JP2002325485A - センサレスモータ駆動装置 - Google Patents
センサレスモータ駆動装置Info
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- JP2002325485A JP2002325485A JP2001129898A JP2001129898A JP2002325485A JP 2002325485 A JP2002325485 A JP 2002325485A JP 2001129898 A JP2001129898 A JP 2001129898A JP 2001129898 A JP2001129898 A JP 2001129898A JP 2002325485 A JP2002325485 A JP 2002325485A
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- Japan
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- rotor
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータの逆回転を防止することができるよう
にしたセンサレスモータ駆動装置を提供する。 【解決手段】 ２相半波モータＭの第１相のコイルＬ
１、第２相のコイルＬ２にそれぞれ通電する／しないを
切り換えるためのトランジスタＴ１、Ｔ２のうち、予め
決められた方のトランジスタのみを所定時間にわたって
ＯＮさせた後、トランジスタＴ１、Ｔ２の両方を所定時
間にわたってＯＦＦさせることによって、２相半波モー
タＭのロータが特定の位置に停止している状態にしてか
ら、予め定められた方のトランジスタに通電することに
よってモータを起動させる。
にしたセンサレスモータ駆動装置を提供する。 【解決手段】 ２相半波モータＭの第１相のコイルＬ
１、第２相のコイルＬ２にそれぞれ通電する／しないを
切り換えるためのトランジスタＴ１、Ｔ２のうち、予め
決められた方のトランジスタのみを所定時間にわたって
ＯＮさせた後、トランジスタＴ１、Ｔ２の両方を所定時
間にわたってＯＦＦさせることによって、２相半波モー
タＭのロータが特定の位置に停止している状態にしてか
ら、予め定められた方のトランジスタに通電することに
よってモータを起動させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの位置を検
出するためのセンサを用いることなくロータの位置を検
出し、この検出結果に応じて各相への通電を制御するこ
とによってモータを駆動するセンサレスモータ駆動装置
に関するものである。
出するためのセンサを用いることなくロータの位置を検
出し、この検出結果に応じて各相への通電を制御するこ
とによってモータを駆動するセンサレスモータ駆動装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２相半波モータ駆動装置を例に挙げて従
来技術を説明する。従来の一般的な２相半波モータ駆動
装置１００’のブロック図を図１０に示す。ホール素子
ＨはモータＭのロータに面して設けられている。コンパ
レータ１０１はホール素子Ｈの両端から出力される電圧
の大小関係を示す２値信号を出力する。コミュテーショ
ン部１０２は、コンパレータ１０１から出力される２値
信号に応じて、出力部１０４を構成する２つのトランジ
スタＴ１、Ｔ２のどちらをＯＮさせるかを決定し、トラ
ンジスタＴ１、Ｔ２のゲートに与えるべき論理の信号を
出力する。
来技術を説明する。従来の一般的な２相半波モータ駆動
装置１００’のブロック図を図１０に示す。ホール素子
ＨはモータＭのロータに面して設けられている。コンパ
レータ１０１はホール素子Ｈの両端から出力される電圧
の大小関係を示す２値信号を出力する。コミュテーショ
ン部１０２は、コンパレータ１０１から出力される２値
信号に応じて、出力部１０４を構成する２つのトランジ
スタＴ１、Ｔ２のどちらをＯＮさせるかを決定し、トラ
ンジスタＴ１、Ｔ２のゲートに与えるべき論理の信号を
出力する。
【０００３】コミュテーション部１０２から出力される
信号は、トランジスタＴ１、Ｔ２をＯＮ／ＯＦＦさせる
ことができるだけのレベルにプリドライブ部１０３によ
って変換された後、トランジスタＴ１、Ｔ２のゲートに
与えられる。出力部１０４では、一端がモータＭの駆動
用電圧ＶMに接続された第１相のコイルＬ１の他端とグ
ランドとの間にｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジ
スタＴ１が接続されているとともに、一端がモータの駆
動用電圧ＶMに接続された第２相のコイルＬ２の他端と
グランドとの間にｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタＴ２が接続されている。
信号は、トランジスタＴ１、Ｔ２をＯＮ／ＯＦＦさせる
ことができるだけのレベルにプリドライブ部１０３によ
って変換された後、トランジスタＴ１、Ｔ２のゲートに
与えられる。出力部１０４では、一端がモータＭの駆動
用電圧ＶMに接続された第１相のコイルＬ１の他端とグ
ランドとの間にｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジ
スタＴ１が接続されているとともに、一端がモータの駆
動用電圧ＶMに接続された第２相のコイルＬ２の他端と
グランドとの間にｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタＴ２が接続されている。
【０００４】この構成により、ホール素子Ｈから出力さ
れる信号はロータの位置を示すことになるので、ロータ
