JP2002354887A - モータ駆動装置 - Google Patents
モータ駆動装置Info
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- JP2002354887A JP2002354887A JP2001158750A JP2001158750A JP2002354887A JP 2002354887 A JP2002354887 A JP 2002354887A JP 2001158750 A JP2001158750 A JP 2001158750A JP 2001158750 A JP2001158750 A JP 2001158750A JP 2002354887 A JP2002354887 A JP 2002354887A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音
を低減し、同時に高出力高効率に優れるモータ駆動装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 ３相の駆動コイル１１、１３、１５に対
して電気角１５０度幅の通電を行う広角通電器１と、各
相コイルに対する通電の大きさを制御する通電量制御器
２とを備え、各相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通
電状態になる重なり期間のあいだ、相コイルへの通電の
大きさを第１の値とし、重なり期間以外のあいだ、通電
の大きさを第２の値とするようにしたモータ駆動装置。
を低減し、同時に高出力高効率に優れるモータ駆動装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 ３相の駆動コイル１１、１３、１５に対
して電気角１５０度幅の通電を行う広角通電器１と、各
相コイルに対する通電の大きさを制御する通電量制御器
２とを備え、各相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通
電状態になる重なり期間のあいだ、相コイルへの通電の
大きさを第１の値とし、重なり期間以外のあいだ、通電
の大きさを第２の値とするようにしたモータ駆動装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調機器、
燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並び
に複写機、プリンタ等の情報機器に使用されるブラシレ
スＤＣモータをはじめ、誘導モータやリラクタンスモー
タなどを駆動するのに好適なモータ駆動装置に関する。
特に、モータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を簡
素な構成で大幅に低減できるモータ駆動装置を提供する
ものである。
燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並び
に複写機、プリンタ等の情報機器に使用されるブラシレ
スＤＣモータをはじめ、誘導モータやリラクタンスモー
タなどを駆動するのに好適なモータ駆動装置に関する。
特に、モータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を簡
素な構成で大幅に低減できるモータ駆動装置を提供する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、空調機器、並びに複写機、プリ
ンタ等の情報機器などに用いられる各種駆動用モータ
は、長寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を
活かして、ブラシレスＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ
ＤＣ Ｍｏｔｏｒ）が用いられることが多い。
ンタ等の情報機器などに用いられる各種駆動用モータ
は、長寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を
活かして、ブラシレスＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ
ＤＣ Ｍｏｔｏｒ）が用いられることが多い。
【０００３】図７は、上記従来のモータ駆動装置の回路
構成図であり、図８は、図７に示す同装置におけるモー
タ回転角（電気角）に対する各部の信号波形図である。
構成図であり、図８は、図７に示す同装置におけるモー
タ回転角（電気角）に対する各部の信号波形図である。
【０００４】図７に示すように、一般的に、ブラシレス
ＤＣモータ（以下、単にモータと言う）の駆動装置にお
いては、ロータ位置をホール素子などからなる複数個の
位置検出素子９０１、９０３及び９０５にて検出する。
３相分配器８９０は、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを入
力し、３相分配信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、
及びＷＨ０、ＷＬ０を出力する。信号ＵＨ０、ＵＬ０、
ＶＨ０、ＶＬ０、及びＷＨ０、ＷＬ０は、パルス幅変調
器（ＰＷＭ変調器）８４０に入力され、速度設定器８６
０の設定信号Ｓに応じたパルス幅を有する信号に変調さ
れる。変調器８４０の出力は、ゲートドライバ８３０を
介して給電器８２０を構成する６個のスイッチを順次オ
ン又はオフするように制御する。こうして、ステータに
備えられた３相コイル８１１、８１３及び８１５への給
電は、図８に示す信号Ｕ、Ｖ、Ｗのように、ロータ位置
に応じて順次切り換えられてモータは回転する。
ＤＣモータ（以下、単にモータと言う）の駆動装置にお
いては、ロータ位置をホール素子などからなる複数個の
位置検出素子９０１、９０３及び９０５にて検出する。
３相分配器８９０は、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを入
力し、３相分配信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、
及びＷＨ０、ＷＬ０を出力する。信号ＵＨ０、ＵＬ０、
