JPH0670578A - ブラシレスモータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータの回転方向を速やかに変更する。 【構成】 正逆反転信号端子４にＨｉレベル信号が入力
されると、このＨｉレベル信号と、転流信号検出回路２
０から出力される転流信号とによって正転方向の通電条
件が通電条件変更回路１２で決定され、この通電条件に
応じて、ロータ２１は正転する。そして、ロータ２１が
正転中、正逆反転信号端子４にＬｏレベル信号が入力さ
れると、このＬｏレベル信号と転流信号とによって、通
電条件変更回路１２で逆転方向の通電条件が決定され、
上記正転方向の通電条件はこの通電条件に変更される。
これにより、ロータ２１には正転中に逆転方向のトルク
がかかるため、ロータは逆転する。したがって、ロータ
２１は速やかに回転方向を変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半波制御のブラシレス
モータ制御回路に関し、特に回転方向を変更できるもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシ付きのＤＣモータの制御回
路には、例えば４個のパワースイッチを用いたＨ型ブリ
ッジを用いたものがある。そして、この制御回路によっ
て容易にモータの回転方向を変更することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、ロータの位置を検出する位置センサを用いないセン
サレス方式のブラシレスモータの制御回路の場合には、
一旦停止した後で、逆転方向に回転するように起動パル
スを発生させて起動し、誘起電圧の検出により定常状態
にもっていかなければならないため、逆転動作に要する
時間が長くなってしまい、速やかな回転方向の変更がで
きないという問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題に鑑み、速やかに回転
方向を変更できる半波制御のブラシレスモータ制御回路
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、永久磁石によって形成される回転子と、前
記回転子の周囲に設けられる３相以上の所定相数からな
る電機子巻線と、前記回転子の回転により前記電機子巻
線に発生する誘起電圧と所定電圧とを比較し、前記誘起
電圧が前記所定電圧を下回ったときにオン信号を出力す
るオン信号出力手段と、前記回転子の正転、逆転を選択
する選択手段と、前記選択手段からの信号と前記オン信
号とに応じて決定される通電条件によって前記各相の電
機子巻線が通電され、前記回転子が回転しているとき、
前記回転子の回転方向とは逆方向の回転が前記選択手段
で選択されると、この前記選択手段からの信号と前記オ
ン信号とに応じて決定される通電条件に変更し、この通
電条件に応じて前記各相の電機子巻線への通電を行い、
前記回転子を逆方向へ回転させる通電条件変更手段とを
備えたことを特徴とするブラシレスモータ制御回路、と
いう技術的手段を採用する。

【０００６】

【作用】以上に述べた本発明のブラシレスモータ制御回
路の構成によると、オン信号出力手段で出力されるオン
信号と、選択手段で選択された信号とにより決定される
通電条件によって各相の電機子巻線へ通電が行われ、こ
の通電によって回転子に回転磁界が発生し、回転子があ
る一方向へ回転する。このとき、回転子の回転方向とは
逆方向の回転が選択手段で選択されると、上記の通電条
件は逆方向の回転を選択した選択手段からの信号とオン
信号とに応じて決定される逆方向回転の通電条件に変更
される。この通電条件が回転子の回転中に変更される
と、回転子には回転方向とは逆方向のトルクが発生する
ため、回転子の回転方向は速やかに逆方向へ変更され
る。

【０００７】

【実施例】本発明のブラシレスモータ制御回路の一実施
例を図１に示す回路ブロック図と図２，図３，図４，図
５に示す動作波形図に付いて説明する。なお図２，図
３，図４，図５に示す各波形は図１中の同一記号を付し
た部分の動作波形を示す。また図４，図５は同じタイム
チャートを２つに分割したものであり、図４は主にｔ１
０時点以前を、図５は主にｔ１０時点以後を示す。

