JP3298902B2 - Ｄｃモータの運転方法と運転回路 - Google Patents
Ｄｃモータの運転方法と運転回路Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＤＣモータに関し、特
にＤＣモータを駆動する運転方法および運転回路に関す
る。
にＤＣモータを駆動する運転方法および運転回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】以下、ブラシレスＤＣモータを例にとっ
て説明する。ブラシレスＤＣモータは永久磁石を有する
ロータとステータコイルを有するステータを有する。ロ
ータの回転角度に応じてステータコイルに電流を供給す
ることによって回転トルクを発生させ、ロータを回転な
いし制動する。
て説明する。ブラシレスＤＣモータは永久磁石を有する
ロータとステータコイルを有するステータを有する。ロ
ータの回転角度に応じてステータコイルに電流を供給す
ることによって回転トルクを発生させ、ロータを回転な
いし制動する。
【０００３】以下、図３を参照して従来の技術によるＤ
Ｃモータの運転方法および運転回路について説明する。
図３（Ａ）に示す構成において、モータ１は、永久磁石
を有するロータと、ステータコイルを有するステータと
を含む。ステータコイルは３相の場合を図示する。モー
タ１のステータコイルには駆動回路２から位相を制御さ
れた３相電流が供給される。駆動回路２は、制御部３に
よって制御される。制御部３は、速度制御部３ａと電流
制御部３ｂを有し、速度制御部３ａからの出力信号は駆
動回路２に供給され、３相電流の位相（周波数）を制御
することにより、モータ１の回転速度を制御する。電流
制御部３ｂは、駆動回路２と負荷８の接続点に接続さ
れ、駆動回路２からモータ１へ供給される電流の振幅を
制御する。
Ｃモータの運転方法および運転回路について説明する。
図３（Ａ）に示す構成において、モータ１は、永久磁石
を有するロータと、ステータコイルを有するステータと
を含む。ステータコイルは３相の場合を図示する。モー
タ１のステータコイルには駆動回路２から位相を制御さ
れた３相電流が供給される。駆動回路２は、制御部３に
よって制御される。制御部３は、速度制御部３ａと電流
制御部３ｂを有し、速度制御部３ａからの出力信号は駆
動回路２に供給され、３相電流の位相（周波数）を制御
することにより、モータ１の回転速度を制御する。電流
制御部３ｂは、駆動回路２と負荷８の接続点に接続さ
れ、駆動回路２からモータ１へ供給される電流の振幅を
制御する。
【０００４】図３（Ａ）に示すような構成によってモー
タ１に発生するトルクの波形を、図３（Ｂ）に示す。図
３（Ｂ）のトルク波形は、モータ１のステータコイルの
１相分のみに駆動電流を供給したときに発生するトルク
を測定したものである。発生するトルクの最大値は、モ
ータ１に要求される仕様によって決定される。実際に
は、３相分のトルクが相乗的に発生する。トルク波形の
正の部分のみを取り出してロータを駆動する。
タ１に発生するトルクの波形を、図３（Ｂ）に示す。図
３（Ｂ）のトルク波形は、モータ１のステータコイルの
１相分のみに駆動電流を供給したときに発生するトルク
を測定したものである。発生するトルクの最大値は、モ
ータ１に要求される仕様によって決定される。実際に
は、３相分のトルクが相乗的に発生する。トルク波形の
正の部分のみを取り出してロータを駆動する。
【０００５】ところで、モータ１によって所定の慣性を
有するディスク等を駆動する場合、使用期間の経過等に
伴い、摩擦等によりモータの負荷が増大することがあ
る。また、モータの発生トルクが減少することもある。
このような場合、設計されたモータのトルクが必要とさ
れる駆動力に対してあまり余裕がない場合、モータが起
動しなくなることがある。
有するディスク等を駆動する場合、使用期間の経過等に
伴い、摩擦等によりモータの負荷が増大することがあ
る。また、モータの発生トルクが減少することもある。
このような場合、設計されたモータのトルクが必要とさ
れる駆動力に対してあまり余裕がない場合、モータが起
動しなくなることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
モータの発生するトルクが不足する場合、モータの交
換、修理等を必要とした。
モータの発生するトルクが不足する場合、モータの交
換、修理等を必要とした。
【０００７】本発明の目的は、負荷の増大、モータの性
能低下等により、モータの発生するトルクが不足するよ
うになった場合にも交換、修理等を必要とせず、モータ
を使用できるようにするＤＣモータの運転方法を提供す
ることである。本発明の他の目的は、負荷の増大、モー
タの性能低下等により、モータの発生するトルクが不足
するようになった場合にも交換、修理等を必要とせず、
