JP3240789B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JP3240789B2 JP3240789B2 JP29943093A JP29943093A JP3240789B2 JP 3240789 B2 JP3240789 B2 JP 3240789B2 JP 29943093 A JP29943093 A JP 29943093A JP 29943093 A JP29943093 A JP 29943093A JP 3240789 B2 JP3240789 B2 JP 3240789B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多相のブラシレスモータ
をセンサレス駆動する場合の駆動回路に関するものであ
る。
をセンサレス駆動する場合の駆動回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、小形直流モータは音響分野ばかり
でなく情報・産業分野においてもその制御性の良さが認
められ、非常な勢いで用途が拡大している。その中でも
ブラシレスモータは刷子・整流子という接触部分がな
く、長寿命という利点をもっていることから特に信頼性
が重視される産業用モータとしての用途が拡大してい
る。
でなく情報・産業分野においてもその制御性の良さが認
められ、非常な勢いで用途が拡大している。その中でも
ブラシレスモータは刷子・整流子という接触部分がな
く、長寿命という利点をもっていることから特に信頼性
が重視される産業用モータとしての用途が拡大してい
る。
【０００３】従来よりブラシレスモータは、ロータの回
転位相を検出するセンサ（磁気検出素子など）と、その
センサの出力信号を電気的に処理して電流を流すべき駆
動コイルを選択し励磁電流を流す駆動回路とで構成され
ているのが一般であった。すなわち、３相駆動のモータ
であれば磁気検出素子３個と駆動回路を備え、５相駆動
のモータであれば磁気検出素子５個と駆動回路を備えて
いた（図は省略）。また磁気検出素子の数を減らして２
個で３相モータを駆動したり、２個の出力にそれぞれ適
当な係数をもたせて合成し多相モータを駆動する方法も
ある。
転位相を検出するセンサ（磁気検出素子など）と、その
センサの出力信号を電気的に処理して電流を流すべき駆
動コイルを選択し励磁電流を流す駆動回路とで構成され
ているのが一般であった。すなわち、３相駆動のモータ
であれば磁気検出素子３個と駆動回路を備え、５相駆動
のモータであれば磁気検出素子５個と駆動回路を備えて
いた（図は省略）。また磁気検出素子の数を減らして２
個で３相モータを駆動したり、２個の出力にそれぞれ適
当な係数をもたせて合成し多相モータを駆動する方法も
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術における前者の方法では、多相のブラシレスモー
タに対しては相数に対応して磁気検出素子の数が増しコ
スト的に不利になる問題点があり、後者の方法では図５
に示すように、通常ホール素子などの磁気検出素子の位
置検出信号Ａ，Ｂには基本正弦波に対して１０％程度の
第３高調波成分が含まれており、この影響で合成された
位置信号波形Ｃが歪み、位相誤差が生じて各相の位相差
が不均一となりトルクむらの原因となる。これを解決す
るためには、マグネットの着磁を正弦波着磁して位置検
出信号の第３高調波成分を低減すればよいが、トルクが
低下する問題点が生じる。
の技術における前者の方法では、多相のブラシレスモー
タに対しては相数に対応して磁気検出素子の数が増しコ
スト的に不利になる問題点があり、後者の方法では図５
に示すように、通常ホール素子などの磁気検出素子の位
置検出信号Ａ，Ｂには基本正弦波に対して１０％程度の
第３高調波成分が含まれており、この影響で合成された
位置信号波形Ｃが歪み、位相誤差が生じて各相の位相差
が不均一となりトルクむらの原因となる。これを解決す
るためには、マグネットの着磁を正弦波着磁して位置検
出信号の第３高調波成分を低減すればよいが、トルクが
低下する問題点が生じる。
【０００５】本発明は上記問題点を解決し、トルクの低
下やトルクむらを発生することなく、位置信号処理を回
路的におこなって配線の引き回しを簡単にすることので
きるセンサレス駆動のブラシレスモータを提供すること
を目的とするものである。
下やトルクむらを発生することなく、位置信号処理を回
路的におこなって配線の引き回しを簡単にすることので
きるセンサレス駆動のブラシレスモータを提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ほぼ三角形状の２相ＦＧ
