JP2002305890A - ポンプ用モータ駆動制御装置 - Google Patents
ポンプ用モータ駆動制御装置Info
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- JP2002305890A JP2002305890A JP2001103249A JP2001103249A JP2002305890A JP 2002305890 A JP2002305890 A JP 2002305890A JP 2001103249 A JP2001103249 A JP 2001103249A JP 2001103249 A JP2001103249 A JP 2001103249A JP 2002305890 A JP2002305890 A JP 2002305890A
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポンプの定格点付近での制御分解能を小さく
することができ、またアナログ信号とポンプ出力とをほ
ぼリニアな関係にすることにより、目標ポンプ出力から
指令アナログ信号を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制
御より応答性のよいポンプ用モータ駆動制御装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 ポンプの圧力もしくは流量を検出して検
出信号を出力する圧力検出器１０８もしくは流量検出器
と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するア
ナログ信号を発生し、設定目標圧力もしくは目標流量に
制御する圧力制御部１０９もしくは流量制御部とを備
え、ＰＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路１１２と、上記正弦波信号の絶対値信号を発生す
る絶対値発生回路１１３と、アナログ信号と絶対値信号
とを比較する比較回路１１４とを有する。
することができ、またアナログ信号とポンプ出力とをほ
ぼリニアな関係にすることにより、目標ポンプ出力から
指令アナログ信号を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制
御より応答性のよいポンプ用モータ駆動制御装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 ポンプの圧力もしくは流量を検出して検
出信号を出力する圧力検出器１０８もしくは流量検出器
と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するア
ナログ信号を発生し、設定目標圧力もしくは目標流量に
制御する圧力制御部１０９もしくは流量制御部とを備
え、ＰＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路１１２と、上記正弦波信号の絶対値信号を発生す
る絶対値発生回路１１３と、アナログ信号と絶対値信号
とを比較する比較回路１１４とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアコン、給湯機
などの家電機器に使用され、効率の良いＰＷＭ制御で能
力可変をするＤＣブラシレスモータ（ポンプ用モータ）
を駆動制御するポンプ用モータ駆動制御装置に関するも
のである。
などの家電機器に使用され、効率の良いＰＷＭ制御で能
力可変をするＤＣブラシレスモータ（ポンプ用モータ）
を駆動制御するポンプ用モータ駆動制御装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＰＷＭ制御を用いて能力可変するＤＣブ
ラシレスモータの駆動制御において、従来、そのＰＷＭ
信号発生回路は、三角波信号とアナログ信号とをコンパ
レータ（比較器）に入力し、その出力信号でＰＷＭ信号
を得ていた。この従来の技術を図７〜図１１を用いて説
明する。
ラシレスモータの駆動制御において、従来、そのＰＷＭ
信号発生回路は、三角波信号とアナログ信号とをコンパ
レータ（比較器）に入力し、その出力信号でＰＷＭ信号
を得ていた。この従来の技術を図７〜図１１を用いて説
明する。
【０００３】図７は、従来のポンプ用モータ駆動制御装
置を示す回路図であり、従来のＰＷＭ信号発生回路を用
いたものである。
置を示す回路図であり、従来のＰＷＭ信号発生回路を用
いたものである。
【０００４】図７において、１０１は複数相のモータ駆
動コイル（モータ巻線）１０２に電気を給電するための
直流電源、１０４はモータの回転子（マグネットロー
タ）１０３の磁極位置を検出して磁極位置検出信号を出
力する複数個の磁極位置検出素子、１０５は磁極位置検
出信号の示す磁極位置により各モータ駆動コイル１０２
への通電切替え信号を発生する通電切替え回路、１０６
は各モータ駆動コイル１０２と一方の給電線路（電源１
０１のプラス側）との間に設けられた第１のスイッチン
グ素子群、１０７は各モータ駆動コイル１０２と他方の
給電線路（電源１０１のマイナス側）との間に設けられ
た第２のスイッチング素子群、１０８はモータにより駆
動されるポンプの吐出圧力（以下単に、「圧力」とい
う）を検出して検出信号を出力する圧力検出器、１０９
は圧力検出器１０８からの検出信号を入力し、ＰＷＭの
パルス幅を決定するアナログ信号を発生し、設定された
目標圧力もしくは目標流量に制御する圧力制御部、１１
１Ａは各モータ駆動コイル１０２への給電指令信号をパ
ルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発
生回路であり、ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａは、三角波
信号を発生する三角波発生回路２０１と、圧力制御部１
０９からのアナログ信号と三角波信号とを比較する比較
回路１１４とを有する。なお、１０８は圧力検出器、１
０９は圧力制御部としたが、１０８を流量検出器、１０
９を流量制御部としてもよい。この場合、制御対象は、
目標圧力でなく目標流量となる。
動コイル（モータ巻線）１０２に電気を給電するための
直流電源、１０４はモータの回転子（マグネットロー
タ）１０３の磁極位置を検出して磁極位置検出信号を出
力する複数個の磁極位置検出素子、１０５は磁極位置検
出信号の示す磁極位置により各モータ駆動コイル１０２
への通電切替え信号を発生する通電切替え回路、１０６
は各モータ駆動コイル１０２と一方の給電線路（電源１
０１のプラス側）との間に設けられた第１のスイッチン
グ素子群、１０７は各モータ駆動コイル１０２と他方の
給電線路（電源１０１のマイナス側）との間に設けられ
た第２のスイッチング素子群、１０８はモータにより駆
動されるポンプの吐出圧力（以下単に、「圧力」とい
う）を検出して検出信号を出力する圧力検出器、１０９
は圧力検出器１０８からの検出信号を入力し、ＰＷＭの
パルス幅を決定するアナログ信号を発生し、設定された
目標圧力もしくは目標流量に制御する圧力制御部、１１
１Ａは各モータ駆動コイル１０２への給電指令信号をパ
ルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発
生回路であり、ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａは、三角波
信号を発生する三角波発生回路２０１と、圧力制御部１
０９からのアナログ信号と三角波信号とを比較する比較
回路１１４とを有する。なお、１０８は圧力検出器、１
０９は圧力制御部としたが、１０８を流量検出器、１０
９を流量制御部としてもよい。この場合、制御対象は、
目標圧力でなく目標流量となる。
【０００５】このように構成されたポンプ用モータ駆動
制御装置について、その動作等を説明する。
制御装置について、その動作等を説明する。
【０００６】図７において、直流電源１０１からモータ
巻線１０２に電流が流れることによって発生する磁界と
マグネットロータ１０３の磁界との吸引・反発の磁力に
よりモータの回転トルクが発生する。この時、一定回転
方向に効率良く回転トルクを発生するために、マグネッ
トの磁極位置を検出する磁極位置検出素子１０４をモー
タ巻線１０２のスロット間の適当な位置に配置する。通
電切替え回路１０５は、磁極位置検出素子１０４の出力
信号を受け、どのモータ巻線１０２のどちら方向に電流
を流すと効率良く一定方向に回転トルクを発生するかを
判断する。ここで図７においては、通電切替え回路１０
５の出力信号に合わせ、モータ巻線１０２のどの端子に
直流電源１０１の＋極を接続するかを決めるスイッチン
グ動作を行う第１のスイッチング素子群１０６と、モー
タ巻線１０２のどの端子に直流電源１０１の−極を接続
