JP2001190083A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は汎用３相ＤＣブラシレスモータの駆
動回路で、モータの低騒音化と回転むら低減の実現を目
的とする。 【構成】 本発明に成るモータの駆動回路は、３相の通
電相切換（転流）のタイミングをタイミング検出回路で
検出し、強制的に設定した時間だけ該ＰＷＭパルスをＯ
Ｎ状態に規定するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汎用の３相ＤＣブラシ
レスモータの駆動回路でモータの低騒音化と回転むら低
減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は一般的なスター結線を施した３相
ＤＣブラシレスモータの駆動回路構成図であり、１は多
極着磁を施されたマグネット、２はマグネット１の磁極
位置を検出する３相分のホール素子群、３はホール素子
２群の出力を増幅する３相分の増幅器群、４は１２０度
（電気角）位相差の３相分信号から１２０度の区間だけ
通電する信号を出力する通電ロジック回路、８はスター
結線を施したモータ巻線、９はモータ巻線８の出力ライ
ン、７はモータ巻線８をバイポーラ（両方向）通電する
ためのインバータ回路、１０はインバータ回路７を構成
し還流ダイオードを含む上アームトランジスタ群、１１
はインバータ回路７を構成し還流ダイオードを含む下ア
ームトランジスタ群、５は通電ロジック回路４の上アー
ムトランジスタ群１０への信号群、６は通電ロジック回
路４の下アームトランジスタ群１１への信号群、１６は
モータ回転軸に直結した周波数発電機、１４は周波数発
電機１６の信号を電圧に変換するＦ／Ｖ回路、１５は回
転数を規定する速度指令電圧、１３は速度指令電圧１５
の出力と回転数に比例する電圧であるＦ／Ｖ回路１４の
出力の差動増幅器、１２は差動増幅器１３の出力をＰＷ
Ｍパルスに変換するＰＷＭ回路である。

【０００３】図４は上記駆動回路で運転した場合の信号
のタイミングチャートであり、Ａ、Ｂ、Ｃは３相分
（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の増幅器３の出力であり、Ｄは上アー
ムトランジスタ群５のＵ相出力であり、ＥはＦのような
ＰＷＭパルスによる下アームトランジスタ群６のＵ相出
力であり、Ｇは巻線８のＵ相分の通電信号で凸側は上ア
ームトランジスタＯＮ状態、凹側は下アームトランジス
タＯＮ状態を示す。ＨはＵ相に流れる電流波形であり、
ＪはＵ相上アームトランジスタＯＮ状態におけるスター
結線のモータ巻線８の中点電圧である。このＵ相上アー
ムトランジスタＯＮ状態における電流波形に着目する
と、ａ部はモータ巻線インダクタンスの影響で電流波形
の立上りが遅れている。またｂ部では他相の転流による
電流立上りが遅く、その間Ｕ相の電流が落ち込む。ｃ部
は通電信号終了後にもモータ巻線に蓄積された電流エネ
ルギーが還流ダイオードを経由して放出されるまで流れ
続ける。また、モータ巻線の中点電圧ＪのＵ相の上アー
ムトランジスタＯＮ区間でｄ部はＶ相下アームトランジ
スタＯＮ、ｅ部はＷ相下アームトランジスタＯＮであ
り、電圧がＶｃｃ／２のとき下アームトランジスタがＯ
Ｎしていることを示している。また、ｆ部の電圧落ち込
みはＷ相の転流により生じ、ｇ部の電圧跳ね上がりはＶ
相の転流により生じ、ｈ部の電圧落ち込みはＵ相自身の
転流により生じるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の構成
は、モータ巻線のインダクタンスの影響で転流後に電流
の立上りが遅れ、他相の通電中央部付近で電流の落ち込
みが生じる。この電流の落ち込みは急峻でありモータの
騒音の原因となる。またモータの回転トルクはモータ巻
線の鎖交磁束と通電電流値の積であるため、電流の落ち
込み時に回転トルクが低下し回転むらの原因になるとい
う問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に成るモータ駆動
回路は、３相ＤＣブラシレスモータに内蔵される磁極位
置センサの出力を６逓倍したパルスを生成し、その６逓
倍パルスの立上り、立ち下がりを検出し、時定数回路に
よりモータ３相の転流タイミングに同期し、指定された
パルス幅合成パルスを、強制的に設定した時間だけ該Ｐ
ＷＭパルスをＯＮ状態に規定することを特徴としたモー
タ駆動回路。

【０００６】

【作用】３相の転流のタイミングを簡素化した回路で検
出し、転流直後に該ＰＷＭパルスを強制的にある時間だ
けＯＮ状態にすることで、モータの巻線インダクタンス
による電流立上り遅れを軽減する。適正なＯＮ時間を与
えることで、モータ巻線の通電電流波形は立上り遅が軽
減され、同時に通電中央部付近の落ち込みも改善でき
る。その結果、騒音が低減され、回転むらも改善され
る。

