｐｗｍ出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000350488A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005112230A1 (ja) * | 2004-05-18 | 2008-05-15 | セイコーエプソン株式会社 | 電動機 |
-
1999
- 1999-06-07 JP JP11158993A patent/JP2000350488A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005112230A1 (ja) * | 2004-05-18 | 2008-05-15 | セイコーエプソン株式会社 | 電動機 |
| US7501733B2 (en) | 2004-05-18 | 2009-03-10 | Seiko Epson Corporation | Electric machine |
| US7884517B2 (en) | 2004-05-18 | 2011-02-08 | Seiko Epson Corporation | Electric machine |
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