するかを決めるスイッチング動作を行う第２のスイッチ
ング素子群１０７とを設けている。また、ポンプ用モー
タで駆動されるポンプの能力を制御する為に、圧力検出
器１０８を設け、圧力を検出する。圧力制御部１０９
は、圧力検出器１０８からの検出信号を受け、現在の圧
力を検知し、目標の圧力になるようにＰＩＤ制御等を使
う。圧力制御部１０９は圧力を制御する為、駆動モータ
の能力をかえるアナログ信号の指令値１１０を出力す
る。実際にモータの能力を可変にする為の駆動制御は、
第１のスイッチング素子群１０６に入力する信号を生成
する際に、通電切替え回路１０５内でＰＷＭ信号をかけ
合わせ、第１のスイッチング素子群１０６が給電期間を
調整することで実施する。
巻線１０２に電流が流れることによって発生する磁界と
マグネットロータ１０３の磁界との吸引・反発の磁力に
よりモータの回転トルクが発生する。この時、一定回転
方向に効率良く回転トルクを発生するために、マグネッ
トの磁極位置を検出する磁極位置検出素子１０４をモー
タ巻線１０２のスロット間の適当な位置に配置する。通
電切替え回路１０５は、磁極位置検出素子１０４の出力
信号を受け、どのモータ巻線１０２のどちら方向に電流
を流すと効率良く一定方向に回転トルクを発生するかを
判断する。ここで図７においては、通電切替え回路１０
５の出力信号に合わせ、モータ巻線１０２のどの端子に
直流電源１０１の＋極を接続するかを決めるスイッチン
グ動作を行う第１のスイッチング素子群１０６と、モー
タ巻線１０２のどの端子に直流電源１０１の−極を接続
するかを決めるスイッチング動作を行う第２のスイッチ
ング素子群１０７とを設けている。また、ポンプ用モー
タで駆動されるポンプの能力を制御する為に、圧力検出
器１０８を設け、圧力を検出する。圧力制御部１０９
は、圧力検出器１０８からの検出信号を受け、現在の圧
力を検知し、目標の圧力になるようにＰＩＤ制御等を使
う。圧力制御部１０９は圧力を制御する為、駆動モータ
の能力をかえるアナログ信号の指令値１１０を出力す
る。実際にモータの能力を可変にする為の駆動制御は、
第１のスイッチング素子群１０６に入力する信号を生成
する際に、通電切替え回路１０５内でＰＷＭ信号をかけ
合わせ、第１のスイッチング素子群１０６が給電期間を
調整することで実施する。
【０００７】次に、このＰＷＭ信号の発生方法を説明す
る。このＰＷＭ信号はＰＷＭ信号発生回路１１１Ａ内で
発生させる。ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａ内では、ある
周期（数ｋＨｚ程度）の三角波信号を発生する三角波発
生回路２０１を設けている。比較回路１１４は、三角波
発生回路２０１の出力信号である三角波信号２０２とア
ナログ信号の指令値１１０と電圧の比較を行い、比較結
果としてのＰＷＭ信号を出力する。
る。このＰＷＭ信号はＰＷＭ信号発生回路１１１Ａ内で
発生させる。ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａ内では、ある
周期（数ｋＨｚ程度）の三角波信号を発生する三角波発
生回路２０１を設けている。比較回路１１４は、三角波
発生回路２０１の出力信号である三角波信号２０２とア
ナログ信号の指令値１１０と電圧の比較を行い、比較結
果としてのＰＷＭ信号を出力する。
【０００８】図８は従来のＰＷＭ信号発生回路１１１Ａ
のポイントである三角波発生回路２０１の回路を示す回
路図である。
のポイントである三角波発生回路２０１の回路を示す回
路図である。
【０００９】図８において、２０３は方形波発振を行う
比較器、２０４は積分動作を行う積分器、２０５、２０
６は抵抗器、２０７はコンデンサである。
比較器、２０４は積分動作を行う積分器、２０５、２０
６は抵抗器、２０７はコンデンサである。
【００１０】図８において、まず、比較器２０３の出力
端子からある周波数の方形波が出力される。その方形波
の出力信号を積分器２０４で積分し、三角波信号に変換
して出力する。また、三角波信号を正帰還抵抗器２０５
を介し、比較器２０３に正帰還する。この正帰還抵抗器
２０５の抵抗値により三角波信号の振幅を調整する。ま
た、三角波信号の周波数は、積分時定数用抵抗器２０６
および積分時定数用コンデンサ２０７のそれぞれの値に
て調整する。一般的には周波数として、数ｋＨｚ程度に
設定する。また、比較器２０３の−極の入力の分圧抵抗
器は、一般的に、電源電圧である＋ＰＷＲの半分の電圧
になるように同じ抵抗値にする。
端子からある周波数の方形波が出力される。その方形波
の出力信号を積分器２０４で積分し、三角波信号に変換
して出力する。また、三角波信号を正帰還抵抗器２０５
を介し、比較器２０３に正帰還する。この正帰還抵抗器
２０５の抵抗値により三角波信号の振幅を調整する。ま
た、三角波信号の周波数は、積分時定数用抵抗器２０６
および積分時定数用コンデンサ２０７のそれぞれの値に
て調整する。一般的には周波数として、数ｋＨｚ程度に
設定する。また、比較器２０３の−極の入力の分圧抵抗
器は、一般的に、電源電圧である＋ＰＷＲの半分の電圧
になるように同じ抵抗値にする。
【００１１】図９（ａ）〜（ｃ）は従来のＰＷＭ信号発
生回路１１１Ａの各部位における信号波形を示す波形図
である。
生回路１１１Ａの各部位における信号波形を示す波形図
である。
【００１２】図９において、ＰＷＭ信号発生回路１１１
Ａ内の各ポイントにおける電気波形について説明する。
三角波発生回路２０１の出力は、ほぼ対称な三角波信号
２０２のような波形が出力される。三角波信号２０２と
ある期間一定の大きさの電圧をもつアナログ信号の指令
値１１０とが、比較回路１１４に入力される。比較回路
１１４は電圧の大きさを比較し、その結果「Ｈ」と
「Ｌ」の幅が決定され、比較回路出力信号１３３となっ
て出力される。この比較回路出力信号１３３に基づいて
通電切替え回路１０５にて反転信号が生成され、この反
転信号が第１のスイッチング素子群１０６のオンオフ信
号となる。このオンオフ信号がＰＷＭ信号１３４とし
て、駆動モータの能力を可変する。
Ａ内の各ポイントにおける電気波形について説明する。
三角波発生回路２０１の出力は、ほぼ対称な三角波信号
２０２のような波形が出力される。三角波信号２０２と
ある期間一定の大きさの電圧をもつアナログ信号の指令
値１１０とが、比較回路１１４に入力される。比較回路
１１４は電圧の大きさを比較し、その結果「Ｈ」と
「Ｌ」の幅が決定され、比較回路出力信号１３３となっ
て出力される。この比較回路出力信号１３３に基づいて
通電切替え回路１０５にて反転信号が生成され、この反
転信号が第１のスイッチング素子群１０６のオンオフ信
号となる。このオンオフ信号がＰＷＭ信号１３４とし
て、駆動モータの能力を可変する。
【００１３】図１０は、従来のＰＷＭ信号発生回路１１
１Ａを使った場合で、アナログ信号発生として３ｂｉｔ
（８ポイント）のＤ／Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉ
ｔ信号に対するＰＷＭ信号のデューティ比の関係を表し
たグラフであり、図１１は、図１０の３ｂｉｔのデータ
を用いた場合で、各３ｂｉｔデータに対するポンプ出力
のＰＷＭデューティ比１００％出力に対する割合を表し
たグラフである。但し、ポンプの効率がほぼ一定とした
場合である。
１Ａを使った場合で、アナログ信号発生として３ｂｉｔ
（８ポイント）のＤ／Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉ
ｔ信号に対するＰＷＭ信号のデューティ比の関係を表し
たグラフであり、図１１は、図１０の３ｂｉｔのデータ
を用いた場合で、各３ｂｉｔデータに対するポンプ出力
のＰＷＭデューティ比１００％出力に対する割合を表し
たグラフである。但し、ポンプの効率がほぼ一定とした
場合である。
【００１４】図１０、図１１において、アナログ信号の
指令値１１０とＰＷＭデューティ比及びポンプ用モータ
の負荷となるポンプの出力比の関係をそれぞれ説明す
る。ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａにおいて三角波信号２
０２を使用する場合、アナログ信号とＰＷＭデューティ
比は特性線１３５のようにリニアな関係となる。目標の
ＰＷＭデューティ比が決定される場合は、アナログ信号
の指令値１１０の大きさは、簡単な式にて一意的に決定
される。また、同じアナログ信号の大きさのステップで
あれば、ＰＷＭデューティ比のステップの大きさも同じ
になる特徴がある。例えば、図１０のように３ｂｉｔの
デジタルデータをＤ／Ａ変換してアナログ信号を発生さ
せる場合、１ｂｉｔ当りのデューティ比はほぼ１４％と
いうように、アナログ信号の全範囲において同じデュー
ティ比のステップとなる。しかし、ポンプを負荷とした
