JPH06261587A - ３相ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路 - Google Patents
３相ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路Info
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- JPH06261587A JPH06261587A JP5043539A JP4353993A JPH06261587A JP H06261587 A JPH06261587 A JP H06261587A JP 5043539 A JP5043539 A JP 5043539A JP 4353993 A JP4353993 A JP 4353993A JP H06261587 A JPH06261587 A JP H06261587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精度良くトルクリップルを除去しかつ入力オ
フセット電圧の小さい３相ブラシレス直流モータのトル
クリップル除去回路を提供する。 【構成】 トルクリップル除去信号生成手段（６００，
２４〜２７）は固定子巻線１７〜１９に供給する正弦波
状の３相駆動信号のうち３相半波信号の和と３相半波信
号振幅値にＳＩＮ（π／３）を乗じた直流信号との差信
号を生成する。変調回路２８はトルクリップル除去信号
生成手段の出力信号をトルク指令で振幅変調する。非反
転端子にトルク指令制御信号を、反転端子に変調回路２
８の反転出力とモータ全電流信号（抵抗２０の両端電
圧）の和を入力し増幅したトルク指令誤差増幅手段２２
の出力信号に応じて、電流増幅回路１０で３相駆動信号
の振幅値を制御する。電流増幅回路１０の３相駆動信号
はコレクタがそれぞれ固定子巻線１７〜１９に接続され
たトランジスタ１１〜１６に供給する。
フセット電圧の小さい３相ブラシレス直流モータのトル
クリップル除去回路を提供する。 【構成】 トルクリップル除去信号生成手段（６００，
２４〜２７）は固定子巻線１７〜１９に供給する正弦波
状の３相駆動信号のうち３相半波信号の和と３相半波信
号振幅値にＳＩＮ（π／３）を乗じた直流信号との差信
号を生成する。変調回路２８はトルクリップル除去信号
生成手段の出力信号をトルク指令で振幅変調する。非反
転端子にトルク指令制御信号を、反転端子に変調回路２
８の反転出力とモータ全電流信号（抵抗２０の両端電
圧）の和を入力し増幅したトルク指令誤差増幅手段２２
の出力信号に応じて、電流増幅回路１０で３相駆動信号
の振幅値を制御する。電流増幅回路１０の３相駆動信号
はコレクタがそれぞれ固定子巻線１７〜１９に接続され
たトランジスタ１１〜１６に供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３相ブラシレス直流モー
タの駆動回路に関し、特にモータのトルクリップルを除
去する方式に関するものである。
タの駆動回路に関し、特にモータのトルクリップルを除
去する方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から各種のＡＶ機器に３相ブラシレ
スＤＣモータが多用されており、その駆動回路として
は、たとえばＶＴＲのリールモータを例に上げればトル
ク制御の容易さから図７に示す電流制御方式の駆動回路
が多く使われる。図７において、１〜３はモータの回転
子の位置を検出するためのホール素子、４と５はホール
素子１〜３のバイアス電流を調整して出力信号レベルを
調整するため抵抗、６〜８はそれぞれホール素子１〜３
の出力信号を線形増幅するための増幅回路、９は増幅回
路６〜８の正弦波状の出力信号を上側半波信号と下側半
波信号に分配する分配回路、１０は電流増幅回路、１１
〜１３は正弦波状の駆動信号のうち上側半波信号を増幅
して固定子巻線に電流を供給するパワートランジスタ、
１４〜１６は正弦波状の駆動信号のうち下側半波信号を
増幅して固定子巻線に電流を供給するパワートランジス
タ、１７〜１９は固定子巻線、２０は各相の固定子巻線
に流れる電流の合成値を検出するための電流検出抵抗、
２１はモータの発生トルクを制御するための指令信号
（以下、単にトルク指令と略記）が入力される端子、２
２は端子２１から入力されるトルク指令と電流検出抵抗
２０の電圧との差信号を増幅して出力するトルク指令誤
差増幅回路である。
スＤＣモータが多用されており、その駆動回路として
は、たとえばＶＴＲのリールモータを例に上げればトル
ク制御の容易さから図７に示す電流制御方式の駆動回路
が多く使われる。図７において、１〜３はモータの回転
子の位置を検出するためのホール素子、４と５はホール
素子１〜３のバイアス電流を調整して出力信号レベルを
調整するため抵抗、６〜８はそれぞれホール素子１〜３
の出力信号を線形増幅するための増幅回路、９は増幅回
路６〜８の正弦波状の出力信号を上側半波信号と下側半
波信号に分配する分配回路、１０は電流増幅回路、１１
〜１３は正弦波状の駆動信号のうち上側半波信号を増幅
