JPH0759378A - ブラシレスモータの速度制御方法及び装置 - Google Patents

ブラシレスモータの速度制御方法及び装置

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JPH0759378A
JPH0759378A JP5161997A JP16199793A JPH0759378A JP H0759378 A JPH0759378 A JP H0759378A JP 5161997 A JP5161997 A JP 5161997A JP 16199793 A JP16199793 A JP 16199793A JP H0759378 A JPH0759378 A JP H0759378A
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duty
pulse
speed
brushless motor
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JP5161997A
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Masahiko Iijima
雅彦 飯島
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Yamamoto Electric Corp
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Yamamoto Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータを簡単な構成により、速度
制御可能とする。 【構成】 ブラシレスモータのロータの所定の位相角位
置に同期した第1のパルス信号と、該第1のパルス信号
に同期し所定のデューティを有するデューティ信号とを
発生し、第1のパルス信号と同期し、第1のパルス信号
と同一の周期を有すると共に所定のパルス時間幅を有す
るデューティ制御信号を発生し、デューティ信号とデュ
ーティ制御信号とに基づき、モータへの励磁信号を発生
し、そのデューティをモータの速度上昇と共に減少する
よう制御する。

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の速度
制御方法及び装置に関し、特に簡単な構成でブラシレス
モータの速度制御を行えるようにしたブラシレスモータ
の速度制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータの制御方法とし
ては、ブラシレスモータへの励磁信号のデューティ比及
び/又はリード角をモータの回転速度が上昇するに従い
大きくなるようにしたものが特開平4−222488号
公報に示されている。この場合、モータのロータの回転
位相に同期した同期信号(ホール信号)を発生し、これ
ら同期信号から直接デューティ比及び/又はリード角の
異なる2つのデューティ信号(リード角信号)を発生
し、モータの回転速度の上昇に従いこれら2つの信号を
切り替えている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】上記特開平に記載の
従来技術ではデューティ比及び/又はリード角を2段階
で切り替えているため、低速域から高速域まで高い効率
でブラシレスモータを駆動するには不十分であった。ま
た、デューティ比及び/又はリード角を3段階以上で切
り替えても良い旨の記載があるが、具体的な構成は示し
ておらず、上記特開平に記載の実施例と同様にホール信
号から直接デューティ信号(リード角信号)を作成する
ためには、更に複数のホールセンサーを、作成するデュ
ーティ信号(リード角信号) に対応して設ける必要があ
り、構成が複雑となると共に組み立て等が面倒であっ
た。
【0004】一方、PWM技術によりブラシレスモータ
を制御する方法が一般に知られているが、PWM制御に
おけるノイズ低減のためにPWM周波数を可聴帯から外
すべく例えば18kHz以上にすると、これによるノイ
ズ低減のために高価なノイズフィルタを必要とするもの
であった。
【0005】本発明の目的は上記の問題点を解決し、簡
単な構成でブラシレスモータの速度制御を行えるように
したブラシレスモータの速度制御方法及び装置を提供す
るにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明は、ブラシレス
モータのロータの所定の位相角位置に同期した第1のパ
ルス信号と、該第1のパルス信号に同期し所定のデュー
ティを有するデューティ信号とを発生し、第1のパルス
信号と同期し、第1のパルス信号と同一の周期を有する
と共に所定のパルス時間幅を有するデューティ制御信号
を発生し、デューティ信号とデューティ制御信号とに基
づき、モータへの励磁信号のデューティをモータの速度
上昇と共に減少するよう制御するようにしたものであ
