JP3240045B2 - 三相モータ駆動回路及び三相モータ駆動方法 - Google Patents
三相モータ駆動回路及び三相モータ駆動方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、三相モータ駆動
回路及び三相モータ駆動方法に関し、特に、医療用や産
業用の高速回転に用い得る三相モータ駆動回路及び三相
モータ駆動方法に関するものである。
回路及び三相モータ駆動方法に関し、特に、医療用や産
業用の高速回転に用い得る三相モータ駆動回路及び三相
モータ駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６を参照して、従来技術に係るＵ、
Ｖ、Ｗの三相のモータを駆動する駆動回路について説明
する。当該駆動回路は、６個のＦＥＴ１〜ＦＥＴ６から
成る駆動素子にそれぞれ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６が配
設されて成る。ここで、Ｕ相−Ｖ相に電流が流れる際に
は、ＦＥＴ１がオンされると共にＦＥＴ４がオンされ
る。同様に、Ｖ相−Ｗ相に電流が流される際には、ＦＥ
Ｔ３と共にＦＥＴ６がオンされる。また、Ｗ相−Ｕ相に
電流が流される際には、ＦＥＴ５と共にＦＥＴ２がオン
される。
Ｖ、Ｗの三相のモータを駆動する駆動回路について説明
する。当該駆動回路は、６個のＦＥＴ１〜ＦＥＴ６から
成る駆動素子にそれぞれ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６が配
設されて成る。ここで、Ｕ相−Ｖ相に電流が流れる際に
は、ＦＥＴ１がオンされると共にＦＥＴ４がオンされ
る。同様に、Ｖ相−Ｗ相に電流が流される際には、ＦＥ
Ｔ３と共にＦＥＴ６がオンされる。また、Ｗ相−Ｕ相に
電流が流される際には、ＦＥＴ５と共にＦＥＴ２がオン
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図６に示すよ
うにＵ、Ｖ、Ｗの三相を励磁するためには、６個の半導
体スイッチが必要になる他、これら６個の半導体スイッ
チを駆動するためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６（例えばト
ランジスタ等から成る）に、それぞれ制御信号を与える
必要があり、即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相分の制御信号を生
成するための回路が必要となった。
うにＵ、Ｖ、Ｗの三相を励磁するためには、６個の半導
体スイッチが必要になる他、これら６個の半導体スイッ
チを駆動するためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６（例えばト
ランジスタ等から成る）に、それぞれ制御信号を与える
必要があり、即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相分の制御信号を生
成するための回路が必要となった。
【０００４】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、簡易な
構成で三相モータを駆動できる三相モータ駆動回路及び
三相モータ駆動方法を提案することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、簡易な
構成で三相モータを駆動できる三相モータ駆動回路及び
三相モータ駆動方法を提案することにある。
【０００５】また、本発明の目的は、簡易な構成で幅広
い回転域にて駆動できる３相ブラシレスモータの駆動回
路を提案することにある。
い回転域にて駆動できる３相ブラシレスモータの駆動回
路を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため請求項１の発明では、ロータと、該ロータを
回転するための第１相、第２相、第３相のコイルを有す
るステータとから成る三相モータの駆動回路であって、
第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記第１相
の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励磁回路
を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態で３相
モータを駆動することを技術的特徴とする。
成するため請求項１の発明では、ロータと、該ロータを
回転するための第１相、第２相、第３相のコイルを有す
るステータとから成る三相モータの駆動回路であって、
第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記第１相
の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励磁回路
