JP2002084779A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents
ブラシレスモータの駆動装置Info
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Abstract
ことのないブラシレスモータの駆動装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ1a,1b,1cの位
置検出時間間隔が算出されている場合、制御回路2は、
この検出時間間隔を用いて通電切替タイミング及び開始
タイミングを算出して、順次MOSFET16u,16
w,10w,10vに対してスイッチングを行うことに
より転流を繰り返した後、ブラシレスモータ1aのロー
タの位置検出を行うための割込みを行う。順次割込みを
行っているので、ブラシレスモータ1aを駆動する制御
回路2内のタイマとして1chのみの割込みを使用する
だけですむことから、3つのブラシレスモータ1a,1
b,1cを駆動制御するためには、3chのタイマを使
用することで実現することができる。
Description
るステータ及び永久磁石からなるロータとを有するファ
ン用のブラシレスモータの誘起電圧に基づいて転流動作
を行うブラシレスモータの駆動装置に関する。
は、冷蔵庫中において負荷がほぼ一定条件で回転し、略
一定速度で運転されるものが一般的であり、インバータ
回路により駆動するブラシレスモータが使用されてい
る。このブラシレスモータを駆動するための駆動装置
は、ロータの回転位置を検出する必要がある。
ンサレスのタイプにおいては、ロータの回転位置を検出
するため、コンパレータ等の比較回路を用いて3相巻線
の各相の誘起電圧と基準電圧とを比較して両者の一致す
るタイミングを検出し、この信号の電気角60°毎に各
相から順次入力されるゼロクロス点の時間間隔を元に次
の通電切替タイミングを決定し、転流動作を行ってい
る。
シレスモータの駆動装置が進み角を0°としている場合
において、電気角30°のオーバーラップ通電を行うタ
イミングチャートを示している。この例は、マイクロコ
ンピュータ等で構成される駆動装置内部が1つのファン
モータに対して3ch(チャンネル)の割込みを独立に
処理できるように構成されており、位置検出割込みに伴
う位置検出信号が入力されることにより、各種割込みを
行う時間を決定している。
タの回転した電気角60°に到達した時間間隔(図3,
で示す電気角の時間)を検出すると、駆動装置は、ブ
ラシレスモータのステータに対するロータの位置確認を
行い、転流割込みをする際の30°の通電切替タイミン
グ(電気角30°の時間)に対して(電気角60°に到
達した時間間隔)÷2の計算を行って代入することによ
り1chのタイマに設定する(図3,で示す電気角の
時間)。また同時に、駆動装置に対する位置検出信号の
入力を許可する時間を(電気角30°の時間)÷2+
(電気角30°の時間)の計算を行い2chのタイマに
設定する(図3,で示す電気角の時間)。また同時に
オーバーラップ通電を開始する。その後、1chのタイ
マで計算された時間が経過するとそのタイマ割込みによ
り、駆動装置は、通電する相の切替を行うことになる。
その後、2chのタイマで計算された時間が経過すると
そのタイマ割込みにより、駆動装置は位置検出割込みの
許可を行う。その後、電気角120°において位置検出
信号を入力する(図3,で示す電気角の時間)ことに
より、駆動装置は、再度ブラシレスモータのステータに
対するロータの位置検出を行い、位置検出割込みの許可
を禁止し、次の電気角60°間の処理を順次繰り返し行
うことによりブラシレスモータを駆動するものである。
うな従来構成においては次のような問題があった。すな
わち上記構成のものでは、ファンモータを1つ回転制御
するために使用する駆動装置の構成として転流割込みに
使用するタイマを1ch、位置検出開始割込みに使用す
るタイマを1ch、次回の位置検出割込み処理に対して
1chをそれぞれ占有するため、駆動装置は、ファンモ
ータ1つに対して合計3chの割込みに対応する処理を
こなす必要がある。特に冷蔵庫内部に設置されるファン
モータを制御する際には、駆動装置は、2000rpm
程度で高速に制御する必要を生じると共に、冷凍室用の
ファンモータ,冷蔵室用のファンモータ,及びコンプレ
