JP3350253B2 - ブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば磁気ディスク
装置や光ディスク装置などの記録媒体を回転させて記録
および再生を行う記憶再生装置に用いられるブラシレス
モータに係り、特に、トルク変動を減少させるためのブ
ラシレスモータの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は３相ブラシレスモータの一般的
な駆動回路を示すブロック図である。ブラシレスモータ
は、多数の永久磁石を円周上に並べた回転子とこの回転
子に対向する位置に並べた固定子が作る回転磁界と回転
子の永久磁石の作用で発生する回転力で回転させるもの
である。図１０において、１〜３は固定子に対する回転
子の位置を検出するホールセンサ、４は回転子の回転速
度を検出する速度検出器、５〜７は固定子に巻かれた回
転子駆動用の巻線、８は水晶振動子（図示せず）などを
用いて発振した周期がほぼ一定のパルス列のクロック信
号と上記速度検出器４から得られる速度検出信号とを周
波数比較して回転子の回転速度の誤差を検出する速度誤
差検出回路、９はホールセンサ１〜３から得られるホー
ルセンサ信号Ｓｈａ、Ｓｈｂ、Ｓｈｃを基にして巻線５
〜７に流す巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの転流タイミング
を制御すると共に、速度誤差検出回路８から得られる速
度誤差信号に応じて速度誤差の大きさを減らすように巻
線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの大きさを制御する電流制御回
路である。

【０００３】次に、図１１は上記電流制御回路９により
制御されて各巻線５〜７に供給される３相ブラシレスモ
ータの巻線電流の転流タイミング図である。図１１に示
されるように、３つのホールセンサ信号Ｓｈａ、Ｓｈ
ｂ、Ｓｈｃは互いに１２０度ずつずれたサイン波状に発
生し、これらの信号を基に３つの巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、
Ｉｃを得ている。巻線電流は、ほぼ矩形で、巻線に対し
て順方向（プラス方向）及び逆方向（マイナス方向）の
双方向に流す。これによって、回転子が回転すると、上
記巻線５〜７に誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃが発生する。
この誘起電圧の波形は、一般に、回転子や固定子の構造
で決まるものである。３相ブラシレスモータにおける各
巻線電流は、各巻線５〜７に誘起する上記誘起電圧Ｅ
ａ、Ｅｂ、Ｅｃのピーク位置を中心とする約１２０度幅
に流す。巻線に電流を流すことによって発生する回転力
（以下、通電トルクという）は、各巻線電流値と各誘起
電圧値の積の合計に比例するため、上記の場合の通電ト
ルクは、図１１に示すように、周期的な変動成分を含む
ことになり、このような通電トルクの変動は、回転子の
回転ムラの発生につながり、データの記録再生品質に悪
影響を与えるという問題があった。

【０００４】また、このような通電トルクの変動を解消
するものとして、例えば特開昭６２−１４１９９８号公
報に示すように、巻線電流を誘起電圧と同相のサイン波
状に制御するものがある。図１２は特開昭６２−１４１
９９８号公報に開示された通電トルクの変動解消方法の
説明図である。すなわち、回転子駆動用の巻線とは別に
検出用巻線を同じ固定子に巻くことで、誘起電圧Ｅａ、
Ｅｂ、Ｅｃと同相のサイン波状の巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、
Ｉｃを得て、各巻線に供給するようにして、これによ
り、各巻線電流値と各誘起電圧値の積の合計を一定と
し、従って、通電トルクを、図１２に示されるように、
変動のない一定値として、回転ムラが発生しないように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭６２−１４１９９８号公報に係る通電トルクの
変動解消方法においては、誘起電圧波形がサイン波状で
あれば、通電トルクの変動は生じないが、サイン波状以
外である場合には、通電トルクは変動することになる。
例えば、誘起電圧波形がほぼ台形の場合に、通電トルク
が変動することを図１３を用いて説明する。すなわち、
特開昭６２−１４１９９８号公報における巻線電流波形
は誘起電圧波形と相似となるべく制御されるので、図１
３に示すように、誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形が台
形の場合、巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの波形も台形とな
る。従って、各巻線電流値と各誘起電圧値の積の合計に
比例する通電トルクの波形は、図１３に示されるよう
に、変動することになる。このため、上述した特開昭６
２−１４１９９８号公報に開示された通電トルクの変動
解消方法は、誘起電圧波形がサイン波形であることが必
須であり、サイン波形から外れた分だけ通電トルクにム
ラが発生することになる。しかし、一般的に、誘起電圧
の全周期をサイン波形から外れないようにブラシレスモ
ータを構成することは困難である。

【０００６】また、図１４は誘起電圧波形が台形で、巻
線電流波形が矩形の場合に発生する通電トルクの説明図
である。図１４に示されるように、誘起電圧Ｅａ、Ｅ
ｂ、Ｅｃの波形が台形で、巻線電電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ
の波形が矩形の場合には、各巻線電流値と各誘起電圧値
の積の合計に比例する通電トルクの波形は、特開昭６２
−１４１９９８号公報の場合と同様に、変動することに
なる。

【０００７】さらに、一般的に、ブラシレスモータは回
転子に装着された永久磁石が固定子の巻線を巻いた磁性
材を吸引することによってコギングトルクが発生する
が、このコギングトルクは特定位置で停止する力であ
り、通電トルクの変動と同様に、回転ムラの発生につな
がる。図１３に示される特開昭６２−１４１９９８号公
報の従来例では、上記コギングトルクに対する対策が考
慮されておらず、コギングトルクによる回転ムラが発生
する。

