JPH0538184A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

ブラシレスモータの駆動装置

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JPH0538184A
JPH0538184A JP3184460A JP18446091A JPH0538184A JP H0538184 A JPH0538184 A JP H0538184A JP 3184460 A JP3184460 A JP 3184460A JP 18446091 A JP18446091 A JP 18446091A JP H0538184 A JPH0538184 A JP H0538184A
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JP
Japan
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circuit
signal
speed
voltage
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3184460A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Nakano
博充 中野
Masahiro Yasohara
正浩 八十原
Hiroyuki Oku
啓之 奥
Yuji Doi
裕司 土肥
Muneo Yamamoto
宗生 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 家電機器,民生機器の駆動用として使用され
るブラシレスモータの駆動装置において、スイッチング
電源(DC/DCコンバータ)等を用いることなくブラ
シレスモータの駆動装置を実現することを目的とする。 【構成】 ロータの位置検出回路3と複数の駆動コイル
と通電状態指令回路4と、周波数発電機36と、速度検
出回路5と、位相比較器31と、パワー回路を構成する
スイッチングパワー素子のON/OFFデューティを制
御するPWM回路13と、パワー回路に一定の直流電圧
を印加する手段とを具備することにより、従来回転速度
を可変するために必要であったスイッチング電源等を用
いることなく一定の直流電圧をモータに直接印加して
も、高精度でかつ可変速可能なブラシレスモータの駆動
装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータの駆動
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、エアコンや給湯器などの家電機
器,民生機器にはその駆動用モータとして交流モータが
多く用いられていた。そして、エアコンや給湯器用のフ
ァンモータはその風量を調節するために可変速が必要で
ある。しかし、交流モータは商用電源の交流電源に直結
して駆動することができるため非常に使いやすいという
長所をもっているが、その回転速度を可変することが困
難であった。そこで近年、交流モータにかわって回転速
度を容易に変えることができる直流ブラシレスモータが
多く使われるようになってきた。その例としては図5に
示すようなものがある。図5は従来のブラシレスモータ
の駆動装置の回路図である。
【0003】以下に従来のブラシレスモータの駆動装置
について、図5を参照しながら説明する。位置検出回路
106は位置検出センサ105の出力信号を得てロータ
の位置検出信号を出力する。通電切換回路107は位置
検出信号をもとにモータの駆動コイルの通電切換信号を
出力する。この通電切換信号はパワー回路108により
電力増幅され駆動コイルの通電状態を順次切換えてモー
タを駆動する。そして商用電源102は整流平滑回路1
03により直流電圧に整流平滑され、スイッチング電源
(DC/DCコンバータ)を駆動し、さらに前記スイッ
チング電源によりパワー回路に印加する直流電圧を変化
させモータの回転速度を可変している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記に示
したような構成のブラシレスモータの駆動装置において
は、モータの回転速度を可変するためにスイッチング電
源(DC/DCコンバータ)等が必要であり、そのスイ
ッチング電源を構成するにはコイル,コンデンサ,抵抗
など多くの素子が必要となることからシステムを構成す
る際に多くの実装スペースを必要とし、システムを軽
薄,簡素化することが困難であると共にコスト高となる
要因となっていた。
【0005】本発明は上記のような問題点に鑑みて、一
定直流電圧をパワー回路の電源端子に印加してもスイッ
チング電源を用いることなくモータの回転速度を可変す
ることができ、かつ速度指令信号に同期した回転速度を
得ることができる高性能でしかも省スペース可能なブラ
シレスモータの駆動装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のブラシレスモータの駆動装置は、モータの複
数相のコイルと、前記駆動コイルにより駆動されるロー
タの回転位置を検出する位置検出回路と、前記位置検出
回路から出力される位置検出信号をもとに前記駆動コイ
ルの通電状態を順次切換える通電状態指令回路と、回転
速度に比例した信号を検出する周波数発電機と、前記周
波数発電機からの検出信号をもとにモータの速度信号を
出力する速度検出回路と、モータの速度指令回路と、前
記速度検出回路からの速度信号と前記速度指令回路から
の速度指令信号との位相を比較する位相比較器と、前記
位相比較器からの位相誤差信号に応じて前記駆動コイル
に電力供給するためのパワー回路を構成するスイッチン
グパワー素子のON/OFFデューティを制御するPW
M回路と、前記パワー回路に直流電圧を印加する手段と
を具備している。
【0007】
【作用】本発明は上記した構成により交流電源電圧を直