を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態で３相
モータを駆動することを技術的特徴とする。
【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記励磁回路は、前記二相の励磁信号を正弦波ＰＷ
Ｍ励磁信号又は方形波ＰＷＭ励磁信号として与えること
を技術的特徴とする。
て、前記励磁回路は、前記二相の励磁信号を正弦波ＰＷ
Ｍ励磁信号又は方形波ＰＷＭ励磁信号として与えること
を技術的特徴とする。
【０００８】また、請求項３の発明は、界磁マグネット
を有するロータと、該ロータを回転可能に支承するラジ
アル空気軸受けと、該ラジアル空気軸受けの外周に配設
され、前記ロータを回転するための第１相、第２相、第
３相のコイルを有するステータとから成る歯科機械用の
三相ブラシレスモータの駆動回路であって、ブラシレス
モータの低速回転時に、６０°位相の異なる二相の正弦
波ＰＷＭ励磁信号を与える低速励磁回路と、ブラシレス
モータの高速回転時に、６０°位相の異なる二相の方形
波ＰＷＭ励磁信号を与える高速励磁回路と、を備えるこ
とを技術的特徴とする。
を有するロータと、該ロータを回転可能に支承するラジ
アル空気軸受けと、該ラジアル空気軸受けの外周に配設
され、前記ロータを回転するための第１相、第２相、第
３相のコイルを有するステータとから成る歯科機械用の
三相ブラシレスモータの駆動回路であって、ブラシレス
モータの低速回転時に、６０°位相の異なる二相の正弦
波ＰＷＭ励磁信号を与える低速励磁回路と、ブラシレス
モータの高速回転時に、６０°位相の異なる二相の方形
波ＰＷＭ励磁信号を与える高速励磁回路と、を備えるこ
とを技術的特徴とする。
【０００９】また、請求項４の発明は、ロータと、該ロ
ータを回転するための第１相、第２相、第３相のコイル
を有するステータとから成る三相モータの駆動方法であ
って、第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記
第１相の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励
磁回路を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態
で３相モータを駆動することを技術的特徴とする。
ータを回転するための第１相、第２相、第３相のコイル
を有するステータとから成る三相モータの駆動方法であ
って、第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記
第１相の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励
磁回路を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態
で３相モータを駆動することを技術的特徴とする。
【００１０】請求項１の発明では、第１相に励磁信号を
与えると共に、第２相に第１相の励磁信号と６０°位相
の異なる信号を与え、第３相をアースに接続するため、
第１、第２、第３相にて回転磁界を発生することができ
る。即ち、２つの相を励磁することで、三相を励磁する
ため簡易な回路構成で三相モータを駆動できる。
与えると共に、第２相に第１相の励磁信号と６０°位相
の異なる信号を与え、第３相をアースに接続するため、
第１、第２、第３相にて回転磁界を発生することができ
る。即ち、２つの相を励磁することで、三相を励磁する
ため簡易な回路構成で三相モータを駆動できる。
【００１１】請求項２の発明では、励磁回路は、前記二
相の励磁信号を正弦波ＰＷＭ励磁信号又は方形波ＰＷＭ
制御信号として与える。従って、簡易な構成で三相モー
タを駆動することができる。
相の励磁信号を正弦波ＰＷＭ励磁信号又は方形波ＰＷＭ
制御信号として与える。従って、簡易な構成で三相モー
タを駆動することができる。
【００１２】請求項３の発明では、ブラシレスモータの
低速回転時に、低速励磁回路が６０°位相の異なる二相
の正弦波ＰＷＭ励磁信号を与える。また、ブラシレスモ
ータの高速回転時に、高速励磁回路が６０°位相の異な
る二相の方形波ＰＷＭ励磁信号を与える。ここで、請求
項３の発明においては、ブラシレスモータを低速及び高
速駆動するために、低速励磁回路と高速励磁回路とを備
えるが、二相にて回転磁界を発生してモータを駆動する
ため、簡易に構成できる。従って、簡易な構成で歯科機
械用の三相ブラシレスモータを高速及び超低速にて駆動
することができる。
低速回転時に、低速励磁回路が６０°位相の異なる二相
の正弦波ＰＷＭ励磁信号を与える。また、ブラシレスモ
ータの高速回転時に、高速励磁回路が６０°位相の異な
る二相の方形波ＰＷＭ励磁信号を与える。ここで、請求
項３の発明においては、ブラシレスモータを低速及び高
速駆動するために、低速励磁回路と高速励磁回路とを備