ＶＨ０、ＶＬ０、及びＷＨ０、ＷＬ０は、パルス幅変調
器（ＰＷＭ変調器）８４０に入力され、速度設定器８６
０の設定信号Ｓに応じたパルス幅を有する信号に変調さ
れる。変調器８４０の出力は、ゲートドライバ８３０を
介して給電器８２０を構成する６個のスイッチを順次オ
ン又はオフするように制御する。こうして、ステータに
備えられた３相コイル８１１、８１３及び８１５への給
電は、図８に示す信号Ｕ、Ｖ、Ｗのように、ロータ位置
に応じて順次切り換えられてモータは回転する。
【０００５】この場合、モータに生じるトルクは図９に
示すようになる。以下にこれを説明する。
示すようになる。以下にこれを説明する。
【０００６】Ｕ相コイル８１１に着目すれば、同コイル
は信号Ｕと中性点信号Ｎとの差信号Ｕ−Ｎにより給電さ
れる。この信号Ｕ−Ｎは、図９に示すとおり、矩形波状
信号である。いま、Ｕ相コイル８１１の逆誘起電圧が信
号Ｕｅのように正弦波状であるとすると、同コイル８１
１によるトルクは、信号Ｕ−Ｎと信号Ｕｅとを掛け合わ
せたものに概略比例し、トルクＴｕに示すものとなる。
は信号Ｕと中性点信号Ｎとの差信号Ｕ−Ｎにより給電さ
れる。この信号Ｕ−Ｎは、図９に示すとおり、矩形波状
信号である。いま、Ｕ相コイル８１１の逆誘起電圧が信
号Ｕｅのように正弦波状であるとすると、同コイル８１
１によるトルクは、信号Ｕ−Ｎと信号Ｕｅとを掛け合わ
せたものに概略比例し、トルクＴｕに示すものとなる。
【０００７】Ｖ相及びＷ相コイル８１３、８１５による
トルクも同様であり、トルクＴｖ、Ｔｗとなる。
トルクも同様であり、トルクＴｖ、Ｔｗとなる。
【０００８】従ってモータに生じるトルクは、各相コイ
ルのトルクＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗを全て加えたトルクＴａｌ
ｌとなる。このトルクＴａｌｌは図９に示すようにある
大きさのリップルを有する。
ルのトルクＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗを全て加えたトルクＴａｌ
ｌとなる。このトルクＴａｌｌは図９に示すようにある
大きさのリップルを有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このトルクリップル
は、モータ駆動時の振動となり、またこの振動がモータ
を搭載する機器と共振して騒音を生じ、あるいはこの振
動が微細な制御の妨げとなり、機器全体の性能向上の阻
害原因となることが多い。
は、モータ駆動時の振動となり、またこの振動がモータ
を搭載する機器と共振して騒音を生じ、あるいはこの振
動が微細な制御の妨げとなり、機器全体の性能向上の阻
害原因となることが多い。
【００１０】本発明は、上記課題を解決するもので、モ
ータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を簡素な構成
で実現できると共に、より高出力、高効率な駆動ができ
るモータ駆動装置を提供するものである。
ータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を簡素な構成
で実現できると共に、より高出力、高効率な駆動ができ
るモータ駆動装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動装置
は、３相の駆動コイルを有するモータと、前記各相コイ
ルに対して電気角１５０度幅の通電を行う広角通電器
と、前記広角通電器が前記各相コイルに対して行う通電
の大きさを制御する通電量制御器とを備え、前記広角通
電器は、前記各相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通
電状態になる重なり期間を検出し得るものであって、前
記通電量制御器は、前記重なり期間のあいだ、前記相コ
イルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間
以外のあいだ、前記通電の大きさを第２の値とするよう
にしたものである。
は、３相の駆動コイルを有するモータと、前記各相コイ
ルに対して電気角１５０度幅の通電を行う広角通電器
と、前記広角通電器が前記各相コイルに対して行う通電
の大きさを制御する通電量制御器とを備え、前記広角通
電器は、前記各相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通
電状態になる重なり期間を検出し得るものであって、前
記通電量制御器は、前記重なり期間のあいだ、前記相コ
イルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間
以外のあいだ、前記通電の大きさを第２の値とするよう
にしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、３相の駆動コイルを有
するモータと、前記各相コイルに対して電気角１５０度
幅の通電を行う広角通電器と、前記広角通電器が前記各
相コイルに対して行う通電の大きさを制御する通電量制
御器とを備え、前記広角通電器は、前記各相コイルのう
ち合隣る相コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検
出し得るものであって、前記通電量制御器は、前記重な
り期間のあいだ、前記相コイルへの通電の大きさを第１
の値とし、前記重なり期間以外のあいだ、前記通電の大
きさを第２の値とするようにしたものである。
するモータと、前記各相コイルに対して電気角１５０度
幅の通電を行う広角通電器と、前記広角通電器が前記各
相コイルに対して行う通電の大きさを制御する通電量制
御器とを備え、前記広角通電器は、前記各相コイルのう
ち合隣る相コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検
出し得るものであって、前記通電量制御器は、前記重な
り期間のあいだ、前記相コイルへの通電の大きさを第１
の値とし、前記重なり期間以外のあいだ、前記通電の大
きさを第２の値とするようにしたものである。
【００１３】また、第１の値と第２の値との比率をｓｉ
ｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）としても良