ッサ冷却用のファンモータの合計3個分のファンモータ
を制御するため、(3個×3ch)=9つの割込みを処
理できる必要を生じ、これにより駆動装置のコストが上
昇してしまうという問題を生じる。
する装置としての用途で用いる場合に、現行で標準品と
して用いられている4極モータではコギング等に起因し
た騒音が大きいため、その騒音低減を目的に6極以上の
ブラシレスモータを使用する。その場合、極数が増せば
電気角に対する機械角の割合が小さくなり、同一回転数
でモータを回転した場合に極数が多いほど駆動装置内部
で行う処理をすばやく行う必要性を生じる。すなわちそ
のような状況下においても処理可能な駆動装置を構成す
る必要があり、前述と同様にコストが上昇してしまうと
いう問題を生じる。
で、その目的は、ファンモータの設置個数やその極数を
増しても独立に動作する割込みの多数のch(チャンネ
ル)を使用する必要をなくすと共に、ファンモータの騒
音を抑え、安定して動作させることのできる安価なブラ
シレスモータの駆動装置を提供することにある。
めに請求項1記載のブラシレスモータの駆動装置は、N
相(Nは2以上の整数)の巻線を有するステータ及び永
久磁石からなるロータとを有するファン用のブラシレス
モータを複数駆動制御するブラシレスモータの駆動装置
において、前記複数のブラシレスモータのそれぞれに対
して、前記N相の巻線に通電するためのインバータ回路
と、このインバータ回路に直流電圧を印加する電源回路
と、前記電源回路の直流電圧から基準電圧を生成する基
準電圧生成手段と、この基準電圧生成手段の基準電圧と
前記N相の巻線の誘起電圧とを比較した結果を出力する
比較手段とを設けると共に、前記比較手段の比較出力に
基づいて誘起電圧のゼロクロス点を複数個毎に検出する
ように位置検出割込みを行うと共に、次回の位置検出割
込みを開始するまでの間の前記N相の巻線への通電切替
タイミングを決定して順次割込みを行うことにより転流
動作を行う制御手段とを備えたことに特徴を有する。
する。インバータ回路により所定の通電パターンに従っ
てファン用のブラシレスモータの各相の巻線に2相通電
すると、通電されていない巻線の端子には誘起電圧が発
生する。比較手段は、その誘起電圧と電源回路を介して
基準電圧生成手段で生成された基準電圧とを比較する。
制御手段は、その比較出力における誘起電圧のゼロクロ
ス点を割込み処理の負担を軽減するように複数個毎に検
出し、次回の位置検出割込みを開始するまでの間の通電
切替タイミングを決定して転流動作を行うことになる。
例えば3相の巻線の誘起電圧のゼロクロス点は電気角6
0°毎に検出されるが、制御手段は、複数回(例えば2
回であれば電気角120°)毎に検出する。すなわち本
駆動装置によれば、制御手段が処理する多数の割込み処
理の競合する確率を低下させ、インバータ回路を駆動す
る際に制御手段の割込み処理に要する負担を軽減させる
ことができる。したがって、特に負荷変動が少なく一定
の回転数を保つ頻度の高いファン用のブラシレスモータ
を駆動するときは、複数のブラシレスモータや極数の多
いブラシレスモータを同時に駆動させることができる。
動時には、前記誘起電圧のゼロクロス点を毎回検出する
ように位置検出割込みを行うようにすることが望ましい
(請求項2)。
タの始動時の比較的低回転数においては、比較的間隔の
長い誘起電圧のゼロクロス点を毎回検出するため、割込
みによる制御手段の負担を大きくすることなく、始動時
の位置検出精度を向上することができる。
の開始タイミングを通電切替タイミングから一定時間後
に設定するように構成することが望ましい(請求項
3)。
検出割込みの開始タイミングを計算により求める処理を
行う必要がないため、制御手段が処理する割込み処理に
要する負担を軽減させることができ、複数のファン用の
ブラシレスモータを同時回転制御する際に、特に割込み
優先順位の低いファン用のブラシレスモータの位置検出
割込みの開始タイミングが位置検出のタイミングに対し
て遅れることを防ぐことができ、また、より高速に制御
することが可能である。
ス点の複数回毎の検出時間間隔を平均した値に基づいて
位置検出割込みの開始タイミング及び通電切替タイミン
グを設定するように構成することが望ましい(請求項
4)。
出時において、誘起電圧のゼロクロス点の本来検出され
るべき時間からのノイズ等による突発的な誤差を生じた
場合に、その誤差を吸収するように検出時間間隔を算出
