JPH03107391A - プラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明はブラシレスモータの駆動装置に関するもので
あり、特に、商用電源を整流した高電圧の直流電源によ
りモータを直接駆動する直流ブラシレスモータの駆動装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のブラシレスモータの駆動装置には、特開昭６２−
１８５５８４号公報に示された技術等がある。第３図は
従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構成を示す回
路図である。

図において、（１）は直流電源で駆動するブラシレス形
のモータ、（２）はモータ（１）のロータのマグネット
位置を検出するホール素子等からなる検出器、（３）は
交流電源、（４）は交流を直流に整流する整流回路、（
５）は整流後の直流を平滑化するコンデンサ、（１１）
及び（１２）はモータ（１）の駆動を直接制御するモー
タドライブ回路である。（７１）は交流電源（３）を低
電圧の交流に変換する変圧器、（７２）はその低電圧の
交流を直流に整流する整流回路、（７３）は整流後の直
流を平滑化するコンデンサ、（７４）は出力電圧を安定
化する３端子レギユレータ、（７５）はプリドライブ回
路として機能する制御ＩＣであり、通常、３０Ｖ以下の
低電圧で作動する。そして、この制御ＩＣ（７５）によ
りモータドライブ回路（１１）、（１２）を駆動する。

上記のような構成の従来のブラシレスモータの駆動装置
では、ＡＣｌｏｏＶ　（或いはＡＣ２００Ｖ）の交流を
直流に変換し、モータドライブ回路（１１）、　　（１
２）に印加するとともに、このモータドライブ回路（１
１）、（１２）の駆動を直流の低電圧電源で作動する制
御ＩＣ（７５）で適宜制御することにより、モータ（１
）の回転を可変速制御している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のブラシレスモータの駆動装置では、
制御ＩＣ用の低電圧電源（１２ｖ或いは２４Ｖ等）が必
要であり、この低電圧電源を生成するために変圧器（７
１）を使用した特別の回路を必要としていた。さらに、
この種の高耐圧駆動モータの駆動装置では、上記の低電
圧電源回路と、この低電圧で作動するプリドライブ回路
として機能するモータ制御回路と、高電圧によるモータ
ドライブ回路が各々必要であり、少なくとも２つのＩＣ
を使用していた。一つは電源用（レギュレータ）ＩＣ，
もう一つはモータ駆動用プリドライバＩＣである。

したがって、回路構成が複雑であり、各配線も必要とな
り、装置全体が大形化せざるを得なかった。

また、変圧器（７１）を使用することなく、電圧降下に
よる低電圧化も可能ではあるが、例えば、ＤＣ２８０Ｖ
の高電圧からＤＣ１２Ｖの低電圧を生成する場合には、
抵抗で消費される電力が大き過ぎて発熱による過熱の問
題や、或いは許容損失に耐え得る抵抗を選定する必要性
から、やはり装置全体の小型化は困難であった。

そこで、この発明は回路構成及び配線が簡素化でき、装
置全体を小型化したブラシレスモータの駆動装置の提供
を課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかるブラシレスモータの駆動装置は、直流
高電圧によりモータ（１）を可変速制御するモータドラ
イブ回路（１１）、　　（１２）と、前記直流高電圧を
変圧器を使用することなく直流低電圧に変換するチョッ
パ回路（６）と、前記チョッパ回路（６）の制御手段及
び前記モータドライブ回路（１１）、（１２）の制御手
段を一緒に組込んでＩＣ化し、前記直流低電圧を自己電
源としたプリドライブ回路とを具備している。

［作用］ この発明のブラシレスモータの駆動装置においては、チ
ョッパ回路（６）が低電圧電源として作用し、変圧器を
使用することなく直流高電圧を直流低電圧に変換する。

