JP3245098B2 - センサレス・ブラシレス直流モータの駆動方法 - Google Patents
センサレス・ブラシレス直流モータの駆動方法Info
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- JP3245098B2 JP3245098B2 JP23843597A JP23843597A JP3245098B2 JP 3245098 B2 JP3245098 B2 JP 3245098B2 JP 23843597 A JP23843597 A JP 23843597A JP 23843597 A JP23843597 A JP 23843597A JP 3245098 B2 JP3245098 B2 JP 3245098B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサレス・ブラ
シレス直流モータの駆動方法、より詳細には、始動時に
は、駆動コイルを順次励磁して低速の回転磁界を発生さ
せ、該回転磁界に追従して磁極回転子を回転させ、始動
後は、該磁極回転子の回転によって前記駆動コイルに発
生される逆起電力のゼロクロスからゼロクロスまでを検
出して該磁極回転子の回転位置を予測し、この予測位置
に基づいて前記駆動コイルを励磁することにより、前記
磁極回転子を同期回転させるようにしたものである。
シレス直流モータの駆動方法、より詳細には、始動時に
は、駆動コイルを順次励磁して低速の回転磁界を発生さ
せ、該回転磁界に追従して磁極回転子を回転させ、始動
後は、該磁極回転子の回転によって前記駆動コイルに発
生される逆起電力のゼロクロスからゼロクロスまでを検
出して該磁極回転子の回転位置を予測し、この予測位置
に基づいて前記駆動コイルを励磁することにより、前記
磁極回転子を同期回転させるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、ブラシレス直流モータの基本原
理を説明するための図で、図中、Ｒは磁極回転子（ロー
タ）、Ｗ１〜Ｗ３はモータの駆動コイル（ステータコイ
ル）、Ｈ１〜Ｈ３はホール素子、Ｑ１〜Ｑ３はトランジ
スタで、ブラシレス直流モータは、図示のように、磁極
回転子Ｒを有し、その回転子Ｒの位置（磁極）を無接触
で検出し、その検出信号に基づいて駆動コイルに駆動パ
ルスを順次印加する直流モータである。回転子Ｒの位置
を無接触で検出する方法としては、空間を伝搬する光，
音，電界，磁界，熱などを検出する方法等、種々ある
が、図７には、電界を検出するホール素子を用いる例が
示してある。
理を説明するための図で、図中、Ｒは磁極回転子（ロー
タ）、Ｗ１〜Ｗ３はモータの駆動コイル（ステータコイ
ル）、Ｈ１〜Ｈ３はホール素子、Ｑ１〜Ｑ３はトランジ
スタで、ブラシレス直流モータは、図示のように、磁極
回転子Ｒを有し、その回転子Ｒの位置（磁極）を無接触
で検出し、その検出信号に基づいて駆動コイルに駆動パ
ルスを順次印加する直流モータである。回転子Ｒの位置
を無接触で検出する方法としては、空間を伝搬する光，
音，電界，磁界，熱などを検出する方法等、種々ある
が、図７には、電界を検出するホール素子を用いる例が
示してある。
【０００３】図７において、Ｍは回転機構部で、該回転
機構部の構造は、回転部分と固定部分に大別でき、回転
部分は、磁極回転子Ｒと、外部にトルクを伝達するシャ
フト（図示せず）から構成され、固定部分は、磁極回転
子Ｒとの相互作用により該磁極回転子Ｒに回転トルクを
発生させるコイルＷ１〜Ｗ３と、磁極回転子Ｒの磁極
（位置）を検出するホール素子Ｈ１〜Ｈ３から構成され
ている。
機構部の構造は、回転部分と固定部分に大別でき、回転
部分は、磁極回転子Ｒと、外部にトルクを伝達するシャ
フト（図示せず）から構成され、固定部分は、磁極回転
子Ｒとの相互作用により該磁極回転子Ｒに回転トルクを
発生させるコイルＷ１〜Ｗ３と、磁極回転子Ｒの磁極
（位置）を検出するホール素子Ｈ１〜Ｈ３から構成され
ている。
【０００４】図７において、いま、ホール素子Ｈ１が回
転子Ｒの磁極のＮを検知すると、トランジスタＱ１がオ
ンし、電源Ｅから矢印のように電流が流れ、コイルＷ１
に磁極Ｓができる。すると、回転子の磁極Ｎが引き付け
られ、回転子Ｒは矢印の方向に回転する。すると、ホー
