JPH04312389A - ブ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータにかか
り電機子巻線に誘起される誘起電圧によって磁石回転子
と電機子巻線との相対的位置を検出するブラシレスモー
タの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のブラシレスモータは、特公
昭５９−３６５１９号公報にも見られる図１に示すよう
な構成となっている。同図に於て１はスイッチング素子
群、２はブラシレスモータ、３は電機子巻線、４は磁石
回転子、５は位置検出回転制御装置をそれぞれ示してい
る。位置検出回転制御装置５には電機子巻線３に接続さ
れ、磁石回転子４が回転することによって発生する誘起
電圧を入力する。位置検出回転制御装置５は入力された
誘起電圧を基に回転制御信号を生成しスイッチング素子
群１におくり磁石回転子４を回転させる。回転信号の発
生方法は特公昭５９−３６５１９号公報に詳細に述べら
れているのでここでは省略する。

【０００３】この様な構成に於て、モータの負荷変動に
伴う電流変動やスイッチング素子群１の電流遮断時に発
生するスパイクノイズなどによって正確な回転信号が得
られなかった。そこで誘起電圧信号を信号変換手段であ
るフィルタ回路６に通しスパイクノイズ等を除去する手
段が取られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では前記スパイクノイズは、モータの回転数や、負
荷の大きさ、巻線仕様によって大きく変化し、簡単な回
路構成のフィルタでは正確な回転信号が得られなかった
。また、複雑な回路構成によってスパイクノイズを除去
できたとしても、フィルタを構成する回路素子のばらつ
きによって検出信号そのものに誤差が含まれ、同様に正
確な検出信号が得られなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明は前記フィルタ回路を用いずスパイクノイズ
等の影響をなくし正確な回転信号を得るものである。

【０００６】

【作用】本発明は正規回転をしているときの位置信号を
前記電機子巻線より生ずる電圧信号の発生期間の中点よ
りも遅くして前記スパイクノイズ等の影響を受けないよ
うにして正確な位置信号を得るものである。

【０００７】また、位置検出信号の発生する予定時刻を
設定し、実際の位置検出信号の発生する時刻の計測した
値との差によってスイッチング素子群の駆動信号の発信
時刻を決定し正確なブラシレスモータを運転するもので
ある。

【０００８】さらに、位置検出信号の発生する予定時刻
を設定し、実際の位置検出信号の発生する時刻を計測し
た値との差によって次に行われるスイッチング素子群の
駆動信号の発信間隔を決定し正確にブラシレスモータを
運転するものである。

【０００９】また、位置検出信号の発生する予定時刻を
設定し、実際の位置検出信号の発生する時刻を計測した
値との差によってスイッチング素子群の駆動信号の発信
時刻と次に行われるスイッチング素子群の駆動信号の発
信間隔を決定正確にブラシレスモータを運転するもので
ある。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１、図２、図３
、図４、図５をもとに説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例の構成図で、１は
スイッチング素子群、２はブラシレスモータ、３は回転
信号検出器、４は回転制御装置、５は駆動電源をそれぞ
れ示し、同図に示すように接続されている。

【００１２】図２は回転信号検出器３の構成を示す図で
、３ａは基準信号発生器、３ｂは誘起電圧波形生成器、
３ｃは回転信号生成器をそれぞれ示している。

【００１３】図３は回転制御装置４の構成を示す図で、
４ａは回転信号入力器、４ｂは位相判断器、４ｃはスイ
ッチング素子群制御信号発生器（以下制御信号発生器と
記す）、４ｄは時間補正装置をそれぞれ示している。

【００１４】図４は本発明の一実施例のブラシレスモー
タの回転中のそれぞれの構成要素に於ける波形を示した
ものである。Ｕ，Ｖ，Ｗはブラシレスモータの３の巻線
の電圧波形、Ｓｂは基準電圧波形、ｕ，ｖ，ｗは回転信
号検出器３からの出力波形、ＴＲｕ，ＴＲｖ，ＴＲｗ，
ＴＲｘ，ＴＲｙ，ＴＲｚはスイッチング素子群１に出力
される回転制御装置４からの駆動出力波形ＴＲを横軸を
ｔ０からｔ１１の時間としてそれぞれ示している。