場合、アナログ信号の指令値１１０に対するＰＷＭデュ
ーティ比１００％時のポンプ出力との比の関係において
は、特性線１３７のように非線形の関係になる特徴があ
る。特にアナログ信号に対しリニアなポンプ出力比との
違いは、線形の特性線１３９で示すように、大きいとこ
ろで２５％程度にもなる。また、図１１のように３ｂｉ
ｔのデジタルデータをＤ／Ａ変換してアナログ信号を発
生させる場合、１ｂｉｔ当りのポンプ出力比の飛びは、
定格点（ＰＷＭデューティ比が１００％のポンプ出力）
付近で最も大きく、２７％にもなる（平均では１４％程
度）。そのため、目標のポンプ出力が決定されている時
に、簡単な式にてアナログ信号の指令値を一意的に決定
できない。またポンプの場合、定格点（ＰＷＭデューテ
ィ比が１００％のポンプ出力）付近の分解能が特に必要
になるが、定格点付近での制御性が悪くなる。なぜな
ら、同じＰＷＭデューティ比１％の違いでも、ＰＷＭデ
ューティ比が大きいところ程ポンプ出力が変わるからで
ある。
指令値１１０とＰＷＭデューティ比及びポンプ用モータ
の負荷となるポンプの出力比の関係をそれぞれ説明す
る。ＰＷＭ信号発生回路１１１Ａにおいて三角波信号２
０２を使用する場合、アナログ信号とＰＷＭデューティ
比は特性線１３５のようにリニアな関係となる。目標の
ＰＷＭデューティ比が決定される場合は、アナログ信号
の指令値１１０の大きさは、簡単な式にて一意的に決定
される。また、同じアナログ信号の大きさのステップで
あれば、ＰＷＭデューティ比のステップの大きさも同じ
になる特徴がある。例えば、図１０のように３ｂｉｔの
デジタルデータをＤ／Ａ変換してアナログ信号を発生さ
せる場合、１ｂｉｔ当りのデューティ比はほぼ１４％と
いうように、アナログ信号の全範囲において同じデュー
ティ比のステップとなる。しかし、ポンプを負荷とした
場合、アナログ信号の指令値１１０に対するＰＷＭデュ
ーティ比１００％時のポンプ出力との比の関係において
は、特性線１３７のように非線形の関係になる特徴があ
る。特にアナログ信号に対しリニアなポンプ出力比との
違いは、線形の特性線１３９で示すように、大きいとこ
ろで２５％程度にもなる。また、図１１のように３ｂｉ
ｔのデジタルデータをＤ／Ａ変換してアナログ信号を発
生させる場合、１ｂｉｔ当りのポンプ出力比の飛びは、
定格点（ＰＷＭデューティ比が１００％のポンプ出力）
付近で最も大きく、２７％にもなる（平均では１４％程
度）。そのため、目標のポンプ出力が決定されている時
に、簡単な式にてアナログ信号の指令値を一意的に決定
できない。またポンプの場合、定格点（ＰＷＭデューテ
ィ比が１００％のポンプ出力）付近の分解能が特に必要
になるが、定格点付近での制御性が悪くなる。なぜな
ら、同じＰＷＭデューティ比１％の違いでも、ＰＷＭデ
ューティ比が大きいところ程ポンプ出力が変わるからで
ある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のポ
ンプ用モータ駆動制御装置では、指令のアナログ信号と
ＰＷＭ信号のデューティ比は線形の関係にあるが、それ
故にアナログ信号とポンプ出力とは非線形の関係とな
り、特に制御性が要求されるポンプ定格点付近での制御
分解能が大きく、制御性が悪い為、アナログ信号のステ
ップ数を増大する高価な部品を必要とするという問題点
を有していた。また、制御対象である圧力もしくは流量
を目標値に制御するには、一般的にＰＩＤ制御等の技術
を使って制御するが、特に目標の圧力もしくは流量が現
在の圧力もしくは流量とかけ離れている場合、制御の応
答性が悪いという課題を有していた。
ンプ用モータ駆動制御装置では、指令のアナログ信号と
ＰＷＭ信号のデューティ比は線形の関係にあるが、それ
故にアナログ信号とポンプ出力とは非線形の関係とな
り、特に制御性が要求されるポンプ定格点付近での制御
分解能が大きく、制御性が悪い為、アナログ信号のステ
ップ数を増大する高価な部品を必要とするという問題点
を有していた。また、制御対象である圧力もしくは流量
を目標値に制御するには、一般的にＰＩＤ制御等の技術
を使って制御するが、特に目標の圧力もしくは流量が現
在の圧力もしくは流量とかけ離れている場合、制御の応
答性が悪いという課題を有していた。
【００１６】このポンプ用モータ駆動制御装置では、ア
ナログ信号のステップ数を決定するＤ／Ａ変換の性能を
上げることなく（Ｄ／Ａ変換を安価にして）ポンプの定
格点付近での制御分解能を小さくすることができ、ま
た、アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係に
することにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号
を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよ
いポンプ用モータ駆動制御を行うことができることが要
求されている。
ナログ信号のステップ数を決定するＤ／Ａ変換の性能を
上げることなく（Ｄ／Ａ変換を安価にして）ポンプの定
格点付近での制御分解能を小さくすることができ、ま
た、アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係に
することにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号
を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよ
いポンプ用モータ駆動制御を行うことができることが要
求されている。
【００１７】本発明は、アナログ信号のステップ数を決
定するＤ／Ａ変換の性能を上げることなくポンプの定格
点付近での制御分解能を小さくすることができ、また、
アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係にする
ことにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号を一
意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよいポ
ンプ用モータ駆動制御を行うことができるポンプ用モー
タ駆動制御装置を提供することを目的とする。
定するＤ／Ａ変換の性能を上げることなくポンプの定格
点付近での制御分解能を小さくすることができ、また、
アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係にする
ことにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号を一
意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよいポ
ンプ用モータ駆動制御を行うことができるポンプ用モー
タ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のポンプ用モータ駆動制御装置は、モータを回
転駆動するための複数相のモータ駆動コイルと、各モー
タ駆動コイルに一方と他方の給電線路を介して電気を給
電する電源と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路と
の間に設けられた第１のスイッチング素子群と、各モー
タ駆動コイルと他方の給電線路との間に設けられた第２
のスイッチング素子群と、モータの回転子の磁極位置を
検出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置
検出素子と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により各
モータ駆動コイルへの通電切替え信号を発生する通電切
替え回路と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号をパ
ルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発
生回路とを有するポンプ用モータ駆動制御装置であっ
て、モータにより駆動されるポンプの圧力もしくは流量
を検出して検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量
検出器と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定
するアナログ信号を発生して、設定された目標圧力もし
くは目標流量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部
とを備え、ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路と、正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信
