JPH0622583A - ブラシレスモータ速度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータ速度を滑らかに制御して一定に保つこと
ができるブラシレスモータ速度制御回路を提供すること
にある。 【構成】速度補正部６は無負荷状態でブラシレスモータ
３を回転させて検出速度が一定となるようにその磁極位
置における補正係数を求めて記憶する。実負荷でブラシ
レスモータ３を速度制御するときに、速度補正部６は検
出速度にその磁極位置における補正係数をかけて補正す
る。速度制御部７は補正された検出速度とスイッチ９で
設定されている速度とが等しくなるように電圧指令を駆
動回路８に与える。駆動回路８は電圧指令による電圧を
ブラシレスモータ３に印加してブラシレスモータ３の速
度をを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータ速度
制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシレスモータにおいては、速
度を検出する方法としてホール素子のパルス幅で速度の
検出を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ホール素子の
相対位置がブラシレスモータごとに違っているので、ブ
ラシレスモータを一定電圧で回転させても、検出速度は
一定とはならない。よって、この検出速度を使ってブラ
シレスモータの速度を制御するブラシレスモータ速度制
御回路ではホール素子のパルスが入力される毎にモータ
速度が変化したと判断し、その都度微妙にモータ速度を
調節することになる。

【０００４】そのためモータ速度を一定にできず、振動
などを起こす原因となっていた。本発明は上述の問題点
に鑑みて為されたものであって、その目的とするところ
はブラシレスモータの速度を滑らかに制御して一定に保
つことができるブラシレスモータの速度制御回路を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ブラシレスモータのロータの磁
極位置を検出する複数の磁極検出器からの出力に従って
ブラシレスモータのステータコイルを順次通電し、磁極
位置の変化する時間から求めた検出速度と速度指令から
上記ステータコイルへ印加する電圧を制御するブラシレ
スモータ速度制御回路において、上記ロータの磁極位置
とその位置における検出速度を上記磁極検出器の出力に
基づいて検出する手段と、無負荷状態のブラシレスモー
タのステータコイルに一定電圧を印加してブラシレスモ
ータを回転させ、ブラシレスモータが一回転したときに
検出されるブラシレスモータのロータの磁極位置と該磁
極位置に対応する検出速度から検出速度が一定となるよ
うに磁極位置における補正係数を求め、実負荷でブラシ
レスモータを速度制御するときに、実負荷での検出速度
にこの磁極位置における補正係数をかける補正手段と、
この補正された検出速度を使ってブラシレスモータのス
テータコイルに印加する電圧を制御する手段とを備えた
ものである。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１における補正
手段が、無負荷でブラシレスモータのステータコイルに
一定電圧を印加してブラシレスモータを回転させ、ブラ
シレスモータが一回転したときに検出されるブラシレス
モータのロータの磁極位置における各検出速度の平均を
求め、平均速度と等しくなるように検出速度に補正係数
をかけるものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１における補正
手段が、無負荷でブラシレスモータに一定電圧を印加し
てブラシレスモータを回転させ、ブラシレスモータが一
回転したときに検出されるブラシレスモータのロータの
磁極位置における各検出速度の中間値を求め、中間値と
等しくなるように検出速度に補正係数をかけるものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明の構成によれば、ブラシレスモータを無
負荷状態で回転させて、ブラシレスモータが一回転した
ときに検出される磁極位置とその磁極位置における検出
速度を検出し、その検出速度が一定となるように磁極位
置における補正係数を求め、実負荷でブラシレスモータ
を速度制御するときに、実負荷での検出速度にこの磁極
位置における補正係数をかけ、この補正係数をかけて得
られた検出速度を使ってブラシレスモータのステータコ
イルに印加する電圧を制御するため、モータ速度を滑ら
かに制御して、速度変動が起きることなく一定に保つこ
とができる。

【０００９】請求項２では、補正手段が、無負荷でブラ
シレスモータのステータコイルに一定電圧を印加してブ
ラシレスモータを回転させ、ブラシレスモータが一回転
したときに検出されるブラシレスモータのロータの磁極
位置における各検出速度の平均を求め、平均速度と等し
くなるように検出速度に補正係数をかけるものであるか
ら、請求項１と同様にモータ速度を滑らかに制御して、
速度変動が起きることなく一定に保つことができるのに
加えて精度の良い速度制御ができる。