【０００８】従来のブラシレスモータの巻線電流の制御
は、以上のようにして成されているので、通電トルクが
変動し、この通電トルクの変動は回転子の回転ムラの発
生につながり、データの記録再生品質に悪影響を与える
という問題があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、通電トルクの変動に伴う回転子
の回転ムラを低減することができるブラシレスモータの
制御装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るブラシレ
スモータの制御装置は、ブラシレスモータの固定子に対
する回転子の位置を検出するための複数のホールセンサ
と、回転子の回転速度を検出する速度検出器と、クロッ
ク信号と上記速度検出器による速度検出信号とを周波数
比較して回転子の回転速度の誤差を検出する速度誤差検
出回路と、上記各ホールセンサからの位置検出信号に基
づいて回転子駆動用の各相巻線に供給する各相巻線電流
の転流タイミングを制御すると共に上記速度誤差検出回
路による速度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさ
を制御する電流制御回路とを備えたブラシレスモータの
制御装置において、上記速度検出信号に基づいて上記各
相巻線電流を部分的に増大させるためのタイミング信号
を発生する増大電流タイミング発生回路を備え、上記電
流制御回路は、上記増大電流タイミング発生回路からの
タイミング信号に基づいて各相巻線に供給する矩形の巻
線電流を、矩形の電流波形に対し前縁部と中央部及び後
縁部に電流増大部分を重畳した電流波形に制御すること
を特徴とするものである。

【００１１】また、他の発明に係るブラシレスモータの
制御装置は、ブラシレスモータの回転子の回転速度を検
出する速度検出器と、クロック信号と上記速度検出器に
よる速度検出信号とを周波数比較して回転子の回転速度
の誤差を検出する速度誤差検出回路と、上記ブラシレス
モータを上記クロック信号に基づいて起動動作すると共
に上記速度検出信号に基づいて定速動作し、上記起動動
作において上記クロック信号を計数すると共に上記定速
動作において上記速度検出信号を計数しその計数値に基
づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信号を得る転
流タイミング制御回路と、上記各相巻線電流の転流タイ
ミング制御信号に基づいて各相巻線電流の転流タイミン
グ制御すると共に上記速度誤差検出回路による速度誤差
信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御しかつ各相
巻線に供給する矩形の巻線電流を部分的に増大させるべ
く電流波形を制御する電流制御回路と、上記速度検出信
号に基づいて上記各相巻線電流を部分的に増大させるた
めのタイミング信号を発生する増大電流タイミング発生
回路とを備え、上記電流制御回路は、上記増大電流タイ
ミング発生回路からのタイミング信号に基づいて各相巻
線に供給する矩形の巻線電流を、矩形の電流波形に対し
前縁部と中央部及び後縁部に電流増大部分を重畳した電
流波形に制御することを特徴とするものである。

【００１２】また、さらに他の発明に係るブラシレスモ
ータの制御装置は、ブラシレスモータの固定子に対する
回転子の位置を検出するための複数のホールセンサと、
回転子の回転速度を検出する速度検出器と、クロック信
号と上記速度検出器による速度検出信号とを周波数比較
して回転子の回転速度の誤差を検出する速度誤差検出回
路と、上記各ホールセンサからの位置検出信号に基づい
て回転子駆動用の各相巻線に供給する各相巻線電流の転
流タイミングを制御すると共に上記速度誤差検出回路に
よる速度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制
御する電流制御回路とを備えたブラシレスモータの制御
装置において、上記回転子の回転にともなって上記各相
巻線に誘起する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を有
し、上記正の電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略台
形とし、他の相の上記誘起電圧と交差する電位を上記正
の電圧の交差において上記誘起電圧の正の電圧の最大値
の略半値とすると共に上記負の電圧の交差において上記
誘起電圧の負の最大値の略半値とし、上記電流制御回路
は上記各相巻線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電圧の
通過において通電方向の切り替えを行うと共に上記各相
巻線電流の波形を略矩形とすることを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、さらに他の発明に係るブラシレスモ
ータの制御装置は、ブラシレスモータの回転子の回転速
度を検出する速度検出器と、クロック信号と上記速度検
出器による速度検出信号とを周波数比較して回転子の回
転速度の誤差を検出する速度誤差検出回路と、上記ブラ
シレスモータを上記クロック信号に基づいて起動動作す
ると共に上記速度検出信号に基づいて定速動作し、上記
起動動作において上記クロック信号を計数すると共に上
記定速動作において上記速度検出信号を計数しその計数
値に基づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信号を
得る転流タイミング制御回路と、上記各相巻線電流の転
流タイミング制御信号に基づいて各相巻線電流の転流タ
イミング制御すると共に上記速度誤差検出回路による速
度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御する
電流制御回路とを備えたブラシレスモータの制御装置に
おいて、上記回転子の回転にともなって上記各相巻線に
誘起する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を有し、上記
正の電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略台形とし、
他の相の上記誘起電圧と交差する電位を上記正の電圧の
交差において上記誘起電圧の正の電圧の最大値の略半値
とすると共に上記負の電圧の交差において上記誘起電圧
の負の最大値の略半値とし、上記電流制御回路は上記各
相巻線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電圧の通過にお
いて通電方向の切り替えを行うと共に上記各相巻線電流
の波形を略矩形とすることを特徴とするものである。

