JP3135251B2 - ブラシレスモータの駆動方法 - Google Patents

ブラシレスモータの駆動方法

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JP3135251B2 JP02277210A JP27721090A JP3135251B2 JP 3135251 B2 JP3135251 B2 JP 3135251B2 JP 02277210 A JP02277210 A JP 02277210A JP 27721090 A JP27721090 A JP 27721090A JP 3135251 B2 JP3135251 B2 JP 3135251B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ブラシレスモータにかかり、電機子巻線に
誘起される誘起電圧によって磁石回転子と電機子巻線と
の相対的位置を検出してモータ回転を制御するブラシレ
スモータの駆動方法に関するものである。
従来の技術 従来この種のブラシレスモータは、一般に、特公昭59
−36519号公報にも見られるように第7図に示すような
構成となっている。第7図において、1はスイッチング
素子群、2はブラシレスモータ、3は電機子巻線、4は
磁石回転子、5は位置検出回転制御装置をそれぞれ示し
ている。位置検出回転制御装置5には電機子巻線3が接
続され、磁石回転子4が回転することによって発生する
誘起電圧が入力される。位置検出回転制御装置5は入力
された誘起電圧を基に回転制御信号を生成し、この回転
制御信号をスイッチング素子群1におくってそのスイッ
チング動作を制御し、磁石回転子4を回転させる。回転
制御信号の発生方法は特公昭59−36519号公報に詳細に
述べられている。
このような構成においては、モータの負荷変動にとも
なう電流変動やスイッチング素子群1の電流遮断時に発
生するスパイクノイズなどによって正確な回転制御信号
が得られないので、第7図では誘起電圧信号を信号変換
手段であるフィルタ回路6に通し、スパイクノイズなど
を除去する方法が取られている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例ではスパイクノイズはモー
タの回転数や、負荷の大きさ、巻線仕様によって大きく
変化し、簡単な回路構成のフィルタでは正確な回転制御
信号が得られない。また、複雑な回路構成によってスパ
イクノイズを除去できたとしても、フィルタを構成する
回転素子のばらつきによって検出信号そのものに誤差が
含まれ、同様に正確な検出信号が得られない。
本発明は上記問題を解決するもので、従来例に示すよ
うなフィルタ回路を用いずしてスパイクノイズなどの影
響をなくし、正確な回転制御信号を得ることのできるブ
ラシレスモータの駆動方法を提供することを目的とする
ものである。
課題を解決するための手段 かかる問題を解決するために本発明のブラシレスモー
タの駆動方法は定常回転時に、スイッチング素子群への
前回の回転制御信号の間隔を計測し、スイッチング素子
群へ出力される回転制御信号の状態によって回転信号と
回転信号の状態変化の方向を選択し、遅れ回転か進み回
転かを判断して現在の回転制御信号の出力タイミングを
調節するものである。
作用 上記構成により、フィルタ回路を用いずにスパイクノ
イズの影響をなくすことができ、正確な回転信号を得る
ことができる。しかもフィルタ回路を用いないため、回
転信号に全く遅れを生ずることなく位置検出を行うこと
ができるとともに、フィルタ回路を構成する回路素子の
ばらつきにより検出信号そのものに誤差が含まれること
もない。
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブラシレスモータの
構成図である。第1図において、11は6個の制御電極付
き半導体スイッチング素子を3相ブリッジ接続して形成
したスイッチング素子群、12はスイッチング素子群11に
より給電制御されるブラシレスモータの電機子巻線、13
は磁石回転子(図示せず)の回転によって電機子巻線12
に発生する電圧U,V,Wから回転信号u,v,wを検出する回転
信号検出器、14は回転信号検出器13で検出された回転信
号u,v,wをスイッチング素子群11を導通遮断させる信号
に変換し、回転制御信号S1〜S6としてスイッチング素子
群11の制御電極に出力してスイッチング素子群11を制御
する回転制御装置である。
第2図はスイッチング素子群11の要部を示す回路図で
ある。第2図において、TR1〜TR6は3相ブリッジ接続さ
れた6個の制御電極付き半導体スイッチング素子で、ス
イッチング素子TR1とTR4の接続点、TR2とTR5の接続点、
TR3とTR6の接続点はそれぞれブラシレスモータの電機子
巻線12の3相結線されたそれぞれの巻線の一端に接続さ
