JP3293560B2 - ブラシレスｄｃモータの駆動方法 - Google Patents
ブラシレスｄｃモータの駆動方法Info
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数相の電機子巻
線に対し低周波の駆動電流を通電してロータを回転駆動
するようにしたブラシレスＤＣモータの駆動方法に関す
る。
線に対し低周波の駆動電流を通電してロータを回転駆動
するようにしたブラシレスＤＣモータの駆動方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ブラシレスＤＣモータは接点摩耗等に起
因する寿命低下がないため、数十倍速での駆動が要求さ
れる光ディスクの回転動力源に好適である。図３に示す
従来のブラシレスＤＣモータ１は、ステータ組立体に巻
回した３相の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに対し、図４に示す
タイミングでＵ相駆動電流Ｉｕ，Ｖ相駆動電流Ｉｖ，Ｗ
相駆動電流Ｉｗを供給し、ステータ組立体２の外側に対
向する面に複数極のマグネットを備えたロータ３を回転
駆動する構成とされている。ロータ３の回転速度は、ロ
ータ３の回転空間近傍に配置したホールセンサ４により
検出され、このホールセンサ４に誘起するホール電圧を
波形整形することで、回転速度に比例する周波数の速度
パルスが得られるようになっている。
因する寿命低下がないため、数十倍速での駆動が要求さ
れる光ディスクの回転動力源に好適である。図３に示す
従来のブラシレスＤＣモータ１は、ステータ組立体に巻
回した３相の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに対し、図４に示す
タイミングでＵ相駆動電流Ｉｕ，Ｖ相駆動電流Ｉｖ，Ｗ
相駆動電流Ｉｗを供給し、ステータ組立体２の外側に対
向する面に複数極のマグネットを備えたロータ３を回転
駆動する構成とされている。ロータ３の回転速度は、ロ
ータ３の回転空間近傍に配置したホールセンサ４により
検出され、このホールセンサ４に誘起するホール電圧を
波形整形することで、回転速度に比例する周波数の速度
パルスが得られるようになっている。
【０００３】本例の場合、電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを星形
結線したステータ組立体２に対し、パワースイッチ回路
５を介して互いに所定の位相関係にある駆動電流Ｉｕ，
Ｉｖ，Ｉｗを通電し、ロータ３を回転駆動する構成とさ
れている。各電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを共通接続する接続
中点とは反対側の端点は、それぞれ上流スイッチ（図示
せず）を介して直流電源に接続されるとともに、下流ス
イッチ（図示せず）を介して接地してある。これら６個
のスイッチは、例えば図４（Ａ）〜（Ｃ）に示したよう
に、３相のうちのいずれか２相に常に通電する２相駆動
法に従ってオン・オフ制御される。
結線したステータ組立体２に対し、パワースイッチ回路
５を介して互いに所定の位相関係にある駆動電流Ｉｕ，
Ｉｖ，Ｉｗを通電し、ロータ３を回転駆動する構成とさ
れている。各電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを共通接続する接続
中点とは反対側の端点は、それぞれ上流スイッチ（図示
せず）を介して直流電源に接続されるとともに、下流ス
イッチ（図示せず）を介して接地してある。これら６個
のスイッチは、例えば図４（Ａ）〜（Ｃ）に示したよう
に、３相のうちのいずれか２相に常に通電する２相駆動
法に従ってオン・オフ制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の３相ブラシ
レスＤＣモータ１は、例えばＷ相駆動電流Ｉｗを例にと
ると、直流電源側から接続中点に向けて駆動電流が流れ
