JP2897210B2 - ブラシレスモータのセンサレス駆動装置 - Google Patents
ブラシレスモータのセンサレス駆動装置Info
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- JP2897210B2 JP2897210B2 JP62276834A JP27683487A JP2897210B2 JP 2897210 B2 JP2897210 B2 JP 2897210B2 JP 62276834 A JP62276834 A JP 62276834A JP 27683487 A JP27683487 A JP 27683487A JP 2897210 B2 JP2897210 B2 JP 2897210B2
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- 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
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は位置検出用センサの無いブラシレスモータ
（以下にセンサレスブラシレスモータと称する）の駆動
装置に関する。 〔発明の概要〕 励磁コイルの誘起電圧のゼロクロス位置を検出し、ゼ
ロクロス位置からの可変遅延により励磁コイルの通電切
換点を最適に定めると共に、通電切換により励磁コイル
に発生するノイズがゼロクロス位置の検出を妨害しない
ように信号マスキングを行ない、センサを用いたモータ
と同等な動作性能を得たセンサレスブラシレスモータの
駆動装置である。 〔従来の技術〕 ブラシレスモータは一般には、ホール素子のような位
置センサでロータの回転位置を検出して、その検出信号
に基いて相切換えのスイッチングパルスを形成する構成
になっている。しかしながらホール素子を設けること
は、部品コストの上昇、配線数の増加、取り付け位置の
調整工数の増加の原因となっていた。 そこで本願出願人は既に位置センサが不要なブラシレ
スモータを提案している（例えば特願昭61−125413
号）。このブラシレスモータでは、固定子コイルの誘起
電圧を検出してロータの回転位置を示すパルスを形成
し、このパルスに対し固定遅延を施して通電用のタイミ
ングパルスを形成している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のセンサレスブラシレスモータでは、例えばモノ
マルチのような固定の遅延器を用いて通電用のタイミン
グパルスを形成しているので、線速一定（CLV）形のビ
デオディスクプレーヤような回転数が広範囲にわたって
制御されるモータには適用することができなかった。ま
たモータの起動時には、ロータの回転位置とは無関係に
特別な通電パルスを発生させていたので、起動時の通電
角がロータの回転角と完全に同期していなく、従って立
上がり特性が良くなかった。 また上述のセンサレスブラシレスモータにおいては、
コイルの誘起電圧に基づいてロータの回転位置を検出し
ているので、コイルの通電切換え点でコイルに発生する
スパイク状のノイズが回転位置の検出信号に混入し、通
電切換え角、通電巾及び通電方向が安定に定まらなくな
る不都合があった。 本発明はこれらの問題を解消したブラシレスモータの
センサレス駆動装置を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のブラシレスモータのセンサレス駆動装置は、
ロータマグネット21と、ロータマグネットに対向して設
けられ、所定の導体間隔の励磁コイルが複数相配置され
たステータとからなるブラシレスモータのセンサレス駆
動装置であって、各相の上記励磁コイルの誘導起電圧の
ゼロクロスを検出して各相の立ち上がりゼロクロス及び
立ち下がりゼロクロスの各位置を示すゼロクロス検出パ
ルス（S3、S4、S5、S6）を生成するゼロクロス検出手段
（コンパレータ19、20）と、上記ゼロクロス検出パルス
と所定のマスクパルス（S15）とを入力とし、通電切換
に伴って上記ゼロクロス検出パルス中に混入するノイズ
を上記マスクパルスの区間において阻止したゼロクロス
検出パルス（S7、S8、S9、S10）を供給するマスク手段
（マスク回路８、アンドゲートG11、G12、G21、G22）
と、上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パルスのパルス
間隔を計測してモータの回転速度に逆比例する所定時間
信号を生成する回転速度計測手段（マイクロプロセッサ
７）と、各相の上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パル
スと上記所定時間信号とを入力とし、遅延パルス（S17
又はDCK）を出力するものであって、遅延パルスは各相
の立ち上がり及び立ち下がりのゼロクロスから任意の回
転速度に対して常に一定の電気角分の遅延時間後に立ち
上がる所定の時間幅を有するパルスである、可変遅延手
段（遅延回路５、ディレイカウンタ26）と、上記遅延パ
ルスと、上記マスク手段からの各相の立ち上がり及び立
ち下がりの各ゼロクロス検出パルスとを入力として、立
ち上がりのゼロクロス位置から上記遅延時間後に立ち上
がり、立ち下がりのゼロクロス位置から上記遅延時間後