号を発生する絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値
信号とを比較する比較回路とを有する構成を備えてい
る。
に本発明のポンプ用モータ駆動制御装置は、モータを回
転駆動するための複数相のモータ駆動コイルと、各モー
タ駆動コイルに一方と他方の給電線路を介して電気を給
電する電源と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路と
の間に設けられた第１のスイッチング素子群と、各モー
タ駆動コイルと他方の給電線路との間に設けられた第２
のスイッチング素子群と、モータの回転子の磁極位置を
検出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置
検出素子と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により各
モータ駆動コイルへの通電切替え信号を発生する通電切
替え回路と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号をパ
ルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発
生回路とを有するポンプ用モータ駆動制御装置であっ
て、モータにより駆動されるポンプの圧力もしくは流量
を検出して検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量
検出器と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定
するアナログ信号を発生して、設定された目標圧力もし
くは目標流量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部
とを備え、ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路と、正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信
号を発生する絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値
信号とを比較する比較回路とを有する構成を備えてい
る。
【００１９】これにより、アナログ信号のステップ数を
決定するＤ／Ａ変換の性能を上げることなくポンプの定
格点付近での制御分解能を小さくすることができ、ま
た、アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係に
することにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号
を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよ
いポンプ用モータ駆動制御を行うことができるポンプ用
モータ駆動制御装置が得られる。
決定するＤ／Ａ変換の性能を上げることなくポンプの定
格点付近での制御分解能を小さくすることができ、ま
た、アナログ信号とポンプ出力とをほぼリニアな関係に
することにより、目標ポンプ出力から指令アナログ信号
を一意的に決定でき、一般的ＰＩＤ制御より応答性のよ
いポンプ用モータ駆動制御を行うことができるポンプ用
モータ駆動制御装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載されたポ
ンプ用モータ駆動制御装置は、モータを回転駆動するた
めの複数相のモータ駆動コイルと、各モータ駆動コイル
に一方と他方の給電線路を介して電気を給電する電源
と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路との間に設け
られた第１のスイッチング素子群と、各モータ駆動コイ
ルと他方の給電線路との間に設けられた第２のスイッチ
ング素子群と、モータの回転子の磁極位置を検出して磁
極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置検出素子
と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により各モータ駆
動コイルへの通電切替え信号を発生する通電切替え回路
と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号をパルス幅に
応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発生回路と
を有するポンプ用モータ駆動制御装置であって、モータ
により駆動されるポンプの圧力もしくは流量を検出して
検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量検出器と、
検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するアナロ
グ信号を発生して、設定された目標圧力もしくは目標流
量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部とを備え、
ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周波数に対応
する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発生回路と、
正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信号を発生す
る絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値信号とを比
較する比較回路とを有することとしたものである。
ンプ用モータ駆動制御装置は、モータを回転駆動するた
めの複数相のモータ駆動コイルと、各モータ駆動コイル
に一方と他方の給電線路を介して電気を給電する電源
と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路との間に設け
られた第１のスイッチング素子群と、各モータ駆動コイ
ルと他方の給電線路との間に設けられた第２のスイッチ
ング素子群と、モータの回転子の磁極位置を検出して磁
極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置検出素子
と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により各モータ駆
動コイルへの通電切替え信号を発生する通電切替え回路
と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号をパルス幅に
応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発生回路と
を有するポンプ用モータ駆動制御装置であって、モータ
により駆動されるポンプの圧力もしくは流量を検出して
検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量検出器と、
検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するアナロ
グ信号を発生して、設定された目標圧力もしくは目標流
量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部とを備え、
ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周波数に対応
する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発生回路と、
正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信号を発生す
る絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値信号とを比
較する比較回路とを有することとしたものである。
【００２１】この構成により、正弦波発生回路からの正
弦波信号の絶対値信号と圧力制御部もしくは流量制御部
からのアナログ信号とを比較するようにしたので、アナ
ログ信号に対するＰＷＭデューティ比の関係をアナログ
信号が小さいときにはＰＷＭデューティ比が大きく変化
し、アナログ信号が大きいときにはＰＷＭデューティ比
が小さく変化するようにすることができ、モータで駆動
されるポンプの出力の全範囲においてアナログ信号とポ
ンプの出力との関係をほぼリニアにすることができるの
で、アナログ信号の少ない電圧ステップ数で、ポンプ定
