JP3549078B2 - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、多相ブラシレスDCモータの特に低速時における騒音と効率を改善するためのモータ駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来技術に成る3相ブラシレスDCモータの駆動装置の回路図で、該モータの回転数を速度指令電圧の変化により可変する回路構成図であり、図において1はモータ内蔵の多極着磁されたロータマグネット、2はモータ内蔵の磁極位置センサ群、3は2の信号を増幅する増幅器群、4は3の3相120度位相差の信号を3相120度通電するためのロジック回路、5は4の信号によりモータコイルに通電するためのトランジスタ群、6はモータコイル群、7は速度指令電圧、8は鋸波発生回路、9はコンパレータ、10はスイッチング用トランジスタ、11は10のプリドライバ、12、13、14はそれぞれチョークコイル、コンデンサ、ダイオードであり、この10、11、12、13、14によりDC−DCコンバータ15を構成して、16の電源電圧Vccを指令電圧に応じて17のモータコイル供給電圧Vmに降圧している。そして鋸波発生回路8の周波数はモータコイルに通電する切り替え周波数より十分高く設定され、チョークコイル12とコンデンサ13の定数は出力が平滑となるように選定されている。
【0003】
図4は図3の回路の各部の信号波形を示すタイムチャートである。次に図4により動作について説明する。図4において18は増幅器群3の出力であり電気角で120度毎に位相のずれた3相の正弦波状の信号となつている。19はロジック回路内部の信号、20、21はロジック回路4の出力で電気角120度通電となつている。22は速度指令の電圧で、23はコンパレータ出力でPWM出力となつている。17はDC−DCコンバータの出力で破線はVccレベル、実線が速度指令値による電圧レベルである。24はモータコイル群6のある1相の電流波形を示し、電気角120度ごとに相切り替えの際の立ち上がり、立ち下がりが鋭いスイツチング波形を生じている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の回路構成では、相切り替え毎のスイッチングノイズが大きく、騒音や振動の発生を伴なっている。特に低速時にはモータ内の機械的な原因による騒音が低下し、相切り替え毎のスイッチングノイズは目立つようになる。本発明は上記のような問題点を原理的に解消することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、DC−DCコンバータにより供給されるモータ電圧をモータの通電周期に同期させ正弦波状の波形を重畳させて、モータコイルの相切り替え時の波形を滑らかにしてスイッチングノイズを低減させる。そのためにモータ内蔵の磁極位置センサ群の正弦波状出力を全波合成しPWM変換するが、合成されたセンサ出力の周波数成分については位相ずれがないように、且つPWMキャリア周波数については十分にフィルタ効果がとれるようなDC−DCコンバータが必要であり、これをチョークコイル、コンデンサ、PWMキャリア周波数を適度に設定することで実現する。
【0006】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。図1は本発明に成る3相ブラシレスモータの駆動装置の一実施例を示す回路構成図である。図1において30は磁極位置センサ群の正弦波状出力の全波合成回路で、33は該全波合成回路の出力と速度指令電圧7との加算回路、34は三角波発生回路でその他は図2の従来の回路構成と同様であるが、三角波発生回路34の周波数と、DCーDCコンバータ15のチョークコイル12のインダクタンスとコンデンサ13の容量を下記の条件に合わせるように変更する。
磁極位置センサ群2の正弦波状出力の全波合成波形周波数fmは、
ロータマグネットの磁極数P、モータ回転数N(rpm)、モータコイルの相数nとすると、fm=(2npN)/120(Hz)となる。
相数が多く、回転数が高くなると、fmも高くなり、前記DC−DCコンバータ15のチョークコイル12、コンデンサ13による共振周波数fcに近ずくことになり前記全波合成波形の位相遅れ、波形歪みが大きくなる。ここで共振周波数frはチョークコイル12のインダクタンスをL,コンデンサ13の容量をCとすれば、
fr=1/2π√LC と計算される。
またPWMのキャリア周波数fcは三角波発生回路34の周波数により定められ、frに対して十分大きくとり、モータコイル電圧VmへのPWMによるリップル電圧の影響を極力下げる必要がある。
以上のことから、fmに対しては5倍マージンを見込み
5fm〈fr 即ち 5(2npN)/120〈 1/2π√LC であり、 fcに対しては5倍のマージンを見込み
5fr〈fc 即ち 5(1/2π√LC)〈fc
とすることで、波形歪みの無いモータ電圧を供給できる。
なお、これとは別にPWMのデューティによりチョークコイルのインダクタンスは制限を受けることは周知である。
また、上述の内容は通電制御回路がユニポーラ通電の場合には、磁極位置センサ群の正弦波状出力の半波合成波形となるため、fmは1/2となり
5(npN)/120〈 1/2π√LC
且つ 5(1/2π√LC)〈fc となる。
【0007】
図2は、上記図1の回路図での動作タイミングチャートである。31は全波合成回路30の出力、32は加算回路33の出力、35はモータコイル電圧で、3相の電気角120度通電に同期して、磁極位置センサ群の正弦波状出力の全波合成波形がDC電圧に重畳されている。その結果36はモータコイルのある1相の電流波形であり、相切り替え時、電流の立ち上がり、立ち下がりの波形が滑らかになりスイッチングノイズが生じなくなつている。
【0008】
図5は本実施例のチョークコイル12とコンデンサ13による、低域フィルターの周波数特性を示すもので、40はゲイン、41は位相であり、42はfmの最大値、43はfr、44はfcの周波数である。