流電源電圧に整流平滑して直接パワー回路の電源端子に
印加でき、スイッチング電源を用いずに速度指令信号に
同期して精度良くモータの回転速度を可変制御すること
ができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0009】図1,図2は本発明の一実施例におけるブ
ラシレスモータの駆動装置の回路図である。図1と図2
を合せて本発明の構成の一実施例をなす。
【0010】さて、1a,1b,1cは駆動コイルであ
り、パワー回路9に接続されている。位置検出センサ2
a,2b,2cの出力信号は位置検出回路3に入力さ
れ、前記位置検出回路3の出力信号は通電状態指令回路
4に入力される。36は周波数発電機であり、例えば図
示のごとくプリント基板上に描かれたジグザグ状のFG
パターンに対向してロータに連結されたFGマグネット
が設けられ、モータの回転速度に応じた周波数信号が得
られる。また、前記周波数発電機の別の構成のしかたと
してはホール素子,ホールICあるいは磁気抵抗素子な
どに対向してFGマグネットを設けるやり方等も考えら
れる。5は速度検出回路で前記周波数発電機36からの
検出信号を増幅しヒステリシスコンパレータを介して矩
形波状の速度信号を出力している。6は速度指令回路で
ありフォトカプラ及びヒステリシスコンパレータを介し
て矩形波状の速度指令信号を出力している。31は前記
速度指令信号と速度信号の位相を比較し、その位相差に
応じた位相誤差信号を出力する位相比較器である。前記
位相誤差信号は位相誤差増幅器33で直流電圧に変換さ
れPWMコンパレータ35の一方の入力端子に入力され
る。34は一定の周波数で発振する発振器であり、その
出力電圧は前記PWMコンパレータ35の他方の入力端
子に入力される。前記PWMコンパレータ35により前
記ふたつの入力が電圧比較され、前記位相誤差に応じて
ON/OFFデューティが変化するPWM信号が出力さ
れる。PWM回路13において前記通電状態指令回路4
からの出力信号に前記PWM信号が重畳された上、パワ
ー回路9を構成する駆動トランジスタのベースに入力さ
れている。直流電圧印加手段12は前記パワー回路9に
直接接続されている。
【0011】以上のように構成された本発明の一実施例
におけるブラシレスモータの駆動装置について、その具
体的回路動作を以下に説明する。
【0012】図3は図1における動作信号波形図であ
り、同図においてVA,VB,VCはロータの位置検出信
号波形である。位置検出信号は通電状態指令回路4によ
り次のように論理処理され、通電状態指令信号UHo,
VHo,WHo,UL,VL,WLを得る。
【0013】 UHo:VAとINV VBの論理積 VHo:VBとINV VCの論理積 WHo:VCとINV VAの論理積 UL :VBとINV VAの論理積 VL :VCとINV VBの論理積 WL :VAとINV VCの論理積 ただし、INV VA,INV VB,INV VCはそ
れぞれVA,VB,VCの反転信号である。
【0014】これらの通電状態指令信号はそれぞれ図3
のUHo,VHo,WHo,UL,VL,WLのように
なる。
【0015】図3においてVdはデューティ制御回路7
の出力信号であり、ON/OFF信号となっている。V
dは通電切換回路8により次のように論理処理され、通
電切換信号UH,VH,WH,UL,VL,WLを得
る。
【0016】 UH:UHoとVdの論理積 VH:VHoとVdの論理積 WH:WHoとVdの論理積 UL:UL VL:VL WL:WL これらの通電切換信号はパワー回路9の駆動トランジス
タのベースに印加される。たとえば、UHとVLがHの
ときにはU相駆動コイルからV相駆動コイルへ電流が流
れ、UHとWLがHのときはU相駆動コイルからW相駆
動コイルへ電流が流れる。このようにして次々と駆動コ
イルの励磁状態が切換わりモータは回転する。また、V
dのON時間を制御することにより駆動コイルに流れる
電流を制御し、モータを可変速することができる。
【0017】次にモータの可変速手段について説明す
る。図4は図1におけるPWM回路13の動作信号波形
図である。Frefは速度指令回路6の出力信号すなわち
速度指令信号であり、FSPは速度検出回路5の出力信号
すなわち速度信号である。前記速度指令信号及び速度信
号はそれぞれの立ち上りエッジの位相が位相比較器31
によって比較され、双方の位相誤差信号PDとして出力
される。前記位相誤差信号PDは位相誤差増幅器33に
よって直流電圧信号VTHに変換される。一方、発振器3
4からは一定周波数,一定振幅で発振する三角波状の信
号VOSCが出力される。前記信号VTHおよびVOSCがPW
Mコンパレータ35によって電圧比較され、その出力は
Vd′のようなON/OFFデューティを有する矩形波
状の信号となる。
【0018】ところで、速度指令信号Frefに対してモ
ータの回転速度が速くなると図4のように速度信号FSP
の周波数が上がるので、位置誤差信号PDのH区間が短
かくなり信号VTHの電位は下がる。このとき、PWMコ
ンパレータ35の出力電圧Vd′のON時間が減少しモ
ータ電流が減少するのでモータの回転速度が下がり、そ
の結果前記速度指令信号Frefと前記速度信号FSPの周
波数が等しくなりかつふたつの信号の位相差が一定に保
たれるように制御される。
【0019】また、逆に速度指令信号Frefに対してモ
ータの回転速度が遅くなると上記とはまったく逆の回路
動作が行われ、同様に前記速度指令信号Frefと前記速
度信号FSPの周波数が等しくなりかつふたつの信号の位
相差が一定に保たれるように制御される。すなわち、モ
ータは速度指令信号Frefに同期した回転速度に精度良
く制御することができ、しかも前記速度指令信号Fref
を可変することにより容易にモータの回転速度を可変す
ることができる。
【0020】なお速度指令信号はデジタル信号なので、
フォトカプラなどの素子を用いて信号のやりとりをする
ことが可能であり、モータコントロールシステムとモー
タ駆動システムを絶縁し、モータコントロールシステム
