JPS63299794A

JPS63299794A - ブラシレス電動機の制御回路

Info

Publication number: JPS63299794A
Application number: JP62131839A
Authority: JP
Inventors: Toru Watanabe; 徹渡辺; Minoru Shimizu; 実清水
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-07
Also published as: US4833374A

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】ａ、産業上の利用分野本発明はブラシレス電動機の制御回路に関し、特に、不
感帯を越えるまで前信号を保持し、パルス中変調回路の
パルス発生と同期して回転方向切換信号がゲートドライ
ブ回路に供給されるようにするための新規な改良に関す
る。

ｂ、従来の技術従来、用いられていたこの稲のブラシレス電動機の制御
回路としては種々採用され、提案されているが、その中
で代表的な構成について述べると、ここではその構成を
示す文献名等を挙げてはいないが、第２図にて示す本出
願人が社内で製造していた構成を挙げることができる。

すなわち、第２図において符号１で示されるものは、電
流入力端２からの電流を増巾するための電流増巾部であ
り、この電流増巾部１からの信号１ａはパルス巾変調回
路（通称ＰＷＭと云う）３及びコンパレータ４に入力さ
れている。

前記パルス巾変調回路３からのパルス信号３ａは、ゲー
トドライブ回路５に印加されると共に、前記コンパレー
タ４からの回転方向切換信号４ａは前記ゲートドライブ
回路５に印加されている。

さらに、前記ゲートドライブ回路５の各出力側には、６
個のスイッチングトランジスタＱ＋〜Ｑ６からなるイン
バータ回路６が接続され、これらの各スイッチングトラ
ンジスタＱ１〜Ｑ６には電源７が接続されると共に、各
々のエミッタ及びコレクタ間にダイオード８が接続され
ている。

前記各スイッチングトランジスタＱ＋〜Ｑａは、Ｑ、及
びＱ２でＵ相駆動コイル９を制御し、Ｑ３及びＱ４で■
相駆動コイル１０を制御し、Ｑ５及びＱ６でＷ相駆動コ
イル１１を各々制御するように構成されている。

前記Ｕ相駆動コイル９、■相駆動コイル１０及びＷ相駆
動コイル１１は、第４図に示すブラシレス電動機１２の
ステータ鉄芯１３に巻回されたステータ巻線１４を構成
している。

前記ブラシレス電動機１２の枠体１５の各軸受１６間に
は、ロータ鉄芯１７及びマグネット１８からなるロータ
１９を一体に有するロータ軸２０が回転自在に設けられ
ており、このロータ軸２０の端部側には、マグネット２
１を有するホールロータ２２が一体的に設けられ、前記
枠体１５には、前記マグネット２１と対応するホール素
子２３を有するホールアセンブリ２４が設けられ、これ
らのホールロータ２２とホールアセンブリ２４とによっ
て整流信号発生部２５を構成していると共に、その外側
にはエンコーダ１２ａが設けられている。

前記整流信号発生部２５から得られた整流信号２５ｍは
、前記ゲートドライブ回路５に印加されている。

又、前記Ｕ相駆動コイル９、Ｖ相駆動コイル１０及びＷ
相駆動コイル１１に各々設けられた電流検出部９ａ、１
０ｍ及びｌ１ｍは電流検出回路２６に接続され、この電
流検出回路２６の信号は前記入力端２に印加されている
。

従来のブラシレス電動機は、前述したように構成されて
おり、以下に、その動作について説明する。

ロータ１９をいずれかの方向に所定回転させる場合には
、パルス中変調回路３からのパルス信号３ａをゲートド
ライブ回路５に印加し、インバータ回路６の各上側のス
イッチングトランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５又は各下側
のスイッチングトランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６のいず
れか一方側をオンオフさせ、他方側を整流信号２５ａに
てオンオフさせることによって、Ｕ相駆動コイル９、Ｖ
相駆動コイル１０及びＷ相駆動コイル１１を順次切換え
、ロータ１９の回転を得ていた。

