JPH11150978A - Dcブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

Dcブラシレスモータの制御装置

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JPH11150978A
JPH11150978A JP9330845A JP33084597A JPH11150978A JP H11150978 A JPH11150978 A JP H11150978A JP 9330845 A JP9330845 A JP 9330845A JP 33084597 A JP33084597 A JP 33084597A JP H11150978 A JPH11150978 A JP H11150978A
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current
circuit
voltage
npn transistor
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Hideki Tomiyama
英樹 冨山
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Abstract

(57)【要約】 本発明はDCブラシレスモータの制御装置で通電制御装
置としてPWM制御方式の回路を備えるものに関する。 【課題】従来より実施されているPWM制御において
は、変調周波数のキヤリア周波数が一定であるため、こ
のPWMキャリア周波数の振動が外装物と共振して耳障
りな騒音を発生するという問題があった。 【解決手段】本発明になるDCブラシレスモータの制御
装置においては、キヤリア周波数を電流指令値に対応し
て変化させるように構成することによりキャリア周波数
が一定では無く電流指令値に対応した範囲に分散するの
で外装物と共振して耳障りな騒音を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DCブラシレスモ
ータの制御装置に係り、特に通電制御回路にPWM制御
回路を使用したものに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来より実施されている3相DC
ブラシレスモータの制御回路でPWM制御回路を使用し
た例の回路構成図で、1は回転子の位置を検出する複数
の磁気検出器(ホール素子等)、2は複数の磁気検出器
の出力信号よりモータ6の複数(図では3個)の固定子
巻線に通電する順序を指令する信号を発生させるロジッ
ク回路、3はロジック回路2の信号を受け通電電流の値
を指令する信号を発生させる電流制御回路、4はPWM
信号のキャリア信号を発生させる回路、5はモータ6の
固定子巻線に流す電流を制御する通電制御回路、7は回
転数指令値信号の入力端子である。図5に示す制御回路
は、端子7より送られた回転数指令値信号に対応して4
のPWM信号のキャリア信号の1波中の電流が図6に示
すようにONの時間とOFFの時間の比率を変化させて
通電制御回路5の実効電流を変化させて、モータ6の固
定子巻線の通電電流を制御し、回転速度を変えるように
なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図5に示した従来技術
の制御回路においては、モータ6の巻線にPWM制御回
路の一定のキャリア周波数の騒音が発生し、外装物と共
振して耳障りな騒音となり実用上の問題となっている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明においてはPWM
制御回路のキャリア周波数をモータコイル電流により適
当な変調幅をもたせ変化させ、実効電流を制御し、回転
速度を変えるように構成するもので、その結果キャリア
周波数が一定では無く、ある範囲に分散するので一定の
キャリア周波数の共振による耳障りな騒音が発生しなく
なる。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は本発明に成るDCブラシレ
スモータの制御装置の第1の実施例の構成略図で、U、
V、W相の内、1相分の電流制御回路の部分の構成を示
