JP3331630B2

JP3331630B2 - センサレスモータ駆動方法およびその装置

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Publication number: JP3331630B2
Application number: JP22332092A
Authority: JP
Inventors: 衡一稲垣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JPH0654584A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターの駆動方法お
よびその駆動装置、特に、センサレスモータの駆動方法
およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば２相のブラシレスモータを
駆動する回路においては、ホール素子等の回転検出素子
を用いずに、駆動コイルに発生する逆起電圧を利用して
駆動コイルに通電される駆動電流を切り換えるようにな
されたもの（２相センサレスモータ）として、以下に述
べるようなものが知られている。図４は、従来の２相セ
ンサレスモータの駆動装置２の構成を示す図である。２
相センサレスモータの駆動装置２は、線速一定（ＣＬ
Ｖ）サーボを行うセンサレスモータに適用されるもので
ある。図４において、コイル１０ａおよびコイル１０ｂ
は、２相センサレスモータの駆動コイルである。なお、
２相センサレスモータのコイル１０ａ、１０ｂ以外の部
分は省略してある。

【０００３】コイル駆動装置１１ａ、１１ｂ〜１４ａ、
１４ｂは、パワートランジスタとバッファを含み、コイ
ル１０ａおよびコイル１０ｂを駆動する回路である。論
理回路１５〜１８は、ラッチ回路２０、２１の出力から
コイル１０ａおよびコイル１０ｂの駆動制御信号を生成
する論理回路である。論理回路１９は、比較回路２６ａ
の出力を反転する論理回路である。

【０００４】ラッチ回路２０、２１は、微分回路２３の
出力により制御され、比較回路２６ａ，２６ｂの出力を
ラッチするラッチ回路である。遅延回路２２は、微分回
路２３の出力信号Ｓ２３に時間遅延を加え、電気角で４
５°の位相差を持つスイッチイングタイミング信号を生
成する回路である。微分回路２３は、論理回路２４の出
力信号Ｓ２４の微分を行う論理回路である。微分回路２
３の出力信号Ｓ２３に基づいて各種信号が生成される。

【０００５】論理回路２４は、比較回路２６ａ、２６ｂ
の出力信号Ｓ２６ａ、Ｓ２６ｂの排他的論理和をとる論
理回路である。スイッチ２５は、いわゆるアクティブブ
レーキ制御を行う際等に、図４中にｅで示される点から
入力される制御信号に基づき、コイル駆動装置１１ａ、
１１ｂ〜１４ａ、１４ｂを介してコイル１０ａ、１０ｂ
に流れる電流の向きを逆転し、センサレスモータの単位
時間当たりの回転数（回転速度）等を制御する回路であ
る。

【０００６】比較回路２６ａ、２６ｂは、コイル１０ａ
およびコイル１０ｂの両端（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）、（ｄ）に発生する逆起電圧を検出する回路であ
る。比較回路２６ａ、２６ｂは、それぞれの正入力およ
び負入力に入力される信号を比較し、論理値（１または
０）を出力する。なお、従来の２相センサレスモータの
駆動装置２を構成する各論理回路の論理は図中に示され
ている通りである。

【０００７】以下、従来の２相センサレスモータの駆動
装置２の動作を説明する。２相センサレスモータは、コ
イル１０ａおよびコイル１０ｂに交互に通電することに
より所定の回転動作を得る。コイル１０ａは、対を構成
するコイル駆動装置１１ａと１２ｂ又は、１１ｂと１２
ａの入力をハイレベルすることにより通電され、コイル
１０ｂは、対を構成するコイル駆動装置１３ａと１４ｂ
又は、１３ｂと１４ａの入力をハイレベルにすることに
より通電される。

【０００８】上記各駆動装置１１ａ、ｂ〜１４ａ、１４
ｂの入力信号の論理値を適当に組み合わせることによ
り、コイル１０ａ、１０ｂの任意の方向に電流を流すこ
とができる。例えば、コイル１０ａに、図４中の矢印で
示す方向に電流を流す場合、コイル駆動装置１１ａ、１
２ｂの入力信号を論理値１にし、コイル駆動装置１１
ｂ、１２ａの入力信号を論理値０にする。

【０００９】ここで、コイル１０ａ、１０ｂの両端には
それぞれ比較回路２６ａ、２６ｂが接続され、各コイル
の無通電時に発生する逆起電圧を検出するように構成さ
れている。比較回路２６ａ、２６ｂは、コイル１０ａ、
１０ｂの両端の電位差が０Ｖとなる点（ゼロクロス点）
で論理値が反転する。つまり、従来の２相センサレスモ
ータの駆動装置２では、比較回路２６ａ、２６ｂでコイ
ル１０ａ、１０ｂで発生する逆起電圧のゼロクロス点を
検出することによりセンサレスモータの回転を検出す
る。