格点付近での制御分解能を小さくすることができるとい
う作用を有する。また、ポンプ出力の全範囲においてア
ナログ信号とポンプ出力との関係がほぼリニアになる
為、制御対象である目標圧力もしくは目標流量から目標
ポンプ出力を演算することで指令値であるアナログ信号
を一意的に決定することができ、一般的なＰＩＤ制御よ
りも応答性の良い制御を実現することができるという作
用を有する。
弦波信号の絶対値信号と圧力制御部もしくは流量制御部
からのアナログ信号とを比較するようにしたので、アナ
ログ信号に対するＰＷＭデューティ比の関係をアナログ
信号が小さいときにはＰＷＭデューティ比が大きく変化
し、アナログ信号が大きいときにはＰＷＭデューティ比
が小さく変化するようにすることができ、モータで駆動
されるポンプの出力の全範囲においてアナログ信号とポ
ンプの出力との関係をほぼリニアにすることができるの
で、アナログ信号の少ない電圧ステップ数で、ポンプ定
格点付近での制御分解能を小さくすることができるとい
う作用を有する。また、ポンプ出力の全範囲においてア
ナログ信号とポンプ出力との関係がほぼリニアになる
為、制御対象である目標圧力もしくは目標流量から目標
ポンプ出力を演算することで指令値であるアナログ信号
を一意的に決定することができ、一般的なＰＩＤ制御よ
りも応答性の良い制御を実現することができるという作
用を有する。
【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図６を用いて説明する。
〜図６を用いて説明する。
【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１によるポンプ用モータ駆動制御装置を示す回路図で
ある。
態１によるポンプ用モータ駆動制御装置を示す回路図で
ある。
【００２４】図１において、直流電源１０１、モータ駆
動コイル１０２、マグネットロータ１０３、磁極位置検
出素子１０４、通電切替え回路１０５、スイッチング
路、スイッチング素子群１０６、１０７、圧力検出器１
０８、圧力制御部１０９、比較回路１１４は図７と同様
のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。１１
１は各モータ駆動コイル１０２への給電指令信号をパル
ス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発生
回路であり、このＰＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭ
のキャリア周波数に対応する周波数（数ｋＨｚ程度）の
正弦波信号を発生する正弦波発生回路１１２と、正弦波
発生回路１１２からの正弦波信号を全波整流して絶対値
信号を発生する絶対値発生回路１１３と、アナログ信号
１１０と絶対値信号１３１とを比較する比較回路１１４
とを有する。この比較回路１１４の出力信号がＰＷＭ信
号（給電指令信号）となる。
動コイル１０２、マグネットロータ１０３、磁極位置検
出素子１０４、通電切替え回路１０５、スイッチング
路、スイッチング素子群１０６、１０７、圧力検出器１
０８、圧力制御部１０９、比較回路１１４は図７と同様
のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。１１
１は各モータ駆動コイル１０２への給電指令信号をパル
ス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号発生
回路であり、このＰＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭ
のキャリア周波数に対応する周波数（数ｋＨｚ程度）の
正弦波信号を発生する正弦波発生回路１１２と、正弦波
発生回路１１２からの正弦波信号を全波整流して絶対値
信号を発生する絶対値発生回路１１３と、アナログ信号
１１０と絶対値信号１３１とを比較する比較回路１１４
とを有する。この比較回路１１４の出力信号がＰＷＭ信
号（給電指令信号）となる。
【００２５】このように構成されたポンプ用モータ駆動
制御装置について、それを構成する正弦波発生回路１１
２と正弦波信号の絶対値信号を発生する絶対値発生回路
１１３とを図２、図３を用いて説明する。図２は正弦波
発生回路１１２を示す回路図であり、図３は絶対値発生
回路１１３を示す回路図である。
制御装置について、それを構成する正弦波発生回路１１
２と正弦波信号の絶対値信号を発生する絶対値発生回路
１１３とを図２、図３を用いて説明する。図２は正弦波
発生回路１１２を示す回路図であり、図３は絶対値発生
回路１１３を示す回路図である。
【００２６】まず図２の正弦波発生回路１１２について
説明する。図２において、１１５ａ、１１５ｂは微分回
路用アンプ、１１６は積分時定数用抵抗器、１１７は積
分時定数用コンデンサ、１１８ａ、１１８ｂは微分時定
数用抵抗器、１１９ａ、１１９ｂは微分時定数用コンデ
ンサである。このように正弦波発生回路１１２は、微分
回路用アンプ１１５ａ、１１５ｂとその微分時定数用抵
抗器１１８ａ、１１８ｂとその微分時定数用コンデンサ
１１９ａ、１１９ｂとで構成される微分回路と、積分時
定数用抵抗器１１６および積分時定数用コンデンサ１１
７から成るフィードバック回路とで構成され、これによ
りマルチバイブレータとしての発振動作を行う。また、
微分時定数は微分時定数用抵抗器１１８ａ、ｂおよび微
分時定数用コンデンサ１１９ａ、ｂの各値の積に２×π
を掛けた値となり、積分時定数は積分時定数用抵抗器１
１６および積分時定数用コンデンサ１１７の各値の積に
２×πを掛けた値となる。したがって、結果として、バ
ンドパスフィルタの動作をし、各時定数で決まる周波数
のみが信号となって発生する。各時定数（微分及び積
分）をほぼ同じ値に設定すると、その周波数の正弦波が
発生する。
説明する。図２において、１１５ａ、１１５ｂは微分回
路用アンプ、１１６は積分時定数用抵抗器、１１７は積
分時定数用コンデンサ、１１８ａ、１１８ｂは微分時定
数用抵抗器、１１９ａ、１１９ｂは微分時定数用コンデ
ンサである。このように正弦波発生回路１１２は、微分
回路用アンプ１１５ａ、１１５ｂとその微分時定数用抵
抗器１１８ａ、１１８ｂとその微分時定数用コンデンサ
１１９ａ、１１９ｂとで構成される微分回路と、積分時
定数用抵抗器１１６および積分時定数用コンデンサ１１
７から成るフィードバック回路とで構成され、これによ
りマルチバイブレータとしての発振動作を行う。また、
微分時定数は微分時定数用抵抗器１１８ａ、ｂおよび微
分時定数用コンデンサ１１９ａ、ｂの各値の積に２×π
を掛けた値となり、積分時定数は積分時定数用抵抗器１
１６および積分時定数用コンデンサ１１７の各値の積に
２×πを掛けた値となる。したがって、結果として、バ
ンドパスフィルタの動作をし、各時定数で決まる周波数
のみが信号となって発生する。各時定数（微分及び積
分）をほぼ同じ値に設定すると、その周波数の正弦波が
発生する。
【００２７】次に図３の絶対値発生回路１１３について
説明する。図３において、１２０は半波整流用アンプ、
１２１は加算用アンプ、１２２〜１２６は入出力直線性
用抵抗器、１２７、１２８は位相補正用コンデンサであ
る。
説明する。図３において、１２０は半波整流用アンプ、
１２１は加算用アンプ、１２２〜１２６は入出力直線性
用抵抗器、１２７、１２８は位相補正用コンデンサであ
る。
【００２８】図３に示す絶対値発生回路１１３は、その
前段は半波整流用アンプ１２０で、周囲の抵抗器、コン
デンサ、ダイオードを使って半波整流回路を構成してい
る。また、後段の加算用アンプ１２１は、周囲の抵抗
器、コンデンサで反転増幅回路を構成している。半波整
流用アンプ１２０は、絶対値発生回路１１３の入力信号
が＋電圧の場合は入力信号を反転して出力するが、−電
圧の場合は０Ｖを出力する。加算用アンプ１２１は、半
波整流用アンプ１２０が−の出力信号の場合は、その出
力信号を反転して出力する。また絶対値発生回路１１３
の入力信号が−電圧の場合は、半波整流回路１２０の出
力は０Ｖであるが、加算用アンプ１２１は、絶対値発生
回路１１３の入力信号を直接受けて、反転して＋の出力
を行い、結果として絶対値発生回路１１３の入力信号に
対し、絶対値変換することになる。また、抵抗器１２２
〜１２６は入出力の直線性を決める。その抵抗値は、抵
抗器１２３〜１２６の抵抗値を抵抗器１２２の抵抗値の
２倍に設定する。更にコンデンサ１２７と１２８は位相
補正用で、５ｐＦ程度に設定する。
前段は半波整流用アンプ１２０で、周囲の抵抗器、コン
デンサ、ダイオードを使って半波整流回路を構成してい
る。また、後段の加算用アンプ１２１は、周囲の抵抗
器、コンデンサで反転増幅回路を構成している。半波整
流用アンプ１２０は、絶対値発生回路１１３の入力信号