【００１０】請求項３では、補正手段が、無負荷でブラ
シレスモータに一定電圧を印加してブラシレスモータを
回転させ、ブラシレスモータが一回転したときに検出さ
れるブラシレスモータのロータの磁極位置における各検
出速度の中間値を求め、中間値と等しくなるように検出
速度に補正係数をかけるものであるから、検出速度にノ
イズが加わって本当の検出速度よりも検出速度がかなり
大きな値になったり小さな値になったとしても、そのノ
イズを含んだ検出速度を補正に使うことがなく、そのた
めほぼ本当の検出速度で補正したときと同じ速度制御す
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を実施例図により説明する。図１
は本発明の一実施例のブラシレスモータ速度制御回路の
構成を示しており、図１の負荷１はクラッチ２を介して
ブラシレスモータ３により回転駆動される。クラッチ２
はブラシレスモータ３の動力をスイッチ９のオン／オフ
によって負荷１に接続したり切り離したりする。ブラシ
スレスモータ３は三相四極のモータで、磁極検出器とし
て３つのホール素子（図示せず）を備えており、これら
のホール素子は図２に示すＡ，Ｂ，Ｃの３つのホール素
子信号を出力するようになっている。これらのホール素
子信号Ａ，Ｂ，Ｃの出力はホール素子信号変換器４で反
転されて図３に示すような反転信号となる。

【００１２】位置及び速度検出部５は上記３つのホール
素子信号Ａ，Ｂ，Ｃとその反転信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’に
基づいて磁極位置とその磁極位置での速度を検出するた
めのもので、図４のような６個のホール素子検出信号
Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を作り、速度検出はこれ
らのホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’
を使って検出する。つまり図５のようにホール素子検出
信号が立ち下がったときからつぎのホール素子検出信号
が立ち下がるまでの時間を検出し、その時間と立ち下が
りから立ち下がりまでの距離（パルス幅）で検出速度を
求めている。この立ち下がりまでの距離は、回転速度に
関係なくホール素子の位置精度が良ければいつも一定で
ある。位置検出もホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、
Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を使って検出する。つまり図６のよう
に６個のホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’が”Ｈ”か”Ｌ”かの組み合わせで決める。図６の
１から６の数字は検出位置を示す。

【００１３】速度補正部６は、上記位置及び速度検出部
５の検出磁極位置とその検出磁極位置における検出速度
から、磁極位置における速度補正係数を求めて、この速
度補正係数を検出速度にかけることにより検出速度を補
正して速度制御部７に補正検出速度を出力する。ところ
でブラシレスモータ３のステータコイルに一定電圧を印
加して回転させるとブラシレスモータ３の回転速度は一
定速度となる。しかし、実際のブラシレスモータ３から
検出される検出速度は図７に示すように理想の検出速度
イに対してロのように変動したものとなっている。その
理由は図８に示すように、ホール素子の位置ずれによっ
てホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の
立ち下がりから立ち下がりまでの距離（パルス幅）に違
いがあって検出速度が違ってくることにある。このよう
な変動のある検出速度を使って一定速度に速度制御して
も実際にはブラシレスモータ３を一定速度に制御するこ
とはできない。

【００１４】この補正の方法として、本実施例の速度補
正部６は検出速度の平均値を使う方法を採用している。
つまりクラッチ２を切って無負荷状態としたブラシレス
モータ３のステータコイルに一定電圧を印加して回転さ
せ、ブラシレスモータ３の一回転したときに検出される
磁極位置における検出速度の平均値を速度補正部６は計
算し、その平均値に等しくなるように磁極位置における
補正係数を求めて記憶しておくのである。そして実負荷
状態のブラシレスモータ３を回転させる場合に、位置お
よび速度検出部５で検出される磁極位置とその検出速度
から磁極位置の検出速度に上記のように予め求めておい
た上記補正係数をかけその補正検出速度を速度制御部７
へ出力する。