の位置に応じて通電する相を適切なタイミングで切り換
えて、ロータを円滑に回転させることができる。
れる信号はロータの位置を示すことになるので、ロータ
の位置に応じて通電する相を適切なタイミングで切り換
えて、ロータを円滑に回転させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の一
般的な２相半波モータ駆動装置では、ロータの位置を検
出するためのセンサとしてホール素子が必要であったた
め、低廉化及び小型化が阻害されていた。また、本願の
発明者は、他の出願において、ロータの回転に伴って各
相のコイルに現れる逆起電圧に基づいてロータの位置を
検出し、この検出結果に応じて通電する相を切り換える
ことによりモータを駆動するセンサレス駆動方式も提案
しているが、このセンサレス駆動方式では、ロータが停
止している状態では、各相のコイルに逆起電圧が現れ
ず、ロータの位置を検出することができないので、単に
駆動信号を印加しただけでは、モータが逆回転するおそ
れがあった。
般的な２相半波モータ駆動装置では、ロータの位置を検
出するためのセンサとしてホール素子が必要であったた
め、低廉化及び小型化が阻害されていた。また、本願の
発明者は、他の出願において、ロータの回転に伴って各
相のコイルに現れる逆起電圧に基づいてロータの位置を
検出し、この検出結果に応じて通電する相を切り換える
ことによりモータを駆動するセンサレス駆動方式も提案
しているが、このセンサレス駆動方式では、ロータが停
止している状態では、各相のコイルに逆起電圧が現れ
ず、ロータの位置を検出することができないので、単に
駆動信号を印加しただけでは、モータが逆回転するおそ
れがあった。
【０００６】そこで、本発明は、簡単な構成でありなが
ら、モータの逆回転を防止することができるようにした
センサレスモータ駆動装置を提供することを目的とす
る。
ら、モータの逆回転を防止することができるようにした
センサレスモータ駆動装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、ロータの位置を検出するためのセンサ
を用いることなくロータの位置を検出し、この検出結果
に応じて各相のコイルへの通電を制御することによって
モータを駆動するセンサレスモータ駆動装置において、
ロータがある特定の位置に停止している状態にしてか
ら、ある特定の相に通電することによってモータを起動
させるようにしている。この構成により、モータは常に
同じ回転方向で起動することになる。
め、本発明では、ロータの位置を検出するためのセンサ
を用いることなくロータの位置を検出し、この検出結果
に応じて各相のコイルへの通電を制御することによって
モータを駆動するセンサレスモータ駆動装置において、
ロータがある特定の位置に停止している状態にしてか
ら、ある特定の相に通電することによってモータを起動
させるようにしている。この構成により、モータは常に
同じ回転方向で起動することになる。
【０００８】具体的には、ロータが電気的停留点で停止
しないようになっているモータが駆動対象である場合に
は、ある特定の相だけに通電した後に各相を非通電状態
にすることによって、ロータが特定の位置で停止してい
る状態にすることができる。
しないようになっているモータが駆動対象である場合に
は、ある特定の相だけに通電した後に各相を非通電状態
にすることによって、ロータが特定の位置で停止してい
る状態にすることができる。
【０００９】また、モータに備えられた２相のコイルに
一方向に交互に通電することによってモータを駆動する
２相半波センサレスモータ駆動装置であって、通電する
相を切り換える際には、それまでに通電していた相のコ
イルへの通電を止めてから通電していなかった相のコイ
ルへの通電を開始するようにしてもよい。このようにす
れば、通電する相が切り換わる際に両相が同時に通電さ
れることはなくなる。
一方向に交互に通電することによってモータを駆動する
２相半波センサレスモータ駆動装置であって、通電する
相を切り換える際には、それまでに通電していた相のコ
イルへの通電を止めてから通電していなかった相のコイ
ルへの通電を開始するようにしてもよい。このようにす
れば、通電する相が切り換わる際に両相が同時に通電さ
れることはなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態で
ある、ファンモータとしての２相半波モータを駆動対象
とする２相半波ファンモータ駆動装置１００のブロック
図である。同図において、１−１、１−２はそれぞれ第
１、第２の比較部、２はコミュテーション部、３はプリ
ドライブ部、４は出力部、５は起動部、６はロック時保
護部、７は異常加熱保護部である。Ｌ１、Ｌ２はそれぞ
れモータＭの第１相のコイル、第２相のコイルである。
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態で
ある、ファンモータとしての２相半波モータを駆動対象
とする２相半波ファンモータ駆動装置１００のブロック
図である。同図において、１−１、１−２はそれぞれ第
１、第２の比較部、２はコミュテーション部、３はプリ
ドライブ部、４は出力部、５は起動部、６はロック時保
護部、７は異常加熱保護部である。Ｌ１、Ｌ２はそれぞ
れモータＭの第１相のコイル、第２相のコイルである。
【００１１】比較部１−１は、第１相の出力点（第１相
のコイルＬ１と出力部４を構成するトランジスタＴ１と
の接続点）ＯＵＴ１の電圧とモータＭの駆動用電圧ＶM
との大小関係を示す２値信号ＢＥＭＦ１を出力する。比
較部１−２は、第２相の出力点（第２相のコイルＬ２と
出力部４を構成するトランジスタＴ２との接続点）ＯＵ
Ｔ２の電圧とモータＭの駆動用電圧ＶMとの大小関係を