い。
ｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）としても良
い。
【００１４】これら構成により、本駆動装置は、モータ
駆動時のトルクリップル、振動、騒音を大幅に低減する
ことができる。
駆動時のトルクリップル、振動、騒音を大幅に低減する
ことができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１６】図１において、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からな
る３相の駆動コイル１１、１３及び１５は、次のように
して給電器２０に接続されている。給電器２０は、３つ
の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１、２３及び２５
により上アームを構成し、トランジスタ２２、２４及び
２６により下アームを構成している。Ｕ相コイル１１の
第１の端子は、トランジスタ２１及び２２の接続点に接
続され、Ｖ相コイル１３の第１の端子は、トランジスタ
２３及び２４の接続点に接続され、Ｗ相コイル１５の第
１の端子は、トランジスタ２５及び２６の接続点に接続
されている。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１３及びＷ相
コイル１５のそれぞれの第２の端子は、互いに接続され
中性点Ｎを成している。
る３相の駆動コイル１１、１３及び１５は、次のように
して給電器２０に接続されている。給電器２０は、３つ
の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１、２３及び２５
により上アームを構成し、トランジスタ２２、２４及び
２６により下アームを構成している。Ｕ相コイル１１の
第１の端子は、トランジスタ２１及び２２の接続点に接
続され、Ｖ相コイル１３の第１の端子は、トランジスタ
２３及び２４の接続点に接続され、Ｗ相コイル１５の第
１の端子は、トランジスタ２５及び２６の接続点に接続
されている。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１３及びＷ相
コイル１５のそれぞれの第２の端子は、互いに接続され
中性点Ｎを成している。
【００１７】図示しない直流電源は、その電圧出力Ｖｄ
ｃを給電器２０に接続し、その給電器２０を介して上記
３相コイルに電力を供給する。
ｃを給電器２０に接続し、その給電器２０を介して上記
３相コイルに電力を供給する。
【００１８】位置検出器１０１、１０３及び１０５は、
ホール素子又はホールＩＣなどで構成され、モータの可
動子（図示せず。回転運動型のモータではロータ、リニ
ア運動型のモータでは可動子、以降はロータとして説明
する。）の各相コイル１１、１３及び１５に対する位置
を検出する。検出器１０１、１０３及び１０５から出力
されるそれぞれの位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、
広角通電信号発生器９０に入力される。広角通電信号発
生器９０は、図２に示すように、電気角１５０度の間
“Ｈ”レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ
０、ＷＨ０、ＷＬ０を出力する。なお、信号ＵＨ０、Ｕ
Ｌ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０は、“Ｈ”レベ
ルのとき、前記した給電器２０を構成するトランジスタ
２１、２２、２３、２４、２５、２６がオンし、逆に
“Ｌ”レベルのときオフするように構成している。また
信号ＵＨ０と信号ＵＬ０とは、互いに電気角３０度の
“Ｌ”レベル区間を共有し、相補的に電気角１５０度の
間“Ｈ”レベルとなる関係がある。信号ＶＨ０と信号Ｖ
Ｌ０との関係、また信号ＷＨ０と信号ＷＬ０との関係に
ついても同様である。さらに信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ
０は互いに電気角１２０度の角度差をもち、信号ＵＬ
０、ＶＬ０、ＷＬ０についても互いに電気角１２０度の
角度差をもっている。
ホール素子又はホールＩＣなどで構成され、モータの可
動子（図示せず。回転運動型のモータではロータ、リニ
ア運動型のモータでは可動子、以降はロータとして説明
する。）の各相コイル１１、１３及び１５に対する位置
を検出する。検出器１０１、１０３及び１０５から出力
されるそれぞれの位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、
広角通電信号発生器９０に入力される。広角通電信号発
生器９０は、図２に示すように、電気角１５０度の間
“Ｈ”レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ
０、ＷＨ０、ＷＬ０を出力する。なお、信号ＵＨ０、Ｕ
Ｌ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０は、“Ｈ”レベ
ルのとき、前記した給電器２０を構成するトランジスタ
２１、２２、２３、２４、２５、２６がオンし、逆に
“Ｌ”レベルのときオフするように構成している。また
信号ＵＨ０と信号ＵＬ０とは、互いに電気角３０度の
“Ｌ”レベル区間を共有し、相補的に電気角１５０度の
間“Ｈ”レベルとなる関係がある。信号ＶＨ０と信号Ｖ
Ｌ０との関係、また信号ＷＨ０と信号ＷＬ０との関係に
ついても同様である。さらに信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ
０は互いに電気角１２０度の角度差をもち、信号ＵＬ
０、ＶＬ０、ＷＬ０についても互いに電気角１２０度の
角度差をもっている。
【００１９】パルス幅変調器（ＰＷＭ変調器）４０は、
ＡＮＤゲート４１、４３及び４５を備えている。ゲート
４１、４３、４５の一方の入力は、信号ＵＨ０、ＶＨ
０、ＷＨ０が入力され、他方入力は共通で、比較器５０
の出力に接続される。比較器５０は、速度設定器６０が
出力する速度指令信号Ｓに基づいて出力される信号Ｌ０
と三角波発振器４７の出力である三角波信号ＣＹとを電