が＋電圧の場合は入力信号を反転して出力するが、−電
圧の場合は０Ｖを出力する。加算用アンプ１２１は、半
波整流用アンプ１２０が−の出力信号の場合は、その出
力信号を反転して出力する。また絶対値発生回路１１３
の入力信号が−電圧の場合は、半波整流回路１２０の出
力は０Ｖであるが、加算用アンプ１２１は、絶対値発生
回路１１３の入力信号を直接受けて、反転して＋の出力
を行い、結果として絶対値発生回路１１３の入力信号に
対し、絶対値変換することになる。また、抵抗器１２２
〜１２６は入出力の直線性を決める。その抵抗値は、抵
抗器１２３〜１２６の抵抗値を抵抗器１２２の抵抗値の
２倍に設定する。更にコンデンサ１２７と１２８は位相
補正用で、５ｐＦ程度に設定する。
【００２９】図４（ａ）〜（ｄ）は、図１のポンプ用モ
ータ駆動制御装置の各部位の信号波形を示す波形図であ
る。正弦波発生回路１１２は、ほぼ対称な正弦波信号１
３０を出力する。また、この正弦波信号１３０は、ＧＮ
Ｄ（０Ｖ）を基準に−及び＋側に対称に振れる。この正
弦波信号１３０は、絶対値発生回路１１３に入力され、
絶対値信号に変換される。つまり、一般にいわれる全波
整流された正弦波絶対値信号１３１のようになって出力
される。この正弦波絶対値信号１３１はＧＮＤ（０Ｖ）
を基準に＋側のみで振られる。そこで、正弦波絶対値信
号１３１とある期間一定の大きさの電圧をもつアナログ
信号の指令値１１０とが、比較回路１１４に入力され
る。比較回路１１４は、電圧の大きさを比較し、その結
果「Ｈ」と「Ｌ」の幅を決定し、比較回路出力信号（Ｐ
ＷＭ信号）１３３となって出力する。比較回路出力信号
１３３に基づいて通電切替え回路１０５にて反転信号が
生成され、この反転信号が第１のスイッチング素子群１
０６のオン、オフ信号となり、ＰＷＭ信号１３４とし
て、駆動モータの能力を可変する。
ータ駆動制御装置の各部位の信号波形を示す波形図であ
る。正弦波発生回路１１２は、ほぼ対称な正弦波信号１
３０を出力する。また、この正弦波信号１３０は、ＧＮ
Ｄ（０Ｖ）を基準に−及び＋側に対称に振れる。この正
弦波信号１３０は、絶対値発生回路１１３に入力され、
絶対値信号に変換される。つまり、一般にいわれる全波
整流された正弦波絶対値信号１３１のようになって出力
される。この正弦波絶対値信号１３１はＧＮＤ（０Ｖ）
を基準に＋側のみで振られる。そこで、正弦波絶対値信
号１３１とある期間一定の大きさの電圧をもつアナログ
信号の指令値１１０とが、比較回路１１４に入力され
る。比較回路１１４は、電圧の大きさを比較し、その結
果「Ｈ」と「Ｌ」の幅を決定し、比較回路出力信号（Ｐ
ＷＭ信号）１３３となって出力する。比較回路出力信号
１３３に基づいて通電切替え回路１０５にて反転信号が
生成され、この反転信号が第１のスイッチング素子群１
０６のオン、オフ信号となり、ＰＷＭ信号１３４とし
て、駆動モータの能力を可変する。
【００３０】図５は指令アナログ信号に対するＰＷＭデ
ューティ比を示すグラフであり、図６は指令アナログ信
号に対するポンプ出力比を示すグラフである。この図
５、図６を用いて、本実施の形態におけるＰＷＭ信号発
生回路１１１を使い、アナログ信号発生として３ｂｉｔ
のＤ／Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉｔ信号に対する
ＰＷＭ信号のデューティ比の関係及びポンプ出力のＰＷ
Ｍデューティ比１００％出力に対する割合の関係につい
て説明する。ＰＷＭ信号発生回路１１１として正弦波絶
対値信号１３１を使用する場合、アナログ信号とＰＷＭ
デューティ比は特性線１３６のように非線形な関係とな
る。アナログ信号の指令値１１０の大きさが大きくなる
とＰＷＭデューティ比も大きくなるが、アナログ信号が
大きくなるにつれて、アナログ信号１ｂｉｔあたりのＰ
ＷＭデューティ比の増減分（分解能）が小さくなる特徴
がある。図５に示すように、３ｂｉｔのデジタルデータ
をＤ／Ａ変換してアナログ信号を発生させる場合、デジ
タルデータが０から１に（０．０の点から略０．１５の
点に）信号が変わると、デューティ比はほぼ３４％変わ
るが、デジタルデータが６から７に（略０．８５の点か
ら略１．０の点に）変わるとデューティ比はほぼ９％し
か変わらないことになる。しかし、ポンプをポンプ用モ
ータの負荷とした場合、図６のように、アナログ信号の
指令値１１０に対するＰＷＭデューティ比１００％時の
ポンプ出力との比の関係においては、特性線１３７のよ
うにほぼ線形の関係になる特徴がある。特にアナログ信
号に対しリニアなポンプ出力比を示す特性線１３９との
違いは、大きいところでも５％程度しかない。また図６
のように、３ｂｉｔのデジタルデータをＤ／Ａ変換して
アナログ信号を発生させる場合、１ｂｉｔ当りのポンプ
出力比の飛びは、ほぼ１２〜１７％でリニアな関係の場
合の１４％に非常に近い。そのため、目標のポンプ出力
が決定されている時に、簡単な式にてアナログ信号の指
令値を一意的に決定できる。またポンプの場合、定格点
（ＰＷＭデューティ比が１００％のポンプ出力）付近の
分解能が特に必要になるが、今までの三角波信号方式よ
り、定格点付近での制御性が非常によくなる。なぜなら
同じＰＷＭデューティ比全範囲において、デューティ比
１％の違いに対するポンプ出力の違いがほぼ同じである
からである。
ューティ比を示すグラフであり、図６は指令アナログ信
号に対するポンプ出力比を示すグラフである。この図
５、図６を用いて、本実施の形態におけるＰＷＭ信号発
生回路１１１を使い、アナログ信号発生として３ｂｉｔ
のＤ／Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉｔ信号に対する
ＰＷＭ信号のデューティ比の関係及びポンプ出力のＰＷ
Ｍデューティ比１００％出力に対する割合の関係につい
て説明する。ＰＷＭ信号発生回路１１１として正弦波絶
対値信号１３１を使用する場合、アナログ信号とＰＷＭ
デューティ比は特性線１３６のように非線形な関係とな
る。アナログ信号の指令値１１０の大きさが大きくなる
とＰＷＭデューティ比も大きくなるが、アナログ信号が
大きくなるにつれて、アナログ信号１ｂｉｔあたりのＰ
ＷＭデューティ比の増減分（分解能）が小さくなる特徴
がある。図５に示すように、３ｂｉｔのデジタルデータ
をＤ／Ａ変換してアナログ信号を発生させる場合、デジ
タルデータが０から１に（０．０の点から略０．１５の
点に）信号が変わると、デューティ比はほぼ３４％変わ
るが、デジタルデータが６から７に（略０．８５の点か
ら略１．０の点に）変わるとデューティ比はほぼ９％し
か変わらないことになる。しかし、ポンプをポンプ用モ
ータの負荷とした場合、図６のように、アナログ信号の
指令値１１０に対するＰＷＭデューティ比１００％時の
ポンプ出力との比の関係においては、特性線１３７のよ
うにほぼ線形の関係になる特徴がある。特にアナログ信
号に対しリニアなポンプ出力比を示す特性線１３９との
違いは、大きいところでも５％程度しかない。また図６
のように、３ｂｉｔのデジタルデータをＤ／Ａ変換して
アナログ信号を発生させる場合、１ｂｉｔ当りのポンプ
出力比の飛びは、ほぼ１２〜１７％でリニアな関係の場
合の１４％に非常に近い。そのため、目標のポンプ出力
が決定されている時に、簡単な式にてアナログ信号の指
令値を一意的に決定できる。またポンプの場合、定格点
（ＰＷＭデューティ比が１００％のポンプ出力）付近の
分解能が特に必要になるが、今までの三角波信号方式よ
り、定格点付近での制御性が非常によくなる。なぜなら
同じＰＷＭデューティ比全範囲において、デューティ比
１％の違いに対するポンプ出力の違いがほぼ同じである
からである。
【００３１】なお、本実施の形態では制御対象を目標圧
力としたが、本発明はこれに限らず、制御対象を目標流
量としてもよい。この場合は１０８と１０９は流量検出
器と流量制御部となる。
力としたが、本発明はこれに限らず、制御対象を目標流
量としてもよい。この場合は１０８と１０９は流量検出
器と流量制御部となる。
【００３２】以上のように本実施の形態によれば、モー
タを回転駆動するための複数相のモータ駆動コイル１０
２と、各モータ駆動コイル１０２に一方と他方の給電線
路を介して電気を給電する電源１０１と、各モータ駆動
コイル１０２と一方の給電線路との間に設けられた第１
のスイッチング素子群１０６と、各モータ駆動コイル１
０２と他方の給電線路との間に設けられた第２のスイッ
チング素子群１０７と、モータの回転子の磁極位置を検
出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置検
出素子１０４と、磁極位置検出信号の示す磁極位置によ
り各モータ駆動コイル１０２への通電切替え信号を発生
する通電切替え回路１０５と、各モータ駆動コイル１０
２への給電指令信号をパルス幅に応じたＰＷＭ信号とし