そして、この低電圧電源を自己電源とし、チョッパ回路
（６）の制御手段及びモータドライブ回路（１１）、　
　（１２）の制御手段を内蔵してＩＣ化したプリドライ
ブ回路が、モータドライブ回路（１１）、　　（１２）
の駆動を適宜制御することにより、モータ（１）を可変
速制御するから、プリドライブ回路作動用の特別な低電
圧電源回路または複数の電源を必要とせず、しかも、こ
のプリドライブ回路がＩＣ化されワンチップ化されてい
るから、回路構成が小型で簡単となり、各配線も不要と
なる。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例であるブラシレスモータの
駆動装置を含む直流ブラシレスモータ全体の回路構成を
示す回路図である。

図において、（１）は三相コイル構造のステータを有す
るブラシレス形のモータ、（２）はホール素子（２ａ）
、　　（２ｂ）、　　（２ｃ）等からなる検出器であり
、この検出器（２）によりモータ（１）のロータのマグ
ネット位置を検出する。

（３）はＡＣｌｏｏＶ　（或いはＡＣ２００Ｖ）の交流
電源、（４）は前記交流をＤＣ１４０Ｖ　（或いはＤＣ
２８０Ｖ）の直流に整流する整流回路、（５）は整流後
の直流を平滑化するコンデンサ、（６）は前記直流高電
圧を変圧器を使用することなく直流低電圧に変換するチ
ョッパ回路、（７）は所定の周期でスイッチングを行な
うことにより高電圧を所定の低電圧に落すスイッチング
回路、（８）はエネルギー貯留用のコイル、（９）は貫
流用のダイオード、（１０）は低電圧の直流を平滑化す
るコンデンサであり、チョッパ回路（６）は上記のスイ
ッチング回路（７）と、コイル（８）と、ダイオード（
９）と、及びコンデンサ（１０）とで構成されている。

（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）。

（１１ｃ）はモータ（１）の駆動を直接制御するモータ
ドライブ上側回路、（１２ａ）、　　（１２ｂ）、　　
（１２ｃ）も同じくモータ（１）の駆動を直接制御する
モータドライブ下側回路、（１３）はモータ（１）のコ
イルに流れる電流を検出するためのシャント抵抗である
。（２０）はモータドライブ回路（１１）、　　（１２
）を駆動するプリドライブ回路として機能するＩＣであ
る。（２１）は過電圧保護回路であり、ＩＣ（２０）の
印加電圧であるＶｃｃが所定の電圧以上になったときに
、スイッチング回路（７）へ非同期でオフ指令を出す。

（２２）は起動基準電圧回路であり、ＩＣ（２０）の印
加電圧であるＶｃｃより安定した定電圧を生成する。（
２３）はのこぎり波発生回路であり、ＩＣ（２０）の外
部に位置する抵抗及びコンデンサを低電圧のＶｃｃで充
電し、これをスイッチングにより放電させることにより
、所定周期ののこぎり波を発生する。こののこぎり波が
後述するＰＷＭ制御信号のキャリアとなる。（２４）は
Ｆ／Ｖパルス発生回路であり、三相全波ロジック回路（
３６）からの出力段の切換タイミングに対応して一定幅
のパルスを発生させる。（２５）は不足電圧保護回路で
あり、ＩＣ（２０）の印加電圧であるＶｃｃが所定の電
圧よりも低いときに、チョッパ回路（６）のスイッチン
グ回路（７）にオン指令を出す。（２６）は方形波生成
回路であり、のこぎり波から方形波を生成する。（２７
）は反転レベルシフト回路であり、のこぎり波を反転す
るとともに、一定電圧のオフセットを与える。（２８）
は制御アンプ回路であり、一般的なオペアンプて構成さ
れており、非反転入力に速度指令コントロールを、そし
て、反転入力にＦ／Ｖパルス発生回路（２４）からの出
力を各々入力し、ＩＣ（２０）の外部に位置する抵抗及
びコンデンサとで速度ループを構成する。（２９）はエ
ラーアンプ回路であり、ＩＣ（２０）の印加電圧である
Ｖｃｃの所定電圧を中心にして変動分を増幅してチョッ
パ用ＰＷＭ回路（３３）用の比較電圧とする。（３０）
は台形波生成回路であり、方形波から台形波を生成する
。（３１）は速度調整用ＰＷＭ回路であり、反転レベル
シフトしたのこぎり波と速度指令である制御アンプ回路
（２８）の出力を各々比較してＰＷＭ制御信号を生成し
、プリドライブ下側出力回路（３８）をＰＷＭ制御をす
る。（３２）は正逆転切換入力回路であり、外部から正
逆転切換信号を入力し、一定電圧スレッジヨードに対し
て正転成いは逆転信号のいずれかを判断し、三相全波ロ
ジック回路（３６）で正逆回転ロジックを発生させる。