【００１４】さらに、さらに他の発明に係るブラシレス
モータの制御装置は、上記誘起電圧は上記正の電圧と上
記負の電圧との間に略ゼロ電圧に留まっている期間を有
し、上記電流制御回路は、上記誘起電圧が上記略ゼロ電
圧に留まっている期間の上記各相巻線電流の値をゼロと
することを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】この発明に係るブラシレスモータの制御装置に
おいては、ホールセンサからの位置検出信号に基づいて
回転子駆動用の各相巻線に供給する各相巻線電流の転流
タイミングを制御すると共に速度誤差検出回路による速
度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御する
ようにした電流制御回路により、各相巻線に供給する矩
形の巻線電流を部分的に増大させるべく電流波形を制御
することにより、トルクの変動の変動幅を減少させてト
ルク変動に伴う回転子の回転ムラを低減させる。また、
速度検出信号に基づいて各相巻線電流を部分的に増大さ
せるためのタイミング信号を発生する増大電流タイミン
グ発生回路とを備え、上記電流制御回路は、上記増大電
流タイミング発生回路からのタイミング信号に基づいて
各相巻線に供給する矩形の巻線電流を、矩形の電流波形
に対し前縁部と中央部及び後縁部に電流増大部分を重畳
した電流波形に制御することにより、通電トルクを部分
的に増大させて変動幅が減少した通電トルクを得ること
を可能にすると共に、巻線電流の一部分を増大させてコ
ギングトルクを打ち消す方向の通電トルクを増大させ
て、コギングトルクの変動に伴う総合トルクの変動をな
くすことを可能にする。

【００１６】また、他の発明に係るブラシレスモータの
制御装置においては、転流タイミング制御回路により、
ブラシレスモータを上記クロック信号に基づいて起動動
作すると共に上記速度検出信号に基づいて定速動作し、
上記起動動作において上記クロック信号を計数すると共
に上記定速動作において上記速度検出信号を計数しその
計数値に基づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信
号を得るようにし、電流制御回路により、上記各相巻線
電流の転流タイミング制御信号に基づいて各相巻線電流
の転流タイミング制御すると共に速度誤差検出回路によ
る速度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御
しかつ各相巻線に供給する矩形の巻線電流を部分的に増
大させるべく電流波形を制御することにより、ホールセ
ンサによる位置検出信号を用いずに各相巻線電流の転流
タイミング制御することを可能にする。また、速度検出
信号に基づいて各相巻線電流を部分的に増大させるため
のタイミング信号を発生する増大電流タイミング発生回
路とを備え、上記電流制御回路は、上記増大電流タイミ
ング発生回路からのタイミング信号に基づいて各相巻線
に供給する矩形の巻線電流を、矩形の電流波形に対し前
縁部と中央部及び後縁部に電流増大部分を重畳した電流
波形に制御することにより、通電トルクを部分的に増大
させて変動幅が減少した通電トルクを得ることを可能に
すると共に、巻線電流の一部分を増大させてコギングト
ルクを打ち消す方向の通電トルクを増大させて、コギン
グトルクの変動に伴う総合トルクの変動をなくすことを
可能にする。

【００１７】また、さらに他の発明に係るブラシレスモ
ータの制御装置においては、回転子の回転にともなって
各相巻線に誘起する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を
有し、上記正の電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略
台形とし、他の相の上記誘起電圧と交差する電位を上記
正の電圧の交差において上記誘起電圧の正の電圧の最大
値の略半値とすると共に上記負の電圧の交差において上
記誘起電圧の負の最大値の略半値とし、電流制御回路に
より、上記各相巻線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電
圧の通過において通電方向の切り替えを行うと共に上記
各相巻線電流の波形を略矩形として、各相誘起電圧が発
生している期間中、一定値の電流を流すように制御する
ことにより、各相誘起電圧と巻線電流との積の和をほぼ
一定値にし、通電トルクの変動をなくすことができる。

【００１８】さらに、上記誘起電圧は上記正の電圧と上
記負の電圧との間に略ゼロ電圧に留まっている期間を有
し、上記電流制御回路により、上記誘起電圧が上記略ゼ
ロ電圧に留まっている期間の上記各相巻線電流の値をゼ
ロとすることにより、誘起電圧が部分的に０となるモー
タでも通電トルクの変動をなくすことができる。

【００１９】

【００２０】

【実施例】

実施例１．以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１は実施例１に係る３相ブラシレスモータの
駆動回路を示すブロック図である。図１において、図１
０に示す従来例と同一符号は同一部分を示し、１〜３は
固定子に対する回転子の位置を検出するホールセンサ、
４は回転子の回転速度を検出する速度検出器、５〜７は
固定子に巻かれた回転子駆動用の巻線、８は水晶振動子
（図示せず）などを用いて発振した周期がほぼ一定のパ
ルス列のクロック信号と上記速度検出器４から得られる
速度検出信号とを周波数比較して回転子の回転速度の誤
差を検出する速度誤差検出回路である。

