JPH0421390A - ブラシレスモータの駆動方式 - Google Patents
ブラシレスモータの駆動方式Info
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- JPH0421390A JPH0421390A JP2124381A JP12438190A JPH0421390A JP H0421390 A JPH0421390 A JP H0421390A JP 2124381 A JP2124381 A JP 2124381A JP 12438190 A JP12438190 A JP 12438190A JP H0421390 A JPH0421390 A JP H0421390A
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- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
以下の順序で本発明を説明する。
A、産業上の利用分野
B、発明の概要
C1従来の技術
り1発明が解決しようとする課題
E課題を解決するための手段
F1作用
G、実施例
G1.ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置(
第1図) Gx、ブラシレスモータ駆動回路の構成(第2図、第3
図) G3.実施例の動作および作用(第4図、第5図)G4
.応用例(第6図、第7図) H1発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は、特に両方向に回転する鉄心型ブラシレスモー
タの多相駆動に好適なブラシレスモータの駆動方式に関
するものである。
第1図) Gx、ブラシレスモータ駆動回路の構成(第2図、第3
図) G3.実施例の動作および作用(第4図、第5図)G4
.応用例(第6図、第7図) H1発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は、特に両方向に回転する鉄心型ブラシレスモー
タの多相駆動に好適なブラシレスモータの駆動方式に関
するものである。
B2発明の概要
本発明は、多相の磁気回路構成のブラソレスモ−タの駆
動方式において、 2個の位置検出素子の出力を正弦波、余弦波とし、これ
らを増幅手段を通して互いに他方へ同じ比率で加減算す
ることにより、 多相駆動におけるスイッチングのタイミングを電気的に
任意に進められるようにしたものである。
動方式において、 2個の位置検出素子の出力を正弦波、余弦波とし、これ
らを増幅手段を通して互いに他方へ同じ比率で加減算す
ることにより、 多相駆動におけるスイッチングのタイミングを電気的に
任意に進められるようにしたものである。
C1従来の技術
従来より、ロータにマグネットを配し、ステータに多相
の磁気回路を構成する駆動コイルとホール素子等の位置
検出素子を配して、この位置検出素子により上記マグネ
ットの位置検出を行い、駆動コイルに流す電流を制御し
て常にマグネットに回転力を発生させ、ロータを回転さ
せるブラシレスモータが知られている。このようなブラ
シレスモータの駆動装置の従来例としては、特開昭60
−134792号に開示したものなどがある。さらに、
ブラシレスモータには、ステータ側の構成による種類と
して、駆動コイルを鉄芯のスロットに巻いた構成のもの
が知られている。
の磁気回路を構成する駆動コイルとホール素子等の位置
検出素子を配して、この位置検出素子により上記マグネ
ットの位置検出を行い、駆動コイルに流す電流を制御し
て常にマグネットに回転力を発生させ、ロータを回転さ
せるブラシレスモータが知られている。このようなブラ
シレスモータの駆動装置の従来例としては、特開昭60
−134792号に開示したものなどがある。さらに、
ブラシレスモータには、ステータ側の構成による種類と
して、駆動コイルを鉄芯のスロットに巻いた構成のもの
が知られている。
D3発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の技術における鉄芯型のブラシ
レスモータでは、駆動コイルに大電流が流れた場合、そ
の電流が作る磁界の影響を受けてホール素子等の位置検
出素子の出力波形が歪んだり、あるいは駆動電流のスイ
ッチングのタイミングが遅れたりして、モータの特性が
十分出せない問題点があった。また、高速回転時におい
ては、駆動コイルのインダクタンスのために、上記スイ
ッチングのタイミングに対して駆動電流が遅れ、回転数
を十分に上昇させることができない問題点があった。こ
の場合、回転方向が一方向で一定速のスピンドルモータ
などにおいては、位置検出素子のマウント位置を進み方
向にずらして駆動電流の位相を進ませるなどあ方法が知
られているが、両方向回転の場合あるいは可変速の場合
には、進み量が変化するため、限られた場合にしか適用
することができなかった。
レスモータでは、駆動コイルに大電流が流れた場合、そ
の電流が作る磁界の影響を受けてホール素子等の位置検
出素子の出力波形が歪んだり、あるいは駆動電流のスイ
ッチングのタイミングが遅れたりして、モータの特性が
十分出せない問題点があった。また、高速回転時におい
ては、駆動コイルのインダクタンスのために、上記スイ
ッチングのタイミングに対して駆動電流が遅れ、回転数
を十分に上昇させることができない問題点があった。こ
の場合、回転方向が一方向で一定速のスピンドルモータ
などにおいては、位置検出素子のマウント位置を進み方
向にずらして駆動電流の位相を進ませるなどあ方法が知
られているが、両方向回転の場合あるいは可変速の場合
には、進み量が変化するため、限られた場合にしか適用