【００１５】速度制御部７は、スイッチ９より送られて
くる速度指令値と入力した補正検出速度が等しいかどう
かを判断し、等しくなるように駆動回路８に電圧指令を
送る。駆動回路８は、速度制御部７から送られてくる電
圧指令に基づいてブラシレスモータ３のステータコイル
に印加電圧を加え、ブラシレスモータ３を駆動する。

【００１６】尚位置及び速度検出部５、速度補正部６、
速度制御部７は実際はマイクロコンピュータによって構
成される。次に、本発明ブラシレスモータ速度制御回路
の動作を説明する。まず指令者がスイッチ９のスタート
ボタンを押すと、スイッチ９はブラシレスモータ３と負
荷がつながらないようにクラッチ２を切り、またスイッ
チ９は速度制御部７にブラシレスモータ３を回転させる
ように指令する。速度制御部７は、ブラシレスモータ３
のステータコイルの印加電圧がある一定値になるまで徐
々に電圧を上げるよう駆動回路８に指令電圧を送る。駆
動回路８は速度制御部７で指令された電圧だけブラシレ
スモータ３のステータコイルに印加する。ブラシレスモ
ータ３は無負荷状態のまま駆動され、徐々に回転速度を
上げて、印加電圧が上記一定値になった後は一定速度で
回転する。一定電圧でブラシレスモータ３が回転してい
ることを速度制御部７で確認し、そのことを速度制御部
７はスイッチ９に伝える。スイッチ９は、速度補正部６
に検出速度の位置における補正係数を求めるように指令
する。速度補正部６は、スイッチ９から補正係数を求め
るよう指令が入るまでは検出速度をそのまま速度制御部
７に入力する。補正するよう命令が入ったときブラシレ
スモータ３の一回転分の位置における検出速度を記憶し
てその平均値をとって上記で示した方法で磁極位置にお
ける補正係数を記憶する。

【００１７】次に、指令者がスイッチ９から好みの回転
速度で負荷１を動かそうとする場合には、まずスイッチ
９を通じてクラッチ２を動作させ、ブラシレスモータ３
と負荷１をつなげる。その後速度制御部７にブラシレス
モータ３に速度制御するように、また指令者の好みの速
度（設定速度）を記憶するようにスイッチ９を通じて命
令する。負荷１をつないだ状態でブラシレスモータ３が
回転すると、ホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，
Ｂ’，Ｃ’によって、位置及び速度検出部５で磁極位置
及び検出速度を検出する。速度補正部６では検出速度に
対してその磁極位置に対応した補正係数をかけることに
よって補正検出速度を求め、速度制御部７に入力する。
速度制御部７は、補正検出速度が設定速度と同じ速度に
なるように駆動回路８に指令電圧を与える。駆動回路８
は、与えられた指令電圧をブラシレスモータ３のステー
タコイルに印加してブラシレスモータ３を駆動する。こ
れを繰り返して速度制御が行われる。

【００１８】上記実施例では、補正の方法として平均値
を使ったが、検出速度の中間値を使ってもよい。つまり
１２個の検出位置における検出速度を速度補正部６で記
憶し、大きい方から６番目の検出速度に合うように、各
磁極検出位置における補正係数を求め、速度制御を行う
のである。その他は上記実施例と同じように速度制御す
る。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、ブラシレスモー
タを無負荷状態で回転させて、ブラシレスモータが一回
転したときに検出される磁極位置とその磁極位置におけ
る検出速度を検出し、その検出速度が一定となるように
磁極位置における補正係数を求め、実負荷でブラシレス
モータを速度制御するときに、実負荷での検出速度にこ
の磁極位置における補正係数をかけ、この補正係数をか
けて得られた検出速度を使ってブラシレスモータのステ
ータコイルに印加する電圧を制御するため、モータ速度
を滑らかに制御して、速度変動が起きることなく一定に
保つことができる。

【００２０】請求項２は、補正手段が、無負荷でブラシ
レスモータのステータコイルに一定電圧を印加してブラ
シレスモータを回転させ、ブラシレスモータが一回転し
たときに検出されるブラシレスモータのロータの磁極位
置における各検出速度の平均を求め、平均速度と等しく
なるように検出速度に補正係数をかけるものであるか
ら、請求項１と同様にモータ速度を滑らかに制御して、
速度変動が起きることなく一定に保つことができるのに
加えて精度の良い速度制御ができるという効果がある。