【０００８】１は直流電源の正極端子、２は直流電源の
接地端子である。３は回転信号端子であり、この回転信
号端子３にＨｉレベル信号が入力されると永久磁石で形
成された回転子であるロータ２１は回転し、Ｌｏレベル
信号が入力されるとロータ２１は停止するようになって
いる。４はロータ２１の正転，逆転を選択する選択手段
をなす正逆反転信号端子であり、この正逆反転信号端子
４にＨｉレベル信号が入力されるとロータ２１は正回転
し、Ｌｏレベル信号が入力されるとロータ２１は逆回転
するようになっている。５は起動時のパルスを作成する
起動パルス作成回路であり、図１中Ｂ，Ｃ，Ｄ点におい
て、図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すような起動パル
スを発生する。

【０００９】６は起動パルス反転回路であり、６ａ〜６
ｄに示すＡＮＤ回路と６ｅ，６ｆに示すＯＲ回路より構
成され、前記の正逆反転信号端子４の入力信号に応じて
図１中のＥ，Ｆに示す点の波形を切り替えるものであ
る。７，８，９，はＮＯＴ回路であり、１０ａ〜１０ｃ
はＡＮＤ回路、１１ａ〜１１ｃはＯＲ回路である。１２
は通電条件変更回路であり、１２ａ〜１２ｆに示すＡＮ
Ｄ回路と１２ｇ〜１２ｉに示すＮＯＲ回路から構成さ
れ、後述する各相の転流信号を基に、正逆反転信号端子
４の入力信号に応じて通電条件を切り替えている。

【００１０】１３ａ〜１３ｃは３入力のＡＮＤ回路であ
り、１４はＮＯＴ回路９の出力がＨｉレベル、つまり回
転信号端子３にＬｏレベル信号が入力されたときに所定
時間：Ｔｃのパルス信号を出力するタイマー回路であ
り、１５はＯＲ回路である。１６は出力ドライブ回路で
あり、パワーＭＯＳトランジスタ１７ａ，１７ｂ，１７
ｃを駆動する。そして１８ａ，１８ｂ，１８ｃはモータ
の固定子側に設けたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の電機子巻
線である。

【００１１】１９は起動検出回路であり、３相の各巻線
１８ａ，１８ｂ，１８ｃに発生した誘起電圧が所定値以
上発生した場合に、モータは起動したものと認識して出
力を発生し、ＮＯＴ回路８を介してＡＮＤ回路１０ａ，
１０ｂ，１０ｃの出力をＬｏレベルにして起動パルスの
発生を停止する。２０はオン信号出力手段をなす転流信
号検出回路であり、３相の各巻線１８ａ，１８ｂ，１８
ｃに発生した誘起電圧を２０ａ〜２０ｃに示す比較回路
により所定のトリガレベル：Ｖｔｈで比較検出する。そ
して、誘起電圧がＶｔｈを下回ったとき、オン信号であ
るＨｉレベル信号を出力し、図４（Ｊ），（Ｋ），
（Ｌ）に示す各相の転流信号を発生する。

【００１２】次に上記実施例の作動を説明する。まずタ
イマ回路１４の動作に付いて説明する。正転、または逆
転しているときに回転信号端子３をＨｉレベルからＬｏ
レベルに変化すると、３入力のＡＮＤ回路１３ａ〜１３
ｃの入力の一つがいずれもＬｏレベルになるため、それ
らの出力はすべてＬｏレベルとなる。またそれと共にＮ
ＯＴ回路９により反転されたＨｉレベル信号がタイマ回
路１４に加わりタイマ出力が発生し、ＯＲ回路１５に入
力される。従って回転信号端子３の信号がＬｏレベルに
なるとＵ相にのみ所定時間：Ｔｃのタイマー出力が与え
られる。そのためロータ２１は、Ｕ相に保持しようとす
るトルクによる制動力が加わり、急速にＵ相の安定点の
位置に停止する事ができる。