【００１０】比較回路２６ａが検出したゼロクロス点は
論理回路１６で論理値が反転されラッチ回路２１および
論理回路２４に入力される。比較回路２６ｂが検出した
ゼロクロス点はラッチ回路２０および論理回路２４に入
力される。

【００１１】ラッチ回路２０、２１では、遅延回路２２
の出力信号Ｓ２２により前記比較回路２６ａ、２６ｂの
出力信号Ｓ２６ａ、Ｓ２６ｂをラッチし、論理回路１５
〜１８、スイッチ２５、およびコイル駆動装置１１ａ、
１１ｂ〜１４ａ、１４ｂを介してコイル１０ａ、１０ｂ
を駆動する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた従来の２
相センサレスモータの駆動装置の動作は、センサレスモ
ータの上記コイルへの印加電圧が安定し、回転速度一定
で動作していることが前提となっている。ここで、セン
サレスモータについて、ＣＬＶ制御が行われている場
合、センサレスモータの回転中、頻繁に回転の加速と制
動が繰り返されることになる。

【００１３】センサレスモータの回転の制動方法には以
下に示す方法が考えられる。第１の方法はショートブレ
ーキ、第２の方法は１相または２相の上記コイルに対す
るＤＣ電流通電、第３の方法は逆転ブレーキ、第４の方
法はアクティブブレーキである。ここで、上記第３の方
法、第４の方法がセンサレスモータに適用される場合、
スイッチのタイミングに影響が生じる。又、印加される
電源が高い周波数で断続されるＰＷＭ制御による駆動時
に於いても同様にスイッチのタイミングに影響が生じ
る。

【００１４】上記逆転ブレーキによる制動は、センサを
有するモータと異なり、位置検出を上記コイルに発生す
る逆起電圧検出によって行い、また、駆動装置中の遅延
回路を通しスイッチングが行なわれるので、センサレス
モータの回転方向により、本来スイッチングすべき位置
に対し、大きくずれが生じる。このため、センサレスモ
ータに上記逆転ブレーキによる制動を行った場合、セン
サレスモータが持っている、いわば本来のブレーキトル
クを得ることができなくなるという問題点がある。

【００１５】一方、センサレスモータに於ける上記アク
ティブブレーキによる制動は、スイッチ２５の切替えに
より、上記コイルを流れる電流の方向を逆にすることに
より行われる。これはセンサ付モータの、逆転ブレーキ
による制動と同等の制動力を有する。しかし、従来の２
相センサレスモータの駆動装置に適用した場合、上記コ
イルに逆電圧を印加し、逆方向に電流を流すので、上記
比較回路はこれをゼロクロス点として検出してしまう。
２相センサレスモータの回転によらないゼロクロス点を
検出するという意味で、以下誤検出という。

【００１６】上記誤検出されたゼロクロス点が原因とな
り、上記コイル駆動回路の入力論理値が予定されないタ
イミングで変化をする。この変化に基づいて従来の２相
センサレスモータの駆動回路の各論理回路の状態が変化
し、動作が不安定となる。以上述べたように、アクティ
ブブレーキを従来の２相センサレスモータの駆動装置に
適用した場合、センサレスモータの制動のたびに、不安
定な動作が生じることになるという問題点がある。ま
た、センサレスモータの制御をダイレクトＰＷＭ制御に
より行った場合でも、ここで述べたのと同様の問題点が
ある。

【００１７】本発明のセンサレスモータの駆動方法およ
びその装置は、以上に述べたような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、センサレスモータの制動方法として、
アクティブブレーキまたはＰＷＭ制御による方法を使用
した場合においても、上記コイルに逆電圧を印加するこ
とに起因するゼロクロス点の誤検出の影響を排除するこ
とができ、動作の安定したセンサレスモータの駆動方法
およびその装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のセンサレスモータの駆動装置は、複数のコ
イルのそれぞれの両端に接続され、前記コイルを付勢す
るドライバ回路と、前記複数のコイルの両端に発生する
電圧のゼロクロス点を検出する比較回路と、前記比較回
路からの信号に基づき、動作周期毎に前記各ドライバ回
路の制御を行う信号を発生する制御回路と、前記動作周
期毎に当該動作周期における前記制御回路の初期内部状
態を記憶する記憶回路と、前記各コイルへの通電を検出
し、通電状態に応じた検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号に基いて対応するコイルにセンサレスモー
タの制動のための逆電圧の印加を検出した場合には、前
記制御回路の内部状態を対応する前記記憶回路に記憶さ
れた初期内部状態に維持することを特徴とする。