することができなかった。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、駆動電流の位相を電気的に所定量に調整することが
できるブラシレスモータの駆動方式を提供することを目
的とする。
で、駆動電流の位相を電気的に所定量に調整することが
できるブラシレスモータの駆動方式を提供することを目
的とする。
E9課題を解決するための手段
上記の目的を達成するための本発明のブラシレスモータ
の駆動方式の構成は、 駆動コイルに流す電流を制御してマグネットから成るロ
ータを回転させる手段と、 上記マグネットの位置検出素子をそれぞれの出力が正弦
波、余弦波となるように電気角90度で上記駆動コイル
の電流の作る磁界の影響を受けない位置に2個配置し、 外部からの電気信号でゲインが変化する増幅手段を通し
て上記正弦波、余弦波を互いに他方に加減算し、 その加減算の結果から上記電流の制御に必要なタイミン
グを作成することを特徴とする。
の駆動方式の構成は、 駆動コイルに流す電流を制御してマグネットから成るロ
ータを回転させる手段と、 上記マグネットの位置検出素子をそれぞれの出力が正弦
波、余弦波となるように電気角90度で上記駆動コイル
の電流の作る磁界の影響を受けない位置に2個配置し、 外部からの電気信号でゲインが変化する増幅手段を通し
て上記正弦波、余弦波を互いに他方に加減算し、 その加減算の結果から上記電流の制御に必要なタイミン
グを作成することを特徴とする。
F1作用
本発明は、2個の位置検出素子から正弦波と余弦波を得
、これらを増幅手段を通して同じ比率で互いに他方へ加
減算することにより、上記正弦波余弦波の位相を変化さ
せ、正弦波、余弦波から作成される駆動コイル電流のタ
イミングの位相を上記増幅手段のゲインを制御すること
で、駆動コイル電流の位相を電気的に所定量に制御でき
るようにする。
、これらを増幅手段を通して同じ比率で互いに他方へ加
減算することにより、上記正弦波余弦波の位相を変化さ
せ、正弦波、余弦波から作成される駆動コイル電流のタ
イミングの位相を上記増幅手段のゲインを制御すること
で、駆動コイル電流の位相を電気的に所定量に制御でき
るようにする。
G、実施例
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
G、ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置(第
1図) 第1図(a)、(b)は、本発明の一実施例における鉄
芯型のプランレスモータの構成と位置検出素子の配置を
示す説明図である。(a)はステータを構成する鉄芯l
を平面から見た図を示し、H5,Hcは位置検出素子の
ホール素子である。この2個のホール素子Hs、Hcは
、鉄芯lの補極部laに電気角90°で配置する。(b
)は上記鉄芯lを有するブラシレスモータの断面図を示
L、2は軸2aを中心に回転するロータヨーク、3は鉄
芯lの磁極に対向するようにロータヨーク2の内側に固
着された円環状のマグネット、4は回転検出用の円環状
のFGマグネットである。
1図) 第1図(a)、(b)は、本発明の一実施例における鉄
芯型のプランレスモータの構成と位置検出素子の配置を
示す説明図である。(a)はステータを構成する鉄芯l
を平面から見た図を示し、H5,Hcは位置検出素子の
ホール素子である。この2個のホール素子Hs、Hcは
、鉄芯lの補極部laに電気角90°で配置する。(b
)は上記鉄芯lを有するブラシレスモータの断面図を示
L、2は軸2aを中心に回転するロータヨーク、3は鉄
芯lの磁極に対向するようにロータヨーク2の内側に固
着された円環状のマグネット、4は回転検出用の円環状
のFGマグネットである。
本実施例におけるプランレスモータは、5相の磁気回路
構成とし、ロータ側のマグネット3を20極構成とした
ものを例としている。ここで、鉄芯lには、スロットを
形成して各相の駆動コイルA、B、C,D、Eを巻くた
めの等間隔の20極と、駆動コイルを巻かないI極の補
極部1aとを形成する。補極部1aは、マグネット3の
2極分に対応させて設け、残る駆動コイルを巻くための
20極はマグネット3の18極分に対応させて機械角1
6.2°の間隔で設ける。第1図(a)に示す+A、−
A、・・・において、A等はA相等の駆動コイルを、+
は正方向巻きを、−は逆方向巻きを示し、l相の駆動コ
イルは4極に正、逆、正。
構成とし、ロータ側のマグネット3を20極構成とした
ものを例としている。ここで、鉄芯lには、スロットを
形成して各相の駆動コイルA、B、C,D、Eを巻くた
めの等間隔の20極と、駆動コイルを巻かないI極の補
極部1aとを形成する。補極部1aは、マグネット3の
2極分に対応させて設け、残る駆動コイルを巻くための
20極はマグネット3の18極分に対応させて機械角1
6.2°の間隔で設ける。第1図(a)に示す+A、−
A、・・・において、A等はA相等の駆動コイルを、+
は正方向巻きを、−は逆方向巻きを示し、l相の駆動コ
イルは4極に正、逆、正。
逆の方向に巻いた4つの巻線を直列に結線して構成され
る。以下、B相、C相、D相1E相の駆動コイルも同様
に構成される。
る。以下、B相、C相、D相1E相の駆動コイルも同様
に構成される。
このようなブラシレスモータにおいて、2個のホール素
子Hs、Hcは、マグネット3の近傍の位置であって補
極部1aの近傍の位置に前述の電気角90° (機械角
9°)の間隔で配置する。これによって、各ホール素子
Hs、Hcは、駆動コイルA−Eに流れる電流が作る磁
界の影響を受けずに、回転するマグネット3の磁極の位
置を正弦波、余弦波として検出することができる。この
正弦波と余弦波は、後g己する駆動回路に入力されて、
駆動コイル電流のスイッチングのタイミングが作成され
、5相駆動がなされる。
子Hs、Hcは、マグネット3の近傍の位置であって補