することができ、位置検出割込みの開始タイミング及び
通電切替タイミングを精度良く設定することができる。
対して、オーバーラップ通電を行うことにより駆動制御
するように構成することも可能である(請求項5)。
々に通電切替がなされるので、冷蔵庫内のファン用のブ
ラシレスモータにより引き起こされる騒音を低減するこ
とができる。
て図1及び図2を参照して説明する。図1は、本実施形
態の電気的構成を示すものである。本実施形態において
は、冷凍室用のファンモータであるブラシレスモータ1
a,冷蔵室用のファンモータであるブラシレスモータ1
b,及びコンプレッサ冷却用のファンモータであるブラ
シレスモータ1cを回転する駆動装置について示し、こ
れらブラシレスモータ1a,1b,1cは、夫々U相,
V相,W相のセンサレスのブラシレスモータの構造とな
っている。図1に示したブラシレスモータの駆動装置
は、図示しない電源回路,制御手段としての制御回路
2,ドライブ回路3a,3b,3c,インバータ回路4
a,4b,4c,基準電圧生成手段としての分圧回路5
a,5b,5c,比較手段としての比較回路6a,6
b,6cを主体として構成されている。
駆動装置を構成する制御回路2以外の構成は略同一のた
め、一つのブラシレスモータ1aに対する駆動装置の構
成について示し、ブラシレスモータ1b,1cの駆動装
置を構成する回路の同一部分に付いては同一符号に異な
る添え字を用いて同一図面に示し、その構成作用説明を
省略する。異なる部分に付いてはその都度記述する。
る部位において、電源回路は、図示しない整流回路等に
より構成され、約15[V]の直流電圧Vdcを生成し、
ドライブ回路3a,インバータ回路4a,および分圧回
路5aに直流電圧を供給するようになっている。また、
電源回路は、約5[V]の直流電圧Vccをも生成し、制
御回路2,ドライブ回路3a及び比較回路6aに直流電
圧Vccを供給するようになっている。尚、コンデンサ7
a,7bは、直流電圧Vdcが与えられる電源線8とGN
Dとの間に接続されている。
OM,RAM等より構成され、図示しない独立に動作す
るタイマを3chとPWM周波数生成回路とを備えてい
る。PWM周波数生成回路は、ブラシレスモータ1a,
1b,1cに対して夫々1つずつ構成されており、PW
Mデューティを変更することで後述するようにブラシレ
スモータ1a,1b,1cの回転数を制御できるように
構成されている。また、ブラシレスモータ1aに対する
制御端子として6つの出力端子と1つの入力端子を備え
ている。尚、ブラシレスモータ1b,1cに対する制御
端子としても、同様に夫々6つの出力端子と1つの入力
端子を備えている。
御回路2の3つの出力端子は、それぞれ抵抗9u,9
v,9wを介してインバータ回路4aの各MOSFET
10u,10v,10wの各ゲート端子に夫々接続され
ている。また、その各MOSFET10u,10v,1
0wの各ゲート端子は、抵抗11u,11v,11wを
介して全て抵抗12の一端に接続されている。尚、抵抗
12の他端は、GNDに接続されている。また、ブラシ
レスモータ1aを駆動するための制御回路2の別の3つ
の出力端子は、夫々抵抗13u,13v,13wを介し
て、ドライブ回路3aを構成するNPN型トランジスタ
14u,14v,14wのエミッタ端子に夫々接続され
ている。各NPN型トランジスタ14u,14v,14
wのコレクタ端子は、抵抗15u,15v,15wの一
端に夫々接続されると共に、Pチャネル型のMOSFE
T16u,16v,16wのゲート端子に夫々接続され
ている。抵抗15u,15v,15wの他端は、直流電
圧Vdcが与えられる電源線8に全て接続されている。N
PN型トランジスタ14u,14v,14wのベース端
子は、直流電圧Vccに接続されている。
12の間において、上流側にPチャネル型のMOSFE
T16u,16v,16w、及び下流側にNチャネル型
のMOSFET10u,10v,10wを配設し、これ
らの夫々に並列に還流ダイオード17〜22を接続した
上で3相ブリッジ接続して構成されている。また、分圧
回路5aは、電源線8及び抵抗12の間に抵抗23,2
4を直列接続して構成され、抵抗23と抵抗24との共
通接続点に抵抗12と共にVdc/2なる電圧値を有する
基準電圧Vmを生成するようになっている。
回路5a,インバータ回路4a及びブラシレスモータ1
aを介して流れる電流を制限すると共に、ドライブ回路