れ、スイッチング素子TR1〜TR6の制御電極には回転制御
装置14から出力される回転制御信号S1〜S6が入力され
る。
第3図は回転信号検出器13の構成図である。第3図に
おいて、13aはブラシレスモータの電機子巻線12に発生
する電圧から基準電圧Sbを発生する基準信号発生器であ
り、基準電圧Sbは3相結線された電機子巻線12の中性点
の電圧であっても、2相の和であっても、またスイッチ
ング素子群11に印加される印加電圧の分圧であってもよ
い。
13bは電機子巻線12に発生する電圧U,V,Wが入力される
誘起電圧波形生成器であり、特別なフィルタ回路を設け
ずに、基準電圧Sbとで回転信号u,v,wが発生できるよう
な電圧に変換するものである。13cは回転信号生成器で
あり、基準信号発生器13aの基準電圧Sbと誘起電圧波形
生成器13bの出力とから回転信号u,v,wを生成する。
第4図は回転制御装置14の構成図である。第4図にお
いて、14aは回転信号検出器13からの回転信号u,v,wが入
力される回転信号入力器であり、入力される回転信号u,
v,wのうち必要な信号のみが順次選択される。14bは回転
信号入力器14aで選択された回転信号の位相を制御する
位相判別器であり、この回転信号と前回の回転信号に対
する状態変化の方向により遅れ回転または進み回転を判
断する。14cは制御信号発生器であり、回転信号検出器1
3から回転信号が入力されて、スイッチング素子群11を
制御する回転制御信号を発生するに際し、前記のように
判断された遅れ回転または進み回転により、現在の回転
制御信号の出力タイミングを調節する。
第5図は第1図のブラシレスモータの回転中に上記構
成要素の各部に発生する信号の波形を示したものであ
る。第5図において、U,V,Wはブラシレスモータの電機
子巻線12に発生する電圧、Sbは基準電圧、u,v,wは回転
信号検出器13から出力される回転信号、S1〜S6は回転制
御装置14からスイッチング素子群11に出力される回転制
御信号であり、横軸にT0からT11の時刻をとり、それぞ
れの波形を示している。またDは、回転検出器13から出
力される回転信号の時刻T0〜T11のそれぞれに於ける変
化の方向を示している。このT0〜T11の時刻間の間隔は
回転制御信号発生間隔の単位を構成している。また、垂
直方向の線分はスイッチング素子群11の電流切換時に発
生するスパイクノイズを表わす。
第5図において、時刻T1からT2では、第2図のスイッ
チング素子群11のスイッチング素子TR3,TR5がONとな
り、TR3→W相巻線→V相巻線→TR5のように電流が流
れ、ブラシレスモータを駆動する。このときU相巻線は
フリーとなり、巻線電圧Uの電圧波形のところに誘起電
圧が発生する。また、時刻T2からT3では、スイッチング
素子TR1,TR5がONとなり、TR1→U相巻線→V相巻線→TR
5のように電流が流れ、ブラシレスモータを駆動する。
このときW相巻線はフリーとなり、巻線電圧Wの電圧波
形のところに誘起電圧が発生する。以下順次スイッチン
グ素子群11のスイッチング素子が切り換わり、ブラシレ
スモータを駆動する。
第6図は第5図のU巻線における電圧の波形を時間T1
からT2まで拡大で示したものである。
まず第3図において、基準信号発生器13aはブラシレ
スモータの電機子巻線12の電圧U,V,Wを入力し、基準電
圧Sbを生成する。さらに誘起電圧波形生成器13bは、特
別なフィルタ回路を設けず、電機子巻線12の電圧を基準
電圧Sbとで回転信号が発生できるような電圧に交換す
る。回転信号生成器13cでは基準信号発生器13aの基準電
圧Sbと電機子巻線12の電圧U,V,Wとで基準電圧信号Sbよ
りも巻線の電圧U,V,Wが高いときには“H"、この逆のと
きには“L"と言った回転信号u,v,wを生成する。
第6図(a)は正規回転をしているときの巻線の電圧
Uおよび基準電圧Sbを示したものである。第6図におい
て、時間T1からT2はスイッチング素子群11に対して回転
制御装置14から発せられる回転制御信号の発生間隔であ
る。正規回転(定常回転で、起動時、周波数変更の過渡
時などを除く運転周波数が安定しており正規回転してい
る状態)しているときには回転信号uはT1,T2間の制御
信号発生間隔のちょうどまん中TS(TF=TB)で状態変化
(“H"→“L"、あるいは“L"→“H")が発生するように
してある。同様にして第6図(b)は位相が遅れ状態で
回転しているときを示す。このときには回転信号uは制
御信号発生間隔のまん中TsよりTbだけ遅れて状態変化が
起こる。さらに第6図(c)は位相が進み状態で回転し
ているときを示し、回転信号uは制御信号発生間隔のま
ん中TsよりTfだけ早く状態変化が起こる。すなわち、図
6(d)に示すように、時刻Trにおいて“L"から“H"へ
の変化を検知し、その情報を回転制御装置14に送出す