ル素子Ｈ２が回転子Ｒの磁極のＳを検知して、トランジ
スタＱ２がオンする。今度は、電源ＥからＱ２を通して
コイルＷ２に電流が流れ、磁極Ｓができ、回転子のＮが
引き付けられ、回転子は更に矢印の方向に回転する。以
下、順次、これを繰り返し、回転子Ｒは回転を続ける。
転子Ｒの磁極のＮを検知すると、トランジスタＱ１がオ
ンし、電源Ｅから矢印のように電流が流れ、コイルＷ１
に磁極Ｓができる。すると、回転子の磁極Ｎが引き付け
られ、回転子Ｒは矢印の方向に回転する。すると、ホー
ル素子Ｈ２が回転子Ｒの磁極のＳを検知して、トランジ
スタＱ２がオンする。今度は、電源ＥからＱ２を通して
コイルＷ２に電流が流れ、磁極Ｓができ、回転子のＮが
引き付けられ、回転子は更に矢印の方向に回転する。以
下、順次、これを繰り返し、回転子Ｒは回転を続ける。
【０００５】上述のように、ブラシレス直流モータにお
いては、回転子の位置を検知することが必要であり、そ
のため、位置センサを必要とし、更には、該センサのた
めの配線を必要とし、特に、小型の直流モータを使用し
たい場合において、これらセンサの配設やそのための配
線はモータの小型化を防げる大きな要因となっていた。
いては、回転子の位置を検知することが必要であり、そ
のため、位置センサを必要とし、更には、該センサのた
めの配線を必要とし、特に、小型の直流モータを使用し
たい場合において、これらセンサの配設やそのための配
線はモータの小型化を防げる大きな要因となっていた。
【０００６】上述のごときブラシレス直流モータにおけ
るセンサの使用をなくすための一手段とし、現在、磁極
回転子の位置検出にＣＰＵを使用し、モータコイルに発
生する逆起電力のゼロクロス（逆起電力がマイナスから
プラスもしくはプラスからマイナスに移り変わる場所）
を検出した後、タイマを使用して回転子の位置を予測し
て駆動用のスイッチングパルスを出力することが行われ
ている。
るセンサの使用をなくすための一手段とし、現在、磁極
回転子の位置検出にＣＰＵを使用し、モータコイルに発
生する逆起電力のゼロクロス（逆起電力がマイナスから
プラスもしくはプラスからマイナスに移り変わる場所）
を検出した後、タイマを使用して回転子の位置を予測し
て駆動用のスイッチングパルスを出力することが行われ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のごと
く、磁極回転子の位置検出にＣＰＵを用い、モータコイ
ルに発生する逆起電力のゼロクロスを検出した後、タイ
マを用いて回転子の位置を予測し、駆動用のスイッチン
グパルスを発生する場合、特に、低速回転時、負荷発生
等によって回転速度が低下した場合に、速度計測時間遅
れによって、前記回転速度低下に対するフィードバック
制御が遅れ、磁極回転子の回転を時間遅れなく、高精度
に制御することができなかった。
く、磁極回転子の位置検出にＣＰＵを用い、モータコイ
ルに発生する逆起電力のゼロクロスを検出した後、タイ
マを用いて回転子の位置を予測し、駆動用のスイッチン
グパルスを発生する場合、特に、低速回転時、負荷発生
等によって回転速度が低下した場合に、速度計測時間遅
れによって、前記回転速度低下に対するフィードバック
制御が遅れ、磁極回転子の回転を時間遅れなく、高精度
に制御することができなかった。
【０００８】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、特に、センサレス・ブラシレス直流モータ
の回転を、制御時間遅れなく、高精度に行うことを目的
としてなされたものである。
れたもので、特に、センサレス・ブラシレス直流モータ
の回転を、制御時間遅れなく、高精度に行うことを目的
としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の角度間
隔をもって配設された複数の駆動コイルと、該駆動コイ
ルへの通電によって回転される磁極回転子より成り、前
記複数の駆動コイルに順次通電することによって前記磁
極回転子を回転させるブラシレス直流モータにおいて、
始動時は、前記駆動コイルを順次励磁して低速の回転磁
界を発生させて前記磁極回転子を回転させ、所定回転数
に達した後は、前記磁極回転子の回転により前記駆動コ
イルに発生される逆起電力のゼロクロスからゼロクロス
までの時間計測を全相について行い、全相について前記