示す２値信号ＢＥＭＦ２を出力する。
のコイルＬ１と出力部４を構成するトランジスタＴ１と
の接続点）ＯＵＴ１の電圧とモータＭの駆動用電圧ＶM
との大小関係を示す２値信号ＢＥＭＦ１を出力する。比
較部１−２は、第２相の出力点（第２相のコイルＬ２と
出力部４を構成するトランジスタＴ２との接続点）ＯＵ
Ｔ２の電圧とモータＭの駆動用電圧ＶMとの大小関係を
示す２値信号ＢＥＭＦ２を出力する。
【００１２】コミュテーション部２は、ロータが円滑に
回転するように、比較部１−１、１−２からそれぞれ出
力される信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２に基づいて、出力
部４を構成するトランジスタＴ１、Ｔ２のＯＮ／ＯＦＦ
をそれぞれ制御するための信号Ｇ１、Ｇ２を生成して出
力する。
回転するように、比較部１−１、１−２からそれぞれ出
力される信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２に基づいて、出力
部４を構成するトランジスタＴ１、Ｔ２のＯＮ／ＯＦＦ
をそれぞれ制御するための信号Ｇ１、Ｇ２を生成して出
力する。
【００１３】プリドライブ部３は、コミュテーション部
２から出力される信号Ｇ１及びＧ２を出力部４を構成す
るトランジスタＴ１及びＴ２をＯＮ／ＯＦＦさせること
ができるようにレベル変換してトランジスタＴ１及びＴ
２のゲートに与える。
２から出力される信号Ｇ１及びＧ２を出力部４を構成す
るトランジスタＴ１及びＴ２をＯＮ／ＯＦＦさせること
ができるようにレベル変換してトランジスタＴ１及びＴ
２のゲートに与える。
【００１４】出力部４は、一端がモータＭの駆動用電圧
ＶMに接続された第１相のコイルＬ１の他端とグランド
との間に接続されたｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トラ
ンジスタＴ１、及び、一端がモータの駆動用電圧ＶMに
接続された第２相のコイルＬ２の他端とグランドとの間
に接続されたｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジス
タＴ２から成る。
ＶMに接続された第１相のコイルＬ１の他端とグランド
との間に接続されたｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トラ
ンジスタＴ１、及び、一端がモータの駆動用電圧ＶMに
接続された第２相のコイルＬ２の他端とグランドとの間
に接続されたｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジス
タＴ２から成る。
【００１５】起動部５は、モータＭの起動時に、ロータ
が特定の位置に停止している状態にしてからロータに回
転し始めるきっかけを与える。具体的な動作については
後述する。
が特定の位置に停止している状態にしてからロータに回
転し始めるきっかけを与える。具体的な動作については
後述する。
【００１６】ロック時保護部６は、比較部１−１、１−
２の出力信号やコミュテーション部２の内部信号に基づ
いてモータがロックしたと認識した場合（例えば、これ
らの信号が所定時間にわたって変化しない場合にモータ
がロックしたと認識する）には、モータがロックした状
態でモータを駆動し続けるとモータ及び駆動装置の破損
を招いてしまうので、これを防止するために、モータの
各相を非通電状態にし、所定時間経過後に起動部５によ
りモータを再起動させるという処理を行う。異常加熱保
護部７は、熱暴走を防止するために、周囲温度を検出
し、その検出結果がある値を越えると、モータの各相を
非通電状態にするという処理を行う。
２の出力信号やコミュテーション部２の内部信号に基づ
いてモータがロックしたと認識した場合（例えば、これ
らの信号が所定時間にわたって変化しない場合にモータ
がロックしたと認識する）には、モータがロックした状
態でモータを駆動し続けるとモータ及び駆動装置の破損
を招いてしまうので、これを防止するために、モータの
各相を非通電状態にし、所定時間経過後に起動部５によ
りモータを再起動させるという処理を行う。異常加熱保
護部７は、熱暴走を防止するために、周囲温度を検出
し、その検出結果がある値を越えると、モータの各相を
非通電状態にするという処理を行う。
【００１７】比較部１−１及び１−２の具体的な回路図
の一例を図２に示す。エミッタがモータＭの駆動用電圧
ＶMに接続されるとともに、ベース−コレクタ間が短絡
されたＰＮＰ型のトランジスタ１１と、トランジスタ１
１のコレクタに接続された抵抗１２と、抵抗１２のトラ
ンジスタ１１のコレクタに接続されていない側とグラン
ドとの間に接続された定電流回路１３と、ベースが抵抗
１２と定電流回路１３との接続点に接続され、エミッタ
が対応する相の出力点（比較部１−１では第１相の出力
点ＯＵＴ１、比較部１−２では第２相の出力点ＯＵＴ
２）に接続されたＰＮＰ型のトランジスタ１４と、トラ
ンジスタ１４のコレクタとグランドとの間に接続された
抵抗１５とから成り、トランジスタ１４のコレクタと抵
抗１５との接続点が信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２の出力
端子となっている。
の一例を図２に示す。エミッタがモータＭの駆動用電圧
ＶMに接続されるとともに、ベース−コレクタ間が短絡
されたＰＮＰ型のトランジスタ１１と、トランジスタ１
１のコレクタに接続された抵抗１２と、抵抗１２のトラ
ンジスタ１１のコレクタに接続されていない側とグラン
ドとの間に接続された定電流回路１３と、ベースが抵抗
１２と定電流回路１３との接続点に接続され、エミッタ
が対応する相の出力点（比較部１−１では第１相の出力