【００１５】図５は、図４のＵ巻線に於ける電圧波形Ｕ
と回転信号Ｕの時間ｔ１からｔ２までを拡大したもので
ある。

【００１６】まず図２に於て、基準信号発生器３ａは巻
線の電圧波形Ｕ，Ｖ，Ｗを入力し基準電圧Ｓｂを生成す
る。基準電圧Ｓｂの生成方法は３相の中性点でも２相の
和でもスイッチング素子群１に印加される印加電圧の分
圧でも構わない。さらに誘起電圧波形生成器３ｂは特別
なフィルタ回路を設けず、基準電圧Ｓｂとで回転信号が
発生できるような電圧に変換する。回転信号生成器３ｃ
では基準電圧Ｓｂと巻線の電圧波形Ｕ，Ｖ，Ｗとで基準
信号Ｓｂよりも巻線の電圧波形Ｕ，Ｖ，Ｗが高いときに
はｈｉ、この逆の時にはｌｏｗと言った回転信号ｕ，ｖ
，ｗを生成する。

【００１７】ここで、回転信号検出器３の基準信号発生
器３ａと誘起電圧波形生成器３ｂの回路定数の設定を、
正規回転しているときの誘起電圧波形の発生期間（図４
のＵ相に於ける時刻ｔ０から時刻ｔ１まで）の中心より
遅れたところで前記の回転信号ｕ，ｖ，ｗが発生するよ
うにする。

【００１８】図５において、Ｕ，Ｖ，Ｗはブラシレスモ
ータの３の巻線の電圧波形、Ｓｂは基準電圧波形、ｕ，
ｖ，ｗは回転信号検出器３からの出力波形、Ｌ１は誘起
電圧波形の発生期間の中心、Ｌ２は回転信号ｕの発生点
を示している。同図のように、誘起電圧波形の発生期間
の中心Ｌ１よりも回転信号ｕの発生点Ｌ２を遅くするこ
とによって負荷増大時等にみられるスパイクノイズの増
大によって回転信号が隠れてしまうことを防止できる。 回転信号ｕはブラシレスモータ２の磁石回転子の位相に
よってＬ２を中心に、磁石回転子の位相が遅いときには
後ろ側になり磁石回転子の位相が早いときには前側に発
生する。

【００１９】次に、請求項２について図６、図７を用い
て説明する。図６、図７は図５と同様に図４のＵ巻線に
於ける電圧波形Ｕと回転信号ｕの時間ｔ６からｔ７まで
を示したものである。同図においてＴは前回の（時間ｔ
５からｔ６まで）の回転制御によって決定された設定時
間、Ｔｓは正規回転しているときに（磁石回転子の位相
の遅れ、進みが無い時）回転信号が発生する信号発生設
定時間、Ｔｄは時間ｔ６から回転信号ｕが発生するまで
の検出時間、Ｔｎｏｗは設定時間Ｔと検出時間Ｔｄによ
って補正された制御信号発生器４ｃの信号発信タイミン
グ（時間ｔ７に相当）を示している。図６は検出時間Ｔ
ｄが信号発生設定時間Ｔｓよりも短い（磁石回転子の位
相が進んでいる状態）を示したもので、図７は検出時間
Ｔｄが信号発生設定時間Ｔｓよりも長い（磁石回転子の
位相が遅れている状態）を示したものである。

