JPH10248290A - モータ駆動信号の同期方法及びｂｅｆｍ信号の再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 モータの相切換動作の同期を行うために
検出するＢＥＦＭ信号を再生するための簡単な回路を提
供することにより、該同期を簡単且つ正確に行えるよう
にする。 【解決手段】 コイルで発生するＢＥＦＭ信号をモニタ
し、ＢＥＦＭ信号のゼロ交差点を検出し、そのゼロ交差
時に作成されるゼロ交差信号をデジタル処理し、そのデ
ジタル処理された信号でモータの相段階切換を同期する
ことにより、電動モータの駆動における相段階切換をロ
ータの角度位置に同期させてなるモータ駆動信号の同期
方法において、予め設定した電圧の特性値によりコイル
に電流を付与する電圧モードでモータを駆動すると共
に、モータ内にある２つのコイルを流れる電流をモニタ
することにより各コイルに流れる電流からＢＥＦＭ信号
を検出し、その２つのＢＥＦＭ信号から差信号を作成
し、これによりその差信号のゼロ交差点を検出してゼロ
交差論理パルスを作成することとした。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は、電子切替式無センサモータの駆
動方法に関し、特に、モータの駆動電流と同期させるロ
ータの角度位置を示す誘導信号を検出・再生する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子切替式ＤＣモータは、一般的なブラ
シレスモータ及びステップモータと同様に様々な制御装
置及び調整装置に、また、ハードディスク、フロッピー
ディスク、光学ディスク及びＣＤ−ＲＯＭ等の回転支持
体及びテープストリーマを初めとする直線状支持体等の
大容量記憶媒体の駆動装置に、広く利用されている。こ
の場合に用いられるモータは、一般的に、星形状に接続
されたコイルを備える多相モータである。特に、このモ
ータは、星形状に接続された３つのコイルを備えると共
に、６つの切替相段階と及びＰ極とを備えるのが一般的
である。そして、このようなモータは、ロータの１回転
につき、３×Ｐ個の平衡点をもつ。

【０００３】まず、本明細書中で用いる記号について説
明する。本明細書では、モータの励起サイクルを２つの
アルファベット大文字で示すこととする。即ち、「！」
の前後に２つの英小文字を置き、前方に位置する小文字
（ａ、ｂ、ｃ……）が、その端子から星形状配線の中心
（ＣＴ）へ向かって電流が流れているコイルを示し、後
方に位置する大文字が、星形状配線の中心（ＣＴ）から
その端子に向かって電流が流れるコイルを示すものとす
る。図１に、３相モータにおける６つの励起状態ａ！
ｂ、ａ！ｃ、ｂ！ｃ、ｂ！ａ、ｃ！ａ，ｃ！ｂを、例示
している。

【０００４】上記のようなブラシレスモータは、その出
力部が多相の全波ブリッジ回路とされた集積回路等を用
いて制御される。３相モータの場合、その出力部は、図
２で示したように、バイポーラ型（ＢＪＴ）又は電界効
果型（ＭＯＳ）の６つのトランジスタにより構成され
る。このようなモータでは、電流により制御を行う場合
の例として示した図３から解かるように、インダクタン
スループ回路によりその電流を線形制御するのが一般的
である。尚、電流を用いる変わりに、電圧を用いてモー
タ駆動を行うことも当然に可能である。

【０００５】モータが所定の位相相段階のとき、ＭＯＳ
トランジスタを用いる図３の回路では、「ソース電流」
出力トランジスターが導通状態（ＭＯＳ回路では飽和状
態）となり、「シンク電流」出力トランジスターが相互
インダクタンス素子として作用する。

【０００６】この場合、モータ電流Ｉｍｏｔｏｒは、Ｖ
ｒｅｆをモータ速度を制御するフェーズロックループ
（ＰＬＬ）から供給される制御電圧とし、Ｇｖを検出増
幅器のゲイン電圧値とし、Ｒｓを電流検出抵抗値とした
場合に、下記の式で表される。

【数２】Ｉｍｏｔｏｒ＝Ｖｒｅｆ／Ｇｖ×Ｒｓ

【０００７】従来の方法では、定速運転中に、モータへ
の入力電流を調整するため、ＰＬＬによりＶｒｅｆ電圧
値を適切な値とすることにより制御する。

【０００８】ＰＬＬ制御回路は、負荷トルクの時間的変
動を補正するために、電圧値を所定の中間値付近で変動
させることによりＶｒｅｆ値を制御する。例えば、それ
ぞれの励起状態において、図４で示したように、モータ
電流を所定のレベル即ちほぼ一定の値（±Ｉｍｏｔｏ
ｒ）となるように制御する。図４で示したように、どの
時点においても、モータが備える３つのコイル中の１つ
のコイルでは電源ｏｆｆとなっている。