点ＯＵＴ１、比較部１−２では第２相の出力点ＯＵＴ
２）に接続されたＰＮＰ型のトランジスタ１４と、トラ
ンジスタ１４のコレクタとグランドとの間に接続された
抵抗１５とから成り、トランジスタ１４のコレクタと抵
抗１５との接続点が信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２の出力
端子となっている。
【００１８】この構成により、トランジスタ１１と１４
とのベース−エミッタ間の順方向電圧のばらつきを無視
すると、比較部１−１、１−２からそれぞれ出力される
信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２は、第１相の出力点ＯＵＴ
１の電圧、第２相の出力点ＯＵＴ２の電圧がモータＭの
駆動用電圧ＶMよりも抵抗１２での電圧降下分だけ低い
値であるスレッショルド電圧よりも高ければトランジス
タ１４がＯＮしてハイレベルになり、一方、上記スレッ
ショルド電圧よりも高くなければトランジスタ１４がＯ
ＦＦしてローレベルになる。
とのベース−エミッタ間の順方向電圧のばらつきを無視
すると、比較部１−１、１−２からそれぞれ出力される
信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２は、第１相の出力点ＯＵＴ
１の電圧、第２相の出力点ＯＵＴ２の電圧がモータＭの
駆動用電圧ＶMよりも抵抗１２での電圧降下分だけ低い
値であるスレッショルド電圧よりも高ければトランジス
タ１４がＯＮしてハイレベルになり、一方、上記スレッ
ショルド電圧よりも高くなければトランジスタ１４がＯ
ＦＦしてローレベルになる。
【００１９】コミュテーション部２は、具体的な回路図
の一例を図３に示すように、ＮＯＲ回路２０１、２０
２、２０３、及び２０４、ＮＡＮＤ回路２０５及び２０
６、ＮＯＴ回路（インバータ回路）２０７及び２０８、
並びにセレクタ２０９及び２１０から成っている。接続
関係は以下の通りである。
の一例を図３に示すように、ＮＯＲ回路２０１、２０
２、２０３、及び２０４、ＮＡＮＤ回路２０５及び２０
６、ＮＯＴ回路（インバータ回路）２０７及び２０８、
並びにセレクタ２０９及び２１０から成っている。接続
関係は以下の通りである。
【００２０】ＮＯＲ回路２０１とＮＯＲ回路２０２とは
互いの出力端子が相手の一方の入力端子に接続されてＲ
Ｓフリップフロップ回路を構成しており、ＮＯＲ回路２
０１の他方の入力端子には比較部１−２から出力される
信号ＢＥＭＦ２が、ＮＯＲ回路２０２の他方の入力端子
には比較部１−１から出力される信号ＢＥＭＦ１がそれ
ぞれ入力されている。
互いの出力端子が相手の一方の入力端子に接続されてＲ
Ｓフリップフロップ回路を構成しており、ＮＯＲ回路２
０１の他方の入力端子には比較部１−２から出力される
信号ＢＥＭＦ２が、ＮＯＲ回路２０２の他方の入力端子
には比較部１−１から出力される信号ＢＥＭＦ１がそれ
ぞれ入力されている。
【００２１】ＮＡＮＤ回路２０５の一方の入力端子には
比較部１−２から出力される信号ＢＥＭＦ２が入力され
ており、他方の入力端子にはＮＯＲ回路２０２の出力端
子が接続されている。ＮＡＮＤ回路２０５の出力端子は
ＮＯＴ回路２０７の入力端子に接続されている。
比較部１−２から出力される信号ＢＥＭＦ２が入力され
ており、他方の入力端子にはＮＯＲ回路２０２の出力端
子が接続されている。ＮＡＮＤ回路２０５の出力端子は
ＮＯＴ回路２０７の入力端子に接続されている。
【００２２】ＮＯＲ回路２０３とＮＯＲ回路２０４とは
互いの出力端子が相手の一方の入力端子に接続されてＲ
Ｓフリップフロップ回路を構成しており、ＮＯＲ回路２
０３の他方の入力端子には比較部１−１から出力される
信号ＢＥＭＦ１が、ＮＯＲ回路２０４の他方の入力端子
には比較部１−２から出力される信号ＢＥＭＦ２がそれ
ぞれ入力されている。
互いの出力端子が相手の一方の入力端子に接続されてＲ
Ｓフリップフロップ回路を構成しており、ＮＯＲ回路２
０３の他方の入力端子には比較部１−１から出力される
信号ＢＥＭＦ１が、ＮＯＲ回路２０４の他方の入力端子
には比較部１−２から出力される信号ＢＥＭＦ２がそれ
ぞれ入力されている。
【００２３】ＮＡＮＤ回路２０６の一方の入力端子には
比較部１−１から出力される信号ＢＥＭＦ１が入力され
ており、他方の入力端子にはＮＯＲ回路２０４の出力端
子が接続されている。ＮＡＮＤ回路２０６の出力端子は
ＮＯＴ回路２０８の入力端子に接続されている。
比較部１−１から出力される信号ＢＥＭＦ１が入力され
ており、他方の入力端子にはＮＯＲ回路２０４の出力端
子が接続されている。ＮＡＮＤ回路２０６の出力端子は
ＮＯＴ回路２０８の入力端子に接続されている。
【００２４】以上より、比較部１−１、１−２からそれ
ぞれ出力される信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２とＮＯＴ回
路２０７、２０８からそれぞれ出力される逆起駆動信号
Ｂ１、Ｂ２との関係は表１に示すようになり、信号Ｂ
１、Ｂ２が同時にハイレベルにならないようになってお
り、出力部４のトランジスタＴ１、Ｔ２が同時にＯＮす
ることはなくなる。尚、１はハイレベル、０はローレベ
ルを意味している。
ぞれ出力される信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２とＮＯＴ回
路２０７、２０８からそれぞれ出力される逆起駆動信号
Ｂ１、Ｂ２との関係は表１に示すようになり、信号Ｂ
１、Ｂ２が同時にハイレベルにならないようになってお
り、出力部４のトランジスタＴ１、Ｔ２が同時にＯＮす
ることはなくなる。尚、１はハイレベル、０はローレベ
ルを意味している。
【００２５】
【表１】
【００２６】セレクタ２０９は、ＮＯＴ回路２０７から