【００２１】請求項３は、補正手段が、無負荷でブラシ
レスモータに一定電圧を印加してブラシレスモータを回
転させ、ブラシレスモータが一回転したときに検出され
るブラシレスモータのロータの磁極位置における各検出
速度の中間値を求め、中間値と等しくなるように検出速
度に補正係数をかけるものであるから、検出速度にノイ
ズが加わって本当の検出速度よりも検出速度がかなり大
きな値になったり小さな値になったとしても、そのノイ
ズを含んだ検出速度を補正に使うことがなく、そのため
ほぼ本当の検出速度で補正したときと同じ速度制御する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブラシレスモータ速度制御
回路の構成図である。

【図２】同上のホール素子信号の波形図である。

【図３】同上のホール素子反転信号の波形図である。

【図４】同上のホール素子検出信号の波形図である。

【図５】同上の速度検出方法の説明用波形図である。

【図６】同上の位置検出方法の説明用波形図である。

【図７】同上の一定電圧における検出速度の説明用波形
図である。

【図８】ホール素子の位置のずれによる検出速度の違い
を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ 負荷 ２ クラッチ ３ ブラシレスモータ ４ ホール素子信号変換器 ５ 位置及び速度検出部 ６ 速度補正部 ７ 速度制御部 ８ 駆動回路 ９ スイッチ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ホール素子の
相対位置にばらつきがあるので、ブラシレスモータを一
定電圧で回転させても、検出速度は一定とはならない。
よって、この検出速度を使ってブラシレスモータの速度
を制御するブラシレスモータ速度制御回路ではホール素
子のパルスが入力される毎にモータ速度が変化したと判
断し、その都度微妙にモータ速度を調節することにな
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】請求項３では、補正手段が、無負荷でブラ
シレスモータに一定電圧を印加してブラシレスモータを
回転させ、ブラシレスモータが一回転したときに検出さ
れるブラシレスモータのロータの磁極位置における各検
出速度の中間値を求め、中間値と等しくなるように検出
速度に補正係数をかけるものであるから、検出速度にノ
イズが加わって本当の検出速度よりも検出速度がかなり
大きな値になったり小さな値になったとしても、そのノ
イズを含んだ検出速度を補正に使うことがなく、そのた
めノイズに影響を及ぼされずに速度制御することができ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】位置及び速度検出部５は上記３つのホール
素子信号Ａ，Ｂ，Ｃとその反転信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’に
基づいて磁極位置とその磁極位置での速度を検出するた
めのもので、図４のような６個のホール素子検出信号
Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を作り、速度検出はこれ
らのホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’
を使って検出する。つまり図５のようにホール素子検出
信号が立ち下がったときからつぎのホール素子検出信号
が立ち下がるまでの時間を検出し、その時間と立ち下が
りから立ち下がりまでの距離（パルス幅）で検出速度を
求めている。この立ち下がりまでの距離は、回転速度に
関係なくホール素子の位置精度が良ければ等しい。位置
検出もホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’を使って検出する。つまり図６のように６個のホー
ル素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’が”Ｈ”
か”Ｌ”かの組み合わせで決める。図６の１から６の数
字は検出位置を示す。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】速度補正部６は、上記位置及び速度検出部
５の検出磁極位置とその検出磁極位置における検出速度
から、磁極位置における速度補正係数を求めて、この速
度補正係数を検出速度にかけることにより検出速度を補
正して速度制御部７に補正検出速度を出力する。ところ
でブラシレスモータ３のステータコイルに一定電圧を印
加して回転させるとブラシレスモータ３の回転速度は一
定速度となる。しかし、実際のブラシレスモータ３から
検出される検出速度は図７に示すように理想の検出速度
イに対してロのように変動したものとなっている。その
理由は図８に示すように、ホール素子の位置のばらつき