【００２０】図６において時間ｔ６から時間計測を開始
する。時間ｔｄのところで回転信号ｕが発生し、この時
の時間Ｔｄを計測する。信号発生設定時間Ｔｓは設定時
間Ｔによって、例えば Ｔｓ＝Ｔ×０．６ のように設定されている。ここで前記検出時間Ｔｄと信
号発生設定時間Ｔｓによって正規回転位相に対する磁石
回転子の位相のずれ量が分かることになる。すなわち、
この位相のずれ量によって設定時間Ｔを補正し、Ｔｎｏ
ｗ（制御信号発生器４ｃの信号発信タイミング）をきめ
てやれば、ブラシレスモータ２を回転させることができ
る。

【００２１】例えば、 Ｔｎｏｗ＝Ｔ−（Ｔｓ−Ｔｄ） のようにするわけである。つまり設定時刻Ｌ３で制御信
号発生器４ｃの信号発信をするところが、前記の前記検
出時間Ｔｄと信号発生設定時間Ｔｓによって正規回転時
位相に対する磁石回転子の位相のずれ量を検出しこのず
れ量によって制御信号発生器４ｃの信号発信のタイミン
グを補正する事によって時間ｔ７の正規回転時に制御信
号発生器４ｃの信号発信を行なうことができるようにな
り、これを各々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と順次行なえば正確に
ブラシレスモータ２を回転させることができる。

【００２２】図７に於いても同様に図中Ｌ４で制御信号
発生器４ｃの信号発信をするところが、前記の前記検出
時間Ｔｄと信号発生設定時間Ｔｓによって正規回転時位
相に対する磁石回転子の位相のずれ量を検出しこのずれ
量によって制御信号発生器４ｃの信号発信タイミングを
補正する事によって時間ｔ７の正規回転時に制御信号発
生器４ｃの信号発信を行なうことができるようになり、
これを各々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と順次行なえば正確にブラ
シレスモータ２を回転させることができる。

【００２３】次に、請求項３について図８を用いて説明
する。同図に於いて図５と同様に図４のＵ巻線に於ける
電圧波形Ｕと回転信号ｕの時間ｔ６からｔ７までと電圧
波形Ｖと回転信号ｖの時間ｔ７からｔ８までを示したも
のである。同図においてＴは前回の（時間ｔ５からｔ６
まで）の回転制御によって決定された設定時間、Ｔｓは
正規回転しているときに（磁石回転子の位相の遅れ、進
みが無い時）回転信号が発生する信号発生設定時間、Ｔ
ｄは時間ｔ６から回転信号ｕが発生するまでの検出時間
、Ｔｎｅｘｔは設定時間Ｔと検出時間Ｔｄによって補正
された制御信号発生器４ｃの信号発信タイミング（次回
のＴ）を示している。

【００２４】前記請求項２で説明したのと同様に前記検
出時間Ｔｄと信号発生設定時間Ｔｓによって正規回転時
位相に対する磁石回転子の位相のずれ量が分かる。この
ずれ量によって次回の設定時間Ｔを決定する。

【００２５】すなわち、 Ｔｎｅｘｔ＝Ｔ−（Ｔｓ−Ｔｄ） のようにするわけである。したがって、正確に次回の設
定時間Ｔｎｅｘｔを決定することができ、ブラシレスモ
ータ２を運転することが可能になる。図８は検出時間Ｔ
ｄが信号発生設定時間Ｔｓよりも短い（磁石回転子の位
相が進んでいる状態）を示したものであるが、検出時間
Ｔｄが信号発生設定時間Ｔｓよりも長い（磁石回転子の
位相が遅れている状態）時であっても同様に正確に次回
の設定時間Ｔを決定することができる。