（３３）はチョッパ用ＰＷＭ回路であり、台形波とエラ
ーアンプ回路（２９）の出力を各々比較して、チョッパ
回路（６）のスイッチング回路（７）用のオン／オフ指
令を生成する。（３４）は正逆転切換時出力保護回路で
あり、正転と逆転との切換りを検出し、一定期間モータ
ドライブ上側回路（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）、（ｌｌｃ）
及びモータドライブ下側回路（１２ａ）、　　（１２ｂ
）。

（１２ｃ）を共にオフ状態にした後に、三相全波ロジッ
ク回路（３６）を作動させる。（３５）はホール入力回
路であり、ホール素子（２ａ）。

（２ｂ）、（２ｃ）からの出力を差動で入力し、方形波
に変換する。（３６）は三相全波ロジック回路であり、
三相のホール入力回路（３５）から得たロータのマグネ
ット位置に応じてプリドライブ上側出力回路（３７）及
びプリドライブ下側出力回路（３８）を制御して、出力
段をオン／オフさせることによりモータ（１）を所望の
回転方向に駆動する。（３７）はプリドライブ上側出力
回路であり、各モータドライブ上側回路（ｌｌａ）。

（ｌｌｂ）、（ｌｌｃ）を駆動する。（３８）はプリド
ライブ下側出力回路であり、各モータドライブ下側回路
（１２ａ）、（１２ｂ）（１２ｃ）を駆動する。（３９
）は電流制限回路であり、シャント抵抗（１３）により
モータ（１）のコイルに流れる電流を検出して、一定電
流以上のときにはプリドライブ下側出力回路（３８）を
オフ（ロー電位）させて、モータドライブ下側回路（１
２ａ）、（１２ｂ）、（１２ｃ）をオフ状態にして電流
をカットする。（４０）はロック保護回路であり、モー
タ（１）が回転状態にないことを検出して、モータドラ
イブ上側回路（ｌｌａ）、（１１ｂ）、（ｌｌｃ）及び
モータドライブ下側回路（１２ａ）、（１２ｂ）、（１
２ｃ）を共にオフ状態にしてトランジスタの焼損等を防
止する。

この実施例のＩＣ（２０）には、上記の（２１）から（
４０）の各回路が内蔵されており、ロジック部はＩ　Ｉ
　Ｌ　（Ｉｎｔｅｇｌａｔｌｏｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
　Ｌｏｇｉｃ　）で構成し、リニア部はバイポーラ・プ
ロセスで構成されている。また、これらの各回路を更に
組合、わせで、回路の集合となって速度制御回路、正逆
反転回路、及びＰＷＭ制御回路を構成している。

すなわち、上記の速度調整用ＰＷＭ回路（３１）、Ｆ／
Ｖパルス発生回路（２４）　、制御アンプ回路（２８）
、及びＩＣ（２０）の外部に位置する抵抗及びコンデン
サにより速度制御回路を構成している。この速度制御回
路によりモータ（１）の回転数を一定に制御する。また
、外部からの速度指令によりモータ（１）の回転数を適
宜制御する。

