JPH0552147B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0552147B2 JPH0552147B2 JP58183777A JP18377783A JPH0552147B2 JP H0552147 B2 JPH0552147 B2 JP H0552147B2 JP 58183777 A JP58183777 A JP 58183777A JP 18377783 A JP18377783 A JP 18377783A JP H0552147 B2 JPH0552147 B2 JP H0552147B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output signal
- rotor
- circuits
- magnetic
- adder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H02P6/14—Electronic commutators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低速から高速までの広範囲にわたつ
て円滑に制御することのできるブラシレスモータ
の制御方法に関するものである。
て円滑に制御することのできるブラシレスモータ
の制御方法に関するものである。
ブラシレスモータの制御方法としては、ロータ
軸に取付けられたセンサ用磁石の回転を磁気セン
サによつて検出し、この検出出力のゼロクロスパ
ルスをＦ／Ｖ変換して得た電圧と設定電圧との差
をフイードバツクすることが一般に行なわれてお
り、また大型のモータの場合にはロータ軸にロー
タリーエンコーダを取付け、ロータリーエンコー
ダから得られるパルスをＦ／Ｖ変換し、この電圧
を設定電圧と比較することも行なわれている。
軸に取付けられたセンサ用磁石の回転を磁気セン
サによつて検出し、この検出出力のゼロクロスパ
ルスをＦ／Ｖ変換して得た電圧と設定電圧との差
をフイードバツクすることが一般に行なわれてお
り、また大型のモータの場合にはロータ軸にロー
タリーエンコーダを取付け、ロータリーエンコー
ダから得られるパルスをＦ／Ｖ変換し、この電圧
を設定電圧と比較することも行なわれている。
しかしながら、これらの方法はいずれも回転数
に比例して発生するパルス数を検出しており、隣
り合うパルスとパルスの間には回転数に関する情
報がないため、低速における回転が不可能となる
かあるいは不安定となり、また回転してもトルク
が不足するという問題がある。特にロータリーエ
ンコーダを使用できない小型モータにおいては、
２個の磁気センサを組合わせた場合でもゼロクロ
スパルスは一回転当り４個しか得られず、
3000rpm程度が限界でこれ以下の低速回転を得る
ことは無理である。
に比例して発生するパルス数を検出しており、隣
り合うパルスとパルスの間には回転数に関する情
報がないため、低速における回転が不可能となる
かあるいは不安定となり、また回転してもトルク
が不足するという問題がある。特にロータリーエ
ンコーダを使用できない小型モータにおいては、
２個の磁気センサを組合わせた場合でもゼロクロ
スパルスは一回転当り４個しか得られず、
3000rpm程度が限界でこれ以下の低速回転を得る
ことは無理である。
一方、モータを使用する機器の側からはもつと
低い回転数まで要求されており、例えば歯科用の
ハンドピースにおいては数100rpm以下の回転数
が得られることが望ましく、必要に応じて減速機
を用いて減速する等の手段によつて要求を満たし
ているが、装置の構造が複雑化するとともにコス
トアツプになる等の問題点があつた。
低い回転数まで要求されており、例えば歯科用の
ハンドピースにおいては数100rpm以下の回転数
が得られることが望ましく、必要に応じて減速機
を用いて減速する等の手段によつて要求を満たし
ているが、装置の構造が複雑化するとともにコス
トアツプになる等の問題点があつた。
本発明は、これらの点に着目し、低速から高速
までの広範囲にわたる制御を可能とし、ブラシに
関する保守の問題がなく構造も簡単であるという
特長をそのまま活かしながら応用範囲を大幅に拡
大することのできるブラシレスモータの制御装置
を提供することを目的としてなされたものであ
る。
までの広範囲にわたる制御を可能とし、ブラシに
関する保守の問題がなく構造も簡単であるという
特長をそのまま活かしながら応用範囲を大幅に拡
大することのできるブラシレスモータの制御装置
を提供することを目的としてなされたものであ
る。
すなわち、本発明は、磁石からなるロータと、
互いに垂直な方向で組合わされた２組の界磁コイ
ルと、ロータ軸に取付けられたセンサ用磁石と、
このセンサ用磁石の磁界を検出する２個の磁気セ
ンサを備えたブラシレスモータにおいて、２個の
磁気センサの出力を互いに90°位相のずれた正弦
波からなる出力信号として取り出し、一方の出力
信号と他方の出力信号を微分して得られた微分出
力信号を加算または減算して一方の界磁コイルの
駆動電流信号とし、他方の出力信号と一方の出力
信号を微分して得られた微分出力信号を加減算し
て他方の界磁コイルの駆動電流信号とするととも
に、加算あるいは減算を適宜選択することにより
ロータの回転方向を切替え、また出力信号と微分
出力信号との比を変化させることにより、ロータ