又、回転方向切換信号４ａを発生する場合には、コンパ
レータ４からの出力信号に基づくＨレベル信号又はＬレ
ベル信号によって回転方向切換信号４ａを構成し、所要
の回転方向を得るようにしていた。

次に、第３図の波形図に基づいて、回転方向切換動作を
より具体的に説明する。

まず、電流項中器１からの出力波形１ａが（Ａ＞の状態
である場合、ｔ１以前においてＱｌがオン、Ｑ４がパル
ス中変調回路３のパルス信号３ａによってオンオフして
いると仮定する。

この場合、この１．において前記出力波形１ａがパルス
巾変調回路３の不感帯に入り、Ｑ、はオンであるがＱ４
はオフ状態となる。

次に、ｔ２になると、コンパレータ４から回転方向切換
信号４ａが発生し、Ｑ＋　がオフとなると共にＱ３がオ
ン状態となる。この場合、Ｑ２及びＱ４は共にオフ状態
のままである。

次に、ｔ３の状態となると、電流項中器１の出力波形１
ａがパルス巾変調器３の不感帯から脱するため、パルス
のオン状態が開始される。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点従来のＤＣブラシレスモータは以上のように構成されて
いたため、次のような問題点が存在していた。

すなわち、第３図に示す動作モードにおいて、ｔ２の状
態において、モータ臼体が発生する逆起電力によってイ
ンバータ回路６のダイオード８を通してコイル９〜１１
のいずれかに電流が流れる。

この場合、し１〜ｔ２間においては不感帯であるため、
コイル９〜１１のいずれかには電流が流れていないが、
前述のし２時に流れた電流は電流検出回路２６によって
検出され、検出信号２６ａが発生する。

電流増巾器１の出力波形１ａはｔ２以後、ｅ方向に移行
し、コンパレータ４の動作点を越えると、回転方向切換
信号４ａはｔ２〜ｔ３間で再びＬレベルに戻り、この状
態でｔ３に移行すると、Ｑ３とＱ２によって駆動電流を
流すべきところ、ＱｌとＱ４によって駆動電流が流れ、
ロータ１９を反対方向に回転しようとするが、すぐに、
サーボ動作が働いて逆転電流を流し、この動作を数回繰
り返して正常な動作となる。

この間、第３図の点線で示すように、回転方向切換信号
４ａが変化するため、大きい音と振動を発生する。

従って、回転方向を切換えるための切換動作時の機械的
な不要な動作によって、使用者に不快な感じを与えると
共に、モータ自体の寿命にも悪影響を与えていた。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされ
たもので、特に、不感帯を越えるまで前信号を保持し、
パルス巾変調回路のパルス発生と同期して回転方向切換
信号が発生するようにし、回転方向切換を正確に行うよ
うにしたブラシレス電動機を提供することを目的とする
。

ｄ９問題点を解決するための手段本発明によるブラシレス電動機の制御回路は、電流増巾
器からの信号によりゲートドライブ回路に駆動信号を印
加するためのパルス巾変調器と、前記ゲートドライブ回
路にインバータ回路を介して接続された多相駆動コイル
と、前記電流増巾器に接続されたコンパレータと、前記
コンパレータからの出力信号及び前記パルス巾変調回路
からの駆動信号とを印加するためのフリップフロップと
、前記フリップフロップからの回転方向切換信号を前記
ゲートドライブ回路に印加するための印加手段とを備え
た構成である。　　′ ８４作用本発明によるブラシレス電動機の制御回路においては、
Ｌ２時であるパルス中変調回路の不感帯において、コン
パレータから従来の回転方向切換信号に相当する信号が
出ても、この信号をゲートドライブ回路へは伝達せず、
前信号を保持しておき、Ｌ３時である不感帯が終了した
時点においてパルス巾変調回路からパルス信号が出た時
に同期させて、フリップフロップからの回転方向切換信
号がゲートドライブ回路に印加される。

従って、不感帯の間では、モータ巻線に電流が流れるこ
となく、回転方向切換信号の乱れが発生ずることがない
、よって、不感帯が終ると同時に、各コイルにサーボさ
れた電流を流すことができ、不快な音や振動を発生する
ことなく、安定した回転方向切換を行うことができる。