して固定子巻線に電流を供給するパワートランジスタ、
１４〜１６は正弦波状の駆動信号のうち下側半波信号を
増幅して固定子巻線に電流を供給するパワートランジス
タ、１７〜１９は固定子巻線、２０は各相の固定子巻線
に流れる電流の合成値を検出するための電流検出抵抗、
２１はモータの発生トルクを制御するための指令信号
（以下、単にトルク指令と略記）が入力される端子、２
２は端子２１から入力されるトルク指令と電流検出抵抗
２０の電圧との差信号を増幅して出力するトルク指令誤
差増幅回路である。
【０００３】図７のような構成にすることにより、トル
ク指令誤差増幅回路２２の２つの入力端子の電圧は等し
くなることから、電流検出抵抗２０の両端で発生する電
圧は端子２１から入力されるトルク指令に等しくなる。
電流検出抵抗２０の両端で発生する電圧は各固定子巻線
に流れる電流の総和であるから、図７の構成ではトルク
指令に対応した電流がモータに流れることになる。ここ
で、モータの発生トルクＴは、モータのトルク定数をＫ
ｔとし、モータに流れる電流をＩとすれば、 Ｔ＝Ｋｔ・Ｉ ・・・（１） と表されることから、結局、発生トルクＴはトルク指令
に比例したものとなり、トルク制御が容易となる。
ク指令誤差増幅回路２２の２つの入力端子の電圧は等し
くなることから、電流検出抵抗２０の両端で発生する電
圧は端子２１から入力されるトルク指令に等しくなる。
電流検出抵抗２０の両端で発生する電圧は各固定子巻線
に流れる電流の総和であるから、図７の構成ではトルク
指令に対応した電流がモータに流れることになる。ここ
で、モータの発生トルクＴは、モータのトルク定数をＫ
ｔとし、モータに流れる電流をＩとすれば、 Ｔ＝Ｋｔ・Ｉ ・・・（１） と表されることから、結局、発生トルクＴはトルク指令
に比例したものとなり、トルク制御が容易となる。
【０００４】一方、この種のモータをＶＴＲのリールや
キャプスタンモータ、シリンダモータとして使う場合、
振動やトルクリップルが問題となるが、３相全波駆動の
ブラシレス直流モータについて言えば、一般にモータの
回転時の振動やトルクリップルを小さくするには固定子
巻線に供給する電流波形を正弦波状にするのが好まし
く、特に面対抗モータに関して言えば、モータの各固定
子巻線に誘起される発電電圧波形が純粋な正弦波であっ
て、しかも各固定子巻線に図８の（ａ），（ｂ）に示す
ように正弦波電流を流すならば、モータの発生トルクＴ
は次式で示されるように一定となり、トルクリップルは
現れない。
キャプスタンモータ、シリンダモータとして使う場合、
振動やトルクリップルが問題となるが、３相全波駆動の
ブラシレス直流モータについて言えば、一般にモータの
回転時の振動やトルクリップルを小さくするには固定子
巻線に供給する電流波形を正弦波状にするのが好まし
く、特に面対抗モータに関して言えば、モータの各固定
子巻線に誘起される発電電圧波形が純粋な正弦波であっ
て、しかも各固定子巻線に図８の（ａ），（ｂ）に示す
ように正弦波電流を流すならば、モータの発生トルクＴ
は次式で示されるように一定となり、トルクリップルは
現れない。
【０００５】Ｔ＝（ｓｉｎθ）2 ＋｛ｓｉｎ（θ−２・
π／３）｝2＋｛ｓｉｎ（θ−４・π／３）｝2 ＝１．
５ ・・・（２） ただし、θは回転電気
角である。このとき、３相の固定子巻線に流れる電流の
合成値（電源からアースに流れる方向を正とする）は図
８の（ｃ）に示す波形のようになる。
π／３）｝2＋｛ｓｉｎ（θ−４・π／３）｝2 ＝１．
５ ・・・（２） ただし、θは回転電気
角である。このとき、３相の固定子巻線に流れる電流の
合成値（電源からアースに流れる方向を正とする）は図
８の（ｃ）に示す波形のようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし図７の回路の場
合、３相の合成電流はトルク指令に対応した値となるの
でトルク指令が一定であれば３相の合成電流も一定とな
る。従って、いくら正弦波電流を流そうとしても正弦波
電流は流れず、図９の（ａ）に示す波形のようになる。
このときの３相の電流波形とモータの発生トルクは図９
の（ｂ）のようになり、トルクリップルが発生すること
になる。このような問題点を解決するために、特開平４
−１６５９８４号公報ではトルク指令に上記のようなト
ルクリップルを補正する信号を重畳し、トルクリップル
を除去する方法が示されているが、トルク指令がいった
ん線形増幅回路を介してトルク指令誤差増幅回路に入力
されているために、トルク指令入力にオフセットが生じ
やすく、外付けの抵抗で直流分の調整がいるなどの難点
を有し、また、駆動信号およびトルクリップル補正信号
はホール素子の出力から合成して生成しているが、ホー
ル素子の出力は種々の要因で正弦波にはならず、トルク
リップルを完全には除去できないという問題点を有して
いた。
合、３相の合成電流はトルク指令に対応した値となるの
でトルク指令が一定であれば３相の合成電流も一定とな
る。従って、いくら正弦波電流を流そうとしても正弦波
電流は流れず、図９の（ａ）に示す波形のようになる。
このときの３相の電流波形とモータの発生トルクは図９
の（ｂ）のようになり、トルクリップルが発生すること