えるが、二相にて回転磁界を発生してモータを駆動する
ため、簡易に構成できる。従って、簡易な構成で歯科機
械用の三相ブラシレスモータを高速及び超低速にて駆動
することができる。
【００１３】請求項４の発明では、第１相に励磁信号を
与えると共に、第２相に第１相の励磁信号と６０°位相
の異なる信号を与え、第３相をアースに接続するため、
第１、第２、第３相にて、回転磁界を発生することがで
きる。即ち、２つの相を励磁することで、三相を励磁す
るため簡易な回路構成で三相モータを駆動できる。
与えると共に、第２相に第１相の励磁信号と６０°位相
の異なる信号を与え、第３相をアースに接続するため、
第１、第２、第３相にて、回転磁界を発生することがで
きる。即ち、２つの相を励磁することで、三相を励磁す
るため簡易な回路構成で三相モータを駆動できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のブラシレスモータ
駆動回路の実施形態について図を参照して説明する。本
発明の第１実施態様では、Ｕ、Ｖ、Ｗ三相から成るブラ
シレスモータをＵ相及びＷ相の二相で励磁する。この回
転原理を第１実施態様の説明に先立ち、図１を参照して
述べる。
駆動回路の実施形態について図を参照して説明する。本
発明の第１実施態様では、Ｕ、Ｖ、Ｗ三相から成るブラ
シレスモータをＵ相及びＷ相の二相で励磁する。この回
転原理を第１実施態様の説明に先立ち、図１を参照して
述べる。
【００１５】モータのコイルにＵ、Ｖ、Ｗ三相の回転磁
界を発生させるには、次の信号を印加することにより行
える。
界を発生させるには、次の信号を印加することにより行
える。
【数１】Ｕ＝αsinωｔ Ｖ＝αsin（ωｔ−１２０°） Ｗ＝αsin（ωｔ−２４０°）
【００１６】しかし、図１（Ａ）に示すような結線にお
いては、ＵとＷにある位相をずらした信号を入れること
により、回転磁界を得ることができる。位相の回り方が
Ｕ−Ｖ−Ｗであれば、
いては、ＵとＷにある位相をずらした信号を入れること
により、回転磁界を得ることができる。位相の回り方が
Ｕ−Ｖ−Ｗであれば、
【数２】 Ｕ−Ｖ＝αsinωｔ−αsin（ωｔ−１２０°） ＝α・２sin１２０°×１／２cos１／２（２ωｔ−１２０°） ＝α・２sin６０°cos（ωｔ−６０°） ＝α（√３）cos（ωｔ−６０°） 同様にして、
【数３】Ｖ−Ｗ＝α（√３）cosωｔ Ｗ−Ｕ＝−α（√３）cos（ωｔ−１２０°）
【００１７】よって、図１（Ａ）に示すコイルに三相回
転磁界を生成するためには、ＵとＷにそれぞれ６０°の
位相差を持った信号を印加すればよいことが分かる。即
ち、Ｕ相（第１相）に励磁信号を与えると共に、Ｗ（第
２相）に第１相の励磁信号と６０°位相の異なる信号を
与える、Ｖ相（第３相）をアースに接続することで、第
１、第２、第３相（Ｖ相）にて回転磁界を発生すること
ができる。図１（Ａ）では、デルタ結線のモータを例示
したが、図１（Ｂ）に示すようにスター結線のモータも
同様に二相を励磁することで、回転磁界を生成すること
が可能である。この励磁信号は正弦波、方形波のいずれ
でもよい。
転磁界を生成するためには、ＵとＷにそれぞれ６０°の
位相差を持った信号を印加すればよいことが分かる。即
ち、Ｕ相（第１相）に励磁信号を与えると共に、Ｗ（第
２相）に第１相の励磁信号と６０°位相の異なる信号を
与える、Ｖ相（第３相）をアースに接続することで、第
１、第２、第３相（Ｖ相）にて回転磁界を発生すること
ができる。図１（Ａ）では、デルタ結線のモータを例示
したが、図１（Ｂ）に示すようにスター結線のモータも
同様に二相を励磁することで、回転磁界を生成すること
が可能である。この励磁信号は正弦波、方形波のいずれ
でもよい。
【００１８】引き続き、第１実施態様の歯科治療に用い
る機械用のブラシレスモータの機械的構成について、図
２を参照して説明する。該ブラシレスモータ４０は、歯
の研削時に４万回転／分で駆動されると共に、歯根治療
時には、数１０回転／分の超低速にて駆動される。
る機械用のブラシレスモータの機械的構成について、図
２を参照して説明する。該ブラシレスモータ４０は、歯
の研削時に４万回転／分で駆動されると共に、歯根治療
時には、数１０回転／分の超低速にて駆動される。
【００１９】セラミックスリーブから成るロータ５０の
外周にセラミックスリーブから成るステータ６０が配設
されており、該ステータ６０にはエアーが供給されて、
通孔６６から排出されることでラジアル静圧軸受けを形
成している。該ロータ５０の外周には、４個の界磁マグ
ネット５２が配設されている。また、ステータ６０の外
周には、図１（Ａ）を参照して上述した３組のコイル６
２が取り付けられている。更に、コイル６２の外側に
は、ヨーク６９が配設されている。このロータ５０の図
中右端部及び左端部には、マグネット５４Ａ、５４Ｂが
配設され、ステータ６０側に取り付けられたマグネット
６４Ａ、６４Ｂとの反発力によりロータ５０のスラスト