て出力するＰＷＭ信号発生回路１１１とを有するポンプ
用モータ駆動制御装置であって、モータにより駆動され
るポンプの圧力もしくは流量を検出して検出信号を出力
する圧力検出器１０８もしくは流量検出器と、検出信号
を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するアナログ信号を
発生して、設定された目標圧力もしくは目標流量に制御
する圧力制御部１０９もしくは流量制御部とを備え、Ｐ
ＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭのキャリア周波数に
対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発生回路
１１２と、正弦波発生回路１１２からの正弦波信号の絶
対値信号を発生する絶対値発生回路１１３と、アナログ
信号と絶対値信号とを比較する比較回路１１４とを有す
ることにより、正弦波発生回路１１２からの正弦波信号
の絶対値信号と圧力制御部１０９もしくは流量制御部か
らのアナログ信号とを比較するようにしたので、アナロ
グ信号に対するＰＷＭデューティ比の関係をアナログ信
号が小さいときにはＰＷＭデューティ比が大きく変化
し、アナログ信号が大きいときにはＰＷＭデューティ比
が小さく変化するようにすることができ、モータで駆動
されるポンプの出力の全範囲においてアナログ信号とポ
ンプの出力との関係をほぼリニアにすることができるの
で、アナログ信号の少ない電圧ステップ数で、ポンプ定
格点付近での制御分解能を小さくすることができる。ま
た、ポンプ出力の全範囲においてアナログ信号とポンプ
出力との関係がほぼリニアになる為、制御対象である目
標圧力もしくは目標流量から目標ポンプ出力を演算する
ことで指令値であるアナログ信号を一意的に決定するこ
とができ、一般的なＰＩＤ制御よりも応答性の良い制御
を実現することができる。
タを回転駆動するための複数相のモータ駆動コイル１０
２と、各モータ駆動コイル１０２に一方と他方の給電線
路を介して電気を給電する電源１０１と、各モータ駆動
コイル１０２と一方の給電線路との間に設けられた第１
のスイッチング素子群１０６と、各モータ駆動コイル１
０２と他方の給電線路との間に設けられた第２のスイッ
チング素子群１０７と、モータの回転子の磁極位置を検
出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置検
出素子１０４と、磁極位置検出信号の示す磁極位置によ
り各モータ駆動コイル１０２への通電切替え信号を発生
する通電切替え回路１０５と、各モータ駆動コイル１０
２への給電指令信号をパルス幅に応じたＰＷＭ信号とし
て出力するＰＷＭ信号発生回路１１１とを有するポンプ
用モータ駆動制御装置であって、モータにより駆動され
るポンプの圧力もしくは流量を検出して検出信号を出力
する圧力検出器１０８もしくは流量検出器と、検出信号
を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定するアナログ信号を
発生して、設定された目標圧力もしくは目標流量に制御
する圧力制御部１０９もしくは流量制御部とを備え、Ｐ
ＷＭ信号発生回路１１１は、ＰＷＭのキャリア周波数に
対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発生回路
１１２と、正弦波発生回路１１２からの正弦波信号の絶
対値信号を発生する絶対値発生回路１１３と、アナログ
信号と絶対値信号とを比較する比較回路１１４とを有す
ることにより、正弦波発生回路１１２からの正弦波信号
の絶対値信号と圧力制御部１０９もしくは流量制御部か
らのアナログ信号とを比較するようにしたので、アナロ
グ信号に対するＰＷＭデューティ比の関係をアナログ信
号が小さいときにはＰＷＭデューティ比が大きく変化
し、アナログ信号が大きいときにはＰＷＭデューティ比
が小さく変化するようにすることができ、モータで駆動
されるポンプの出力の全範囲においてアナログ信号とポ
ンプの出力との関係をほぼリニアにすることができるの
で、アナログ信号の少ない電圧ステップ数で、ポンプ定
格点付近での制御分解能を小さくすることができる。ま
た、ポンプ出力の全範囲においてアナログ信号とポンプ
出力との関係がほぼリニアになる為、制御対象である目
標圧力もしくは目標流量から目標ポンプ出力を演算する
ことで指令値であるアナログ信号を一意的に決定するこ
とができ、一般的なＰＩＤ制御よりも応答性の良い制御
を実現することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載のポンプ用モータ駆動制御装置によれば、モータを
回転駆動するための複数相のモータ駆動コイルと、各モ
ータ駆動コイルに一方と他方の給電線路を介して電気を
給電する電源と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路
との間に設けられた第１のスイッチング素子群と、各モ
ータ駆動コイルと他方の給電線路との間に設けられた第
２のスイッチング素子群と、モータの回転子の磁極位置
を検出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位
置検出素子と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により
各モータ駆動コイルへの通電切替え信号を発生する通電
切替え回路と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号を
パルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号
発生回路とを有するポンプ用モータ駆動制御装置であっ
て、モータにより駆動されるポンプの圧力もしくは流量
を検出して検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量
検出器と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定
するアナログ信号を発生して、設定された目標圧力もし
くは目標流量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部
とを備え、ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路と、正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信
号を発生する絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値
信号とを比較する比較回路とを有することにより、正弦
波発生回路からの正弦波信号の絶対値信号と圧力制御部
もしくは流量制御部からのアナログ信号とを比較するよ
うにしたので、アナログ信号に対するＰＷＭデューティ
比の関係をアナログ信号が小さいときにはＰＷＭデュー
ティ比が大きく変化し、アナログ信号が大きいときには
ＰＷＭデューティ比が小さく変化するようにすることが
でき、モータで駆動されるポンプの出力の全範囲におい
てアナログ信号とポンプの出力との関係をほぼリニアに
することができるので、アナログ信号の少ない電圧ステ
ップ数で、ポンプ定格点付近での制御分解能を小さくす
ることができるという有利な効果が得られる。また、ポ
ンプ出力の全範囲においてアナログ信号とポンプ出力と
の関係がほぼリニアになる為、制御対象である目標圧力
もしくは目標流量から目標ポンプ出力を演算することで
指令値であるアナログ信号を一意的に決定することがで
き、一般的なＰＩＤ制御よりも応答性の良い制御を実現
することができるという有利な効果が得られる。
記載のポンプ用モータ駆動制御装置によれば、モータを
回転駆動するための複数相のモータ駆動コイルと、各モ
ータ駆動コイルに一方と他方の給電線路を介して電気を
給電する電源と、各モータ駆動コイルと一方の給電線路
との間に設けられた第１のスイッチング素子群と、各モ
ータ駆動コイルと他方の給電線路との間に設けられた第
２のスイッチング素子群と、モータの回転子の磁極位置
を検出して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位
置検出素子と、磁極位置検出信号の示す磁極位置により
各モータ駆動コイルへの通電切替え信号を発生する通電
切替え回路と、各モータ駆動コイルへの給電指令信号を
パルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷＭ信号
発生回路とを有するポンプ用モータ駆動制御装置であっ
て、モータにより駆動されるポンプの圧力もしくは流量