磁極回転子の回転位置を予測し、全相に対して前記各予
測位置に応じて前記駆動コイルを励磁して前記磁極回転
子を同期回転するようにしたことを特徴とし、もって、
フィードバック制御の時間遅れをなくし、高精度に回転
制御できるようにしたものである。
隔をもって配設された複数の駆動コイルと、該駆動コイ
ルへの通電によって回転される磁極回転子より成り、前
記複数の駆動コイルに順次通電することによって前記磁
極回転子を回転させるブラシレス直流モータにおいて、
始動時は、前記駆動コイルを順次励磁して低速の回転磁
界を発生させて前記磁極回転子を回転させ、所定回転数
に達した後は、前記磁極回転子の回転により前記駆動コ
イルに発生される逆起電力のゼロクロスからゼロクロス
までの時間計測を全相について行い、全相について前記
磁極回転子の回転位置を予測し、全相に対して前記各予
測位置に応じて前記駆動コイルを励磁して前記磁極回転
子を同期回転するようにしたことを特徴とし、もって、
フィードバック制御の時間遅れをなくし、高精度に回転
制御できるようにしたものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるセンサレス
・ブラシレス直流パルスモータ駆動回路の一例を説明す
るための要部構成図で、図中、１は交流（ＡＣ）電源か
らの交流電圧を整流・平滑して直流（ＤＣ）電圧に変換
する整流・平滑回路、２は前記直流電圧を断続するチョ
ッパ及び平滑回路を有する可変直流電圧源、３はモータ
駆動用スイッチング回路、Ｍはブラシレス直流モータ、
４はゼロクロス検出回路、５はワンチップマイコンで、
ブラシレス直流モータＭは、図示例の場合、等角度間隔
に配設された３つの励磁コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３から成
り、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、磁極回転子Ｒが回転すること
によってこれら励磁コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に発生され
る逆起電力を表わしている。
・ブラシレス直流パルスモータ駆動回路の一例を説明す
るための要部構成図で、図中、１は交流（ＡＣ）電源か
らの交流電圧を整流・平滑して直流（ＤＣ）電圧に変換
する整流・平滑回路、２は前記直流電圧を断続するチョ
ッパ及び平滑回路を有する可変直流電圧源、３はモータ
駆動用スイッチング回路、Ｍはブラシレス直流モータ、
４はゼロクロス検出回路、５はワンチップマイコンで、
ブラシレス直流モータＭは、図示例の場合、等角度間隔
に配設された３つの励磁コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３から成
り、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、磁極回転子Ｒが回転すること
によってこれら励磁コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に発生され
る逆起電力を表わしている。
【００１３】図２は、前記励磁コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３
に発生される逆起電力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、及び、これら
逆起電力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のゼロクロスからゼロクロス
まで（図示例の場合、−電圧から＋電圧に変わる時のゼ
ロクロスから＋電圧から−電圧に変わる時のゼロクロス
まで）のゼロクロス検出信号Ｌ１ｓｅｎｓ,Ｌ２ｓｅｎ
ｓ,Ｌ３ｓｅｎｓ及び、これらゼロクロス検出信号によ
って形成されるスイッチング信号Ｌ１＋，Ｌ１−；Ｌ２
＋，Ｌ２−；Ｌ３＋，Ｌ３−を示す。
に発生される逆起電力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、及び、これら
逆起電力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のゼロクロスからゼロクロス
まで（図示例の場合、−電圧から＋電圧に変わる時のゼ