方向への移動が規制される。なお、該ブラシレスモータ
には、界磁マグネット５２の極性を検出するための図示
しないホールＩＣが取り付けられている。
外周にセラミックスリーブから成るステータ６０が配設
されており、該ステータ６０にはエアーが供給されて、
通孔６６から排出されることでラジアル静圧軸受けを形
成している。該ロータ５０の外周には、４個の界磁マグ
ネット５２が配設されている。また、ステータ６０の外
周には、図１（Ａ）を参照して上述した３組のコイル６
２が取り付けられている。更に、コイル６２の外側に
は、ヨーク６９が配設されている。このロータ５０の図
中右端部及び左端部には、マグネット５４Ａ、５４Ｂが
配設され、ステータ６０側に取り付けられたマグネット
６４Ａ、６４Ｂとの反発力によりロータ５０のスラスト
方向への移動が規制される。なお、該ブラシレスモータ
には、界磁マグネット５２の極性を検出するための図示
しないホールＩＣが取り付けられている。
【００２０】図３は第１実施形態に係るブラシレスモー
タ駆動回路を示している。ブラシレスモータ駆動回路
は、上記界磁マグネットの極性を検出するためのホール
ＩＣ１０からの信号をフィルタするフィルタ１２と、三
角波を発生する三角波発生回路１８と、該ホールＩＣか
らの信号を平滑化してブラシレスモータの回転速度を電
圧値に変換したＤＡ信号を生成するＤ／Ａ変換回路１９
と、ブラシレスモータをＰＷＭ方式で制御するコンパレ
ータ１６とを備える。
タ駆動回路を示している。ブラシレスモータ駆動回路
は、上記界磁マグネットの極性を検出するためのホール
ＩＣ１０からの信号をフィルタするフィルタ１２と、三
角波を発生する三角波発生回路１８と、該ホールＩＣか
らの信号を平滑化してブラシレスモータの回転速度を電
圧値に変換したＤＡ信号を生成するＤ／Ａ変換回路１９
と、ブラシレスモータをＰＷＭ方式で制御するコンパレ
ータ１６とを備える。
【００２１】ＣＰＵ（プログラマブル・ロジック・デバ
イス）１４は、フィルタ１２からのホールＩＣ１０の信
号と、該コンパレータ１６からのＰＷＭ出力とに基づ
き、或いはＣＴで検出した負荷電流に基づきパワー回路
２０の駆動信号を生成する。
イス）１４は、フィルタ１２からのホールＩＣ１０の信
号と、該コンパレータ１６からのＰＷＭ出力とに基づ
き、或いはＣＴで検出した負荷電流に基づきパワー回路
２０の駆動信号を生成する。
【００２２】図３に示すパワー回路２０の回路構成につ
いて、図４を参照して説明する。パワー回路２０は、電
源Ｖｃｃ側と接続された２個の上段側ＦＥＴ１、ＦＥＴ
３及び下段側ＦＥＴ２、ＦＥＴ４から成るブリッジ回路
として構成されている。該上段側及び下段側ＦＥＴ１〜
ＦＥＴ４には、それぞれをオン・オフするための４個の
フォトカプラＦＣ１〜ＦＣ４が接続されている。
いて、図４を参照して説明する。パワー回路２０は、電
源Ｖｃｃ側と接続された２個の上段側ＦＥＴ１、ＦＥＴ
３及び下段側ＦＥＴ２、ＦＥＴ４から成るブリッジ回路
として構成されている。該上段側及び下段側ＦＥＴ１〜
ＦＥＴ４には、それぞれをオン・オフするための４個の
フォトカプラＦＣ１〜ＦＣ４が接続されている。
【００２３】上段側ＦＥＴ１をオン・オフするフォトカ
プラＦＣ１の入力は、ダイオードＤ１を介して＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインに接続され、また、該フォトカ
プラＦＣ１の出力側はＦＥＴ１のゲート側へ接続されて
いる。該フォトカプラＦＣ１へ直列に、抵抗器Ｒ１が接
続されている。このフォトカプラＦＣ１及び抵抗器Ｒ１
と該コンデンサＣ１と直列に、下段側ＦＥＴ２と接続さ
れている。
プラＦＣ１の入力は、ダイオードＤ１を介して＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインに接続され、また、該フォトカ
プラＦＣ１の出力側はＦＥＴ１のゲート側へ接続されて
いる。該フォトカプラＦＣ１へ直列に、抵抗器Ｒ１が接
続されている。このフォトカプラＦＣ１及び抵抗器Ｒ１
と該コンデンサＣ１と直列に、下段側ＦＥＴ２と接続さ
れている。
【００２４】下段側ＦＥＴ２をオン・オフするフォトカ
プラＦＣ２の入力は、ダイオードＤ２を介して＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインに接続され、また、該フォトカ
プラＦＣ２の出力側は、ＦＥＴ２のゲート側へ接続され
ると共に、抵抗器Ｒ２を介してアースに接続されてい
る。なお、上段のＦＥＴ１と下段のＦＥＴ２とは、直列
に接続されており、該ＦＥＴ１とＦＥＴ２との接続点か
らブラシレスモータの固定子コイルのＷ相に電流が印加
されるように構成されている。
プラＦＣ２の入力は、ダイオードＤ２を介して＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインに接続され、また、該フォトカ
