JPS6268092A

JPS6268092A - ブラシレスモ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS6268092A
Application number: JP60206291A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hiratsuka; 和博平塚; Etsuo Taniguchi; 硲口　悦男; Michihiro Horie; 堀江　通宏
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1987-03-27
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPH0646879B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、回転子の磁極位置の検出をモータの端子電圧
で行なうセンサ省略形のブラシレスモータ駆動装置に関
する。

（ロ）従来の技術この種のブラシレスモータ駆動装置の従来例を第５図〜
第８図を参照して説明する。

第５図において、１は６個のｌ〜ランジスタＴ１〜Ｔ６
を３相ブリツジ接続して成るインバータ、２は電機子巻
線が中性点非接地スター結線されて成るブラシレスモー
タ、３は回転子の磁極位置を検出する位置検出回路、４
はインバータ制御回路、５は速度制御回路である。

スター結線された電機子巻線の各相に発生する誘起電圧
を対称３相交流電圧と仮定すると、ブラシレスモータ２
が正常駆動されているとき、各相の電圧波形は第６図の
（ａ）に示す如くなる。ブラシレスモータ２の出力トル
クを最大にする相励磁切換位相は該当する２つの相電圧
が等しくなる位相（制御進み角γ＝０）であり、このと
きの各相励磁の切換タイミングは第６図の（ｂ）に示す
ようになる。

即ち、インバータ１を構成する各トランジスタＴ１〜Ｔ
６を第６図の（ｂ）に示すタイミングでオン・オフし、
ブラシレスモータ２の各相を励磁することによりブラシ
レスモータ２を最大出力トルクで効率良く駆動すること
ができるようになる。

このトランジスタＴ１〜Ｔ６をオン・オフする相励磁切
換位置を検出するのが位置検出回路３で、第７図に示す
如く、−次遅れフィルタ３１を用いて端子電圧Ｖａ、Ｖ
ｂ、Ｖｃを９０″位相シフトし、その後位相シフトした
３相電圧と、これらの３相電圧に３個の抵抗Ｒｎをスタ
ー結線して得られる中性点電圧Ｖｎとをコンパレータ３
２しこよりそれぞれ比較して位置検出信号Ｃ１〜Ｃ３を
得るように構成されている。

この位置検出信号Ｃ１〜Ｃ３を基にインバータ制御回路
４で、インバータ１の各トランジスタＴ１〜Ｔ６をオン
・オフする信号を作り、これをそのまま、速度制御回路
５を介することなくインバータ１に出力すれば、前述し
たように第６図の（ｂ）に示すタイミングで各トランジ
スタＴ１〜Ｔ６をオン・オフして、ブラシレスモータ２
を最大出力トルクで駆動できることになる。このブラシ
レスモータ２を速度制御するため、第５図に示す従来例
では、インバータ制御回路４の出力を速度制御回路５の
デユーティ可変のチョッパ信号発生回路５１の出力でチ
ョッピングしてインバータ１に加えている。

第８図はこのときの様子を示す波形図で、チョッピング
は各トランジスタＴ１〜Ｔ６のオン期間の適宜の期間を
定めて行なえばよいが、全期間をチョッピングすると、
位置検出回路３での検出が不能になる。

そこで、この例では各トランジスタＴ１〜Ｔ６がオン・
オフする１２０°期間のうち、後半の６０°期間だけを
チョッピングしている。

また、トランジスタの１つをチョッピングする際には、
対応するアームのトランジスタも反対位相でチョッピン
グすることにより、動作の安定化を図っている。例えば
、トランジスタＴ１の通電期間の後半６０’期間チョッ
ピングを行なうためオフすると、その瞬間、電機子巻線
Ｕ相の端子電圧Ｖａは０にはならず不安定な値を呈する
。このような端子電圧Ｖａのふらつきを無くして、チョ
ッピング期間、端子電圧Ｖａを確実にＯとＩＥ（Ｖ）に
スイッチするため、トランジスタＴ１がオフしたとき対
応するトランジスタＴ４をオンする。これは、トランジ
スタＴ３とＴ４をオンしてトランジスタＴ４をチョッピ
ングする場合も同様で、チョッピング期間のトランジス
タＴ４がオフしたとき、対応するトランジスタＴＩをオ
ンする。

これにより、第８図（ｂ）に示すようにＵ相端子電圧Ｖ
ａは安定したチョッピング波形となり、チョッピングの
デユーティを変えることによりブラシレスモータ２の速
度を変えることができるようになる。