る正方向通電期間と、接続中点から接地側に向けて駆動
電流が流れる負方向通電期間が、これらの期間と同幅の
非通電期間を挟んで連続する通電パターンを採用するも
のであるが、トルク制御のため、正方向通電期間と負方
向通電期間を細分化した小期間ごとに、それぞれ図４
（Ｄ）に一部拡大図示したように、ＰＷＭ方式によりオ
ン期間とオフ期間の比を可変し、高トルク要求がなされ
るほどオン期間を増大させていた。すなわち、大局的に
は、正方向通電期間、非通電期間、負方向通電期間、非
通電期間の４期間を繰り返す各相の駆動電流パターンで
はあるが、微視的には、正方向通電期間と負方向通電期
間の各期間について、無数のオン期間とオフ期間に細切
れにするＰＷＭ方式を採用しているため、正方向通電期
間と非通電期間をセットにして１サイクル、負方向通電
期間と非通電期間をセットにして１サイクルとして見た
ときに、４００Ｈｚ程度の駆動周波数をもって駆動して
いるときでも、スイッチング周波数は２０ｋＨｚないし
数１００ｋＨｚに及ぶことがあり、高速スイッチングに
より高周波ノイズを発生しやすく、ラジオ等の周辺の電
子機器に悪影響を与えるという課題を抱えるものであっ
た。
レスＤＣモータ１は、例えばＷ相駆動電流Ｉｗを例にと
ると、直流電源側から接続中点に向けて駆動電流が流れ
る正方向通電期間と、接続中点から接地側に向けて駆動
電流が流れる負方向通電期間が、これらの期間と同幅の
非通電期間を挟んで連続する通電パターンを採用するも
のであるが、トルク制御のため、正方向通電期間と負方
向通電期間を細分化した小期間ごとに、それぞれ図４
（Ｄ）に一部拡大図示したように、ＰＷＭ方式によりオ
ン期間とオフ期間の比を可変し、高トルク要求がなされ
るほどオン期間を増大させていた。すなわち、大局的に
は、正方向通電期間、非通電期間、負方向通電期間、非
通電期間の４期間を繰り返す各相の駆動電流パターンで
はあるが、微視的には、正方向通電期間と負方向通電期
間の各期間について、無数のオン期間とオフ期間に細切
れにするＰＷＭ方式を採用しているため、正方向通電期
間と非通電期間をセットにして１サイクル、負方向通電
期間と非通電期間をセットにして１サイクルとして見た
ときに、４００Ｈｚ程度の駆動周波数をもって駆動して
いるときでも、スイッチング周波数は２０ｋＨｚないし
数１００ｋＨｚに及ぶことがあり、高速スイッチングに
より高周波ノイズを発生しやすく、ラジオ等の周辺の電
子機器に悪影響を与えるという課題を抱えるものであっ
た。
【０００５】本発明は、上記課題を解決したものであ
り、電機子巻線の各相ごとに割り当てられた駆動電流通
電期間を、通電期間と中断期間と通電期間の３期間構成
とし、低周波駆動を実現することを目的とするものであ
る。
り、電機子巻線の各相ごとに割り当てられた駆動電流通
電期間を、通電期間と中断期間と通電期間の３期間構成
とし、低周波駆動を実現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】上記目的を達成するた
め、本発明は、一のスイッチング素子を閉じることで電
源側から一の電機子巻線へ向けて、又は前記一の電気子
巻線から接地側へ向けて流すべき一の相の駆動電流を、
該一の相の駆動電流通電期間中に他のスイッチング素子
を閉じることで他の電機子巻線に流すべき他の相の駆動
電流通電期間の駆動電流として逆の電位側へ流すことに
より、前記一の相および他の相を含む複数相の電機子巻
線にそれぞれ所定位相の駆動電流を順次通電し、回転子
を回転駆動するブラシレスＤＣモータの駆動方法におい
て、前記一のスイッチング素子を閉じている前記一の相
の駆動電流通電期間中に前記他のスイッチング素子を開
けていることにより、前記他の相の駆動電流通電期間を
終了した後にさらに他の相および前記一の相のいずれに
も駆動電流が流れない中断期間を設けることで、通電を
続ける期間と、通電されない前記中断期間と、通電する
期間との３期間に前記一の相の駆動電流通電期間を分
け、要求トルクが増すほど前記中断期間を短縮すること