【００２１】また、新たな符号として、１０は速度検出
器４からの速度検出信号を基にして巻線５〜７に流す巻
線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに部分的に増大した電流を流す
ためのタイミング信号を発生する増大電流タイミング発
生回路、１１はホールセンサ１〜３から得られるホール
センサ信号Ｓｈａ、Ｓｈｂ、Ｓｈｃを基にして巻線５〜
７に流す巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの転流タイミングを
制御すると共に、速度誤差検出回路８から得られる速度
誤差信号に応じて速度誤差の大きさを減らすように巻線
電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの大きさを制御し、かつ増大電流
タイミング発生回路１０からのタイミング信号を受けて
巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを部分的に増大させる電流制
御回路である。

【００２２】ここで、上記電流制御回路１１は、図２に
示す巻線電流波形の制御タイミング図に示す如く、矩形
の巻線電流波形に対し前縁部と中央部及び後縁部の電流
増大部分を有する巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを制御す
る。この巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの電流増大部分のタ
イミングは、回転子の回転速度を検出する速度検出器４
による速度検出信号の高レベルの期間に行うことにより
実現している。なお、図２では、速度検出信号の周期は
巻線電流の周期の１／６に同期している場合について示
している。上記速度検出器４による速度検出信号は回転
子から得られるものであり、一方、巻線電流は回転子に
同期して発生しなければならないものであることから容
易に同期が実現可能である。また、速度検出信号の周期
については巻線電流の周期の１／６に限らず、巻線電流
波形を制御できる周期であれば良い。

【００２３】図３は誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形が
台形で、巻線電流波形が矩形の巻線電流波形に対し前縁
部と中央部及び後縁部の電流増大部分を有するよう制御
された巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの波形の場合に発生す
る通電トルクの説明図である。上述したようにして、巻
線電流波形を矩形の巻線電流波形に対し前縁部と中央部
及び後縁部に電流増大部分を有するように制御すること
によって、各巻線電流値と各誘起電圧値との積の合計に
比例する通電トルクの波形としては、巻線電流の電流増
大部分の作用により、図１４に示す従来の通電トルクに
見られた変動波形の減少部分のトルクを増大させること
になり、これにより、変動幅が減少した通電トルクを得
ることができる。

【００２４】従って、上記実施例１によれば、速度検出
器４からの速度検出信号を基にして巻線５〜７に流す巻
線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに部分的に増大した電流を流す
ためのタイミング信号を発生する増大電流タイミング発
生回路１０を備え、電流制御回路１１により、ホールセ
ンサ１〜３から得られるホールセンサ信号Ｓｈａ、Ｓｈ
ｂ、Ｓｈｃを基にして巻線５〜７に流す巻線電流Ｉａ、
Ｉｂ、Ｉｃのタイミング作成を行うと共に、速度誤差検
出回路８から得られる速度誤差信号に応じて速度誤差の
大きさを減らすように巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの大き
さを制御し、かつ増大電流タイミング発生回路１０から
のタイミング信号を受けて巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを
部分的に増大させるようにしたので、従来の通電トルク
に見られた変動波形の減少部分のトルクが増大すること
になり、その結果、変動幅が減少した通電トルクを得る
ことができ、通電トルクのムラを抑えることができる。
このため、通電トルクの変動に伴う回転子の回転ムラを
低減させることができるので、記録媒体を回転させる場
合に記録媒体の回転ムラを低減させてデータの記録再生
品質を向上させることができる。また、増大電流タイミ
ング発生回路１０及び電流制御回路１１としては、既存
の信号を用いるだけでよいため構成が安価なものとする
ことができる。

【００２５】実施例２．次に、図４は実施例２に係る巻
線電流の制御を説明する波形図である。この実施例２に
係る構成としては、図１に示す実施例１と同様の構成を
備えるが、電流制御回路１１による巻線電流の制御が異
なる。この実施例２において、電流制御回路１１は、各
誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形が図３に示す実施例１
の場合と同様に台形であり、電圧の増加および減少部分
の波形は直線的で、かつ、他の相の誘起電圧と交差する
電位がほぼ中間電位の場合に、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、
Ｅｃが発生している期間中に、一定値の各巻線電流Ｉ
ａ、Ｉｂ、Ｉｃを流すように制御している。

【００２６】すなわち、図４に示す如く、電流制御回路
１１は、各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃとして、一定電流
を各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃが発生している期間中に
流している。ここで、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの増
加および減少部分の波形は直線的であり、かつ、他の相
の誘起電圧と交差する電位はほぼ中間電位であり、誘起
電圧が発生している期間中は巻線電流として一定電流を
流していることから、各相に発生するトルクは各相の誘
起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形と相似形になる。このた
め、各相のトルクを合計した通電トルクは、図示される
ように、一定であり、トルク変動は生じない。なお、上
記の誘起電圧波形の作成は、回転子および固定子の構造
や形状の工夫で実現可能である。

【００２７】従って、上記実施例２によれば、電流制御
回路１１により、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形が
台形であり、電圧の増加および減少部分の波形は直線的
で、かつ、他の相の誘起電圧と交差する電位がほぼ中間
電位の場合に、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃが発生して
いる期間中に、一定値の各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを
流すように制御するので、各相の誘起電圧値と巻線電流
値との積の和がほぼ一定値となり、通電トルクのムラは
ほとんどないという効果がある。

