JP2018182972A - Driving control circuit for brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ブラシレスモータの駆動制御回路に関し、特に、複数のホール素子を備えたブラシレスモータを駆動するブラシレスモータの駆動制御回路に関する。 The present invention relates to a drive control circuit of a brushless motor, and more particularly to a drive control circuit of a brushless motor for driving a brushless motor provided with a plurality of Hall elements.
通常、ブラシレスモータでは、高回転になるほど、誘起電圧に対する巻線電流の遅れによって効率が低下する。これを改善する方法の一つに、進角制御がある。しかしながら、一般的な汎用の集積回路(IC)や安価なマイクロコンピュータをモータの駆動制御回路に用いる場合、進角制御を実現することが困難になる場合が多い。また、進角制御を行うことができるように構成されている汎用のICであっても、高い回転速度域(例えば、10万回転程度など)においては、進角量が不足する場合がある。 In general, in a brushless motor, the higher the rotation speed, the lower the efficiency due to the delay of the winding current with respect to the induced voltage. One way to improve this is to control the advance angle. However, when a general-purpose integrated circuit (IC) or an inexpensive microcomputer is used for a motor drive control circuit, it is often difficult to realize advance angle control. In addition, even in the case of a general-purpose IC configured to be able to perform advance angle control, the amount of advance may be insufficient in a high rotation speed range (for example, about 100,000 revolutions or the like).
下記特許文献1には、ロータ磁石の極を検出するためのホールICを複数設け、複数のホールICのうちモータの回転に使用するものをスイッチ手段を用いて切り換えることで進角を変化させることができるブラシレスモータの駆動回路の構成が開示されている。
ところで、上記の特許文献1に開示されているような回路構成は、ホールICを用いた場合のものであって、2つの出力信号を出力するホール素子を用いる場合には対応することができない。また、ホール素子からの信号を切り替えるスイッチ手段として論理回路を用いると、ホール素子からの検出信号の振幅が小さい場合、波形の歪みなどの影響が大きくなる。スイッチ手段としてリレーを用いると、回路の大きさが大きくなるという問題がある。
By the way, the circuit configuration as disclosed in the above-mentioned
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、複数のホール素子を用いて進角調整を容易に行うことができるブラシレスモータの駆動制御回路を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a drive control circuit of a brushless motor which can easily perform advance angle adjustment using a plurality of Hall elements. .
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ブラシレスモータの駆動制御回路は、モータのロータの回転方向において互いに異なる進み角を有するように配置され、それぞれロータの磁極の位置を検出して相補信号を出力する複数のホール素子と、複数のホール素子から出力された複数の相補信号のいずれかを選択するための切替信号を出力する切替信号出力部と、複数の相補信号と切替信号とが入力され、複数の相補信号のうち、入力された切替信号に基づいて選択した選択相補信号を出力するホール信号切替出力部と、ホール信号切替出力部から出力される選択相補信号に基づいて、モータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力する制御回路部と、駆動制御信号に基づいて、モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備える。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a drive control circuit of a brushless motor is arranged to have lead angles different from each other in the rotational direction of a motor rotor, and detect positions of magnetic poles of the rotor respectively. A plurality of Hall elements outputting complementary signals, a switching signal output unit outputting a switching signal for selecting any of the plurality of complementary signals output from the plurality of Hall elements, a plurality of complementary signals and a switching signal And a Hall signal switching output unit that outputs a selection complementary signal selected based on the input switching signal among the plurality of complementary signals, and the selection complementary signal output from the Hall signal switching output unit. A control circuit unit that outputs a drive control signal for controlling the drive of the motor; a motor drive unit that outputs a drive signal to the motor based on the drive control signal; Provided.
好ましくは、ホール信号切替出力部は、複数の相補信号が入力され、いずれか1対の相補信号を出力するように配置された複数のアナログスイッチと、切替信号に応じて、複数のアナログスイッチの切替動作を行う切替スイッチとを有し、切替スイッチが切替動作を行うことにより、複数のアナログスイッチから出力される選択相補信号が切り替わる。 Preferably, the Hall signal switching output unit is configured to receive a plurality of complementary signals and a plurality of analog switches arranged to output any one pair of complementary signals, and a plurality of analog switches according to the switching signal. The switch has a switch for switching operation, and when the switch performs switching operation, the selection complementary signal output from the plurality of analog switches is switched.
好ましくは、複数のホール素子は、第1のホール素子と第2のホール素子とを含み、複数のアナログスイッチは、第1のアナログスイッチと第2のアナログスイッチとを含み、第1のアナログスイッチには、第1のホール素子から出力される第1相補信号の一方と第2のホール素子から出力される第2相補信号の一方とが入力され、第2のアナログスイッチには、第1相補信号の他方と第2相補信号の他方とが入力され、第1のアナログスイッチが第1相補信号の一方を選択相補信号として出力するとき、第2のアナログスイッチが第1相補信号の他方を選択相補信号として出力し、第1のアナログスイッチが第2相補信号の一方を選択相補信号として出力するとき、第2のアナログスイッチが第2相補信号の他方を選択相補信号として出力する。 Preferably, the plurality of Hall elements include a first Hall element and a second Hall element, and the plurality of analog switches include a first analog switch and a second analog switch, and the first analog switch , One of the first complementary signals output from the first Hall element and one of the second complementary signals output from the second Hall element are input to the second analog switch. When the other of the signals and the other of the second complementary signals are input and the first analog switch outputs one of the first complementary signals as the selection complementary signal, the second analog switch selects the other of the first complementary signals When outputting as a complementary signal and the first analog switch outputs one of the second complementary signals as a selection complementary signal, the second analog switch outputs the other of the second complementary signals as a selection complementary signal That.