【００１３】次に、起動パルス反転回路６の動作に付い
て説明する。図２（Ａ）に示すように、正逆反転信号端
子４の入力信号がＨｉレベルである場合には、ＡＮＤ回
路６ａと６ｃとの出力が有効となり、ＯＲ回路６ｅ，６
ｆを経たＥ点とＦ点とにおける波形は図２（Ｅ），
（Ｆ）に示すようになる。そして、図２（Ｄ），
（Ｅ），（Ｆ）の各波形が後述する正転時のＵ，Ｖ，Ｗ
の各相の起動パルスとなるため、Ｕ相の安定点に停止し
ているロータ２１をＶ，Ｗ，Ｕの順に通電する事により
スムーズな正転方向への起動が可能となる。また図３
（Ａ）に示すように正逆反転信号端子４の入力信号がＬ
ｏレベルである場合には、ＮＯＴ回路７の出力がＨｉレ
ベルになるため、ＡＮＤ回路６ｂと６ｄとの出力が有効
となり、ＯＲ回路６ｅ，６ｆを経たＥ点とＦ点との波形
は図３（Ｅ），（Ｆ）に示すようになる。そして、図３
（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の各波形が後述する逆転時の
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の起動パルスとなるため、Ｕ相の安定
点に停止しているロータをＷ，Ｖ，Ｕの順に通電起動す
る事によりスムーズな逆転方向への起動が可能となる。

【００１４】次に転流信号検出回路２０と通電条件変更
回路１２との動作を図４に示す動作波形図に基づいて説
明する。なお図４に示す動作波形図において（Ｔｕ），
（Ｔｖ），（Ｔｗ）に示す各波形はおのおのＵ相，Ｖ
相，Ｗ相に通電したときの回転トルクを示したものであ
り、（＋）側に正転トルクを、（−）側に逆転トルクを
示している。また（Ｔ）に示す波形はＵ相，Ｖ相，Ｗ相
への通電による全体のトルクを示している。

【００１５】まず正逆反転信号端子４にＨｉレベル信号
が入力され、ロータ２１が正転している場合に付いて説
明する。まず、図４（Ｇ）に示すＵ相の誘起電圧波形が
ｔ１時点でＶｔｈを下回った事により転流信号検出回路
２０の比較回路２０ｃの出力は図４（Ｊ）に示すように
Ｈｉレベルとなる。そして、このＨｉレベル信号はＯＲ
回路１１ａを介して３入力ＡＮＤ回路１３ａに入力さ
れ、さらにＯＲ回路１５と出力ドライブ回路１６を介し
てパワーＭＯＳトランジスタ１７ａが導通してＵ相の通
電が開始される。

【００１６】次に図４（Ｈ）に示すようにＶ相の誘起電
圧波形がｔ２時点でＶｔｈを下回った事により、転流信
号検出回路２０の比較回路２０ｂの出力は図４（Ｋ）に
示すようにＨｉレベルとなり、Ｖ相の通電回路２０ｂの
出力は図４（Ｋ）に示すようにＨｉレベルとなり、Ｖ相
の通電が開始される。ここで正逆反転信号端子４にＨｉ
レベル信号が入力されていると、通電条件変更回路１２
はＡＮＤ回路１２ａ，１２ｃ，１２ｅが有効になってい
るため、以下の通電条件（ａ），（ｂ），（ｃ）が成立
する。

【００１７】（ａ）Ｕ相の転流信号（Ｊ）がＨｉレベル
でもＶ相の転流信号（Ｋ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路
１２ｇの出力がＬｏレベルとなりＵ相は通電できない。 （ｂ）Ｖ相の転流信号（Ｋ）がＨｉレベルでもＷ相の転
流信号（Ｌ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路１２ｈの出力
がＬｏレベルとなりＶ相は通電できない。