出力される逆起駆動信号Ｂ１と起動部５から出力される
起動信号Ｓ１とを入力しており、これらの２つの信号を
起動部５から出力されるセレクト信号ＳＥＬに応じて択
一的に選択して出力する。具体的には、セレクタ２０９
から出力される信号は、セレクト信号ＳＥＬがローレベ
ルであるときには起動信号Ｓ１となり、セレクト信号Ｓ
ＥＬがハイレベルであるときには逆起駆動信号Ｂ１とな
る。
出力される逆起駆動信号Ｂ１と起動部５から出力される
起動信号Ｓ１とを入力しており、これらの２つの信号を
起動部５から出力されるセレクト信号ＳＥＬに応じて択
一的に選択して出力する。具体的には、セレクタ２０９
から出力される信号は、セレクト信号ＳＥＬがローレベ
ルであるときには起動信号Ｓ１となり、セレクト信号Ｓ
ＥＬがハイレベルであるときには逆起駆動信号Ｂ１とな
る。
【００２７】セレクタ２１０にはＮＯＴ回路２０８から
出力される逆起駆動信号Ｂ２と起動部５から出力される
起動信号Ｓ２とを入力しており、これらの２つの信号を
起動部５から出力されるセレクト信号ＳＥＬに応じて択
一的に選択して出力する。具体的には、セレクタ２１０
から出力される信号は、セレクト信号ＳＥＬがローレベ
ルであるときには起動信号Ｓ２となり、セレクト信号Ｓ
ＥＬがハイレベルであるときには逆起駆動信号Ｂ２とな
る。
出力される逆起駆動信号Ｂ２と起動部５から出力される
起動信号Ｓ２とを入力しており、これらの２つの信号を
起動部５から出力されるセレクト信号ＳＥＬに応じて択
一的に選択して出力する。具体的には、セレクタ２１０
から出力される信号は、セレクト信号ＳＥＬがローレベ
ルであるときには起動信号Ｓ２となり、セレクト信号Ｓ
ＥＬがハイレベルであるときには逆起駆動信号Ｂ２とな
る。
【００２８】そして、セレクタ２０９、２１０からそれ
ぞれ出力される信号Ｇ１、Ｇ２が、それぞれプリドライ
ブ部３によってレベル変換されて信号Ｇ１’、Ｇ２’と
なった後、出力部４を構成するトランジスタＴ１、Ｔ２
のゲートに与えられる。
ぞれ出力される信号Ｇ１、Ｇ２が、それぞれプリドライ
ブ部３によってレベル変換されて信号Ｇ１’、Ｇ２’と
なった後、出力部４を構成するトランジスタＴ１、Ｔ２
のゲートに与えられる。
【００２９】ここで、２相半波モータの構造について説
明しておく。２相半波モータの場合、図５の（ａ）及び
（ｂ）に示すように、ロータ１０が電気的停留点（通電
する相を固定したときにロータ１０が安定する点、すな
わち、ステータ２０’−１、２０’−２の位置とロータ
マグネットの位置とが一致する点）に位置するときには
トルクが０となるデッドポイントであるため、ロータ１
０が電気的停留点で停止しているときには、モータを起
動することができない。
明しておく。２相半波モータの場合、図５の（ａ）及び
（ｂ）に示すように、ロータ１０が電気的停留点（通電
する相を固定したときにロータ１０が安定する点、すな
わち、ステータ２０’−１、２０’−２の位置とロータ
マグネットの位置とが一致する点）に位置するときには
トルクが０となるデッドポイントであるため、ロータ１
０が電気的停留点で停止しているときには、モータを起
動することができない。
【００３０】この問題を防止するため、ロータが電気的
停留点で停止しないような構造上の工夫がなされてい
る。様々な方法があるが、その一例として、図６に示す
ように、各ステータ２０−１、２０−２とロータ１０と
のエアギャップを回転方向に向かって徐々に小さくし
て、ロータ１０とステータ２０−１、２０−２とのエア
ギャップに差を設けている。これにより、非通電時に
は、例えば図７の（ｂ）に示すように、ロータマグネッ
トの極がエアギャップが最小の部分で位置するようにロ
ータが停止することになるので、ロータが電気的停留点
で停止するのを回避できる。
停留点で停止しないような構造上の工夫がなされてい
る。様々な方法があるが、その一例として、図６に示す
ように、各ステータ２０−１、２０−２とロータ１０と
のエアギャップを回転方向に向かって徐々に小さくし
て、ロータ１０とステータ２０−１、２０−２とのエア
ギャップに差を設けている。これにより、非通電時に
は、例えば図７の（ｂ）に示すように、ロータマグネッ
トの極がエアギャップが最小の部分で位置するようにロ
ータが停止することになるので、ロータが電気的停留点
で停止するのを回避できる。
【００３１】上述のようなモータを使用して、モータの
回転を起動させる際の各信号のタイミングチャートは例
えば図４に示すようになる。パワーオンリセットにより
内部のリセット信号Ｒが立ち上がると、起動部５から出
力されるセレクト信号ＳＥＬがローレベル、起動信号Ｓ
１がハイレベル、起動信号Ｓ２がローレベルの状態がロ
ータが停止するまでの所定時間ｔ1にわたって継続す
る。これにより、トランジスタＴ１がＯＮして第１相の
コイルＬ１に通電され、図７の（ａ）に示すように、ロ
ータ１０が電気的停留点に固定された状態になる。尚、
本実施形態では、通電された相にはＳ極の磁界が発生す
るものとする。また、以上の説明では、マグネットをロ
ータ、コイルをステータとして説明しているが、マグネ
ットをステータ、コイルをロータとしても構わない。
回転を起動させる際の各信号のタイミングチャートは例
えば図４に示すようになる。パワーオンリセットにより
内部のリセット信号Ｒが立ち上がると、起動部５から出
力されるセレクト信号ＳＥＬがローレベル、起動信号Ｓ
１がハイレベル、起動信号Ｓ２がローレベルの状態がロ
ータが停止するまでの所定時間ｔ1にわたって継続す
る。これにより、トランジスタＴ１がＯＮして第１相の
コイルＬ１に通電され、図７の（ａ）に示すように、ロ
ータ１０が電気的停留点に固定された状態になる。尚、
本実施形態では、通電された相にはＳ極の磁界が発生す
