JPH0720387B2 - ホ−ルモ−タ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はブラシレスDCモータの一種であり、ロータの位
置を検出するホール素子を備えたホールモータの駆動回
路に関する。

（従来の技術） 一般にこの種モータは第５図及び第６図に示すように構
成されており、同図において１はケースであり、上部に
回転検出コイル２が設けられ、下部に駆動コイル３が設
けられている。４は数極に着磁されたロータであり、回
転軸５を介し前記ケース１に軸支されている。６は多極
に着磁された磁石リングであり、前記回転検出コイル２
と対向して前記ロータ４に設けられている。この場合前
記駆動コイル３は第６図に示すように例えば三相駆動の
ときＵ相コイル７、Ｖ相コイル８、Ｗ相コイル９が一組
となって相互に120゜の電気角ずつずらして重ね合わさ
れており、各相のコイル7,8,9の間には各相に対応する
ホール素子10,11,12が配置されている。そして、前記ホ
ール素子10,11,12によってロータ４の位置を検出し、各
相のコイル7,8,9にその位置の最適な電流を供給してロ
ータ４を回転するとともに、回転検出コイル２によりロ
ータ４の回転数を検出して回転数の制御を行なうもので
ある。

ところで、このようなホールモータにおいては、駆動コ
イル３に正弦波に近い波形の電流を流して振動が生じな
いように構成されており、駆動コイル３に正弦波に近い
波形の電流を供給するために、従来よりロータ４が定常
状態で回転しているときのホール素子10,11,12からの出
力波形が正弦波に近い波形であることを利用してホール
素子10,11,12の出力信号をそのまま増幅して駆動コイル
３に供給しており、ホールモータの回転制御は前記回転
検出コイル２で検出された回転数（回転速度）に応じて
駆動コイル３に流す電流の振幅を制御することにより行
なっている。

しかし、このような駆動方法ではモータの始動時などに
駆動電圧の波形が正弦波とならず振動を発生する場合が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したようにホール素子10,11,12の出力信号をそのま
ま増幅し、回転速度に応じてその振幅を可変して駆動コ
イル３に供給した場合、例えば始動時などにモータを最
大トルクで駆動するとき、駆動電圧の平均値が常に電源
電圧の中心とは限らないことに起因して、駆動電圧波形
の山又は谷の部分が電源電圧又は零電位で制限されて歪
んだ波形となる場合があり、これによりモータに振動が
生じるという問題を有していた。

そこで本発明は例えば始動時などのモータを最大トルク
で駆動するときにも常に正弦波に近い波形の電流を駆動
コイルに供給できるホールモータ駆動回路を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明におけるホールモータ
駆動回路は、ロータを駆動する複数相の駆動コイルと、
前記ロータの駆動を検出する回転検出手段と、前記ロー
タの回転位置を検出する前記駆動コイルと同数相のホー
ル素子とを備えたホールモータを駆動するホールモータ
駆動回路において、前記回転検出手段の出力に基づき前
記ロータの回転速度信号を出力する回転速度信号発生手
段と、前記ロータの基準回転速度信号を出力する基準回
転速度信号発生手段と、前記回転速度信号と基準回転速
度信号との速度差に応じた電圧を出力する速度差情報検
出手段と、前記各相のホール素子からの出力信号の振幅
に前記速度差に応じた電圧をそれぞれ乗算して振幅を各
相毎に可変制御する乗算器を備えた振幅制御手段と、前
記速度差に応じた電圧に基づき予め設定された補正電圧
を発生する補正電圧発生回路とこの補正電圧を前記振幅
制御手段の出力に加算する加算回路とを備え、前記振幅
制御手段からの出力振幅の中心を、各相の駆動コイルを
駆動するための電源電圧Vsの略中心電圧1/2Vsに一致さ
せる補正手段と、この補正手段からの出力に応じて各相
の駆動コイルを通電制御するコイル駆動手段とを有する
ものである。