極部1aの近傍の位置に前述の電気角90° (機械角
9°)の間隔で配置する。これによって、各ホール素子
Hs、Hcは、駆動コイルA−Eに流れる電流が作る磁
界の影響を受けずに、回転するマグネット3の磁極の位
置を正弦波、余弦波として検出することができる。この
正弦波と余弦波は、後g己する駆動回路に入力されて、
駆動コイル電流のスイッチングのタイミングが作成され
、5相駆動がなされる。
Gx、ブラシレスモータの駆動回路の構成(第2図、第
3図) 次にその駆動回路の実施例を説明する。
3図) 次にその駆動回路の実施例を説明する。
第2図は本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動回路の構成を示すブロック図である。
駆動回路の構成を示すブロック図である。
本実施例の駆動回路5は、前述の2個のホール素子H5
,HCのホール電圧出力を増幅し位置検圧信号±S(=
±sinθ) 、 +C(−+cosθ)とするホール
素子アンプ51と、これらの位置検出信号±S、+Cを
受けて電気的に所定の位相を進ませた位相進み位置検出
信号±Ss、±05を作成する位相進み回路52と、こ
れらの信号±Ss、±05に抵抗比による係数を乗じて
加減算を行い、5相のスイッチングタイミング信号TA
、 TB、 TCTD、Tl:を作成する加減算回路5
3と、この5相のタイミング信号T A −T eの組
み合せで各相の通電信号波形を作成する通電波形合成回
路54と、電流帰還により通電信号の電圧振幅制御を行
う電圧振幅制御回路55と、その通電信号電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路56と、その電流でモータ電
源Vcc+をスイッチングして5相スター結線されたブ
ラシレスモータのコイルA、B、CD、Eに両方向通電
を行い5相駆動するドライバ回路57などで構成される
。
,HCのホール電圧出力を増幅し位置検圧信号±S(=
±sinθ) 、 +C(−+cosθ)とするホール
素子アンプ51と、これらの位置検出信号±S、+Cを
受けて電気的に所定の位相を進ませた位相進み位置検出
信号±Ss、±05を作成する位相進み回路52と、こ
れらの信号±Ss、±05に抵抗比による係数を乗じて
加減算を行い、5相のスイッチングタイミング信号TA
、 TB、 TCTD、Tl:を作成する加減算回路5
3と、この5相のタイミング信号T A −T eの組
み合せで各相の通電信号波形を作成する通電波形合成回
路54と、電流帰還により通電信号の電圧振幅制御を行
う電圧振幅制御回路55と、その通電信号電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路56と、その電流でモータ電
源Vcc+をスイッチングして5相スター結線されたブ
ラシレスモータのコイルA、B、CD、Eに両方向通電
を行い5相駆動するドライバ回路57などで構成される
。
まず、位相進み回路52に関する構成を述べる。
第3図は、その構成を示す回路図である。
各ホール素子Hs 、 Hcには、5vの電圧源Vcc
2より抵抗R,,R2を通してバイアス電流が流される
。一方のホール素子Hsの出力を正弦波(sinθ)と
すると、他方のホール素子Hcの出力は余弦波(cos
θ)となる。ホール素子アンプ51はそれぞれオペアン
プと抵抗で構成される3つの差動アンプ51a、51b
、51cから成り、アンプ51aにはホール素子H5の
出力が入力され、アンプ51bにはホール素子HCの出
力が入力され、アンプ51cにはホールHsの出力が逆
極性で入力される。これらの人力は、各差動アンプ51
a51b、51cを構成するオペアンプの反転入力(−
)側に抵抗を通して入力され、その非反転入力(+)側
にはv cat/ 2の基準レベルが与えられる。以上
により、アンプ51aの出力には位置検出信号子Sが、
アンプ51bの出力には位置検出信号子Cが、アンプ5
1cの出力には+Sと反転関係にある位置検出信号−8
が得られる。
2より抵抗R,,R2を通してバイアス電流が流される
。一方のホール素子Hsの出力を正弦波(sinθ)と
すると、他方のホール素子Hcの出力は余弦波(cos
θ)となる。ホール素子アンプ51はそれぞれオペアン
プと抵抗で構成される3つの差動アンプ51a、51b
、51cから成り、アンプ51aにはホール素子H5の
出力が入力され、アンプ51bにはホール素子HCの出
力が入力され、アンプ51cにはホールHsの出力が逆
極性で入力される。これらの人力は、各差動アンプ51
a51b、51cを構成するオペアンプの反転入力(−
)側に抵抗を通して入力され、その非反転入力(+)側
にはv cat/ 2の基準レベルが与えられる。以上
により、アンプ51aの出力には位置検出信号子Sが、
アンプ51bの出力には位置検出信号子Cが、アンプ5
1cの出力には+Sと反転関係にある位置検出信号−8
が得られる。
位相進み回路52は、2つの2人力の加減算回路52a
、52bと、2つの非反転構成の可変ゲインアンプ52
c、52dと、2つの反転アンプ52e、52fと、こ
れに対する電流源52gおよびスイッチ回路52h、外
付抵抗R5から成るゲインコントロール回路などで構成
される。可変ゲインアンプ52cy52clは、シフト
セット端子(SHIFT 5ET)に接続された外付
抵抗R5に発生する電圧に応じてゲインKを可変するこ
とができ、シフト端子(SHIFT)への入力によって
スイッチ回路52hを閉じるとゲインKを0とすること
ができる。可変ゲインアンプ52cの非反転入力(+)
側には位置検出信号子Cが入力され、可変ゲインアンプ
52dの非反転入力(+)側には位置検出信号−8が入
力され、それぞれの反転入力(−)側にはV。o、/2
の基準レベルが与えられる。加減算回路52aては、反
