JPH05122979A - モータのための回転速度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータコイルの自己インダクタンスにより供給
電流の立ち遅れがあるにも拘わらず、マニュアル操作量
とモータの回転速度との関係を、ほぼリニアにすること
ができ、ひいては回転速度調整を容易にしたモータのた
めの回転速度制御回路を提供する。 【構成】操作部４４ａのマニュアル操作量に対応したデ
ューティ幅を有する制御信号が、回転速度制御回路４０
からモータＭの駆動回路１０に出力される。この回転速
度制御４０は、上記操作部４４ａの単位操作量当たりの
デューティ幅の変化量を、デューテイ幅の増大に伴って
減少させるような操作量ーデューテイ幅特性を得るため
の調節手段４４を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータ等の
モータへの供給電流を制御することにより、モータの回
転速度を制御する回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なブラシレスモータの回転速度制
御回路は、スレッショルド電圧を発生させるスレッショ
ルド電圧発生回路と、三角波を発生させる三角波発生回
路と、コンパレータとを備えている。スレッショルド電
圧発生回路は、電源に接続された可変抵抗器を有してい
る。この可変抵抗器の可動接触子がブラシレスモータの
回転速度を設定するための操作部として提供されてい
る。この可動接触子のマニュアル操作量に対応して、可
変抵抗器からスレッショルド電圧が出力される。コンパ
レータは、一方の入力端子で三角波を受け他方の入力端
子でスレッショルド電圧を受け、スレッショルド電圧と
リニアな関係を有するデューティ幅の制御信号を出力す
る。上記駆動回路は、コンパレータからの制御信号に応
答してモータのコイルに間欠的に非常に短い周期で電流
を流す。その結果、上記可変抵抗器の可動接触子の操作
量に対応して、コイルへの供給電流が制御され、ひいて
はモータの回転速度が制御される。

【０００３】上記可変抵抗器の抵抗値が可動接触子の操
作量に対応してリニアに変化するため、上記スレッショ
ルド電圧も可動接触子の操作量に対応してリニアに変化
する。その結果、上記コンパレータから出力される制御
信号のデューティ幅は、可動接触子の操作量に対応して
リニアに変化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、モータのコ
イルには、上記制御信号のデューティ幅に対応する期間
中電流が流れるが、一定の電流が流れるわけではない。
すなわち、コイルの自己インダクタンス作用によって、
供給電流の立ち上がりが遅れ徐々に増大して所定の電流
に近付く傾向にある。したがって、供給電流（平均値）
は、制御信号のデューティ幅とリニアな関係にはならな
い。具体的に言えば、デューティ幅の小さい領域では、
デューティ幅の単位変化量に対して供給電流の変化量が
小さく、デューティ幅が大きくなるにしたがって、デュ
ーティ幅の単位変化量に対する供給電流の変化量が大き
くなる。

【０００５】前述したように、デューティ幅は可変抵抗
器の可動接触子の操作量とリニアな関係にあるから、供
給電流はこの可動接触子の操作量とリニアな関係になら
ない。より具体的には、デューティ幅の小さい領域で
は、可変抵抗器の操作量に比べて供給電流の変化が小さ
く、デューティ幅の大きな領域では、可変抵抗器の僅か
な操作量によって供給電流が大きく変化してしまう。そ
のため、可動接触子の操作によるブラシレスモータの回
転速度の調整に支障をきたしていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、その要旨は、モータの回転
速度を設定するための操作部を有し、この操作部のマニ
ュアル操作量に対応したデューティ幅を有する制御信号
を、モータの駆動回路に出力することにより、モータの
コイルへの供給電流を制御し、ひいてはモータの回転速
度を制御する回転速度制御回路において、上記操作部の
単位操作量当たりのデューティ幅の変化量を、デューテ
ィ幅の増大に伴って減少させるような操作量ーデューテ
ィ幅特性を得るための調節手段を有していることを特徴
とするモータのための回転速度制御回路にある。

【０００７】

【作用】本発明の回転速度制御回路では、調節手段の作
用により、上記操作部の単位操作量に対応する制御信号
のデューティ幅の変化量が、デューティ幅の増大に伴っ
て減少するような操作量ーデューティ幅特性を有してい
る。したがって、この操作量ーデューティ幅特性を、モ
ータコイルの自己インダクタンスに起因したデューティ
幅ー供給電流特性、すなわちデューティ幅が大きいほど
デューティ幅の単位変化量に対する供給電流の変化量が
大きくなるような特性と組み合わせることにより、操作
量と供給電流の関係をリニアな関係に近付けることがで
き、ひいては操作量とモータの回転速度との関係をリニ
アな関係に近付けることができる。