るものとする。また、以上の説明では、マグネットをロ
ータ、コイルをステータとして説明しているが、マグネ
ットをステータ、コイルをロータとしても構わない。
【００３２】次に、セレクト信号ＳＥＬがローレベル、
起動信号Ｓ１がローレベル、起動信号Ｓ２がローレベル
の状態を所定時間ｔ2にわたって継続する。これによ
り、各相が非通電状態になり、図７の（ｂ）に示すよう
な位置でロータ１０が停止した状態になる。尚、ファン
モータ等の場合には、始動特性等がほとんど要求されな
いので、時間ｔ1、ｔ2を数msec〜数secとって、確実に
位置を決定させればよい。
起動信号Ｓ１がローレベル、起動信号Ｓ２がローレベル
の状態を所定時間ｔ2にわたって継続する。これによ
り、各相が非通電状態になり、図７の（ｂ）に示すよう
な位置でロータ１０が停止した状態になる。尚、ファン
モータ等の場合には、始動特性等がほとんど要求されな
いので、時間ｔ1、ｔ2を数msec〜数secとって、確実に
位置を決定させればよい。
【００３３】次に、所定時間ｔ3にわたって、セレクト
信号ＳＥＬがローレベル、起動信号Ｓ１がローレベル、
起動信号Ｓ２がハイレベルの状態にした後、セレクト信
号ＳＥＬをハイレベルにする。これにより、トランジス
タＴ２がＯＮして第２相のコイルＬ２に通電され、図７
の（ｃ）に示すように、ロータ１０が矢印方向に回転し
始め、その後は、非通電相の出力点の電圧が比較部のス
レッショルド電圧を下回るタイミングで通電する相が切
り換えられ、ロータの回転が維持される（図７の
（ｄ））。
信号ＳＥＬがローレベル、起動信号Ｓ１がローレベル、
起動信号Ｓ２がハイレベルの状態にした後、セレクト信
号ＳＥＬをハイレベルにする。これにより、トランジス
タＴ２がＯＮして第２相のコイルＬ２に通電され、図７
の（ｃ）に示すように、ロータ１０が矢印方向に回転し
始め、その後は、非通電相の出力点の電圧が比較部のス
レッショルド電圧を下回るタイミングで通電する相が切
り換えられ、ロータの回転が維持される（図７の
（ｄ））。
【００３４】このように、本実施形態では、モータの起
動時には、ロータがある特定の位置で停止している状態
（図７の（ｂ）の状態）にしてから、特定の相（第２相
のコイルＬ２）に通電してモータを起動させるようにな
っているので、モータは常に同じ回転方向で起動するこ
とになり、モータの逆回転を防止することができる。
動時には、ロータがある特定の位置で停止している状態
（図７の（ｂ）の状態）にしてから、特定の相（第２相
のコイルＬ２）に通電してモータを起動させるようにな
っているので、モータは常に同じ回転方向で起動するこ
とになり、モータの逆回転を防止することができる。
【００３５】そして、ロータが電気的停留点で停止しな
いようになっているモータを駆動対象としており、ある
特定の相（第１相のコイルＬ１）だけに通電した後に各
相を非通電状態にすることによって、ロータが特定の位
置で停止している状態（図７の（ｂ）の状態）にするの
で、簡単な構成で上記効果を得ることができる。
いようになっているモータを駆動対象としており、ある
特定の相（第１相のコイルＬ１）だけに通電した後に各
相を非通電状態にすることによって、ロータが特定の位
置で停止している状態（図７の（ｂ）の状態）にするの
で、簡単な構成で上記効果を得ることができる。
【００３６】また、本実施形態では、ロータの回転に伴
って各相のコイルに現れる逆起電圧に基づいて通電する
相を切り換えるので、ロータの位置を検出するためのホ
ール素子が不要となり、低廉化及び小型化の促進が可能
となる。
って各相のコイルに現れる逆起電圧に基づいて通電する
相を切り換えるので、ロータの位置を検出するためのホ
ール素子が不要となり、低廉化及び小型化の促進が可能
となる。
【００３７】尚、ロータが回転しているときには、ロー
タに固定されているマグネットが移動して、各相のコイ
ルを貫く磁束が時間的に変化するので、各相のコイルに
は逆起電圧が発生し、通電されていない相の出力点の電
圧は、図８に示すように、その逆起電圧がモータの駆動
用電圧ＶMにのった形になる。そして、この逆起電圧の
波形はロータの回転に同期した正弦波となり、ロータが
デッドポイントにあるときに逆起電圧は０となる。すな
わち、各相のコイルに現れる逆起電圧によってロータの
位置を検出することができる。したがって、上述したよ
うに、ロータの回転に伴ってコイルに現れる逆起電圧に
基づいて各相のコイルへの通電を制御することによっ
て、ホール素子を用いて行う場合と同じように、ロータ
を円滑に回転させることができる。
タに固定されているマグネットが移動して、各相のコイ
ルを貫く磁束が時間的に変化するので、各相のコイルに
は逆起電圧が発生し、通電されていない相の出力点の電
圧は、図８に示すように、その逆起電圧がモータの駆動
用電圧ＶMにのった形になる。そして、この逆起電圧の
波形はロータの回転に同期した正弦波となり、ロータが
デッドポイントにあるときに逆起電圧は０となる。すな
わち、各相のコイルに現れる逆起電圧によってロータの
位置を検出することができる。したがって、上述したよ
うに、ロータの回転に伴ってコイルに現れる逆起電圧に
基づいて各相のコイルへの通電を制御することによっ
て、ホール素子を用いて行う場合と同じように、ロータ
を円滑に回転させることができる。
【００３８】また、本実施形態では、通電していない相
の出力点の電圧がモータの駆動用電圧ＶMを下回ること
をきっかけとして通電している相への通電を止め、これ
により、通電していた相の出力電圧が逆起電圧によりモ
ータの駆動用電圧ＶMを上回るので、これをきっかけと
して通電していなかった相への通電を開始するようにな
っている。すなわち、通電する相を切り換える際に両方
の相が同時に通電されることはない。したがって、消費