に立ち下がる各相の通電切換信号を各相の励磁コイルに
対応して発生させる通電切換信号生成手段（ゲートG1
3、G14、G23、G24、フリップフロップ３、４）と、上記
遅延パルスの立ち上がりエッジに対応したエッジ信号
と、上記マスク手段からの各相の立ち上がりゼロクロス
及び立ち下がりゼロクロスの各ゼロクロス検出パルスと
を全て混合したパルスを入力とし、混合した各々のパル
スから所定時間幅だけ２値論理レベルの一方となる上記
マスクパルス（S15）を形成して上記マスク手段に供給
するマスクパルス形成手段（マスク回路８、マスクカウ
ンタ29）とを具備する。 〔作用〕 モータの速度変化に対応して励磁コイルの誘起電圧の
ゼロクロス位置の検出周期が伸縮するが、可変遅延によ
りロータ回転位置に対する通電角が所定の電気角に設定
される。従って、起動時や速度を可変制御するときに、
最適でロスのない通電切換えが行なわれる。また可変遅
延手段の出力に基づいて位置制御された時間マスクパル
スを形成して、ロータの特定回転角（電流切換え点付
近）で発生するスパイクノイズを抑制するので、如何な
る速度であってもゼロクロス位置をノイズにより妨害さ
れずに検出することができ、通電切換え信号を形成する
回路の誤動作を確実に防止して、安定動作が得られる。 〔実施例〕 第１図に本発明によるセンサレスブラシレスモータの
駆動回路の概略ブロック図を示す。実施例のブラシレス
モータは、２相両方向通電式であって、第３図Ａに示す
ようにロータマグネット21は８極に着磁され、また第３
図Ｂに示すようにステータ基板22上に電気角で90°（機
械角で67.5°）の２相のコイルLa、Lbが配置されてい
る。各コイルLa、Lbは電気的に同相（電気角360°の整
数倍）の位置に配置された直列コイルＬa1、Ｌa2（Ｌ
b1、Ｌb2）から成り、個々のコイルの巻線ピッチは電気
角で180°（機械角で45°）になっている。 ２相のコイルLa、Lbは第１図のスイッチング回路１に
よって双方向に（往復で）切換通電される。即ち、第２
図に示すように負荷（コイルLa、Lb）に対してブリッジ
接続されたトランジスタ11〜18を駆動パルスP1〜P8によ
って電気角で90°ずつオンさせて、各コイルLa、Lbの両
端を交互に＋電源と接地とに切換接続してモータを駆動
する。 モータが回転しているとき、各コイルLa、Lbの両端に
は第４図Ａの波形図に示すように90°位相差の正弦波状
の誘起電圧Ea、Ebが発生する。この誘起電圧Ea、Ebはコ
イルLa、Lbの両端に２入力が接続されたコンパレータ1
9、20によってゼロクロス、即ち交流の中性点電位にお
いて波形整形される。従って各コンパレータ19、20から
第４図Ｂに示すように誘起電圧Ea、Ebと同じ周期及び位
相で且つ交流極性に高レベル及び低レベルが対応した90
°位相差のゼロクロス検出のパルス信号S1、S2が得られ
る。このパルス信号はコイルLa、Lbに対するロータの回
転基準位置を示す。 パルス信号S1、S2は遅延回路５に供給され、第４図Ｃ
に示すように、S1、S2の立上がり及び立下りの両エッジ
から時間Ｔだけ立上りが遅延された遅延クロックDCKが
形成される。なおDCKの立下りはS1、S2と同期してい
る。時間Ｔは電気角で45°に相当し、これにより回転位
置センサ無しで、ロータマグネット21の基準位置である
磁極境界から45°の位置を前縁とする90°幅の通電角を
設定することができる。後述のように、時間Ｔはモータ
の回転速度が変っても常に電気角45°に保たれるように
マイクロプロセッサ７によって可変制御される。 第１図において、スイッチング回路１からのパルス信
号S1、S2はマスク回路８を介してＤフリップフロップ
３、４のＤ入力に与えられる。なおマスク回路８はパル
ス信号S1、S2に含まれるEa、Ebのゼロクロス位置以外の
部分のノイズを除去する回路である。ノイズは電流切換
点などの特定位置で発生するので回転速度計測手段であ
るマイクロプロセッサ７からのモータ速度に応じた制御
データによってマスク位置及びマスク巾が制御される。 フリップフロップ３、４のクロック入力には上記の遅
延クロックDCKが与えられる。従ってフリップフロップ
３、４の出力から第４図Ｄに示すように45°遅延のパル
ス信号Ha、Hbが得られる。このパルス信号Ha、Hbは駆動
パルス発生ロジック２に与えられ、論理処理（エンコー
ド）により、第４図Ｅに示す90°ごとの双方向通電パル
スP1〜P8が形成される。この通電パルスにより第２図の
トランジスタ11〜18がオン／オフされ、コイルLa、Lbの
各対向磁極の90°巾（45°〜135°及び225°〜315°）
の区間において、磁極の極性と通電方向とが対応するよ
うに切換通電が行われ、一方方向の回転トルクが発生さ
れる。 なおロータマグネット21が静止しているときには、コ
イルから誘起電圧が発生しないので、起動時には、マイ
クロプロセッサ７の制御により起動パルス発生回路６か
ら起動パルスが一定時間発生される。起動パルスはフリ
ップフロップ３、４のセット及びリセット端子に与えら
れて、第４図Ｄのパルス信号Ha、Hbと同様な２相パルス
が形成される。これにより起動時にはコイルLa、Lbが他
励駆動されて、ロータマグネット21が所定回転方向に強
制回転される。 次に第５図は第１図の遅延回路５及びマスク回路８の
実施例を示すブロック回路図で、第６図は各部の波形図