【００１９】

【００２０】

【作用】コイルへの通電を検出し、その検出信号に基づ
き、制御回路への通電されているコイルに対応する入力
として、制御回路内部のラッチ回路に記憶され、その動
作周期において変化しない初期内部状態を用いる。これ
により、アクティブブレーキによる制動を行う際のコイ
ルへの印加電圧が制御回路に入力され、ゼロクロス点が
誤検出されることを防止する。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の２相センサレスモータの駆動
装置１の構成を示す図である。図１において、センサレ
スモータの駆動装置１と従来の２相センサレスモータの
駆動回路２の差は、以下の２点である。（１）比較回路２６ａ、２６ｂとラッチ回路２０、２１
の間に、論理回路２８の出力信号で制御されるスイッチ
２７を配設する。（２）論理回路１５、１６の出力Ｓ１５、Ｓ１６を入力
とする論理回路２８を設ける。

【００２２】ここで、論理回路２８の出力Ｓ２８は、論
理回路１５、１６の出力論理値のいずれかが１である場
合、つまり、コイル１０ａに通電されている場合に論理
値１となる。また、スイッチ２７は、上記出力Ｓ２８が
論理値１をとる場合、図１中に示された接続と反対の接
続となる。つまり、スイッチ２７は、比較回路２６ｂと
ラッチ回路２０の出力を出力する。また、上記出力Ｓ２
８が論理値０をとる場合、図１中に示された接続とな
る。つまり、スイッチ２７は、比較回路２６ａとラッチ
回路２１の出力を出力する。

【００２３】上記２点以外の構成および動作は従来の技
術で説明した従来の２相センサレスモータの駆動回路２
の各部分に同じである。また、２相センサレスモータの
駆動装置１の各論理回路の論理は、図１中に示した通り
である。

【００２４】図２は、２相センサレスモータの駆動装置
１の各部分の電圧波形を示す図である。図２において、
（Ａ）は、図１中にａ、ｂで示されるコイル１０ａの両
端に発生する電圧Ｖ_abの波形を示す。（Ｂ）は、図１中
にｃ、ｄで示されるコイル１０ｂの両端に発生する電圧
Ｖ_cdの波形を示す。（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は
それぞれ、論理回路１５〜１８の出力Ｓ１５〜Ｓ１８の
波形を示す。

【００２５】また、（Ｇ）に示す範囲、その他に見られ
るような急峻な波形は、コイル１０ａ、１０ｂに通電さ
れる電流のスイッチングに伴うキックバック電圧であ
る。この急峻な波形は２相センサレスモータの駆動装置
１のマスク回路（図示せず）でマスクされ、ゼロクロス
点として誤検出されることはない。

【００２６】図２中のｔ_１〜ｔ_８は、電気的位相を示
し、ｔ_ｊ〜ｔ_ｊ＋１（ｊ＝１〜７）は、電気角９０°を
示す。

【００２７】以下、２相センサレスモータの駆動装置１
の動作を説明する。センサレスモータの制動を行う場
合、コイル１０ａ、１０ｂには、それぞれ図２の
（Ａ）、（Ｂ）に示す電圧Ｖ_ab、Ｖ_cdが発生する。電圧
Ｖ_abが図２中に（Ｘ）で示される範囲にある場合、論理
回路１５の出力Ｓ１５は論理値１となっている。従っ
て、コイル１０ａには、図１中に矢印で示される方向に
電流が流れ、センサレスモータを駆動する。

【００２８】ここで、コイル１０ｂには通電されず、逆
起電圧が検出でき、その電圧Ｖ_ｃｄは正電位から負電位
に移行している。ここで、図２の（Ｈ）の部分の部分に
示す部分のキックバック電圧がない場合、電圧Ｖ _ｃｄが
０になる点で論理回路２４の出力論理値が反転し、微分
回路２３でパルスＳ２３が発生し、遅延回路２２を介し
てラッチ回路２０、２１にラッチパルスＳ２２として入
力される。

【００２９】この時点では、比較回路２６ａの出力Ｓ２
６ａは論理値１、比較回路２６ｂの出力Ｓ２６ｂは論理
値０である。出力Ｓ２６ａは論理回路１９で反転され、
ラッチ回路２１に入力され、出力２６ｂはそのままラッ
チ回路２０に入力される。これらのラッチ回路２０、２
１への入力は、上記ラッチパルスＳ２２の立ち上がりの
タイミングでラッチ回路２０、２１でラッチされ、出力
される。このため、論理回路１５の出力Ｓ１５は論理値
０に変化し、論理回路１８の出力Ｓ１８は論理値１に変
化する。