を特徴とするものである。
め、本発明は、一のスイッチング素子を閉じることで電
源側から一の電機子巻線へ向けて、又は前記一の電気子
巻線から接地側へ向けて流すべき一の相の駆動電流を、
該一の相の駆動電流通電期間中に他のスイッチング素子
を閉じることで他の電機子巻線に流すべき他の相の駆動
電流通電期間の駆動電流として逆の電位側へ流すことに
より、前記一の相および他の相を含む複数相の電機子巻
線にそれぞれ所定位相の駆動電流を順次通電し、回転子
を回転駆動するブラシレスＤＣモータの駆動方法におい
て、前記一のスイッチング素子を閉じている前記一の相
の駆動電流通電期間中に前記他のスイッチング素子を開
けていることにより、前記他の相の駆動電流通電期間を
終了した後にさらに他の相および前記一の相のいずれに
も駆動電流が流れない中断期間を設けることで、通電を
続ける期間と、通電されない前記中断期間と、通電する
期間との３期間に前記一の相の駆動電流通電期間を分
け、要求トルクが増すほど前記中断期間を短縮すること
を特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１，
２を参照して説明する。図１は、本発明のブラシレスＤ
Ｃモータの駆動方法を適用したブラシレスＤＣモータの
一実施形態を示す概略回路構成図、図２は、図１に示し
た回路各部の信号波形図である。
２を参照して説明する。図１は、本発明のブラシレスＤ
Ｃモータの駆動方法を適用したブラシレスＤＣモータの
一実施形態を示す概略回路構成図、図２は、図１に示し
た回路各部の信号波形図である。
【０００８】図１に示すブラシレスＤＣモータ１１は、
電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを星形結線したステータ組立体１
２に対し、パワースイッチ回路１３を介して互いに所定
の位相関係にある駆動電流を通電する構成としたもので
あり、全体構成そのものは従来のブラシレスＤＣモータ
１と大差ないが、パワースイッチ回路１３の構成或いは
その動作が従来とは異なる。電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの接
続中点とは反対側の端点は、それぞれ上流スイッチング
素子Ｓｕａ，Ｓｖａ，Ｓｗａを介して直流電源に接続さ
れ、かつまた下流スイッチング素子Ｓｕｂ，Ｓｖｂ，Ｓ
ｗｂを介して接地してある。これらの上流スイッチング
素子Ｓｕａ，Ｓｖａ，Ｓｗａと下流スイッチ素子Ｓｕ
ｂ，Ｓｖｂ，Ｓｗｂの導通パターンは、従来問題とされ
た高周波スイッチングノイズを招かぬよう、図２（Ａ）
〜（Ｃ）に示す低周波駆動を主眼とする内容に切り替え
てある。
電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを星形結線したステータ組立体１
２に対し、パワースイッチ回路１３を介して互いに所定
の位相関係にある駆動電流を通電する構成としたもので
あり、全体構成そのものは従来のブラシレスＤＣモータ
１と大差ないが、パワースイッチ回路１３の構成或いは
その動作が従来とは異なる。電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの接
続中点とは反対側の端点は、それぞれ上流スイッチング
素子Ｓｕａ，Ｓｖａ，Ｓｗａを介して直流電源に接続さ
れ、かつまた下流スイッチング素子Ｓｕｂ，Ｓｖｂ，Ｓ
ｗｂを介して接地してある。これらの上流スイッチング
素子Ｓｕａ，Ｓｖａ，Ｓｗａと下流スイッチ素子Ｓｕ
ｂ，Ｓｖｂ，Ｓｗｂの導通パターンは、従来問題とされ
た高周波スイッチングノイズを招かぬよう、図２（Ａ）
〜（Ｃ）に示す低周波駆動を主眼とする内容に切り替え
てある。
【０００９】具体的には、例えばＵ相駆動電流Ｉｕを例
にとると、中間部を除き直流電源側から接続中点に向け
て駆動電流が流れる概略正方向通電期間と、中間部を除
き接続中点から接地側に向けて駆動電流が流れる概略負
方向通電期間が、これらの期間と同幅の非通電期間を挟