【0009】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、DCーDCコンバータを構成する低域フィルタの周波数特性とPWM周波数をモータ特性にマッチングするように選定することで、多相ブラシレスDCモータの供給電圧を通電の相切り替え毎に変化させて、モータコイル電流の立ち上がり、立ち下がりが滑らかなスイッチング波形とすることにより、振動、騒音が大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に成るブラシレスモータの駆動装置の一実施例である回路構成図である。
【図2】図1によるブラシレスモータの駆動装置の動作タイミングチャートと各部の波形図である。
【図3】従来技術に成るブラシレスモータの駆動装置の回路構成図である。
【図4】図3によるブラシレスモータの駆動装置の動作タイミングチャートと各部の波形図である。
【図5】本発明の一実施例に使用されるチョークコイル、コンデンサによるフィルタの特性図である。
【符号の説明】
1 ロータマグネット
2 磁極位置サンサ群
3 増幅器群
4 ロジック回路
5 トランジスタ群
6 モータコイル群
7 速度指令電圧
8 鋸波発生回路
9 コンパレータ
10 トランジスタ
11 プリドライバ
12 チョークコイル
13 コンデンサ
14 ダイオード
15 DC−DCコンバータ
16 電源電圧
17 従来方式のモータコイル電圧波形
18 増幅器群3の出力波形
19 ロジック回路4の内部信号
20 ロジック回路4の出力波形
21 ロジック回路4の出力波形
22 速度指令電圧7の電圧波形
23 コンパレータ9の出力波形
24 モータコイル6の1相の電流波形
30 全波合成回路
31 全波合成回路30の出力波形
33 加算回路
32 加算回路33の出力波形
34 三角波発生回路
35 本発明のモータコイル電圧波形
36 本発明によるモータコイルのある1相の電流波形
Claims (2)
- 多相巻線を巻装した固定子と、該固定子と対向して回転自在に支持されるマグネツトロータと、該マグネットロータの位置を検出する位置検出素子と、該位置検出の出力信号によるバイポーラ通電での前記多相巻線に順次通電する通電角120度の通電制御回路より成り、該通電制御回路の電源受給部と電源の間に挿入されたDC−DCコンバータに加えた速度指令電圧によりモータ供給電圧を可変してモータ速度を変化させる構成のブラシレスモータの駆動装置において、前記マグネットロータの位置検出信号を全波整流して合成する回路と、該合成回路の出力と前記速度指令電圧とを加算する回路とを備え、かつ前記DC−DCコンバータを構成する、直列チョークコイルと並列コンデンサとより成る低域フィルタを持つ出力平滑回路の定数が、モータの相数をn、マグネツトロータの磁極数をP、モータ最高回転数をN(rpm)、直列チョークコイルのインダクタンスをL(H)、並列コンデンサの静電容量をC(F)、スイッチング周波数をfc(Hz)としたとき、
5(2nPN/120)<(1/2π√LC)で、且つ
5(1/2π√LC)<fcという関係を満たしていること、を特徴とするブラシレスモータの駆動装置。 - 多相巻線を巻装した固定子と、該固定子と対向して回転自在に支持されるマグネツトロータと、該マグネットロータの位置を検出する位置検出素子と、該位置検出の出力信号によるユニポーラ通電での前記多相巻線に順次通電する通電角120度の通電制御回路より成り、該通電制御回路の電源受給部と電源の間に挿入されたDC−DCコンバータに加えた速度指令電圧によりモータ供給電圧を可変してモータ速度を変化させる構成のブラシレスモータの駆動装置において、前記マグネットロータの位置検出信号を全波整流して合成する回路と、該合成回路の出力と前記速度指令電圧とを加算する回路とを備え、かつ前記DC−DCコンバータを構成する、直列チョークコイルと並列コンデンサとより成る低域フィルタを持つ出力平滑回路の定数が、モータの相数をn、マグネツトロータの磁極数をP、モータ最高回転数をN(rpm)、直列チョークコイルのインダクタンスをL(H)、並列コンデンサの静電容量をC(F)、スイッチング周波数をfc(Hz)としたとき、
5(nPN/120)<(1/2π√LC)で、且つ
5(1/2π√LC)<fcという関係を満たしていること、を特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15912796A JP3549078B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | ブラシレスモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15912796A JP3549078B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | ブラシレスモータの駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09322587A JPH09322587A (ja) | 1997-12-12 |
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Family Applications (1)
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JP15912796A Expired - Fee Related JP3549078B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | ブラシレスモータの駆動装置 |
Country Status (1)
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KR102086694B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2020-04-23 | (주)모토닉 | 연료펌프 모터 구동장치 및 구동방법 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP15912796A patent/JP3549078B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09322587A (ja) | 1997-12-12 |
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