になる。このような問題点を解決するために、特開平４
−１６５９８４号公報ではトルク指令に上記のようなト
ルクリップルを補正する信号を重畳し、トルクリップル
を除去する方法が示されているが、トルク指令がいった
ん線形増幅回路を介してトルク指令誤差増幅回路に入力
されているために、トルク指令入力にオフセットが生じ
やすく、外付けの抵抗で直流分の調整がいるなどの難点
を有し、また、駆動信号およびトルクリップル補正信号
はホール素子の出力から合成して生成しているが、ホー
ル素子の出力は種々の要因で正弦波にはならず、トルク
リップルを完全には除去できないという問題点を有して
いた。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、電流制御におけるトルクリップルを
精度良く除去することができる３相ブラシレス直流モー
タのトルクリップル除去回路を提供することを目的とす
る。
になされたもので、電流制御におけるトルクリップルを
精度良く除去することができる３相ブラシレス直流モー
タのトルクリップル除去回路を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の３相ブラシレス直流モータのトルクリップル
除去回路は、ディジタル信号処理で３相の駆動信号を生
成する手段と、前記ディジタル信号処理によって生成さ
れた駆動信号を３相の正弦波信号に変換する手段と、固
定子巻線に供給する正弦波状の３相駆動信号のうち３相
半波信号の和と前記３相半波信号振幅値にＳＩＮ（π／
３）を乗じた直流信号との差信号を生成するトルクリッ
プル除去信号生成手段と、前記トルクリップル除去信号
生成手段の出力信号をトルク指令で振幅変調する変調手
段と、非反転端子には前記トルク指令制御信号が、反転
端子には前記変調手段の反転出力とモータ全電流信号の
和がそれぞれ入力されたトルク指令誤差増幅手段と、前
記トルク指令誤差増幅手段の出力信号に応じて前記３相
駆動信号の振幅値を制御する駆動電流増幅手段と、コレ
クタがそれぞれ固定子巻線に接続されたトランジスタと
を備え、前記駆動電流増幅手段の出力信号はそれぞれ前
記トランジスタのベースに接続されて構成するようにし
たものである。
に本発明の３相ブラシレス直流モータのトルクリップル
除去回路は、ディジタル信号処理で３相の駆動信号を生
成する手段と、前記ディジタル信号処理によって生成さ
れた駆動信号を３相の正弦波信号に変換する手段と、固
定子巻線に供給する正弦波状の３相駆動信号のうち３相
半波信号の和と前記３相半波信号振幅値にＳＩＮ（π／
３）を乗じた直流信号との差信号を生成するトルクリッ
プル除去信号生成手段と、前記トルクリップル除去信号
生成手段の出力信号をトルク指令で振幅変調する変調手
段と、非反転端子には前記トルク指令制御信号が、反転
端子には前記変調手段の反転出力とモータ全電流信号の
和がそれぞれ入力されたトルク指令誤差増幅手段と、前
記トルク指令誤差増幅手段の出力信号に応じて前記３相
駆動信号の振幅値を制御する駆動電流増幅手段と、コレ
クタがそれぞれ固定子巻線に接続されたトランジスタと
を備え、前記駆動電流増幅手段の出力信号はそれぞれ前
記トランジスタのベースに接続されて構成するようにし
たものである。
【０００９】
【作用】本発明は上記した構成により、トルクリップル
除去信号生成手段は３相駆動信号のうちモータ電流信号
和と等しい３相半波信号の和からトルクリップル除去信
号を生成し、この信号をトルク指令で振幅変調している
ので、モータ電流は前記３相半波の信号和と等しくな
り、３相の駆動信号がそのまま固定子巻線に通電され
る。これにより、結果的にトルクリップルが除去される
ことになる。さらに、トルク指令を直接トルク指令誤差
増幅手段の非反転端子に入力し、トルクリップルのリッ
プル成分のみを反転端子に加えるようにしたので、トル
ク指令の入力オフセット電圧を最小限に抑えることがで
きる。
除去信号生成手段は３相駆動信号のうちモータ電流信号
和と等しい３相半波信号の和からトルクリップル除去信
号を生成し、この信号をトルク指令で振幅変調している
ので、モータ電流は前記３相半波の信号和と等しくな
り、３相の駆動信号がそのまま固定子巻線に通電され
る。これにより、結果的にトルクリップルが除去される
ことになる。さらに、トルク指令を直接トルク指令誤差
増幅手段の非反転端子に入力し、トルクリップルのリッ
プル成分のみを反転端子に加えるようにしたので、トル
ク指令の入力オフセット電圧を最小限に抑えることがで
きる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の３相ブラシレス直流モータの
トルクリップル除去回路の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
トルクリップル除去回路の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例における３相
ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路のブロ