圧比較する。なお、三角波発振器４７から出力される三
角波信号ＣＹは、パルス幅変調におけるいわゆるキャリ
ア信号であり、その周波数は（数ｋＨｚ〜数１００ｋＨ
ｚ程度）であり、信号Ｓあるいは信号Ｌ０周波数に比べ
かなり高く設定されるものである。
ＡＮＤゲート４１、４３及び４５を備えている。ゲート
４１、４３、４５の一方の入力は、信号ＵＨ０、ＶＨ
０、ＷＨ０が入力され、他方入力は共通で、比較器５０
の出力に接続される。比較器５０は、速度設定器６０が
出力する速度指令信号Ｓに基づいて出力される信号Ｌ０
と三角波発振器４７の出力である三角波信号ＣＹとを電
圧比較する。なお、三角波発振器４７から出力される三
角波信号ＣＹは、パルス幅変調におけるいわゆるキャリ
ア信号であり、その周波数は（数ｋＨｚ〜数１００ｋＨ
ｚ程度）であり、信号Ｓあるいは信号Ｌ０周波数に比べ
かなり高く設定されるものである。
【００２０】ここで、信号Ｌ０は、速度設定器６０から
の信号Ｓを基にして得られる第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ
２のうち一方を、選択器８０によって選択して得られる
信号である。またその選択は、広角通電信号発生器９０
が出力する重なり期間検出信号ＯＬにより決定される。
の信号Ｓを基にして得られる第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ
２のうち一方を、選択器８０によって選択して得られる
信号である。またその選択は、広角通電信号発生器９０
が出力する重なり期間検出信号ＯＬにより決定される。
【００２１】また第１の値Ｌ１は、信号Ｓを抵抗７１、
７２により成るレベル設定器７０で分圧することで得、
第２の値Ｌ２は、信号Ｓの値そのものにより得る構成と
している。ここで、抵抗７１と７２の値は、第１の値Ｌ
１と第２の値Ｌ２との比率がｓｉｎ（π／３）：１（お
よそ０．８６６：１）となるようにしている。
７２により成るレベル設定器７０で分圧することで得、
第２の値Ｌ２は、信号Ｓの値そのものにより得る構成と
している。ここで、抵抗７１と７２の値は、第１の値Ｌ
１と第２の値Ｌ２との比率がｓｉｎ（π／３）：１（お
よそ０．８６６：１）となるようにしている。
【００２２】ゲートドライバ３０は、バッファ３１、３
２、３３、３４、３５及び３６を備えている。バッファ
３１、３３、３５にはそれぞれゲート４１、４３、４５
の各出力信号Ｇ１Ｈ、Ｇ２Ｈ、Ｇ３Ｈが入力され、バッ
ファ３２、３４、３６にはそれぞれ広角通電信号発生器
９０からの信号ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０が入力される。
バッファ３１、３２、３３、３４、３５及び３６のそれ
ぞれの出力は、トランジスタ２１、２２、２３、２４、
２５及び２６のそれぞれゲートに入力される。
２、３３、３４、３５及び３６を備えている。バッファ
３１、３３、３５にはそれぞれゲート４１、４３、４５
の各出力信号Ｇ１Ｈ、Ｇ２Ｈ、Ｇ３Ｈが入力され、バッ
ファ３２、３４、３６にはそれぞれ広角通電信号発生器
９０からの信号ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０が入力される。
バッファ３１、３２、３３、３４、３５及び３６のそれ
ぞれの出力は、トランジスタ２１、２２、２３、２４、
２５及び２６のそれぞれゲートに入力される。
【００２３】なお、上記各構成要素２０、３０、４０、
９０、１０１、１０２、１０３は、広角通電器１を成
し、各構成要素４７、５０、６０、７０、８０は、通電
量制御器２を成している。
９０、１０１、１０２、１０３は、広角通電器１を成
し、各構成要素４７、５０、６０、７０、８０は、通電
量制御器２を成している。
【００２４】上記のように構成された第１の実施例の駆
動装置における動作について、図２から図６を参照し説
明を加える。
動装置における動作について、図２から図６を参照し説
明を加える。
【００２５】図２は広角通電信号発生器の動作説明図で
ある。
ある。
【００２６】広角通電信号発生器９０の出力信号ＵＨ
０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０は、上記
したとおり電気角１５０度の間“Ｈ”レベルをとる信号
で、図２にも示すとおりである。これらの信号は、位置
検出器１０１、１０３及び１０５から出力される位置検
出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗにより、生成可能である。
０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０は、上記
したとおり電気角１５０度の間“Ｈ”レベルをとる信号
で、図２にも示すとおりである。これらの信号は、位置
検出器１０１、１０３及び１０５から出力される位置検
出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗにより、生成可能である。
【００２７】一般に信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、互いに
１２０度の角度差を有する信号であり、これらの信号を
直接論理合成しても１５０度の間“Ｈ”レベルとなる信
号を生成することはできない。しかし、例えば信号Ｈ
ｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち少なくとも一つの信号（例えば信
号Ｈｕ）の一周期を計測し、その一周期を電気角１５度
刻みで分割するなどの電気的内挿処理を施した信号Ｈｃ
ｌを得ることは可能で、これを利用して１５０度の間
“Ｈ”レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ
０、ＷＨ０、ＷＬ０を生成することはできる。図２にそ
の動作タイムチャートを示す。もちろん信号Ｈｕ、Ｈ
ｖ、Ｈｗを全て活用し、各信号を合成して得られる周波
数のより高い信号一周期を計測しても良いが、検出器１
０１、１０３、１０５の絶対的あるいは相対的な取り付
け機械精度を配慮すると、信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち
一つの信号を使用したほうが現実的である。また一周期
の分割数は必ずしも１５度刻みである必要はなく、さら
に細分化しても良いが、ここでは信号Ｈｕに対して１５
度刻みの分割による電気的内挿処理を施した信号Ｈｃｌ
を利用する例を示した。
１２０度の角度差を有する信号であり、これらの信号を
直接論理合成しても１５０度の間“Ｈ”レベルとなる信
号を生成することはできない。しかし、例えば信号Ｈ
ｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち少なくとも一つの信号（例えば信
号Ｈｕ）の一周期を計測し、その一周期を電気角１５度
刻みで分割するなどの電気的内挿処理を施した信号Ｈｃ
ｌを得ることは可能で、これを利用して１５０度の間
“Ｈ”レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ
０、ＷＨ０、ＷＬ０を生成することはできる。図２にそ
の動作タイムチャートを示す。もちろん信号Ｈｕ、Ｈ
ｖ、Ｈｗを全て活用し、各信号を合成して得られる周波
数のより高い信号一周期を計測しても良いが、検出器１
０１、１０３、１０５の絶対的あるいは相対的な取り付
け機械精度を配慮すると、信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち
一つの信号を使用したほうが現実的である。また一周期
の分割数は必ずしも１５度刻みである必要はなく、さら
に細分化しても良いが、ここでは信号Ｈｕに対して１５
度刻みの分割による電気的内挿処理を施した信号Ｈｃｌ
を利用する例を示した。
【００２８】図２に示すタイムチャートによって生成さ
れる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、Ｗ
Ｌ０によりモータを駆動すると、モータの各相コイル端
子Ｕ、Ｖ、Ｗには同図に示すように、電気角１５０度通
電、３０度休止となる通電サイクルの給電が行われる。
れる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、Ｗ
Ｌ０によりモータを駆動すると、モータの各相コイル端
子Ｕ、Ｖ、Ｗには同図に示すように、電気角１５０度通
電、３０度休止となる通電サイクルの給電が行われる。
【００２９】このような給電が行われると、合隣る相コ
イル端子が同じ給電状態（共に正方向通電あるいは共に
負方向通電）となる重なり期間が電気角３０度の間、３
０度の間隔で発生するようになる。重なり期間検出信号
ＯＬは、この重なり期間のとき“Ｈ”レベルなる信号で
あり、その動作は図３に示すとおりである。
イル端子が同じ給電状態（共に正方向通電あるいは共に
負方向通電）となる重なり期間が電気角３０度の間、３
０度の間隔で発生するようになる。重なり期間検出信号
ＯＬは、この重なり期間のとき“Ｈ”レベルなる信号で
あり、その動作は図３に示すとおりである。
【００３０】本実施例においては、信号ＯＬが“Ｈ”レ
ベルのとき、設定器７０と選択器８０の作用により、速
度設定器６０の信号Ｓをｓｉｎ（π／３）（およそ０．
８６６）倍にした第１の値Ｌ１を信号Ｌ０とし、値Ｌ１
に基づくＰＷＭ変調を行う。また上記重なり期間以外は
信号ＯＬは“Ｈ”レベルとなり、このとき、信号Ｓその
ものである第２の値Ｌ２を信号Ｌ０とし、値Ｌ２に基づ
くＰＷＭ変調を行う。
ベルのとき、設定器７０と選択器８０の作用により、速
度設定器６０の信号Ｓをｓｉｎ（π／３）（およそ０．
８６６）倍にした第１の値Ｌ１を信号Ｌ０とし、値Ｌ１
に基づくＰＷＭ変調を行う。また上記重なり期間以外は
信号ＯＬは“Ｈ”レベルとなり、このとき、信号Ｓその
ものである第２の値Ｌ２を信号Ｌ０とし、値Ｌ２に基づ
くＰＷＭ変調を行う。
【００３１】この結果、モータの各相コイル端子Ｕ、
Ｖ、Ｗの給電波形は、図４に示すように、重なり期間の
間はこれ以外の間に比べてわずかに小さな値（ｓｉｎ
（π／３）でおよそ０．８６６倍）の給電が行われるこ
とになる。
Ｖ、Ｗの給電波形は、図４に示すように、重なり期間の
間はこれ以外の間に比べてわずかに小さな値（ｓｉｎ
（π／３）でおよそ０．８６６倍）の給電が行われるこ
とになる。
【００３２】コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗをこのような給電波
形により駆動すると、各相コイルの中性点Ｎには図５に
示す波形が現われる。このとき各相コイル１１、１３、
１５には、各コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗと中性点Ｎとの差に
応じた給電が行われ、例えばＵ相コイル１１の場合、図
５の信号Ｕ−Ｎに示される波形によって給電される。
形により駆動すると、各相コイルの中性点Ｎには図５に
示す波形が現われる。このとき各相コイル１１、１３、
１５には、各コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗと中性点Ｎとの差に
応じた給電が行われ、例えばＵ相コイル１１の場合、図
５の信号Ｕ−Ｎに示される波形によって給電される。
【００３３】この信号Ｕ−Ｎは、“−（２／３）×ｓｉ
ｎ（π／３）”、“−（１／２）”、“−（１／３）×
ｓｉｎ（π／３）”、“０（無通電）”、“（１／３）
×ｓｉｎ（π／３）”、“（１／２）”、“（２／３）
×ｓｉｎ（π／３）”の各値を階段状にとる波形である
が、これらの値は正弦波の波形信号（“（１／√３）・
ｓｉｎθ”、ここでθ＝ｎπ／６、ｎは整数）に乗った
値であることがわかる。
ｎ（π／３）”、“−（１／２）”、“−（１／３）×
ｓｉｎ（π／３）”、“０（無通電）”、“（１／３）
×ｓｉｎ（π／３）”、“（１／２）”、“（２／３）
×ｓｉｎ（π／３）”の各値を階段状にとる波形である
が、これらの値は正弦波の波形信号（“（１／√３）・
ｓｉｎθ”、ここでθ＝ｎπ／６、ｎは整数）に乗った
値であることがわかる。
【００３４】信号Ｕ−Ｎがこのような正弦波の波形信号
に乗った階段状の波形になるのは、“ｓｉｎ（π／
３）：１”の比率に設定された第１の値Ｌ１と第２の値
Ｌ２との選択を、上述した重なり期間検出信号ＯＬによ
って切り換えて各相コイルへの給電を行うからに他なら
ない。
に乗った階段状の波形になるのは、“ｓｉｎ（π／