し、図1において2は3相のロジック回路、11はコン
パレータで、電流制御回路は第1のNPNトランジスタ
3ー4と、抵抗24と、第2のNPNトランジスタ3ー
5を直列接続して構成され、第1のNPNトランジスタ
3ー4のベースにロジック回路2の第1の出力が接続さ
れ、該第1のNPNトランジスタ3ー4のコレクタを、
PNPトランジスタ5ー1とモータコイル6ー1と第3
のNPNトランジスタ5ー2とを直列に接続した通電制
御回路の前記PNPトランジスタ5ー1のベースに、前
記第3のNPNトランジスタ5ー2のベースに前記ロジ
ック回路2の第2の出力が夫々接続され、前記第3のN
PNトランジスタ5ー2のエミッタとグランドの間に電
流検出抵抗12が接続され、該第3のNPNトランジス
タのエミッタとコンパレータ11の(ー)端子の間に抵
抗13が接続され、該コンパレータ11の(ー)端子と
グランド間にコンデンサ22が接続され、前記第2のN
PNトランジスタ3ー5のベースにコンパレータ11の
出力が抵抗23を介して接続され、電源とグランドの間
に抵抗19と16とを直列に接続した分圧回路の分割点
a点(回転数指令値)とコンパレータ11の(+)端子
との間に抵抗20が接続され、前記a点と前記コンパレ
ータ11の出力端子との間にコンデンサ14と抵抗18
が並列に接続され、コンパレータ11の出力と電源の間
に抵抗17が接続され、コンパレータ11の(+)端子
と(ー)端子の間にコンデンサ21が接続され、a点と
グランドの間にダイオード15が接続されている。
【0006】図1の回路の動作について説明する。電源
投入直後の状態はコンパレータ11の(+)端子の電圧
は、抵抗19と16及び抵抗17、抵抗18、抵抗23
により(ー)端子より高い電圧に設定されている。
(ー)端子の電圧は、電流検出抵抗12によりグランド
に接続された第3のNPNトタンジスタ5ー2のエミッ
タ電圧が印加されるが、該第3のNPNトランジスタ5
ー2が通電していないのでエミッタ電圧は、ほとんど0
(V)であることから該コンパレータ11の出力は
(H)レベルとなっている。その結果第2のNPNトラ
ンジスタ3ー5がONとなり、ロジック回路2の信号に
より振り分けられた3相のU、V,Wの何れかの相のN
PNトランジスタ3ー4がONとなる。 これにより該
当相の第1のPNPトランジスタ5ー1がONとなり、
同時にロジック回路2の巻線通電信号により振り分けら
れた該当相の第3のNPNトランジスタ5ー2がONと
なるためモータコイル6ー1に電流が流れモータが回転
を始める。該当相の第3のNPNトランジスタ5ー2の
エミッタは電流検出抵抗12によりグランドに接続され
ているため、該第3のNPNトランジスタ5ー2のエミ
ッタ電圧はモータコイル6ー1の電流に比例した電圧が
発生し、この電圧が抵抗13とコンデンサ22によるフ
ィルタ回路を介してコンパレータ11の(ー)側端子に
印加される。 そこで、モータコイル6ー1に電流が流
れるとコンパレータ11の(−)端子の電圧が(+)端
子の電圧を越えるようになる。即ち、コンパレータ11
の出力が(L)レベルになり第2のNPNトランジスタ
3ー5がOFFとなり第1のNPNトランジスタ3ー4
と通電制御回路のPNPトランジスタ5ー1をOFFさ
せモータコイル6ー1の通電を停止させる。
【0007】モータコイル6ー1の通電が停止すると前
記電流検出抵抗12の電圧が発生しなくなり、コンパレ
ータ11の(ー)端子の電圧が(+)端子電圧より低く
なり前記の電源投入直後の状態と同じようになりモータ
コイル6ー1に電流が流れる。 このようにしてモータ
コイル6ー1の通電が断続し、それが繰り返されること
でスイッチング状態となる。
【0008】図1に示す回路の通電中のスイッチング状
態でON時間とOFF時間の設定を考察すると、コンパ
レータ11の(+)端子電圧は、出力端子との間に抵抗
18で接続されるブリッジ構成の回路の中央の2端子の
内の一端(a)点と抵抗20を介して接続されており、
更に(+)端子は(ー)端子とコンデンサ21により結
合されている。このため動作は(a)点の電圧(回転数
指令値)を見ることで考えると、
【0009】モータコイル6ー1に通電時は(a)点の
電圧は、抵抗19から抵抗16を通りグランドに抜ける