ック図を示すものである。図１において、１，２はホー
ル素子、４，５は抵抗、６ａ，７ａはホール素子１，２
の出力信号をＬレベルとＨレベルの２値で出力するコン
パレータ、２３はホール素子１，２の出力信号に同期
し、かつ同出力信号の１２倍の周波数の回転数−周波数
変換（以下、ＦＧと略記）信号が入力される端子、１０
０はコンパレータ６ａ，７ａおよび端子２３から入力さ
れるＦＧ信号からディジタル信号処理で３相のモータ駆
動信号を生成する駆動信号生成回路、２０１〜２０６は
トランジスタ、２０７〜２１２はダイオード、２１３〜
２１８は電流値の比が、 Ｉ213：Ｉ214：Ｉ215：Ｉ216：Ｉ217：Ｉ218＝ ｓｉｎ１５°：（ｓｉｎ３０°−ｓｉｎ１５°）： （ｓｉｎ４５°−ｓｉｎ３０°）：（ｓｉｎ６０°−ｓｉｎ４５°）： （ｓｉｎ７５°−ｓｉｎ６０°）：（ｓｉｎ９０°−ｓｉｎ７５°） ・・・（３） に設定された電流源回路であり、２０１〜２１８で駆動
信号生成回路１００で生成された３相駆動信号のうちの
１相分のディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換回路２００を構成している。同様に、３００と４
００は駆動信号生成回路１００で生成された駆動信号の
うちの他の２相分のＤ／Ａ変換回路を示している。５０
０はＤ／Ａ変換回路２００〜４００で出力される階段波
状の駆動信号にスロープを付加し駆動信号をなめらかに
するためのスロープ発生回路、９は３相の駆動信号を上
側パワートランジスタ１１〜１３を駆動するための上側
半波駆動信号と下側パワートランジスタ１４〜１６を駆
動するための下側半波駆動信号に分配する分配回路、６
００はカレントミラー回路、１０は駆動信号を電流増幅
する電流増幅回路、２４はカレントミラー回路６００で
出力される駆動電流の和をとり電圧に変換する抵抗、２
５は電流源回路２１３〜２１６の電流値の和に等しい電
流を流す電流源回路、２６は抵抗２４と同じ抵抗値をも
つ抵抗、２７は抵抗２４と抵抗２６の両端で発生する電
圧信号の差電圧を線形増幅して出力する増幅回路、２８
は増幅回路２７の出力を増幅回路２９の出力で振幅変調
する変調回路、３０は変調回路２８の出力と電流検出抵
抗２０の両端に発生する電圧を加算して出力する加算回
路である。なお以上の構成において、以下の説明をわか
りやすくするために便宜上電流源回路２１３〜２１６の
電流値の和に抵抗２４の抵抗値を掛けた電圧値は端子２
１から入力されるトルク指令の最大電圧に等しい値に設
定しておき、かつ増幅回路２７の入力から変調回路２８
の出力までのゲインはトルク指令が０のとき０となり最
大のときに１となるように設定しておく。
ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路のブロ
ック図を示すものである。図１において、１，２はホー
ル素子、４，５は抵抗、６ａ，７ａはホール素子１，２
の出力信号をＬレベルとＨレベルの２値で出力するコン
パレータ、２３はホール素子１，２の出力信号に同期
し、かつ同出力信号の１２倍の周波数の回転数−周波数
変換（以下、ＦＧと略記）信号が入力される端子、１０
０はコンパレータ６ａ，７ａおよび端子２３から入力さ
れるＦＧ信号からディジタル信号処理で３相のモータ駆
動信号を生成する駆動信号生成回路、２０１〜２０６は
トランジスタ、２０７〜２１２はダイオード、２１３〜
２１８は電流値の比が、 Ｉ213：Ｉ214：Ｉ215：Ｉ216：Ｉ217：Ｉ218＝ ｓｉｎ１５°：（ｓｉｎ３０°−ｓｉｎ１５°）： （ｓｉｎ４５°−ｓｉｎ３０°）：（ｓｉｎ６０°−ｓｉｎ４５°）： （ｓｉｎ７５°−ｓｉｎ６０°）：（ｓｉｎ９０°−ｓｉｎ７５°） ・・・（３） に設定された電流源回路であり、２０１〜２１８で駆動
信号生成回路１００で生成された３相駆動信号のうちの
１相分のディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換回路２００を構成している。同様に、３００と４
００は駆動信号生成回路１００で生成された駆動信号の
うちの他の２相分のＤ／Ａ変換回路を示している。５０
０はＤ／Ａ変換回路２００〜４００で出力される階段波
状の駆動信号にスロープを付加し駆動信号をなめらかに
するためのスロープ発生回路、９は３相の駆動信号を上
側パワートランジスタ１１〜１３を駆動するための上側
半波駆動信号と下側パワートランジスタ１４〜１６を駆
動するための下側半波駆動信号に分配する分配回路、６
００はカレントミラー回路、１０は駆動信号を電流増幅
する電流増幅回路、２４はカレントミラー回路６００で
出力される駆動電流の和をとり電圧に変換する抵抗、２
５は電流源回路２１３〜２１６の電流値の和に等しい電
流を流す電流源回路、２６は抵抗２４と同じ抵抗値をも
つ抵抗、２７は抵抗２４と抵抗２６の両端で発生する電
圧信号の差電圧を線形増幅して出力する増幅回路、２８
は増幅回路２７の出力を増幅回路２９の出力で振幅変調
する変調回路、３０は変調回路２８の出力と電流検出抵
抗２０の両端に発生する電圧を加算して出力する加算回
路である。なお以上の構成において、以下の説明をわか
りやすくするために便宜上電流源回路２１３〜２１６の