好ましくは、制御回路部は、モータの回転速度を検出し、切替信号出力部は、制御回路部のモータの回転速度の検出結果に基づいて、切替信号を出力する。 Preferably, the control circuit unit detects the rotational speed of the motor, and the switching signal output unit outputs the switching signal based on the detection result of the rotational speed of the motor of the control circuit unit.
好ましくは、制御回路部は、モータの回転速度を検出し、第2のホール素子は、第1のホール素子よりもロータの回転方向に進角させた位置に配置されており、切替信号出力部は、モータの回転速度の検出結果に基づいて、モータの回転速度と、第1の所定値と、第1の所定値よりも小さい第2の所定値とを比較し、第1のホール素子を利用した駆動制御が行われている状態で、モータの回転速度が前記第1の所定値を超えた場合、切替信号によって切替スイッチをオンにし、第2のホール素子を利用した駆動制御が行われている状態で、モータの回転速度が前記第2の所定値を下回った場合、切替信号によって切替スイッチをオフにする。 Preferably, the control circuit unit detects the rotational speed of the motor, and the second Hall element is disposed at a position advanced in the rotational direction of the rotor relative to the first Hall element, and the switching signal output unit Compares the motor rotation speed, the first predetermined value, and the second predetermined value smaller than the first predetermined value based on the detection result of the motor rotation speed, and determines the first Hall element When the rotational speed of the motor exceeds the first predetermined value in the state where the drive control used is being performed, the switch is turned on by the switch signal, and the drive control using the second Hall element is performed. When the rotational speed of the motor falls below the second predetermined value in the above state, the changeover switch is turned off by the changeover signal.
これらの発明に従うと、複数のホール素子を用いて進角調整を容易に行うことができるブラシレスモータの駆動制御回路を提供することができる。 According to these inventions, it is possible to provide a drive control circuit of a brushless motor capable of easily performing advance angle adjustment using a plurality of Hall elements.
以下、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータの駆動制御回路について説明する。 Hereinafter, a drive control circuit of a brushless motor according to an embodiment of the present invention will be described.
[実施の形態] Embodiment
図1は、本発明の実施の形態の1つにおけるブラシレスモータの駆動制御回路の回路構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a drive control circuit of a brushless motor according to an embodiment of the present invention.
図1に示されるように、ブラシレスモータの駆動制御回路(以下、単に駆動制御回路ということがある)1は、モータ20を駆動させる。本実施の形態において、モータ20は、例えば3相のブラシレスモータである。駆動制御回路1は、モータ20の電機子コイルLu,Lv,Lwに周期的に駆動電流を流すことで、モータ20を回転させる。
As shown in FIG. 1, a drive control circuit (hereinafter sometimes simply referred to as a drive control circuit) 1 of a brushless motor drives a
駆動制御回路1は、モータ駆動部2と、制御回路部4と、スイッチ切替部(切替信号出力部の一例)5と、ホール信号切替出力部6と、後述するように第1のホール素子251(図2に示す)と第2のホール素子252(図2に示す)とを有する磁極検出部(複数のホール素子の一例)25を有している。なお、図1に示されている駆動制御回路1の構成要素は、全体の一部であり、駆動制御回路1は、図1に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。後述するように、スイッチ切替部5は、第1のホール素子251から出力されたホール信号Sh1a,Sh1b(相補信号の一例)と第2のホール素子252から出力されたホール信号Sh2a,Sh2b(相補信号の一例)のいずれかを選択するための切替信号を出力する。また、ホール信号切替出力部6は、上記のホール信号(複数の相補信号)と切替信号とが入力され、上記のホール信号(複数の相補信号)のうち、入力された切替信号に基づいて選択した選択相補信号Sha,Shbを出力する。制御回路部4は、ホール信号切替出力部6から出力される選択相補信号Sha,Shbに基づいて、モータ20の駆動を制御するための駆動制御信号Sdを出力する。そして、モータ駆動部2は、駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20に駆動信号を出力する。
The
本実施の形態において、駆動制御回路1は、磁極検出部25を除いて、その全部がパッケージ化された集積回路装置(IC)である。なお、駆動制御回路1の一部が1つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒に駆動制御回路1の全部又は一部がパッケージ化されて1つの集積回路装置が構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