線素と、上記２相ＦＧ線素に発生したＦＧ信号を増幅す
るＦＧ信号増幅回路と、上記ＦＧ信号増幅回路の２相出
力をそれぞれ適当な係数をもたせて合成する位置信号合
成回路と、上記位置信号合成回路の出力を演算して各相
に分配する分配回路と、モータ巻線を駆動する駆動回路
と、起動時に起動信号を発生する起動回路と、上記位置
信号合成回路の出力と上記起動回路の出力を切替える切
替回路とを備え、上記ほぼ三角形状の２相ＦＧ線素によ
り、第３高調波成分の少ない位置信号を得るようにした
ものである。
線素と、上記２相ＦＧ線素に発生したＦＧ信号を増幅す
るＦＧ信号増幅回路と、上記ＦＧ信号増幅回路の２相出
力をそれぞれ適当な係数をもたせて合成する位置信号合
成回路と、上記位置信号合成回路の出力を演算して各相
に分配する分配回路と、モータ巻線を駆動する駆動回路
と、起動時に起動信号を発生する起動回路と、上記位置
信号合成回路の出力と上記起動回路の出力を切替える切
替回路とを備え、上記ほぼ三角形状の２相ＦＧ線素によ
り、第３高調波成分の少ない位置信号を得るようにした
ものである。
【０００７】
【作用】上記手段により、起動回路によって起動した後
は第３高調波成分の少ない２相分の位置信号波形をそれ
ぞれ適当な係数をもたせて演算し、残りの相数分の位置
信号を合成する。このようにして合成された位置信号は
位相誤差を含まず、トルクむらを防止する。またマグネ
ットを正弦波着磁する必要もない。
は第３高調波成分の少ない２相分の位置信号波形をそれ
ぞれ適当な係数をもたせて演算し、残りの相数分の位置
信号を合成する。このようにして合成された位置信号は
位相誤差を含まず、トルクむらを防止する。またマグネ
ットを正弦波着磁する必要もない。
【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。
しながら説明する。
【０００９】図１は本発明の構成を示すブロック図であ
り、１は起動回路でホール素子のような能動的な位置検
出手段をもたないモータの場合、強制的に駆動信号を送
る回路である。２は２相ＦＧでロータマグネットに対向
して配置される位相差をもった２つの線素で構成された
ＦＧパターンである。３はＦＧ信号増幅回路で上記ロー
タマグネットに対向して配置された２相ＦＧに誘起され
た信号を所定のレベルに増幅する回路である。４は位置
信号合成回路で上記ＦＧ信号増幅回路で得られた信号
ｍ，ｎに適当な係数Ｐ，Ｑを与えて演算し、すべての相
を駆動する位置信号を合成する回路である。５は切替回
路で上記起動回路によりモータが回転をしはじめて上記
２相ＦＧに信号ｍ，ｎが誘起され、上記ＦＧ信号増幅回
路の出力が所定の値になると、上記位置信号合成回路か
らの出力でモータを駆動するように切替える回路であ
る。６は分配回路で上記起動回路または上記位置信号合
成回路からの位置信号を各相に適切に分配する回路であ
る。７は８のコイルを駆動する駆動回路である。９は速
度制御回路で上記ＦＧ信号増幅回路の出力信号を用いて
上記駆動回路をコントロールし、モータの回転速度を保
つようにする回路である。
り、１は起動回路でホール素子のような能動的な位置検
出手段をもたないモータの場合、強制的に駆動信号を送
る回路である。２は２相ＦＧでロータマグネットに対向
して配置される位相差をもった２つの線素で構成された
ＦＧパターンである。３はＦＧ信号増幅回路で上記ロー
タマグネットに対向して配置された２相ＦＧに誘起され
た信号を所定のレベルに増幅する回路である。４は位置
信号合成回路で上記ＦＧ信号増幅回路で得られた信号
ｍ，ｎに適当な係数Ｐ，Ｑを与えて演算し、すべての相
を駆動する位置信号を合成する回路である。５は切替回
路で上記起動回路によりモータが回転をしはじめて上記
２相ＦＧに信号ｍ，ｎが誘起され、上記ＦＧ信号増幅回
路の出力が所定の値になると、上記位置信号合成回路か
らの出力でモータを駆動するように切替える回路であ
る。６は分配回路で上記起動回路または上記位置信号合
成回路からの位置信号を各相に適切に分配する回路であ
る。７は８のコイルを駆動する駆動回路である。９は速
度制御回路で上記ＦＧ信号増幅回路の出力信号を用いて
上記駆動回路をコントロールし、モータの回転速度を保
つようにする回路である。
【００１０】図２は図１の２相ＦＧ２を展開した図で、
マグネットの着磁面に対向してほぼ三角形状のパターン
ｍ相およびｎ相が位相差をもって配設されている。ｎ１
〜ｎ５はｎ相がｍ相に対して電気角で３０〜１５０゜の
位相差をもった様子を示している。
マグネットの着磁面に対向してほぼ三角形状のパターン