んで連続する通電パターンが繰り返される。ただし、概
略正方向通電期間と概略負方向通電期間は、完全な正方
向通電期間或いは負方向通電期間とは異なり、それぞれ
の中間部分に非通電期間が存在するため、ともに概略を
冠した表現にしてある。概略正方向通電期間と概略負方
向通電期間の各中間部分に存在する非通電期間は、自相
の上流スイッチング素子が閉成しても他相の下流スイッ
チング素子が開成していることが原因で発生する通電中
断期間であり、従来のＰＷＭ方式通電パターンのオフ期
間を集約した期間に相当するものと言える。
にとると、中間部を除き直流電源側から接続中点に向け
て駆動電流が流れる概略正方向通電期間と、中間部を除
き接続中点から接地側に向けて駆動電流が流れる概略負
方向通電期間が、これらの期間と同幅の非通電期間を挟
んで連続する通電パターンが繰り返される。ただし、概
略正方向通電期間と概略負方向通電期間は、完全な正方
向通電期間或いは負方向通電期間とは異なり、それぞれ
の中間部分に非通電期間が存在するため、ともに概略を
冠した表現にしてある。概略正方向通電期間と概略負方
向通電期間の各中間部分に存在する非通電期間は、自相
の上流スイッチング素子が閉成しても他相の下流スイッ
チング素子が開成していることが原因で発生する通電中
断期間であり、従来のＰＷＭ方式通電パターンのオフ期
間を集約した期間に相当するものと言える。
【００１０】すなわち、正方向通電期間、非通電期間、
負方向通電期間、非通電期間、正方向通電期間・・・と
続く従前の通電パターンにおいて、正方向通電期間と負
方向通電期間を細分化した小期間ごとに、それぞれＰＷ
Ｍ方式に従ってオン期間とオフ期間の比を可変していた
従来方式を踏まえ、小期間ごとにスイッチングを行う代
わりに、細分化された小期間におけるオン期間の合計の
１／２ずつを両側に配し、細分化された小期間における
オフ期間の合計を中間に配すようにしたものであり、概
略正方向通電期間と概略負方向通電期間のいずれも、通
電、中断、通電の３つの小期間で構成される。
負方向通電期間、非通電期間、正方向通電期間・・・と
続く従前の通電パターンにおいて、正方向通電期間と負
方向通電期間を細分化した小期間ごとに、それぞれＰＷ
Ｍ方式に従ってオン期間とオフ期間の比を可変していた
従来方式を踏まえ、小期間ごとにスイッチングを行う代
わりに、細分化された小期間におけるオン期間の合計の
１／２ずつを両側に配し、細分化された小期間における
オフ期間の合計を中間に配すようにしたものであり、概
略正方向通電期間と概略負方向通電期間のいずれも、通
電、中断、通電の３つの小期間で構成される。
【００１１】従って、概略正方向通電期間、非通電期
間、概略負方向通電期間、非通電期間の４期間を繰り返
す各相の駆動電流パターンを基本に、概略正方向通電期
間と概略負方向通電期間の各期間について、ＰＷＭ方式
のように無数のオン期間とオフ期間に細切れにするので
はなく、通電期間、中断期間、通電期間の３つの小期間
に集約し、低周波駆動を実現しているのである。従っ
て、概略正方向通電期間と非通電期間をセットにして１
サイクル、概略負方向通電期間と非通電期間をセットに
して１サイクルとして見たときに、４００Ｈｚ程度の駆
動周波数をもって駆動しているときでも、スイッチング
周波数は最高で４００Ｈｚの３倍程度であり、従来のよ
うな２０ｋＨｚないし数１００ｋＨｚに及ぶ高速スイッ
チングにより高周波ノイズを発生するといったことはな
くなる。
間、概略負方向通電期間、非通電期間の４期間を繰り返
す各相の駆動電流パターンを基本に、概略正方向通電期
間と概略負方向通電期間の各期間について、ＰＷＭ方式
のように無数のオン期間とオフ期間に細切れにするので
はなく、通電期間、中断期間、通電期間の３つの小期間
に集約し、低周波駆動を実現しているのである。従っ
て、概略正方向通電期間と非通電期間をセットにして１
サイクル、概略負方向通電期間と非通電期間をセットに
して１サイクルとして見たときに、４００Ｈｚ程度の駆
動周波数をもって駆動しているときでも、スイッチング