ロクロスから＋電圧から−電圧に変わる時のゼロクロス
まで）のゼロクロス検出信号Ｌ１ｓｅｎｓ,Ｌ２ｓｅｎ
ｓ,Ｌ３ｓｅｎｓ及び、これらゼロクロス検出信号によ
って形成されるスイッチング信号Ｌ１＋，Ｌ１−；Ｌ２
＋，Ｌ２−；Ｌ３＋，Ｌ３−を示す。
【００１４】図３は、図１に示したモータ駆動用スイッ
チング回路３内の詳細図で、図中、Ｓ１＋，Ｓ１−；Ｓ
２＋，Ｓ２−；Ｓ３＋，Ｓ３−は、それぞれ、図２に示
したスイッチング信号Ｌ１＋，Ｌ１−；Ｌ２＋，Ｌ２
−；Ｌ３＋，Ｌ３−によって、オン，オフ制御されるス
イッチで、例えば、図２において、Ｔ２，Ｔ３期間内に
着目すると、Ｌ１＋によってスイッチＳ１＋がオンであ
り、Ｌ２−信号によってスイッチＳ２−がオンであり、
この時、電流は矢印Ｉ12方向に流れている。その間に、
Ｌ３−信号によってスイッチＳ３−がオンとなり、電流
は矢印Ｉ13方向にも流れ、磁界が矢印Ｍ１方向に移動し
始め、次いで、信号Ｌ２−によってスイッチＳ２−がオ
フされ、コイル電流はＩ23のみとなる。
チング回路３内の詳細図で、図中、Ｓ１＋，Ｓ１−；Ｓ
２＋，Ｓ２−；Ｓ３＋，Ｓ３−は、それぞれ、図２に示
したスイッチング信号Ｌ１＋，Ｌ１−；Ｌ２＋，Ｌ２
−；Ｌ３＋，Ｌ３−によって、オン，オフ制御されるス
イッチで、例えば、図２において、Ｔ２，Ｔ３期間内に
着目すると、Ｌ１＋によってスイッチＳ１＋がオンであ
り、Ｌ２−信号によってスイッチＳ２−がオンであり、
この時、電流は矢印Ｉ12方向に流れている。その間に、
Ｌ３−信号によってスイッチＳ３−がオンとなり、電流
は矢印Ｉ13方向にも流れ、磁界が矢印Ｍ１方向に移動し
始め、次いで、信号Ｌ２−によってスイッチＳ２−がオ
フされ、コイル電流はＩ23のみとなる。
【００１５】次いで、Ｔ３，Ｔ４期間において、まず、
信号Ｌ２＋によりスイッチＳ２＋がオンし、コイルＷ２
とＷ３に矢印Ｉ23方向の電流が流れ、コイルＷ３にも電
流が流れる。次いで、信号Ｌ１−によってスイッチＳ１
−が閉じ、コイルＷ１にも電流Ｉ21が流れる。以降、同
様にして、スイッチが切り換わり、電流は、Ｉ12，
Ｉ12＋Ｉ13，Ｉ23，Ｉ23＋Ｉ21，Ｉ31，Ｉ31＋
Ｉ32，Ｉ12と繰り返し、回転磁界がＭ方向に発生し、
磁極回転子Ｒは、該回転磁界Ｍに追従して回転し、各モ
ータコイルＷ１〜Ｗ３に、図２に示したように、逆起電
力を順次発生する。
信号Ｌ２＋によりスイッチＳ２＋がオンし、コイルＷ２
とＷ３に矢印Ｉ23方向の電流が流れ、コイルＷ３にも電
流が流れる。次いで、信号Ｌ１−によってスイッチＳ１
−が閉じ、コイルＷ１にも電流Ｉ21が流れる。以降、同
様にして、スイッチが切り換わり、電流は、Ｉ12，
Ｉ12＋Ｉ13，Ｉ23，Ｉ23＋Ｉ21，Ｉ31，Ｉ31＋
Ｉ32，Ｉ12と繰り返し、回転磁界がＭ方向に発生し、
磁極回転子Ｒは、該回転磁界Ｍに追従して回転し、各モ
ータコイルＷ１〜Ｗ３に、図２に示したように、逆起電
力を順次発生する。
【００１６】図１に示したワンチップマイコン５におい
て、５1〜５3はタイマ（カウンタ）、５4は速度検出処
理部、５5はＰＩ制御部で、カウンタ５1は、ゼロクロス
検出信号Ｌ１ｓｅｎｓの立上り及び立下りの変化をソフ
トウェアにて検出し、そのタイミングにて、カウントを
スタート／ストップすることにより、Ｌ１ｓｅｎｓの立
上り／立下り間の時間を計測する。同様に、カウンタ５
2は、ゼロクロス検出信号Ｌ２ｓｅｎｓの立上り／立下
り間の時間を計測し、カウンタ５3は、ゼロクロス検出
信号Ｌ３ｓｅｎｓの立上り／立下り間の時間を計測し、
この計測時間により、ブラシレス直流モータの現在の回
転速度を速める。このようにして、３相全部について時
間計測することにより、現在の回転速度をより迅速にか
つ正確に測定することができる。
て、５1〜５3はタイマ（カウンタ）、５4は速度検出処
理部、５5はＰＩ制御部で、カウンタ５1は、ゼロクロス
検出信号Ｌ１ｓｅｎｓの立上り及び立下りの変化をソフ
トウェアにて検出し、そのタイミングにて、カウントを
スタート／ストップすることにより、Ｌ１ｓｅｎｓの立
上り／立下り間の時間を計測する。同様に、カウンタ５
2は、ゼロクロス検出信号Ｌ２ｓｅｎｓの立上り／立下
り間の時間を計測し、カウンタ５3は、ゼロクロス検出
信号Ｌ３ｓｅｎｓの立上り／立下り間の時間を計測し、