る。即ち、これらデューティ信号及びデューティ制御信
号を論理演算(例えば論理積)することで励磁信号を
得、またモータの速度設定値に応じてデューティ制御信
号のパルス時間幅を制御、従って励磁信号のデューティ
を制御するようにしたものである。
【0007】
【作用】ブラシレスモータのロータの所定の位相角位置
に同期した第1のパルス信号に同期し所定のデューティ
を有するデューティ信号と、第1のパルス信号と同期
し、第1のパルス信号と同一の周期を有すると共に所定
のパルス時間幅を有するデューティ制御信号は共にその
デューティはモータの速度上昇と共に減少するため、こ
れら信号を論理演算(論理積)して得た励磁信号のデュ
ーティは速度上昇と共に減少する。即ち、励磁信号のデ
ューティは、デューティ信号のデューティからデューテ
ィ制御信号のパルス時間幅を引いたものとなる。従っ
て、モータは速度上昇と共にその励磁信号のデューティ
が減少するため、自動的に起動から設定速度に達するま
で速度上昇される。更に、モータの速度設定値に応じて
デューティ制御信号のパルス時間幅を制御することで励
磁信号のデューティを自由に連続的に制御でき、従って
モータの速度を自由に連続的に制御できる。このように
本発明では、簡単な構成でモータの速度制御が行えると
共に励磁信号のデューティを自由に連続的に制御でき、
従来の複雑な構成によるデューティ制御やPWM制御を
行う必要がなく回路構成を簡単にでき、また高周波を用
いていないためノイズ発生を防止できる。
【0008】
【実施例】次に本発明によるブラシレスモータの速度制
御方法及び装置の実施例を添付図面を参照して説明す
る。
【0009】図1は、本発明の実施例のブロック図であ
り、図3は図1の各部における信号波形を示すタイミン
グチャートであり、図4は本実施例の動作を説明するた
めの各部における信号波形を示すタイミングチャートで
ある。図1において、ブラシレスモータ1のロータに対
向するステータの内周辺にはロータの磁極位置検出器、
例えば3個のホールセンサー6a〜6cが設けられ、ロ
ータの外周には磁極片が設けられている。
【0010】ホールセンサー6a〜6cは、図2に示す
ようにロータの周囲に回転方向に沿って例えば30度間
隔に設けられている。尚、本実施例では8極のモータを
用いるものとするが、他の極数のブラシレスモータにも
適用可能である。ホールセンサー6a〜6cは磁極片か
らの磁束に応動してパルスを出力、即ちロータの所定の
位相角位置に応答してパルスを出力するもので、それら
のパルス信号( ホール信号) Ha,Hb,Hcは図3の
(a)〜(c)に示すようにデューティ比が1/2で互
いに120度位相が異なるものである。
【0011】ホールセンサー6a〜6cからのパルス信
号はコミュテーション回路2に入力される。コミュテー
ション回路2は、例えば東芝製の三相ホールモータ用コ
ミュテーションIC(TA8413P)である。コミュ
テーション回路2は、ホール信号Ha,Hb,Hcの立
ち上がり、立ち下がりに応答して図3の(d)に示すよ
うに1周期が電気角120度のパルス信号FGを発生し
デューティ制御信号発生器4に与える。デューティ制御
信号発生器4は例えば単安定モノマルチバイブレータで
構成されている。コミュテーション回路2は更に、例え
ば3相のデューティ信号LU,LV,LWを発生する。
これらデューティ信号LU,LV,LWは、それぞれ図
3の(f),(g),(h)に示すように、例えばデュ
ーティが120度(デューティ比1/3)であり、パル
ス信号FGに同期して発生され、互いに120度位相が
ずれている。
【0012】デューティ制御信号発生器4には更に、速
度設定器7からのモータ1の速度設定値vsを示す速度
設定電圧Vsが入力されている。速度設定器7は、例え
ばCR回路で構成されており、電源電圧Vccが印加さ
れた可変抵抗8とコンデンサ6を有し、可変抵抗8の値
を調整することで速度設定電圧Vsの値を可変できる。
即ち、可変抵抗8の抵抗値が大きくなれば電圧Vsは小
さくなり、抵抗値が小さくなれば電圧Vsは大きくな
る。デューティ制御信号発生器4は図3の(e)に示す
ように、パルス信号FGの例えば立ち上がりに同期して
立ち下がり、一定の時間T経過後に立ち上がるパルス信
号、即ちデューティ制御信号CDを発生する。この時間
Tは速度設定電圧Vsにより制御され、電圧Vsが大き
くなれば時間Tは小さくなり、電圧Vsが小さくなれば
時間Tは大きくなる。従って、デューティ制御信号CD
のローレベルのパルス時間幅Tは速度設定電圧Vsによ
り制御されるものである。
【0013】デューティ信号LU,LV,LWはそれぞ
れ論理演算回路、例えば論理積回路(ANDゲート)1
0、12、14の一方入力に入力され、デューティ制御
信号CDは各ANDゲートの他方入力に入力される。
従って、各ANDゲート10、12、14は図3の
(i),(j),(k)に示すU相,V相,W相の励磁
信号EU,EV,EWを出力し、増幅器16を介して、