周波数は最高で４００Ｈｚの３倍程度であり、従来のよ
うな２０ｋＨｚないし数１００ｋＨｚに及ぶ高速スイッ
チングにより高周波ノイズを発生するといったことはな
くなる。
【００１２】なお、上記駆動方式において、ブラシレス
ＤＣモータ１１の駆動トルクを増大させる場合は、個々
の概略正方向通電期間と概略負方向通電期間を構成する
オン期間、オフ期間、オン期間の３つの小期間のうち、
両側のオン期間の幅を拡大するとよい。また、これとは
逆にブラシレスＤＣモータ１１の駆動トルクを減少させ
る場合は、個々の概略正方向通電期間と概略負方向通電
期間を構成するオン期間、オフ期間、オン期間の３つの
小期間のうち、真ん中のオフ期間の幅を拡大するとよ
い。ただし、トルク変更を実施しても、概略正方向通電
期間、非通電期間、概略負方向通電期間、非通電期間の
４期間を繰り返す各相の駆動電流パターンの周期を変更
しない限り、ロータの回転速度はそれまでとほぼ同じ速
度に保つことができる。
ＤＣモータ１１の駆動トルクを増大させる場合は、個々
の概略正方向通電期間と概略負方向通電期間を構成する
オン期間、オフ期間、オン期間の３つの小期間のうち、
両側のオン期間の幅を拡大するとよい。また、これとは
逆にブラシレスＤＣモータ１１の駆動トルクを減少させ
る場合は、個々の概略正方向通電期間と概略負方向通電
期間を構成するオン期間、オフ期間、オン期間の３つの
小期間のうち、真ん中のオフ期間の幅を拡大するとよ
い。ただし、トルク変更を実施しても、概略正方向通電
期間、非通電期間、概略負方向通電期間、非通電期間の
４期間を繰り返す各相の駆動電流パターンの周期を変更
しない限り、ロータの回転速度はそれまでとほぼ同じ速
度に保つことができる。
【００１３】なお、上記実施形態では、３相のブラシレ
スＤＣモータ１１を例にとって説明したが、電機子巻線
の相数は３相に限らず、他の複数相でもよい。
スＤＣモータ１１を例にとって説明したが、電機子巻線
の相数は３相に限らず、他の複数相でもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数相の電機子巻線にそれぞれ所定位相の駆動電流を順
次通電して回転子を回転駆動する際に、各相ごとに分与
された駆動電流通電期間を、通電期間と中断期間と通電
期間の３期間に分け、要求トルクが増すほど中断期間を
短縮するようにしたから、概略正方向通電期間、非通電
期間、概略負方向通電期間、非通電期間の４期間を繰り
返す各相の駆動電流パターンのうちの概略正方向通電期
間と概略負方向通電期間の各期間について、ＰＷＭ方式
のように無数のオン期間とオフ期間に細切れにするので
はなく、通電期間、中断期間、通電期間の３つの小期間
に集約し、低周波駆動を実現することができ、概略正方
向通電期間と非通電期間をセットにして１サイクル、概
略負方向通電期間と非通電期間をセットにして１サイク
ルとして見たときに、４００Ｈｚ程度の駆動周波数をも
って駆動しているときでも、スイッチング周波数は最高
で４００Ｈｚの３倍程度であり、従来のような２０ｋＨ
ｚないし数１００ｋＨｚに及ぶ高速スイッチングにより
高周波ノイズを発生するといったことはなく、ラジオ等
の周辺の電子機器に悪影響を与えないで済む等の優れた
効果を奏する。
複数相の電機子巻線にそれぞれ所定位相の駆動電流を順
次通電して回転子を回転駆動する際に、各相ごとに分与
された駆動電流通電期間を、通電期間と中断期間と通電
期間の３期間に分け、要求トルクが増すほど中断期間を
短縮するようにしたから、概略正方向通電期間、非通電
期間、概略負方向通電期間、非通電期間の４期間を繰り
返す各相の駆動電流パターンのうちの概略正方向通電期
間と概略負方向通電期間の各期間について、ＰＷＭ方式
のように無数のオン期間とオフ期間に細切れにするので
はなく、通電期間、中断期間、通電期間の３つの小期間
に集約し、低周波駆動を実現することができ、概略正方
向通電期間と非通電期間をセットにして１サイクル、概
略負方向通電期間と非通電期間をセットにして１サイク