電力の低減を実現するとともに、モータを効率良く回転
させることができる。
の出力点の電圧がモータの駆動用電圧ＶMを下回ること
をきっかけとして通電している相への通電を止め、これ
により、通電していた相の出力電圧が逆起電圧によりモ
ータの駆動用電圧ＶMを上回るので、これをきっかけと
して通電していなかった相への通電を開始するようにな
っている。すなわち、通電する相を切り換える際に両方
の相が同時に通電されることはない。したがって、消費
電力の低減を実現するとともに、モータを効率良く回転
させることができる。
【００３９】尚、第１相の出力点ＯＵＴ１、第２相の出
力点ＯＵＴ２の電圧には、それぞれ第１相、第２相のコ
イルが通電状態から非通電状態に切り換わるときに、図
９に示すように、スパイクノイズｎが発生する。そし
て、比較部１−１、１−２でのスレッショルド電圧Ｖth
がモータＭの駆動用電圧ＶMより高い場合には、ロータ
が回転していないにもかかわらず、比較部１−１、１−
２の出力信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２が変化して、逆起
駆動信号Ｂ１、Ｂ２で出力部４を構成するトランジスタ
Ｔ１、Ｔ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するモードに移行して
しまう可能性がある。こうなると、図９に示すように、
通電される相が高速に切り換わってロータが回転しない
という状態に陥る。
力点ＯＵＴ２の電圧には、それぞれ第１相、第２相のコ
イルが通電状態から非通電状態に切り換わるときに、図
９に示すように、スパイクノイズｎが発生する。そし
て、比較部１−１、１−２でのスレッショルド電圧Ｖth
がモータＭの駆動用電圧ＶMより高い場合には、ロータ
が回転していないにもかかわらず、比較部１−１、１−
２の出力信号ＢＥＭＦ１、ＢＥＭＦ２が変化して、逆起
駆動信号Ｂ１、Ｂ２で出力部４を構成するトランジスタ
Ｔ１、Ｔ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するモードに移行して
しまう可能性がある。こうなると、図９に示すように、
通電される相が高速に切り換わってロータが回転しない
という状態に陥る。
【００４０】しかしながら、上記実施形態では、比較部
１−１、１−２が図２に示す回路構成となっており、ト
ランジスタ１１と１４とのベース−エミッタ間の順方向
電圧のばらつきが許容範囲内（具体的には、抵抗１２で
の電圧降下以内）であれば、比較部１−１、１−２のス
レッショルド電圧がモータＭの駆動用電圧ＶMより高く
なることはないので、上記問題を防止することができ
る。
１−１、１−２が図２に示す回路構成となっており、ト
ランジスタ１１と１４とのベース−エミッタ間の順方向
電圧のばらつきが許容範囲内（具体的には、抵抗１２で
の電圧降下以内）であれば、比較部１−１、１−２のス
レッショルド電圧がモータＭの駆動用電圧ＶMより高く
なることはないので、上記問題を防止することができ
る。
【００４１】尚、本実施形態では、比較部１−１、１−
２でのスレッショルド電圧を個別に設けるようになって
いるが、共通化してもよい。また、プリドライブ部３を
コミュテーション部２に含めるようにして、プリドライ
ブ部３を省略してよいし、出力部４はＮＰＮ型のバイポ
ーラトランジスタで構成してもよい。
２でのスレッショルド電圧を個別に設けるようになって
いるが、共通化してもよい。また、プリドライブ部３を
コミュテーション部２に含めるようにして、プリドライ
ブ部３を省略してよいし、出力部４はＮＰＮ型のバイポ
ーラトランジスタで構成してもよい。
【００４２】また、本発明を２相半波モータを駆動対象
とするセンサレスモータ駆動装置に適用した実施形態の
みを示したが、本発明は、単相全波モータ、３相半波モ
ータ、３相全波モータ等の他の種類のモータを駆動対象
とするセンサレスモータ駆動装置に適用することも可能
である。
とするセンサレスモータ駆動装置に適用した実施形態の
みを示したが、本発明は、単相全波モータ、３相半波モ
ータ、３相全波モータ等の他の種類のモータを駆動対象
とするセンサレスモータ駆動装置に適用することも可能
である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセンサレ
スモータ駆動装置によれば、ロータがある特定の位置で
停止している状態にしてから、特定の相から通電を開始
するようになっているので、モータは常に同じ回転方向
で起動することになり、モータの逆回転を防止すること
ができる。
スモータ駆動装置によれば、ロータがある特定の位置で
停止している状態にしてから、特定の相から通電を開始
するようになっているので、モータは常に同じ回転方向
で起動することになり、モータの逆回転を防止すること
ができる。
【００４４】また、本発明のセンサレスモータ駆動装置
によれば、ロータが電気的停留点で停止しないようにな
っているモータを駆動対象としており、ある特定の相だ
けに通電した後に各相を非通電状態にすることによっ
て、ロータが特定の位置で停止している状態にするの
で、簡単な構成で上記効果を得ることができる。
によれば、ロータが電気的停留点で停止しないようにな
っているモータを駆動対象としており、ある特定の相だ
けに通電した後に各相を非通電状態にすることによっ
て、ロータが特定の位置で停止している状態にするの
で、簡単な構成で上記効果を得ることができる。
【００４５】また、本発明の２相半波センサレスモータ
駆動装置によれば、上記効果に加えて、通電する相を切
り換える際に両方の相が同時に通電されることはないの
で、消費電力の低減を実現するとともに、モータを効率
良く回転させることができる。
駆動装置によれば、上記効果に加えて、通電する相を切