電流値の和に抵抗２４の抵抗値を掛けた電圧値は端子２
１から入力されるトルク指令の最大電圧に等しい値に設
定しておき、かつ増幅回路２７の入力から変調回路２８
の出力までのゲインはトルク指令が０のとき０となり最
大のときに１となるように設定しておく。
【００１２】以上のように構成された本実施例の３相ブ
ラシレス直流モータのトルクリップル除去回路につい
て、以下その動作について説明する。まず、駆動信号生
成回路１００ではホール素子１，２から出力される位置
信号と入力端子２３から入力されるＦＧ信号をもとにデ
ィジタル信号処理により図２に示す駆動信号が出力さ
れ、Ｄ／Ａ変換回路２００〜４００の入力信号となる。
ここで、図２中の（ａ）〜（ｆ）はＤ／Ａ変換回路２０
０への入力信号を、（ｇ）〜（ｌ）はＤ／Ａ変換回路３
００への入力信号を、そして（ｍ）〜（ｒ）はＤ／Ａ変
換回路４００への入力信号を示したものである。また、
図２の（ａ）〜（ｆ）はそれぞれトランジスタ２０１〜
２０６のベースへの入力信号波形を示したものである
が、先ずトランジスタ２０１に図２の（ａ）の信号が入
力された場合の動作について説明する。今トランジスタ
２０１がＯＮのとき（トランジスタ２０１のベース電圧
が”Ｈ”のとき）電流源回路２１３の電流は全てトラン
ジスタ２０１のコレクタ電流になりダイオード２０７に
は電流は流れない。他方、トランジスタ２０１がＯＦＦ
のとき（トランジスタ２０１のベース電圧が”Ｌ”のと
き）トランジスタ２０１には電流は流れないので電流源
回路２１３の電流は全てダイオード２０７に流れる。以
下、トランジスタ２０２〜２０６についても同様の動作
となる。従って、ダイオード２０７〜２１２に流れる電
流の総和すなわちＤ／Ａ変換回路２００の出力電流は電
流源回路２１３〜２１８の電流比が（３）式で示される
ことから図３の（ａ）に示す実線波形のようになる。以
下、Ｄ／Ａ変換回路３００，４００についても同様で、
その出力電流は図３の（ｂ），（ｃ）の実線で示すよう
になる。この図３の（ａ）〜（ｃ）に示す電流はスロー
プ発生回路５００によりスロープが付加され、図３の
（ａ）〜（ｃ）の破線で示す波形ようになって分配回路
９に入力される。分配回路９では図３の（ａ）〜（ｃ）
の破線で示す３相の駆動信号を上側パワートランジスタ
１１〜１３に通電する上側半波信号と下側パワートラン
ジスタ１４〜１６に通電する下側半波信号に分配し上側
半波信号は電流増幅回路１０に下側半波信号はカレント
ミラー回路６００にそれぞれ入力される。カレントミラ
ー回路６００の入力電流を図４の（ａ）に示すが、カレ
ントミラー回路６００ではこの電流を電流増幅回路１０
と抵抗２４に出力する。抵抗２４では図４の（ａ）に示
す電流が加算されて図４の（ｂ）の実線で示す電圧信号
に変換され、この電圧信号が増幅回路２７の反転端子へ
の入力信号となる。ここで、定義より図４の（ｂ）の実
線で示す電圧信号の最小電圧は電流源回路２１３〜２１
６の電流値の和に抵抗２４の抵抗値を掛けた電圧に等し
く、かつ端子２１から入力されるトルク指令の最大電圧
に等しい。他方、増幅回路２７の非反転端子には電流源
回路２５の電流が抵抗２６に流れることにより発生する
電圧信号が与えられるが、電流源回路２５の電流値が電
流源回路２１３〜２１６の電流値の和に等しいことと抵
抗２６の抵抗値が抵抗２４の抵抗値に等しいことから、
抵抗２６の両端に発生する電圧は図４の（ｂ）の一点鎖
線で示すように抵抗２４の両端で発生する電圧信号の最
小値に等しい直流電圧になる。増幅回路２７では図４の
（ｂ）の一点鎖線で示す信号から実線で示す信号を引い
た図５の信号が線形増幅され変調回路２８の入力信号と
なる。本発明では図５に示す信号がトルクリップルを除
去する信号になり、電流検出抵抗２０の両端に発生する
電圧と抵抗２４の両端に発生する電圧とが相対的に等し
くなるようにするものである。抵抗２４の両端に発生す
る電圧は下側パワートランジスタ１４〜１６に通電する
電流の和を表し、電流検出抵抗２０の両端の電圧も下側
パワートランジスタ１４〜１６の電流の和を表している
ので、両者を等しくすることによって駆動信号生成回路
１００で生成された駆動電流を正しく通電できる。これ
により、結果的にトルクリップルを除去するものであ
る。以下その動作について説明する。
ラシレス直流モータのトルクリップル除去回路につい
て、以下その動作について説明する。まず、駆動信号生
成回路１００ではホール素子１，２から出力される位置
信号と入力端子２３から入力されるＦＧ信号をもとにデ
ィジタル信号処理により図２に示す駆動信号が出力さ
れ、Ｄ／Ａ変換回路２００〜４００の入力信号となる。
ここで、図２中の（ａ）〜（ｆ）はＤ／Ａ変換回路２０
０への入力信号を、（ｇ）〜（ｌ）はＤ／Ａ変換回路３
００への入力信号を、そして（ｍ）〜（ｒ）はＤ／Ａ変
換回路４００への入力信号を示したものである。また、
図２の（ａ）〜（ｆ）はそれぞれトランジスタ２０１〜
２０６のベースへの入力信号波形を示したものである
が、先ずトランジスタ２０１に図２の（ａ）の信号が入
力された場合の動作について説明する。今トランジスタ
２０１がＯＮのとき（トランジスタ２０１のベース電圧