この計測時間により、ブラシレス直流モータの現在の回
転速度を速める。このようにして、３相全部について時
間計測することにより、現在の回転速度をより迅速にか
つ正確に測定することができる。
【００１７】図４は前述のようにして、Ｌ１ｓｅｎｓ，
Ｌ２ｓｅｎｓ，Ｌ３ｓｅｎｓ全部を測定する理由（作用
効果）を説明するためのタイムチャートで、Ｌ１ｓｅｎ
ｓによってはＡ期間或いはＢ期間をカウントすることが
でき、これによって、Ａ期間又はＢ期間の時間Ｔ１をａ
時点又はｂ時点で計測することができ、これより、モー
タの回転速度を計測することができる。この場合、１相
の信号（Ｌ１ｓｅｎｓ）の変化（１回転）Ａ，Ｂは、同
一のセンサによる検出なので、バラツキは小さい。しか
し、他の相との関係では、センサ位置等の誤差が入り込
み、速度検出誤差が増大する。そのため、Ｌ２ｓｅｎ
ｓ，Ｌ３ｓｅｎｓをも利用して同様に測定すれば、ｃ又
はｄ時点、及びｅ又はｆ時点でも測定することができ、
Ｔ３時間毎にモータの回転速度を検出することができ
る。このように３相全部について、別々に計測すること
により、モータ速度を検出できる時間が早くなり（図４
において、Ｔ３＝Ｔ１／３となり、１相の場合に比して
３倍早くなる）、速度検出に遅れがなく速度制御の応答
性を早くすることができる。このことは、特に、低速回
転時に有効である。上述のようにしてモータの現在の回
転速度を迅速、かつ、正確に検出し、ＰＩ（比例積分）
制御部５5により制御する。
Ｌ２ｓｅｎｓ，Ｌ３ｓｅｎｓ全部を測定する理由（作用
効果）を説明するためのタイムチャートで、Ｌ１ｓｅｎ
ｓによってはＡ期間或いはＢ期間をカウントすることが
でき、これによって、Ａ期間又はＢ期間の時間Ｔ１をａ
時点又はｂ時点で計測することができ、これより、モー
タの回転速度を計測することができる。この場合、１相
の信号（Ｌ１ｓｅｎｓ）の変化（１回転）Ａ，Ｂは、同
一のセンサによる検出なので、バラツキは小さい。しか
し、他の相との関係では、センサ位置等の誤差が入り込
み、速度検出誤差が増大する。そのため、Ｌ２ｓｅｎ
ｓ，Ｌ３ｓｅｎｓをも利用して同様に測定すれば、ｃ又
はｄ時点、及びｅ又はｆ時点でも測定することができ、
Ｔ３時間毎にモータの回転速度を検出することができ
る。このように３相全部について、別々に計測すること
により、モータ速度を検出できる時間が早くなり（図４
において、Ｔ３＝Ｔ１／３となり、１相の場合に比して
３倍早くなる）、速度検出に遅れがなく速度制御の応答
性を早くすることができる。このことは、特に、低速回
転時に有効である。上述のようにしてモータの現在の回
転速度を迅速、かつ、正確に検出し、ＰＩ（比例積分）
制御部５5により制御する。
【００１８】上述のように、低速時、速度計測時間が遅
いと、負荷発生により速度が低下したことの検出が遅
れ、そのために速度を目標に戻すための制御電圧アップ
のタイミングが遅れてしまい、速度低下の大きさが大き
くなり、低速時は停止につながるが、位相余裕がないの
でゲインも大きくできず、ハンチングしやすくなるが、
図５に示すように、サンプリング制御周期毎に、サンプ
リング制御周期時間分の速度低下予測を行うことによ
り、実際の速度低下を検出するよりも早く速度低下を検
出して速度フィードバック制御を行うことにより、応答
性を向上させることができる。
いと、負荷発生により速度が低下したことの検出が遅
れ、そのために速度を目標に戻すための制御電圧アップ
のタイミングが遅れてしまい、速度低下の大きさが大き
くなり、低速時は停止につながるが、位相余裕がないの
でゲインも大きくできず、ハンチングしやすくなるが、
図５に示すように、サンプリング制御周期毎に、サンプ
リング制御周期時間分の速度低下予測を行うことによ
り、実際の速度低下を検出するよりも早く速度低下を検
出して速度フィードバック制御を行うことにより、応答
性を向上させることができる。
【００１９】図５は、前記サンプリング制御の例を説明
するためのタイムチャートで、インターバルタイマ５6
より割り込みをかけ（図５（Ａ））、インターバルタイ
マ５６の周期Ｔでサンプリング制御を行うとともに（図
５（Ｂ））、現在速度より、前回の計測に基づく検出時
間を予測し、予測時間が経過した時は、ワンチップマイ
コンにより、前記周期Ｔ期間における速度低下ΔＶを演
算し（図５（Ｄ））、各周期ＴごとにこのΔＶの低下を