【００２８】実施例３．次に、この実施例３では、誘起
電圧波形が上述した実施例１及び２での台形とは異な
り、部分的に０となる波形の場合についても同様にトル
ク変動を生じないように巻線電流を制御することを説明
する。図５は実施例３に係る巻線電流の制御を説明する
波形図である。この実施例３に係る構成としては、図１
に示す実施例１と同様の構成を備えるが、電流制御回路
１１による巻線電流の制御が異なる。この実施例３にお
いて、電流制御回路１１は、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅ
ｃの波形が図３及び図４に示す実施例１及び２の場合の
台形とは異なり、電圧の増加および減少部分の波形は直
線的で、かつ他の相の誘起電圧と交差する電位がほぼ中
間電位を示すものの、部分的に０となる波形の場合に、
各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃとして、各誘起電圧Ｅａ、
Ｅｂ、Ｅｃの波形が０となる期間に、同様に０となる矩
形波状の電流を流すように制御している。

【００２９】すなわち、図５に示すように、巻線５〜７
に誘起される誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃは誘起電圧をほ
とんど発生していない領域Ｅ₀ を含んでいる。電流制御
回路１１は、巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃとして、誘起電
圧が発生している期間だけ流すようにし、誘起電圧をほ
とんど発生していない領域Ｅ₀ ではこれに同期して各相
毎に巻線電流がほぼ流れない領域Ｉ₀ を含ませるよう制
御する。各誘起電圧の増加および減少部分の波形は図４
と同様に直線的であり、かつ他の相の誘起電圧と交差す
る電位はほぼ中間電位である。これにより、通電トルク
は、図４と同様に一定となり、トルク変動は生じない。

【００３０】従って、上記実施例３によれば、電流制御
回路１１により、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形が
台形であり、電圧の増加および減少部分の波形は直線的
で、かつ他の相の誘起電圧と交差する電位がほぼ中間電
位であると共に、部分的に０となる領域を含む場合に、
各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃが発生している期間中は、
一定値であり、０となる期間はこれに同期して０となる
各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを流すように制御するの
で、各相の誘起電圧値と巻線電流値との積の和がほぼ一
定値となり、誘起電圧が部分的に０と成るようなモータ
でも通電トルクのムラはほとんどないという効果があ
る。

【００３１】実施例４．上述した実施例１〜３では、通
電トルクの変動を低減することで、固定子の回転ムラを
低減させることを説明したものであるが、実際のモータ
では、回転子に装着された磁石と固定子の巻線を巻いて
ある磁性材との間で発生する吸引力のためにコギングト
ルクが発生する。このため、図６に示すように、通電ト
ルクが一定であっても、通電トルクとコギングトルクと
を合成した総合トルクは変動するという問題が生じる。
この実施例４では、上記コギングトルクによる総合トル
クの変動を低減させるために巻線電流を制御することを
説明する。図７は実施例４に係る巻線電流の制御を説明
するもので、図５に示す実施例３においてコギングトル
クが発生した場合を想定し、その総合トルク変動を低減
する際の波形図である。この実施例４に係る構成として
は、図１に示す実施例１と同様の構成を備えるが、電流
制御回路１１による巻線電流の制御が異なる。

【００３２】この実施例４において、電流制御回路１１
は、コギングトルクを打ち消す方向のトルクを増大させ
るために、図５に示す巻線電流の一部分を増大させるよ
う制御している。すなわち、この実施例４においては、
実施例３と同様に、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃの波形
が台形であり、電圧の増加および減少部分の波形は直線
的で、かつ他の相の誘起電圧と交差する電位がほぼ中間
電位であると共に、部分的に０となる領域を含む場合
に、各誘起電圧Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃが発生している期間中
は、一定値であり、０となる期間はこれに同期して０と
なるよう各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを制御すると共
に、コギングトルクを打ち消す方向のトルクを増大させ
るために、各巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの一部分を増大
させるが、巻線電流を増大させるタイミングは、図２に
示す実施例１の場合と同様に、速度検出器４による速度
検出信号が高レベルの期間に増大電流タイミング発生回
路１０から出力されるタイミング信号に基づいて行う。

【００３３】このようにして得られた巻線電流Ｉａ、Ｉ
ｂ、Ｉｃにより、図７に示すように、通電トルクは巻線
電流の増大部分があるために変動するが、この変動成分
とコギングトルクとが相殺し合って、総合トルクとして
は、コギングトルクによる変動が低減されたものとな
る。

【００３４】従って、上記実施例４によれば、コギング
トルクを打ち消す通電トルクを発生させるように巻線電
流を制御するので、総合トルクのムラを抑えることがで
きる。

【００３５】実施例５．上述した実施例１〜４では、各
巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを切り替えていくタイミング
（以下、転流タイミングと称す）をホールセンサ１〜３
から得られるホールセンサ信号Ｓｈａ、Ｓｈｂ、Ｓｈｃ
に基づいて得るようにしていたので、モータ制御にホー
ルセンサは必要な部品であつたが、この実施例５では、
このホールセンサを必要とせずに、各巻線電流Ｉａ、Ｉ
ｂ、Ｉｃの転流タイミングを得る安価なモータ制御構成
について説明する。

【００３６】図８は実施例５に係る３相ブラシレスモー
タの駆動回路を示すブロック図である。図８において、
図１に示す実施例１と同一部分は同一符号を示し、４は
回転子の回転速度を検出する速度検出器、５〜７は固定
子に巻かれた回転子駆動用の巻線、８は水晶振動子（図
示せず）などを用いて発振した周期がほぼ一定のパルス
列のクロック信号と上記速度検出器４から得られる速度
検出信号とを周波数比較して回転子の回転速度の誤差を
検出する速度誤差検出回路である。