が”Ｈ”のとき）電流源回路２１３の電流は全てトラン
ジスタ２０１のコレクタ電流になりダイオード２０７に
は電流は流れない。他方、トランジスタ２０１がＯＦＦ
のとき（トランジスタ２０１のベース電圧が”Ｌ”のと
き）トランジスタ２０１には電流は流れないので電流源
回路２１３の電流は全てダイオード２０７に流れる。以
下、トランジスタ２０２〜２０６についても同様の動作
となる。従って、ダイオード２０７〜２１２に流れる電
流の総和すなわちＤ／Ａ変換回路２００の出力電流は電
流源回路２１３〜２１８の電流比が（３）式で示される
ことから図３の（ａ）に示す実線波形のようになる。以
下、Ｄ／Ａ変換回路３００，４００についても同様で、
その出力電流は図３の（ｂ），（ｃ）の実線で示すよう
になる。この図３の（ａ）〜（ｃ）に示す電流はスロー
プ発生回路５００によりスロープが付加され、図３の
（ａ）〜（ｃ）の破線で示す波形ようになって分配回路
９に入力される。分配回路９では図３の（ａ）〜（ｃ）
の破線で示す３相の駆動信号を上側パワートランジスタ
１１〜１３に通電する上側半波信号と下側パワートラン
ジスタ１４〜１６に通電する下側半波信号に分配し上側
半波信号は電流増幅回路１０に下側半波信号はカレント
ミラー回路６００にそれぞれ入力される。カレントミラ
ー回路６００の入力電流を図４の（ａ）に示すが、カレ
ントミラー回路６００ではこの電流を電流増幅回路１０
と抵抗２４に出力する。抵抗２４では図４の（ａ）に示
す電流が加算されて図４の（ｂ）の実線で示す電圧信号
に変換され、この電圧信号が増幅回路２７の反転端子へ
の入力信号となる。ここで、定義より図４の（ｂ）の実
線で示す電圧信号の最小電圧は電流源回路２１３〜２１
６の電流値の和に抵抗２４の抵抗値を掛けた電圧に等し
く、かつ端子２１から入力されるトルク指令の最大電圧
に等しい。他方、増幅回路２７の非反転端子には電流源
回路２５の電流が抵抗２６に流れることにより発生する
電圧信号が与えられるが、電流源回路２５の電流値が電
流源回路２１３〜２１６の電流値の和に等しいことと抵
抗２６の抵抗値が抵抗２４の抵抗値に等しいことから、
抵抗２６の両端に発生する電圧は図４の（ｂ）の一点鎖
線で示すように抵抗２４の両端で発生する電圧信号の最
小値に等しい直流電圧になる。増幅回路２７では図４の
（ｂ）の一点鎖線で示す信号から実線で示す信号を引い
た図５の信号が線形増幅され変調回路２８の入力信号と
なる。本発明では図５に示す信号がトルクリップルを除
去する信号になり、電流検出抵抗２０の両端に発生する
電圧と抵抗２４の両端に発生する電圧とが相対的に等し
くなるようにするものである。抵抗２４の両端に発生す
る電圧は下側パワートランジスタ１４〜１６に通電する
電流の和を表し、電流検出抵抗２０の両端の電圧も下側
パワートランジスタ１４〜１６の電流の和を表している
ので、両者を等しくすることによって駆動信号生成回路
１００で生成された駆動電流を正しく通電できる。これ
により、結果的にトルクリップルを除去するものであ
る。以下その動作について説明する。
【００１３】端子２１から入力されたトルク指令は増幅
回路２９の非反転端子に入力されて線形増幅されたあと
変調回路２８に入力される。他方、変調回路２８に入力
された図５の信号は増幅回路２９の出力に応じて振幅変
調される。このときのゲインは定義よりトルク指令が最
大のとき１となり、増幅回路２７の２つの入力信号の差
がそのまま変調回路２８の出力信号となる。また、変調
回路２８の出力信号はトルク指令に比例するから、結
局、トルク指令ＶTと変調回路２８の出力信号振幅ＶRPL
の比は、抵抗２４の両端で発生する電圧の最小電圧とリ
ップル分の比に等しく次式のようになる。
回路２９の非反転端子に入力されて線形増幅されたあと
変調回路２８に入力される。他方、変調回路２８に入力
された図５の信号は増幅回路２９の出力に応じて振幅変
調される。このときのゲインは定義よりトルク指令が最
大のとき１となり、増幅回路２７の２つの入力信号の差
がそのまま変調回路２８の出力信号となる。また、変調
回路２８の出力信号はトルク指令に比例するから、結
局、トルク指令ＶTと変調回路２８の出力信号振幅ＶRPL
の比は、抵抗２４の両端で発生する電圧の最小電圧とリ
ップル分の比に等しく次式のようになる。
【００１４】 ＶRPL：ＶT＝（ｓｉｎ９０°−ｓｉｎ６０°）：ｓｉｎ６０° ・・・（４） 変調回路２８の出力信号は電流検出抵抗２０で発生する
電圧と加算回路３０で加算されたあと、トルク指令誤差
増幅回路２２の反転端子に入力される。ここで、従来例
で説明したようにトルク指令誤差増幅回路２２の２つの
入力端子の電圧が等しくなるように下側パワートランジ
スタ１４〜１６の電流が決まるから、電流検出抵抗２０
の両端で発生する電圧はトルク指令から変調回路２８の
出力信号を引いた図６に示す電圧が発生することにな
る。すなわち、図６に示す電流検出抵抗２０の両端の電
圧は相対的に図４の（ｂ）に示す抵抗２４の両端の電圧
に等しく、図４の（ａ）に示す駆動信号がそのままパワ
ートランジスタ１４〜１６に通電されていることにな
る。また、図４の（ａ）に示す３相半波信号波形はディ