【０００８】

【実施例】図１には、ブラシレスモータＭを制御するた
めの制御システムが示されている。このブラシレスモー
タＭは例えば三相ブラシレスモータであり、３つのコイ
ルＬ₁〜Ｌ₃を有している。これらコイルＬ₁〜Ｌ₃は駆動
回路１０に接続されている。ブラシレスモータＭの回転
は３つのホール素子２０（回転検出センサ）により検出
される。ブラシレスモータＭの回転は三相ロジックコン
トローラ３０により制御される。また、ブラシレスモー
タＭの回転速度は回転速度制御回路４０により制御され
る。

【０００９】上記駆動回路１０は、互いに直列接続され
た一対のトランジスタＴＲ₁，ＴＲ₂と、他の一対のトラ
ンジスタＴＲ₃，ＴＲ₄と、さらに他の一対のトランジス
タＴＲ₅，ＴＲ₆が、それぞれ並列をなしてバッテリＶ_B
に接続されることにより、構成されている。コイルＬ₁
の一端はトランジスタＴＲ₁，ＴＲ₂間に接続され、コイ
ルＬ₂の一端はトランジスタＴＲ₃，ＴＲ₄間に接続さ
れ、コイルＬ₃はトランジスタＴＲ₅，ＴＲ₆間に接続さ
れている。コイルＬ₁〜Ｌ₃の他端は互いに接続されてい
る。トランジスタＴＲ₂，ＴＲ₄，ＴＲ₆のベースには３
つのコンパレータ１１の出力端子がそれぞれ接続されて
いる。

【００１０】上記ロジックコントローラ３０は、ホール
素子２０からの回転検出パルスを受ける。ロジックコン
トローラ３０は、トランジスタＴＲ₁，ＴＲ₃，ＴＲ₅に
ローレベルのコイル選択パルスを順に出力するととも
に、このコイル選択パルスと同期して、コンパレータ１
１のマイナス入力端子にローレベルの他のコイル選択パ
ルスを順に出力する。例えば、トランジスタＴＲ₁のベ
ースにコイル選択パルスを出力してこれをオンさせると
ともに、トランジスタＴＲ₄に接続されたコンパレータ
１１にコイル選択パルスを出力してこのトランジスタＴ
Ｒ₄をオンさせることにより、コイルＬ₁，Ｌ₂にバッテ
リＶ_Bからの電流を供給する。このように、ブラシレス
モータＭの回転に合わせて２つのコイルを順に励磁させ
ることにより、ブラシレスモータＭの回転を制御するの
である。

【００１１】上記回転速度制御回路４０は、コンパレー
タ４１と、コンパレータ４１の一方の入力端子（この実
施例ではマイナス入力端子）に高周波の三角波を供給す
る三角波発生回路４２と、コンパレータ４１の他方の入
力端子（プラス入力端子）にスレッショルド電圧を供給
するスレッショルド電圧発生回路４３を備えている。こ
のスレッショルド電圧発生回路４３は、バッテリＶ_Bに
接続された可変抵抗器４４を有している。この可変抵抗
器４４の可動接触子４４ａ（モータ回転速度設定用の操
作部）が図１において下から上に移動するにしたがっ
て、スレッショルド電圧が上昇し、これに伴いコンパレ
ータ４１から出力される制御信号のデューティ幅、ひい
てはデューティ比が増大するようになっている。この制
御信号は上記コンパレータ１１のプラス入力端子に供給
される。その結果、上記の選択された２つのコイルに、
このデューティ幅の電流がバッテリＶ_Bから供給され、
ひいてはブラシレスモータＭの回転速度が制御される。

【００１２】上記構成において、回転速度制御回路４０
からの制御信号に応答して、駆動回路１０がコイルに電
流を供給するに際し、図２に示すように、コイルの自己
インダクタンスに起因してコイルへの供給電流の立ち上
がりが遅れるため、デューティ幅に対応する期間におい
て供給電流は一定でなく徐々に増大する。供給電流のピ
ーク値は、デューティ幅がＴ₁，Ｔ₂，Ｔ₃と増大するに
つれて増大する。このような供給電流の変化からも明ら
かなように、供給電流の平均値（以下、単に供給電流と
称する）は、デューティ幅とリニアな関係にない。具体
的には、デューティ幅の小さい領域では、デューティ幅
の単位変化量に対して供給電流の変化が小さく、デュー
ティ幅が大きくなるほどデューティ幅の単位変化量に対
して供給電流の変化が大きくなる。