モータ駆動部2は、インバータ回路2a及びプリドライブ回路2bを有する。モータ駆動部2には、後述のように、モータ20の駆動を制御するための駆動制御信号Sdが入力される。モータ駆動部2は、制御回路部4から出力された駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20に駆動信号を出力し、モータ20を駆動させる。
The
プリドライブ回路2bは、制御回路部4から出力された駆動制御信号Sdに基づいて、インバータ回路2aを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路2aに出力する。インバータ回路2aは、プリドライブ回路2bから出力された出力信号に基づいてモータ20に駆動信号を出力し、モータ20が備える電機子コイルLu,Lv,Lwに通電する。インバータ回路2aは、例えば、直流電源Vccの両端に設けられた2つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルLu,Lv,Lwの各相(U相、V相、W相)に対してそれぞれ配置されて構成されている。2つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ20の各相の端子が接続されている(不図示)。プリドライブ回路2bは、出力信号として、例えば、インバータ回路2aの各スイッチ素子に対応する6種類の信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを出力する。これらの信号が出力されることで、それぞれの信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ20に駆動信号が出力されてモータ20の各相に電力が供給される(不図示)。
The
本実施の形態において、制御回路部4には、速度指令信号Scが入力される。また、制御回路部4には、後述するようにしてホール信号切替出力部6から出力される選択相補信号(ホール信号切替出力部6により選択された2つの相補信号)Sha,Shbが入力される。制御回路部4は、速度指令信号Scと選択相補信号Sha,Shbとに基づいて、モータ20の駆動制御を行う。
In the present embodiment, a speed command signal Sc is input to the
速度指令信号Scは、例えば、制御回路部4の外部から入力される。速度指令信号Scは、モータ20の回転速度(回転数)に関する信号である。例えば、速度指令信号Scは、モータ20の目標回転速度に対応するPWM(パルス幅変調)信号又はクロック信号などである。
The speed command signal Sc is input from the outside of the
後述するように、制御回路部4に入力される選択相補信号Sha,Shbは、モータ20のロータ21(図2に示す)の回転に対応する信号である。制御回路部4は、選択相補信号Sha,Shbを用いてモータ20の回転状態を検出し、モータ20の駆動を制御する。すなわち、制御回路部4は、選択相補信号Sha,Shbを用いてモータ20のロータ21の実際の回転速度に関する実回転速度情報を得て、モータ20の駆動を制御する。また、制御回路部4は、選択相補信号Sha,Shbを用いてモータ20のロータ21の回転位置を検出し、モータ20の駆動を制御する。
As described later, the selection complementary signals Sha and Shb input to the
制御回路部4は、モータ20の回転速度を検出し、その検出結果をスイッチ切替部5に出力する。すなわち、制御回路部4は、モータ20の回転速度に対応する回転速度信号(回転速度の検出結果の一例)Srをスイッチ切替部5に出力する。
The
スイッチ切替部5は、入力された回転速度信号Srに基づいて、すなわちモータ20の回転速度の検出結果に基づいて、切替信号Ssを出力する。スイッチ切替部5は、例えば、予め設定された2つの所定値(第1の所定値、第2の所定値)と、回転速度信号Srに対応するモータ20の回転速度とを比較する。スイッチ切替部5は、比較結果に基づいて、切替信号Ssを出力する。切替信号Ssは、ホール信号切替出力部6に出力される。
The
図2は、駆動制御回路1により駆動されるモータ20の一例を示す図である。
FIG. 2 is a view showing an example of the
図2においては、モータ20の回転軸に垂直な平面における断面構造が、模式的に示されている。モータ20は、例えば、アウターロータ型のモータである。モータ20は、磁石22が取り付けられたロータ21と、コイルやステータヨーク等で構成されたステータ23とを有している。なお、モータ20は、インナーロータ型のモータであってもよい。また、モータ20の極数、スロット数等はこれに限られるものではない。
In FIG. 2, a cross-sectional structure in a plane perpendicular to the rotation axis of the
本実施の形態において、磁極検出部25は、第1のホール素子251と第2のホール素子252との2つのホール素子(以後、磁極検出部25を2つのホール素子25と呼ぶことがある)を有している。2つのホール素子25は、モータ20のロータ21の回転方向(モータ20の回転軸を中心として時計回り方向であるが、これに限られず、反時計回り方向であってもよい)において互いに異なる進み角を有するように配置されている。換言すると、第1のホール素子251と第2のホール素子252とは、ロータ21の回転方向において互いに異なる位置に配置されている。図2に示されるように、第1のホール素子251と第2のホール素子252とは、ロータ21の回転方向に所定の角度X度だけ間隔を開けて配置されている。図2に示される第1のホール素子251が、ステータ23の位置に対して進角が0度である場合において、第2のホール素子252は、X度だけ進角させた位置に配置されているということができる。X度は、例えば30度であるが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, the magnetic
第1のホール素子251は、ロータ21の磁極の位置を検出して、第1相補信号(相補信号の一例;一対の相補信号の一例)Sh1を出力する。第1相補信号Sh1は、互いに相補的な関係を持つプラス側のホール信号(第1相補信号の一方の一例)Sh1aとマイナス側のホール信号(第1相補信号の他方の一例)Sh1bとを含む。また、第2のホール素子252は、ロータ21の磁極の位置を検出して、第2相補信号(相補信号の一例;一対の相補信号の一例)Sh2を出力する。第2相補信号Sh2は、互いに相補的な関係を持つプラス側のホール信号(第2相補信号の一方の一例)Sh2aとマイナス側のホール信号(第2相補信号の他方の一例)Sh2bとを含む。すなわち、2つのホール素子25は、ロータ21の磁極の位置に応じて、2組の相補信号Sh1(Sh1a,Sh1b),Sh2(Sh2a,Sh2b)を出力する。
The
図3は、駆動制御回路1のホール信号切替出力部6の構成を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the Hall signal switching