【００３７】また、新たな符号として、１２は外部から
与えられるモータを回転させるモータＯＮ信号と速度検
出器４からの速度検出信号及び水晶振動子（図示せず）
などを用いて発振した周期がほぼ一定のパルス列のクロ
ック信号の入力に基づいて、上記モータＯＮ信号が高電
位となった起動時は上記クロック信号を転流クロック信
号とし、一定時間経過後は上記速度検出信号を転流クロ
ック信号に切り換え、その転流クロック信号を内蔵する
６進のカウンターで計数することにより、その計数値に
基づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信号Ｉａ
＋、Ｉａ−、Ｉｂ＋、Ｉｂ−、Ｉｃ＋、Ｉｃ−を出力す
る転流タイミング制御回路、１３はこの転流タイミング
制御回路１２からの各相巻線電流の転流タイミング制御
信号Ｉａ＋、Ｉａ−、Ｉｂ＋、Ｉｂ−、Ｉｃ＋、Ｉｃ−
に基づいて巻線５〜７に流す巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ
のタイミング作成を行うと共に、速度誤差検出回路８か
ら得られる速度誤差信号に応じて速度誤差の大きさを減
らすように巻線電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの大きさを制御す
る電流制御回路である。ここで、上記転流タイミング制
御回路１２は図１に示すホールセンサ１〜３のホールセ
ンサ信号と同機能の信号を作成する。

【００３８】図９は上述した図８に示す構成の各部信号
のタイミングチャートを示すもので、以下、このタイミ
ングチャートを参照して動作を説明する。転流タイミン
グ制御回路１２から出力される各相巻線電流の転流タイ
ミング制御信号は、速度検出器４による速度検出信号と
クロック信号のいずれかを転流クロック信号として選択
し、その選択した転流クロック信号に基づいて発生す
る。すなわち、固定子が定速回転している時の転流クロ
ック信号としては速度検出器４による速度検出信号を選
択使用する。しかし、起動時は上記速度検出信号が得ら
れないので、クロック信号を転流クロック信号として選
択使用する。

【００３９】このことから、転流タイミング制御回路１
２は、転流クロック信号として、図９に示すように、モ
ータＯＮ信号が高電位となった起動時は、クロック信号
を選択使用し、一定時間経過後に速度検出信号に切り換
えている。そして、転流タイミング制御回路１２は、上
記転流クロック信号を内蔵する６進カウンター（図示せ
ず）で計数し、その計数値に基づいて各相巻線電流の転
流タイミング制御信号Ｉａ＋、Ｉａ−、Ｉｂ＋、Ｉｂ
−、Ｉｃ＋、Ｉｃ−を得ている。ここで、各相巻線電流
の転流タイミング制御信号Ｉａ＋、Ｉａ−、Ｉｂ＋、Ｉ
ｂ−、Ｉｃ＋、Ｉｃ−が高電位となる期間は、それぞれ
計数値が０と１のときは転流タイミング制御信号Ｉａ
＋、計数値が３と４のときは転流タイミング制御信号Ｉ
ａ−、計数値が２と３のときは転流タイミング制御信号
Ｉｂ＋、計数値が５と０のときは転流タイミング制御信
号Ｉｂ−、計数値が４と５のときは転流タイミング制御
信号Ｉｃ＋、計数値が１と２のときは転流タイミング制
御信号Ｉｃ−である。

【００４０】次に、上述した各相巻線電流の転流タイミ
ング制御信号Ｉａ＋、Ｉａ−、Ｉｂ＋、Ｉｂ−、Ｉｃ
＋、Ｉｃ−を入力する電流制御回路１３は、転流タイミ
ング制御信号Ｉａ＋とＩａ−に基づいて巻線５に供給す
る巻線電流Ｉａのタイミング作成を、また、転流タイミ
ング制御信号Ｉｂ＋とＩｂ−に基づいて巻線６に供給す
る巻線電流Ｉｂのタイミング作成を、同様に、転流タイ
ミング制御信号Ｉｃ＋とＩｃ−に基づいて巻線７に供給
する巻線電流Ｉｃのタイミング作成をそれぞれ行う。な
お、電流値は速度誤差検出回路８からの速度誤差信号に
応じて速度誤差の大きさを減らすように巻線電流Ｉａ、
Ｉｂ、Ｉｃの大きさを制御する。

【００４１】従って、上記実施例５によれば、クロック
信号と速度検出信号に基づいて各相巻線電流の転流タイ
ミングを決定するようにしたので、ホールセンサを必要
とすることがなく、部品点数を削減できる。また、この
実施例５の構成に、前述した実施例１ないし４に示した
回路に付加して巻線電流を制御することにより、実施例
１ないし４と同等の効果を奏することができ、通電トル
クや総合トルクのムラを抑えることができることは言う
までもない。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ホー
ルセンサからの位置検出信号に基づいて回転子駆動用の
各相巻線に供給する各相巻線電流の転流タイミングを制
御すると共に速度誤差検出回路による速度誤差信号に基
づいて各相巻線電流の大きさを制御するようにした電流
制御回路により、各相巻線に供給する矩形の巻線電流を
部分的に増大させるべく電流波形を制御することによ
り、トルクの変動の変動幅を減少させてトルク変動に伴
う回転子の回転ムラを低減させることができる。また、
速度検出信号に基づいて各相巻線電流を部分的に増大さ
せるためのタイミング信号を発生する増大電流タイミン
グ発生回路とを備え、上記電流制御回路は、上記増大電
流タイミング発生回路からのタイミング信号に基づいて
各相巻線に供給する矩形の巻線電流を、矩形の電流波形
に対し前縁部と中央部及び後縁部に電流増大部分を重畳
した電流波形に制御することにより、通電トルクを部分
的に増大させて変動幅が減少した通電トルクを得ること
ができると共に、巻線電流の一部分を増大させてコギン
グトルクを打ち消す方向の通電トルクを増大させて、コ
ギングトルクの変動に伴う総合トルクの変動を低減させ
ることができる。

