JP2003189665A - Dcブラシレスモータの並列駆動回路 - Google Patents
Dcブラシレスモータの並列駆動回路Info
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Abstract
スモータを安定して並列駆動する。 【解決手段】 DCブラシレスモータの並列駆動回路に
おいて、各相ごとに、2台のモータMA,MBのロータ
位置検出信号が入力されてスイッチング信号を作成する
ための制御信号を作成し、この制御信号をスイッチング
信号発生回路30に出力する信号選択回路40を備え
る。この信号選択回路40は、モータMAのロータ位置
検出信号がLowレベルからHighレベルに変化するタイミ
ングでLowレベルからHighレベルに変化し、かつ、モー
タMBのロータ位置検出信号がHighレベルからLowレベ
ルに変化するタイミングでHighレベルからLowレベルに
変化する制御信号を出力する。
Description
ポンプ等を同一速度で運転するために互いに並列接続さ
れた複数台のDCブラシレスモータを駆動するための並
列駆動回路に関する。
は、永久磁石形直流モータの長所を備え、機械的な騒音
や電気的ノイズを発生せず、長寿命である等の利点があ
るため、小形の直流電動機として各種用途に利用されて
いる。ここで、図12は、この種のDCブラシレスモー
タを駆動する従来の駆動回路を示している。
6は三相ブリッジ接続されたトランジスタ等の半導体ス
イッチング素子、U,V,Wは三相ブリッジ回路の出力
端子、MはDCブラシレスモータ、11はステータ、1
2は永久磁石からなるロータ、CU,CV,CWはステ
ータ11に配置されたU,V,W各相のコイル、HU,
HV,HWはロータ12の磁極位置(ロータ位置)を検
出するロータ位置センサとしてのホール素子、20はホ
ール素子HU,HV,HWに接続されたロータ位置検出
回路、30はロータ位置検出信号(以下では、必要に応
じて単に位置検出信号という)を用いて各相のスイッチ
ング素子T1〜T6に対するスイッチング信号を作成し
て出力するスイッチング信号発生回路である。
ホール素子HU,HV,HWにより検出した位置検出信
号に従い、スイッチング信号発生回路30によって最適
なスイッチング素子を120°ずつオンさせ、これによ
り各相のコイルCU,CV,CWに正または負の電圧V
U,VV,VWを印加してステータ11とロータ12と
の間の磁気的吸引力または反発力により、ロータ12を
回転させている。なお、この駆動方式は120°通電方
形波駆動方式と呼ばれている。
台のモータMを駆動するためのものであり、例えば2台
のモータを駆動するには2つの駆動回路が必要になって
回路構成の複雑化や価格の上昇を避けることができな
い。このような点に鑑み、1つの駆動回路によって複数
台のモータを駆動する従来技術として、特開2000−
262082号公報に記載されたブラシレスモータの駆
動回路が知られている。
記載された駆動回路は、図14に示すように、並列接続
された2台のブラシレスモータM1,M2の各ロータ位
置を検出するロータ位置検出センサ50,60と、これ
らの出力信号及び発振器80からの発振信号Pが加えら
れるセンサ信号切換回路70と、その出力信号がモータ
駆動指令と共に加えられる駆動ドライバ90とを備えて
いる。なお、U1,V1,W1,U2,V2,W2はモ
ータM1,M2の各相コイル、50u,50v,50
w,60u,60v,60wはロータ位置検出素子であ
る。
簡単に説明すると、まず、ブラシレスモータの数に応じ
て分周された発振信号P(例えば2台のモータM1,M
2を駆動する場合には元の信号の1周期を2分割した半
周期信号)を基準信号とし、この発振信号Pは周期Tで
デューティ比が50%(T1=T2)であるとする。セ
ンサ信号切換回路70は、上記発振信号Pを用いて、2
台のモータM1,M2の同一相のロータ位置検出信号
(例えば50u,60u)を発振信号Pの半周期ごとに
切り替えて駆動ドライバ90に出力すると共に、駆動ド
ライバ90では、ロータ位置検出信号に応じた駆動信号
をモータM1,M2のU相コイルU1,U2に供給して
モータM1,M2を運転するものである。
000−262082号公報の駆動回路では、図15に
示したように、発振信号Pによりロータ位置検出信号を
切り替えるタイミングがロータ位置検出信号と完全には
同期していないため、このロータ位置検出信号に基づい
て駆動信号を切り替えた直後にコイルに印加される電圧
の位相が急変して動作が不安定になり易い。また、この
従来技術では、一般にロータ位置検出信号の周期よりも