図3に示されるように、ホール信号切替出力部6は、2つのアナログスイッチ61,62(第1のアナログスイッチ61及び第2のアナログスイッチ62;複数のアナログスイッチの一例)と、切替スイッチ65とを有している。2つのアナログスイッチ61には、ホール信号Sh1a,Sh2a(相補信号の一例)が入力され、アナログスイッチ62には、ホール信号Sh1b,Sh2b(相補信号の一例)が入力され、第1相補信号Sh1(ホール信号Sh1a,Sh2bからなる一対の相補信号)と第2相補信号Sh2(ホール信号Sh1b,Sh2bからなる一対の相補信号)のうちのいずれか1対の相補信号を出力するように配置されている。切替スイッチ65は、スイッチ切替部5から出力される切替信号に応じて、2つのアナログスイッチ61,62の切替動作を行う。切替スイッチ65が切替動作を行うことにより、2つのアナログスイッチ61,62から出力される選択相補信号Sha,Shbが切り替わる。また、後述するように、第1のアナログスイッチ61には、第1のホール素子251から出力されるホール信号Sh1a(第1相補信号の一方の一例)と第2のホール素子252から出力されるホール信号Sh2a(第2相補信号の一方の一例)とが入力され、第2のアナログスイッチ62には、ホール信号Sh1b(第1相補信号の他方の一例)とホール信号Sh2b(第2相補信号の他方の一例)とが入力され、第1のアナログスイッチ61がホール信号Sh1aを出力するとき、第2のアナログスイッチ62がホール信号Sh1bを選択相補信号Sha,Shbとして出力し、第1のアナログスイッチ61がホール信号Sh2aを出力するとき、第2のアナログスイッチ62がホール信号Sh2bを選択相補信号Sha,Shbとして出力する。
As shown in FIG. 3, the Hall signal switching
図4は、アナログスイッチ61,62の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the analog switches 61 and 62. As shown in FIG.
図4に示されるように、アナログスイッチ61,62は、それぞれ、アナログスイッチ61,62を動作させるための信号が入力されるIN端子と、電源電圧(例えば、5ボルト)に接続されるV+端子と、接地電位に接続されるGND端子と、2つの入力用のNO端子及びNC端子と、NO端子及びNC端子のどちらかの信号が出力されるCOM端子とを有している。 As shown in FIG. 4, the analog switches 61 and 62 respectively have an IN terminal to which a signal for operating the analog switches 61 and 62 is input, and a V + terminal connected to a power supply voltage (for example, 5 volts). , A GND terminal connected to the ground potential, two NO terminals and NC terminals for input, and a COM terminal to which a signal of either the NO terminal or the NC terminal is output.
アナログスイッチ61,62は、例えば、IN端子に入力される信号がロー(L)であるかハイ(H)であるかに応じて、COM端子とNO端子とが接続されている状態と、COM端子とNC端子とが接続されている状態とを切り替える。例えば、IN端子に入力される信号がローであるとき、COM端子とNC端子とが接続されており、COM端子とNO端子とが接続されていない状態となる。他方、IN端子に入力される信号がハイであるとき、COM端子とNC端子とが接続されておらず、COM端子とNO端子とが接続されている状態となる。 In the analog switches 61 and 62, for example, the state in which the COM terminal and the NO terminal are connected depending on whether the signal input to the IN terminal is low (L) or high (H); Switches between the state in which the terminal and the NC terminal are connected. For example, when the signal input to the IN terminal is low, the COM terminal and the NC terminal are connected, and the COM terminal and the NO terminal are not connected. On the other hand, when the signal input to the IN terminal is high, the COM terminal and the NC terminal are not connected, and the COM terminal and the NO terminal are connected.
このように、アナログスイッチ61,62として、一般的な構成のものを用いることができる。アナログスイッチ61,62として、抵抗値が数オームのものを用いることができる。2つのホール素子25から出力される相補信号の出力は微小(例えば、プラスマイナス100mV程度)であるため、アナログスイッチ61,62の特性としては、オン抵抗が小さいものを選定すればよい。また、高速回転での使用を考慮すると、ON―OFFの切換え速度が早いアナログスイッチ61,62を選定すればよい。
Thus, as the analog switches 61 and 62, those having a general configuration can be used. As the analog switches 61 and 62, one having a resistance of several ohms can be used. Since the outputs of the complementary signals output from the two
図3に戻って、第1のアナログスイッチ61には、第1のホール素子251から出力されるホール信号(第1相補信号の一方の一例)Sh1aと、第2のホール素子252から出力されるホール信号(第2相補信号の一方の一例)Sh2aとが入力される。ホール信号Sh1aは、第1のアナログスイッチ61のNC端子に入力される。ホール信号Sh2aは、第1のアナログスイッチ61のNO端子に入力される。
Returning to FIG. 3, the
第2のアナログスイッチ62には、第1のホール素子251から出力されるホール信号(第1相補信号の他方の一例)Sh1bと、第2のホール素子252から出力されるホール信号(第2相補信号の他方の一例)Sh2bとが入力される。ホール信号Sh1bは、第2のアナログスイッチ62のNC端子に入力される。ホール信号Sh2bは、第2のアナログスイッチ62のNO端子に入力される。
In the