によってホール素子検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ、Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’の立ち下がりから立ち下がりまでの距離（パルス
幅）に違いがあって検出速度が違ってくることにある。
このような変動のある検出速度を使って一定速度に速度
制御しても実際にはブラシレスモータ３を一定速度に制
御することはできない。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】この補正の方法として、本実施例の速度補
正部６は検出速度の平均値を使う方法を採用している。
つまりクラッチ２を切って無負荷状態としたブラシレス
モータ３のステータコイルに一定電圧を印加して回転さ
せ、ブラシレスモータ３の一回転したときに検出される
磁極位置における検出速度の平均値を速度補正部６は計
算し、検出速度がその平均値に等しくなるように磁極位
置における補正係数を求めて記憶しておくのである。そ
して実負荷状態のブラシレスモータ３を回転させる場合
に、位置および速度検出部５で検出される磁極位置とそ
の検出速度から磁極位置の検出速度に上記のように予め
求めておいた上記補正係数をかけその補正検出速度を速
度制御部７へ出力する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、ブラシレスモー
タに無負荷状態で一定電圧を印加してブラシレスモータ
を回転させて、ブラシレスモータが一回転したときに検
出される磁極位置とその磁極位置における検出速度を検
出し、その検出速度が一定となるように磁極位置におけ
る補正係数を求め、実負荷でブラシレスモータを速度制
御するときに、実負荷での検出速度にこの磁極位置にお
ける補正係数をかけ、この補正係数をかけて得られた検
出速度を使ってブラシレスモータのステータコイルに印
加する電圧を制御するため、モータ速度を滑らかに制御
して、速度変動が起きることなく一定に保つことができ
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】請求項３は、補正手段が、無負荷でブラシ
レスモータに一定電圧を印加してブラシレスモータを回
転させ、ブラシレスモータが一回転したときに検出され
るブラシレスモータのロータの磁極位置における各検出
速度の中間値を求め、中間値と等しくなるように検出速
度に補正係数をかけるものであるから、検出速度にノイ
ズが加わって実際に検出されるべき速度よりも検出速度
が大きな値になったり小さな値になったとしても、その
ノイズを含んだ検出速度を補正に使うことがなく、その
ためノイズに影響を及ぼされずに速度制御することがで
きるという効果がある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブラシレスモータのロータの磁極位置を検
   出する複数の磁極検出器からの出力に従ってブラシレス
   モータのステータコイルを順次通電し、磁極位置の変化
   する時間から求めた検出速度と速度指令から上記ステー
   タコイルへ印加する電圧を制御するブラシレスモータ速
   度制御回路において、上記ロータの磁極位置とその位置
   における検出速度を上記磁極検出器の出力に基づいて検
   出する手段と、無負荷状態のブラシレスモータのステー
   タコイルに一定電圧を印加してブラシレスモータを回転
   させ、ブラシレスモータが一回転したときに検出される
   ブラシレスモータのロータの磁極位置と該磁極位置に対
   応する検出速度から検出速度が一定となるように磁極位
   置における補正係数を求め、実負荷でブラシレスモータ
   を速度制御するときに、実負荷での検出速度にこの磁極
   位置における補正係数をかける補正手段と、この補正さ
   れた検出速度を使ってブラシレスモータのステータコイ
   ルに印加する電圧を制御する手段とを備えたことを特徴
   とするブラシレスモータ速度制御回路。
2. 【請求項２】上記補正手段は無負荷でブラシレスモータ
   のステータコイルに一定電圧を印加してブラシレスモー
   タを回転させ、ブラシレスモータが一回転したときに検
   出されるブラシレスモータのロータの磁極位置における
   各検出速度の平均を求め、平均速度と等しくなるように
   検出速度に補正係数をかけることを特徴とする請求項１
   記載のブラシレスモータ速度制御回路。
3. 【請求項３】上記補正手段は無負荷でブラシレスモータ
   に一定電圧を印加してブラシレスモータを回転させ、ブ
   ラシレスモータが一回転したときに検出されるブラシレ
   スモータのロータの磁極位置における各検出速度の中間
   値を求め、中間値と等しくなるように検出速度に補正係
   数をかけることを特徴とする請求項１記載のブラシレス
   モータ速度制御回路。