である。コイルLa、Lbの誘起電圧Ea、Ebは、第２図にも
示したコンパレータ19、20に供給され、ゼロクロス整形
される。各コンパレータ19、20は、立上り、立下りがE
a、Ebのゼロクロスに対応するパルス信号S1、S2（第６
図）を形成するが、コイルLa、Lbの電流切換位置（45
°、135°、225°、315°）で発生するスパイク状のイ
ンダクションノイズＮを検出してしまう。そこでパルス
信号S1、S2に混入したノイズパルスPnをマスク回路８に
より除去している。 コンパレータ19、20の出力S1、S2は、立上り、立下り
のエッジ検出回路B11、B12、B21、B22に供給され、第６
図S3〜S6に示すように、立上り及び立下りのエッジパル
スが個別に導出される。各エッジパルスS3〜S6はマスク
用のアンドゲートG11、G12、G21、G22に供給され、第６
図S7〜S10のようにノイズパルスPnが除去されたエッジ
パルスが得られる。各エッジパルスはノアゲート対G1
3、G14及びG23、G24から成るRSフリップフロップに供給
され、第６図S11、S12に示すパルス信号が形成される。
このパルス信号は、誘起電圧をゼロクロス整形したパル
ス信号S1、S2からノイズパルスPnを除去したパルスであ
る。 パルス信号S11、S12は第１図にも示したようにフリッ
プフロップ３、４に導出され、既述のように遅延パルス
信号S13、S14（第６図Ha、Hb）が形成される。 一方、マスク用のアンドゲートG11〜G22の出力S7〜S1
0はオアゲートG31に供給されて、第６図S16に示す２相
混合した両エッジ（前縁、後縁）のパルスが形成され
る。このパルスS16は遅延回路５を構成するディレイカ
ウンタ26の端子LDにロードパルスとして供給される。こ
のカウンタ26のロード入力にはマイクロプロセッサ７の
データバス28からモータの回転速度に対応した制御デー
タD0〜Dnがラッチ回路27を介して供給される。従ってカ
ウンタ26は、ロードデータをベースにして、オアゲート
G33から供給される所定周波数のディレイクロックをロ
ードパルスS16の時点から計数し、第６図S17のように時
間Ｔ後に第ｎビット目（MSB）の出力（立上り）を発生
する。 ロードパルスS16の位置は電気角０°、90°、180°及
び270°に対応する。そして、時間Ｔはデータバス28か
らのロードデータによって伸縮し、モータの回転速度の
変化にかかわりなく常に電気角０°〜45°、90°〜135
°、180°〜225°及び270°〜315°の各45°巾に対応す
るように制御されている。つまり、低速では時間Ｔが伸
び、高速では縮む。 カウンタ26のMSBが高レベルに立上った後は、その高
レベル出力S17でオアゲートG33の出力が高レベルとな
り、カウンタ26のクロック入力が抑止される。従って第
６図S17に示すように次のロードパルスS16がカウンタ26
に供給されてMSB出力が立下るまで、S17は高レベルを保
っている。このカウンタ出力S17は第４図に示したディ
レークロックDCKとしてフリップフロップ３、４のクロ
ック入力に与えられ、既述のように遅延パルス信号Ha、
Hbが形成される。 更にカウンタ26のMSB出力S17は立上りエッジ検出回路
25にも与えられ、第６図S18に示す立上りエッジパルス
が形成される。このエッジパルスS18は順に各相の電気
角45°、135°、225°、315°の位置を代表している。
次にオアゲートG32において、このエッジパルスS18とオ
アゲートG31の出力パルスS16（０°、180°）とのオア
出力S19が形成される。この信号S19の間隔は遅延時間巾
Ｔに従って伸縮し、その位相角（電気角）は常に一定で
ある（０°、45°、135°、180°、225°、315°）。 このオア出力S19はマスク回路８を構成するマスクカ
ウンタ29の入力LDにロードパルスとして与えられる。こ
のカウンタ29は、前述のディレイカウンタ26と同様にマ
イクロコンピュータ７のデータバス28からモータ回転速
度に応じた制御データをラッチ回路30を介して取込み、
オアゲートG34から入力CKに供給される所定周波数のマ
スククロックを計数する。従ってカウンタ29は第６図S1
5に示すようにパルスS19が示す０°、180°及び45°、1
35°、315°の各位置で立下り、所定時間ｔ後に立上る
低レベルのマスクパルスをMSBから発生する。なおMSB
（S15）が高レベルに立上った後はオアゲート34により
マスククロックが抑止され、次のロードパルスの供給ま
でカウント停止になっている。 なお上述のマスク巾ｔはモータの回転速度に応じて可
変であるが、回転速度に無関係な固定値であってもよ
い。 マスクパルスS15は、マスク用アンドゲートG11、G1
2、G21、G22に供給され、その低レベル区間ｔでゲート
が閉じられる。従って第６図の誘起電圧波形Ea、Ebに示
すように、ゼロクロス検出（０°及び180°）の直後の
所定区間と、45°、135°、225°、315°の各電流切換
タイミングの直後の所定区間とがマスクされる。 従ってゼロクロスの近傍で誘起電圧Ea、Ebに細かいノ
イズが垂畳していて、これによりコンパレータ19、20の
出力S1、S2がばたついても、S1又はS2の立上りを一度検
出すると、その直後の変化はマスクにより無視される。
従って誘起電圧の正の半波と負の半波とを夫々高レベル
及び低レベルに対応させた正しい周期のパルスS11、S12