【００３０】よって、コイル１０ａの電流はとまり、コ
イル１０ｂに電流が流れ、センサレスモータを駆動す
る。以上の動作で、電圧Ｖ_abの図２中に（Ｙ）で示され
る範囲に移行する。以上、図２の電圧Ｖ_abの（Ｘ）で示
される範囲、（Ｙ）で示される範囲の動作は、その他の
範囲でも同様である。

【００３１】しかし、図２の電圧Ｖ_abの（Ｘ）範囲でア
クティブブレーキによるセンサレスモータの制動が行わ
れ、コイル１０ａに印加される電圧が逆転することがあ
る。つまり、例えば、図２の（Ｘ）の区間において、図
１のｅ点に入力される制御信号により、スイッチ２５の
接続が反転し、コイル１０ａに図３に示すような電圧が
印加されることがあり得る。上述のしたように、比較回
路２６ａはこの電圧Ｖ_abの反転を、図３中に（Ａ）で示
す点をゼロクロス点として誤検出し、この誤検出が原因
となり、論理回路１５〜１８の出力Ｓ１５〜Ｓ１８が変
化し、動作が不安定となる。

【００３２】ここで、上述したように、論理回路２８の
出力Ｓ２８は、論理回路１５、１６の出力論理値のいず
れかが１である場合、つまり、コイル１０ａに通電され
ている場合に論理値１となる。また、上述したように、
スイッチ２７は、上記出力Ｓ２８が論理値１をとる場
合、図１中に示された接続と反対の接続になっている。
このため、スイッチ２７ａの出力はラッチ回路２０の出
力となる。この、ラッチ回路２０の出力は、コイル１０
ａに印加される電圧に依存しない。このため、論理回路
１５〜１８の出力Ｓ１５〜Ｓ１８は変化せず、２相セン
サレスモータの駆動装置１は安定した動作を行うことが
できる。以上述べた動作は、コイル１０ｂに印加される
電圧が逆転する場合も同様である。

【００３３】実施例では、２相センサレスモータの駆動
装置について述べたが、本発明のセンサレスモータの駆
動装置は構成を変更することにより何相のセンサレスモ
ータにも適用可能である。また、アクティブブレーキを
センサレスモータの制動に使用する場合について説明し
たが、ダイレクトＰＷＭ制御をセンサレスモータに使用
する場合も、本発明のセンサレスモータの駆動方法およ
びその装置は同様に適用可能である。ダイレクトＰＷＭ
はモータに印加する電圧を高い周波数で断続する為、上
記アクティブブレーキと同様に通電している電圧が不安
定であり、上記と同等の効果がある。本発明のセンサレ
スモータの駆動方法およびその装置は以上述べた他、種
々の構成をとることができる。以上に述べた実施例は例
示である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のセンサレス
モータの駆動方法およびその装置によれば、センサレス
モータの制動方法としてアクティププレーキ、またはダ
イレクトＰＷＭ制御を使用した場合においても、上記コ
イルに逆電圧を印加することに起因するゼロクロス点の
誤検出の影響を排除することができ、動作の安定したセ
ンサレスモータの駆動方法およびその装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２相センサレスモータの駆動装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の２相センサレスモータの駆動装置の各
部分の電圧波形を示す図である。

【図３】アクティブブレーキによる制動を行う際にセン
サレスモータのコイルに印加される電圧波形を説明する
図である。

【図４】従来の２相センサレスモータの駆動装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１・・・本発明の２相センサレスモータの駆動装置１０・・・コイル１１〜１４・・・コイル駆動回路１５〜１９・・・論理回路２０、２１・・・ラッチ回路２２・・・遅延回路２３・・・微分回路２４・・・論理回路２５・・・スイッチ２６・・・比較回路２７・・・スイッチ２８・・・論理回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のコイルのそれぞれの両端に接続さ
れ、前記コイルを付勢するドライバ回路と、前記複数のコイルの両端に発生する電圧のゼロクロス点
を検出する比較回路と、前記比較回路からの信号に基づき、動作周期毎に前記各
ドライバ回路の制御を行う信号を発生する制御回路と、前記動作周期毎に当該動作周期における前記制御回路の
初期内部状態を記憶する記憶回路と、前記各コイルへの通電を検出し、通電状態に応じた検出
信号を出力する検出手段と、前記検出信号に基いて対応するコイルにセンサレスモー
タの制動のための逆電圧の印加を検出した場合には、前
記制御回路の内部状態を対応する前記記憶回路に記憶さ
れた初期内部状態に維持することを特徴とするセンサレ
スモータの駆動装置。