モータを使用できるようにするＤＣモータの運転回路を
提供することである。
能低下等により、モータの発生するトルクが不足するよ
うになった場合にも交換、修理等を必要とせず、モータ
を使用できるようにするＤＣモータの運転方法を提供す
ることである。本発明の他の目的は、負荷の増大、モー
タの性能低下等により、モータの発生するトルクが不足
するようになった場合にも交換、修理等を必要とせず、
モータを使用できるようにするＤＣモータの運転回路を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＤＣモータの運
転方法は、多相のコイルを有し、該多相のコイルそれぞ
れに周期的に順次通電して回転子を回転させるＤＣモー
タの運転方法であって、個々の相のコイルへの通電期間
それぞれにおいて該コイルに供給する電力を平均値の上
下に振動させて最大瞬時値を増大させることにより、起
動に十分なトルクを前記ＤＣモータに発生させることを
特徴とする。本発明のＤＣモータの運転回路は、多相の
コイルを有するＤＣモータの運転回路であり、パルス列
を発生するパルス発生回路と、多相のコイルそれぞれに
駆動電流を周期的に順次供給することができ、個々の相
のコイルへの通電期間それぞれにおいて該コイルに供給
する駆動電流を平均値の上下に振動させて最大瞬時値を
増大させることができる駆動回路とを含む。
転方法は、多相のコイルを有し、該多相のコイルそれぞ
れに周期的に順次通電して回転子を回転させるＤＣモー
タの運転方法であって、個々の相のコイルへの通電期間
それぞれにおいて該コイルに供給する電力を平均値の上
下に振動させて最大瞬時値を増大させることにより、起
動に十分なトルクを前記ＤＣモータに発生させることを
特徴とする。本発明のＤＣモータの運転回路は、多相の
コイルを有するＤＣモータの運転回路であり、パルス列
を発生するパルス発生回路と、多相のコイルそれぞれに
駆動電流を周期的に順次供給することができ、個々の相
のコイルへの通電期間それぞれにおいて該コイルに供給
する駆動電流を平均値の上下に振動させて最大瞬時値を
増大させることができる駆動回路とを含む。
【０００９】
【作用】多相のコイルを有するＤＣモータの起動時に、
個々の相のコイルへの通電期間それぞれにおいて当該コ
イルに供給する電力を平均値の上下に振動させて最大瞬
時値を増大させることにより、振動するトルクが発生す
る。この場合、トルクの最大値は、平均トルクよりも高
い値となる。一般に、モータの負荷は回転しはじめると
きに最大のトルクを必要とし、一旦回転した後は必要と
するトルクは減少する。トルクが振動することにより、
トルクの平均値は以前と同じであっても、トルクの最大
値は増大する。このため、起動時に必要な最大トルクを
満足できるようになる。一旦起動した後は必要とするト
ルクが減少するため、変動するトルクの小さい部分によ
っても駆動することが可能となる。
個々の相のコイルへの通電期間それぞれにおいて当該コ
イルに供給する電力を平均値の上下に振動させて最大瞬
時値を増大させることにより、振動するトルクが発生す
る。この場合、トルクの最大値は、平均トルクよりも高
い値となる。一般に、モータの負荷は回転しはじめると
きに最大のトルクを必要とし、一旦回転した後は必要と
するトルクは減少する。トルクが振動することにより、
トルクの平均値は以前と同じであっても、トルクの最大
値は増大する。このため、起動時に必要な最大トルクを
満足できるようになる。一旦起動した後は必要とするト
ルクが減少するため、変動するトルクの小さい部分によ
っても駆動することが可能となる。
【００１０】
【実施例】図１に本発明の実施例によるＤＣモータの運
転方法および運転回路を示す。図１（Ａ）はＤＣモータ
の運転回路を示し、図１（Ｂ）は発生トルクの波形を示
す。モータ１には、駆動回路２から３相の駆動電流が供
給される。駆動回路２は電源端子１０と接地１１の間に
接続されるが、電源端子１０と駆動回路２の間には昇圧
回路４およびスイッチング回路５が直列に接続されてい
る。昇圧回路４は電源端子１０から供給される電圧を増
大させる。スイッチング回路５にはパルス発生回路６か
らパルス信号が供給され、昇圧回路４の出力電圧をスイ
ッチングする。このため、スイッチング回路５の出力電
圧はパルス状に振動する電圧となる。駆動回路２には、
制御回路３の速度制御部３ａから制御信号が与えられ、
駆動回路２と負荷８の接続点には制御回路３の電流制御
部３ｂが接続されている。制御回路３は従来の技術にお
ける制御回路と同様に動作する。パルス発生回路６の発
生するパルス信号は、たとえば数１０Ｈｚに設定され
る。
転方法および運転回路を示す。図１（Ａ）はＤＣモータ
の運転回路を示し、図１（Ｂ）は発生トルクの波形を示
す。モータ１には、駆動回路２から３相の駆動電流が供