プラＦＣ２の出力側は、ＦＥＴ２のゲート側へ接続され
ると共に、抵抗器Ｒ２を介してアースに接続されてい
る。なお、上段のＦＥＴ１と下段のＦＥＴ２とは、直列
に接続されており、該ＦＥＴ１とＦＥＴ２との接続点か
らブラシレスモータの固定子コイルのＷ相に電流が印加
されるように構成されている。
【００２５】このパワー回路２０の動作について説明す
る。ここで、固定子コイルのＷ相が励磁される際には、
図１に示すＣＰＵ１４からの信号により、図２に示すフ
ォトカプラＦＣ１、ＦＣ４がオンされ、該フォトカプラ
ＦＣ１により上段のＦＥＴ１がオンされると共に、該フ
ォトカプラＦＣ４により下段のＦＥＴ４がオンされる
と、電源電圧ＶｃｃがコイルのＷ相へ印加される。この
際に、＋１５ＶのＦＥＴ制御電圧ラインからの電流が、
ダイオードＤ３、コンデンサＣ３を介して該ＦＥＴ４側
へ流れ、コンデンサＣ３に図中で示す極性に電荷を蓄え
る。
る。ここで、固定子コイルのＷ相が励磁される際には、
図１に示すＣＰＵ１４からの信号により、図２に示すフ
ォトカプラＦＣ１、ＦＣ４がオンされ、該フォトカプラ
ＦＣ１により上段のＦＥＴ１がオンされると共に、該フ
ォトカプラＦＣ４により下段のＦＥＴ４がオンされる
と、電源電圧ＶｃｃがコイルのＷ相へ印加される。この
際に、＋１５ＶのＦＥＴ制御電圧ラインからの電流が、
ダイオードＤ３、コンデンサＣ３を介して該ＦＥＴ４側
へ流れ、コンデンサＣ３に図中で示す極性に電荷を蓄え
る。
【００２６】次に、固定子コイルのＵ相が励磁される際
には、ＣＰＵ１４からの信号によりフォトカプラＦＣ
３、ＦＣ２がオンされる。ここで、フォトカプラＦＣ３
がオンすると、上記ＦＥＴ４がオンされた際にコンデン
サＣ３に充電された電荷が、該フォトカプラＦＣ３を通
ってＦＥＴ３のゲートに印加され、該ＦＥＴ３をオンす
る。他方、フォトカプラＦＣ２のオンにより、＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインからの電流がダイオードＤ２、
該フォトカプラＦＣ２、抵抗器Ｒ２を介してアース側へ
流れ、抵抗器Ｒ２で分圧された電位がＦＥＴ２のゲート
側へ加わり、該ＦＥＴ２をオンにする。ＦＥＴ３、ＦＥ
Ｔ２のオンによりＵ相のコイルに電源電圧Ｖｃｃが印加
される。また、ＦＥＴ２のオンによって、コンデンサＣ
１が図中の極性に充電される。
には、ＣＰＵ１４からの信号によりフォトカプラＦＣ
３、ＦＣ２がオンされる。ここで、フォトカプラＦＣ３
がオンすると、上記ＦＥＴ４がオンされた際にコンデン
サＣ３に充電された電荷が、該フォトカプラＦＣ３を通
ってＦＥＴ３のゲートに印加され、該ＦＥＴ３をオンす
る。他方、フォトカプラＦＣ２のオンにより、＋１５Ｖ
のＦＥＴ制御電圧ラインからの電流がダイオードＤ２、
該フォトカプラＦＣ２、抵抗器Ｒ２を介してアース側へ
流れ、抵抗器Ｒ２で分圧された電位がＦＥＴ２のゲート
側へ加わり、該ＦＥＴ２をオンにする。ＦＥＴ３、ＦＥ
Ｔ２のオンによりＵ相のコイルに電源電圧Ｖｃｃが印加
される。また、ＦＥＴ２のオンによって、コンデンサＣ
１が図中の極性に充電される。
【００２７】以上説明したように、下段側のフォトカプ
ラＦＣ２、ＦＣ４により下段ＦＥＴ２、ＦＥＴ４をオン
した際に、下段のＦＥＴ２、ＦＥＴ４へ直列に接続され
たコンデンサＣ１、Ｃ３を充電し、充電された電荷を用
いて、該コンデンサＣ１、Ｃ３へ並列に接続された上段
のフォトカプラＦＣ１、ＦＣ３により上段ＦＥＴ１、Ｆ
ＥＴ３をオンする。このため、三相のブラシレスモータ
駆動回路の上段側及び下段側ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を単一
の電源（＋１５ＶのＦＥＴ制御電圧）で駆動できる。
ラＦＣ２、ＦＣ４により下段ＦＥＴ２、ＦＥＴ４をオン
した際に、下段のＦＥＴ２、ＦＥＴ４へ直列に接続され
たコンデンサＣ１、Ｃ３を充電し、充電された電荷を用
いて、該コンデンサＣ１、Ｃ３へ並列に接続された上段
のフォトカプラＦＣ１、ＦＣ３により上段ＦＥＴ１、Ｆ
ＥＴ３をオンする。このため、三相のブラシレスモータ
駆動回路の上段側及び下段側ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を単一
の電源（＋１５ＶのＦＥＴ制御電圧）で駆動できる。
【００２８】引き続き、図３を参照して駆動回路のブラ
シレスモータ高速回転時（４万回転／分）の制御動作に
つい説明する。ブラシレスモータ駆動回路は、２０００
〜３０００回転／分を越える高速回転時において、回転
数をホールＩＣ１０からの信号により検出して速度フィ
ードバック制御を実施する。この際に、方形波ＰＷＭ方
式を用いてコイルへ電流を印加する。
シレスモータ高速回転時（４万回転／分）の制御動作に
つい説明する。ブラシレスモータ駆動回路は、２０００
〜３０００回転／分を越える高速回転時において、回転
数をホールＩＣ１０からの信号により検出して速度フィ
ードバック制御を実施する。この際に、方形波ＰＷＭ方