に対してモータ駆動システムから発生するノイズ等が悪
影響をおよぼさないようにすることができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明は、モータの駆動コ
イルに電力供給するためのパワー回路に例えば商用電源
の交流電圧を整流平滑した直流電圧を直接印加すると共
に、回転速度に比例した信号を検出する周波数発電機を
備え、前記周波数発電機からの検出信号をもとに速度信
号を出力する速度検出回路からの速度信号と速度指令信
号との位相差を位相比較器で検出し、その位相誤差信号
に応じて前記パワー回路を構成するスイッチングパワー
素子のON/OFFデューティを制御するPWM回路を
設けることにより、従来のようにスイッチング電源等を
用いることなく速度指令信号に応じてモータを可変速す
ることができる。しかも、従来スイッチング電源を構成
するのに必要とされていたコイル,コンデンサ,抵抗な
どが不要となりモータの駆動システムを省スペース化,
簡素化できると共に部品コストを低減することができ
る。また、速度指令信号に対して周波数発電機から検出
される速度信号を位相ロックするためきわめて精度良く
回転速度を一定に制御することができる上、前記速度指
令信号を変化させることにより容易に回転速度を可変で
きる。さらに、速度指令信号をフォトカプラなどにより
絶縁することができるので、モータコントロールシステ
ムに対してモータ駆動システムから発生するノイズ等が
悪影響をおよぼさないようにすることができるなど優れ
たブラシレスモータの駆動装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動装置の回路構成図の分割図
【図2】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動装置の回路構成図の分割図
【図3】図1における動作信号波形図
【図4】図1におけるPWM回路の動作信号波形図
【図5】従来のブラシレスモータの駆動装置の構成図
【符号の説明】
1a,1b,1c 駆動コイル 2a,2b,2c 位置検出センサ 3 位置検出回路 4 通電状態指令回路 5 速度検出回路 6 速度指令回路 7 デューティ制御回路 8 通電切換回路 9 パワー回路 10 交流電源電圧 11 整流平滑回路 12 直流電圧印加手段 13 PWM回路 31 位相比較器 33 位相誤差増幅器 34 発振器 35 PWMコンパレータ 36 周波数発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥 裕司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 宗生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータの複数相のコイルと、前記駆動コイ
    ルにより駆動されるロータの回転位置を検出する位置検
    出回路と、前記位置検出回路から出力される位置検出信
    号をもとに前記駆動コイルの通電状態を順次切換える通
    電状態指令回路と、回転速度に比例した信号を検出する
    周波数発電機と、前記周波数発電機からの検出信号をも
    とにモータの速度信号を出力する速度検出回路と、モー
    タの速度指令回路と、前記速度検出回路からの速度信号
    と前記速度指令回路からの速度指令信号との位相を比較
    する位相比較器と、前記位相比較器からの位相誤差信号
    に応じて前記駆動コイルに電力供給するためのパワー回
    路を構成するスイッチングパワー素子のON/OFFデ
    ューティを制御するPWM回路と、前記パワー回路に一
    定の直流電圧を印加する手段とを具備してなるブラシレ
    スモータの駆動装置。
  2. 【請求項2】商用電源を整流平滑した電圧を直接パワー
    回路に印加する構成とした請求項1記載のブラシレスモ
    ータの駆動装置。
  3. 【請求項3】PWM回路は、位置検出信号をもとに駆動
    コイルの通電状態を順次切換える通電状態指令回路から
    の出力信号に、位相比較器からの位相誤差信号を直流電
    圧に変換した電圧と一定の周波数で発振する発振回路の
    出力電圧とを比較し、前記位相誤差に応じてON/OF
    Fデューティが変化するデューティ制御回路からの出力
    信号を重畳するよう構成した請求項1または請求項2記
    載のブラシレスモータの駆動装置。
JP3184460A 1991-07-24 1991-07-24 ブラシレスモータの駆動装置 Pending JPH0538184A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0759378A (ja) * 1993-06-30 1995-03-03 Yamamoto Denki Kk ブラシレスモータの速度制御方法及び装置
US6873125B2 (en) 2002-05-31 2005-03-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor driving apparatus and motor using the same
CN103026249A (zh) * 2010-07-19 2013-04-03 萨甘安全防护公司 检查永磁发电机和含检测器模块的供电设备的故障的方法
CN103580585A (zh) * 2012-08-09 2014-02-12 日本电产伺服有限公司 马达驱动装置

Cited By (6)

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CN103580585B (zh) * 2012-08-09 2016-08-17 日本电产伺服有限公司 马达驱动装置

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