3a及び分圧回路5aの調整用の抵抗として機能するよ
うに構成されている。
aは、3相スター結線された巻線25u,25v,25
wが巻かれたステータ(図示せず)と、永久磁石が配設
されたロータ(図示せず)とから構成されている。巻線
25u,25v,25wの各端子は、インバータ回路4
aの各相の出力端子26u,26v,26wにそれぞれ
接続されている。
路の出力端子26u,26v,26wは、同一の抵抗値
を有する抵抗27u,27v,27wの一端に接続され
ている。それらの抵抗27u,27v,27wの他端
は、直列に抵抗28の一端に接続され、その他端は、コ
ンデンサ29を介してGNDに接続されると共に、コン
パレータ30の非反転入力端子に接続されている。これ
により、各相で発生した誘起電圧が加算された後、適宜
降圧されるようになっている。また、巻線25u,25
v,25wにおいて発生した急峻な誘起電圧の変化をな
まらせるように構成されている。コンパレータ30の反
転入力端子は、分圧回路5aにおける抵抗23と抵抗2
4との共通接続点に接続されると共に、コンデンサ31
を介してGNDに接続されている。コンデンサ31は、
コンパレータ30に対して入力される電圧の突発的な変
化による破壊から守るために設けられている。尚、比較
回路6aは、抵抗27u,27v,27w、抵抗28、
コンデンサ29、コンパレータ30及びコンデンサ31
により構成されている。
流電圧Vccに対して並列に接続されたプルアップ抵抗3
2を介して制御回路2の入力端子に接続されている。コ
ンパレータ30の電源入力端子は、直流電圧Vccに接続
され、GND端子はGNDに接続されており、電源回路
が作動すると、コンパレータ30も働くように構成され
ている。
動するドライブ回路3b,3c、分圧回路5b,5c、
インバータ回路4b,4c、ブラシレスモータ1b,1
cおよび比較回路6b,6cの構成は、ブラシレスモー
タ1aを駆動する構成と同一であるので、その説明を省
略し、また、各構成回路に対する直流電圧Vcc,Vdc及
びGNDへの接続は図面から省略して示している。
照して説明する。図2は、本実施形態のタイミングチャ
ートを示している。本タイミングチャートでは、進み角
制御を行わない方式を用いており、すなわち進み角はこ
の場合0°で、30°の区間オーバーラップ通電を行う
方式の例を示している。駆動装置がブラシレスモータを
駆動している場合に図2のAのタイミングにおいて、ロ
ータの位置検出を行っているものとする。
4aを構成する各MOSFET16u,16v,16
w,10u,10v,10wがターンオンする場合とタ
ーンオフする場合とをまず説明し、その後、ブラシレス
モータ1aの位置検出をタイミングチャートに沿って説
明する。
SFET16u,16v,16wの動作について説明す
る。制御回路2が、出力端子から直流電圧Vccの電圧
を、抵抗13u,13v,13wを介して出力する場
合、NPN型トランジスタ14u,14v,14wはベ
ース電流が流れないためターンオフし、抵抗15u,1
5v,15wに電流を流すことはなく、Pチャネル型の
各MOSFET16u,16v,16wのゲート電圧は
略Vdcとなる。すなわち、この場合には各MOSFET
16u,16v,16wはターンオフする。
ND電圧を、抵抗13u,13v,13wを介して出力
するとNPN型トランジスタ14u,14v,14wは
ベース電流が流れることによりターンオンし、各MOS
FET16u,16v,16wのゲート電圧は略GND
電圧に一致する。すなわち、この場合には各MOSFE
T16u,16v,16wは、ターンオンする。
MOSFET10u,10v,10wの動作について説
明する。制御回路2は、出力端子から直流電圧Vccの電
圧を、抵抗9u,9v,9wを介して出力する場合、N
チャネル型の各MOSFET10u,10v,10wの
ゲート電圧は、直流電圧Vccを抵抗9u,9v,9wと
抵抗11u,11v,11wと抵抗12とで分圧された
電圧となる。この分圧された電圧により、Nチャネル型
の各MOSFET10u,10v,10wはターンオン
するようになっている。
電圧を、抵抗9u,9v,9wを介して出力する場合、
Nチャネル型の各MOSFET10u,10v,10w
のゲート電圧は略GND電圧に一致する。すなわち、各
MOSFET10u,10v,10wはターンオフす