が得られる。同様に、各コイルの通電切換時点で発生す
るスパイク状のノイズも、電流切換直後のマスクによっ
て除去されるので、０°、180°検出を妨害することが
無い。よって正確な０°及び180°検出により、切換タ
イミングを既述のディジタルディレイにより正確に決定
することができる。 なお第１図に示すようにマスク回路８によって妨害ノ
イズが除去されたゼロクロス検出パルスS11、S12は、マ
イクロプロセッサ７にも供給され、その周期検出によっ
てモータの回転速度が検出される。この速度検出によっ
て形成された制御データが、０°〜45°、90°〜135
°、180°〜225°及び270°〜315°の各45°分の遅延時
間Ｔ及びマスク巾ｔを定めるためにデータバス28に導出
される。上述のようにマスク回路８を介して正しい周期
のパルスS11、S12が供給されるので、速度検出は非常正
確である。なお速度検出をモータに取付けた周波数発電
機又はパルスジェネレータ等で行ってもよい。 以上本発明を２相両方向通電型のセンサレスブラシレ
スモータに適用した実施例を示したが、本発明は２相以
上の３相、４相等の片方向又は両方向通電型のセンサレ
スブラシレスモータに適用することが可能である。 〔発明の効果〕 本発明は上述のように、回転速度計測データにより遅
延量を制御した可変遅延手段により通電切換位置を制御
するようにしたので、回転位置センサを備えていなくて
も、モータの回転速度にかかわりなく励磁コイルの通電
切換えタイミングがロータの回転位置に対応する特定の
電気角となるように制御することができ、従って、回転
速度が低速から高速に立上がる起動時や、CLVディスク
プレーヤのスピンドルモータのように回転速度が広範囲
に変化する場合に、通電切換えタイミングがロータ回転
磁界の最適切換えポイントからずれることがなく、この
ため立上がり特性が良く、可変速回転時においても効率
低下やトルクリップルの増加のないセンサレスブラシレ
スモータが得られる。また買い連速度データによって位
置制御された時間マスクパルスを用いて、ゼロクロス検
出パルス中にコイルの通電切換で生じるスパイクノイズ
などの擬似パルスを抑制しているので、通電切換え信号
を形成する回路手段及び回転速度を測定する回路手段の
誤動作を確実に防止して、安定動作を得ることができ
る。
（以下にセンサレスブラシレスモータと称する）の駆動
装置に関する。 〔発明の概要〕 励磁コイルの誘起電圧のゼロクロス位置を検出し、ゼ
ロクロス位置からの可変遅延により励磁コイルの通電切
換点を最適に定めると共に、通電切換により励磁コイル
に発生するノイズがゼロクロス位置の検出を妨害しない
ように信号マスキングを行ない、センサを用いたモータ
と同等な動作性能を得たセンサレスブラシレスモータの
駆動装置である。 〔従来の技術〕 ブラシレスモータは一般には、ホール素子のような位
置センサでロータの回転位置を検出して、その検出信号
に基いて相切換えのスイッチングパルスを形成する構成
になっている。しかしながらホール素子を設けること
は、部品コストの上昇、配線数の増加、取り付け位置の
調整工数の増加の原因となっていた。 そこで本願出願人は既に位置センサが不要なブラシレ
スモータを提案している（例えば特願昭61−125413
号）。このブラシレスモータでは、固定子コイルの誘起
電圧を検出してロータの回転位置を示すパルスを形成
し、このパルスに対し固定遅延を施して通電用のタイミ
ングパルスを形成している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のセンサレスブラシレスモータでは、例えばモノ
マルチのような固定の遅延器を用いて通電用のタイミン
グパルスを形成しているので、線速一定（CLV）形のビ
デオディスクプレーヤような回転数が広範囲にわたって
制御されるモータには適用することができなかった。ま
たモータの起動時には、ロータの回転位置とは無関係に
特別な通電パルスを発生させていたので、起動時の通電
角がロータの回転角と完全に同期していなく、従って立
上がり特性が良くなかった。 また上述のセンサレスブラシレスモータにおいては、
コイルの誘起電圧に基づいてロータの回転位置を検出し
ているので、コイルの通電切換え点でコイルに発生する
スパイク状のノイズが回転位置の検出信号に混入し、通
電切換え角、通電巾及び通電方向が安定に定まらなくな
る不都合があった。 本発明はこれらの問題を解消したブラシレスモータの
センサレス駆動装置を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のブラシレスモータのセンサレス駆動装置は、
ロータマグネット21と、ロータマグネットに対向して設
けられ、所定の導体間隔の励磁コイルが複数相配置され
たステータとからなるブラシレスモータのセンサレス駆
動装置であって、各相の上記励磁コイルの誘導起電圧の
ゼロクロスを検出して各相の立ち上がりゼロクロス及び
立ち下がりゼロクロスの各位置を示すゼロクロス検出パ
ルス（S3、S4、S5、S6）を生成するゼロクロス検出手段
（コンパレータ19、20）と、上記ゼロクロス検出パルス
と所定のマスクパルス（S15）とを入力とし、通電切換
に伴って上記ゼロクロス検出パルス中に混入するノイズ
を上記マスクパルスの区間において阻止したゼロクロス
検出パルス（S7、S8、S9、S10）を供給するマスク手段