【００４３】また、他の発明によれば、転流タイミング
制御回路により、ブラシレスモータを上記クロック信号
に基づいて起動動作すると共に上記速度検出信号に基づ
いて定速動作し、上記起動動作において上記クロック信
号を計数すると共に上記定速動作において上記速度検出
信号を計数しその計数値に基づいて各相巻線電流の転流
タイミング制御信号を得るようにし、電流制御回路によ
り、上記各相巻線電流の転流タイミング制御信号に基づ
いて各相巻線電流の転流タイミング制御すると共に速度
誤差検出回路による速度誤差信号に基づいて各相巻線電
流の大きさを制御しかつ各相巻線に供給する矩形の巻線
電流を部分的に増大させるべく電流波形を制御すること
により、ホールセンサによる位置検出信号を用いずに各
相巻線電流の転流タイミング制御することができるの
で、安価な構成によってトルクの変動の変動幅を減少さ
せてトルク変動に伴う回転子の回転ムラを低減させるこ
とができる。また、速度検出信号に基づいて各相巻線電
流を部分的に増大させるためのタイミング信号を発生す
る増大電流タイミング発生回路とを備え、上記電流制御
回路は、上記増大電流タイミング発生回路からのタイミ
ング信号に基づいて各相巻線に供給する矩形の巻線電流
を、矩形の電流波形に対し前縁部と中央部及び後縁部に
電流増大部分を重畳した電流波形に制御することによ
り、通電トルクを部分的に増大させて変動幅が減少した
通電トルクを得ることができると共に、巻線電流の一部
分を増大させてコギングトルクを打ち消す方向の通電ト
ルクを増大させて、コギングトルクの変動に伴う総合ト
ルクの変動を低減させることができる。

【００４４】また、回転子の回転にともなって各相巻線
に誘起する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を有し、上
記正の電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略台形と
し、他の相の上記誘起電圧と交差する電位を上記正の電
圧の交差において上記誘起電圧の正の電圧の最大値の略
半値とすると共に上記負の電圧の交差において上記誘起
電圧の負の最大値の略半値とし、電流制御回路により、
上記各相巻線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電圧の通
過において通電方向の切り替えを行うと共に上記各相巻
線電流の波形を略矩形として、各相誘起電圧が発生して
いる期間中、一定値の電流を流すように制御することに
より、各相誘起電圧と巻線電流との積の和をほぼ一定値
にし、通電トルクの変動をなくすことができる。

【００４５】さらに、上記誘起電圧は上記正の電圧と上
記負の電圧との間に略ゼロ電圧に留まっている期間を有
し、上記電流制御回路により、上記誘起電圧が上記略ゼ
ロ電圧に留まっている期間の上記各相巻線電流の値をゼ
ロとすることにより、誘起電圧が部分的に０となるモー
タでも通電トルクの変動をなくすことができる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係るブラシレスモータ
の制御装置を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施例１に係る巻線電流波形の制
御タイミング図である。

【図３】 この発明の実施例１に係る巻線電流の制御に
基づき発生する通電トルクを説明するための波形図であ
る。

【図４】 この発明の実施例２に係る巻線電流の制御を
説明する波形図である。

【図５】 この発明の実施例３に係る巻線電流の制御を
説明する波形図である。

【図６】 この発明の実施例４に係り、コギングトルク
を説明する波形図である。

【図７】 この発明の実施例４に係り、通電トルクを制
御してコギングトルクを低減させることにより総合トル
クの変動を低減させることを説明する波形図である。

【図８】 この発明の実施例５に係るブラシレスモータ
の制御装置を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施例５に係る巻線電流の転流タ
イミングを説明する波形図である。

【図１０】 従来のブラシレスモータの制御装置を示す
ブロック図である。

【図１１】 従来のモータ制御における巻線電流のタイ
ミング図である。

【図１２】 従来のモータ制御における通電トルクの変
動解消を説明する波形図である。

【図１３】 従来のモータ制御における通電トルクの変
動の発生を説明する波形図である。

【図１４】 図１３とは異なる巻線電流波形によって通
電トルクの変動が発生することを説明する波形図であ
る。

【符号の説明】

１〜３ ホールセンサ、４ 速度検出器、５〜７ 巻
線、８ 速度誤差検出回路、１０ 増大電流タイミング
発生回路、１１ 電流制御回路、１２ 転流タイミング
制御回路、１３ 電流制御回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−68894（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−193096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−293191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−43095（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 H02P 5/28 - 5/44 H02P 6/00 - 6/24 H02P 7/00 - 7/01 H02P 7/36 - 7/632