る。すなわち、上流側のMOSFET16u,16v,
16wはLoアクティブ、下流側のMOSFET10
u,10v,10wはHiアクティブで駆動する回路構
成となっている。
にPWM信号を出力することによってMOSFET16
u,16v,16w,10u,10v,10wは、ター
ンオンとターンオフとを繰り返され、PWM制御される
こととなる。前述したように制御回路2内に形成された
図示しないPWM周波数生成回路は、PWMデューティ
を変化してドライブ回路3a,インバータ回路4aを介
してブラシレスモータ1aの巻線25u,25v,25
wに通電する電流を変化させ、ブラシレスモータ1aの
ロータの回転数を制御するようになっている。
誘起電圧を発生し、比較回路6aは、各相で発生した誘
起電圧を加算した後適宜降圧して、基準電圧Vmと比較
して制御回路2の入力端子に出力する。これが後述する
位置信号となる。
いて実際の駆動装置の動作について説明する。尚、図2
のタイミングチャートは、ブラシレスモータ1aを駆動
する場合の概略的な波形図を示しており、実際に駆動さ
れるPWM波形を省略して示している。図2(a)〜
(c)は、ブラシレスモータ1aの巻線25u,25
v,25wの夫々の端子電圧Vu,Vv,Vwの時間に伴
う変化を示している。また、図2(d)〜(i)は、制
御回路からの出力信号に基づくMOSFET16u,1
0u,16v,10v,16w,10wの状態を夫々示
しており、「オン」のときにPWM駆動されていること
を示している(このときを以下、「オン状態」という。
逆に「オフ」のときはPWM駆動されていない。この場
合「オフ状態」という)。尚、オン状態においては、制
御回路2内のPWM周波数生成回路は、各MOSFET
16u,10u,16v,10v,16w,10wを駆
動するPWM信号を、同期するように生成している。ま
た図2(j)は、制御回路2の入力端子に入力する位置
信号を示している。尚、本実施形態における30°の区
間オーバーラップ通電とは、例えば図2(d)及び図2
(f)に示されるMOSFET16u及びMOSFET
16vのオン状態の区間が30°重なっている通電方式
のことを示しており、この30°の区間において巻線2
5u,25vから巻線25wに対して通電していること
を示している(U相,V相,W相の相互についても同
様)。
際には、停止時において各巻線25u,25v,25w
は誘起電圧を発生していないため、図2(j)の位置信
号波形は現れない。制御回路2は、ブラシレスモータ1
aのロータが電気角のどの位置にあるか把握できていな
いことになる。制御回路2は、制御回路2内のROMに
あらかじめ記録されている、ある任意の通電パターンを
用いてある時間周期で強制的に転流動作を行う。これに
より、図2の位置信号等の出力を得ることができる。
モータ1aのロータを回転して誘起電圧が検出される
と、その時点から検出時間間隔を求めて次回の転流動作
及び位置検出のタイミングの決定に用いる。この時、制
御回路2内のPWM周波数生成回路はPWMデューティ
を単位時間あたり所定の割合で増加し、ブラシレスモー
タ1aのロータの回転速度を増加させる。その後、図2
のAの直前の時点において、位置検出のための制御回路
2の入力端子に対する信号の割込み入力は、制御回路2
内において許可されているものとする。また、ドライブ
回路3a及びインバータ回路4aに対して転流を行う順
序を示す通電パターンは、あらかじめ制御回路2内の図
示しないROMに記憶されているものとする。
いる場合において、端子電圧Vuの誘起電圧が徐々に増
加し、直流電圧Vdc/2の電圧を超えることにより、制
御回路2は、比較回路6aが出力する位置信号のPWM
波形を検出すると(図2(j),A)、各MOSFET
16u,10u,16v,10v,16w,10wに通
電している状態から、基準電圧Vmに達した端子電圧はU
相の電圧であることを検出する。制御回路2はその内部
において、位置検出のための入力端子に対する信号の割
込み入力を禁止する。その後、内部に構成されている図
示しないPWM周波数生成回路からPWM信号を生成
し、制御回路2のMOSFET16uに対応する出力端
子の状態を変化させる(図2(d),A)。すなわちこ
の場合、MOSFET16uはオン状態となり、端子電
圧Vuはそれに伴い最大電圧Vdcまでの振幅を伴うPW
M波形が現れることになる。この時、前回の電気角12