（マスク回路８、アンドゲートG11、G12、G21、G22）
と、上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パルスのパルス
間隔を計測してモータの回転速度に逆比例する所定時間
信号を生成する回転速度計測手段（マイクロプロセッサ
７）と、各相の上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パル
スと上記所定時間信号とを入力とし、遅延パルス（S17
又はDCK）を出力するものであって、遅延パルスは各相
の立ち上がり及び立ち下がりのゼロクロスから任意の回
転速度に対して常に一定の電気角分の遅延時間後に立ち
上がる所定の時間幅を有するパルスである、可変遅延手
段（遅延回路５、ディレイカウンタ26）と、上記遅延パ
ルスと、上記マスク手段からの各相の立ち上がり及び立
ち下がりの各ゼロクロス検出パルスとを入力として、立
ち上がりのゼロクロス位置から上記遅延時間後に立ち上
がり、立ち下がりのゼロクロス位置から上記遅延時間後
に立ち下がる各相の通電切換信号を各相の励磁コイルに
対応して発生させる通電切換信号生成手段（ゲートG1
3、G14、G23、G24、フリップフロップ３、４）と、上記
遅延パルスの立ち上がりエッジに対応したエッジ信号
と、上記マスク手段からの各相の立ち上がりゼロクロス
及び立ち下がりゼロクロスの各ゼロクロス検出パルスと
を全て混合したパルスを入力とし、混合した各々のパル
スから所定時間幅だけ２値論理レベルの一方となる上記
マスクパルス（S15）を形成して上記マスク手段に供給
するマスクパルス形成手段（マスク回路８、マスクカウ
ンタ29）とを具備する。 〔作用〕 モータの速度変化に対応して励磁コイルの誘起電圧の
ゼロクロス位置の検出周期が伸縮するが、可変遅延によ
りロータ回転位置に対する通電角が所定の電気角に設定
される。従って、起動時や速度を可変制御するときに、
最適でロスのない通電切換えが行なわれる。また可変遅
延手段の出力に基づいて位置制御された時間マスクパル
スを形成して、ロータの特定回転角（電流切換え点付
近）で発生するスパイクノイズを抑制するので、如何な
る速度であってもゼロクロス位置をノイズにより妨害さ
れずに検出することができ、通電切換え信号を形成する
回路の誤動作を確実に防止して、安定動作が得られる。 〔実施例〕 第１図に本発明によるセンサレスブラシレスモータの
駆動回路の概略ブロック図を示す。実施例のブラシレス
モータは、２相両方向通電式であって、第３図Ａに示す
ようにロータマグネット21は８極に着磁され、また第３
図Ｂに示すようにステータ基板22上に電気角で90°（機
械角で67.5°）の２相のコイルLa、Lbが配置されてい
る。各コイルLa、Lbは電気的に同相（電気角360°の整
数倍）の位置に配置された直列コイルＬa1、Ｌa2（Ｌ
b1、Ｌb2）から成り、個々のコイルの巻線ピッチは電気
角で180°（機械角で45°）になっている。 ２相のコイルLa、Lbは第１図のスイッチング回路１に
よって双方向に（往復で）切換通電される。即ち、第２
図に示すように負荷（コイルLa、Lb）に対してブリッジ
接続されたトランジスタ11〜18を駆動パルスP1〜P8によ
って電気角で90°ずつオンさせて、各コイルLa、Lbの両
端を交互に＋電源と接地とに切換接続してモータを駆動
する。 モータが回転しているとき、各コイルLa、Lbの両端に
は第４図Ａの波形図に示すように90°位相差の正弦波状
の誘起電圧Ea、Ebが発生する。この誘起電圧Ea、Ebはコ
イルLa、Lbの両端に２入力が接続されたコンパレータ1
9、20によってゼロクロス、即ち交流の中性点電位にお
いて波形整形される。従って各コンパレータ19、20から
第４図Ｂに示すように誘起電圧Ea、Ebと同じ周期及び位
相で且つ交流極性に高レベル及び低レベルが対応した90
°位相差のゼロクロス検出のパルス信号S1、S2が得られ
る。このパルス信号はコイルLa、Lbに対するロータの回
転基準位置を示す。 パルス信号S1、S2は遅延回路５に供給され、第４図Ｃ
に示すように、S1、S2の立上がり及び立下りの両エッジ
から時間Ｔだけ立上りが遅延された遅延クロックDCKが
形成される。なおDCKの立下りはS1、S2と同期してい
る。時間Ｔは電気角で45°に相当し、これにより回転位
置センサ無しで、ロータマグネット21の基準位置である
磁極境界から45°の位置を前縁とする90°幅の通電角を
設定することができる。後述のように、時間Ｔはモータ
の回転速度が変っても常に電気角45°に保たれるように
マイクロプロセッサ７によって可変制御される。 第１図において、スイッチング回路１からのパルス信
号S1、S2はマスク回路８を介してＤフリップフロップ
３、４のＤ入力に与えられる。なおマスク回路８はパル
ス信号S1、S2に含まれるEa、Ebのゼロクロス位置以外の
部分のノイズを除去する回路である。ノイズは電流切換
点などの特定位置で発生するので回転速度計測手段であ
るマイクロプロセッサ７からのモータ速度に応じた制御
データによってマスク位置及びマスク巾が制御される。 フリップフロップ３、４のクロック入力には上記の遅
延クロックDCKが与えられる。従ってフリップフロップ
３、４の出力から第４図Ｄに示すように45°遅延のパル
ス信号Ha、Hbが得られる。このパルス信号Ha、Hbは駆動