る。ここで上記の回転数とは別に、スパイクノイズ(図
6(a)〜(d)の左端に示す凸状の矩形波)によって
も回転信号uの状態変化が起こりうるが、制御信号発生
間隔のまん中Tsよりのずれはごく短いため全く影響しな
い。
次に第4図において、回転信号検出器13より前記回転
信号u,v,wを受けた回転制御装置14は、まず回転信号入
力器14aにより必要な信号のみを選択する。すなわち、
第5図の時刻T1からT2では、スイッチング素子群11のス
イッチング素子TR3とTR5がONしており、U相巻線で誘起
電圧が発生しているので、回転信号uが選択され、また
時刻T2からT3ではスイッチング素子TR1,TR5がONしてお
り、W相巻線で誘起電圧が発生しているので、回転信号
wが選択される。このように、回転制御信号の状態によ
って一義的に選択される回転信号が決まる。次に位相判
別器14bでは一つ前の制御信号発生間隔(時刻T0から
T1)を記憶し、この時間のまん中をTsとし、時刻T1から
Tsだけ経過後に前記選択された回転信号uを読み込み、
“L"から“H"の状態変化の起こる時刻、すなわち図6
(c)において電圧uと基準電圧Sbとが等しくなる時の
時刻Trを計測する。この状態変化の時刻Trと真ん中の時
刻Tsとを比較し進み回転と遅れ回転を判別し、制御信号
発生器14cに信号を送る。制御信号発生器14cは進み回転
の信号を受けると、第5図における時刻T2での回転制御
信号S1,S3の出力タイミング、すなわちスイッチング素
子TR1のONのタイミングとスイッチング素子TR3のOFFの
タイミングを早める。また遅れ回転の信号を受けると、
第5図における時刻T2での回転制御信号S1,S3の出力タ
イミングを遅くする。前記スパイクノイズの状態変化が
通常の信号と異なる“H"から“L"であるから、この影響
を全く受けずに正規回転信号を得ることが可能になる。
以上のように、前回の回転制御信号の間隔と回転制御
信号の状態によって、回転信号と回転信号の状態変化の
方向を選択し、遅れ回転か進み回転かを判断して現在の
回転制御信号の出力タイミングを調節するためきわめて
正確な位置検出によるブラシレスモータの回転を行うこ
とができる。
発明の効果 以上のように、本発明によれば定常回転時に、スイッ
チング素子群への前回の制御信号の出力の間隔を計測
し、スイッチング素子群への出力信号の状態によって回
転信号と回転信号の上体変化の方向を選択し、遅れ回転
か、進み回転かを判断して現在の駆動出力信号の出力タ
イミングを調節するので、フィルタ回路を用いずにスパ
イクノイズの影響をなくし、正確な回転信号を得ること
ができる。また、フィルタ回路を用いないため回転信号
に全く遅れを生ずることなく、またフィルタ回路を構成
する回路素子のばらつきによる誤差もなく、位置検出を
行うことができる。さらに構成が簡単で安価にそして容
易に実現できるなど数々の利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブラシレスモータの駆動方
法を説明するための構成図、第2図はスイッチング素子
群の要部を示す回路図、第3図は回転信号検出器の構成
図、第4図は回転制御装置の構成図、第5図は同ブラシ
レスモータの回転中のそれぞれの構成要素における波形
図、第6図は第5図のU巻線における電圧波形の時間T1
からT2までを拡大したもので、遅れ回転か、進み回転か
の判断を説明するための波形図、第7図はそれぞれ従来
のブラシレスモータを説明するための構成である。 11……スイッチング素子群、12……ブラシレスモータの
電機子巻線、13……回転信号検出器、14……回転制御装
置、13a……基準信号発生器、13b……誘起電圧波形生成
器、13c……回転信号生成器、14a……回転信号入力器、
14b……位相判別器、14c……制御信号発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相結線された電機子巻線と、前記電機子
    巻線への給電制御を行うために、6個の制御電極付き半
    導体スイッチング素子を3相ブリッジ接続して形成した
    スイッチング素子群と、磁石回転子とを有し、、前記電
    機子巻線より生ずる電圧信号を検出して前記スイッチン
    グ素子群を制御し、前記磁石回転子を回転させるブラシ
    レスモータの駆動方法であって、定常回転時に、前記ス
    イッチング素子群へ出力される前回の回転制御信号の間
    隔を計測し、このスイッチング素子群への回転制御信号
    の状態によって回転信号と回転信号の状態変化の方向を
    選択し、遅れ回転か進み回転かを判断して現在の回転制
    御信号の出力タイミングを調節するブラシレスモータの
    駆動方法。
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