すなわち、本実施の形態において、第1のホール素子251の2つの出力端子の一方は第1のアナログスイッチ61のNC端子に接続されており、他方は第2のアナログスイッチ62のNC端子に接続されている。また、第2のホール素子252の2つの出力端子の一方は第1のアナログスイッチ61のNO端子に接続されており、他方は第2のアナログスイッチ62のNO端子に接続されている。換言すると、第1のホール素子251から出力される第1相補信号Sh1は、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのNC端子に入力され、第2のホール素子252から出力される第2相補信号Sh2は、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのNO端子に入力される。
That is, in the present embodiment, one of the two output terminals of the
第1のアナログスイッチ61のCOM端子と、第2のアナログスイッチ62のCOM端子は、制御回路部4に接続されている。第1のアナログスイッチ61のCOM端子からは、第1相補信号Sh1と第2相補信号Sh2とのうち選択された選択相補信号(相補信号のプラス側の信号)Shaが制御回路部4に出力される。第2のアナログスイッチ62のCOM端子からは、第1相補信号Sh1と第2相補信号Sh2とのうち選択された選択相補信号(相補信号のマイナス側の信号)Shbが制御回路部4に出力される。
The COM terminal of the
切替スイッチ65は、電源電圧(本例では5V)をもとに抵抗を介して一端に印加される電圧を2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのIN端子に接続するか否かを切り替える。切替スイッチ65の他端は、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのIN端子に接続されている。切替スイッチ65がこのような切替動作を行うことにより、次に説明するように、2つのアナログスイッチ61,62から出力される選択相補信号Sha,Shbが切り替わる。
The
切替スイッチ65がオフのとき、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのIN端子に入力される信号がロー(L)となる。このとき、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれにおいて、COM端子とNC端子とが接続される。そのため、第1のホール素子251から出力された第1相補信号Sh1が、選択相補信号Sha,Shbとして2つのアナログスイッチ61,62から出力され、制御回路部4に入力される。これにより、制御回路部4は、第1のホール素子251により検出されたロータ21の磁極の位置に応じて駆動制御信号Sdを出力する。すなわち、制御回路部4により、第1のホール素子251を利用した(第1相補信号Sh1を選択した)駆動制御が行われる。
When the
他方、切替スイッチ65がオンのとき、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれのIN端子に入力される信号がハイ(H)となる。このとき、2つのアナログスイッチ61,62のそれぞれにおいて、COM端子とNO端子とが接続される。そのため、第2のホール素子252から出力された第2相補信号Sh2が、選択相補信号Sha,Shbとして2つのアナログスイッチ61,62から出力され、制御回路部4に入力される。これにより、制御回路部4は、第2のホール素子252により検出されたロータ21の磁極の位置に応じて駆動制御信号Sdを出力する。すなわち、制御回路部4により、第2のホール素子252を利用した(第2相補信号Sh2を選択した)駆動制御が行われる。
On the other hand, when the
図2に示されるように第2のホール素子252が第1のホール素子251よりもロータ21の回転方向にX度だけ進角させて配置されている場合においては、第2のホール素子252を利用した駆動制御は、第1のホール素子251を利用した駆動制御が行われるときと比較して、制御回路部4による制御内容が変更されなくても、X度だけ進角させたタイミングで駆動制御信号Sdが出力されるようになる。
In the case where the
切替スイッチ65は、スイッチ切替部5から出力された切替信号Ssに応じて、オン、オフ動作を行う。すなわち、スイッチ切替部5は、切替信号Ssを出力することにより、切替スイッチ65をオンにするか、オフにするかを切り替える。換言すると、スイッチ切替部5は、切替信号Ssを出力することにより、2つのホール素子25から出力された第1、第2相補信号Sh1,Sh2のいずれかを選択するかを切り替える。
The
本実施の形態において、スイッチ切替部5は、回転速度信号Srに基づいて、モータ20の回転速度と第1の所定値、第2の所定値とを比較する。第1、第2の所定値は、それぞれ、予め設定された回転速度の閾値であり、第1の所定値は、第2の所定値よりも大きい値である。スイッチ切替部5は、切替スイッチ65をオフにしている状態すなわち第1のホール素子251を利用した駆動制御が行われている状態で、モータ20の回転速度が第1の所定値以下ではなくなった場合(第1の所定値を超えた場合)、切替信号Ssによって切替スイッチ65をオンにする。他方、スイッチ切替部5は、切替スイッチ65をオンにしている状態すなわち第2のホール素子252を利用した駆動制御が行われている状態で、モータ20の回転速度が第2の所定値以上ではなくなった場合(第2の所定値を下回った場合)、切替信号Ssによって切替スイッチ65をオフにする。
In the present embodiment,
このように第1の所定値と第2の所定値との間に差が設けられているため、切替スイッチ65の切替動作にはヒステリシス特性が設けられている。したがって、第1のホール素子251を用いた駆動制御と第2のホール素子252を用いた駆動制御とが頻繁に切り替わることがなく、幅広い回転速度領域においてスムーズにモータ20を駆動させることができる。
Since the difference is provided between the first predetermined value and the second predetermined value as described above, the switching operation of the
第1の所定値と第2の所定値とは、2つのホール素子25のそれぞれの、各回転速度におけるモータ20の消費電力を比較することにより、定めることができる。すなわち、所定の回転速度より低速である速度領域においては第1のホール素子251を用いた駆動制御を行うほうがモータ20の消費電力が小さくなり、所定の回転速度より高速である速度領域においては第2のホール素子251を用いた駆動制御を行うほうがモータ20の消費電力が小さくなるような場合には、その所定の回転速度を基準に、所定の速度差をもって第1の所定値と第2の所定値とを設定することができる。例えば所定の回転速度が分速10万回転であるとすると、第1の所定値を分速10.5万回転等に設定し、第2の所定値を分速9.5万回転などに設定することができる。なお、モータ20の特性や用途等によって、適宜第1の所定値と第2の所定値とを設定すればよい。