0°の検出時間間隔Tw0が算出される。一方、制御回路
2は、次回の通電切替タイミングを設定するための時間
Taを、 Ta ← Tw0 ÷ 4 ・・・(1) の代入式から制御回路2内のタイマに設定する。その
後、図2のAの時点からブラシレスモータ1aのロータ
が電気角で約30°回転すると、制御回路2は、タイマ
により時間Taが経過したことを検出する。その後、M
OSFET16wをオン状態からオフ状態にする(図2
(h),B)。その後、制御回路2は、タイマをリセッ
トし、その次の通電切替タイミングを設定するための時
間Tbを、 Tb ← Ta ・・・(2) の代入式から制御回路2内のタイマに設定する。同様に
図2のBの時点からブラシレスモータ1aのロータが電
気角で約30°回転すると、制御回路2は、タイマによ
り時間Tbが経過したことを検出する。その後、MOS
FET10wをオフ状態からオン状態にする(図2
(i),C)。同様にタイマをリセットし、その次の通
電切替タイミングを設定するための時間Tcを、 Tc ← Tb ・・・(3) の式から制御回路2内のタイマに設定する。同様に図2
のCの時点からブラシレスモータ1aのロータが電気角
で約30°回転すると、制御回路2は、タイマにより時
間Tcが経過したことを検出する。制御回路2は、MO
SFET10vをオン状態からオフ状態にする(図2
(g),D)。その後、タイマをリセットし、制御回路
2の入力端子に入力する位置検出割込みの許可を開始す
るまでの時間Tdを、 Td ← Tc ÷ 2 ・・・(4) の式から制御回路2内のタイマに設定する。図2のDの
時点からブラシレスモータ1aのロータが電気角で約1
5°回転すると、制御回路2は、タイマにより時間Td
が経過したことを検出する。その後、制御回路2は、位
置検出のための入力端子に対する信号の割込み入力を許
可し、時間測定を開始する(図2,E)。その後、制御
回路2は、比較回路5から制御回路2の入力端子へ位置
信号が入力したことを検出すると(図2(j),F)、
前述した時間測定を停止し、その間の時間Teを記憶す
る。この時、制御回路2は、各MOSFET16u,1
0u,16v,10v,16w,10wに通電している
状態から、基準電圧Vmに達した端子電圧はV相の電圧で
あることを検出する。制御回路2は、位置検出のための
割込み入力の許可を禁止し、その後検出時間間隔Tw
を、 Tw ← Ta + Tb + Tc + Td + Te ・・・(5) の式から算出して新たに代入する。次の電気角120°
の検出時間間隔Tw(図2,F→G)においては、制御
回路2は、この検出時間間隔Twを用いて通電切替タイ
ミングを設定するための時間Ta2,Tb2,Tc2及び位置
検出割込みの許可を開始するまでの時間Td2を算出し
て、上述と同様にして順次MOSFET16u(時間T
a2経過後オン状態からオフ状態)、MOSFET10u
(時間Tb2経過後オフ状態からオン状態)、MOSFE
T10w(時間Tc2経過後オン状態からオフ状態)に対
して転流を繰り返して図2のGにおける時点でブラシレ
スモータのロータの位置検出を行うことになる。同様
に、ブラシレスモータ1b,1cに関しても別の図示し
ない制御回路2内に夫々設けられたタイマによって、転
流動作を行うことができる。
回の検出時間間隔Tw0から通電切替タイミングを設定す
るための時間Ta,Tb,Tcと、位置検出割込みの許可
を開始するまでの時間Tdとを決定して順次割込みを行
っているので、ブラシレスモータ1aを駆動する制御回
路2内のタイマとして1chのみの割込みを使用するだ
けですむことから、3つのブラシレスモータ1a,1
b,1cを駆動制御するためには、3chのタイマを使
用することで実現することができる。したがって、ファ
ンモータの設置個数やその極数を増しても独立に動作す
る割込みの多数のch(チャンネル)を使用する必要が
ない。また、各相に対して除々に通電切替がなされるた
め、ファン用のブラシレスモータのコギング等により引
き起こされる騒音を低減することができ、安定して動作
させることができる。
形態に限定されるものではなく、以下のような拡張又は
変更が可能である。上述した実施形態において、図2の
A,F及びGの時点で位置検出を行うように構成されて
いたが、ブラシレスモータ1aの始動時、例えば600
rpm以下の比較的低域の回転数までは、図2のCの時