【００１３】本実施例では、可変抵抗器４４の単位長さ
当たりの抵抗値が図１の下端で最も大きく、上方に向か
うにしたがって漸次小さくなり、上端で最も小さい。そ
の結果、図４に示すように、スレッショルド電圧および
これと比例関係にあるデューティ幅は、可変抵抗器４４
の可動接触子４４ａの図１における下端位置からの移動
量（操作量）に対して、リニアな関係にならない。すな
わち、単位操作量に対してデューティ幅の変化量は、操
作量が小さい領域から大きい領域に向かうにしたがっ
て、漸次減少する。なお、本実施例では、図４の操作量
ーデューティ幅特性を得るための調整手段が可変抵抗器
４４により構成されている。

【００１４】図４の操作量ーデューティ幅特性と、図３
のデューティ幅ー供給電流特性とが組み合わされるた
め、図５に示すように、供給電流が操作量とほぼリニア
になる関係が得られ、ひいてはモータ回転速度が操作量
とほぼリニアになる関係が得られる。

【００１５】図６は本発明の回転速度制御回路の他の実
施例を示す。この実施例において、前述した実施例と同
一の構成については同番号を付してその説明を省略す
る。この実施例では、スレッショルド電圧発生回路１４
３は、可変抵抗器１４４とスレッショルド電圧調節回路
１４５（調節手段）とを備えている。可変抵抗器１４４
は全長にわたって単位長さ当たりの抵抗値が等しく、可
変抵抗器１４４の出力は、下端からの可動接触子１４４
ａの操作量とリニアな関係にある。スレッショルド電圧
調節回路１４５は、ＲＯＭに図７のマップをストアした
マイクロコンピュータを備えており、上記可変抵抗器１
４４の出力をアドレスとしてスレッショルド電圧を出力
する。可変抵抗器１４４の出力の単位変化量に対するス
レッショルド電圧の変化量は、図７のマップに示すよう
に可変抵抗器１４４の出力が増大するにしたがって減少
する。この実施例でも、図５に示す操作量ー供給電流
（モータの回転速度）のリニアな特性が得られる。

【００１６】本発明は上記実施例に制約されず種々の態
様が可能である。図１，図６に示すのとは逆に、コンパ
レータのマイナス入力端子にスレッショルド電圧を入力
させ、プラス入力端子に三角波を入力させてもよい。こ
の場合、可変抵抗器の可動接触子の上端（図１，図６）
からの操作量の増大に伴って、スレッショルド電圧が減
少し、コンパレータからの制御信号のデューティ幅が増
大し、回転速度が増大する。したがって、スレッショル
ド電圧発生回路が可変抵抗器だけで構成されている場合
には、可変抵抗器の単位長さ当たりの抵抗値を、上から
下（図１）に向かって減少させる。また、スレッショル
ド電圧発生回路が可変抵抗器とスレッショルド電圧調節
回路を備えている場合には、スレッショルド電圧調節回
路は、図７において下に凸となるような特性線を有する
マップを用いる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、モー
タコイルの自己インダクタンスに起因した供給電流の立
ち遅れがあるにもかかわらず、調節手段の作用により、
マニュアル操作量とコイルへの供給電流の関係をリニア
な関係に近付けることができ、マニュアル操作量とモー
タの回転速度との関係をリニアな関係に近付けることが
でき、その結果、モータの回転速度調整を容易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転速度制御回路を組み込んだブラシ
レスモータの制御システムの回路図である。

【図２】デューティ幅に対応する供給電流の変化を示す
図である。

【図３】デューティ幅と、モータのコイルへの供給電流
（平均値）との関係を示す図である。

【図４】可変抵抗器の操作量とデューティ幅との関係を
示す図である。

【図５】可変抵抗器の操作量と供給電流との関係を示す
図である。

【図６】回転速度制御回路の他の態様を示す回路図であ
る。

【図７】図６の可変抵抗器出力と、スレッショルド電圧
調節回路の出力との関係を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ … モータ Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃ … コイル １０ … 駆動回路 ４０ … 回転速度制御回路 ４１ … コンパレータ ４２ … 三角波発生回路 ４３ … スレッショルド電圧発生回路 ４４ … 調節手段（可変抵抗器） ４４ａ … 操作部（可動接触子） １４４ … 可変抵抗器 １４４ａ … 操作部（可動接触子） １４５ … 調節手段（スレッショルド電圧調節回
路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転速度を設定するための操作部
   を有し、この操作部のマニュアル操作量に対応したデュ
   ーティ幅を有する制御信号を、モータの駆動回路に出力
   することにより、モータのコイルへの供給電流を制御
   し、ひいてはモータの回転速度を制御する回転速度制御
   回路において、 上記操作部の単位操作量当たりのデューティ幅の変化量
   を、デューティ幅の増大に伴って減少させるような操作
   量ーデューティ幅特性を得るための調節手段を有してい
   ることを特徴とするモータのための回転速度制御回路。