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの固定子に対する回転
   子の位置を検出するための複数のホールセンサと、回転
   子の回転速度を検出する速度検出器と、クロック信号と
   上記速度検出器による速度検出信号とを周波数比較して
   回転子の回転速度の誤差を検出する速度誤差検出回路
   と、上記各ホールセンサからの位置検出信号に基づいて
   回転子駆動用の各相巻線に供給する各相巻線電流の転流
   タイミングを制御すると共に上記速度誤差検出回路によ
   る速度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御
   する電流制御回路とを備えたブラシレスモータの制御装
   置において、上記速度検出信号に基づいて上記各相巻線
   電流を部分的に増大させるためのタイミング信号を発生
   する増大電流タイミング発生回路を備え、上記電流制御
   回路は、上記増大電流タイミング発生回路からのタイミ
   ング信号に基づいて各相巻線に供給する矩形の巻線電流
   を、矩形の電流波形に対し前縁部と中央部及び後縁部に
   電流増大部分を重畳した電流波形に制御することを特徴
   とするブラシレスモータの制御装置。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータの回転子の回転速度を
   検出する速度検出器と、クロック信号と上記速度検出器
   による速度検出信号とを周波数比較して回転子の回転速
   度の誤差を検出する速度誤差検出回路と、上記ブラシレ
   スモータを上記クロック信号に基づいて起動動作すると
   共に上記速度検出信号に基づいて定速動作し、上記起動
   動作において上記クロック信号を計数すると共に上記定
   速動作において上記速度検出信号を計数しその計数値に
   基づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信号を得る
   転流タイミング制御回路と、上記各相巻線電流の転流タ
   イミング制御信号に基づいて各相巻線電流の転流タイミ
   ング制御すると共に上記速度誤差検出回路による速度誤
   差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御しかつ各
   相巻線に供給する矩形の巻線電流を部分的に増大させる
   べく電流波形を制御する電流制御回路と、上記速度検出
   信号に基づいて上記各相巻線電流を部分的に増大させる
   ためのタイミング信号を発生する増大電流タイミング発
   生回路とを備え、上記電流制御回路は、上記増大電流タ
   イミング発生回路からのタイミング信号に基づいて各相
   巻線に供給する矩形の巻線電流を、矩形の電流波形に対
   し前縁部と中央部及び後縁部に電流増大部分を重畳した
   電流波形に制御することを特徴とするブラシレスモータ
   の制御装置。
3. 【請求項３】 ブラシレスモータの固定子に対する回転
   子の位置を検出するための複数のホールセンサと、回転
   子の回転速度を検出する速度検出器と、クロック信号と
   上記速度検出器による速度検出信号とを周波数比較して
   回転子の回転速度の誤差を検出する速度誤差検出回路
   と、上記各ホールセンサからの位置検出信号に基づいて
   回転子駆動用の各相巻線に供給する各相巻線電流の転流
   タイミングを制御すると共に上記速度誤差検出回路によ
   る速度誤差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御
   する電流制御回路とを備えたブラシレスモータの制御装
   置において、上記回転子の回転にともなって上記各相巻
   線に誘起する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を有し、
   上記正の電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略台形と
   し、他の相の上記誘起電圧と交差する電位を上記正の電
   圧の交差において上記誘起電圧の正の電圧の最大値の略
   半値とすると共に上記負の電圧の交差において上記誘起
   電圧の負の最大値の略半値とし、上記電流制御回路は上
   記各相巻線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電圧の通過
   において通電方向の切り替えを行うと共に上記各相巻線
   電流の波形を略矩形とすることを特徴とするブラシレス
   モータの制御装置。
4. 【請求項４】 ブラシレスモータの回転子の回転速度を
   検出する速度検出器と、クロック信号と上記速度検出器
   による速度検出信号とを周波数比較して回転子の回転速
   度の誤差を検出する速度誤差検出回路と、上記ブラシレ
   スモータを上記クロック信号に基づいて起動動作すると
   共に上記速度検出信号に基づいて定速動作し、上記起動
   動作において上記クロック信号を計数すると共に上記定
   速動作において上記速度検出信号を計数しその計数値に
   基づいて各相巻線電流の転流タイミング制御信号を得る
   転流タイミング制御回路と、上記各相巻線電流の転流タ
   イミング制御信号に基づいて各相巻線電流の転流タイミ
   ング制御すると共に上記速度誤差検出回路による速度誤
   差信号に基づいて各相巻線電流の大きさを制御する電流
   制御回路とを備えたブラシレスモータの制御装置におい
   て、上記回転子の回転にともなって上記各相巻線に誘起
   する誘起電圧は正の電圧及び負の電圧を有し、上記正の
   電圧の波形及び上記負の電圧の波形を略台形とし、他の
   相の上記誘起電圧と交差する電位を上記正の電圧の交差
   において上記誘起電圧の正の電圧の 最大値の略半値とす
   ると共に上記負の電圧の交差において上記誘起電圧の負
   の最大値の略半値とし、上記電流制御回路は上記各相巻
   線電流を上記各相誘起電圧が略ゼロ電圧の通過において
   通電方向の切り替えを行うと共に上記各相巻線電流の波
   形を略矩形とすることを特徴とするブラシレスモータの
   制御装置。
5. 【請求項５】 上記誘起電圧は上記正の電圧と上記負の
   電圧との間に略ゼロ電圧に留まっている期間を有し、上
   記電流制御回路は、上記誘起電圧が上記略ゼロ電圧に留
   まっている期間の上記各相巻線電流の値をゼロとするこ
   とを特徴とする請求項３または４記載のブラシレスモー
   タの制御装置。