３）：１”の比率に設定された第１の値Ｌ１と第２の値
Ｌ２との選択を、上述した重なり期間検出信号ＯＬによ
って切り換えて各相コイルへの給電を行うからに他なら
ない。
【００３５】Ｖ相コイル１３、Ｗ相コイル１５について
もＵ相コイル１１と同様であり、特に図示していない
が、信号Ｖ−Ｎ、信号Ｗ−Ｎも正弦波の波形信号に乗っ
た階段状の波形になる。
もＵ相コイル１１と同様であり、特に図示していない
が、信号Ｖ−Ｎ、信号Ｗ−Ｎも正弦波の波形信号に乗っ
た階段状の波形になる。
【００３６】このような給電波形により各相コイルを駆
動すると、ほぼ正弦波駆動に匹敵するような低トルクリ
ップル駆動が可能になる。
動すると、ほぼ正弦波駆動に匹敵するような低トルクリ
ップル駆動が可能になる。
【００３７】図６は相コイルの逆誘起電圧波形が正弦波
状である（図６においてはＵ相コイル逆誘起電圧波形Ｕ
ｅのみを示している）とした場合のトルク発生の様子を
示した図である。図６においてトルクＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗ
はそれぞれＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１３、Ｗ相コイ
ル１５によって生み出されるトルクである。例えばトル
クＴｕは、電圧波形Ｕｅと信号Ｕ−Ｎとの瞬時値を掛け
合わせたものに相当する。これらのトルクＴｕ、Ｔｖ、
Ｔｗを全て合成したものがモータ全体の出力トルクとな
るが、これは図６のトルクＴａｌｌ（実践）に示すよう
になる。
状である（図６においてはＵ相コイル逆誘起電圧波形Ｕ
ｅのみを示している）とした場合のトルク発生の様子を
示した図である。図６においてトルクＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗ
はそれぞれＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１３、Ｗ相コイ
ル１５によって生み出されるトルクである。例えばトル
クＴｕは、電圧波形Ｕｅと信号Ｕ−Ｎとの瞬時値を掛け
合わせたものに相当する。これらのトルクＴｕ、Ｔｖ、
Ｔｗを全て合成したものがモータ全体の出力トルクとな
るが、これは図６のトルクＴａｌｌ（実践）に示すよう
になる。
【００３８】同図のトルクＴａｌｌに重ねて破線にて記
しているのは、図９に示した従来技術によるモータ駆動
装置におけるトルクである。
しているのは、図９に示した従来技術によるモータ駆動
装置におけるトルクである。
【００３９】両者を比較すると、本実施例のモータ駆動
装置においては、モータ駆動時に発生するトルクリップ
ルが非常に小さく、従来技術に比べて半分以下になって
いるのがわかる。また同時にトルクの平均値も向上して
いるのがわかる。
装置においては、モータ駆動時に発生するトルクリップ
ルが非常に小さく、従来技術に比べて半分以下になって
いるのがわかる。また同時にトルクの平均値も向上して
いるのがわかる。
【００４０】以上のように本実施例においては、広角通
電器１により各相コイルの通電幅を１５０度とし、通電
量制御器２により合隣る相コイルの通電状態が同じとな
る重なり期間中の通電量を第１の値Ｌ１によって定め、
重なり期間以外の通電量を第２の値Ｌ２によって定め、
第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ２との比率をｓｉｎ（π／
３）：１とするようにしている。
電器１により各相コイルの通電幅を１５０度とし、通電
量制御器２により合隣る相コイルの通電状態が同じとな
る重なり期間中の通電量を第１の値Ｌ１によって定め、
重なり期間以外の通電量を第２の値Ｌ２によって定め、
第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ２との比率をｓｉｎ（π／
３）：１とするようにしている。
【００４１】これによって、トルクリップルが大幅に減
少し、同時に発生トルクの平均値も向上することが可能
になる。
少し、同時に発生トルクの平均値も向上することが可能
になる。
【００４２】なお、本実施例における各種信号処理は、
アナログあるいはディジタル回路によるハードウェア処
理により実現することも可能であり、またマイコン、Ｄ
ＳＰなどソフトウエア処理を用いて行っても良いことは
言うまでもないし、またＩＣ化あるいはＬＳＩ化しても
良いことも言うまでもない。
アナログあるいはディジタル回路によるハードウェア処
理により実現することも可能であり、またマイコン、Ｄ
ＳＰなどソフトウエア処理を用いて行っても良いことは
言うまでもないし、またＩＣ化あるいはＬＳＩ化しても
良いことも言うまでもない。
【００４３】また、本実施例においては給電器２０を構
成するトランジスタを所望のデューティーによりオン、
オフするＰＷＭ変調を用いて給電量を制御する方式を例
に説明したが、給電量を制御する方式として、給電器２
０を構成するトランジスタをバイポーラトランジスタな
どとし、その活性度合いを制御する方式としても構わな
い。
成するトランジスタを所望のデューティーによりオン、
オフするＰＷＭ変調を用いて給電量を制御する方式を例
に説明したが、給電量を制御する方式として、給電器２
０を構成するトランジスタをバイポーラトランジスタな
どとし、その活性度合いを制御する方式としても構わな
い。
【００４４】またモータは特にブラシレスＤＣモータで
ある必要はなく、３相のコイルを有するモータであれ
ば、誘導モータやリラクタンスモータ、ステッピングモ
ータとしても構わない。
ある必要はなく、３相のコイルを有するモータであれ
ば、誘導モータやリラクタンスモータ、ステッピングモ
ータとしても構わない。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、３相の駆
動コイルを有するモータと、前記各相コイルに対して電
気角１５０度幅の通電を行う広角通電器と、前記広角通
電器が前記各相コイルに対して行う通電の大きさを制御
する通電量制御器とを備え、前記広角通電器は、前記各
相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通電状態になる重
なり期間を検出し得るものであって、前記通電量制御器