モータ1のステータコイル18U,18V,18Wにそ
れぞれ与えられる。これら励磁信号EU,EV,EWの
デューティはデューティ信号LU,LV,LWとデュー
ティ制御信号CDとの論理積で決まる。即ち、各相の励
磁信号のデューティは対応するデューティ信号のデュー
ティからデューティ制御信号の一定時間Tを差し引いた
ものとなる。
【0014】次にこのような励磁信号のデューティがモ
ータ速度に従ってどのように変化するかを、各速度モー
ドにおける信号波形を示す図4を参照して説明する。図
4ではデューティ信号、励磁信号のうちU相のデューテ
ィ信号LU、励磁信号EUのみを示す。先ず、区間Aで
はモータの起動直後であってモータ速度vdが速度設定
器7による速度設定値vsよりはるかに小さい場合であ
り、この場合はパルス信号FGの周期、従ってデューテ
ィ信号LUの周期は大きく、励磁信号EUのデューティ
も大きいため、モータは加速される。区間Bではややモ
ータの速度が上昇し、パルス信号FGの周期が短くなっ
ているため励磁信号のデューティは減少している。区間
Cでは、モータ速度vdが速度設定値vsと等しくな
り、従って励磁信号EU、EV,EWはパルス信号F
G、デューティ制御信号CDと同期しデューティが一致
する。そこで、モータはこの速度に安定する。
【0015】負荷の変動等によりモータ速度vdが速度
設定値vsよりわずかに上昇すると、区間Dに示すよう
に励磁信号のデューティはパルス信号FGのデューティ
より減少してモータ速度は減少され、速度設定値vsに
戻される。また、モータ速度vdが速度設定値vsより
更に上昇すると、区間Eに示すように励磁信号のデュー
ティはゼロとなる、モータ速度は減少される。
【0016】速度設定値vs、即ち速度設定電圧Vsを
変えることで、パルス時間幅Tが変わり、従ってモータ
速度vdを変えることができる。
【0017】このように本発明は、ブラシレスモータの
ロータの所定の位相角位置に同期した第1のパルス信号
と、該第1のパルス信号に同期し所定のデューティを有
するデューティ信号とを発生し、第1のパルス信号と同
期し、第1のパルス信号と同一の周期を有すると共に所
定のパルス時間幅を有するデューティ制御信号を発生
し、デューティ信号とデューティ制御信号とに基づき、
モータへの励磁信号のデューティをモータの速度上昇と
共に減少するよう制御するようにしたものである。即
ち、これらデューティ信号及びデューティ制御信号を論
理演算(例えば論理積)することで励磁信号を得、また
モータの速度設定値に応じてデューティ制御信号のパル
ス時間幅を制御、従って励磁信号のデューティを制御す
るようにしたものである。
【0018】即ち、ブラシレスモータのロータの所定の
位相角位置に同期した第1のパルス信号に同期し所定の
デューティを有するデューティ信号と、第1のパルス信
号と同期し、第1のパルス信号と同一の周期を有すると
共に所定のパルス時間幅を有するデューティ制御信号は
共にそのデューティはモータの速度上昇と共に減少する
ため、これら信号を論理演算(論理積)して得た励磁信
号のデューティは速度上昇と共に減少する。即ち、励磁
信号のデューティは、デューティ信号のデューティから
デューティ制御信号のパルス時間幅を引いたものとな
る。従って、モータは速度上昇と共にその励磁信号のデ
ューティが減少するため、自動的に起動から設定速度に
達するまで速度上昇される。更に、モータの速度設定値
に応じてデューティ制御信号のパルス時間幅を制御する
ことで励磁信号のデューティを自由に連続的に制御で
き、従ってモータの速度を自由に連続的に制御できる。
【0019】
【発明の効果】このように本発明では、簡単な構成でモ
ータの速度制御が行えると共に励磁信号のデューティを
自由に連続的に制御でき、従来の複雑な構成によるデュ
ーティ制御やPWM制御を行う必要がなく回路構成を簡
単にでき、また高周波を用いていないためノイズ発生を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の実施例におけるホールセンサーと磁極の
位置を示す図である。
【図3】図1の各部における信号波形を示すタイミング
チャートである。
【図4】図1の実施例の動作を説明するための図1の各
部における信号波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】 1 ブラシレスモータ 2 コミュテーション回路 4 デューティ制御信号発生器 6a〜6c ホールセンサー 7 速度設定器 10、12、14 ANDゲート

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータのロータの所定の位相
    角位置に同期した第1のパルス信号(FG)と、該第1
    のパルス信号に同期し所定のデューティを有するデュー
    ティ信号(LU〜LW)とを発生する第1のパルス発生
    手段(2)と、 上記第1のパルス信号に応答して該第1のパルス信号と