ジタル信号処理により生成し、かつ、スロープを付加し
たものであるので、この波形は正弦波に限りなく近く、
かつ、３相間のばらつきもほとんど無視できるものであ
ることから、（２）式より結果的にトルクリップルが除
去されていることになる。
電圧と加算回路３０で加算されたあと、トルク指令誤差
増幅回路２２の反転端子に入力される。ここで、従来例
で説明したようにトルク指令誤差増幅回路２２の２つの
入力端子の電圧が等しくなるように下側パワートランジ
スタ１４〜１６の電流が決まるから、電流検出抵抗２０
の両端で発生する電圧はトルク指令から変調回路２８の
出力信号を引いた図６に示す電圧が発生することにな
る。すなわち、図６に示す電流検出抵抗２０の両端の電
圧は相対的に図４の（ｂ）に示す抵抗２４の両端の電圧
に等しく、図４の（ａ）に示す駆動信号がそのままパワ
ートランジスタ１４〜１６に通電されていることにな
る。また、図４の（ａ）に示す３相半波信号波形はディ
ジタル信号処理により生成し、かつ、スロープを付加し
たものであるので、この波形は正弦波に限りなく近く、
かつ、３相間のばらつきもほとんど無視できるものであ
ることから、（２）式より結果的にトルクリップルが除
去されていることになる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の３相ブラ
シレス直流モータのトルクリップル除去回路では、トル
クリップルを除去する信号を電流検出抵抗２０で発生す
る電圧に加算してトルク指令誤差増幅回路２２の反転端
子に入力するようにしたので、トルク指令をそのままト
ルク指令誤差増幅回路２２の非反転端子に入力すること
ができる。このため、入出力ゲインがばらつくこともな
く、かつ、トルク指令入力オフセット電圧も抑えられる
という効果を有する。ただし、増幅回路２７でＤＣオフ
セットが存在すればそのＤＣオフセットは変調回路１７
の出力にも現れトルク指令に対するオフセット電圧とな
るが、抵抗２４の両端で発生する電圧の最小値と抵抗２
６の両端で発生する電圧のばらつきは抵抗２４と抵抗２
６の抵抗値の相対ばらつき、および電流源回路２１３〜
２１６の電流値と電流源回路２５の電流値の相対ばらつ
きに依存するが、一般にＩＣ内部ではこれらの相対ばら
つきは２％程度と非常に小さいことから増幅回路２７で
発生するＤＣオフセットはトルク指令に対して無視でき
るぐらい小さい。さらに、本発明によるトルクリップル
の除去回路では駆動信号発生回路１００で生成した駆動
信号をそのまま通電することができるような構成にした
ことから正弦波に近い電流をモータに供給することがで
き、（２）式に示すようにほぼ完璧にトルクリップルを
除去することができる。
シレス直流モータのトルクリップル除去回路では、トル
クリップルを除去する信号を電流検出抵抗２０で発生す
る電圧に加算してトルク指令誤差増幅回路２２の反転端
子に入力するようにしたので、トルク指令をそのままト
ルク指令誤差増幅回路２２の非反転端子に入力すること
ができる。このため、入出力ゲインがばらつくこともな
く、かつ、トルク指令入力オフセット電圧も抑えられる
という効果を有する。ただし、増幅回路２７でＤＣオフ
セットが存在すればそのＤＣオフセットは変調回路１７
の出力にも現れトルク指令に対するオフセット電圧とな
るが、抵抗２４の両端で発生する電圧の最小値と抵抗２
６の両端で発生する電圧のばらつきは抵抗２４と抵抗２
６の抵抗値の相対ばらつき、および電流源回路２１３〜
２１６の電流値と電流源回路２５の電流値の相対ばらつ
きに依存するが、一般にＩＣ内部ではこれらの相対ばら
つきは２％程度と非常に小さいことから増幅回路２７で
発生するＤＣオフセットはトルク指令に対して無視でき
るぐらい小さい。さらに、本発明によるトルクリップル
の除去回路では駆動信号発生回路１００で生成した駆動
信号をそのまま通電することができるような構成にした
ことから正弦波に近い電流をモータに供給することがで
き、（２）式に示すようにほぼ完璧にトルクリップルを
除去することができる。
【図１】本発明の第１の実施例における３相ブラシレス
直流モータのトルクリップル除去回路のブロック図
直流モータのトルクリップル除去回路のブロック図
【図２】同第１の実施例における３相ブラシレス直流モ
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
【図３】同第１の実施例における３相ブラシレス直流モ
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
【図４】同第１の実施例における３相ブラシレス直流モ
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
【図５】同第１の実施例における３相ブラシレス直流モ
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
【図６】同第１の実施例における３相ブラシレス直流モ
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
ータのトルクリップル除去回路の動作を説明するための