電流ルートと、(a)点からコンパレータ11の出力端
子間に抵抗17からコンデンサ14と抵抗16を通りグ
ランドに抜ける電流ルートの2つがあり、この2つの電
流ルートの分電流により決定されている。コンデンサ1
4は抵抗17と抵抗16とで時定数を持つことにより、
抵抗18の電圧降下分だけ傾きを持ち、スイッチング状
態のON時間を決めている。
【0010】モータコイル6ー1に通電停止時は(a)
点の電圧は、抵抗19から抵抗16を通りグランドに抜
ける電流ルートと、(a)点からコンパレータ11の出
力端子間に通電中に充電されたコンデンサ14の電荷が
抜ける電流ルートの2つがあり、この2つの分電流によ
り決定されている。コンデンサ14は抵抗16と時定数
を持つことにより、スイッチング状態のOFF時間を決
めている。
【0011】ここで、ON時間の変化について考察する
と、コンパレータ11の(ー)端子電圧はモータコイル
6ー1の電流に比例した電圧が印加されるため、電流値
が大きいと比較的早く(+)端子の電位と交錯し、又、
電流が小さいと遅く交錯する。即ち、モータコイル6ー
1の電流が大きいとOFF動作が早く行われ、小さいと
OFF動作が遅くなる。結果としてモータコイル6ー1
の電流が大きいとON時間が短くなり、OFF時間が長
くなる傾向を示す。又OFF時間の変化について考察す
ると、コンパレータ11の出力端子の動作は(+)及び
(ー)の入力端子の電圧の交錯により切り替わるから、
モータコイル6ー1の電流が大きい状態にあり、(ー)
端子の電圧が大きいときは電位差が大きくなり、(+)
端子との交錯に時間がかかる。結果としてモータコイル
6ー1の電流が大きいときはOFF時間が長くなり、小
さいときはOFF時間が短くなる傾向を示す。
【0012】図2は第2の実施例の回路図を示し、3相
ロジック回路2の出力を電流制御回路と、PWM信号を
発生させるPWMICと、キャリア周波数制御回路と通
電制御回路とを介してモータコイルに通電する構成で1
相分の回路構成を示している。 図2において、3相ロ
ジック回路2の第1の出力を電流制御回路の第1のNP
Nトランジスタ3ー4のベースに接続し、該第2のNP
Nトランジスタ3ー4のコレクタを、PNPトランジス
タ5ー1とモータコイル6ー1と第2のNPNトランジ
スタ5ー2を直列に接続した通電制御回路の前記PNP
トランジスタ5ー1のベースに接続し、第2のNPNト
ランジスタ5ー2のベースに前記ロジック回路2の巻線
通電信号の出力を接続し、該第2のNPNトランジスタ
5ー2のエミッタを電流検出抵抗12を介してグランド
に接続し、PWMIC30の入力に3相ロジック回路2
の第3の出力を接続し、PWMIC30出力を第1のN
PNトランジスタ3ー4のエミツタに接続し、PWMI
C30のキャリア周波数を決定する外部端子にコンデン
サ32と、抵抗33及び、オペアンプ31とコンデンサ
と抵抗による比例・積分回路で構成したCR発振回路を
接続し、PWMIC30に可変抵抗35により設定され
た回転数指令値を入力し、PWMIC30のキャリア周
波数を前記第2のNPNトランジスタ5ー2のエミッタ
とグランド間に接続した電流検出抵抗12の電圧により
検出したモータコイル6ー1の電流により変化させるよ
うに構成されている。
【0013】図2に示した第2の実施例の回路は、簡易
的な回転速度帰還と電流帰還回路とを持つ構成で、電流
制御回路の第1のNPNトランジスタ3ー4は3相ロジ
ック回路2の出力によるホール素子の切り替え信号と、
PWMIC30の出力によるパルス幅変調信号とを受け
て動作し、PWMIC30は回転数指令値信号と、キャ
リア周波数を決定するコンデンサ32と、抵抗33によ
る発振器部分をオペアンプ31による比例・積分回路で
構成した回路にCR発振回路の実効抵抗を、通電制御回
路の第2のNPNトランジスタ5ー2のエミッタとグラ
ンド間に接続した電流検出抵抗12の電圧により制御す
るように構成され、キャリア周波数を変化させてモータ
の速度を回転数指令値信号に対応する一定値となるよう
に制御するようになつている。
【0014】本発明の第3の実施例として、キヤリア周
波数をマイコンにより制御する回路例を図3に示す。図
3において、マイコン40には3相ロジック回路、PW
M制御回路、キヤリア周波数制御回路が内包されてお