（作 用） ホール素子からの正弦波は、回転速度に応じてその振幅
を可変制御する際に、振幅の大小に応じてその振幅中心
も変化してしまう。そこで、本発明は上記の振幅中心の
変化を補正手段によって補正し、出力振幅の中心を常に
電源電圧Vsのほぼ中心電圧1/2Vsに一致させることで、
この正弦波の山が電源電圧Vsを越えることがなく、か
つ、正弦波の谷が零電位を下回ることがないようにして
いる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。同図において第５図、第６図と同一部分に同一
符号を用いて説明し、本発明の実施例のうち第５図及び
第６図に示す構成と同一のものについてはその説明を省
略する。

第１図は本発明のホールモータ駆動回路100を示すブロ
ック図である。13,14,15は各相のホール素子10,11,12の
出力信号を増幅する各相の増幅回路である。16は検出コ
イル２の出力信号を増幅する増幅回路、17はこの増幅回
路の出力信号の波形を整形する波形整形回路であり、両
者で回転速度信号発生手段40を構成している。18はロー
タ４の回転速度の基準となる周期の信号を発生する基準
回転速度信号発生手段の一例である基準発振回路であ
る。19は前記波形整形回路17の出力信号と基準発振回路
18の出力信号との位相を比較し双方の位相差に応じた信
号を出力する位相比較回路、20はこの位相比較回路19の
出力信号を平滑し直流電圧に変換するローパルフィルタ
であり、両者で速度差情報検出手段50を構成している。

22,23,24は前記各相の増幅回路13,14,15の出力信号の振
幅を前記ローパスフィルタ20の出力電圧に応じて変化さ
せて出力する各相の乗算回路であり、これらは振幅制御
手段60の一例である。

21はこのローパスフィルタ20の出力電圧に基づいて予め
設定された補正電圧を発生する補正電圧発生回路、25,2
6,27は各相の乗算回路22,23,24の出力信号と前記補正電
圧発生回路21からの補正電圧とを加算する各相の加算回
路であり、駆動コイル7,8,9に接続されている。そし
て、前記補正電圧発生回路21および各加算器25,26,27で
補正手段70を構成している。

以上のように構成された実施例の動作を第２図〜第４図
の波形図にしたがって説明する。

第２図〜第４図は第１図に示したブロック図の主要部分
の波形を示しており、同図においてａはは増幅回路16に
より増幅された検出コイル２の出力信号の波形、ｂはａ
の波形が波形成形回路17によって整形された波形、ｃは
基準発振回路18から出力される基準信号の波形、ｄはｂ
の波形とｃの波形の位相を比較し、その位相差によって
パルス幅が変化する位相比較回路19の出力波形、ｅはｄ
の波形が直流電圧に変換されたローパスフィルタ20から
の出力波形、ｆはｅの波形に基づいて補正電圧発生回路
21から出力される補正電圧の波形、ｇは増幅回路13,14,
15により増幅されたホール素子10,11,12の出力信号の波
形である。この場合波形ｇのU,V,Wは第１図のブロック
図の各相に対応しており、以下の説明ではＵのみを考え
ている。ｈは増幅回路13の出力であるｇの波形とローパ
スフィルタ20の出力であるｅの波形との乗算を行なった
乗算回路22の出力波形、ｉは補正電圧であるｆの波形と
乗算回路22の出力であるｈの波形との加算を行なった加
算回路25の出力波形である。なお駆動コイル７に流れる
電流の波形はｉの波形と位相は異なるが相似である。

第２図は基準信号の波形ｃと波形整形回路17の波形ｂと
の位相が同じであるモータが定常状態で回転していると
きの波形を示し、この場合には波形整形回路17の出力の
位相と基準発振回路18の出力の位相との位相差に応じた
直流電圧の波形ｅは1/2Hの電圧である。そしてｅの波形
と増幅回路13の出力であるｇの波形とを乗算すると振幅
の中心が電源電圧Vsの振幅の中心よりずれたｈの波形と
なる。そこでｈの波形に補正電圧のｆの波形を加算する
とｈの波形のずれが補正され、ｉに示すように振幅の中
心が電源電圧Vsの振幅の中心1/2Vsと同一になる波形が
形成される。