り換える際に両方の相が同時に通電されることはないの
で、消費電力の低減を実現するとともに、モータを効率
良く回転させることができる。
【図１】 本発明の実施形態である２相半波ファンモー
タ駆動装置のブロック図である。
タ駆動装置のブロック図である。
【図２】 比較部の具体的な回路構成例を示す図であ
る。
る。
【図３】 コミュテーション部の具体的な回路構成例を
示す図である。
示す図である。
【図４】 モータを起動させる際の各信号のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図５】 ロータが電気的停留点に位置していることを
示す図である。
示す図である。
【図６】 ロータが電気的停留点で停止しないようにな
っているモータの構造について説明するための図であ
る。
っているモータの構造について説明するための図であ
る。
【図７】 モータの起動時にロータの位置が変化する様
子を示す図である。
子を示す図である。
【図８】 ロータの回転に伴って各相に逆起電圧が現れ
る様子を示す図である。
る様子を示す図である。
【図９】 比較部のスレッショルド電圧がモータの駆動
用電圧よりも高くなった場合に起こる不具合を説明する
ための図である。
用電圧よりも高くなった場合に起こる不具合を説明する
ための図である。
【図１０】 従来の２相半波モータ駆動装置のブロック
図である。
図である。
１−１、１−２ 比較部 ２ コミュテーション部 ３ プリドライブ部 ４ 出力部 ５ 起動部 ６ ロック時保護部 ７ 異常加熱保護部 １０ ロータ １１ ＰＮＰ型のトランジスタ １２ 抵抗 １３ 定電流回路 １４ ＰＮＰ型のトランジスタ １５ 抵抗 ２０−１、２０−２ ステータ ２０１、２０２、２０３、２０４ ＮＯＲ回路 ２０５、２０６ ＮＡＮＤ回路 ２０７、２０８ ＮＯＴ回路 ２０９、２１０ セレクタ Ｌ１、Ｌ２ コイル Ｍ モータ Ｔ１、Ｔ２ ｎチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジ
スタ
スタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AB08 AE07 5H560 AA01 BB02 BB03 BB04 BB12 DA13 DA14 DA15 DC05 EB01 EC02 EC09 EC10 GG04 HA03 HA04 HA09 JJ06 JJ07 RR10 SS01 SS02 TT04 TT07 TT18 UA05 XB02 5H621 AA01 BB07 BB09 GA01 GA05 GA12 GA16 PP07
Claims (3)
- 【請求項１】 ロータの位置を検出するためのセンサを
用いることなくロータの位置を検出し、この検出結果に
応じて各相のコイルへの通電を制御することによってモ
ータを駆動するセンサレスモータ駆動装置であって、 ロータがある特定の位置に停止している状態にしてか
ら、ある特定の相に通電することによってモータを起動
させることを特徴とするセンサレスモータ駆動装置。 - 【請求項２】 ロータが電気的停留点で停止しないよう
になっているモータを駆動対象としており、ある特定の
相だけに通電した後に各相を非通電状態にすることによ
って、ロータが特定の位置で停止している状態にするこ
とを特徴とする請求項１に記載のセンサレスモータ駆動
装置。 - 【請求項３】 モータに備えられた２相のコイルに一方
向に交互に通電することによってモータを駆動する２相
半波センサレスモータ駆動装置であって、通電する相を
切り換える際には、それまでに通電していた相のコイル
への通電を止めてから通電していなかった相のコイルへ
の通電を開始することを特徴とする請求項１または２に
記載の２相半波センサレスモータ駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129898A JP2002325485A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | センサレスモータ駆動装置 |
| US10/132,303 US6731086B2 (en) | 2001-04-26 | 2002-04-26 | Motor driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129898A JP2002325485A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | センサレスモータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002325485A true JP2002325485A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18978360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129898A Pending JP2002325485A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | センサレスモータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002325485A (ja) |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001129898A patent/JP2002325485A/ja active Pending
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