式を用いてコイルへ電流を印加する。
【００２９】即ち、ホールＩＣ１０がブラシレスモータ
のロータ５０に取り付けられた界磁マグネット５２の極
性を検出した信号を出力する。Ｄ／Ａ変換回路１９が、
この信号を平滑化してブラシレスモータの回転速度を電
圧値に変換したＤＡ信号を生成する。そして、コンパレ
ータ１６は、該ＤＡ信号と、三角波発生回路１８からの
三角波とを比較して、図５（イ）、（ロ）に示すような
方形波ＰＷＭ信号を生成する。該方形波ＰＷＭ信号は、
一定の周期Ｔ（２０KHz）で、目標速度に対して実測速
度が等しいときには、図５（イ）に示すように波幅ｔ１
の短い矩形波が出力され、目標速度に対して実測速度が
低いときには、図５（ロ）に示すように波幅ｔ１’の長
い矩形波が出力される。
のロータ５０に取り付けられた界磁マグネット５２の極
性を検出した信号を出力する。Ｄ／Ａ変換回路１９が、
この信号を平滑化してブラシレスモータの回転速度を電
圧値に変換したＤＡ信号を生成する。そして、コンパレ
ータ１６は、該ＤＡ信号と、三角波発生回路１８からの
三角波とを比較して、図５（イ）、（ロ）に示すような
方形波ＰＷＭ信号を生成する。該方形波ＰＷＭ信号は、
一定の周期Ｔ（２０KHz）で、目標速度に対して実測速
度が等しいときには、図５（イ）に示すように波幅ｔ１
の短い矩形波が出力され、目標速度に対して実測速度が
低いときには、図５（ロ）に示すように波幅ｔ１’の長
い矩形波が出力される。
【００３０】ＣＰＵ１４は、フィルタ１２からのホール
ＩＣ１０の信号に基づきコイル６２と界磁マグネット５
２との相対的な位置位置関係を検出すると共に、該コン
パレータ１６からのＰＷＭ出力に基づき、パワー回路２
０の駆動信号を生成する。高回転時には、回転数を直接
検出してフィードバックを行うため高い回転精度を実現
できる。
ＩＣ１０の信号に基づきコイル６２と界磁マグネット５
２との相対的な位置位置関係を検出すると共に、該コン
パレータ１６からのＰＷＭ出力に基づき、パワー回路２
０の駆動信号を生成する。高回転時には、回転数を直接
検出してフィードバックを行うため高い回転精度を実現
できる。
【００３１】次に、該駆動回路のブラシレスモータ超低
速回転時（数１０回転／分）の動作につい説明する。ブ
ラシレスモータ駆動回路は、２０００〜３０００回転／
分未満の低速回転時に、上述した高速回転時の速度フィ
ードバック制御の方形波ＰＷＭ方式から、トルクフィー
ドバック制御の正弦波ＰＷＭ方式に切り換えてブラシレ
スモータを制御する。即ち、回磁マグネットの磁極位置
とコイル励磁電圧波形との位相差によって負荷を検出
し、負荷に応じて正弦波の波高値を変化させ、Ｄ／Ａ信
号を生成する。このＤ／Ａ信号と負荷を比較して、正弦
波から励磁指令によりコイルを励磁する。
速回転時（数１０回転／分）の動作につい説明する。ブ
ラシレスモータ駆動回路は、２０００〜３０００回転／
分未満の低速回転時に、上述した高速回転時の速度フィ
ードバック制御の方形波ＰＷＭ方式から、トルクフィー
ドバック制御の正弦波ＰＷＭ方式に切り換えてブラシレ
スモータを制御する。即ち、回磁マグネットの磁極位置
とコイル励磁電圧波形との位相差によって負荷を検出
し、負荷に応じて正弦波の波高値を変化させ、Ｄ／Ａ信
号を生成する。このＤ／Ａ信号と負荷を比較して、正弦
波から励磁指令によりコイルを励磁する。
【００３２】ここで、ＣＰＵ１４は、低速回転におい
て、回磁マグネットの磁極位置とコイル励磁電圧波形と
の位相差によって負荷を検出し、モータが脱調しないよ
うにブラシレスモータのコイルを励磁する。この際に、
該ＣＰＵ１４は、図５の（ハ）に示すように２つの正弦
波と三角波とを組み合わせることにより、（へ）に示す
正弦波ＰＷＭ信号を生成する。第１実施態様では、負荷
により大きく変動するトルクに応じて正弦波の波高値
（ＰＷＭデューティ比）を制御するため、低回転で発生
し易い脱調を未然に防ぐことができる。また、低回転で
方形波ＰＷＭ信号を印加するとブラシレスモータが間欠
的に回転するが、本実施態様では正弦波ＰＷＭ信号を印
加しているため、円滑に回転させることができる。
て、回磁マグネットの磁極位置とコイル励磁電圧波形と
の位相差によって負荷を検出し、モータが脱調しないよ
うにブラシレスモータのコイルを励磁する。この際に、
該ＣＰＵ１４は、図５の（ハ）に示すように２つの正弦
波と三角波とを組み合わせることにより、（へ）に示す
正弦波ＰＷＭ信号を生成する。第１実施態様では、負荷
により大きく変動するトルクに応じて正弦波の波高値
（ＰＷＭデューティ比）を制御するため、低回転で発生
し易い脱調を未然に防ぐことができる。また、低回転で
方形波ＰＷＭ信号を印加するとブラシレスモータが間欠
的に回転するが、本実施態様では正弦波ＰＷＭ信号を印
加しているため、円滑に回転させることができる。
【００３３】この第１実施態様では、ブラシレスモータ
の制御方式を低速（正弦波ＰＷＭ方式）と高速（方形波
