JPH01231678A - ブラシレスモータの駆動制御回路 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はブラシレスモータの駆動制御回路に関する。

（従来の技術） 従来、ロータマグネットの位置を検出する２個の位置検
出器の出力を増幅してその出力により２相の駆動コイル
の通電切り換えを正弦波状に行う２相ブラシレスモータ
の駆動制御回路としては第６図に示すようなものが知ら
れている。このブラシレスモータの駆動制御回路ではロ
ーラマグネッろト３の回転位置を検出する位置検出器と
して用いられているホール素子１，２はロータマグネッ
ト３による磁界φＵ、φＶと入力電流Ｘによって出力φ
ｕ−Ｘ、φｖ−Ｘを生ずる乗算器として働き、電気角９
０″′の位相差を持つように配置される。ロータマグネ
ット３は２．ｎ（ｎは１以上の整数）極に着磁されてい
て２相の駆動コイル（ステータコイル）４，５により回
転付勢され、ロータマグネット３の着磁分布が正弦波状
になっていることによりホール素子１，２の出力電圧が
正弦波となる。

このホール素子１，２の出力電圧Ｕ、Ｖは増幅器６．７
及び出力増幅器８，９で増幅され、この出力増幅器８，
９の出力により駆動コイル４，５が駆動されてロータマ
グネット３が駆動コイル４゜５により回転付勢される。

また増幅器６，７の出力電圧Ｕ、ＶはこれらＵ、Ｖの累
乗和が一定値になるようにべき数が偶数に設定された累
乗演算器、例えば２乗演算器１０．１１によりそれぞれ
２乗されて２乗和帰還回路からなる制御手段１２におけ
る加算器１３により加算され、Ｕ”＋Ｖ”となる。

この加算器１３の出力電圧は増幅器１４で基準電圧ＲＥ
Ｆと比較され、その誤差電圧に比例した電流がホール素
子１，２に帰還される。従ってこの帰還ループによりＵ
”＋Ｖ２＝ＲＥＦとなるようにホール素子１．２の電流
が制御される。

また駆動コイルに印加される出力の２乗和をとってホー
ル素子に帰還するブラシレスモータの駆動制御回路は特
開昭５８−１５９６８７号公報、特開昭５８−９３４８
２号公報によっても知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第６図のブラシレスモータの駆動制御回路ではホー
ル素子１，２の出力の振幅２位相、不平衡、増幅器６，
７のゲインなどのエラーが生じても上記帰還ループによ
り補正されるが、増幅器６゜７のオフセットは２乗和帰
還回路１２の帰還量に比例しないので、十分な補正がな
されず、低周波数（１回転当りロータマグネット３の極
数の１／２）のトルクリップルが生ずる。またホール素
子１．２に帰還をかけるので、２乗和帰還回路１２の出
力はホール素子１，２を駆動できるだけの電流容量が必
要となり、集積回路化した場合には２乗和帰還回路１２
に出力端子を設ける必要がある。

また特開昭５８−１５９６８７号公報、特開昭５８−９
３４’８２号公報に記載されたブラシレスモータの駆動
制御回路でも同様な欠点を有する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は２ｎ極に着磁されたロータマグネットと、２相
の駆動コイルと、２個の位置検出器と、累乗結果の和が
一定値となるようべき数を偶数に設定した２個の累乗演
算器と、制御手段とを具備し、上記位置検出器と上記制
御手段との間には掛け算機能を有する演算手段がある。

（作　用） ２相の駆動ニイルにより回転付勢されるロータマグネッ
トの回転位置が２個の位置検出器により検出されて電気
角９０°位相差の出力信号が発生し、この２個の位置検
出器の出力電圧が各々２個の累乗演算器により累乗され
、制御手段によって２個の累乗演算器の出力電圧が加算
されてその和電圧が一定値となるように演算手段に帰還
がかけられることによりこの駆動制御回路内の回路オフ
セットが帰還量に比例するように帰還がかけられる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す。

この実施例は上記第６図のブラシレスモータの駆動制御
装置においてボール素子１．２に直流環源１５より一定
の電流を供給して増幅器１４から制御手段１２にとって
ホール素子１，２よりも近い掛け算機能を有する演算手
段、つまり増幅器６゜７の演算手段に帰還をかけ、かつ
増幅器６，７として第２図に示すようにトランジスタ１
６〜２２及び抵抗２３〜２６からなる増幅器を用いるよ
うにしたものである。この増幅器６，７は掛け算機能を
有する演算手段と増幅機能を兼ね備え、つまり演算手段
を内蔵している。ホール素子１，２は電源１５より抵抗
２７，２８を介して電流が供給され、ロータマグネット
３による磁界φＵ、φＶと電源１５からの電流に比例し
た出力を生ずる。このホー、ル素子１，２の出力はトラ
ンジスタ１６〜１９により増幅されて出力増幅器８，９
及び２乗演算器１０．′１１に出力され、増幅器１４の
出力がトランジスタ２０を介してトランジスタ２１゜２
２のベースに加えられて該増幅器６，７のバイアス電流
が増幅器１４の出力に比例して制御されることにより増
幅器６，７のゲインが増幅器１４の出力により＃御され
て入力信号と増幅器１４の出力との掛け算を行うことに
なる。したがって増幅器６，７は増幅器１４の出力が帰
還されてオフセットが増幅器１４からの帰還量に比例す
るようになる。この結果、増幅器６，７のオフセットに
よるトルクリップルは上記従来のブラシレスモータの駆
動制御回路に比べて１／３以下に押えることができる。