【０００７】

【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ＤＣブラシレスモータの駆
動回路構成図であり、従来の駆動回路構成図３に、３相
の増幅器３の出力を６逓倍したパルスを生成し、その６
逓倍パルスの立上り、立ち下がりを検出し、時定数回路
によりモータ３相の転流タイミングに同期したあるパル
ス幅のパルスを生成するタイミング検出回路１７を付加
し、ＰＷＭ回路１２に入力する。

【０００８】図２は本発明を説明するタイミングチャー
トであり、従来のタイミングチャート図４にタイミング
検出回路１７の出力パルスＫを付加したものである。こ
のタイミングパルスＫに同期して、ＰＷＭ回路１２の出
力Ｆ’はロウ（”Ｌ”）の区間が長くなる。ＰＷＭパル
スは”Ｌ”で通電ＯＮであるから、転流のタイミング直
後のある時間モータ巻線に最大電圧を印加することにな
り、ａ’部のように電流の立上り時間の遅れが改善され
る。その結果としてｂ’部の電流落ち込みも無くすこと
が可能となる。Ｊ’は本発明による中点の電圧波形であ
る。

【０００９】上記説明は、転流直後にＰＷＭのＯＮデュ
ーティを１００％としているが、ある値に制限して使用
する場合にも効果があり、またインバータ回路の下アー
ムトランジスタにＰＷＭ制御を作用させているが、上ア
ームトランジスタまたは上下アームにＰＷＭ制御を適用
する場合にも本発明と全く同様の効果が得られる。

【００１０】

【発明の効果】本発明に成るモータ駆動回路では下記の
効果が得られる。 （１）電流波形の歪みが低減されて、モータの低騒音
化、回転むら向上に著しい効果がある。 （２）３相スター結線で、モータ巻線のインダクタンス
を利用した全てのＰＷＭ（上アーム、下アーム、上下ア
ーム、交互アーム）駆動方式に効果がある。 （２）本駆動回路の構成は簡略化されていて、ＩＣ化も
容易であり従来駆動回路に対してコストアップすること
なく実現が可能である。 （３）上記効果から小形で３相スター結線のＤＣブラシ
レスモータを搭載した情報処理機器、音響機器、事務
機、医療機器と広範囲の駆動用モータとして使用される
範囲が拡大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に成るモータ３相ＤＣブラシレス駆動回
路構成図

【図２】本発明に成る３相ＤＣブラシレスモータ駆動回
路のタイミングチャート

【図３】従来の３相ＤＣブラシレスモータ駆動回路構成
図

【図４】従来の３相ＤＣブラシレスモータ駆動回路のタ
イミングチャート

【符号の説明】

１：マグネット ２：ホール素子群 ３：増幅器群 ４：通電ロジック回路 ５：信号群 ６：信号群 ７：インバータ回路 ８：モータ巻線（３相スター結線） ９：出力ライン １０：上アームトランジスタ群 １１：下アームトランジスタ群 １２：ＰＷＭ回路 １３：差動増幅器 １４：Ｆ／Ｖ回路 １５：速度指令電圧 １６：周波数発電機 １７：タイミング検出回路 Ａ：Ｕ相増幅器出力 Ｂ：Ｖ相増幅器出力 Ｃ：Ｗ相増幅器出力 Ｄ：上アームトランジスタのＵ相出力 Ｅ：下アームトランジスタのＵ相出力 Ｆ：ＰＷＭパルス Ｇ：モータ巻線Ｕ相分通電信号 Ｈ：Ｕ相の電流波形 Ｊ：モータ巻線中点電圧 Ｋ：タイミング検出回路出力 Ｆ’：本発明のＰＷＭパルス Ｊ’：本発明のモータ巻線中点電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３相スター結線の巻線を具備するＤＣブラ
   シレスモータを、一定速度で回転させる目的で、モータ
   の巻線インダクタンスを利用するＰＷＭ制御回路とモー
   タ巻線を１２０度（電気角）で両方向（バイポーラ）に
   通電させるモータ駆動回路において、 ３相の通電相切換（転流）のタイミングをタイミング検
   出回路で検出し、転流直後の設定した時間だけ強制的に
   該ＰＷＭパルスのＯＮデューティを広げることを特徴と
   したモータ駆動回路。
2. 【請求項２】３相ＤＣブラシレスモータに内蔵される磁
   極位置センサの出力を６逓倍したパルスを生成し、その
   ６逓倍パルスの立上り、立ち下がりを検出し、時定数回
   路によりモータ３相の転流タイミングに同期し、指定さ
   れたパルス幅の合成パルスを生成することを特徴とした
   上記請求項１のタイミング検出回路。