の回転速度を制御するようにしたことを特徴とし
ている。このように、駆動電流信号を得るために
用いられる各信号はすべて正弦波であつて、本発
明によれば正弦波による連続制御が行なわれるの
で、回転数をパルス数で検出する場合には制御が
困難となるような超低速でも、所要のトルクをも
つて円滑に回転させることが可能となるのであ
る。
互いに垂直な方向で組合わされた２組の界磁コイ
ルと、ロータ軸に取付けられたセンサ用磁石と、
このセンサ用磁石の磁界を検出する２個の磁気セ
ンサを備えたブラシレスモータにおいて、２個の
磁気センサの出力を互いに90°位相のずれた正弦
波からなる出力信号として取り出し、一方の出力
信号と他方の出力信号を微分して得られた微分出
力信号を加算または減算して一方の界磁コイルの
駆動電流信号とし、他方の出力信号と一方の出力
信号を微分して得られた微分出力信号を加減算し
て他方の界磁コイルの駆動電流信号とするととも
に、加算あるいは減算を適宜選択することにより
ロータの回転方向を切替え、また出力信号と微分
出力信号との比を変化させることにより、ロータ
の回転速度を制御するようにしたことを特徴とし
ている。このように、駆動電流信号を得るために
用いられる各信号はすべて正弦波であつて、本発
明によれば正弦波による連続制御が行なわれるの
で、回転数をパルス数で検出する場合には制御が
困難となるような超低速でも、所要のトルクをも
つて円滑に回転させることが可能となるのであ
る。
第１図は本発明に係るブラシレスモータの基本
構造を示す図、第２図は本発明の基本回路を示す
図であり、以下図面を参照しながら本発明の原理
を説明する。
構造を示す図、第２図は本発明の基本回路を示す
図であり、以下図面を参照しながら本発明の原理
を説明する。
第１図ａ〜ｃにおいて、１は磁石からなるロー
タ、２はロータ軸、３はコア、４ａ，４ｂはコア
３に設けられた界磁コイル、５はロータ軸２に取
付けられたセンサ用磁石、６ａ，６ｂはセンサ用
磁石５に対応して設けられた磁気センサである。
界磁コイル４ａ，４ｂは互いに垂直な方向に組合
わされており、磁気センサ６ａ，６ｂも互いに垂
直な方向に組合わされているが、磁気センサ６
ａ，６ｂの組合わせは必ずしも垂直である必要は
なく、その場合にはその出力が90°の位相差を持
つように電気的な処理が行なわれればよく、磁気
センサ６ａ，６ｂの出力は界磁コイル４ａ，４ｂ
に発生する逆起電圧と位相の合つた正弦波として
取り出される。
タ、２はロータ軸、３はコア、４ａ，４ｂはコア
３に設けられた界磁コイル、５はロータ軸２に取
付けられたセンサ用磁石、６ａ，６ｂはセンサ用
磁石５に対応して設けられた磁気センサである。
界磁コイル４ａ，４ｂは互いに垂直な方向に組合
わされており、磁気センサ６ａ，６ｂも互いに垂
直な方向に組合わされているが、磁気センサ６
ａ，６ｂの組合わせは必ずしも垂直である必要は
なく、その場合にはその出力が90°の位相差を持
つように電気的な処理が行なわれればよく、磁気
センサ６ａ，６ｂの出力は界磁コイル４ａ，４ｂ
に発生する逆起電圧と位相の合つた正弦波として
取り出される。
このような磁気センサ６ａ，６ｂの出力信号を
例えばsinωt及びcosωtとし、この出力信号を第
２図のようにオペアンプ等からなる微分回路１１
ａ及び１１ｂに入力して微分すると、それぞれＡ
（ω＋ω・ｔ）cosωt及び−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωtな
る微分出力信号が得られる。ここでＡは微分回路
１１ａ，１１ｂのゲインである。次に、一方の磁
気センサ６ａの微分出力信号と他方の磁気センサ
６ｂの微分されていない出力信号とを加減算回路
１２ｂに入力して減算すると｛１−Ａ（ω＋ω・
ｔ）｝cosωtなる信号が得られ、また他方の磁気
センサ６ｂの微分出力信号と一方の磁気センサ６
ａの微分されていない出力信号とを加減算回路１
２ａに入力して加算すると｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝
sinωtなる信号が得られる。こうして得られた加
減算後の信号が駆動電流信号であり、これを例え
ばある定数Ｂ倍して電流駆動回路で電流増幅し、
逆起電圧がそれぞれＣ（ω＋ω・ｔ）cosωt及びＣ
（ω＋ω・ｔ）sinωtである界磁コイル４ｂ及び４ａ
に供給する。ここでＣ（ω＋ω・ｔ）は逆起電圧の
ピーク値、ωはロータ１の回転角速度である。
例えばsinωt及びcosωtとし、この出力信号を第
２図のようにオペアンプ等からなる微分回路１１
ａ及び１１ｂに入力して微分すると、それぞれＡ
（ω＋ω・ｔ）cosωt及び−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωtな
る微分出力信号が得られる。ここでＡは微分回路
１１ａ，１１ｂのゲインである。次に、一方の磁
気センサ６ａの微分出力信号と他方の磁気センサ
６ｂの微分されていない出力信号とを加減算回路
１２ｂに入力して減算すると｛１−Ａ（ω＋ω・
ｔ）｝cosωtなる信号が得られ、また他方の磁気
センサ６ｂの微分出力信号と一方の磁気センサ６
ａの微分されていない出力信号とを加減算回路１
２ａに入力して加算すると｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝
sinωtなる信号が得られる。こうして得られた加