ＰＷＭ方式）とで切り換えるため回路構成が複雑となる
が、三相のブラシレスモータを二相励磁しているため、
制御機構を簡易に構成できる利点がある。特に、用途に
応じて、低速域、又は高速域のいすれかに使用範囲が限
定されれば、制御機構は簡単に構成できる。
の制御方式を低速（正弦波ＰＷＭ方式）と高速（方形波
ＰＷＭ方式）とで切り換えるため回路構成が複雑となる
が、三相のブラシレスモータを二相励磁しているため、
制御機構を簡易に構成できる利点がある。特に、用途に
応じて、低速域、又は高速域のいすれかに使用範囲が限
定されれば、制御機構は簡単に構成できる。
【００３４】以上記述したように本発明の実施態様の駆
動回路は、高速でブラシレスモータを制御する際には、
界磁マグネットの極性検出用のホールＩＣの出力に基づ
き回転数を検出するため、回転数検出用の素子を用いる
ことなく速度フィードバック制御を行い得る。一方、低
速でブラシレスモータを制御する際に、回転数を検出し
てフィードバック制御を行うにはホールＩＣの出力では
情報量が不足する。このため、低速時には、トルクを検
出し負荷に基づきトルクフィードバック制御を行い、ブ
ラシレスモータの回転を安定させる。
動回路は、高速でブラシレスモータを制御する際には、
界磁マグネットの極性検出用のホールＩＣの出力に基づ
き回転数を検出するため、回転数検出用の素子を用いる
ことなく速度フィードバック制御を行い得る。一方、低
速でブラシレスモータを制御する際に、回転数を検出し
てフィードバック制御を行うにはホールＩＣの出力では
情報量が不足する。このため、低速時には、トルクを検
出し負荷に基づきトルクフィードバック制御を行い、ブ
ラシレスモータの回転を安定させる。
【００３５】また、ブラシレスモータを低速（２０００
〜３０００回転数未満）で回転する際には、正弦波ＰＷ
Ｍ方式にて駆動し、ブラシレスモータを高速（２０００
〜３０００回転数以上）で回転する際には、方形波ＰＷ
Ｍ方式にて駆動するため、低速及び高速にて安定してブ
ラシレスモータを駆動することができる。
〜３０００回転数未満）で回転する際には、正弦波ＰＷ
Ｍ方式にて駆動し、ブラシレスモータを高速（２０００
〜３０００回転数以上）で回転する際には、方形波ＰＷ
Ｍ方式にて駆動するため、低速及び高速にて安定してブ
ラシレスモータを駆動することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、請求項１、２４の発明に
よれば、第１の相と第２の相との２つの相を励磁するこ
とで三相を励磁するため、簡易な回路構成で三相モータ
を駆動できる。
よれば、第１の相と第２の相との２つの相を励磁するこ
とで三相を励磁するため、簡易な回路構成で三相モータ
を駆動できる。
【００３７】請求項３の発明では、ブラシレスモータを
低速及び高速駆動するために、低速励磁回路と高速励磁
回路とを備えるが、二相にて回転磁界を発生してブラシ
レスモータを駆動するため、簡易に構成できる。従っ
て、簡易な構成で三相ブラシレスモータを幅広い回転域
にて駆動することが可能となる。
低速及び高速駆動するために、低速励磁回路と高速励磁
回路とを備えるが、二相にて回転磁界を発生してブラシ
レスモータを駆動するため、簡易に構成できる。従っ
て、簡易な構成で三相ブラシレスモータを幅広い回転域
にて駆動することが可能となる。
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の第１実
施態様に係るブラシレスモータの結線を示す説明図であ
る。
施態様に係るブラシレスモータの結線を示す説明図であ
る。
【図２】第１実施態様に係るブラシレスモータの構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施態様に係るブラシレスモータ
駆動回路のブロック図である。
駆動回路のブロック図である。
【図４】図３に示すパワー回路の回路図である。
【図５】図３に示すパワー回路の正弦波ＰＷＭ方式用の
信号及び方形波ＰＷＭ方式用の信号を示す波形図であ
る。
信号及び方形波ＰＷＭ方式用の信号を示す波形図であ
る。
【図６】従来技術に係るパワー回路の回路図である。
１０ ホールＩＣ １２ フィルタ １４ ＣＰＵ １６ コンパレータ １８ 三角波発生回路 ２０ パワー回路 ４０ ブラシレスモータ ５０ ロータ ５２ 界磁マグネット ６０ ステータ ６２ コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 久 神奈川県相模原市上鶴間2647−１−604 ライオンズガーデン町田604 (72)発明者 八代 洋和 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１−１ イビ デン株式会社大垣北工場内 (56)参考文献 特開 昭59−14387（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290174（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303393（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/14