点でも位置検出を行ってもよい。すなわち、制御回路2
は、図2のBの時点において図2のB及びCの間に位置
検出割込みの開始タイミングを設定し、比較回路5から
制御回路2の入力端子へPWM信号が入力している状態
から無入力となる時点(図2(j),C)を検出する。
これは、ブラシレスモータ1aの始動時には、ブラシレ
スモータ1aのロータの回転数が低いため、図2のAの
時点から電気角60°の時点でブラシレスモータ1aの
位置検出を行うことを示している。ロータの回転数が低
いため、それに伴い検出時間間隔Twが長くなる。電気
角60°ごとに誘起電圧のゼロクロス点を毎回検出する
ことになるため、割込みによる制御回路2の負担を大き
くすることはない。これにより、上述した実施形態の効
果を損なうことなく、始動時の位置検出精度を向上する
ことができる。
出割込みの許可を開始するまでの時間Tdを(4)式よ
り求めていたが、この時間Tdをあらかじめ制御回路2
内のROMやRAMに設定された時間、例えば200μ
sという一定時間後に設定することもできる。これは、
制御回路2が図2のDの時点における割込み処理の負担
を少なくするものである。この一定時間とは、制御回路
2が駆動する全てのファン用のブラシレスモータの割込
みで遅れる時間(例えば1回の割込みが30μsとす
る)及び転流動作を行う時間をもあらかじめ考慮してお
き求めることが望ましい。また、図2のAからFの位置
検出における周期において、ブラシレスモータ1aの最
大使用回転数にて図2のDの時点における転流動作後、
電気角として例えば20°までの範囲で位置検出を開始
する開始タイミングを一定のタイミングとして設定する
ことが望ましい。これにより、制御回路2が処理する割
込み処理に要する負担を軽減させることができ、複数の
ファン用のブラシレスモータを同時回転制御する際に、
特に割込み優先順位の低いファン用のブラシレスモータ
の位置検出割込みの開始タイミングが位置検出のタイミ
ングに対して遅れることを極力低減することができ、ま
た、より高速に制御することが可能である。
いて、検出時間間隔Twを(5)式のように求めていた
のと同様に、検出時間間隔Tw2を図2中のGの時点にお
いて、 Tw2 ← Ta2 + Tb2 + Tc2 + Td2 + Te2 ・・・(6) のように求めて、制御回路2内の図示しないRAMに記
憶しておき、検出時間間隔Twzを、 Twz ← (Tw + Tw2)÷2 ・・・(7) のように平均した値を使用し、図2の中のGからHの間
の通電切替タイミング及び位置検出割込みの開始タイミ
ングを検出時間間隔Twzを用いて計算することも可能で
ある。すなわち、突発したノイズ等により検出時間間隔
Tw2が本来検出されるべき時間からの誤差が生じた場合
に、検出時間間隔Twzを算出することでTw2の誤差を吸
収することができる。これにより、位置検出割込みの開
始タイミング及び通電切替タイミングを精度良く設定す
ることができる。
1cは、冷蔵庫用のファンモータに限らず、一般的に用
いられるファンモータに適用することができる。また、
駆動装置より駆動するブラシレスモータは、3個に限ら
ず、2個でもよいし、4個以上でもよい。
スモータの駆動装置によれば、次のような効果を得るこ
とができる。すなわち、請求項1記載の発明によれば、
制御手段が処理する多数の割込み処理が競合する確率を
低下させ、インバータ回路を駆動する際に制御手段の割
込み処理に要する負担を軽減させることができる。した
がって、特に負荷変動が少なく一定の回転数を保つ頻度
の高いファン用のブラシレスモータを駆動するときは、
ファンモータの設置個数やその極数を増しても独立に動
作する割込みの多数のch(チャンネル)を使用する必
要がなく、安定して動作させることのできる安価なブラ
シレスモータの駆動装置を提供することができる。
電圧のゼロクロス点を毎回検出するブラシレスモータの
始動時の比較的低回転数においては、位置検出する時間
間隔が比較的長いため、割込みによる制御手段の負担を
大きくすることなく、さらに始動時の位置検出精度を向
上することができる。
御手段は、位置検出割込みの開始タイミングを計算によ
り求める処理を行う必要がないため、制御手段が処理す
る割込み処理に要する負担を軽減させることができ、複
数のファン用のブラシレスモータを同時回転制御する際
に、特に割込み優先順位の低いファン用のブラシレスモ
ータの位置検出割込みの開始タイミングが位置検出のタ