【０００９】一の位相段階から次の相段階へと切換えを
行う場合、例えば、Ａ！ＢからＢ！Ｃへと位相段階を切
換える場合の動作は、モータが発生するトルクを最大に
するため、ロータ位置に同期させる必要がある。

【００１０】この場合、従来は、ホールセンサその他の
ロータ位置センサを用いて駆動電流を同期している。ま
た、ロータ回転によりモータコイル内に発生する逆起電
力（ＢＥＦＭ）信号を検出し上記同期制御を行う方法も
最近普及している。

【００１１】ＢＥＦＭ信号を用いる制御方法では、Ａ！
Ｂ励起相段階を例示する図５の検出方法にしたがって、
瞬間的に励起されないため駆動電流からは検出不可能な
信号を、一般的には周期波形となるＢＥＦＭ信号が所定
値と交差する点（ゼロ交差）として検出し、これを利用
するものとされている。

【００１２】従来から知られているように、この制御方
法では、ゼロ交差時にパルス信号を作成し、次の相段階
へ切換え動作を行うための切換え信号としてこのパルス
信号を利用する。

【００１３】一例として、ロータが一回転する間に６回
の相段階切換え動作を必要とする、スター結線を用いた
３相モータにおける動作を図６に図示する。

【００１４】この場合、３個のコイル内で発生する各Ｂ
ＥＦＭ信号をモニタするモニタ回路と、ゼロ交差を確認
して処理する処理回路とを設け、ゼロ交差時毎に同期論
理回路により論理パルスＺＣを作成し、その論理パルス
ＺＣを同期論理回路に入力することにより制御を行う。

【００１５】モータから最大のトルクを得るには、理論
的には次の相段階をゼロ交差（ＺＣの立上時点）から電
気角３０度後に励起する必要がある。この場合、ロータ
位置に対応して発生するゼロ交差信号と、及びゼロ交差
時からモータ駆動における次の相段階に切換えられる時
点との遅延時間が常に一定となる。従って、この遅延時
間を一度設定すれば、ゼロ交差時から一定の遅延時間が
経過した時点で次の相段階への切換えが実行される。

【００１６】一方、最新のモータ駆動方法においては、
ほぼ一定とした電流を用いる代わりに、ＥＰＲＯＭ又は
ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性静的メモリに記憶させた予め
設定したデジタル信号を用い、このデジタル信号にした
がってモータコイルに励起電流を付与するようにしてい
る。予め設定された波形特性として、基本周波数の高調
波成分をフーリエ演算して求められる正弦波形を利用で
きる。従って、上記最新の方法においては、各励起相段
階中にモータコイルへ付与される電流を一定とすること
なく、サイクル波形即ち交流波形の電流を用いて、モー
タのトルク特性を最適化している。

【００１７】上記最新の方法は、それぞれ１９９６年３
月２９日付け及び４月４日付けで出願された、本出願人
によるヨーロッパ特許出願第９６８３０１８０．４号及
び９６８３０１９０．３号に記載されている。基本的
に、この制御方法では、サイクル波形即ち交流波形とし
た電流波形特性のそれぞれを、切換えるべき相段階の数
と同数（Ｎ個）のサンプル値からなる複数のシーケンス
としてメモリに記憶させる。この方法で用いる各シーケ
ンスは、デジタル／アナログ変換器によりアナログ信号
へ変換され、このアナログ信号により、図３中に表され
た相互インダクタンスによるフィードバック回路のよう
な出力回路を駆動する。実際には、変換されたアナログ
波形成分が、駆動信号Ｖｒｅｆを出力する出力回路へ相
段階にしたがって供給される。

【００１８】一般的に、この方法では、各サンプル値が
ｎビットから成るデジタル単位（ワード）として記憶さ
れているＮ個のデジタルサンプル値中の新規シーケンス
を、ＺＣ信号の入力に応答して読み込むことができるよ
うにするため、相段階切換動作をロータ位置と完璧に同
期させる必要がある。

【００１９】多くの場合、それぞれの切換相段階で対応
するモータコイルに入力される電流レベルは一定でな
く、サンプル値のシーケンスを変換して得た波形特性に
よりその強度が変化するものである。この場合、コイル
が励起されない（電流交差）期間をなくすようにしてい
るので、このような一時的に電流入力がないコイルで発
生する逆起電力のＢＭＦ信号をゼロ交差から識別するの
は容易である。これは、励起電流が一定でなく、各モー
タコイルの端部で検出された電圧が、下記の式で表され
るような固有期間の和であるためである。尚、Ｌはコイ
ルのインダクタンス、Ｒは抵抗値、Ｉは電流の大きさを
表す。