は、前記重なり期間のあいだ、前記相コイルへの通電の
大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外のあいだ、
前記通電の大きさを第２の値とするようにしている。
動コイルを有するモータと、前記各相コイルに対して電
気角１５０度幅の通電を行う広角通電器と、前記広角通
電器が前記各相コイルに対して行う通電の大きさを制御
する通電量制御器とを備え、前記広角通電器は、前記各
相コイルのうち合隣る相コイルが同じ通電状態になる重
なり期間を検出し得るものであって、前記通電量制御器
は、前記重なり期間のあいだ、前記相コイルへの通電の
大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外のあいだ、
前記通電の大きさを第２の値とするようにしている。
【００４６】これによって、相コイルの給電を正弦波に
近づけ、モータの低トルクリップル駆動を可能にしてい
る。
近づけ、モータの低トルクリップル駆動を可能にしてい
る。
【００４７】また、第１の値と第２の値との比率をｓｉ
ｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）とするように
したことにより、各相コイルの給電波形を正弦波の波形
信号に乗せることができる。
ｎ（π／３）：１（概略０．８６６：１）とするように
したことにより、各相コイルの給電波形を正弦波の波形
信号に乗せることができる。
【００４８】これによって、従来技術に対しトルクリッ
プルを半分以下にし、同時に発生トルクの平均値も向上
させるが可能になる。つまり、低振動、低騒音で高出
力、高効率なモータ駆動装置が比較的簡素な構成で実現
できるという優れた効果を奏する。
プルを半分以下にし、同時に発生トルクの平均値も向上
させるが可能になる。つまり、低振動、低騒音で高出
力、高効率なモータ駆動装置が比較的簡素な構成で実現
できるという優れた効果を奏する。
【００４９】そして、これによってモータを搭載する機
器との共振音が低減される。また、低振動であることは
回転むらも本質的に少なく、より高精度な制御の実現が
可能となり、機器全体の性能向上に貢献できる。
器との共振音が低減される。また、低振動であることは
回転むらも本質的に少なく、より高精度な制御の実現が
可能となり、機器全体の性能向上に貢献できる。
【図１】本発明の実施例に係るモータ駆動装置の回路構
成図
成図
【図２】同装置において、広角通電信号発生器の動作説
明図
明図
【図３】同装置において、重なり期間検出信号ＯＬが出
力される様子を示す図
力される様子を示す図
【図４】同装置において、各相コイル端子への給電波形
を示す図
を示す図
【図５】同装置において、相コイルの給電波形を示す図
【図６】同装置において、トルク発生の様子を示す図
【図７】従来技術に係るモータ駆動装置の回路構成図
【図８】従来技術に係るモータ駆動装置における動作説
明図
明図
【図９】従来技術に係るモータ駆動装置におけるトルク
発生の様子を示す図
発生の様子を示す図
１ 広角通電器 ２ 通電量制御器 １１、１３、１５ 駆動コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 賢治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA01 BB04 BB07 BB12 DA02 DC01 EB01 EC01 GG01 RR01 SS01 TT04 TT07 UA05 XA12 XB01 5H575 AA04 AA07 AA15 BB02 BB04 DD03 DD05 DD06 FF03 GG01 HA09 HB01 HB12 JJ02 KK02 LL30 LL31 5H580 AA02 AA05 BB02 BB07 BB09 EE03 FA04 FA13 FA23 GG01 GG08 HH09
Claims (13)
- 【請求項１】 ３相の駆動コイルを有するモータと、前
記各相コイルに対して電気角１５０度幅の通電を行う広
角通電器と、前記広角通電器が前記各相コイルに対して
行う通電の大きさを制御する通電量制御器とを備え、前
記広角通電器は、前記各相コイルのうち合隣る相コイル
が同じ通電状態になる重なり期間を検出し得るものであ
って、前記通電量制御器は、前記重なり期間のあいだ、
前記相コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重
なり期間以外のあいだ、前記通電の大きさを第２の値と
するようにしたモータ駆動装置。 - 【請求項２】 第１の値と第２の値との比率をｓｉｎ
（π／３）：１（概略０．８６６：１）とするようにし
た請求項１記載のモータ駆動装置。 - 【請求項３】 モータをブラシレスＤＣモータとした請
求項１記載のモータ駆動装置。 - 【請求項４】 モータを誘導モータとした請求項１記載
のモータ駆動装置。 - 【請求項５】 モータをリラクタンスモータとした請求
項１記載のモータ駆動装置。 - 【請求項６】 モータをステッピングモータとした請求
項１記載のモータ駆動装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモー
タ駆動装置を送風用ファンモータに採用した空調機器。 - 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモー
タ駆動装置を送風用ファンモータに採用した空気清浄
機。 - 【請求項９】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモー
タ駆動装置を燃焼ファンモータに採用した給湯機。 - 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモ
ータ駆動装置を駆動系に搭載した複写機。 - 【請求項１１】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモ
ータ駆動装置を駆動系に搭載したプリンタ。 - 【請求項１２】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモ
ータ駆動装置を駆動系に搭載した光メディア機器。 - 【請求項１３】 請求項１〜６のいずれか１項記載のモ
ータ駆動装置を駆動系に搭載したハードディスク機器。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2001158750A JP4055372B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | モータ駆動装置 |
| US10/153,323 US6710559B2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | Motor driving device for motor having multi-phase coils |
| MYPI20021915A MY131111A (en) | 2001-05-28 | 2002-05-23 | Motor driving device and apparatus including the same device |
| DE60206496T DE60206496T2 (de) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Motor-treiber und gerät, welches diesen treiber enthält |
| CNB028098684A CN100456605C (zh) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | 电机驱动装置及包括该装置的设备 |
| PCT/JP2002/005146 WO2002097955A1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Motor driving device and apparatus including the same device |
| EP02728171A EP1393430B1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Motor driving device and apparatus including the same device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001158750A JP4055372B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | モータ駆動装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002354887A true JP2002354887A (ja) | 2002-12-06 |
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Family
ID=19002423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001158750A Expired - Lifetime JP4055372B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | モータ駆動装置 |
Country Status (7)
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| US (1) | US6710559B2 (ja) |
| EP (1) | EP1393430B1 (ja) |
| JP (1) | JP4055372B2 (ja) |
| CN (1) | CN100456605C (ja) |
| DE (1) | DE60206496T2 (ja) |
| MY (1) | MY131111A (ja) |
| WO (1) | WO2002097955A1 (ja) |
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| JP2013062971A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Panasonic Corp | モータ駆動装置 |
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| US10425022B2 (en) | 2017-01-13 | 2019-09-24 | Minebea Mitsumi Inc. | Motor drive controller for motor with three-phase windings |
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- 2001-05-28 JP JP2001158750A patent/JP4055372B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-05-22 US US10/153,323 patent/US6710559B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-23 MY MYPI20021915A patent/MY131111A/en unknown
- 2002-05-28 WO PCT/JP2002/005146 patent/WO2002097955A1/en active IP Right Grant
- 2002-05-28 EP EP02728171A patent/EP1393430B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-28 CN CNB028098684A patent/CN100456605C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-28 DE DE60206496T patent/DE60206496T2/de not_active Expired - Lifetime
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