転入力()側において位置検出信号子Sと可変ゲインア
ンプ52cを通してに倍された位置検出信号子Cとが加
算されて、ゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ
位置検出信号−5s(=−sin(θ+α))が作成さ
れる。また、加減算回路52bでは、反転入力(−)側
において位置検出信号子Cと可変ゲインアンプ52cl
を通してに倍された位置検出信号−8とが加算されて、
同じくゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ位置
検出信号=05(= −cos(θ+α))が作成され
る。加減算回路52a、52bの非反転入力(+)側に
は、V((、/2の基準レベルが与えられる。これらの
位相の進んだ位置検出信号−Ss、 Csはそれぞれ
反転アンプ52e、52fの反転入力(−)側に入力さ
れて反転され、それぞれの出力に反転された位置検出信
号+Ss、+Csが得られる。
、52bと、2つの非反転構成の可変ゲインアンプ52
c、52dと、2つの反転アンプ52e、52fと、こ
れに対する電流源52gおよびスイッチ回路52h、外
付抵抗R5から成るゲインコントロール回路などで構成
される。可変ゲインアンプ52cy52clは、シフト
セット端子(SHIFT 5ET)に接続された外付
抵抗R5に発生する電圧に応じてゲインKを可変するこ
とができ、シフト端子(SHIFT)への入力によって
スイッチ回路52hを閉じるとゲインKを0とすること
ができる。可変ゲインアンプ52cの非反転入力(+)
側には位置検出信号子Cが入力され、可変ゲインアンプ
52dの非反転入力(+)側には位置検出信号−8が入
力され、それぞれの反転入力(−)側にはV。o、/2
の基準レベルが与えられる。加減算回路52aては、反
転入力()側において位置検出信号子Sと可変ゲインア
ンプ52cを通してに倍された位置検出信号子Cとが加
算されて、ゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ
位置検出信号−5s(=−sin(θ+α))が作成さ
れる。また、加減算回路52bでは、反転入力(−)側
において位置検出信号子Cと可変ゲインアンプ52cl
を通してに倍された位置検出信号−8とが加算されて、
同じくゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ位置
検出信号=05(= −cos(θ+α))が作成され
る。加減算回路52a、52bの非反転入力(+)側に
は、V((、/2の基準レベルが与えられる。これらの
位相の進んだ位置検出信号−Ss、 Csはそれぞれ
反転アンプ52e、52fの反転入力(−)側に入力さ
れて反転され、それぞれの出力に反転された位置検出信
号+Ss、+Csが得られる。
次に、第2図に戻り、駆動コイル電流のスイッチングの
タイミング信号を作成する加減算回路53の構成を説明
する。加減算回路53は4つのオペアンプ53a、53
b、53c、53clから成る4つの加算回路で構成す
る。オペアンプ53aの加算回路において、オペアンプ
53aの反転入力端子(−)には、抵抗R3を通して位
置検出信号子Ssを、抵抗R4を通して位置検出信号−
Csを、それぞれ接続するとともに、抵抗R5を通して
自己の出力を接続し、その非反転入力端子(+)には抵
抗R6を通してV CC2/ 2の基準レベルを与える
。以下、同様に、して、オペアンプ53bの加算回路で
は、オペアンプ5 ’3 bの反転入力端子(−)に、
抵抗R7を通して位置検出信号−8sを、抵抗R8を通
して位置検出信号−Csを、抵抗R9を通して自己の出
力をそれぞれ接続すると共に、抵抗RIQを通して基準
レベルV cct/ 2を与える。また、オペアンプ5
3cの加算回路では、オペアンプ53cの反転入力端子
(−)に、抵抗R11を通して位置信号−Ssを、抵抗
R1,を通して位置信号子〇sを、抵抗R33を通して
自己の出力をそれぞれ接続すると共に、抵抗R14を通
して基準レベルV。。、/2を与える。また、オペアン
プ53dの加算回路では、オペアンプ53dの反転入力
端子(−)に、抵抗R15を通して位置検出信号子85
を、抵抗R18を通して位置信号子〇sを、抵抗R17
を通して自己の出力をそれぞれ接続するとともに、+I
lc+!−T’3 7− ”’g I == 首HA
l 、 I+I 、 MV / Q k−樗52以
上の構成で、オペアンプ53aの加算回路の出力にはタ
イミング信号TBが得られ、オペアンプ53bの加算回
路の出力にはタイミング信号T。
タイミング信号を作成する加減算回路53の構成を説明
する。加減算回路53は4つのオペアンプ53a、53
b、53c、53clから成る4つの加算回路で構成す
る。オペアンプ53aの加算回路において、オペアンプ
53aの反転入力端子(−)には、抵抗R3を通して位
置検出信号子Ssを、抵抗R4を通して位置検出信号−
Csを、それぞれ接続するとともに、抵抗R5を通して
自己の出力を接続し、その非反転入力端子(+)には抵
抗R6を通してV CC2/ 2の基準レベルを与える
。以下、同様に、して、オペアンプ53bの加算回路で
は、オペアンプ5 ’3 bの反転入力端子(−)に、
抵抗R7を通して位置検出信号−8sを、抵抗R8を通
して位置検出信号−Csを、抵抗R9を通して自己の出
力をそれぞれ接続すると共に、抵抗RIQを通して基準
レベルV cct/ 2を与える。また、オペアンプ5
3cの加算回路では、オペアンプ53cの反転入力端子
(−)に、抵抗R11を通して位置信号−Ssを、抵抗
R1,を通して位置信号子〇sを、抵抗R33を通して
自己の出力をそれぞれ接続すると共に、抵抗R14を通
して基準レベルV。。、/2を与える。また、オペアン