したがって、マイクロコンピュータと組合わせれば簡易
サーボ機構により、簡単にモータ（１）の回転速度の制
御ができる。

また、上記の正逆転切換入力回路（３２）及び正逆転切
換時出力保護回路（３４）により正逆反転回路を構成し
、外部からの回転方向指令に応じてモータ（１）の回転
方向を切換える。さらに、ＩＣ（２０）の外部に位置す
る抵抗及びコンデンサとのこぎり波発生回路（２３）、
反転レベルシフト回路（２７）　、及び速度調整用ＰＷ
Ｍ回路（３１）によりＰＷＭ制御回路を構成し、速度調
整用のＰＷＭ制御信号を生成する。

このように、このＩＣ（２０）には、速度制御回路、電
流制限回路（３９）、正逆反転回路、ロック保護回路（
４０）　、ＰＷＭ制御回路、不足電圧保護回路（２５）
、及び過電圧保護回路（２１）が各々内蔵されている。

そして、これらの各回路はＩＣ（２０）内でモータドラ
イブ回路（１１）。

（１２）の制御手段として機能し、このＩＣ（２０）全
体でプリドライブ回路を構成している。

なお、このＩＣ（２０）のロック保護回路（４０）、電
流制限回路（３９）、不足電圧保護回路（２５）が各々
安全機能を果す。したがって、特別の保護回路を別個独
立してＩＣ（２０）の外部に設ける必要がない。

上記のように、この実施例のブラシレスモータの駆動装
置は、モータ（１）を可変速制御するモータドライブ回
路（１１）、　　（１２）と直流高電圧を直流低電圧に
変換するチョッパ回路（６）とを高耐電圧回路で構成し
、チョッパ回路（６）及びモータドライブ回路（１１）
、　　（１２）を制御、するプリドライブ回路をＩＣ化
して低電圧回路で構成している。

第２図はこの発明の一実施例であるブラシレスモータの
駆動装置の要部の回路構成を示す回路図である。図中、
第１図と同−符号及び同一記号は、同一または相当する
構成部分番示す。

図において、（４１）はチョッパ回路（６）の制御手段
として機能する制御回路（４１）であり、具体的には、
第１図の過電圧保護回路（２１）、起動基準電圧回路（
２２）、不足電圧保護回路（２５）、エラーアンプ回路
（２９）、及びチョッパ用ＰＷＭ回路（３３）により構
成されている。

また、このチョッパ用ＰＷＭ回路（３３）には、ＩＣ（
２０）の外部に位置する抵抗及びコンデンサとのこぎり
波発生回路（２３）、反転レベルシフト回路（２７）、
方形波生成回路（２６）　、台形波生成回路（３０）を
経たキャリア信号が入力されている。すなわち、このチ
ョッパ用ＰＷＭ回路（３３）のキャリア周波数は上記速
度調整用ＰＷＭ回路（３１）のキャリア周波数と同一と
なっている。そして、この制御回路（４１）がチョッパ
回路（６）のスイッチング回路（７）を適宜制御する。

このように、この実施例では、チョッパ回路（６）を制
御する制御回路（４１）が、プリドライブ回路として機
能するＩＣ（２０）に一体で組込まれている。そして、
このＩＣ（２０）内の制御回路（４１）がＩＣ（２０）
での消費電力等に応じてチョッパ回路（６）を適宜制御
して、安定した直流低電圧を生成する。しかも、このＩ
Ｃ（２０）は当初５Ｖ程度のわずかな電圧を印加するだ
けで作動を開始し、以降は上記のようにチョッパ回路（
６）で約１２Ｖ程度の低電圧を生成して、自己電源とし
ている。

特に、この実施例では、チョッパ用ＰＷＭ回路（３３）
のキャリア周波数と速度調整用ＰＷＭ回路（３１）のキ
ャリア周波数が同一であり、発振器として機能するのこ
ぎり波発生回路（２３）を共用しているので、発振器が
一つで済む。