を検出して検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量
検出器と、検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を決定
するアナログ信号を発生して、設定された目標圧力もし
くは目標流量に制御する圧力制御部もしくは流量制御部
とを備え、ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周
波数に対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発
生回路と、正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信
号を発生する絶対値発生回路と、アナログ信号と絶対値
信号とを比較する比較回路とを有することにより、正弦
波発生回路からの正弦波信号の絶対値信号と圧力制御部
もしくは流量制御部からのアナログ信号とを比較するよ
うにしたので、アナログ信号に対するＰＷＭデューティ
比の関係をアナログ信号が小さいときにはＰＷＭデュー
ティ比が大きく変化し、アナログ信号が大きいときには
ＰＷＭデューティ比が小さく変化するようにすることが
でき、モータで駆動されるポンプの出力の全範囲におい
てアナログ信号とポンプの出力との関係をほぼリニアに
することができるので、アナログ信号の少ない電圧ステ
ップ数で、ポンプ定格点付近での制御分解能を小さくす
ることができるという有利な効果が得られる。また、ポ
ンプ出力の全範囲においてアナログ信号とポンプ出力と
の関係がほぼリニアになる為、制御対象である目標圧力
もしくは目標流量から目標ポンプ出力を演算することで
指令値であるアナログ信号を一意的に決定することがで
き、一般的なＰＩＤ制御よりも応答性の良い制御を実現
することができるという有利な効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態１によるポンプ用モータ駆
動制御装置を示す回路図
動制御装置を示す回路図
【図２】正弦波発生回路を示す回路図
【図３】絶対値発生回路を示す回路図
【図４】（ａ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各
部位の信号波形を示す波形図 （ｂ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図 （ｃ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図 （ｄ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図
部位の信号波形を示す波形図 （ｂ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図 （ｃ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図 （ｄ）図１のポンプ用モータ駆動制御装置の各部位の信
号波形を示す波形図
【図５】指令アナログ信号に対するＰＷＭデューティ比
を示すグラフ
を示すグラフ
【図６】指令アナログ信号に対するポンプ出力比を示す
グラフ
グラフ
【図７】従来のポンプ用モータ駆動制御装置を示す回路
図
図
【図８】従来のＰＷＭ信号発生回路のポイントである三
角波発生回路の回路を示す回路図
角波発生回路の回路を示す回路図
【図９】（ａ）従来のＰＷＭ信号発生回路の各部位にお
ける信号波形を示す波形図 （ｂ）従来のＰＷＭ信号発生回路の各部位における信号
波形を示す波形図 （ｃ）従来のＰＷＭ信号発生回路の各部位における信号
波形を示す波形図
ける信号波形を示す波形図 （ｂ）従来のＰＷＭ信号発生回路の各部位における信号
波形を示す波形図 （ｃ）従来のＰＷＭ信号発生回路の各部位における信号
波形を示す波形図
【図１０】従来のＰＷＭ信号発生回路を使った場合で、
アナログ信号発生として３ｂｉｔ（８ポイント）のＤ／
Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉｔ信号に対するＰＷＭ
信号のデューティ比の関係を表したグラフ
アナログ信号発生として３ｂｉｔ（８ポイント）のＤ／
Ａ変換手段を用いた場合の３ｂｉｔ信号に対するＰＷＭ
信号のデューティ比の関係を表したグラフ
【図１１】図１０の３ｂｉｔのデータを用いた場合で、
各３ｂｉｔデータに対するポンプ出力のＰＷＭデューテ
ィ比１００％出力に対する割合を表したグラフ
各３ｂｉｔデータに対するポンプ出力のＰＷＭデューテ
ィ比１００％出力に対する割合を表したグラフ
１０１ 直流電源 １０２ モータ巻線 １０３ マグネットロータ １０４ 磁極位置検出素子 １０５ 通電切替え回路 １０６ 第１のスイッチング素子群 １０７ 第２のスイッチング素子群 １０８ 圧力検出器 １０９ 圧力制御部 １１１ ＰＷＭ信号発生回路 １１２ 正弦波発生回路 １１３ 絶対値変換回路 １１４ 比較回路 １１５ａ、１１５ｂ 微分回路用アンプ １１６ 積分時定数用抵抗器 １１７ 積分時定数用コンデンサ １１８ａ、１１８ｂ 微分時定数用抵抗器 １１９ａ、１１９ｂ 微分時定数用コンデンサ １２０ 半波整流用アンプ １２１ 加算用アンプ １２２、１２３、１２４、１２５、１２６ 入出力直線
性用抵抗器 １２７、１２８ 位相補正用コンデンサ
性用抵抗器 １２７、１２８ 位相補正用コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA06 AA09 AA12 AA21 AA31 BA01 BA28 BA31 CA03 CA06 CA21 DA08 EA34 5H560 AA01 AA02 BB04 BB12 DA02 DA19 EB01 GG01 TT07 UA02 XA12
Claims (1)
- 【請求項１】モータを回転駆動するための複数相のモー
タ駆動コイルと、前記各モータ駆動コイルに一方と他方
の給電線路を介して電気を給電する電源と、前記各モー
タ駆動コイルと前記一方の給電線路との間に設けられた
第１のスイッチング素子群と、前記各モータ駆動コイル
と前記他方の給電線路との間に設けられた第２のスイッ
チング素子群と、前記モータの回転子の磁極位置を検出
して磁極位置検出信号を出力する複数個の磁極位置検出
素子と、前記磁極位置検出信号の示す磁極位置により前
記各モータ駆動コイルへの通電切替え信号を発生する通
電切替え回路と、前記各モータ駆動コイルへの給電指令
信号をパルス幅に応じたＰＷＭ信号として出力するＰＷ
Ｍ信号発生回路とを有するポンプ用モータ駆動制御装置
であって、 前記モータにより駆動されるポンプの圧力もしくは流量
を検出して検出信号を出力する圧力検出器もしくは流量
検出器と、前記検出信号を入力し、ＰＷＭのパルス幅を
決定するアナログ信号を発生して、設定された目標圧力
もしくは目標流量に制御する圧力制御部もしくは流量制
御部とを備え、 前記ＰＷＭ信号発生回路は、ＰＷＭのキャリア周波数に
対応する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発生回路
と、前記正弦波発生回路からの正弦波信号の絶対値信号
を発生する絶対値発生回路と、前記アナログ信号と前記
絶対値信号とを比較する比較回路とを有することを特徴
とするポンプ用モータ駆動制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001103249A JP4576739B2 (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | ポンプ用モータ駆動制御装置 |
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| JP2001103249A JP4576739B2 (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | ポンプ用モータ駆動制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002305890A true JP2002305890A (ja) | 2002-10-18 |
| JP4576739B2 JP4576739B2 (ja) | 2010-11-10 |
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-
2001
- 2001-04-02 JP JP2001103249A patent/JP4576739B2/ja not_active Expired - Fee Related
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