予測し、今回の計測時間を前もって求め、これにより、
速度フィードバックの応答性を高めている。
するためのタイムチャートで、インターバルタイマ５6
より割り込みをかけ（図５（Ａ））、インターバルタイ
マ５６の周期Ｔでサンプリング制御を行うとともに（図
５（Ｂ））、現在速度より、前回の計測に基づく検出時
間を予測し、予測時間が経過した時は、ワンチップマイ
コンにより、前記周期Ｔ期間における速度低下ΔＶを演
算し（図５（Ｄ））、各周期ＴごとにこのΔＶの低下を
予測し、今回の計測時間を前もって求め、これにより、
速度フィードバックの応答性を高めている。
【００２０】更に、本発明においては、図１に示したチ
ョッパ及び平滑回路２により、モータの制御を下げて、
電流の流れ過ぎを防止するようにしている。図６は、上
述のごとき電流の流れ過ぎ防止を説明するための図で、
ブラシレス直流モータは電気的時定数が非常に小さく、
通常のＰＷＭ（オン／オフ）制御のみでは、電流値（Ｌ
１電流）が最大値（ＤＣ電源電圧時）Ｌ１Ａまで上がっ
てしまう。そこで、制御（指令）電圧の大きさをチョッ
パ及び平滑回路２で下げ、モータに流れる電流Ｌ１をＬ
１Ｂに下げる（指令電圧が低いので、電流値も下が
る）。
ョッパ及び平滑回路２により、モータの制御を下げて、
電流の流れ過ぎを防止するようにしている。図６は、上
述のごとき電流の流れ過ぎ防止を説明するための図で、
ブラシレス直流モータは電気的時定数が非常に小さく、
通常のＰＷＭ（オン／オフ）制御のみでは、電流値（Ｌ
１電流）が最大値（ＤＣ電源電圧時）Ｌ１Ａまで上がっ
てしまう。そこで、制御（指令）電圧の大きさをチョッ
パ及び平滑回路２で下げ、モータに流れる電流Ｌ１をＬ
１Ｂに下げる（指令電圧が低いので、電流値も下が
る）。
【００２１】以上には、モータが回転している時の制御
について説明したが、最初に、磁極回転子Ｒを回転させ
るには、駆動コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に順次電流を流し
て回転磁界を発生させ、この回転磁界により磁極回転子
Ｒを回転させ、この磁極回転子Ｒの回転によってモータ
コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に発生する逆起電力を用い、前
述のように、磁極回転子（ロータ）を同期回転させる。
なお、モータの回転速度は、チョッパ及び平滑回路の断
続周期を変えて、直流電圧を変えることで制御する。
について説明したが、最初に、磁極回転子Ｒを回転させ
るには、駆動コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に順次電流を流し
て回転磁界を発生させ、この回転磁界により磁極回転子
Ｒを回転させ、この磁極回転子Ｒの回転によってモータ
コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３に発生する逆起電力を用い、前
述のように、磁極回転子（ロータ）を同期回転させる。
なお、モータの回転速度は、チョッパ及び平滑回路の断
続周期を変えて、直流電圧を変えることで制御する。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、始動時は、低速の回転磁界を発生させ、回転
を始めたのちは、回転子より回転時に発生される逆起電
力のゼロクロスを検出（Ｌ１ｓｅｎｓ，Ｌ２ｓｅｎｓ，
Ｌ３ｓｅｎｓ）して回転子位置を予測し、それに同期し
たモータ駆動電圧パルス（Ｌ１＋，Ｌ１−，Ｌ２＋，Ｌ
２−，Ｌ３＋，Ｌ３−）をワンチップマイコン５により
生成してモータコイルに与えることにより、回転子位置
センサレスで回転制御を行うものであり、特に、回転子
の回転により発生される三相全部の逆起電力のゼロクロ
スからゼロクロス（Ｔ１からＴ４，Ｔ４からＴ１，Ｔ２
からＴ５，Ｔ５からＴ２，Ｔ３からＴ６，Ｔ６からＴ
３）をモータ駆動パルスとして使用することにより、速
度センサ無しで速度サーボ制御を行うことができ、低速
時の速度検出能力を向上させることができる。
によると、始動時は、低速の回転磁界を発生させ、回転
を始めたのちは、回転子より回転時に発生される逆起電
力のゼロクロスを検出（Ｌ１ｓｅｎｓ，Ｌ２ｓｅｎｓ，
Ｌ３ｓｅｎｓ）して回転子位置を予測し、それに同期し