り、マイコン40の3相ロジック回路の出力端子41を
電流制御回路の第1のNPNトランジスタ3ー4のベー
スに接続し、該第1のNPNトランジスタ3ー4の出力
を、PNPトランジスタ5ー1とモータコイル6ー1と
第2のNPNトランジスタ5ー2を直列に接続した通電
制御回路の前記PNPトランジスタ5ー1のベースに、
第2のNPNトランジスタ5ー2のエミッタを抵抗12
を介してグランドに接続し、第1のNPNトランジスタ
3ー4のエミッタに抵抗43を介してマイコン40のP
WM信号出力端子を接続し、第2のNPNトランジスタ
5ー2のエミッタをマイコン40の電流帰還信号の入力
端子に夫々接続してある。又可変抵抗3により設定され
た回転数指令値信号の出力がマイコン40のPMW回路
の回転数設定端子に接続されている。 この第3の実施
例の動作は、3相ロジック回路、PWM制御回路、キャ
リア周波数制御回路がマイコン40の中に内包されてい
るので上記の第2の実施例と同じように第2のNPNト
ランジスタ5ー2のエミッタとグランド間に接続した抵
抗12の電圧により制御するように構成され、キャリア
周波数を変化させ、且つモータの回転数が前記回転数指
令値信号に対応した一定値となるように制御するように
なつている。
【0015】図4は各実施例の動作を説明する波形図
で、相切り替え信号は3相ロジック回路2の出力信号、
パルス周波数はPWM制御回路の出力信号、電源電流は
電流検出抵抗12の電流である。パルス周波数はPWM
の1波における時間がt0,t1,t2,t3・・・と変化す
るもので、この変化は電流検出抵抗12の電圧降下と回
転数指令値と比較して得られるものである。そして電流
が大きいときは周波数が高く、小さい時は周波数が低く
なりキャリア周波数が分散して一定値ではなくなるので
共振による耳障りな騒音の発生を防ぐことができる。
【0016】
【発明の効果】本発明になるブラシレスDCモータの制
御回路は、上記のような構成であるから、PWM制御の
キャリア周波数が一定では無くある範囲に分散するので
外装部材に共振し耳障りな騒音の発生を防止できる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に成るDCブラシレスモータの制御装置
の第1の実施例の要部回路図である。
【図2】本発明になるDCブラシレスモータの制御装置
の第2の実施例の要部回路図である。
【図3】本発明になるDCブラシレスモータの制御装置
の第3の実施例の要部回路図である。
【図4】本発明に成るDCブラシレスモータの制御装置
の実施例の各部の波形図である。
【図5】従来技術に成るDCブラシレスモータの制御装
置の要部回路図である。
【図6】従来技術に成るDCブラシレスモータの制御装
置の要部回路の波形図である。
【符号の説明】
1 ホール素子 2 3相ロジック回路 3 電流制御回路 4 PWM制御回路 5 通電制御回路 6 モータ 6ー1モータのコイル 7 回転数指令値信号 3ー4第1のNPNトランジスタ 3ー5第2のNPNトランジスタ 5ー1PNPトランジスタ 5ー2第3のNPNトランジスタ 11 コンパレータ 12 電流検出抵抗 13 抵抗 14、22 コンデンサ 15 ダイオード 16,17,18,19,23、24 抵抗 21 コンデンサ 30 PWMIC 31 オペアンプ 32 コンデンサ 33 抵抗 35 回転数指令信号設定用可変抵抗 40 マイコン 41 マイコンの出力端子 43 抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数相数の巻線を有する固定子と、該固
    定子と空隙を介して対向し回転自在に配置された永久磁
    石を備えた回転子と、該回転子の磁極位置を検出するた
    めの磁気検出器と、該磁気検出器の出力により前記固定
    子の複数相の巻線に順次通電制御する制御装置とを備
    え、前記固定子の巻線に通電して前記回転子を回転させ
    る構成のDCブラシレスモータの制御装置で、巻線の通
    電量を制御し、回転速度を変えるためのパルス幅制御
    (以後PWM制御と称する。)方式の制御回路を備える
    ものにおいて、PWM制御のパルス周波数を巻線の通電