【数３】 記号Ｖｄ＝Ｌ×ｄＩ／ｄｔ＋Ｒ×Ｉ＋ＢＥＦＭ

【００２０】ここで、モータコイルに入力する電流波形
が、基本周波数における高調波域のフーリエ級数からな
る正弦波であると仮定すると、電流（つまり、フーリエ
級数の基本周波数高調波域）が、そのコイルで発生する
ＢＥＦＭ信号と完全に同期する場合に、モータから最大
トルクが得られることは容易に理解できる。

【００２１】しかしながら、上記数３の式ではＬ×ｄＩ
／ｄｔの項が含まれているため、コイルで検出される信
号ＶｄがＢＥＦＭよりも先行する場合がある。この特異
な動作状況を、図７に示している。ステップモータを閉
ループモードで駆動する場合にも、ＢＥＦＭ信号を正確
に検出する必要があり、この場合にも同様の技術的問題
が発生する。

【００２２】上述の問題点を解決するために、以下に述
べる２つの異なる手段が用いられている。１番目の手段
は、ＢＥＦＭ信号本来のゼロ交差時より先に生じる偽の
ゼロ交差の検出によって発生する命令により切換動作を
行い且つ偽のゼロ交差点の検出から切換え動作を行うま
での間に遅延を行うこととし、この遅延を最適化するこ
とによる。２番目の手段は、正確なゼロ交差時を判定す
べく、実際のＢＥＦＭ信号のアナログ再生を行うことに
よる。

【００２３】ウェルナー・シェフェツト（Ｂｅｒｇｅｒ
Ｌａｈｒ社）の「ＢＥＦＭの評価による、永久磁石起動
ステップモータの位置検出自己同期」、ＰＣＩＭ、１９
８５年１１月号、４８〜５４ページ、に記載された記事
に、専用の検出回路を用いたＢＥＦＭ信号の再生により
２相ステップモータにおいて自己同期を行うシステムが
開示されている。

【００２４】また、周知のＢＥＦＭ信号再生方法では、
モータの各コイルの電圧及び電流を検出しなければなら
ないため、スター結線の中心点にアクセスする比較的複
雑なモニター動作回路及び信号処理回路が必要となる。

【００２５】

【解決すべき課題】従って、本発明の目的は、モータの
相切換動作の同期を行うために検出するＢＥＦＭ信号を
再生するための簡単な方法及び回路を提供することであ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明では、モータの駆動電圧制御を電圧モード
又は電流モードのいずれかにより行うかに合わせて、以
下のような方法を取ることとしている。即ち、電圧モー
ドを採用する第１の場合には、２つの異なるモータコイ
ルに流れる電流をモニタすることによりＢＥＦＭ信号を
再生する。また、電流モードを採用する第２の場合に
は、２つの異なるモータコイルの端子間の電圧差をモニ
ターすることによりＢＥＦＭ信号を再生する。このよう
にして再生したＢＥＦＭ信号は、正確なものとなる。

【００２７】具体的に言うと、本発明によりＢＥＦＭ信
号を作成する場合、上記１番目の方法においては、それ
ぞれの切換相段階中における各モータコイルに対応する
駆動電圧の一定値即ち予め設定した特性値を用いること
としている。一方、上記２番目の方法においては、それ
ぞれの切換相段階中における各モータコイルに入力する
電流の一定値即ち予め設定した特性値を用いることとし
ている。

【００２８】ここで、以下の演算式が成り立つ。

【数４】Ｖｂ−Ｖａ＝Ｌｍ×ｄ（Ｉｂ−Ｉａ）／ｄｔ＋
（Ｒｍ＋Ｒｓ）×（Ｉｂ−Ｉａ）＋ＢＥＦＭＢ−ＢＥＦ
ＭＡ

【００２９】但し各記号は、以下の表に示すものを表
す。

【表１】 Ｒｍ：モータコイルの抵抗値 Ｒｓ：モータコイル内を流れる電流をモニターする際の
検出抵抗値 Ｌｍ：モータコイルのインダクタンス Ｉａ、Ｉｂ：モータコイルＡとＢ内のそれぞれの電流値 Ｖａ：コイルＡの端子間電圧値 Ｖｂ：コイルＢの端子間電圧値 ＢＥＦＭＡ：コイルＡで発生する逆起電力 ＢＥＦＭＢ：コイルＢで発生する逆起電力