    同期し、上記第1のパルス信号と同一の周期を有すると
    共に所定のパルス時間幅を有する第2のパルス信号(C
    D)を発生する第2のパルス信号発生手段(4)と、 上記第2のパルス信号と上記デューティ信号とに基づき
    上記モータへの励磁信号(EU〜EW)を発生する手段
    (10〜14)とを備え、上記励磁信号のデューティは
    上記モータの速度上昇と共に減少するようにしたことを
    特徴とするブラシレスモータの速度制御装置。
  2. 【請求項2】 上記励磁信号を発生する手段は、上記第
    2パルス信号と上記デューティ信号とを入力する論理回
    路であることを特徴とする請求項1のブラシレスモータ
    の速度制御装置。
  3. 【請求項3】 上記第2のパルス信号発生手段は、上記
    モータの速度設定値に従い上記第2パルス信号のパルス
    時間幅を制御することを特徴とする請求項1のブラシレ
    スモータの速度制御装置。
  4. 【請求項4】 ブラシレスモータのロータの所定の位相
    角位置に同期した第1のパルス信号(FG)と、該第1
    のパルス信号に同期し所定のデューティを有するデュー
    ティ信号(LU〜LW)とを発生するコミュテーション
    回路(2)と、 速度設定値を示す速度設定信号(Vs)を出力する速度
    設定器(7)と、 上記第1のパルス信号に応答して該第1のパルス信号と
    同期し、上記第1のパルス信号と同一の周期を有すると
    共に上記速度設定信号に対応したパルス時間幅を有する
    デューティ制御信号(CD)を発生するデューティ制御
    信号発生器(4)と、 上記デューティ信号と上記デューティ制御信号とに基づ
    き上記モータへの励磁信号(EU〜EW)を発生する手
    段(10〜14)とを備え、上記励磁信号のデューティ
    は上記モータの速度上昇と共に減少するようにしたこと
    を特徴とするブラシレスモータの速度制御装置。
  5. 【請求項5】 上記励磁信号を発生する手段は、上記第
    デューティ信号と上記デューティ制御信号とを入力する
    論理積回路であることを特徴とする請求項4のブラシレ
    スモータの速度制御装置。
  6. 【請求項6】 上記デューティ制御信号発生器は単安定
    マルチバブレータであることを特徴とする請求項4のブ
    ラシレスモータの速度制御装置。
  7. 【請求項7】 上記デューティ制御信号発生器は、上記
    速度設定値に応じてデューティ制御信号のパルス時間幅
    を制御することを特徴とする請求項4のブラシレスモー
    タの速度制御装置。
  8. 【請求項8】 上記デューティ制御信号発生器は、上記
    速度設定値が高い程上記デューティ制御信号のパルス時
    間幅を短くすることを特徴とする請求項4のブラシレス
    モータの速度制御装置。
  9. 【請求項9】 上記励磁信号を発生する手段は、上記デ
    ューティ信号のデューティから上記デューティ制御信号
    の上記パルス時間幅を引いたデューティを有する励磁信
    号を発生することを特徴とする請求項4のブラシレスモ
    ータの速度制御装置。
  10. 【請求項10】 ブラシレスモータのロータの所定の位
    相角位置に同期した第1のパルス信号(FG)と、該第
    1のパルス信号に同期し所定のデューティを有するデュ
    ーティ信号(LU〜LW)とを発生し、 上記第1のパルス信号と同期し、上記第1のパルス信号
    と同一の周期を有すると共に所定のパルス時間幅を有す
    るデューティ制御信号(CD)を発生し、 上記デューティ信号と上記デューティ制御信号とに基づ
    き、上記モータへの励磁信号(EU〜EW)を得、該励
    磁信号のデューティを上記モータの速度上昇と共に減少
    するよう制御することを特徴とするブラシレスモータの
    速度制御方法。
  11. 【請求項11】 上記モータの速度設定値に応じてデュ
    ーティ制御信号のパルス時間幅を制御することを特徴と
    する請求項10のブラシレスモータの速度制御方法。
  12. 【請求項12】 上記モータの速度設定値が高い程上記
    デューティ制御信号のパルス時間幅を短くすることを特
    徴とする請求項10のブラシレスモータの速度制御方
    法。
  13. 【請求項13】 上記励磁信号を、上記デューティ信号
    と上記デューティ制御信号との論理積により発生するこ
    とを特徴とする請求項10のブラシレスモータの速度制
    御方法。
  14. 【請求項14】 上記励磁信号のデューティは、上記デ
    ューティ信号のデューティから上記デューティ制御信号
    の上記パルス時間幅を引いたものであることを特徴とす
    る請求項10のブラシレスモータの速度制御方法。
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