The first predetermined value and the second predetermined value can be determined by comparing the power consumption of the
図5は、駆動制御回路1の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flow chart showing an example of the flow of the operation of the
図5に示されるように、ステップS11において、制御回路部4は、モータ20を回転させるように速度指令信号Scが入力されたか否か(速度指令がオンしたかどうか)を検知する。速度指令信号Scが入力された場合は、ステップS12に進む。
As shown in FIG. 5, in step S11, the
ステップS12において、制御回路部4は、駆動制御信号Sdを出力し、モータ20の回転を開始させる。
In step S12, the
ステップS13において、スイッチ切替部5は、切替信号Ssによって切替スイッチ65をオフにする。これにより、2つのアナログスイッチ61,62のIN端子に入力される信号がロー(L)となり、第1のホール素子251を利用した駆動制御が行われる。
In step S13, the
ステップS14において、スイッチ切替部5は、回転速度信号Srに基づいて、モータ20の回転速度が第1の所定値以下であるか否かを検知する。回転速度が第1の所定値以下であれば、ステップS18に進む。他方、回転速度が第1の所定値以下でなければ(すなわち、回転速度が第1の所定値を超えたならば)、ステップS15に進む。
In step S14, the
ステップS15において、スイッチ切替部5は、切替信号Ssによって切替スイッチ65をオンにする。これにより、アナログスイッチ61,62のIN端子に入力される信号がハイ(H)となり、第2のホール素子252を利用した駆動制御が行われる。モータ20の回転速度が第1の所定値を超えて比較的高速になった状態で、モータ20の通電タイミングを進角させることができ、効率良くモータ20を駆動させることができる。
In step S15, the
ステップS16において、スイッチ切替部5は、回転速度信号Srに基づいて、モータ20の回転速度が第2の所定値以上であるか否かを検知する。回転速度が第2の所定値以上であれば、ステップS18に進む。他方、回転速度が第2の所定値以上でなければ(すなわち、回転速度が第2の所定値未満であれば)、ステップS17に進む。
In step S16, the
ステップS17において、スイッチ切替部5は、切替信号Ssによって切替スイッチ65をオフにする。これにより、アナログスイッチ61,62のIN端子に入力される信号がロー(L)となり、第1のホール素子251を利用した駆動制御が行われる。
In step S17, the
ステップS18において、制御回路部4は、モータ20を停止させる速度指令信号Scが入力されたか否か(速度指令がオフしたかどうか)を検知する。モータ20を停止させる速度指令信号Scが入力された場合は、ステップS19に進む。モータ20を停止させる速度指令信号Scが入力されなければ、再びステップS14以降の処理を行う。
In step S18, the
ステップS19において、制御回路部4は、モータ20を停止させる制御を行う。モータ20を停止させる制御を行うと、ステップS11の処理に戻る。
In step S19, the
以上説明したように、本実施の形態においては、互いに異なる進み角を有するように配置された2つのホール素子25から出力される第1相補信号Sh1(Sh1a,Sh1b)と第2相補信号Sh2(Sh2a,Sh2b)とのいずれかを選択するための切替信号Ssがスイッチ切替部5から出力される。そして、切替信号Ssと、第1相補信号Sh1及び第2相補信号Sh2とが入力されたホール信号切替出力部6が、切替信号Ssに基づいて選択した選択相補信号Sha,Shbを制御回路部4に出力する。したがって、2つのホール素子25(第1のホール素子251,第2のホール素子252)のうちのどちらか一方を用いてモータ20を駆動する場合と比較して、幅広い回転速度域で、高い効率でモータ20を駆動させることができる。磁極検出素子として安価なホール素子を用いることができるので、駆動制御回路1の製造コストを低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the first complementary signals Sh1 (Sh1a and Sh1b) and the second complementary signals Sh2 (the second complementary signals Sh1a and Sh1b) output from the two
制御回路部4として、進角制御を行う機能を有しないものを用いることができる。この場合、上述のように回転速度に応じて2つのホール素子25のうちのどちらを用いるかを切り替えて、進み角が違う駆動制御を行うことができるようになる。また、制御回路部4として、所定の範囲で進角制御を行う進角制御機能を有するものを用いることができる。この場合、2つのホール素子25のうちのどちらを用いるかを切り替えることで、制御回路部4が進角制御機能を行うことができる範囲よりも広い範囲で、進角を調整することができるようになる。
As the
選択相補信号Sha,Shbとして2つのホール素子25のどちらから出力されたものを用いるかは、抵抗値が低い2つのアナログスイッチ61,62により切り替えられる。したがって、ホール素子25が出力する第1相補信号Sh1(Sh1a,Sh1b)、第2相補信号Sh2(Sh2a,Sh2b)の微少な変化を損なわずに、駆動制御に用いる選択相補信号Sha,Shbを切り替えることができる。
Which one of the two
また、2つのアナログスイッチ61,62を用いることで、比較的簡素な回路構成で、第1のホール素子251から出力されるホール信号と第2のホール素子252から出力されるホール信号である2系統の相補信号(第1相補信号Sh1、第2相補信号Sh2)を同期させたままで(同時に)切り替えることができる。
Also, by using two
2つのホール素子25の位置を適切に設定するとともに、第1の所定値及び第2の所定値等の設定を行ってスイッチ切替部5の切替タイミングを適切に設定することで、正回転時でも逆回転時でも同様に高い効率でモータ20を駆動させることができる駆動制御回路1を実現させることできる。
By appropriately setting the positions of the two
[その他] [Others]
駆動制御回路は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。 The drive control circuit is not limited to the circuit configuration as shown in the above-described embodiment or the modification thereof. Various circuit configurations can be applied that are configured to meet the objectives of the present invention.