減算後の信号が駆動電流信号であり、これを例え
ばある定数Ｂ倍して電流駆動回路で電流増幅し、
逆起電圧がそれぞれＣ（ω＋ω・ｔ）cosωt及びＣ
（ω＋ω・ｔ）sinωtである界磁コイル４ｂ及び４ａ
に供給する。ここでＣ（ω＋ω・ｔ）は逆起電圧の
ピーク値、ωはロータ１の回転角速度である。
次に、第３図乃至第６図に示す一実施例につい
て詳述する。第３図において、１５ａ，１５ｂは
反転回路、１６ａ，１６ｂは定数倍回路、１７
ａ，１７ｂは電流駆動回路、１８ａ，１８ｂは連
動の回転方向切替スイツチである。
て詳述する。第３図において、１５ａ，１５ｂは
反転回路、１６ａ，１６ｂは定数倍回路、１７
ａ，１７ｂは電流駆動回路、１８ａ，１８ｂは連
動の回転方向切替スイツチである。
今、界磁コイル４ａ，４ｂに発生する逆起電圧
を図示すると第４図のようになる。なお、界磁コ
イル４ｂは逆接続しているとする。この逆起電圧
と同位相の電流を界磁コイルに流した場合に、界
磁コイルによつて生ずる界磁の方向とロータ１の
磁石の磁気モーメントが垂直となり、ロータ１に
は正回転方向のトルクが最も効率よく発生する。
逆に、この逆起電圧と逆位相の電流を界磁コイル
に流せば、今度は逆回転方向のトルクが最も効率
よく発生する。一方、磁気センサ６ａ，６ｂは、
前述のように発生するsinωt，cosωtなる出力信
号が界磁コイル４ａ，４ｂの逆起電圧と同位相と
なるようにモータに組込まれている。もしそうで
ない場合には、合成処理等の適当な処理によつて
位相を合わすことが行なわれる。
を図示すると第４図のようになる。なお、界磁コ
イル４ｂは逆接続しているとする。この逆起電圧
と同位相の電流を界磁コイルに流した場合に、界
磁コイルによつて生ずる界磁の方向とロータ１の
磁石の磁気モーメントが垂直となり、ロータ１に
は正回転方向のトルクが最も効率よく発生する。
逆に、この逆起電圧と逆位相の電流を界磁コイル
に流せば、今度は逆回転方向のトルクが最も効率
よく発生する。一方、磁気センサ６ａ，６ｂは、
前述のように発生するsinωt，cosωtなる出力信
号が界磁コイル４ａ，４ｂの逆起電圧と同位相と
なるようにモータに組込まれている。もしそうで
ない場合には、合成処理等の適当な処理によつて
位相を合わすことが行なわれる。
各磁気センサ６ａ，６ｂの出力信号sinωt及び
cosωtは、それぞれ切換スイツチ１８ａ，１８ｂ
の操作に応じてそのままあるいは反転回路１５
ａ，１５ｂを介して加減算回路１２ａ，１２ｂに
入力され、また同時に微分回路１１ａ，１１ｂで
微分され、微分出力信号Ａ（ω＋ω・ｔ）cosωt及
び−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωtが加減算回路１２ｂ，１
２ａに入力される。この実施例では各加減算回路
１２ａ，１２ｂではいずれも加算が行なわれ、そ
れぞれ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝sinωt及び−｛１−Ａ
（ω＋ω・ｔ）｝cosωtなる駆動電流信号が得られ
る。これらの信号は定数倍回路１６ａ，１６ｂで
ある定数Ｂ倍され、Ｂ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝sinωt
及び−Ｂ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝cosωtとなり、こ
れを電流駆動回路１７ａ，１７ｂで電流増幅して
界磁コイル４ａ，４ｂに供給するようになつてい
る。
cosωtは、それぞれ切換スイツチ１８ａ，１８ｂ
の操作に応じてそのままあるいは反転回路１５
ａ，１５ｂを介して加減算回路１２ａ，１２ｂに
入力され、また同時に微分回路１１ａ，１１ｂで
微分され、微分出力信号Ａ（ω＋ω・ｔ）cosωt及
び−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωtが加減算回路１２ｂ，１
２ａに入力される。この実施例では各加減算回路
１２ａ，１２ｂではいずれも加算が行なわれ、そ
れぞれ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝sinωt及び−｛１−Ａ
（ω＋ω・ｔ）｝cosωtなる駆動電流信号が得られ
る。これらの信号は定数倍回路１６ａ，１６ｂで
ある定数Ｂ倍され、Ｂ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝sinωt
及び−Ｂ｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝cosωtとなり、こ
れを電流駆動回路１７ａ，１７ｂで電流増幅して
界磁コイル４ａ，４ｂに供給するようになつてい
る。
このようにして界磁コイル４ａ，４ｂに流れる
電流I1，I2は I1＝Ｂ−｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωt I2＝Ｂ−｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）cosωt … となる。I2はコイルを逆に接続したとしてマイナ
ス記号を除いてある。これらの電流によつて形成
される界磁はロータ１の磁石の磁界に対して常に
直角であり、この電流によつて生ずるトルクはＢ
｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝に比例した量となる。この
時の比例定数はロータ磁石の強さ、コイル巻数等
によつて決定されるもので、これをＫで表わす
と、トルクＴは Ｔ＝KB｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝ … となる。ここで、ロータ１の慣性モーメントを
Ｍ、軸受の粘性抵抗係数をＲ、外から加わるトル
クをＦとすると、モータの運動方程式は Ｍω・＋Rω＝Ｔ−Ｆ … となる。式を式に代入して整理すれば （Ｍ＋KBAt）
電流I1，I2は I1＝Ｂ−｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）sinωt I2＝Ｂ−｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）cosωt … となる。I2はコイルを逆に接続したとしてマイナ
ス記号を除いてある。これらの電流によつて形成
される界磁はロータ１の磁石の磁界に対して常に
直角であり、この電流によつて生ずるトルクはＢ
｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝に比例した量となる。この
時の比例定数はロータ磁石の強さ、コイル巻数等
によつて決定されるもので、これをＫで表わす
と、トルクＴは Ｔ＝KB｛１−Ａ（ω＋ω・ｔ）｝ … となる。ここで、ロータ１の慣性モーメントを
Ｍ、軸受の粘性抵抗係数をＲ、外から加わるトル
クをＦとすると、モータの運動方程式は Ｍω・＋Rω＝Ｔ−Ｆ … となる。式を式に代入して整理すれば （Ｍ＋KBAt）
Claims (1)
- １ 磁石からなるロータと、互いに垂直な方向で
組合わされた２組の界磁コイルと、ロータ軸に取
付けられたセンサ用磁石と、このセンサ用磁石の
磁界を検出する２個の磁気センサを備えたブラシ
レスモータにおいて、互いに90°位相のずれた正
弦波からなる出力信号として取り出された２個の
磁気センサの出力をそれぞれ微分する２個の微分
回路と、一方の出力信号と他方の出力信号を微分
して得られた微分出力信号を加算または減算して
一方の界磁コイルの駆動電流信号とし、また他方
の出力信号と一方の出力信号を微分して得られた
微分出力信号を加算または減算して他方の界磁コ
イルの駆動電流信号とする２個の加減算回路とを
備え、これらの加減算回路における加算あるいは
減算の選択によりロータの回転方向を切替えると
ともに、加減算回路に入力される磁気センサの出
力信号と微分出力信号との比を変化させることに
よりロータの回転速度を制御するように構成され
たことを特徴とするブラシレスモータの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183777A JPS6077693A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | ブラシレスモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183777A JPS6077693A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | ブラシレスモータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077693A JPS6077693A (ja) | 1985-05-02 |
| JPH0552147B2 true JPH0552147B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=16141762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58183777A Granted JPS6077693A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | ブラシレスモータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077693A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111886413B (zh) * | 2018-03-29 | 2022-02-25 | 三菱电机株式会社 | 电风扇 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5646681A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-27 | Toshiba Corp | Rotary speed control system |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58183777A patent/JPS6077693A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6077693A (ja) | 1985-05-02 |
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