長い周期の発振信号Pを基準信号としてロータ位置検出
信号を切り替えているため、ロータ位置検出信号が選択
されていないモータは、その間、自己のロータ位置検出
信号に関係なく運転されるので、動作が不安定になり易
いという問題がある。つまり、図15において、駆動信
号がモータM1のロータ位置検出信号50uに基づいて
決定されている期間は、モータM2のロータ位置検出信
号60uは考慮されていないため、モータM2にとって
正規の通電角度でU相コイルに通電されず、これがモー
タM2の回転を不安定にするおそれがある。
台のモータを安定して並列駆動できるようにしたDCブ
ラシレスモータの並列駆動回路を提供しようとするもの
である。
め、請求項1に記載した発明は、互いに並列接続された
2台のDCブラシレスモータを、複数の半導体スイッチ
ング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動する並
列駆動回路であって、スイッチング信号発生手段が、各
モータのロータ位置検出信号から作成した制御信号を用
いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成す
るDCブラシレスモータの並列駆動回路において、各相
ごとに2台のモータの前記ロータ位置検出信号を用いて
作成した制御信号を、前記スイッチング信号発生手段に
出力する信号選択手段を備え、この信号選択手段は、一
方のモータのロータ位置検出信号の論理レベルが第1の
レベル(例えばLowレベル)から第2のレベル(Highレ
ベル)に変化するタイミングと、他方のモータのロータ
位置検出信号の論理レベルが第2のレベル(Highレベ
ル)から第1のレベル(Lowレベル)に変化するタイミ
ングとの間に、論理レベルが反転してHighレベルとなる
ような制御信号を出力するものである。
続された2台のDCブラシレスモータを、複数の半導体
スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆
動する並列駆動回路であって、スイッチング信号発生手
段が、各モータのロータ位置検出信号から作成した制御
信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号
を作成するDCブラシレスモータの並列駆動回路におい
て、各相ごとに2台のモータの前記ロータ位置検出信号
を用いて作成した制御信号を前記スイッチング信号発生
手段に出力する信号選択手段を、論理積手段により構成
したものである。
明における論理積手段に代えて、論理和手段を用いたも
のである。
1〜3の何れか1項に記載したDCブラシレスモータの
並列駆動回路において、前記スイッチング信号発生手段
が、スイッチング信号として正弦波PWM制御方式によ
るPWMパルスを出力するものである。
態を説明する。まず、図1はこの実施形態に係る駆動回
路の全体構成を示しており、2台のDCブラシレスモー
タMA,MBを1台の駆動回路によって駆動する場合の
ものである。なお、図12と同一の構成要素には同一の
参照符号を付してある。
1〜T6を有する三相ブリッジ回路の各相出力端子U,
V,Wには、同一構成のDCブラスレスモータMA,M
Bが並列に接続されており、それぞれに設けられたホー
ル素子HU,HV,HWはロータ位置検出回路21,2
2に接続されている。これらの検出回路21,22から
出力される各モータMA,MBのロータ位置検出信号は
各相ごとに信号選択回路40に入力され、どちらのモー
タMA,MBの位置検出信号を使用するかを切り替えて
選択可能となっている。そして、この信号選択回路40
からは、選択したモータのロータ位置検出信号に応じて
スイッチング素子T1〜T6をオン・オフさせるため
に、スイッチング信号発生回路30に対する制御信号が
出力される。
す第1実施形態のように構成されている。なお、図2は
モータMA,MBの一相(例えばU相)分のロータ位置
検出信号の処理回路であり、実際の信号選択回路は図2
の構成が他のV相、W相についても設けられる。
出信号はコンデンサC1を介してRSフリップフロップ
IC1のセット入力端子Sに入力され、モータMBのロ
ータ位置検出信号は反転回路(NOT)IC2及びコン
デンサC2を介してRSフリップフロップIC1のリセ
ット入力端子Rに入力されている。また、前記入力端子
Sと共通線との間には、ダイオードD1及び抵抗R1が
互いに並列に接続されていると共に、前記入力端子Rと
共通線との間には、ダイオードD2及び抵抗R2が互い
に並列に接続されている。RSフリップフロップIC1
の出力端子Qからは、U相分の制御信号(モータMAま
たはモータMBのロータ位置検出信号)がスイッチング
信号発生回路30に向けて出力される。
3〜図5を参照しつつ説明する。いま、モータMA,M
Bが同期して同一速度で運転されているとすると、それ
ぞれのロータ位置検出信号は各相ともに図3のように同
期して出力されている。なお、図3では、モータMAに
関する信号をA、モータMBに関する信号をBで示して
いる。ここで、図3に示した各モータMA,MBのロー
タ位置検出信号は、実質的に従来技術の図13に示した
ホール素子HU,HV,HWの出力信号と同様である。
信号に同期させて運転するためには、三相全体では、図
3のロータ回転角(空間角)が0°、60°、120
°、180°、240°、300°のタイミングでロー
タ位置検出信号が変化するのに合わせて、スイッチング
信号発生回路30からのスイッチング信号を変化させる
必要がある。ここで三相のうちU相のみに着目すると、
図3における180°ごとの0°及び180°のタイミ
ングでロータ位置検出信号が変化するのに合わせて、ス
イッチング信号を変化させる必要がある。
によって安定して並列運転するためには、モータMA,
MBのロータ位置検出信号をできるだけきめ細かく切り
替え、その切り替えた信号に基づいてスイッチング信号
を発生させる必要がある。そこで本実施形態では、各相
ごとに、2台のモータMA,MBのロータ位置検出信号
を180°ごとに交互に選択し、これを制御信号として
スイッチング信号発生回路30に取り込み、この制御信
号に基づいてスイッチング信号を生成するようにした。
図1,図2に示した信号選択回路40は、上記180°
ごとのロータ位置検出信号の切り替え、選択を行うため
のものである。
されている場合の図2における各部の信号を示すタイミ
ングチャートである。この場合、モータMA,MBのロ
ータ位置検出信号は同期しており、信号の論理レベルが
LowレベルからHighレベルに変化するタイミングをロー
タ回転角の0°とし、HighレベルからLowレベルに変化
するタイミングをロータ回転角の180°とする。
コンデンサC1及び抵抗R1により微分されるので、図
4に示す如く、この微分波形の信号が回転角0°付近で
RSフリップフロップIC1の入力端子Sに入力され
る。また、モータMBのロータ位置検出信号は図2の反
転回路IC2により反転した上でコンデンサC2及び抵
抗R2により微分されるので、この微分波形の信号が回
転角180°付近でRSフリップフロップIC1の入力
端子Rに入力される。
子Q(すなわち信号選択回路40)から出力される信号
は、結果的にモータMA,MBのロータ位置検出信号と
同一になるが、回転角0°〜180°の期間は、Highレ
ベルであるモータMAのロータ位置検出信号が選択さ
れ、回転角180°〜0°の期間は、Lowレベルである
モータMBのロータ位置検出信号が選択されて出力され
ると考えることができる。前述した図3における信号選
択回路出力のうちU相の信号は、実質的に図4のIC1
の端子Qの信号と同一であり、図3では、例えば回転角
180°〜0°の期間におけるLowレベルのモータMB
のロータ位置検出信号を「b」として表してある。
置検出信号の間に若干の時間的なずれ、すなわち角度の
ずれが生じている場合である。モータMAのロータ位置
検出信号は、図4と同じタイミングで論理レベルが変化
しているのに対し、モータMBのロータ位置検出信号
は、回転角がF°(F>0°)でLowレベルからHighレ
ベルに、回転角がG°(G>180°)でHighレベルか
らLowレベルに変化している。
出信号の立ち上がりによって回転角0°付近でRSフリ
ップフロップIC1の入力端子Sに微分波形の信号が入
力され、モータMBのロータ位置検出信号の立ち下がり
によって回転角G°付近で入力端子Rに微分波形の信号
が入力されることになる。従って、RSフリップフロッ
プIC1の端子Q(すなわち信号選択回路40)から出
力される信号は、図5に示す如く回転角0°〜G°の期
間はHighレベル、それ以外の期間はLowレベルとなる。
は、回転角0°〜180°の期間はモータMAのロータ
位置検出信号が選択され、回転角180°〜0°の期間
はモータMBのロータ位置検出信号が選択されて出力さ
れると考えることができる。なお、図5に示したように
2台のモータのロータ位置検出信号が若干ずれている場
合には、結果として一方のモータのロータ位置検出信号
を選択する期間が他方のモータのロータ位置検出信号を
選択する期間よりも長くなるが、実用上、支障なく2台
のモータを並列運転できることが確認されている。
路40の動作は請求項1の発明に相当しており、信号選
択回路40は、一方のモータ(例えばモータMA)のロ
ータ位置検出信号の論理レベルが第1のレベル(例えば
Lowレベル)から第2のレベル(Highレベル)に変化す
るタイミングと、他方のモータ(モータMB)のロータ
位置検出信号の論理レベルが第2のレベル(Highレベ
ル)から第1のレベル(Lowレベル)に変化するタイミ
ングとの間に、論理レベルが反転する(図4の例では回
転角0°〜180°の期間だけ、図5の例では回転角0
°〜G°の期間だけ、Highレベルとなり、他の期間はLo
wレベルとなる)ような制御信号を出力する。また、ロ
ータ位置を検出するホール素子HU,HV,HWやロー
タ位置検出回路21,22、信号選択回路40の特性に
応じて制御信号の論理レベルを逆転させても良く、図4
の例では回転角0°〜180°の期間だけ、図5の例で
は回転角0°〜G°の期間だけ、制御信号をLowレベル
にしても良い。
40を用いれば、ロータ回転角の180°ごとにモータ
MA,MBのロータ位置検出信号の選択、切り替えを行
うことができる。このような機能は、マイコン等を用い
ても容易に実現可能である。
A,MBのロータ位置検出信号に完全に同期するか、あ
るいはロータ位置検出信号の立ち上がりまたは立ち下が
りに同期した制御信号に基づいてスイッチング信号を作
成することができるので、従来技術である特開2000
−262082号公報のようにロータ位置検出信号と無
関係な基準信号(発振信号P)によってロータ位置検出
信号を切り替える動作がなく、切り替え直後にコイルに
印加される電圧の位相が急変して運転が不安定になるお
それが少ない。
40の第2実施形態を示しており、請求項2の発明に相
当する。この実施形態では、信号選択回路40が三相分
のアンド回路から構成されており、図6に示すように、
例えばU相のアンド回路ANDにはモータMA,MBの
U相のロータ位置検出信号が入力されている。ここで、
アンド回路ANDは、二つのロータ位置検出信号からそ
の論理積を選択して出力する意味で、信号選択回路40
を構成するものとする。
されている場合、つまりモータMA,MBのロータ位置
検出信号が同期しているときのタイミングチャートであ
る。この場合、ロータ位置検出信号は何れも回転角が0
°でLowレベルからHighレベルに変化し、回転角が18
0°でHighレベルからLowレベルに変化する。従って、
アンド回路AND(すなわち信号選択回路40)から出
力される制御信号は、モータMA,MBのロータ位置検
出信号と同一になる。このときの動作は、実質的に図4
の場合と同様になる。
信号の間に若干の時間的なずれ、すなわち角度のずれが
生じている場合である。モータMAのロータ位置検出信
号は、図7と同様に回転角が0°でLowレベルからHigh
レベルに変化し、回転角が180°でHighレベルからLo
wレベルに変化している。一方、モータMBのロータ位
置検出信号は、回転角がF°(F>0°)でLowレベル
からHighレベルに変化し、回転角がG°(G>180
°)でHighレベルからLowレベルに変化している。
号選択回路40)から出力される制御信号は、回転角が
F°〜180°の期間がHighレベルであり、それ以外の
期間はLowレベルとなる。このアンド回路ANDの出力
は、モータMA,MBのロータ位置検出信号とはそれぞ
れ若干異なるが、実用上、支障なく2台のモータを並列
運転できることが確認されている。
0の第3実施形態を示しており、請求項3の発明に相当
する。この実施形態では、信号選択回路40が三相分の
オア回路から構成されており、図9に示すように、例え
ばU相のオア回路ORにはモータMA,MBのU相のロ
ータ位置検出信号が入力されている。ここで、オア回路
ORは、二つのロータ位置検出信号からその論理和を選
択して出力する意味で、信号選択回路40を構成するも
のとする。
転され、つまりモータMA,MBのロータ位置検出信号
が同期しているときのタイミングチャートである。この
時のオア回路OR(すなわち信号選択回路40)から出
力される制御信号は図7及び図4と実質的に同様であ
り、動作も変わりがない。
出信号の間に若干の時間的なずれ、すなわち角度のずれ
が生じている場合である。モータMAのロータ位置検出
信号は、図8や図10と同様に回転角が0°でLowレベ
ルからHighレベルに変化し、回転角が180°でHighレ
ベルからLowレベルに変化している。一方、モータMB
のロータ位置検出信号は、図8と同様に回転角がF°
(F>0°)でLowレベルからHighレベルに変化し、回
転角がG°(G>180°)でHighレベルからLowレベ
ルに変化している。
択回路40)の出力は、回転角が0°〜G°の期間がHi
ghレベルであり、それ以外の期間はLowレベルとなる。
このオア回路ORの出力は、モータMA,MBのロータ
位置検出信号とはそれぞれ若干異なっているが、実用
上、支障なく2台のモータを並列運転できることが確認
されている。
価的に正弦波となるようにスイッチング素子をPWM
(パルス幅変調)制御する正弦波PWM制御方式が良く
知られている。請求項4に記載したように、上記正弦波
PWM制御方式を各実施形態のスイッチング信号発生回
路30に適用してPWMパルスによりスイッチング素子
を駆動することにより、モータを一層安定して動作させ
ることが可能である。
である特開2000−262082号公報の駆動回路に
比べて、2台のDCブラシレスモータを1台の駆動回路
によって安定して駆動することが可能であり、各モータ
毎に駆動回路を設ける場合に比べて安価に提供すること
ができる。
す回路図である。
す回路図である。
す回路図である。
る。
る。
の駆動回路の説明図である。
る。
動回路の説明図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】互いに並列接続された2台のDCブラシレ
スモータを、複数の半導体スイッチング素子を有する駆
動回路により同一速度で駆動する並列駆動回路であっ
て、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位
置検出信号から作成した制御信号を用いて前記スイッチ
ング素子のスイッチング信号を作成するDCブラシレス
モータの並列駆動回路において、 各相ごとに2台のモータの前記ロータ位置検出信号を用
いて作成した制御信号を、前記スイッチング信号発生手
段に出力する信号選択手段を備え、 この信号選択手段は、一方のモータのロータ位置検出信
号の論理レベルが第1のレベルから第2のレベルに変化
するタイミングと、他方のモータのロータ位置検出信号
の論理レベルが第2のレベルから第1のレベルに変化す
るタイミングとの間に、論理レベルが反転するような制
御信号を出力することを特徴とするDCブラシレスモー
タの並列駆動回路。 - 【請求項2】互いに並列接続された2台のDCブラシレ
スモータを、複数の半導体スイッチング素子を有する駆
動回路により同一速度で駆動する並列駆動回路であっ
て、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位
置検出信号から作成した制御信号を用いて前記スイッチ
ング素子のスイッチング信号を作成するDCブラシレス
モータの並列駆動回路において、 各相ごとに2台のモータの前記ロータ位置検出信号を用
いて作成した制御信号を前記スイッチング信号発生手段
に出力する信号選択手段を、論理積手段により構成した
ことを特徴とするDCブラシレスモータの並列駆動回
路。 - 【請求項3】互いに並列接続された2台のDCブラシレ
スモータを、複数の半導体スイッチング素子を有する駆
動回路により同一速度で駆動する並列駆動回路であっ
て、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位
置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチン
グ信号を作成するDCブラシレスモータの並列駆動回路
において、 各相ごとに2台のモータの前記ロータ位置検出信号を用
いて作成した制御信号を前記スイッチング信号発生手段
に出力する信号選択手段を、論理和手段により構成した
ことを特徴とするDCブラシレスモータの並列駆動回
路。 - 【請求項4】請求項1〜3の何れか1項に記載したDC
ブラシレスモータの並列駆動回路において、 前記スイッチング信号発生手段が、スイッチング信号と
して正弦波PWM制御方式によるPWMパルスを出力す
ることを特徴とするDCブラシレスモータの並列駆動回
路。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001387671A JP4136368B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | Dcブラシレスモータの並列駆動回路 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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