第３図は基準信号の波形ｃの位相に比べ波形整形回路17
の出力波形ｂの位相が遅れている場合を示し、この場合
には位相比較回路19の出力波形ｄのパルス幅が第２図の
定常状態より広くなり、ローパスフィルタ20の出力波形
ｅの電圧は定常状態の1/2Hより高くなる。すると乗算回
路22の出力波形ｈの振幅も定常状態より大となり、その
振幅の中心と電源電圧Vsの振幅の中心とのずれも定常状
態より大となる。そこで補正電圧発生回路21から出力さ
れるずれ分の補正電圧の波形ｆを加算するとｉに示すよ
うに振幅の中心が電源電圧Vsの振幅の中心1/2Vsと同一
になる波形が得られる。

第４図は基準信号の波形ｃの位相に比べ波形整形回路17
の波形ｂの位相が進んでいる場合を示し、この場合には
位相比較回路19の出力波形ｄのパルス幅が第２図の定常
状態より狭くなり、ローパスフィルタ20の出力波形ｅの
電圧は定常状態の1/2Hより低くなる。すると乗算回路22
の出力波形ｈの振幅も定常状態より小となり、その振幅
の中心と電源電圧Vsの振幅の中心とのずれも定常状態よ
り小となる。そこで補正電圧の波形ｆを加算するとｉに
示すように振幅の中心が電源電圧Vsの振幅の中心1/2Vs
と同一になる波形が得られる。

このように、モータが定常状態より速くなったり遅くな
ったりして基準信号の波形ｃの位相に比べ波形形成回路
17の出力波形ｂの位相がずれた場合でも、補正電圧発生
回路21からの補正電圧によって常に電源電圧Vsの振幅の
中心と同一の振幅中心をもつ電圧によってモータが駆動
されるためモータの振動を防止できる。

なお本発明は上記実施例に限らず本発明の要旨の範囲内
で種々の変形実施が可能である。

上述した回転速度信号発生手段40、速度差情報検出手段
50、振幅制御手段60及び補正手段70は実施例の構成に限
らず同一機能を有する他の等価回路で置き換え得ること
は言うまでもない。また、上記手段を構成する回路のう
ち、例えば補正電圧発生回路は利得をもつ反転増幅回路
などで構成してもよく、ホールモータの検出コイルは光
学的手段などを用いることも可能である。

〔発明の効果〕

駆動コイルに加えられるホール素子の出力波形の振幅の
中心が常に電源電圧の中心に位置するように補正される
ことにより、電源電圧の変動が有っても出力波形が歪む
ことはなく、また常に振動のないなめらかな回転が得ら
れるホールモータ駆動回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）〜（ｉ）、第３図ａ〜（ｇ）及び第４図ａ〜
（ｇ）はそれぞれ同上ブロック図の主要部の出力波形を
示す図面、第５図，第６図はそれぞれホールモータの概
略斜視図である。 ２……回転検出手段、４……ロータ、 7,8,9……駆動コイル、 10,11,12……ホール素子、 18……基準回転速度信号発生手段、 40……回転速度信号発生手段、 50……速度差情報検出手段、 60……振幅制御手段、70……補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータを駆動する複数相の駆動コイルと、
   前記ロータの駆動を検出する回転検出手段と、前記ロー
   タの回転位置を検出する前記駆動コイルと同数相のホー
   ル素子とを備えたホールモータを駆動するホールモータ
   駆動回路において、 前記回転検出手段の出力に基づき前記ロータの回転速度
   信号を出力する回転速度信号発生手段と、 前記ロータの基準回転速度信号を出力する基準回転速度
   信号発生手段と、 前記回転速度信号と基準回転速度信号との速度差に応じ
   た電圧を出力する速度差情報検出手段と、 前記各相のホール素子からの出力信号の振幅に前記速度
   差に応じた電圧をそれぞれ乗算して振幅を各相毎に可変
   制御する乗算器を備えた振幅制御手段と、 前記速度差に応じた電圧に基づき予め設定された補正電
   圧を発生する補正電圧発生回路とこの補正電圧を前記振
   幅制御手段の出力に加算する加算回路とを備え、前記振
   幅制御手段からの出力振幅の中心を、各相の駆動コイル
   を駆動するための電源電圧Vsの略中心電圧1/2Vsに一致
   させる補正手段と、 この補正手段からの出力に応じて各相の駆動コイルを通
   電制御するコイル駆動手段とを有することを特徴とする
   ホールモータ駆動回路。