しかしながら、上記従来装置においては、インバータ１
の各トランジスタＴ１〜Ｔ５を１２０’通電期間のうち
後半の６０″期間をチョッピングしなければならず、各
トランジスタＴ１〜Ｔ６をチョッピング制御する手段が
複雑になる上、インバータ制御回路４の端子電圧波形を
丁度９０°位相をずらすという設Ｈ１も複雑になる問題
点があった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点４一本発明は、上記従来の問題点を解決し、複雑なチョッピ
ング制御を要することなく回路設計が容易な可変速のブ
ラシレスモータ駆動装置を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段このため、本発明はインバータの各アームを通電制御す
る際の１２０°通電期間の全てをチョッピングする一方
、そのチョッピング周波数に同期して端子電圧をサンプ
ルホールドすると共に、そのサンプルホールド信号に基
づいて磁極位置を検出し、インバータの切換制御を行な
うようにしたことを特徴とするものである。

（ホ）作用インバータの各アームを通電制御する際の１２０゜通電
期間を全てチョッピングすることにより、チョッピング
制御が簡単になる。また、このときの磁極位置つまり相
励磁切換位置の検出は、チョッピングされた端子電圧を
チョッピング周波数と同期したサンプルホールド回路に
入力することにより、チョッピングしない場合とほぼ同
等の波形が得られ、これに基づいて確実に検出すること
ができる。

（へ）実施例以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るＤＣブラシレスモー
タ駆動装置の回路構成図を示したものである。図中、第
５図と同一符号は同一または相当部分を示し、異なる点
は、位置検出回路３と速度制御回路５の構成を変えると
共に、サンプルホールド回路６を新たに設けた点である
。

速度制御回路５は、インバータ制御回路４からインバー
タ１に出力される制御信号のうち、トランジスタＴｌ、
Ｔ２．Ｔ３に出力する信号のみをチョッパ信号発生回路
５１の出力によりチョッピングすることにより、ブラシ
レスモータ２を速度制御するように構成されている。

サンプルホールド回路６は、チョッパ信号発生回路５１
のチョッピング周波数に同期し、トランジスタＴｉ、Ｔ
２．Ｔ３がオンしているとき端子電圧をサンプリングし
、オフしているときホールドするととにより端子電圧波
形を復元して取り出すように構成されている。

位置検出回路３は、第２図に示すように、サンプルホー
ルド回路６がら出力される端子電圧Ｓｖａ　、　Ｓｖｂ
　。

Ｓｖｃをスター結線された３つの抵抗Ｒｎを介して中性
点電圧Ｖｎを取り出し、これらをコンパレータ３２で比
較し、その出力をカウンタ３３に加えて９０’位相シフ
トすることにより相励磁切換位置検出信号Ｐｉ、Ｐ２１
Ｐ３を取り出すように構成されている。

以上の構成で、インバータ制御回路４は位置検出回路３
からの位置検出信号Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３に基づき。

第６図（ｂ）に示したように制御進み角零（γ＝０）で
切換わる相励磁制御信号を出力する。速度制御回路５は
、このインバータ制御回路４がら出力される制御信号の
うち、インバータ１の上側のトランジスタＴｌ、Ｔ２．
Ｔ３に加える信号のみを全期間チョッピングするため、
チョッパ信号発生回路５１がらのチョッピング信号との
アンドをとってインバータ１に出力する。一方、インバ
ータ制御回路４から出方される制御信号のうち、インバ
ータ１の下側のト一ランジスタＴ４．Ｔ５．Ｔ６に加える信号はそのまま出
力する。

これにより、インバータ１の各トランジスタＴｌ−Ｔ６
には第３図の（ａ）に示す如き信号が加わり、３相電機
子巻線に流す電流をチョッピングする。

このインバータ１のチョッピング動作により、各端子電
圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃも例えば第３図（ｂ）に示す如くチ
ョッピングされるが、このチョッピング電圧をサンプル
ホールド回路６に入力し、そのチョッピング周波数に同
期してサンプリングホールドすることにより、第３図（
ｃ）に示すようにチョッピングしない場合とほぼ同等の
端子電圧Ｓｖａが得られる。

従って、これらの端子電圧Ｓｖａ　、　Ｓｖｂ　、　Ｓ
ｖｃを、第２図に示した位置検出回路３のコンパレータ
３２で、中性点電圧Ｖｎと比較し、一致する毎に反転す
る信号Ｃ１〜Ｃ３を作り出しカウンタ３３に出力する。