給される。駆動回路２は電源端子１０と接地１１の間に
接続されるが、電源端子１０と駆動回路２の間には昇圧
回路４およびスイッチング回路５が直列に接続されてい
る。昇圧回路４は電源端子１０から供給される電圧を増
大させる。スイッチング回路５にはパルス発生回路６か
らパルス信号が供給され、昇圧回路４の出力電圧をスイ
ッチングする。このため、スイッチング回路５の出力電
圧はパルス状に振動する電圧となる。駆動回路２には、
制御回路３の速度制御部３ａから制御信号が与えられ、
駆動回路２と負荷８の接続点には制御回路３の電流制御
部３ｂが接続されている。制御回路３は従来の技術にお
ける制御回路と同様に動作する。パルス発生回路６の発
生するパルス信号は、たとえば数１０Ｈｚに設定され
る。
【００１１】図１（Ｂ）は、図３（Ｂ）同様、モータ１
の１相分のステータコイルによって発生するトルク波形
を示す。１回転３０秒程度で回転させた場合のトルク波
形である。駆動回路２の電源電圧が振動するため、駆動
回路２から供給される電流値も相内で振動する。このた
め、モータ１に発生するトルク波形も図に示すように、
数１０Ｈｚの周波数で各相内で振動するものとなる。
の１相分のステータコイルによって発生するトルク波形
を示す。１回転３０秒程度で回転させた場合のトルク波
形である。駆動回路２の電源電圧が振動するため、駆動
回路２から供給される電流値も相内で振動する。このた
め、モータ１に発生するトルク波形も図に示すように、
数１０Ｈｚの周波数で各相内で振動するものとなる。
【００１２】図２を参照して、さらに詳しく説明する。
図２は、駆動回路２の出力電流、すなわちモータ１に供
給される電流波形を示す。
図２は、駆動回路２の出力電流、すなわちモータ１に供
給される電流波形を示す。
【００１３】図２（Ａ）においては、電流波形Ｉ1 は、
電源電圧がスイッチング回路５によってパルス状に制御
されているので、所定の周波数でパルス状に変化してい
る。振動波形Ｉ1 が、直流電流波形Ｉ0 と同一の平均値
を有する場合、実行電流値は同じである。従って、電源
端子１０に接続される電流源の供給能力は変更する必要
がない。このため、昇圧回路４、スイッチング回路５、
パルス発生回路６以外は従来と同一の回路要素を用いて
も、駆動回路２に供給される電流を、図２（Ａ）に示す
ように振動させることにより、駆動回路２からモータ１
に供給される電流の最大値を増大させることができる。
モータ１に供給される瞬時電流値が増大すれば、発生す
る瞬時トルクは増大する。このため、電流Ｉ0 で駆動さ
れたときには起動しなかったモータであっても、振動す
る電流波形Ｉ1 で駆動される場合には、最大電流値の増
大によってモータ１は駆動する。一般にモータは回転を
開始すると、必要とされる駆動トルクは減少するため、
その後、瞬時電流値が平均値Ｉ0 よりも減少した状態に
おいても回転を維持する。
電源電圧がスイッチング回路５によってパルス状に制御
されているので、所定の周波数でパルス状に変化してい
る。振動波形Ｉ1 が、直流電流波形Ｉ0 と同一の平均値
を有する場合、実行電流値は同じである。従って、電源
端子１０に接続される電流源の供給能力は変更する必要
がない。このため、昇圧回路４、スイッチング回路５、
パルス発生回路６以外は従来と同一の回路要素を用いて
も、駆動回路２に供給される電流を、図２（Ａ）に示す
ように振動させることにより、駆動回路２からモータ１
に供給される電流の最大値を増大させることができる。
モータ１に供給される瞬時電流値が増大すれば、発生す
る瞬時トルクは増大する。このため、電流Ｉ0 で駆動さ
れたときには起動しなかったモータであっても、振動す
る電流波形Ｉ1 で駆動される場合には、最大電流値の増
大によってモータ１は駆動する。一般にモータは回転を
開始すると、必要とされる駆動トルクは減少するため、
その後、瞬時電流値が平均値Ｉ0 よりも減少した状態に
おいても回転を維持する。
【００１４】このようにして、直流電流Ｉ0 によっては
起動しなくなった場合にも、供給する電流をＩ1 に示す
ように振動させることにより、平均電流値は同一であっ
てもモータ１を起動させることが可能となる。
起動しなくなった場合にも、供給する電流をＩ1 に示す
ように振動させることにより、平均電流値は同一であっ
てもモータ１を起動させることが可能となる。
【００１５】図２（Ｂ）は、さらに別の起動方法を示
す。図２（Ｂ）においては、スイッチング回路５の制御
により、駆動回路２に供給される電流Ｉ2 は、振動しつ
つ次第にその最大値を減少させる。電流Ｉ2 の最大値が
一定の期間においてモータが起動を始めれば、必要とす
るトルクは減少する。このため、電流Ｉ2 の最大値が次
第に減少してもモータ１の回転を維持するのに十分なト
ルクが得られる。