上記のように、この実施例のブラシレスモータの駆動装
置は、交流電源（３）を整流した直流高電圧によりモー
タ（１）を可変速制御するモータドライブ回路（１１）
、　　（１２）と、この直流高電圧を変圧器を使用する
ことなく直流低電圧に変換するチョッパ回路（６）と、
このチョッパ回路（６）の制御手段として機能する制御
回路（４１）及び前記モータドライブ回路（１１）、　
　（１２）の制御手段として機能する各回路を各々組込
んでＩＣ化し、前記チョッパ回路（６）からの直流低電
圧を自己電源としたプリドライブ回路とを具備する。

そして、このチョッパ回路（６）が低電圧電源として作
用し、変圧器を使用することなく直流高電圧を直流低電
圧に変換し、この低電圧電源を自己電源として、プリド
ライブ回路がモータドライブ回路（１１）、　　（１２
）の駆動を適宜制御して、モータ（１）を可変速制御す
る。しかも、チョッパ回路（６）の制御手段及びモータ
ドライブ回路（１１）、　　（１２）の制御手段をプリ
ドライブ回路に内蔵しＩＣ化によりワンチップ化してい
る。

したがって、プリドライブ回路作動用の特別な低電圧電
源回路または複数の直流電源を必要としない。また、Ｉ
Ｃ化により回路が小型化し、部品点数も削減されて簡単
な回路構成となり、各配線も不要となる。加えて、モー
タの製造コストが低減される。

ところで、上記実施例ではＩＣ化したプリドライブ回路
にモータドライブ回路（１１）、　　（１２）の制御手
段として、速度制御回路、電流制限回路（３９）、正逆
反転回路、ロック保護回路（４０）、ＰＷＭ制御回路、
不足電圧保護回路（２５）、及び過電圧保護回路（２１
）の全てを内蔵したものについて説明をしたが、必ずし
もこれ等すべてを内蔵する必要はない。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のブラシレスモータの駆
動装置は、モータドライブ回路と、チョッパ回路と、Ｉ
Ｃ化したプリドライブ回路とを具備し、チョッパ回路が
低電圧電源として作用し、変圧器を使用°することなく
直流高電圧を直流低電圧に変換する。そして、この低電
圧電源を自己電源とし、チョッパ回路の制御手段及びモ
ータドライブ回路の制御手段を内蔵してＩＣ化したプリ
ドライブ回路が、モータドライブ回路の駆動を適宜制御
することにより、モータを可変速制御するから、プリド
ライブ回路作動用の特別な低電圧電源回路または複数の
電源を必要とせず、しかも、このプリドライブ回路がＩ
Ｃ化によりワンチップ化されているから、回路が小型に
なり、部品点数も削減されて簡単な回路構成となり、各
配線も不要となるので装置全体が小型化できる。加えて
、モータの製造コストが低減でき、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるブラシレスモータの
駆動装置を含む直流ブラシレスモータ全体の回路構成を
示す回路図、第２図はこの発明の一実施例であるブラシ
レスモータの駆動装置の要部の回路構成を示す回路図、
第３図は従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構成
を示す回路図である。 図において、 １：モータ　　　　　６：チョッパ回路１１．１２：モ
ータドライブ回路 ３７：プリドライブ上側出力回路 ３８ニブリドライブ下側出力回路 ４１：制御回路 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流高電圧によりモータを可変速制御するモータドライ
   ブ回路と、 前記直流高電圧を変圧器を使用することなく直流低電圧
   に変換するチョッパ回路と、 前記チョッパ回路の制御手段及び前記モータドライブ回
   路の制御手段を一緒に組込んでＩＣ化し、前記直流低電
   圧を自己電源としたプリドライブ回路と を具備することを特徴とするブラシレスモータの駆動装
   置。