しかもホール素子１，２の不平衡電圧によるトルクリッ
プルは上記従来のブラシレスモータの駆動制御回路と変
わらない。この模様は第３図に示されているが、図中（
ａ）（Ｑ）は上記従来のブラシレスモータの駆動制御回
路の特性を示し、（ｂ）（ｄ）は本実施例の特性を示す
。またホール素子１，２及び増幅器６，７のその他のエ
ラーの補正効果も上記従来のブラシレスモータの駆動制
御回路と変わらない。

増幅器６，７の１相分のバイアス電流を仮に５００μＡ
とし、トランジスタの直流増幅率ｈｆｅを１００とする
と、増幅器６，７のバイアス電流は２相分で１０μＡと
なるが、ホール素子１，２を駆動するためには少なくと
もこの１００倍の１ｍＡ以上の電流が必要である。この
実施例を集積回路化した場合は帰還ループをすべて電子
回路で構成できるので、上記従来のブラシレスモータの
駆動制御回路で必要であった２乗和帰還回路１２の出力
端子が不要となる。

上記実施例において位置検出器１，２はホール素子を用
いたが、ホール素子以外の位置検出器を用いてもよく、
本発明を９０°位相差２相正弦波状信号発生器の出力安
定化装置を有するブラシレスモータの駆動制御回路にも
適用することができる。また周波数発電機を有するブラ
シレスモータの駆動制御回路では周波数発電機の周波数
２位相信号と基準信号との比較によって得られる誤差信
号を２乗和帰還回路１２に基準電圧ＲＥＦとして加える
ことによりモータの速度制御を行うことができる。

第４図は本発明を９０°位相差２相正弦波状信号発生器
の出力安定化装置を有するブラシレスモータの駆動制御
回路に適用した実施例の一部を示す。

この実施例では上記実施例においてホール素子の代りに
磁気抵抗素子２９，３０と抵抗３１，３２をブリッジ回
路に組んだ周波数発電機が用いられ、この周波数発電機
はモータにおけるロータマグネットの回転位置を磁気抵
抗素子２９．３０で検出して電気角９０°位相差の出力
信号を発生する。この出力信号は演算増幅器３３．３４
により増幅されて出力増幅器８，９へ出力され、また演
算増幅器３３．３４の出力信号が２乗演算器１０゜１１
で各々２乗されて２乗和帰還回路１２の加算器１３に加
えられる。２乗和帰還回路１２の出力は演算増幅器３３
．３４に帰還され、演算増幅器３’３．３４は掛け算機
能を有する演算手段と増幅機能を持っていて入力信号を
増幅して帰還信号との掛け算を行う。

第５図は本発明を９０°位相差２相正弦波状信号発生器
の出力安定化装置を有するブラシレスモータの駆動制御
回路に適用した他の実施例の一部を示す。

この実施例は第４図の実施例において磁気抵抗素子２９
．３０及び抵抗３１．３２からなる周波数発電機の代り
に発光ダイオード３５．３６、ホトトランジスタ３７．
３８及びスリット板３９からなる周波数発電機を用いた
ものである。スリット板３９はモータのロータと連動し
て回転し、発光ダイオード３５．３６及びホトトランジ
スタ３７．３８はスリット板３９上のスリットを定位置
で検出して電気角９０″′位相差の出力信号を発生し演
算増幅器３３．３４に出力する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば２ｎ極に着磁されたロータ
マグネットと、このロータマグネットを回転付勢する２
相の駆動コイルと、上記ロータマグネットの回転位置を
検出し電気角９０”位相差の出力信号を発生する２個の
位置検出器とを有するブラシレスモータの駆動制御回路
であって、上記２個の位置検出器の出力電圧を各々累乗
すると共にこれらの累乗結果の和が一定値となるようべ
き数を偶数に設定した２個の累乗演算器と、この２個の
累乗演算器の出力電圧を加算しこの加算した和電圧が一
定値となるように前記駆動制御回路に帰還をかけて制御
する制御手段とを具備し、上記駆動制御回路内の回路オ
フセットが上記制御手段の帰還量に比例するように上記
駆動制御回路内の上記位置検出器と上記制御手段との間
の掛け算機能を有する演算手段に上記制御手段の帰還を
かけたので、位置検出器の出力を受ける回路側にオフセ
ットがあってもこのオフセットが帰還量に比例すること
になって十分に補正することができ、しかも位置検出器
の出力エラー（振幅、位相、不平衡などのエラー）に対
する補正効果は変わらない。また位置検出器を帰還出力
で駆動しないので、出力回路の電流容量が少なくて済み
、回路構成が簡単になり、集積回路化した場合には出力
端子を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
同実施例の増幅器の構成を示す回路図、第３図（ａ）〜
（ｄ）は同実施例と従来回路の特性を示す特性図、第４
図及び第５図は本発明の他の各実施例の一部を示すブロ
ック図、第６図は従来回路を示すブロック図である。 １．２・・・位置検出器、３・・・ロータマグネット、
４．５・・・駆動コイル、６，７・・・増幅器、１０゜
１１・・・累乗演算器、１２・・・制御手段、３３，３
４・・・演算増幅器。 ｘ　　　　　−Ｎ Ｌ島へさ〉トさぐ −Ｌ−硲Ｍ骨ト仝貧 淀 り益ヘコ〉ト益た 手続補正書（自発） 昭和６３年８月２２０ １、事件の表示 昭和６３年特許願第３９９７４号 ２、発明の名称 ブラシレスモータの駆動制御回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（２２３）株式会社三協精機製作所４、代　理
　人 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および図　　　面 （１）明細書第２頁第１２〜１３行中の「ローラマグネ
ット」を「ロータマグネット」と補正する。 （２）同第７頁第１７行中の「直流増幅率」を「電流増
幅率」と補正する。 （３）同第７頁第１８行中の「増幅器６，７のバイアス
電流は」を［増幅器６，７にバイアス電流を供給するた
めのトランジスタのベース電流は」と補正する。 （４）同第７頁第１９行中の「どなるが、ホール素子１
．２を」を［でよいが、従来例のようにホール素子１，
２を直接」と補正する。 （５）同第８頁第７〜１６行中の「ホール素子以外・・
・・きる。」を「ホール素子以外の磁気抵抗素子や発光
ダイオードとホト１〜ランジスタからなる光学素子等の
位置検出器を用いてもよい。また、周波数発電機を有す
るブラシレスモータの駆動制御回路では周波数発電機の
周波数９位相借りと基準信号どの比較によって得られる
誤差信号を２乗和帰還回路１２に基準電圧ＲＩＥＦとし
て加えることによりモータの速度制御を行うことかでき
る。 本発明は、ブラシレスモータの駆動制御回路以外にも応
用でき、第４図及び第５図に示すような周波数発電機等
の９０°位相差２相正弦波状信号発生器の出力安定化装
置にも適用することができる。」と補正する。 （６）同第８頁第１８〜１９行中の「を有するブラシレ
スモータの駆動制御回路」を削除する。 （７）同第９頁第１〜２行中の「上記実施例においてホ
ール素子の代りに」を削除する。 （８）同第９頁第２行中の「と抵抗」を「、」に訂正す
る。 （９）同第９頁第４〜５行中の「ロータマグネットの回
転位置を磁気抵抗素子２９．３０で」を「周波数発電機
用マグネットに着磁されたＦＧ倍信号磁気抵抗素子２９
．３０．３１．３２で」と補正する。 （１０）同第９頁第８行中の「出力増幅器８，９へ」を
削除する。 （１１）同第９頁第１７〜１８行中の「を有するブラシ
レスモータの駆動制御回路」を削除する。 （１２）同第９頁第１８行中の「の一部」を削除する。 （１３）同第１０頁第１行中の「及び抵抗」を「、」に
訂正する。 （１４）図面中箱３図（ａ）〜（ｄ）を別添のとおり訂
正する。 最ｉ 市−）し搬す↑干拶↑電圧（〆） ′５　日 小−１し素す予干惰ｒｅ圧（〆） 僧輻呑１）７７ｔｚ・ｙ　ト（％　） （ｔｄ＞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２ｎ極に着磁されたロータマグネットと、このロータ
   マグネットを回転付勢する２相の駆動コイルと、上記ロ
   ータマグネットの回転位置を検出し電気角９０゜位相差
   の出力信号を発生する２個の位置検出器とを有するブラ
   シレスモータの駆動制御回路であって、上記２個の位置
   検出器の出力電圧を各々累乗すると共にこれらの累乗結
   果の和が一定値となるようべき数を偶数に設定した２個
   の累乗演算器と、この２個の累乗演算器の出力電圧を加
   算しこの加算した和電圧が一定値となるように前記駆動
   制御回路に帰還をかけて制御する制御手段とを具備し、
   上記駆動制御回路内の回路オフセットが上記制御手段の
   帰還量に比例するように上記駆動制御回路内の上記位置
   検出器と上記制御手段との間の掛け算機能を有する演算
   手段に上記制御手段の帰還をかけたことを特徴とするブ
   ラシレスモータの駆動制御回路。