【００２６】次に、請求項４について図９を用いて説明
する。同図に於いて図５と同様に図４のＵ巻線に於ける
電圧波形Ｕと回転信号ｕの時間ｔ６からｔ７までと電圧
波形Ｖと回転信号ｖの時間ｔ７からｔ８までを示したも
のである。同図においてＴは前回の（時間ｔ５からｔ６
まで）の回転制御によって決定された設定時間、Ｔｓは
正規回転しているときに（磁石回転子の位相の遅れ、進
みが無い時）回転信号が発生する信号発生設定時間、Ｔ
ｄは時間ｔ６から回転信号ｕが発生するまでの検出時間
、Ｔｎｏｗは設定時間Ｔと検出時間Ｔｄによって補正さ
れた制御信号発生器４ｃの信号発信タイミング（時間ｔ
７に相当）、Ｔｎｅｘｔは、設定時間Ｔと検出時間Ｔｄ
によって補正された次回の設定時間を示している。

【００２７】前記請求項２で説明したのと同様に前記検
出時間Ｔｄと信号発生時間Ｔｓによって正規回転時位相
に対する磁石回転子の位相のずれ量が分かる。この位相
のずれ量によって設定時間Ｔを補正し、Ｔｎｏｗ（制御
信号発生器４ｃの信号発信タイミング）をきめ、さらに
次回の設定時間Ｔｎｅｘｔを決定する。

【００２８】すなわち、 Ｔｎｏｗ＝Ｔ−（Ｔｓ−Ｔｄ） Ｔｎｅｘｔ＝Ｔ−（Ｔｓ−Ｔｄ） のようにするわけである。従って前記の前記検出時間Ｔ
ｄと信号発生設定時間Ｔｓによって正規回転時位相に対
する磁石回転子の位相のずれ量を検出しこのずれ量によ
って制御信号発生器４ｃの信号発信のタイミングを補正
し時間ｔ７の正規回転時に制御信号発生器４ｃの信号発
信を行なうことができ、また正確に次回の設定時間Ｔｎ
ｅｘｔを決定することができるようになり、これを各々
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と順次行なえば正確にブラシレスモー
タ２を回転させることができる。

【００２９】

【発明の効果】上記の説明で明らかなように、本発明は
３相結線された電機子巻線と、６個の制御電極付き半導
体スイッチング素子を３相ブリッジ接続して形成したス
イッチング素子群と、磁石回転子とを有し、前記電機子
巻線より生ずる電圧信号から前記磁石回転子の前記電機
子巻線に対する相対位置（以下位置信号とする）を検出
して前記スイッチング素子群を制御して前記磁石回転子
を回転させるブラシレスモータに於て、正規回転をして
いるときの位置信号を前記電機子巻線より生ずる電圧信
号の発生期間の中点よりも遅くしたことを特徴としたブ
ラシレスモータの駆動装置であり、フィルタ回路を用い
ずともにスパイクノイズの影響をなくし正確な回転信号
を得ることができる。また、フィルタ回路を用いないた
め回転信号に全く遅れを生ずることなく位置検出を行う
ことができ、ブラシレスモータを安定して運転すること
ができる。

【００３０】また前記構成に於いて位置検出信号の発生
する予定時刻を設定し、実際の位置検出信号の発生する
時刻計測した値との差によってスイッチング素子群の駆
動信号の発信時刻を決定することを特徴としたブラシレ
スモータの駆動装置によれば、正確なタイミングでスイ
ッチング素子群を制御でききわめて円滑にブラシレスモ
ータを運転することができる。

【００３１】さらに前記構成に於いて位置検出信号の発
生する予定時刻を設定し、実際の位置検出信号の発生す
る時刻を計測した値との差によって次に行われるスイッ
チング素子群の駆動信号の発信間隔を決定することを特
徴としたブラシレスモータの駆動装置によれば、きわめ
て正確なスイッチング素子群の駆動信号の発生間隔を決
めることができこれもまたきわめて円滑にブラシレスモ
ータを運転することができる。

【００３２】また、前記構成に於いて位置検出信号の発
生する予定時刻を設定し、実際の位置検出信号の発生す
る時刻を計測した値との差によってスイッチング素子群
の駆動信号の発信時刻と次に行われているスイッチング
素子群の駆動信号の発信間隔を決定することを特徴とし
たブラシレスモータの駆動装置によれば、素早い動作に
てブラシレスモータの回転変動に対して制御が掛けられ
、ブラシレスモータの運転の信頼性が著しく向上するも
のである。