信号波形図
【図７】従来のブラシレス直流モータの駆動回路のブロ
ック図
ック図
【図８】ブラシレス直流モータ駆動回路の動作原理を説
明するための信号波形図
明するための信号波形図
【図９】ブラシレス直流モータ駆動回路の動作原理を説
明するための信号波形図
明するための信号波形図
１，２ ホール素子 ４，５，２４，２６ 抵抗 ６ａ，７ａ コンパレータ ９ 分配回路 １０ 電流増幅回路 １１〜１６ 固定子巻線に駆動電流を供給するパワート
ランジスタ １７〜１９ 固定子巻線 ２０ 電流検出抵抗 ２１ トルク指令入力端子 ２２ トルク指令誤差増幅回路 ２３ ＦＧ信号入力端子 ２５，２１３〜２１８ 電流源回路 ２７，２９ 増幅回路 ２８ 変調回路 ３０ 加算回路 １００ 駆動信号生成回路 ２００〜４００ Ｄ／Ａ変換回路 ２０１〜２０６ トランジスタ ２０７〜２１２ ダイオード ５００ スロープ発生回路 ６００ カレントミラー回路
ランジスタ １７〜１９ 固定子巻線 ２０ 電流検出抵抗 ２１ トルク指令入力端子 ２２ トルク指令誤差増幅回路 ２３ ＦＧ信号入力端子 ２５，２１３〜２１８ 電流源回路 ２７，２９ 増幅回路 ２８ 変調回路 ３０ 加算回路 １００ 駆動信号生成回路 ２００〜４００ Ｄ／Ａ変換回路 ２０１〜２０６ トランジスタ ２０７〜２１２ ダイオード ５００ スロープ発生回路 ６００ カレントミラー回路
Claims (1)
- 【請求項１】 ディジタル信号処理で３相の駆動信号を
生成する手段と、 前記ディジタル信号処理によって生成された駆動信号を
３相の正弦波信号に変換する手段と、 固定子巻線に供給する正弦波状の３相駆動信号のうち３
相半波信号の和と前記３相半波信号振幅値にＳＩＮ（π
／３）を乗じた直流信号との差信号を生成するトルクリ
ップル除去信号生成手段と、 前記トルクリップル除去信号生成手段の出力信号をトル
ク指令制御信号で振幅変調する変調手段と、 非反転端子には前記トルク指令制御信号が、反転端子に
は前記変調手段の反転出力とモータ全電流信号の和がそ
れぞれ入力されたトルク指令誤差増幅手段と、 前記トルク指令誤差増幅手段の出力信号に応じて前記３
相駆動信号の振幅値を制御する駆動電流増幅手段と、 コレクタがそれぞれ固定子巻線に接続されたトランジス
タとを備え、 前記駆動電流増幅手段の出力信号はそれぞれ前記トラン
ジスタのベースに接続されて構成される３相ブラシレス
直流モータのトルクリップル除去回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5043539A JPH06261587A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ３相ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5043539A JPH06261587A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ３相ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261587A true JPH06261587A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12666550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5043539A Pending JPH06261587A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ３相ブラシレス直流モータのトルクリップル除去回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06261587A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989007648A1 (en) * | 1988-02-12 | 1989-08-24 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Process for preparing optically active 2-hydroxy acid derivatives |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5043539A patent/JPH06261587A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989007648A1 (en) * | 1988-02-12 | 1989-08-24 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Process for preparing optically active 2-hydroxy acid derivatives |
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