    量に対応して変化させるようにしたこと、を特徴とする
    DCブラシレスモータの制御装置。
  2. 【請求項2】 回転子の磁極位置を検出する複数の磁気
    検出器の出力より複数の巻線の通電指令信号を出力する
    ロジック回路と、第1のNPNトランジスタと、該第1
    のNPNトランジスタのエミッタと第2のNPNトラン
    ジスタのコレクタを抵抗を介して直列に接続した電流制
    御回路と、該第2のNPNトランジスタを駆動するコン
    パレータと、を備え該コンパレータの(+)端子に電流
    値指令電圧を入力し、前記ロジック回路の第1の出力を
    前記電流制御回路の第1のNPNトランジスタのベース
    に接続し、該第1のNPNトランジスタのコレクタを、
    他のPNPトランジスタとモータコイルと第3のNPN
    トランジスタとを直列に接続した通電制御回路のPNP
    トランジスタのベースに接続し、前記ロジック回路の他
    の出力を第3のNPNトランジスタのベースに接続し、
    該第3のNPNトランジスタのエミッタとグランド間に
    電流検出抵抗を接続し、該エミッタを前記コンパレータ
    の(ー)端子に接続し、該コンパレータの(+)端子電
    圧と比較することにより前記モータコイルの通電と通電
    停止の動作を交互に発生せしめ、この動作の周期を前記
    電流検出抵抗の電圧により制御するようにしたこと、を
    特徴とする請求項1に記載のDCブラシレスモータの制
    御装置。
  3. 【請求項3】 回転子の磁極位置を検出する複数の磁気
    検出器の出力より複数の巻線の通電指令信号を出力する
    ロジック回路と、該ロジック回路の第1の出力で制御さ
    れる第1のNPNトランジスタによる電流制御回路と、
    該電流制御回路の出力で駆動されるPNPトランジスタ
    とモータコイルを介して接続される第2のNPNトラン
    ジスタの直列回路による通電制御回路と、該第2のNP
    Nトランジスタのエミッタとグランド間に接続された通
    電制御回路の電流を検出する抵抗と、他の抵抗とコンデ
    ンサによるキャリア用発振器とを備えたPWM制御回路
    と、該PWM制御回路と、該キャリア用発振器の周波数
    を変調させるオペアンプと、を備え前記ロジック回路の
    出力を電流制御回路と、通電制御回路と、PWM制御回
    路に夫々入力し、前記電流検出抵抗の一端を前記オペア
    ンプに入力し、前記電流検出抵抗の電圧によりPWM制
    御回路のキヤリア周波数を制御するように構成したこ
    と、を特徴とする請求項1に記載のDCブラシレスモー
    タの制御装置。
  4. 【請求項4】 回転子の磁極位置を検出する複数の磁気
    検出器の出力より複数の巻線の通電指令信号を出力する
    ロジック回路と、PWM制御回路と、PWM制御回路の
    キャリア周波数を制御する回路とをマイクロコンピユー
    タ(以下マイコンと称する)に内蔵し、該マイコンの相
    切り替え出力を電流制御回路の第1のNPNトランジス
    タと通電制御回路のPNPトランジスタに出力し、該マ
    イコンのPWM制御信号を電流制御回路の第1のNPN
    トランジスタに出力し、通電制御回路の電流検出抵抗の
    電圧をマイコンに入力して、前記電流検出抵抗の電圧に
    よりPWM制御のキャリア信号の周波数を制御するよう
    に構成したこと、を特徴とする請求項1に記載のDCブ
    ラシレスモータの制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7141945B2 (en) 2004-11-24 2006-11-28 Nidec Corporation Method and apparatus for controlling motor drive
JP2008099412A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Futaba Corp モータ制御装置
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