たモータ駆動電圧パルス（Ｌ１＋，Ｌ１−，Ｌ２＋，Ｌ
２−，Ｌ３＋，Ｌ３−）をワンチップマイコン５により
生成してモータコイルに与えることにより、回転子位置
センサレスで回転制御を行うものであり、特に、回転子
の回転により発生される三相全部の逆起電力のゼロクロ
スからゼロクロス（Ｔ１からＴ４，Ｔ４からＴ１，Ｔ２
からＴ５，Ｔ５からＴ２，Ｔ３からＴ６，Ｔ６からＴ
３）をモータ駆動パルスとして使用することにより、速
度センサ無しで速度サーボ制御を行うことができ、低速
時の速度検出能力を向上させることができる。
【００２３】低速時、速度計測時間遅れによる負荷発生
時等の速度低下に対するフィードバック制御遅れを、ワ
ンチップマイコンにより、サンプリング制御周期毎にサ
ンプリング制御周期時間分の速度低下予測演算を行うこ
とにより、実際に速度低下を検出するよりも早く速度低
下を検出することができ、速度フィードバック制御の応
答性を向上させることができる。
時等の速度低下に対するフィードバック制御遅れを、ワ
ンチップマイコンにより、サンプリング制御周期毎にサ
ンプリング制御周期時間分の速度低下予測演算を行うこ
とにより、実際に速度低下を検出するよりも早く速度低
下を検出することができ、速度フィードバック制御の応
答性を向上させることができる。
【００２４】ワンチップマイコンにより、チョッパ回路
を制御してモータ制御電圧を可変制御することにより、
速度サーボ制御／電流制御を行っており、これにより、
電流の流れ過ぎを防止し、的確なる速度制御が行われ、
負荷変動に対するトルク応答を向上することができる。
を制御してモータ制御電圧を可変制御することにより、
速度サーボ制御／電流制御を行っており、これにより、
電流の流れ過ぎを防止し、的確なる速度制御が行われ、
負荷変動に対するトルク応答を向上することができる。
【図１】 本発明によるセンサレス・ブラシレス直流パ
ルスモータ駆動回路の一例を説明するための要部構成図
である。
ルスモータ駆動回路の一例を説明するための要部構成図
である。
【図２】 モータの各巻線に発生させる逆起電力及びそ
のゼロクロス検出信号及び該検出信号から生成されるス
イッチング信号を示す図である。
のゼロクロス検出信号及び該検出信号から生成されるス
イッチング信号を示す図である。
【図３】 図１に示したモータ駆動用スイッチング回路
の動作説明をするための図である。
の動作説明をするための図である。
【図４】 各ゼロクロス信号の時間の求める理由を説明
するための図である。
するための図である。
【図５】 サンプリング制御の例を説明するための図で
ある。
ある。
【図６】 電流の流れ過ぎを防止する例を説明するため
の図である。
の図である。
【図７】 ブラシレス直流モータの基本原理を説明する
ための図である。
ための図である。
１…整流・平滑回路、２…チョッパ・平滑回路、３…モ
ータ駆動用スイッチング回路、４…ゼロクロス検出回
路、５…ワンチップマイコン、Ｍ…モータ、Ｒ…磁極回
転子（ロータ）、Ｗ１〜Ｗ３…モータの駆動コイル（ス
テータコイル）。
ータ駆動用スイッチング回路、４…ゼロクロス検出回
路、５…ワンチップマイコン、Ｍ…モータ、Ｒ…磁極回
転子（ロータ）、Ｗ１〜Ｗ３…モータの駆動コイル（ス
テータコイル）。
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)
- 【請求項１】 所定の角度間隔をもって配設された複数
の駆動コイルと、該駆動コイルへの通電によって回転さ
れる磁極回転子より成り、前記複数の駆動コイルに順次
通電することによって前記磁極回転子を回転させるブラ
シレス直流モータにおいて、始動時は、前記駆動コイル
を順次励磁して低速の回転磁界を発生させて前記磁極回
転子を回転させ、所定回転数に達した後は、前記磁極回
転子の回転により前記駆動コイルに発生される逆起電力
のゼロクロスからゼロクロスまでの時間計測を全相につ
いて行い、全相について前記磁極回転子の回転位置を予
測し、全相に対して前記各予測位置に応じて前記駆動コ
イルを励磁して前記磁極回転子を同期回転するようにし
たことを特徴とするセンサレス・ブラシレス直流モータ