パルス発生ロジック２に与えられ、論理処理（エンコー
ド）により、第４図Ｅに示す90°ごとの双方向通電パル
スP1〜P8が形成される。この通電パルスにより第２図の
トランジスタ11〜18がオン／オフされ、コイルLa、Lbの
各対向磁極の90°巾（45°〜135°及び225°〜315°）
の区間において、磁極の極性と通電方向とが対応するよ
うに切換通電が行われ、一方方向の回転トルクが発生さ
れる。 なおロータマグネット21が静止しているときには、コ
イルから誘起電圧が発生しないので、起動時には、マイ
クロプロセッサ７の制御により起動パルス発生回路６か
ら起動パルスが一定時間発生される。起動パルスはフリ
ップフロップ３、４のセット及びリセット端子に与えら
れて、第４図Ｄのパルス信号Ha、Hbと同様な２相パルス
が形成される。これにより起動時にはコイルLa、Lbが他
励駆動されて、ロータマグネット21が所定回転方向に強
制回転される。 次に第５図は第１図の遅延回路５及びマスク回路８の
実施例を示すブロック回路図で、第６図は各部の波形図
である。コイルLa、Lbの誘起電圧Ea、Ebは、第２図にも
示したコンパレータ19、20に供給され、ゼロクロス整形
される。各コンパレータ19、20は、立上り、立下りがE
a、Ebのゼロクロスに対応するパルス信号S1、S2（第６
図）を形成するが、コイルLa、Lbの電流切換位置（45
°、135°、225°、315°）で発生するスパイク状のイ
ンダクションノイズＮを検出してしまう。そこでパルス
信号S1、S2に混入したノイズパルスPnをマスク回路８に
より除去している。 コンパレータ19、20の出力S1、S2は、立上り、立下り
のエッジ検出回路B11、B12、B21、B22に供給され、第６
図S3〜S6に示すように、立上り及び立下りのエッジパル
スが個別に導出される。各エッジパルスS3〜S6はマスク
用のアンドゲートG11、G12、G21、G22に供給され、第６
図S7〜S10のようにノイズパルスPnが除去されたエッジ
パルスが得られる。各エッジパルスはノアゲート対G1
3、G14及びG23、G24から成るRSフリップフロップに供給
され、第６図S11、S12に示すパルス信号が形成される。
このパルス信号は、誘起電圧をゼロクロス整形したパル
ス信号S1、S2からノイズパルスPnを除去したパルスであ
る。 パルス信号S11、S12は第１図にも示したようにフリッ
プフロップ３、４に導出され、既述のように遅延パルス
信号S13、S14（第６図Ha、Hb）が形成される。 一方、マスク用のアンドゲートG11〜G22の出力S7〜S1
0はオアゲートG31に供給されて、第６図S16に示す２相
混合した両エッジ（前縁、後縁）のパルスが形成され
る。このパルスS16は遅延回路５を構成するディレイカ
ウンタ26の端子LDにロードパルスとして供給される。こ
のカウンタ26のロード入力にはマイクロプロセッサ７の
データバス28からモータの回転速度に対応した制御デー
タD0〜Dnがラッチ回路27を介して供給される。従ってカ
ウンタ26は、ロードデータをベースにして、オアゲート
G33から供給される所定周波数のディレイクロックをロ
ードパルスS16の時点から計数し、第６図S17のように時
間Ｔ後に第ｎビット目（MSB）の出力（立上り）を発生
する。 ロードパルスS16の位置は電気角０°、90°、180°及
び270°に対応する。そして、時間Ｔはデータバス28か
らのロードデータによって伸縮し、モータの回転速度の
変化にかかわりなく常に電気角０°〜45°、90°〜135
°、180°〜225°及び270°〜315°の各45°巾に対応す
るように制御されている。つまり、低速では時間Ｔが伸
び、高速では縮む。 カウンタ26のMSBが高レベルに立上った後は、その高
レベル出力S17でオアゲートG33の出力が高レベルとな
り、カウンタ26のクロック入力が抑止される。従って第
６図S17に示すように次のロードパルスS16がカウンタ26
に供給されてMSB出力が立下るまで、S17は高レベルを保
っている。このカウンタ出力S17は第４図に示したディ
レークロックDCKとしてフリップフロップ３、４のクロ
ック入力に与えられ、既述のように遅延パルス信号Ha、
Hbが形成される。 更にカウンタ26のMSB出力S17は立上りエッジ検出回路
25にも与えられ、第６図S18に示す立上りエッジパルス
が形成される。このエッジパルスS18は順に各相の電気
角45°、135°、225°、315°の位置を代表している。
次にオアゲートG32において、このエッジパルスS18とオ
アゲートG31の出力パルスS16（０°、180°）とのオア
出力S19が形成される。この信号S19の間隔は遅延時間巾
Ｔに従って伸縮し、その位相角（電気角）は常に一定で
ある（０°、45°、135°、180°、225°、315°）。 このオア出力S19はマスク回路８を構成するマスクカ
ウンタ29の入力LDにロードパルスとして与えられる。こ
のカウンタ29は、前述のディレイカウンタ26と同様にマ
イクロコンピュータ７のデータバス28からモータ回転速
度に応じた制御データをラッチ回路30を介して取込み、
オアゲートG34から入力CKに供給される所定周波数のマ
スククロックを計数する。従ってカウンタ29は第６図S1
5に示すようにパルスS19が示す０°、180°及び45°、1