ｆ、実施例以下、図面と共に本発明によるブラシレス電動機の好適
な実施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同−又は同等部分には、同一符号を用いて
説明する。

第１図は本発明によるブラシレス電動機の制御回路を示
すもので、符号１で示されるものは、電流入力端２から
の電流を増巾するための電流増巾部であり、この電流増
巾部１からの信号１ａはパルス巾変調回路（通称ＰＷＭ
）３及びコンパレータ４に入力されている。

前記パルス巾変調回路３からのパルス信号３ａは、ゲー
トドライブ回路５に印加されると共に、Ｄタイプフリッ
プフロップ２７のクロック入力端子２７ａに入力され、
前記コンパレータ４からの出力信号（従来の回転方向切
換信号に相当する）４ａが前記Ｄタイプフリップフロッ
プ２７のＤ入内端子２７ｂに入力されている。

前記Ｄタイプフリップフロップ２７のＱ出力端子２７ｃ
からの回転方向切換信号４ａＡ　は前記ゲートドライブ
回路５に印加されている。

さらに、前記ゲートドライブ回路５の各出力側には、６
個のスイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ６からなるイン
バータ回路６が接続され、これらの各スイッチングトラ
ンジスタＱ１〜Ｑ６には電源７が接続されると共に、各
々のエミッタ及びコレクタ間にダイオード８が接続され
ている。

前記各スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ６は、Ｑｌ及
びＱ２でＵ相駆動コイル９を制御し、Ｑ３及びＱ４でＶ
相駆動コイル１０を制御し、Ｑ５及びＱ６でＷ相駆動コ
イル１１を各々制御するように構成されている。

前記Ｕ相駆動コイル９、Ｖ相駆動コイル１０及びＷ相駆
動コイル１１は、第４図に示す従来構成と同様のブラシ
レス電動機１２のステータ鉄芯１３に巻回されたステー
タ巻線１４を構成している。

前記ブラシレス電動機１２の枠体１５の各軸受１６ｒｍ
には、ロータ鉄芯１７及びマグネット１８からなるロー
タ１９を一体に有するロータ軸２０が回転自在に設けら
れており、このロータ軸２０の端部側には、マグネット
２１を有するホールロータ２２が一体的に設けられ、前
記枠体１５には、前記マグネット２１と対応するホール
素子２３を有するホールアセンブリ２４が設けられ、こ
れらのホールロータ２２とホールアセンブリ２４とによ
って整流信号発生部２５を構成している。

前記整流信号発生部２５から得られた整流信号２５＆は
、前記ゲートドライブ回路５に印加されている。

又、前記Ｕ相駆動コイル９、Ｖ相駆動コイル１０及びＷ
相駆動コイル１１に各々設けられた電流検出部９ａ、１
０ｍ及びｌｌａは電流検出回路２６に接続され、この電
流検出回路２６の信号は前記入力端２に印加されている
。

本発明のブラシレス電動機は、前述したように構成され
ており、以下に、その動作について説明する。

ロータ１９をいずれかの方向に所定回転させる場合には
、パルス巾変調回路３からのパルス信号３ａをゲートド
ライブ回路５に印加し、インバータ回路６の各上側のス
イッチングトランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５又は各下側
のスイッチングトランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６のいず
れか一方側をオンオフさせ、他方側を整流信号２５＆に
てオンオフさせることによって、Ｕ相駆動コイル９、Ｖ
相駆動コイル１０及びＷ相駆動コイル１１を順次切換え
、ロータ１９の回転を得ることができる。

又、回転方向を切換える場合、コンパレータ４からの出
力信号がＨレベル信号又はＬレベル信号の場合における
従来の回転方向切換信号に相当する出力信号４ａがＤタ
イプフリップフロップ２７のＤ入力端子２７ｂに入力し
ているため、コンパレータ４の出力信号４ａが１４レベ
ルに変化しても、前記パルス巾変調器３からのパルス信
号３ａは、第３図の波形図に示されるように、不感帯の
間は、クロック入力端子２７ａに入力しないため、ゲー
トドライブ回路５には前の信号が保持される。