イミングに対しての遅れを防ぐことができ、また、より
高速に制御することが可能である。
置検出時において、誘起電圧のゼロクロス点の本来検出
されるべき時間からのノイズ等による突発的な誤差を生
じた場合に、その誤差を吸収するように検出時間間隔を
算出することができ、位置検出割込みの開始タイミング
及び通電切替タイミングを精度良く設定することができ
る。請求項5記載の発明によれば、各相に対して除々に
通電切替がなされるので、冷蔵庫内のファン用のブラシ
レスモータに対する騒音を低減することができる。
示すタイミングチャート
ータ回路、5a,5b,5cは分圧回路(基準電圧生成
手段)、6a,6b,6cは比較回路(比較手段)、2
5u,25v,25wは巻線である。
Claims (5)
- 【請求項1】 N相(Nは2以上の整数)の巻線を有す
るステータ及び永久磁石からなるロータとを有するファ
ン用のブラシレスモータを複数駆動制御するブラシレス
モータの駆動装置において、 前記複数のブラシレスモータのそれぞれに対して、 前記N相の巻線に通電するためのインバータ回路と、 このインバータ回路に直流電圧を印加する電源回路と、 前記電源回路の直流電圧から基準電圧を生成する基準電
圧生成手段と、 この基準電圧生成手段の基準電圧と前記N相の巻線の誘
起電圧とを比較した結果を出力する比較手段とを設ける
と共に、 前記比較手段の比較出力に基づいて誘起電圧のゼロクロ
ス点を複数回毎に検出するように位置検出割込みを行う
と共に、次回の位置検出割込みを開始するまでの間の前
記N相の巻線への通電切替タイミングを設定して順次割
込みを行うことにより転流動作を行う制御手段とを設け
たことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記ブラシレスモータ
の始動時には、前記誘起電圧のゼロクロス点を毎回検出
するように前記位置検出割込みを行うことを特徴とする
請求項1記載のブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、前記位置検出割込みの
開始タイミングを前記通電切替タイミングから一定時間
後に設定することを特徴とする請求項1または2記載の
ブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記誘起電圧のゼロク
ロス点の複数回毎の検出時間間隔を平均した値に基づい
て前記位置検出割込みの開始タイミング及び前記通電切
替タイミングを設定することを特徴とする請求項1ない
し3記載のブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記ブラシレスモータ
に対して、オーバーラップ通電を行うことにより駆動制
御することを特徴とする請求項1ないし4記載のブラシ
レスモータの駆動装置。
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007166769A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Valeo Thermal Systems Japan Corp | ブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置 |
KR101496809B1 (ko) * | 2012-11-30 | 2015-02-27 | 삼성전기주식회사 | 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 |
US11171583B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus for detecting rotor positions of a plurality of motors and image forming apparatus |
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- 2000-09-08 JP JP2000273294A patent/JP3696068B2/ja not_active Expired - Fee Related
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