35°、315°の各位置で立下り、所定時間ｔ後に立上る
低レベルのマスクパルスをMSBから発生する。なおMSB
（S15）が高レベルに立上った後はオアゲート34により
マスククロックが抑止され、次のロードパルスの供給ま
でカウント停止になっている。 なお上述のマスク巾ｔはモータの回転速度に応じて可
変であるが、回転速度に無関係な固定値であってもよ
い。 マスクパルスS15は、マスク用アンドゲートG11、G1
2、G21、G22に供給され、その低レベル区間ｔでゲート
が閉じられる。従って第６図の誘起電圧波形Ea、Ebに示
すように、ゼロクロス検出（０°及び180°）の直後の
所定区間と、45°、135°、225°、315°の各電流切換
タイミングの直後の所定区間とがマスクされる。 従ってゼロクロスの近傍で誘起電圧Ea、Ebに細かいノ
イズが垂畳していて、これによりコンパレータ19、20の
出力S1、S2がばたついても、S1又はS2の立上りを一度検
出すると、その直後の変化はマスクにより無視される。
従って誘起電圧の正の半波と負の半波とを夫々高レベル
及び低レベルに対応させた正しい周期のパルスS11、S12
が得られる。同様に、各コイルの通電切換時点で発生す
るスパイク状のノイズも、電流切換直後のマスクによっ
て除去されるので、０°、180°検出を妨害することが
無い。よって正確な０°及び180°検出により、切換タ
イミングを既述のディジタルディレイにより正確に決定
することができる。 なお第１図に示すようにマスク回路８によって妨害ノ
イズが除去されたゼロクロス検出パルスS11、S12は、マ
イクロプロセッサ７にも供給され、その周期検出によっ
てモータの回転速度が検出される。この速度検出によっ
て形成された制御データが、０°〜45°、90°〜135
°、180°〜225°及び270°〜315°の各45°分の遅延時
間Ｔ及びマスク巾ｔを定めるためにデータバス28に導出
される。上述のようにマスク回路８を介して正しい周期
のパルスS11、S12が供給されるので、速度検出は非常正
確である。なお速度検出をモータに取付けた周波数発電
機又はパルスジェネレータ等で行ってもよい。 以上本発明を２相両方向通電型のセンサレスブラシレ
スモータに適用した実施例を示したが、本発明は２相以
上の３相、４相等の片方向又は両方向通電型のセンサレ
スブラシレスモータに適用することが可能である。 〔発明の効果〕 本発明は上述のように、回転速度計測データにより遅
延量を制御した可変遅延手段により通電切換位置を制御
するようにしたので、回転位置センサを備えていなくて
も、モータの回転速度にかかわりなく励磁コイルの通電
切換えタイミングがロータの回転位置に対応する特定の
電気角となるように制御することができ、従って、回転
速度が低速から高速に立上がる起動時や、CLVディスク
プレーヤのスピンドルモータのように回転速度が広範囲
に変化する場合に、通電切換えタイミングがロータ回転
磁界の最適切換えポイントからずれることがなく、この
ため立上がり特性が良く、可変速回転時においても効率
低下やトルクリップルの増加のないセンサレスブラシレ
スモータが得られる。また買い連速度データによって位
置制御された時間マスクパルスを用いて、ゼロクロス検
出パルス中にコイルの通電切換で生じるスパイクノイズ
などの擬似パルスを抑制しているので、通電切換え信号
を形成する回路手段及び回転速度を測定する回路手段の
誤動作を確実に防止して、安定動作を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセンサレスブラシレスモータの駆動回
路図、第２図は第１図のスイッチング回路の詳細図、第
３図Ａ、Ｂはブラシスレスモータのロータ及びステータ
の平面図、第４図は第１図の動作を示す各部の波形図、
第５図は第１図の遅延回路及びマスク回路を示す詳細
図、第６図は第５ずの各部の波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １……スイッチング回路 ２……駆動パルス発生ロジック 3,4……Ｄフリップフロップ ５……遅延回路 ６……起動パルス発生回路 ７……マイクロプロセッサ ８……マスク回路 19,20……コンパレータ 21……ロータマグネット 26……ディレイカウンタ 27……ラッチ回路 28……データバス La,Lb……コイル である。
路図、第２図は第１図のスイッチング回路の詳細図、第
３図Ａ、Ｂはブラシスレスモータのロータ及びステータ
の平面図、第４図は第１図の動作を示す各部の波形図、
第５図は第１図の遅延回路及びマスク回路を示す詳細
図、第６図は第５ずの各部の波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １……スイッチング回路 ２……駆動パルス発生ロジック 3,4……Ｄフリップフロップ ５……遅延回路 ６……起動パルス発生回路 ７……マイクロプロセッサ ８……マスク回路 19,20……コンパレータ 21……ロータマグネット 26……ディレイカウンタ 27……ラッチ回路 28……データバス La,Lb……コイル である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H02P 6/00 - 6/24
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ロータマグネットと、ロータマグネットに対向して