す。図２（Ｂ）においては、スイッチング回路５の制御
により、駆動回路２に供給される電流Ｉ2 は、振動しつ
つ次第にその最大値を減少させる。電流Ｉ2 の最大値が
一定の期間においてモータが起動を始めれば、必要とす
るトルクは減少する。このため、電流Ｉ2 の最大値が次
第に減少してもモータ１の回転を維持するのに十分なト
ルクが得られる。
【００１６】なお、ＤＣモータに供給する電流を振動さ
せることにより、モータの発生するトルクは振動する。
このトルクの振動により、負荷に振動を発生させること
もできる。たとえば、モータがハードディスクを駆動す
る場合、モータが振動することによってハードディスク
が振動し、ハードディスクとヘッドの吸着力を弱めるこ
とが可能である。吸着力の減少により、モータ、すなわ
ちハードディスクは回転を開始する。
せることにより、モータの発生するトルクは振動する。
このトルクの振動により、負荷に振動を発生させること
もできる。たとえば、モータがハードディスクを駆動す
る場合、モータが振動することによってハードディスク
が振動し、ハードディスクとヘッドの吸着力を弱めるこ
とが可能である。吸着力の減少により、モータ、すなわ
ちハードディスクは回転を開始する。
【００１７】以上説明した実施例においては、モータの
駆動回路に供給される電圧自身をパルス状に振動させ
た。
駆動回路に供給される電圧自身をパルス状に振動させ
た。
【００１８】図４は本発明の他の実施例によるＤＣモー
タの運転回路を示す。本実施例においては、昇圧回路４
の出力がそのまま駆動回路２に印加されている。また、
パルス発生回路６の出力が駆動回路２に供給される。モ
ータ１および制御回路３は図１（Ａ）の回路と同様であ
る。駆動回路２はパルス発生回路６からのパルス信号を
受けることにより、モータ１に供給する電流値を相内で
パルス状に変動させる。このようにして、駆動回路２か
らモータ１に供給する電流の平均値は変化させず、かつ
その最大値を増大させることができる。このため、モー
タ１の発生する瞬時トルクは増大する。モータ１の発生
する瞬時トルクの増大により、直流電流駆動によっては
モータ１の発生するトルクが不足して負荷を駆動できな
くなった場合にも、トルク最大値の増大によって負荷を
駆動することが可能となる。
タの運転回路を示す。本実施例においては、昇圧回路４
の出力がそのまま駆動回路２に印加されている。また、
パルス発生回路６の出力が駆動回路２に供給される。モ
ータ１および制御回路３は図１（Ａ）の回路と同様であ
る。駆動回路２はパルス発生回路６からのパルス信号を
受けることにより、モータ１に供給する電流値を相内で
パルス状に変動させる。このようにして、駆動回路２か
らモータ１に供給する電流の平均値は変化させず、かつ
その最大値を増大させることができる。このため、モー
タ１の発生する瞬時トルクは増大する。モータ１の発生
する瞬時トルクの増大により、直流電流駆動によっては
モータ１の発生するトルクが不足して負荷を駆動できな
くなった場合にも、トルク最大値の増大によって負荷を
駆動することが可能となる。
【００１９】以上、モータ１に供給する電流の平均値は
増大させず、電流値を振動させることによってモータ１
の発生する最大トルクを増大させる場合を説明したが、
モータ１の発生する最大トルクが増大すれば、平均電流
値が直流供給の場合の電流値に等しい必要はない。たと
えば、供給電流の平均値は減少しても、瞬時電力が増大
すれば発生する最大トルクは増大するため、駆動力を増
大させることが可能である。また、図１、図４の回路に
おいて、直流電流供給によってもトルクが不足しない場
合は、あえて駆動回路２から供給する電流をパルス的に
変動させなくても良い。たとえば、通常の状態において
は、電源端子１０を駆動回路２に直接接続し、モータ１
に通常の起動電流を供給してもモータ１が起動しないと
きにのみ電源端子１０を昇圧回路４に接続するような回
路構成としてもよい。
増大させず、電流値を振動させることによってモータ１
の発生する最大トルクを増大させる場合を説明したが、
モータ１の発生する最大トルクが増大すれば、平均電流
値が直流供給の場合の電流値に等しい必要はない。たと
えば、供給電流の平均値は減少しても、瞬時電力が増大
すれば発生する最大トルクは増大するため、駆動力を増
大させることが可能である。また、図１、図４の回路に
おいて、直流電流供給によってもトルクが不足しない場
合は、あえて駆動回路２から供給する電流をパルス的に
変動させなくても良い。たとえば、通常の状態において
は、電源端子１０を駆動回路２に直接接続し、モータ１
に通常の起動電流を供給してもモータ１が起動しないと
きにのみ電源端子１０を昇圧回路４に接続するような回
路構成としてもよい。
【００２０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＤＣモータに供給される電流が振動させられることによ