ｍ相およびｎ相が位相差をもって配設されている。ｎ１
〜ｎ５はｎ相がｍ相に対して電気角で３０〜１５０゜の
位相差をもった様子を示している。
【００１１】図３は図１の位置信号合成回路４の構成の
一例を示したもので、上記ＦＧ信号増幅回路のｍ相およ
びｎ相の出力信号を抵抗で（表１）で表わされる適当な
係数Ｐ，Ｑを与えて加算回路で合成し各相の駆動信号を
得るように構成されている。
一例を示したもので、上記ＦＧ信号増幅回路のｍ相およ
びｎ相の出力信号を抵抗で（表１）で表わされる適当な
係数Ｐ，Ｑを与えて加算回路で合成し各相の駆動信号を
得るように構成されている。
【００１２】
【表１】
【００１３】たとえば３相駆動の場合Ａ相は、上記ＦＧ
信号増幅回路のｍ相の出力信号をそのまま抵抗４０，４
１および４２と加算器４３で構成される加算回路に導入
して得るが、Ｂ相の場合には上記ＦＧ信号増幅回路のｍ
相およびｎ相の出力信号を抵抗４４，４５，４６および
４７と加算器４８で構成される加算回路に導入するとき
に抵抗４４および４５を抵抗４０に対して−２倍および
１．７３２倍の値に構成する（このとき負の係数の場合
はｍ相またはｎ相の逆相信号を用いる。）。同様にして
Ｃ相の場合は、上記ＦＧ信号増幅回路のｍ相およびｎ相
の出力信号を抵抗４９，５０，５１および５２と加算器
５３で構成される加算回路に導入するときに抵抗４９お
よび５０を抵抗４０に対して１倍および−１．７３２倍
の値に構成する。このようにするとＡ相，Ｂ相およびＣ
相には１２０゜の位相差をもった駆動信号が得られる。
信号増幅回路のｍ相の出力信号をそのまま抵抗４０，４
１および４２と加算器４３で構成される加算回路に導入
して得るが、Ｂ相の場合には上記ＦＧ信号増幅回路のｍ
相およびｎ相の出力信号を抵抗４４，４５，４６および
４７と加算器４８で構成される加算回路に導入するとき
に抵抗４４および４５を抵抗４０に対して−２倍および
１．７３２倍の値に構成する（このとき負の係数の場合
はｍ相またはｎ相の逆相信号を用いる。）。同様にして
Ｃ相の場合は、上記ＦＧ信号増幅回路のｍ相およびｎ相
の出力信号を抵抗４９，５０，５１および５２と加算器
５３で構成される加算回路に導入するときに抵抗４９お
よび５０を抵抗４０に対して１倍および−１．７３２倍
の値に構成する。このようにするとＡ相，Ｂ相およびＣ
相には１２０゜の位相差をもった駆動信号が得られる。
【００１４】以上のように構成された本発明の動作につ
いて説明する。本発明のモータの場合、ホール素子のよ
うな能動的な位置検出手段をもたないので起動時は上記
起動回路１により強制的に起動させる。上記起動回路１
により回転速度が徐々に高まり、ある所定の回転速度に
なると上記切替回路５が働いて上記起動回路１からの位
置信号を遮断し、ＦＧからの位置信号に切替える。
いて説明する。本発明のモータの場合、ホール素子のよ
うな能動的な位置検出手段をもたないので起動時は上記
起動回路１により強制的に起動させる。上記起動回路１
により回転速度が徐々に高まり、ある所定の回転速度に
なると上記切替回路５が働いて上記起動回路１からの位
置信号を遮断し、ＦＧからの位置信号に切替える。
【００１５】モータが回転している時、ロータマグネッ
トに対向したＦＧ線素には誘起電圧が発生する。このと
き通常の矩形状のパターンではマグネットの着磁パター
ンをほぼ忠実に反映するのでモータの効率を高めるため
にフル着磁した場合はＦＧパターンの出力は第３高調波
を含む。そこで図２のようにほぼ三角形状のパターンに
することにより第３高調波を取り除いた。すなわち、ほ
ぼ三角形状のパターンは基本の正弦波に対する第３高調
波の逆相の成分を含むのでフル着磁したマグネットの第
３高調波をキャンセルすることができる。さらに、矩形
状のパターンでは２相配設する場合はラジアル方向に２
段に配設しなければならず、大きな出力は得られない
が、ほぼ三角形状のパターンでは図２のように間に配設
することができ、特に位相差３０゜の場合にはほぼ同一
の弧の中に納まり大きな出力が得られる。
トに対向したＦＧ線素には誘起電圧が発生する。このと
き通常の矩形状のパターンではマグネットの着磁パター
ンをほぼ忠実に反映するのでモータの効率を高めるため
にフル着磁した場合はＦＧパターンの出力は第３高調波
を含む。そこで図２のようにほぼ三角形状のパターンに
することにより第３高調波を取り除いた。すなわち、ほ
ぼ三角形状のパターンは基本の正弦波に対する第３高調
波の逆相の成分を含むのでフル着磁したマグネットの第
３高調波をキャンセルすることができる。さらに、矩形
状のパターンでは２相配設する場合はラジアル方向に２
段に配設しなければならず、大きな出力は得られない