設けられ、所定の導体間隔の励磁コイルが複数相配置さ
れたステータとからなるブラシレスモータのセンサレス
駆動装置において、 各相の上記励磁コイルの誘導起電圧のゼロクロスを検出
して各相の立ち上がりゼロクロス及び立ち下がりゼロク
ロスの各位置を示すゼロクロス検出パルスを生成するゼ
ロクロス検出手段と、 上記ゼロクロス検出パルスと所定のマスクパルスとを入
力とし、通電切換に伴って上記ゼロクロス検出パルス中
に混入するノイズを上記マスクパルスの区間において阻
止したゼロクロス検出パルスを供給するマスク手段と、 上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パルスのパルス間隔
を計測してモータの回転速度に逆比例する所定時間信号
を生成する回転速度計測手段と、 各相の上記ノイズ阻止したゼロクロス検出パルスと上記
所定時間信号とを入力とし、遅延パルスを出力するもの
であって、遅延パルスは各相の立ち上がり及び立ち下が
りのゼロクロスから任意の回転速度に対して常に一定の
電気角分の遅延時間後に立ち下がる所定の時間幅を有す
るパルスである、可変遅延手段と、 上記遅延パルスと、上記マスク手段からの各相の立ち上
がり及び立ち下がりの各ゼロクロス検出パルスとを入力
として、立ち上がりのゼロクロス位置から上記遅延時間
後に立ち上がり、立ち下がりのゼロクロス位置から上記
遅延時間後に立ち下がる各相の通電切換信号を各相の励
磁コイルに対応して発生させる通電切換信号生成手段
と、 上記遅延パルスの立ち上がりエッジに対応したエッジ信
号と、上記マスク手段からの各相の立ち上がりゼロクロ
ス及び立ち下がりゼロクロスの各ゼロクロス検出パルス
とを全て混合したパルスを入力とし、混合した各々のパ
ルスから所定時間幅だけ２値論理レベルの一方となる上
記マスクパルスを形成して上記マスク手段に供給するマ
スクパルス形成手段とを具備するブラシレスモータのセ
ンサレス駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276834A JP2897210B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ブラシレスモータのセンサレス駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276834A JP2897210B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ブラシレスモータのセンサレス駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122388A JPH01122388A (ja) | 1989-05-15 |
| JP2897210B2 true JP2897210B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=17575052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62276834A Expired - Lifetime JP2897210B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ブラシレスモータのセンサレス駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897210B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2836199B2 (ja) * | 1990-06-20 | 1998-12-14 | 松下電器産業株式会社 | 無整流子直流電動機 |
| JP2748692B2 (ja) * | 1990-10-19 | 1998-05-13 | セイコーエプソン株式会社 | 位置センサレス・ブラシレスｄｃモータとその制御装置 |
| US5182499A (en) * | 1990-10-25 | 1993-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sensorless brushless motor |
| JP3351131B2 (ja) * | 1994-10-17 | 2002-11-25 | ソニー株式会社 | センサレスモータ駆動回路 |
| JP3151758B2 (ja) * | 1995-06-23 | 2001-04-03 | ソニー株式会社 | センサレスモータ駆動回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0642794B2 (ja) * | 1986-02-03 | 1994-06-01 | 松下冷機株式会社 | ブラシレス直流モ−タの制御装置 |
-
1987
- 1987-10-31 JP JP62276834A patent/JP2897210B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01122388A (ja) | 1989-05-15 |
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