Claims (4)
- 【請求項１】 ロータと、該ロータを回転するための第
１相、第２相、第３相のコイルを有するステータとから
成る三相モータの駆動回路であって、 第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記第１相
の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励磁回路
を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態で３相
モータを駆動することを特徴とする三相モータ駆動回
路。 - 【請求項２】 前記励磁回路は、前記二相の励磁信号を
正弦波ＰＷＭ励磁信号又は方形波ＰＷＭ励磁信号として
与えることを特徴とする請求項１の三相モータ駆動回
路。 - 【請求項３】 界磁マグネットを有するロータと、該ロ
ータを回転可能に支承するラジアル空気軸受けと、該ラ
ジアル空気軸受けの外周に配設され、前記ロータを回転
するための第１相、第２相、第３相のコイルを有するス
テータとから成る歯科機械用の三相ブラシレスモータの
駆動回路であって、 ブラシレスモータの低速回転時に、６０°位相の異なる
二相の正弦波ＰＷＭ励磁信号を与える低速励磁回路と、 ブラシレスモータの高速回転時に、６０°位相の異なる
二相の方形波ＰＷＭ励磁信号を与える高速励磁回路と、
を備えることを特徴とする歯科機械用のブラシレスモー
タ駆動回路。 - 【請求項４】 ロータと、該ロータを回転するための第
１相、第２相、第３相のコイルを有するステータとから
成る三相モータの駆動方法であって、 第１相に励磁信号を与えると共に、第２相に前記第１相
の励磁信号と６０°位相の異なる信号を与える励磁回路
を備え、第３相のコイルをアースに接続した状態で３相
モータを駆動することを特徴とする三相モータ駆動方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099097A JP3240045B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 三相モータ駆動回路及び三相モータ駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099097A JP3240045B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 三相モータ駆動回路及び三相モータ駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285979A JPH10285979A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3240045B2 true JP3240045B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=14288757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10099097A Expired - Fee Related JP3240045B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 三相モータ駆動回路及び三相モータ駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240045B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4655119B2 (ja) | 2008-07-28 | 2011-03-23 | 株式会社デンソー | 電力変換回路、及び多相回転機の制御装置 |
| CN103890885A (zh) * | 2011-08-18 | 2014-06-25 | Enzo设计株式会社 | 薄膜电容器装置 |
| CN103187915B (zh) * | 2012-11-07 | 2015-06-03 | 东北大学 | 基于组态的励磁发电储能控制装置及方法 |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP10099097A patent/JP3240045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10285979A (ja) | 1998-10-23 |
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