プ53dの加算回路では、オペアンプ53dの反転入力
端子(−)に、抵抗R15を通して位置検出信号子85
を、抵抗R18を通して位置信号子〇sを、抵抗R17
を通して自己の出力をそれぞれ接続するとともに、+I
lc+!−T’3 7− ”’g I == 首HA
l 、 I+I 、 MV / Q k−樗52以
上の構成で、オペアンプ53aの加算回路の出力にはタ
イミング信号TBが得られ、オペアンプ53bの加算回
路の出力にはタイミング信号T。
が得られ、オペアンプ53cの加算回路の出力にはタイ
ミング信号TDが得られ、オペアンプ53dの加算回路
の出力にはタイミング信号TEが得られる。ここで、タ
イミング信号TAはTA=+S5として得る。
ミング信号TDが得られ、オペアンプ53dの加算回路
の出力にはタイミング信号TEが得られる。ここで、タ
イミング信号TAはTA=+S5として得る。
ドライバ回路57は、モータ電源Vcc+にそれぞれの
コレクタを接続したnpn形のパワートランジスタT
r +、 T r!+ T rs、 T r4+ T
rsと、一端をモータ電源VCC+のパワーグランドG
NDに接続した共通の帰還抵抗R7の他端にそれぞれの
エミッタを接続したnpn形のパワートランジスタTr
e、Trt、Tre、Tr+++ Trioとを有し、
パワートランジスタTr +、T r 6をエミッタと
コレクタで接続してコイルAに接続し、パワートランジ
スタT r 2. T r 7をエミッタとコレクタで
接続してコイルBに接続し、パワートランジスh甲−〒
−九−1−2−h L −+ l 、 h)+−拉仕1
ザコイルCに接続し、パワートランジスタTraT r
eをエミッタとコレクタて接続してコイルDに接続し
、パワートランジスタTr5.Tr+。をエミッタとコ
レクタて接続してコイルEに接続して成る。各パワート
ランジスタTre〜T r+aのエミッタと帰還抵抗R
rの接続点は、電圧振幅制御回路55の振幅を制御する
ための比較回路58の入力の一方へ接続される。その比
較回路58の他方の入力へは、モータ指令信号に対応し
た制御信号が接続される。この制御信号は、比較回路5
9から出力される。比較回路59の比較入力にはモータ
指令信号VCTLと一定レベルのリファレンス電圧V
REFが接続され、上記制御信号としてV。
コレクタを接続したnpn形のパワートランジスタT
r +、 T r!+ T rs、 T r4+ T
rsと、一端をモータ電源VCC+のパワーグランドG
NDに接続した共通の帰還抵抗R7の他端にそれぞれの
エミッタを接続したnpn形のパワートランジスタTr
e、Trt、Tre、Tr+++ Trioとを有し、
パワートランジスタTr +、T r 6をエミッタと
コレクタで接続してコイルAに接続し、パワートランジ
スタT r 2. T r 7をエミッタとコレクタで
接続してコイルBに接続し、パワートランジスh甲−〒
−九−1−2−h L −+ l 、 h)+−拉仕1
ザコイルCに接続し、パワートランジスタTraT r
eをエミッタとコレクタて接続してコイルDに接続し
、パワートランジスタTr5.Tr+。をエミッタとコ
レクタて接続してコイルEに接続して成る。各パワート
ランジスタTre〜T r+aのエミッタと帰還抵抗R
rの接続点は、電圧振幅制御回路55の振幅を制御する
ための比較回路58の入力の一方へ接続される。その比
較回路58の他方の入力へは、モータ指令信号に対応し
た制御信号が接続される。この制御信号は、比較回路5
9から出力される。比較回路59の比較入力にはモータ
指令信号VCTLと一定レベルのリファレンス電圧V
REFが接続され、上記制御信号としてV。
TL VREFを出力する。なお、通電波形合成回路
54では、必要に応じて、通電信号波形の切り替えを行
い、通電角を切り替えてモータ状態に合った静特性を得
ることができる。
54では、必要に応じて、通電信号波形の切り替えを行
い、通電角を切り替えてモータ状態に合った静特性を得
ることができる。
G3.実施例の動作および作用(第4図、第5図)以上
のように構成した実施例の動作および作用を述べる。
のように構成した実施例の動作および作用を述べる。
第4図はそのだめの説明図であり、2個のホール素子H
s、 Hcで得られる90°位相差の位置検出信号S、
Cから所定の位相αだけ進んだ信号55Csを得る場合
のベクトル図を示している。位置検出信号Sに対しては
、可変ゲインアンプ52cにより90°進んだ位置検出
信号Cかに倍され、信号KCとなって加減算回路52a
において加算されるので、Sよりもαだけ位相の進んだ
位置検出信号十88が得られる。また、位置検出信号C
に対しては、可変ゲインアンプ52dにより9゜°進ん
だ位置検出信号−8かに倍され、信号−KSとなって加
減算回路52bにおいて加算されるので、Sよりもαだ
け位相の進んだ位置検出信号十〇sが得られる。
s、 Hcで得られる90°位相差の位置検出信号S、
Cから所定の位相αだけ進んだ信号55Csを得る場合
のベクトル図を示している。位置検出信号Sに対しては
、可変ゲインアンプ52cにより90°進んだ位置検出
信号Cかに倍され、信号KCとなって加減算回路52a
において加算されるので、Sよりもαだけ位相の進んだ
位置検出信号十88が得られる。また、位置検出信号C
に対しては、可変ゲインアンプ52dにより9゜°進ん
だ位置検出信号−8かに倍され、信号−KSとなって加
減算回路52bにおいて加算されるので、Sよりもαだ
け位相の進んだ位置検出信号十〇sが得られる。
ここで得られた信号+Ss、+Csとそのそれぞれを反
転した信号−Ss、 Csとを加減算回路53におい
て、抵抗比により次のように重み付けして加算すること
によって、電気角72度位相差の5相の通電信号の基に
なるタイミング信号TA。
転した信号−Ss、 Csとを加減算回路53におい