ホール素子の数は、2個以上であればよい。3個以上であっても、アナログスイッチ及び切替スイッチを多段に構成し、スイッチ切替部で各切替スイッチの動作を制御することにより、各ホール素子から出力される相補信号のうち駆動制御に用いられる相補信号を選択できるようにすればよい。 The number of hall elements may be two or more. Even if the number is three or more, analog switches and changeover switches are configured in multiple stages, and the operation of each changeover switch is controlled by the switch changeover unit to be used for drive control among complementary signals output from each Hall element It suffices to be able to select complementary signals.
ホール素子の位置は、上述に示されるような位置に限定されるものではない。例えば、ホール素子同士があたるような小さい角度のずれを実現するために、極数などに応じて対角線上の反対側に配置するなどし、必要に応じて検出信号の極性を反転するようにしてもよい。 The position of the Hall element is not limited to the position as described above. For example, in order to realize a small angle deviation such that the Hall elements hit each other, they are disposed on the diagonally opposite side according to the number of poles etc., and the polarity of the detection signal is reversed as necessary. It is also good.
ホール信号切替出力部の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、ホール信号を切り替える回路は、アナログスイッチに限定されない。また、各アナログスイッチに切替スイッチが設けられていたり、切替スイッチが用いられていなくてもよい。例えば、制御回路部4等から直接アナログスイッチの動作を制御する信号が出力され、IN端子に入力されるようにしてもよい(制御回路部4等が切替信号出力部として機能してもよい。)。また、アナログスイッチの内部構成は、上述に示されるものに限定されない。例えば、2つのホール素子を切替え可能な2回路入りのアナログスイッチを用いてもよい。
The configuration of the hall signal switching output unit is not limited to the above-described configuration. For example, the circuit that switches the hall signal is not limited to the analog switch. Further, each analog switch may be provided with a changeover switch, or the changeover switch may not be used. For example, a signal for controlling the operation of the analog switch may be directly output from the
本実施の形態のモータ駆動制御回路により駆動されるブラシレスモータの相数は、3相に限られず、単相など、他の相数であってもよい。 The number of phases of the brushless motor driven by the motor drive control circuit of the present embodiment is not limited to three phases, and may be another number of phases such as a single phase.
上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。 The above-described flowchart and the like show an example for explaining the operation, and the present invention is not limited to this. The steps shown in the flowcharts are specific examples and are not limited to this flow. For example, the order of each step may be changed or another process may be inserted between the steps. And the processing may be parallelized.
上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御回路部は、マイコンに限定されない。制御回路部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。 Some or all of the processing in the above-described embodiment may be performed by software or may be performed using a hardware circuit. For example, the control circuit unit is not limited to a microcomputer. The internal configuration of the control circuit unit may be at least partially processed by software.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the above embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to claims.
1 駆動制御回路(ブラシレスモータの駆動制御回路)
2 モータ駆動部
4 制御回路部
5 スイッチ切替部(切替信号出力部の一例)
6 ホール信号切替出力部
20 モータ
21 ロータ
22 磁石
23 ステータ
25 磁極検出部(2つのホール素子;複数のホール素子の一例)
61 第1のアナログスイッチ(複数のアナログスイッチの一例)
62 第2のアナログスイッチ(複数のアナログスイッチの一例)
65 切替スイッチ
251 第1のホール素子
252 第2のホール素子
Sh1 第1相補信号(相補信号の一例;一対の相補信号の一例)
Sh1a ホール信号(相補信号の一例;第1相補信号の一方の一例)
Sh1b ホール信号(相補信号の一例;第1相補信号の他方の一例)
Sh2 第2相補信号(相補信号の一例;一対の相補信号の一例)
Sh2a ホール信号(相補信号の一例;第2相補信号の一方の一例)
Sh2b ホール信号(相補信号の一例;第2相補信号の他方の一例)
Sha,Shb 選択相補信号
Sc 速度指令信号
Sr 回転速度信号(回転速度の検出結果の一例)
Ss 切替信号
Sd 駆動制御信号
1 Drive control circuit (Brush motor drive control circuit)
2
6 Hall signal switching
61 First analog switch (an example of multiple analog switches)
62 Second analog switch (an example of multiple analog switches)
65
Sh1a Hall signal (example of complementary signal; one example of first complementary signal)
Sh1b Hall signal (an example of a complementary signal; another example of a first complementary signal)
Sh2 Second complementary signal (an example of complementary signals; an example of a pair of complementary signals)
Sh2a Hall signal (example of complementary signal; one example of second complementary signal)
Sh2b Hall signal (example of complementary signal; another example of second complementary signal)
Sha, Shb Selection complementary signal Sc Speed command signal Sr Rotational speed signal (Example of detection result of rotational speed)
Ss switching signal Sd drive control signal
Claims (5)
前記複数のホール素子から出力された複数の相補信号のいずれかを選択するための切替信号を出力する切替信号出力部と、
前記複数の相補信号と前記切替信号とが入力され、前記複数の相補信号のうち、入力された前記切替信号に基づいて選択した選択相補信号を出力するホール信号切替出力部と、
前記ホール信号切替出力部から出力される前記選択相補信号に基づいて、前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力する制御回路部と、
前記駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備える、ブラシレスモータの駆動制御回路。 A plurality of Hall elements which are arranged to have different lead angles in the rotational direction of the motor rotor, and which detect the positions of the magnetic poles of the rotor and output complementary signals,
A switching signal output unit that outputs a switching signal for selecting one of a plurality of complementary signals output from the plurality of Hall elements;
A Hall signal switching output unit that receives the plurality of complementary signals and the switching signal and outputs a selected complementary signal selected based on the switching signal that is input among the plurality of complementary signals;
A control circuit unit that outputs a drive control signal for controlling the drive of the motor based on the selection complementary signal output from the hall signal switching output unit;
And a motor drive unit for outputting a drive signal to the motor based on the drive control signal.