【００３３】さらに構成が簡単で安価にそして容易に実
現できるなど数々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図

【図２】同回転信号検出器の構成を示す構成図

【図３】
回転制御装置の構成を示す構成図

【図４】本発明の一実
施例のブラシレスモータの回転中のそれぞれの構成要素
に於ける波形図

【図５】第１の実施例における動作波形図

【図６】第２
の実施例における動作波形図

【図７】同動作波形図

【図８】第３の実施例における動作波形図

【図９】第４
の実施例における動作波形図

【符号の説明】

１　　スイッチング素子群 ２　　ブラシレスモータ ３　　回転信号検出器 ４　　回転制御装置 ５　　駆動電源 ３ａ　　基準信号発生器 ３ｂ　　誘起電圧波形生成器 ３ｃ　　回転信号生成器 ４ａ　　回転信号入力器 ４ｂ　　位相判断器 ４ｃ　　スッチング素子群制御信号発生器４ｄ　　時間
補正装置 Ｔ　　設定時間 Ｔｄ　　検出時間 Ｔｎｏｗ　　補正された制御信号発生器４ｃの信号発信
タイミング Ｔｎｅｘｔ　　補正された次回の設定時間Ｔｓ　　信号
発生設定時間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３相結線された電機子巻線と、６個の制御
   電極付き半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続し
   て形成したスイッチング素子群と、磁石回転子とを有し
   、前記電機子巻線より生ずる電圧信号から前記磁石回転
   子の前記電機子巻線に対する相対位置（以下位置信号と
   する）を検出して前記スイッチング素子群を制御して前
   記磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、
   正規回転をしているときの位置信号を前記電機子巻線よ
   り生ずる電圧信号の発生期間の中点よりも遅くしたこと
   を特徴としたブラシレスモータの駆動装置。
2. 【請求項２】３相結線された電機子巻線と、６個の制御
   電極付き半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続し
   て形成したスイッチング素子群と、磁石回転子とを有し
   、前記電機子巻線より生ずる電圧信号から前記磁石回転
   子の前記電機子巻線に対する相対位置（以下位置信号と
   する）を検出して前記スイッチング素子群を制御して前
   記磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、
   位置検出信号の発生する予定時刻を設定し、実際の位置
   検出信号の発生する時刻計測した値との差によってスイ
   ッチング素子群の駆動信号の発信時刻を決定することを
   特徴としたブラシレスモータの駆動装置。
3. 【請求項３】３相結線された電機子巻線と、６個の制御
   電極付き半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続し
   て形成したスイッチング素子群と、磁石回転子とを有し
   、前記電機子巻線より生ずる電圧信号から前記磁石回転
   子の前記電機子巻線に対する相対位置（以下位置信号と
   する）を検出して前記スイッチング素子群を制御して前
   記磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、
   位置検出信号の発生する予定時刻を設定し、実際の位置
   検出信号の発生する時刻を計測した値との差によって次
   に行われるスイッチング素子群の駆動信号の発信間隔を
   決定することを特徴としたブラシレスモータの駆動装置
   。
4. 【請求項４】３相結線された電機子巻線と、６個の制御
   電極付き半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続し
   て形成したスイッチング素子群と、磁石回転子とを有し
   、前記電機子巻線より生ずる電圧信号から前記磁石回転
   子の前記電機子巻線に対する相対位置（以下位置信号と
   する）を検出して前記スイッチング素子群を制御して前
   記磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、
   位置検出信号の発生する予定時刻を設定し、実際の位置
   検出信号の発生する時刻を計測した値との差によってス
   イッチング素子群の駆動信号の発信時刻と次に行われる
   スイッチング素子群の駆動信号の発信間隔を決定するこ
   とを特徴としたブラシレスモータの駆動装置。