一方、カウンタ３３（例えば３３−１）は、該当する相
（例えばＵ相）の相励磁切換位置検出信号Ｐ１を１つ前
の相（Ｗ相）の端子電圧（Ｓｖｃ）を処理するカウンタ
（３３−３）よりもらってクロックのカウントを開始し
、コンパレータ（３２−１）からの一致信号ｃ１の入力
までの３倍の値をカウントしたとき、次の相（Ｖ相）の
相励磁切換位置検出信号Ｐ２を出力する。

即ち、第３図の（ｄ）に示す如く、コンパレータ３２−
１からは一致信号Ｃ１が出力する。Ｕ相がらＶ相への切
換時点をＡ（この時点はカウンタ３３−３からの出力Ｐ
１によって判る）とすると、この時点Ａから端子電圧Ｓ
ｖａが中性点電圧Ｖｎと一致する時点Ｂ（この時点は一
致信号Ｃ１により判る）までの位相は電気角で丁度３０
＠　になる。そこで、この時点ＡからＢまでの間、一定
周期で入力するクロックをカウンタ３３でカウントして
値を求め、更に続けてこのカウント値の３倍をカウント
した時点Ｃで次の相への切換位置検出信号（Ｐ２）を出
力すれば、時点ＡからＣまで丁度電気角で１２０°期間
となる１つの相（■相）の励磁期間が算出できる。

従って、位置検出回路３からの相励磁切換位置検出信号
Ｐ１．Ｐｓをインバータ制御回路４に入力することによ
り、制御進み角γ＝０で相励磁切換を行なうインバータ
制御信号が得られ、ブラシレスモータ２を最大出力トル
クで駆動することができる。

またこのとき、チョッパ信号発生回路５１から出力する
チョッパ信号のデユーティサイクルを変えることにより
、ブラシレスモータ２を可変速制御することができる。

第４図はそのためのチョッパ信号発生回路５１の一例を
示す回路構成図で、のこぎり波発生回路５１１からのの
こぎり波５Ａと、高速設定器５１２からの設定電圧５Ｂ
を比較器５１３で比較することにより、設定電圧５Ｂに
比較したディーティのチョッピングパルス５Ｃを簡単に
得ることができる。

このように、速度制御回路５は、第３図（ａ）に示すよ
うにトランジスタＴ１〜Ｔ３の各ベース入力信号に単純
なチョッピング処理を施こすだけでよいので、構成が極
めて簡単になる。また、３相端子電圧はサンプルホール
ド回路６を設けることによって確実に得られるようにな
り、相励磁切換位置を正確に検出することができる。

尚、上記実施例ではハード的に構成した例について示し
たが、速度制御回路５を含めてマイコンを利用し、ソフ
ト的に処理することも可能であることは言う迄もない。

（ト）発明の詳細な説明したように本発明によれば、電機子巻線への供給
電流を全電通期間チョッピングすると共に、その結果化
じる電機子巻線の端子電圧をサンプルホールド回路によ
り取り出して位置検出回路に入力するようにしたので、
正確な励磁切換位置の検出が可能となると共に、速度制
御のためのチョッピング処理が簡単になるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＤＣブラシレスモータ
駆動装置の回路構成図、第２図は同装置に使われる位置
検出回路の一例を示す回路構成図、第３図は同装置各部
の波形図、第４図は同装置に使われるチョッパ信号発生
回路の一例を示す回路構成図、第５図は従来のブラシレ
スモータ駆動装置の回路構成図、第６図は同装置のイン
バータ制御回路の出力信号を説明するための波形図、第
７図は同装置の位置検出回路の構成図、第８図は同装置
各部の波形図である。１・・・インバータ、２・・・ブラシレスモータ、３・
・・位置検出回路、４・・・インバータ制御回路、５・
・・速度制御回路、６・・サンプルホールド回路、３１
　・・・　フィルタ、３２・・・　コンパレータ、３３
・・・カウンタ、５１・・・チョッパ信号発生回路。第４図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

　ブラシレスモータの端子電圧から回転子の磁極位置を
検出してインバータを制御し、制御進み角零で相励磁切
換を行なうブラシレスモータ駆動装置において、インバ
ータの各スイッチング回路をオンさせる制御信号を出力
するインバータ制御手段と、その制御信号をチヨッピン
グ処理することによりモータの回転速度を制御する速度
制御手段と、上記端子電圧を上記チョッピング処理に同
期してサンプルホールドするサンプルホールド手段と、
このサンプルホールド手段の出力信号に基づいて回転子
の磁極位置を検出して上記インバータ制御手段に出力す
る位置検出手段とを備えることを特徴とするブラシレス
モータ駆動装置。