が、ほぼ三角形状のパターンでは図２のように間に配設
することができ、特に位相差３０゜の場合にはほぼ同一
の弧の中に納まり大きな出力が得られる。
【００１６】このようにして得られた正弦波状の２相の
ＦＧ信号（ｍ相，ｎ相）を上記ＦＧ信号増幅回路３で増
幅し、上記位置信号合成回路４に導く。この位置信号合
成回路４では図３のようにｍ相およびｎ相の出力信号を
抵抗で（表１）で表わされる適当な係数を与えて加算回
路で合成する。すなわち、たとえば３相駆動で上記２相
ＦＧの位相差が電気角で３０゜の場合Ａ相の駆動信号を
合成する回路における抵抗４０に対してＢ相は（数１）
のように抵抗４４を−２倍、抵抗４５を１．７３２倍と
し、Ｃ相は抵抗４９を１倍、抵抗５０を−１．７３２倍
として加算器４８並びに加算器５３で加算することによ
り得られる（このとき式中負の係数の場合はｍ相または
ｎ相の逆相信号を用いる。）。他の相数および位相差の
場合でも（表１）の係数を用いれば同様の結果を得るこ
とができる。
ＦＧ信号（ｍ相，ｎ相）を上記ＦＧ信号増幅回路３で増
幅し、上記位置信号合成回路４に導く。この位置信号合
成回路４では図３のようにｍ相およびｎ相の出力信号を
抵抗で（表１）で表わされる適当な係数を与えて加算回
路で合成する。すなわち、たとえば３相駆動で上記２相
ＦＧの位相差が電気角で３０゜の場合Ａ相の駆動信号を
合成する回路における抵抗４０に対してＢ相は（数１）
のように抵抗４４を−２倍、抵抗４５を１．７３２倍と
し、Ｃ相は抵抗４９を１倍、抵抗５０を−１．７３２倍
として加算器４８並びに加算器５３で加算することによ
り得られる（このとき式中負の係数の場合はｍ相または
ｎ相の逆相信号を用いる。）。他の相数および位相差の
場合でも（表１）の係数を用いれば同様の結果を得るこ
とができる。
【００１７】
【数１】
【００１８】このようにして得られた正弦波状の位置信
号は上記分配回路６に導入されて各相に対応した位置信
号として割り振られ、コイルを駆動する上記駆動回路７
に導入されてモータをドライブする。
号は上記分配回路６に導入されて各相に対応した位置信
号として割り振られ、コイルを駆動する上記駆動回路７
に導入されてモータをドライブする。
【００１９】また、上記ＦＧ信号増幅回路３からの信号
を周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ変換）して上記駆動回路を
コントロールするような速度制御回路を設けることもで
きる。
を周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ変換）して上記駆動回路を
コントロールするような速度制御回路を設けることもで
きる。
【００２０】図４は起動時に上記起動回路１がモータの
動きと独立して駆動信号を送ると、脱調などの不具合を
引き起こすことがあるが、これを防ぐための一実施例で
ある。１０は電圧制御型発振器（ＶＣＯ）で、与えられ
た電圧に比例した周波数で発振する。１１はリングカウ
ンタで、上記ＶＣＯの発振パルスによりリング状に位相
シフトして出力する。１２は周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ
変換）回路で、上記ＦＧ信号増幅回路３からの信号を周
波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ変換）して上記ＶＣＯをコント
ロールする。起動時は上記ＶＣＯにはモータが追随でき
る程度の周波数を発振するようバイアスが与えられてい
る。このためモータはこの周波数で上記リングカウンタ
を介して駆動信号を受けて回転を始め、上記２相ＦＧ２
を介して上記ＦＧ信号増幅回路３に誘起電圧が発生す
る。この電圧を上記Ｆ−Ｖ変換回路でＦ−Ｖ変換し上記
ＶＣＯをコントロールする。
動きと独立して駆動信号を送ると、脱調などの不具合を
引き起こすことがあるが、これを防ぐための一実施例で
ある。１０は電圧制御型発振器（ＶＣＯ）で、与えられ
た電圧に比例した周波数で発振する。１１はリングカウ
ンタで、上記ＶＣＯの発振パルスによりリング状に位相
シフトして出力する。１２は周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ
変換）回路で、上記ＦＧ信号増幅回路３からの信号を周
波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ変換）して上記ＶＣＯをコント
ロールする。起動時は上記ＶＣＯにはモータが追随でき
る程度の周波数を発振するようバイアスが与えられてい
る。このためモータはこの周波数で上記リングカウンタ