て、抵抗比により次のように重み付けして加算すること
によって、電気角72度位相差の5相の通電信号の基に
なるタイミング信号TA。
TB、 TC,To、 TEを合成することかできる。
T A−+S、 s= sin (θ+α)T B=
0.309x 5in(θ十α) 0.951Xco
s(θ+α)sin(θ+α−72°) T c−−0,809X 5in(θ+a ) −0,
588x cos(θ+α)sin(θ十a −144
°) T o= −0,809X 5in(θ+α)+0.5
88xcos(θ+α)−sin(θ十α−216°) T t−−0,309X 5in(θ十a )+〇、9
51X cos(θ+α)=sin(θ+α−288@
) 上記のような重み付けした加減算を実現するだめの抵抗
値の例を示すと、R3= R1s= 6 、47 kΩ
R4”Rre= 2 、 I Ok Q、 Ra= R
11”” R+s= R17=10にΩ、R,=R,,
= 1.4 kΩ、R7=RII2.47にΩ、R*=
RIx=3.40にΩ、R1゜=R14−1,3にΩで
ある。
0.309x 5in(θ十α) 0.951Xco
s(θ+α)sin(θ+α−72°) T c−−0,809X 5in(θ+a ) −0,
588x cos(θ+α)sin(θ十a −144
°) T o= −0,809X 5in(θ+α)+0.5
88xcos(θ+α)−sin(θ十α−216°) T t−−0,309X 5in(θ十a )+〇、9
51X cos(θ+α)=sin(θ+α−288@
) 上記のような重み付けした加減算を実現するだめの抵抗
値の例を示すと、R3= R1s= 6 、47 kΩ
R4”Rre= 2 、 I Ok Q、 Ra= R
11”” R+s= R17=10にΩ、R,=R,,
= 1.4 kΩ、R7=RII2.47にΩ、R*=
RIx=3.40にΩ、R1゜=R14−1,3にΩで
ある。
以上の式で明らかなように、5相のタイミング信号にお
いても、それぞれαだけ位相を進めることができ、この
電気角αは、外付抵抗R8の設定により可変ゲインアン
プ52c、52dのゲインKを変えることで、任意に変
えることができるので、5相の通電信号の位相を電気的
に自由に調整可能になる。モータの動作状態が定格負荷
状態でありかつ低速状態である場合には、位相を進ませ
ないほうが良いので、シフト端子(SHIFT)をコン
トロールしてスイッチ回路52hをオンとし、ゲインに
=Oとする。高速回転時は、スイッチ回路をオフとして
外付抵抗R5に発生する電圧に応じたゲインにで設定さ
れた分だけ位相を進ませる。この場合、次に示す応用例
に示すようにシフトセット端子(SHIFT 5ET
)の電圧をモータの速度信号に応し・てリニアにコント
ロールすることも可能である。
いても、それぞれαだけ位相を進めることができ、この
電気角αは、外付抵抗R8の設定により可変ゲインアン
プ52c、52dのゲインKを変えることで、任意に変
えることができるので、5相の通電信号の位相を電気的
に自由に調整可能になる。モータの動作状態が定格負荷
状態でありかつ低速状態である場合には、位相を進ませ
ないほうが良いので、シフト端子(SHIFT)をコン
トロールしてスイッチ回路52hをオンとし、ゲインに
=Oとする。高速回転時は、スイッチ回路をオフとして
外付抵抗R5に発生する電圧に応じたゲインにで設定さ
れた分だけ位相を進ませる。この場合、次に示す応用例
に示すようにシフトセット端子(SHIFT 5ET
)の電圧をモータの速度信号に応し・てリニアにコント
ロールすることも可能である。
第5図は、本実施例の効果を表わすモータ特性図である
。(1)、(2)は、上記実施例により高速と低速とで
通電信号の位相の調整を行った場合のトルクTに対する
回転数Nと電流Iの特性を示し、(3)、(4)は従来
のようにポール素子の位置調整で位相進みを一定に調整
した場合の同じブラシレスモータの特性を示している。
。(1)、(2)は、上記実施例により高速と低速とで
通電信号の位相の調整を行った場合のトルクTに対する
回転数Nと電流Iの特性を示し、(3)、(4)は従来
のようにポール素子の位置調整で位相進みを一定に調整
した場合の同じブラシレスモータの特性を示している。
この特外因から明らかなように、上記実施例はダイナミ
ックレンジを広くできるなどモータ特性を向上させるこ
とができる。
ックレンジを広くできるなどモータ特性を向上させるこ
とができる。
G4.応用例(第6図、第7図)
次に、上記実施例の応用例を述べる。
第6図はその第1の応用例を示す説明図である。
この応用例は、モータの速度に応じて位相進み角αを自
動的に調整するものである。(a)に示される通電信号
を作成するタイミング信号TA、Ta。
動的に調整するものである。(a)に示される通電信号
を作成するタイミング信号TA、Ta。
TC,TD、TEを各々コンパレートし、それらの排他
論理和をとると、(b)に示す速度信号を得ることかで
きる。あるいは第1図に示すFGマグネット4の検出出
力によっても速度信号が得られる。本応用例では、これ
らの速度信号fを(周波数)−■(電圧)変換して第2
図中のシフトセット端子(SHIFT 5ET)の電
圧信号とする。
論理和をとると、(b)に示す速度信号を得ることかで
きる。あるいは第1図に示すFGマグネット4の検出出
力によっても速度信号が得られる。本応用例では、これ
らの速度信号fを(周波数)−■(電圧)変換して第2
図中のシフトセット端子(SHIFT 5ET)の電
圧信号とする。
この電圧信号は速度信号に応じて変わるから、可変ゲイ
ンアンプ5−2c、52dのゲインにはモータの回転速
度に応じて変化し、従って、タイミング信号の位相の進
み角αもモータの回転速度に従って切り換えることがで
きる。