ルとして見たときに、４００Ｈｚ程度の駆動周波数をも
って駆動しているときでも、スイッチング周波数は最高
で４００Ｈｚの３倍程度であり、従来のような２０ｋＨ
ｚないし数１００ｋＨｚに及ぶ高速スイッチングにより
高周波ノイズを発生するといったことはなく、ラジオ等
の周辺の電子機器に悪影響を与えないで済む等の優れた
効果を奏する。
【図１】本発明のブラシレスＤＣモータの駆動方法を適
用したブラシレスＤＣモータの一実施形態を示す概略回
路構成図である。
用したブラシレスＤＣモータの一実施形態を示す概略回
路構成図である。
【図２】図１に示した回路各部の信号波形図である。
【図３】従来のブラシレスＤＣモータの一例を示す概略
回路構成図である。
回路構成図である。
【図４】図３に示した回路各部の信号波形図である。
１１ ブラシレスＤＣモータ Ｕ，Ｖ，Ｗ 電機子巻線 Ｓｕａ，Ｓｖａ，Ｓｗａ 上流スイッチング素子 Ｓｕｂ，Ｓｖｂ，Ｓｗｂ 下流スイッチング素子 １２ ステータ組立体 １３ パワースイッチ回路
Claims (1)
- 【請求項１】 一のスイッチング素子を閉じることで電
源側から一の電機子巻線へ向けて、又は前記一の電気子
巻線から接地側へ向けて流すべき一の相の駆動電流を、
該一の相の駆動電流通電期間中に他のスイッチング素子
を閉じることで他の電機子巻線に流すべき他の相の駆動
電流通電期間の駆動電流として逆の電位側へ流すことに
より、前記一の相および他の相を含む複数相の電機子巻
線にそれぞれ所定位相の駆動電流を順次通電し、回転子
を回転駆動するブラシレスＤＣモータの駆動方法におい
て、 前記一のスイッチング素子を閉じている前記一の相の駆
動電流通電期間中に前記他のスイッチング素子を開けて
いることにより、前記他の相の駆動電流通電期間を終了
した後にさらに他の相および前記一の相のいずれにも駆
動電流が流れない中断期間を設けることで、 通電を続ける期間と、通電されない前記中断期間と、通
電する期間 との３期間に前記一の相の駆動電流通電期間
を分け、要求トルクが増すほど前記中断期間を短縮する
ことを特徴とするＤＣブラシレスモータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19518098A JP3293560B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | ブラシレスｄｃモータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19518098A JP3293560B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | ブラシレスｄｃモータの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000032790A JP2000032790A (ja) | 2000-01-28 |
| JP3293560B2 true JP3293560B2 (ja) | 2002-06-17 |
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ID=16336790
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP5385044B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-01-08 | 株式会社ミツバ | モータ制御装置およびこのモータ制御装置を備えるモータ装置 |
-
1998
- 1998-07-10 JP JP19518098A patent/JP3293560B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000032790A (ja) | 2000-01-28 |
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