次に、電流増巾器１からの電力波形１ａが不感帯を脱す
ると、パルス中変調器３からパルス信号３ａが発生して
、クロック入力端子２７ａに入力され、このパルス信号
３ａと同期してＱ出力端子２７ｃから回転方向切換信号
４ａＡ　がゲートドライブ回路５に入力され、インバー
タ回路６の各スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ６の上
側又は下側が切換えられてロータ１９の回転方向が切換
えられる。

従って、本発明によれば、第３図の波形図において、１
２時にコンパレータ４から回転方向切換信号に相当する
出力信号４ａが発生しても、Ｄタイプフリップフロップ
２７内で前の信号の状態が保持されてゲートドライブ回
路５へは伝達されず、１３時点でパルス巾変調器３から
パルス信号３ａが出た時に、Ｄタイプフリップフロップ
２７にクロック入力が始まり、これと同期した状態で回
転方向切換信号４ｍＡ　がゲートドライブ回路５に入力
される。

よって、不感帯の範囲においては、各コイ、ル９゛〜１
１に電流が流れることはなく、従来のように回転方向切
換信号が乱されることもない状態で、不感帯終了と同時
に各コイル９〜１１にサーボ状態の電流を流すことがで
き、音や振動を伴うことなく、−発車上がりを達成する
ことができる。

ビ１発明の効果本発明によるブラシレス電動機は、以上のように構成さ
れているため、次のような効果を得ることができる。

パルス中変調器及びインバータ回路の不感帯の範囲内で
発生する回転方向切換信号は、Ｄタイプフリップフロッ
プによって不感帯を越えるまで前信号が保持されている
ため、ゲートドライブ回路には印加されず、不感帯を越
えてパルス中変調器からのパルス信号の発生と同期して
回転方向切換信号がゲートドライブ回路に印加されるた
め、不感帯における各コイルへの電流印加がなく、従来
のような音や振動を発生することもなくシャープな立上
がりによる回転切換動作を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるブラシレス電動機の制御回路を示
す回路図、第２図は従来の制御回路を示す回路図、第３
図及び第４図は本発明及び従来構成における動作を示す
波形図及びブラシレス電動機を示す断面図である。１は電流項中器、３はパルス巾変調器、３ａはパルス信
号、４はコンパレータ、４ａは出力信号。４ａＡ　は回転方向切換信号、５はゲートドライブ回路
、６はインバータ回路、９〜１０は駆動コイル、２７は
Ｄタイプフリップフロップである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電流増巾器（１）からの信号によりゲートドライ
ブ回路（５）に駆動信号を印加するためのパルス巾変調
器（３）と、前記ゲートドライブ回路（５）にインバー
タ回路（６）を介して接続された多相の駆動コイル（９
〜１０）と、前記電流増巾器（１）に接続されたコンパ
レータ（４）と、前記コンパレータ（４）からの出力信
号（４１）及び前記パルス巾変調回路（３）からのパル
ス信号（３ａ）とを印加するためのフリップフロップ（
２７）と、前記フリップフロップ（２７）からの回転方
向切換信号（４ａＡ）を前記ゲートドライブ回路（５）
に印加するための印加手段（２７ｄ）とを備え、前記フ
リップフロップ（２７）からの前記回転方向切換信号（
４ａＡ）は、前記パルス巾変調回路（３）の不感帯を越
えるまで、前記フリップフロップ（２７）で前信号が保
持され、前記パルス巾変調回路（３）からの信号発生と
同期して発生し、前記ゲートドライブ回路（５）に印加
するようにしたことを特徴とするブラシレス電動機の制
御回路。
（２）前記フリップフロップ（２７）は、Ｄタイプフリ
ップフロップからなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のブラシレス電動機の制御回路。
（３）前記駆動コイル（９〜１０）は、三相からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
ブラシレス電動機の制御回路。