ンアンプ5−2c、52dのゲインにはモータの回転速
度に応じて変化し、従って、タイミング信号の位相の進
み角αもモータの回転速度に従って切り換えることがで
きる。
第7図(a)、(b)、(c)は速度信号から簡易的に
上記電圧信号を得る回路例とその電圧信号波形を示して
いる。5v電圧源V cctとグランドの間に抵抗R1
8とnpn トランジスタTr、、によるスイッチング
回路を設け、そのベースに上記速度信号を入力してオン
/オフする。このトランジスタTr、のコレクタ出力を
次段のnpn)ランジスタTrttのベースに直結し、
そのコレクタは電圧源VCCtへ、そのエミッタは一端
をシグナルグランドへ接続した電流源6および一端を電
圧源V C,、へ接続したコンデンサC1へ接続する゛
。トランジスタT r 、、はトランジスタTr、、の
オン/オフによりオフ/オンとなり、そのオフ時に電流
源6で+5VからOvにチャージされ、オン時にOVか
ら+5■までディスチャージされる。このとき充電時定
数は一定であるから、(b)に示す高速時には充電間隔
が短いために平均電圧V Avyが高くなり、(c)に
示す低速時には放電間隔が長いためにその平均電圧VA
VEは低くなって、速度信号に応じたシフトセット端子
に与える電圧信号■、を得ることができる。
上記電圧信号を得る回路例とその電圧信号波形を示して
いる。5v電圧源V cctとグランドの間に抵抗R1
8とnpn トランジスタTr、、によるスイッチング
回路を設け、そのベースに上記速度信号を入力してオン
/オフする。このトランジスタTr、のコレクタ出力を
次段のnpn)ランジスタTrttのベースに直結し、
そのコレクタは電圧源VCCtへ、そのエミッタは一端
をシグナルグランドへ接続した電流源6および一端を電
圧源V C,、へ接続したコンデンサC1へ接続する゛
。トランジスタT r 、、はトランジスタTr、、の
オン/オフによりオフ/オンとなり、そのオフ時に電流
源6で+5VからOvにチャージされ、オン時にOVか
ら+5■までディスチャージされる。このとき充電時定
数は一定であるから、(b)に示す高速時には充電間隔
が短いために平均電圧V Avyが高くなり、(c)に
示す低速時には放電間隔が長いためにその平均電圧VA
VEは低くなって、速度信号に応じたシフトセット端子
に与える電圧信号■、を得ることができる。
本発明の第2の応用例としては、上記の第1の応用例で
得た電圧信号(vrなど)に、第2図の電流検出抵抗R
7からの電流に比例した電圧Vrを作成して加算したV
、+ V Iを7フトセツト端子(SHIFT 5
ET)の電圧信号とするものである。
得た電圧信号(vrなど)に、第2図の電流検出抵抗R
7からの電流に比例した電圧Vrを作成して加算したV
、+ V Iを7フトセツト端子(SHIFT 5
ET)の電圧信号とするものである。
これによっても、前述と同等以上に、モータ特性を向上
させることができる。
させることができる。
本発明の第3の応用例としては、位相進み量の設定用と
して、第2図のゲインコントロール回路を2つの可変ゲ
インアンプ52c、52clに対し別々に用意した構成
とする。この応用例は、それぞれのゲインコントロール
回路の抵抗(R5に相当するもの)を選択マウントする
ことにより、ホール素子Hs、Hcのマウント精度を電
気的に校正可能にしたものである。ただし、この場合、
進み遅れの補償となるのでゲインには正負の値をとるよ
うな回路構成が必要である。
して、第2図のゲインコントロール回路を2つの可変ゲ
インアンプ52c、52clに対し別々に用意した構成
とする。この応用例は、それぞれのゲインコントロール
回路の抵抗(R5に相当するもの)を選択マウントする
ことにより、ホール素子Hs、Hcのマウント精度を電
気的に校正可能にしたものである。ただし、この場合、
進み遅れの補償となるのでゲインには正負の値をとるよ
うな回路構成が必要である。
なお、第り図(b)においてFGマグネットの外側のF
部等の鉄芯1から離れた位置にホール素子を配置すれば
、駆動コイルの電流が作る磁界の影響を受けにくくなり
、補極部1aを有しない普通の鉄芯型ブラシレスモータ
に適用することも可能である。また、ホール素子に代え
て感磁性素子等の他のセンサを用いることができる。さ
らに、本発明は、上記実施例以外のコイル数とマグネッ
トの極数で構成されたブラシレスモータにも適用可能で
あるとともに、5相以外の3相を含む多相構成のブラシ
レスモータにも適用することができる。このように、本
発明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態
様を取り得るものである。
部等の鉄芯1から離れた位置にホール素子を配置すれば
、駆動コイルの電流が作る磁界の影響を受けにくくなり
、補極部1aを有しない普通の鉄芯型ブラシレスモータ
に適用することも可能である。また、ホール素子に代え
て感磁性素子等の他のセンサを用いることができる。さ
らに、本発明は、上記実施例以外のコイル数とマグネッ
トの極数で構成されたブラシレスモータにも適用可能で
あるとともに、5相以外の3相を含む多相構成のブラシ
レスモータにも適用することができる。このように、本
発明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態
様を取り得るものである。
H1発明の効果
以上の説明で明らかなように、本発明のブラシレスモー
タの駆動方式によれば、増幅手段のゲインをコントロー
ルすることで、駆動コイル電流の位相を電気的に制御す
ることができ、鉄芯型のブラシレスモータの場合や両方
向回転するプランレスモータの場合、あるいは低速回転
から高速回転まで変化する場合等に、その制御を行うこ
とによりモータ特性を向上させることができる。
タの駆動方式によれば、増幅手段のゲインをコントロー