を介して駆動信号を受けて回転を始め、上記２相ＦＧ２
を介して上記ＦＧ信号増幅回路３に誘起電圧が発生す
る。この電圧を上記Ｆ−Ｖ変換回路でＦ−Ｖ変換し上記
ＶＣＯをコントロールする。
【００２１】
【発明の効果】以上前述したように本発明によれば、ほ
ぼ三角形状の２相ＦＧの位相差と係数を（表１）のよう
に選択することでホール素子のような位置検出素子を用
いることなく設計ができるため配線数が減少し、部品点
数の低減，余裕スペースの確保等でモータが小形化で
き、位置信号の位相誤差のない安定した回転を得ること
ができるなどその効果は大である。
ぼ三角形状の２相ＦＧの位相差と係数を（表１）のよう
に選択することでホール素子のような位置検出素子を用
いることなく設計ができるため配線数が減少し、部品点
数の低減，余裕スペースの確保等でモータが小形化で
き、位置信号の位相誤差のない安定した回転を得ること
ができるなどその効果は大である。
【図１】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動回路のブロック図
駆動回路のブロック図
【図２】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
２相ＦＧのパターン説明図
２相ＦＧのパターン説明図
【図３】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
位置信号合成回路説明図
位置信号合成回路説明図
【図４】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
起動回路のブロック図
起動回路のブロック図
【図５】従来例における位置信号合成の説明図
１ 起動回路 ２ ２相ＦＧ ３ ＦＧ信号増幅回路 ４ 位置信号合成回路 ５ 切替回路 ６ 分配回路 ７ 駆動回路 ８ コイル ９ 速度制御回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/16
Claims (3)
- 【請求項１】ほぼ三角形状の２相ＦＧ線素と、上記２相
ＦＧ線素に発生したＦＧ信号を増幅するＦＧ信号増幅回
路と、上記ＦＧ信号増幅回路の２相出力をそれぞれ適当
な係数をもたせて合成する位置信号合成回路と、上記位
置信号合成回路の出力を演算して各相に分配する分配回
路と、モータ巻線を駆動する駆動回路と、起動時に起動
信号を発生する起動回路と、上記位置信号合成回路の出
力と上記起動回路の出力を切替える切替回路とを備えた
ブラシレスモータ。 - 【請求項２】起動時に起動信号を発生する電圧制御型発
振回路（ＶＣＯ）と、上記ＶＣＯの出力を駆動信号に変
換するリングカウンタと、周波数−電圧（Ｆ−Ｖ）変換
回路とを備えた請求項１記載のブラシレスモータ。 - 【請求項３】２相ＦＧ線素に発生したＦＧ信号（９０度
位相）を利用して回転方向検出を行うようにした請求項
１記載のブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29943093A JP3240789B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29943093A JP3240789B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | ブラシレスモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154992A JPH07154992A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3240789B2 true JP3240789B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=17872475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29943093A Expired - Fee Related JP3240789B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240789B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP29943093A patent/JP3240789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07154992A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |