JP2012244848A - 二相ブラシレスモータの駆動装置及び駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2相結線された少なくとも2つのステータコイル13,14への通電を行うスイッチング回路12と、前記少なくとも2つのステータコイル13,14への通電を同時に遮断することにより現れる逆起電圧に基づいて、前記各ステータコイル13,14とマグネットロータの相対位置を表すゼロクロス時点を検出するため比較回路20と、前記スイッチング回路12を制御することにより、前記各ステータコイル13,14に、位相が互いにずれた電流をそれぞれ通電させる制御回路23とを有し、前記制御回路23は、前記ゼロクロス時点に基づいてタイマーを生成し、このタイマーで前記スイッチング回路12の各素子の導通時間を決めることによって前記ステータコイル13,14の通電角を設定するものである。
【選択図】図1
Description
そこで、ホール素子のような磁極の位置を検出するセンサ手段をなくしたセンサレス方式の二相ブラシレスモータの駆動装置が提案されている(特許文献1)。
この二相ブラシレスモータの駆動装置は、各ステータコイルから発生する逆起電圧を測定して前記ステータコイルとマグネットロータの相対位置を表す信号を生成する位置検出回路を備えている。この相対位置を表す信号に基づいてタイマーを生成し、このタイマーで前記駆動回路に内蔵される各素子の転流タイミングを決めることによって前記ステータコイルの通電角を設定している。
この従来技術にかかる二相ブラシレスモータの駆動装置においては、前記ステータコイルに供給する各電流の位相差は90度に設定されている(引用文献1の図2(a))。このため、逆起電圧のゼロクロス時点を見るのに、片方のステータコイルに供給される電流を遮断して当該ステータコイルから発生する逆起電圧の波形を調べ、次に約90度の進相に相当する時間が経過してから、他方のステータコイルに供給される電流を遮断して当該ステータコイルから発生する逆起電圧の波形を調べている。そして通電角を、回転数安定後、前記タイマーを使って徐々に拡大し、供給電力に対するモータの回転出力、すなわちモータの効率を上げている。
また、モータの効率を最大まで上げようとすれば、前記2つのステータコイルに位相差のある電流を流すと良いが、この場合、両ステータコイルの逆起電圧のゼロクロス時点は同時刻に出現するので、それを検出する必要がある。
また本発明の二相ブラシレスモータの駆動方法は、前記二相ブラシレスモータの駆動装置の発明と実質同一の発明に係る方法である。
図1は、二相ブラシレスモータの駆動装置を示す要部回路図である。図1において、10は交流電源、11は交流を整流して直流電源を作り出す整流回路である。整流回路11には中性点出力は必ずしも必要がない。また、トランジスタSW1〜SW4によってスイッチング回路12を構成している。さらに、13及び14は2相のブラシレスモータを構成するU相ステータコイル及びW相ステータコイルである。U相ステータコイル13及びW相ステータコイル14の配置は任意であるが、この実施の形態では、マグネットロータの回転軸に対して点対称となっている。
図3は、トランジスタSW1〜SW4を導通・遮断するための、CPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータ23を表すブロック図である。マイクロコンピュータ23には、演算増幅器21,22の出力信号Uout,Woutが入力される。マイクロコンピュータ23は、この出力信号Uout,Woutの波形がローからハイへ立ち上がる時点、ハイからローへ立ち下がる時点に基づいて、U相逆起電圧Uin,W相逆起電圧Winのゼロクロス時点を検出する。そして、隣接するゼロクロス時点間の周期Tを算出する。この時間が、マグネットロータが半回転する時間(180度)に相当する。
図4は、交互に流されるU相電流UI、W相電流WIの波形と、U相電流UIの遮断時のU相逆起電圧Uinの波形と、W相電流WIの遮断時のW相逆起電圧Winの波形とを重ねて描いたグラフである。ゼロクロス時点は黒丸で記入している。図4のグラフのU相だけを取り出し、180度(周期T)にわたって描いた拡大図が、図5である。図6はマイクロコンピュータ23の制御手順を概説するためのフローチャートである。図7は待ち時間、駆動時間を決めるためのマイクロコンピュータ23の処理手順を示すブロック図である。
次に、U相逆起電圧Uinが現れる期間に、ゼロクロス時点をサーチし(ステップS6)、ゼロクロス時点が検出されれば、ソフトウェアタイマー1を起動する(ステップS7)。このゼロクロス時点をサーチしてから、ゼロクロス時点が検出されるまでの時間を「サーチ時間」という。ゼロクロス時点が検出されると、タイマー1を起動する。タイマー1の計測時間は、前述したのと同様、30度(T/6)である。タイマー1の計測時間が完了すると、トランジスタSW1,SW4にベース信号を送るとともに(ステップS8)、ソフトウェアタイマー2を起動する(ステップS9)。このタイマー2の計測時間も前述したのと同様、120度(2T/3)である。タイマー2の時間計測中、トランジスタSW1,4にベース信号が供給され、U-方向に流れる電流によってU相ステータコイル13が駆動され、W+方向に流れる電流によってW相ステータコイル14が駆動される。タイマー2の計測時間が完了すると、トランジスタSW1,4のベース信号を中止して、トランジスタSW1,4をオフさせて(ステップS10)、サーチ時間に入る。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
なお、効率や耐負荷に関係なく、2相ブラシレスモータを回転駆動するだけでよければ、待ち時間は0度〜90度の範囲の中から任意の数値を採用すればよい。駆動時間は0度を下限とし、180度から待ち時間を引いた数値を上限とする範囲の中から任意の数値を選択して採用することができる。
Claims (3)
- 2相結線された少なくとも2つのステータコイルの通電を行うスイッチング回路と、
前記少なくとも2つのステータコイルへの通電を同時に遮断することにより現れる逆起電圧に基づいて、前記各ステータコイルとマグネットロータの相対位置を表すゼロクロス時点を検出するため比較回路と、
前記スイッチング回路を制御することにより、前記各ステータコイルに、位相が互いにずれている電流をそれぞれ通電させる制御回路とを有し、
前記制御回路は、前記ゼロクロス時点に基づいてタイマーを生成し、このタイマーで前記スイッチング回路の各素子の導通時間を決めることによって前記ステータコイルの通電角を設定するものであることを特徴とする二相ブラシレスモータの駆動装置。 - 前記タイマーは、前記ゼロクロス時点の開始から前記ステータコイルの通電開始までの待ち時間を設定する第一のタイマーと、前記ステータコイルの通電開始から通電終了までの駆動時間を設定する第二のタイマーとがある請求項1記載の二相ブラシレスモータの駆動装置。
- スイッチング回路によって、2相結線された少なくとも2つのステータコイルに通電を行い、
前記少なくとも2つのステータコイルへの通電を同時に遮断することにより現れる逆起電圧に基づいて、前記各ステータコイルとマグネットロータの相対位置を表すゼロクロス時点を検出し、
前記ゼロクロス時点に基づいてタイマーを生成し、このタイマーで前記スイッチング回路の各素子の導通時間を決めることによって前記ステータコイルの通電角を設定し、
前記通電角に基づいて前記スイッチング回路を制御することにより、前記各ステータコイルに、位相が互いにずれている電流をそれぞれ通電させることを特徴とする二相ブラシレスモータの駆動方法。
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