ルすることで、駆動コイル電流の位相を電気的に制御す
ることができ、鉄芯型のブラシレスモータの場合や両方
向回転するプランレスモータの場合、あるいは低速回転
から高速回転まで変化する場合等に、その制御を行うこ
とによりモータ特性を向上させることができる。
第1図(a)、(b)は本発明の一実施例における鉄芯
型ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置を示す
説明図、第2図は本発明の一実施例におけるブラシレス
モータの駆動回路の構成を示すブロック図、第3図は上
記実施例における位相進み回路に関する構成を示す回路
図、第4図は上記実施例の動作および作用の説明図、第
5図は上記実施例の効果を示すモータ特性図、第6図。 第7図(a)、(b)、(c)は本発明の第1の応用例
を示す説明図である。 l・・・鉄芯、2・・・ロータヨーク、3・・・マグネ
ット、5・・・駆動回路、52・・・位相進み回路、5
2a、52b・・・加減算回路、52c、52d・・・
可変ゲインアンプ、Hs 、 Hc−ホール素子、A、
B、C,D。 E−・・駆動コイル、TA、TB、TC,To TE
−スイッチングのタイミング信号。 (b) 一賞3乞イタリに3けるフ゛うvしスを一タのML八へ
1図 第5 図
型ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置を示す
説明図、第2図は本発明の一実施例におけるブラシレス
モータの駆動回路の構成を示すブロック図、第3図は上
記実施例における位相進み回路に関する構成を示す回路
図、第4図は上記実施例の動作および作用の説明図、第
5図は上記実施例の効果を示すモータ特性図、第6図。 第7図(a)、(b)、(c)は本発明の第1の応用例
を示す説明図である。 l・・・鉄芯、2・・・ロータヨーク、3・・・マグネ
ット、5・・・駆動回路、52・・・位相進み回路、5
2a、52b・・・加減算回路、52c、52d・・・
可変ゲインアンプ、Hs 、 Hc−ホール素子、A、
B、C,D。 E−・・駆動コイル、TA、TB、TC,To TE
−スイッチングのタイミング信号。 (b) 一賞3乞イタリに3けるフ゛うvしスを一タのML八へ
1図 第5 図
Claims (1)
- (1)駆動コイルに流す電流を制御してマグネットから
成るロータを回転させる手段と、上記マグネットの位置
検出素子をそれぞれの出力が正弦波、余弦波となるよう
に電気角90度で上記駆動コイルの電流の作る磁界の影
響を受けない位置に2個配置し、 外部からの電気信号でゲインが変化する増幅手段を通し
て上記正弦波、余弦波を互いに他方に加減算し、 その加減算の結果から上記電流の制御に必要なタイミン
グを作成することを特徴とするブラシレスモータの駆動
方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124381A JPH0421390A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ブラシレスモータの駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124381A JPH0421390A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ブラシレスモータの駆動方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0421390A true JPH0421390A (ja) | 1992-01-24 |
Family
ID=14884000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2124381A Pending JPH0421390A (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | ブラシレスモータの駆動方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0421390A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6744230B2 (en) * | 2002-10-29 | 2004-06-01 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for fine resolution brushless motor control |
JP2009189218A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Canon Inc | ブラシレスdcモータ及び撮像装置 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP2124381A patent/JPH0421390A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6744230B2 (en) * | 2002-10-29 | 2004-06-01 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for fine resolution brushless motor control |
JP2009189218A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Canon Inc | ブラシレスdcモータ及び撮像装置 |
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