の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23843597A JP3245098B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | センサレス・ブラシレス直流モータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23843597A JP3245098B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | センサレス・ブラシレス直流モータの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1189274A JPH1189274A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3245098B2 true JP3245098B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17030184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23843597A Expired - Lifetime JP3245098B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | センサレス・ブラシレス直流モータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245098B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100321906B1 (ko) * | 1999-12-23 | 2002-01-26 | 신현준 | 집적화 한 교류전동기제어장치 |
| KR20030044165A (ko) * | 2001-11-29 | 2003-06-09 | 디씨티 주식회사 | 리니어 펄스 모터의 위치검출장치 |
| KR100665061B1 (ko) | 2004-12-08 | 2007-01-09 | 삼성전자주식회사 | 모터의 속도 제어장치 및 속도 제어방법 |
| KR100723521B1 (ko) * | 2006-01-12 | 2007-05-30 | 삼성전자주식회사 | 무브러시 직류 모터의 기구적 공차 보상 장치 및 방법과이를 이용한 디스크 드라이브 |
| US7893638B2 (en) | 2006-11-30 | 2011-02-22 | Denso Corporation | Apparatus and method for driving rotary machine |
| JP5196802B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2013-05-15 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置 |
| JP2013005533A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Semiconductor Components Industries Llc | 単相ブラシレスモータの駆動回路 |
| US9571019B2 (en) | 2014-09-19 | 2017-02-14 | Seiko Epson Corporation | Control device of motor, electronic apparatus, recording apparatus, robot, and control method of motor |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP23843597A patent/JP3245098B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日立モータドライバＩＣ、株式会社日立製作所半導体事業部発行、平成７年３月、ｐ５６−５９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1189274A (ja) | 1999-03-30 |
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