前記複数の相補信号が入力され、いずれか1対の相補信号を出力するように配置された複数のアナログスイッチと、
前記切替信号に応じて、前記複数のアナログスイッチの切替動作を行う切替スイッチとを有し、
前記切替スイッチが前記切替動作を行うことにより、前記複数のアナログスイッチから出力される前記選択相補信号が切り替わる、請求項1に記載のブラシレスモータの駆動制御回路。 The hall signal switching output unit is
A plurality of analog switches arranged to receive the plurality of complementary signals and output any one pair of complementary signals;
And a changeover switch for switching the plurality of analog switches in accordance with the switching signal,
The drive control circuit of the brushless motor according to claim 1, wherein the selection complementary signal output from the plurality of analog switches is switched by the switching switch performing the switching operation.
前記複数のアナログスイッチは、第1のアナログスイッチと第2のアナログスイッチとを含み、
前記第1のアナログスイッチには、前記第1のホール素子から出力される第1相補信号の一方と前記第2のホール素子から出力される第2相補信号の一方とが入力され、
前記第2のアナログスイッチには、前記第1相補信号の他方と前記第2相補信号の他方とが入力され、
前記第1のアナログスイッチが前記第1相補信号の一方を前記選択相補信号として出力するとき、前記第2のアナログスイッチが前記第1相補信号の他方を前記選択相補信号として出力し、
前記第1のアナログスイッチが前記第2相補信号の一方を前記選択相補信号として出力するとき、前記第2のアナログスイッチが前記第2相補信号の他方を前記選択相補信号として出力する、請求項2に記載のブラシレスモータの駆動制御回路。 The plurality of Hall elements include a first Hall element and a second Hall element,
The plurality of analog switches include a first analog switch and a second analog switch,
One of a first complementary signal output from the first Hall element and one of a second complementary signal output from the second Hall element are input to the first analog switch.
The other of the first complementary signal and the other of the second complementary signal are input to the second analog switch,
When the first analog switch outputs one of the first complementary signals as the selected complementary signal, the second analog switch outputs the other of the first complementary signals as the selected complementary signal;
The second analog switch outputs the other of the second complementary signals as the selection complementary signal when the first analog switch outputs one of the second complementary signals as the selection complementary signal. The drive control circuit of the brushless motor according to claim 1.
前記切替信号出力部は、前記制御回路部の前記モータの回転速度の検出結果に基づいて、前記切替信号を出力する、請求項1から3のいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御回路。 The control circuit unit detects a rotational speed of the motor,
The drive control circuit for a brushless motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching signal output unit outputs the switching signal based on a detection result of a rotational speed of the motor of the control circuit unit. .
前記第2のホール素子は、前記第1のホール素子よりも前記ロータの回転方向に進角させた位置に配置されており、
前記切替信号出力部は、
前記モータの回転速度の検出結果に基づいて、前記モータの回転速度と、第1の所定値と、前記第1の所定値よりも小さい第2の所定値とを比較し、
前記第1のホール素子を利用した駆動制御が行われている状態で、前記モータの回転速度が前記第1の所定値を超えた場合、前記切替信号によって前記切替スイッチをオンにし、
前記第2のホール素子を利用した駆動制御が行われている状態で、前記モータの回転速度が前記第2の所定値を下回った場合、前記切替信号によって前記切替スイッチをオフにする、請求項3に記載のブラシレスモータの駆動制御回路。 The control circuit unit detects a rotational speed of the motor,
The second Hall element is disposed at a position advanced in the rotational direction of the rotor relative to the first Hall element,
The switching signal output unit is
Comparing the rotation speed of the motor, a first predetermined value, and a second predetermined value smaller than the first predetermined value, based on the detection result of the rotation speed of the motor;
When the rotation speed of the motor exceeds the first predetermined value while drive control using the first Hall element is being performed, the switch is turned on by the switch signal,
When the rotational speed of the motor falls below the second predetermined value while drive control using the second hall element is being performed, the changeover switch is turned off by the changeover signal. The drive control circuit of the brushless motor according to 3.
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