【００１８】（ｃ）Ｗ相の転流信号（Ｌ）がＨｉレベル
でもＵ相の転流信号（Ｊ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路
１２ｉの出力がＬｏレベルとなりＷ相は通電できない。 上記の通電条件（ａ）によって前述のように転流信号検
出回路２０の比較回路２０の出力、すなわちＶ相の転流
信号（Ｋ）がＨｉレベルとなると、ＡＮＤ回路１２ａの
出力がＨｉレベルとなりＮＯＲ回路１２ｇの出力がＬｏ
レベルとなるため、Ｕ相の転流信号（Ｊ）がＨｉレベル
であっても３入力ＡＮＤ回路１３ａの出力はＬｏレベル
となってＵ相の通電が阻止される。同様に、通電条件
（ｂ）によってＷ相の通電はｔ３時点で開始されると共
にＶ相の通電が阻止される。さらに、通電条件（ｃ）に
よってｔ４時点でＵ相の通電が開始されると共にＷ相の
通電が阻止される。これによって各相への通電がＶ，
Ｗ，Ｕの順番で行われるため、ロータ２１は正転する。

【００１９】一方図４（Ａ）に示すように、例えばＵ相
が通電している途中のｔ５時点で正逆反転信号端子４の
信号がＬｏレベルに変わった場合、通電条件変更回路１
２のＡＮＤ回路は１２ｂ，１２ｄ，１２ｆが有効になる
ように切り替わるため、以下の通電条件（ｄ），
（ｅ），（ｆ）が成立する。

【００２０】（ｄ）Ｗ相の転流信号（Ｌ）がＨｉレベル
でもＶ相の転流信号（Ｋ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路
１２ｉの出力がＬｏレベルとなりＷ相は通電できない。 （ｅ）Ｖ相の転流信号（Ｋ）がＨｉレベルでもＵ相の転
流信号（Ｊ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路１２ｋの出力
がＬｏレベルとなりＶ相は通電できない。

【００２１】（ｆ）Ｕ相の転流信号（Ｊ）がＨｉレベル
でもＷ相の転流信号（Ｌ）がＨｉレベルだとＮＯＲ回路
１２ｇの出力がＬｏレベルとなりＵ相は通電できない。 上記の通電条件（ｆ）によって、ｔ６時点でＶ相の転流
信号（Ｋ）がＨｉレベルとなってもＵ相の通電は阻止で
きなく、Ｗ相の転流信号（Ｌ）がＨｉレベルになるｔ８
時点で初めてＵ相の通電は阻止される。なおＵ相の誘起
電圧波形（Ｇ）は本来ならｔ７時点でＶｔｈを上回るた
めＵ相の転流信号（Ｊ）はＬｏレベルになるはずである
が、Ｕ相のパワーＭＯＳトランジスタ１７ａがＯＮして
いるため、ｔ８の時点まで通電が持続する。

【００２２】また前記ｔ６時点でＶ相の転流信号（Ｋ）
がＨｉレベルとなっても、Ｕ相の転流信号（Ｊ）がＨｉ
レベルになっているため、通電条件（ｅ）によりＶ相の
通電は行われず、Ｕ相の転流信号（Ｊ）がＬｏレベルに
なるｔ８時点でＶ相の通電が開始される。そして、この
通電はＵ相の転流信号（Ｊ）がＨｉレベルになるｔ９時
点まで持続する。同様に、前記ｔ８時点でＷ相の転流信
号（Ｌ）がＨｉレベルとなっても、Ｖ相の転流信号
（Ｋ）がＨｉレベルになっているため、通電条件（ｄ）
によりＷ相の通電は行われず、Ｖ相の転流信号（Ｋ）が
Ｌｏレベルになるｔ９時点でＷ相の通電が開始される。
そして、この通電はＶ相の転流信号（Ｋ）がＨｉレベル
になる図４，図５に示すｔ10時点まで持続する。