って、モータが発生する瞬時トルクの最大値は増大す
る。
ＤＣモータに供給される電流が振動させられることによ
って、モータが発生する瞬時トルクの最大値は増大す
る。
【００２２】このため、一定の電流供給によっては起動
不能となった場合にも、起動トルクを増大させて起動を
行うことが可能となる。
不能となった場合にも、起動トルクを増大させて起動を
行うことが可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す。図１（Ａ）は回路構成
を示し、図１（Ｂ）はトルク波形を示す。
を示し、図１（Ｂ）はトルク波形を示す。
【図２】モータに供給される電流波形の例を示す。図２
（Ａ）は一定の平均電流値を供給する場合、図２（Ｂ）
は漸減する平均電流値を供給する場合の電流波形であ
る。
（Ａ）は一定の平均電流値を供給する場合、図２（Ｂ）
は漸減する平均電流値を供給する場合の電流波形であ
る。
【図３】従来の技術によるＤＣモータの駆動を説明する
図である。図３（Ａ）は運転回路の回路図、図３（Ｂ）
はモータに発生するトルク波形のグラフである。
図である。図３（Ａ）は運転回路の回路図、図３（Ｂ）
はモータに発生するトルク波形のグラフである。
【図４】本発明の他の実施例によるＤＣモータの駆動回
路を示す回路図である。
路を示す回路図である。
１ ＤＣモータ ２ 駆動回路 ３ 制御回路 ３ａ 速度制御部 ３ｂ 電流制御部 ４ 昇圧回路 ５ スイッチング回路 ６ パルス発生回路 ８ 負荷 １０ 電源端子 １１ 接地端子
Claims (2)
- 【請求項１】 多相のコイルを有し、該多相のコイルそ
れぞれに周期的に順次通電して回転子を回転させるＤＣ
モータの運転方法であって、個々の相のコイルへの通電
期間それぞれにおいて該コイルに供給する電力を平均値
の上下に振動させて最大瞬時値を増大させることによ
り、起動に十分なトルクを前記ＤＣモータに発生させる
ことを特徴とするＤＣモータの運転方法。 - 【請求項２】 パルス列を発生するパルス発生回路と、 多相のコイルそれぞれに駆動電流を周期的に順次供給す
ることができ、個々の相のコイルへの通電期間それぞれ
において該コイルに供給する駆動電流を平均値の上下に
振動させて最大瞬時値を増大させることができる駆動回
路とを含む多相のコイルを有するＤＣモータの運転回
路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13659491A JP3298902B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | Ｄｃモータの運転方法と運転回路 |
| US07/891,941 US5363028A (en) | 1991-05-07 | 1992-06-01 | Circuit and method of driving a DC motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13659491A JP3298902B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | Ｄｃモータの運転方法と運転回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04359690A JPH04359690A (ja) | 1992-12-11 |
| JP3298902B2 true JP3298902B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=15178952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13659491A Expired - Fee Related JP3298902B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-06-07 | Ｄｃモータの運転方法と運転回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5363028A (ja) |
| JP (1) | JP3298902B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06165567A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-10 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
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