【００２３】以上説明したように正逆反転信号端子４が
ｔ５時点でＨｉレベルからＬｏレベクに変化すると、上
記通電条件（ｄ），（ｅ），（ｆ）により各相の通電位
相が遅れるため、図４，図５の（Ｔｕ），（Ｔｖ），
（Ｔｗ）の各トルク波形に示すように逆トルクが発生す
る。したがって、慣性で正転するロータ２１には図４，
図５（Ｔ）に示す全体トルク波形の斜線部分に示すよう
に大きな逆トルクが作用する。この逆トルクはロータ２
１が、慣性により正転する間発生しているため、ロータ
２１は急速に減速される。

【００２４】そして、図５に示すｔ11時点でロータ２１
が止まりかかるとき、ロータ２１の永久磁石によるディ
テントトルクによる揺れ返しが発生し、ロータ２１の回
転方向が瞬時に逆転方向に変わる。すると、それまでは
Ｕ→Ｖ→Ｗの順に１２０°づつ位相の遅れた誘起電圧が
発生していた訳であるが、ロータ２１の逆転により誘起
電圧はＷ→Ｖ→Ｕの順に発生する事になる。このため、
例えば図５（Ｌ）に示すｔ12時点でＷ相の誘起電圧がト
リガレベル：Ｖｔｈを下回ることにより転流信号が発生
したときには、Ｖ相の転流信号はさらに遅れたｔ13時点
にならないと発生しない事になり、ｔ12時点で直ちにＷ
相の通電が行われると共に、Ｕ相の通電が阻止される。
するとｔ12時点の（Ｔｗ）に示すトルク波形に示すよう
に逆転方向に大きなトルクが発生し、逆転方向に加速さ
れる事になる。同様にｔ13時点でＶ相に通電が行われ、
ｔ14時点でＵ相に通電が行われ、以下同様にＷ→Ｖ→Ｕ
相の順に通電がロータ２１は逆転方向にさらに加速され
る。

【００２５】以上に述べたように、図４，図５（Ａ）に
示すように正逆反転信号端子４へＬｏレベル信号が入力
すると、正転しているローラ２１が速やかに逆転するこ
とができる。従って、上記制御回路によってモータの回
転方向を速やかに変更することができる。

【００２６】なお、上記実施例では３相ブラシレスモー
タについて説明したが、３相以上のブラシレスモータに
適用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べた本発明のブラシレスモータ
制御回路の構成および作用によると、オン信号と選択手
段からの信号とに応じて決定される各相の電機子巻線へ
の通電条件が、回転子の回転中に変更することができ
る。そして、この通電条件が変更されると、回転子に
は、そのときの回転方向とは逆方向のトルクがかかるた
め、回転子の回転は速やかに逆方向へ変更することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を示す動作波形図である。

【図３】本発明の一実施例を示す動作波形図である。

【図４】本発明の一実施例を示すタイムチャートであ
る。

【図５】本発明の一実施例を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

４ 正逆反転信号端子 １２ 通電条件変更回路 １８ａ 電機子巻線 １８ｂ 電機子巻線 １８ｃ 電機子巻線 ２０ 転流信号検出回路 ２１ ロータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石によって形成される回転子と、 前記回転子の周囲に設けられる３相以上の所定相数から
   なる電機子巻線と、 前記回転子の回転により前記電機子巻線に発生する誘起
   電圧と所定電圧とを比較し、前記誘起電圧が前記所定電
   圧を下回ったときにオン信号を出力するオン信号出力手
   段と、 前記回転子の正転、逆転を選択する選択手段と、 前記選択手段からの信号と前記オン信号とに応じて決定
   される通電条件によって前記各相の電機子巻線が通電さ
   れ、前記回転子が回転しているとき、前記回転子の回転
   方向とは逆方向の回転が前記選択手段で選択されると、
   この前記選択手段からの信号と前記オン信号とに応じて
   決定される通電条件に変更し、この通電条件に応じて前
   記各相の電機子巻線への通電を行い、前記回転子を逆方
   向へ回転させる通電条件変更手段とを備えたことを特徴
   とするブラシレスモータ制御回路。