【００３０】この式から、モータの２つのコイルで発生
する逆起電力間の差は、下記の式で示すように求められ
ることが解かる。

【数５】ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢ＝（Ｒｍ−Ｒｓ）×
（Ｉｂ−Ｉａ）＋Ｌｍ×Ｄ（Ｉａ−Ｉｂ）／ｄｔ＋Ｖａ
−Ｖｂ

【００３１】電圧モードでモータを駆動する場合は、Ｖ
ａとＶｂが予め設定されており、この差を用いて、コイ
ルに流れる電流値Ｉａ及びＩｂを求めることができる。
一方、 電流モードでモータを駆動する場合は、２つの
コイル内を流れる電流の大きさＩａ及びＩｂが予め設定
されており、その差を用いてコイルＡ端子間とコイルＢ
端子間の電圧差Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｄを求めることができ
る。

【００３２】従って、本発明の方法によれば、ＢＥＦＭ
制御を行う場合にモータコイルの中心（ＣＴ）にアクセ
スする必要がないため、モータ制御に用いる回路を簡単
にすることができる。また、ＢＥＦＭＡ又はＢＥＦＭＢ
信号を制御に直接用いるのではなく、振幅がＢＥＦＭＡ
信号及びＢＥＦＭＢ信号よりも大きな信号、即ち差信号
ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢを用いて制御を行うこととした
ので、ノイズに対する信号の比率（Ｓ／Ｎ比）を高める
ことが可能となる。

【００３３】つまり、本発明によれば、モータが備える
２つのコイルにおいて、そのそれぞれを流れる電流値を
検出するか、または、それぞれの端子間における電圧差
を検出するか、のいずれかを行えばよいことになる。

【００３４】従って、本発明によれば、ＢＥＦＭ信号を
再生するのに用いる信号を簡単に検出できるようになる
と共に、再生ＢＥＦＭ信号のゼロ交差（ＺＣ）前後に行
うべき遅延時間の調整を行ったり、その回路固有の条件
に合わせて上記式の定数項を調整したりするのが簡単に
なり、モータ駆動を容易に最適化できる。尚、本発明の
特徴及び長所は、添付図面を参照して行う以下の実施形
態の説明から、より一層明確になるであろう。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図８〜１６を参照して、本
発明にかかるＢＥＦＭ信号の再生方法について説明を行
う。尚、以下の説明においては、星形状に構成された３
個のコイルを有する一般的な３相モータに適用する場合
を例として用いるが、本発明の内容及び関連する回路構
成はそれに限定されるものではなく、以下の実施形態で
説明する構成及び回路を、その用途に合わせて、機能的
に等価な構成や回路に変更できることはもちろんであ
る。例えば、以下の実施形態の説明においては、電圧モ
ードで用いる制御装置を例にして説明するが、電流モー
ドで用いる制御装置にも本発明が応用可能なのはもちろ
んである。

【００３６】本実施形態では、２個のモータコイルで発
生する２つのＢＥＦＭ信号からＢＥＦＭ信号の差信号を
再生することとしている。換言すれば、論理パルスＺＣ
を作成するために用いる、ゼロ交差時を検出する信号を
作成することとしている。また、この実施形態では、モ
ータ駆動状態を最適化するために、修正信号であるＺＣ
＿ＳＨＩＦＴ信号を作成し、これを用いて論理パルスＺ
Ｃの入力に対する先行時間又は遅延時間を与えることと
している。例えば、モータを電圧モードで駆動する際に
所定長の遅延信号を入力することにより、コイルにおけ
る電流の位相と電圧の位相との間にある位相差を補正す
る。

【００３７】この実施形態では、再生ＢＥＦＭ信号のゼ
ロ交差時と同時に立ち上がるようなＺＣ信号を作成する
こととしている。尚、その状態を、図８の波形図で示し
ている。

【００３８】また、この実施形態では、全切換相段階に
各コイルに入力される所定の駆動電圧の波形をデジタル
化し、それを所定ビットのワードからなるデジタルサン
プル値のシーケンスとして静的メモリに記憶させたもの
を用いて、モータを駆動することとしている。メモリに
記憶されたサンプル値は、モータ速度に対応した所定の
メモリ走査クロック周波数により読み取られるが、この
点の詳細については、ヨーロッパ特許出願第９６８３０
１８０．４号及びヨーロッパ特許出願第９６８３０１９
０．３号に記載されている。

【００３９】この場合、メモリに記憶したシーケンスの
走査を、ロータの角度位置に同期する必要がある。上記
の参照ヨーロッパ出願に記載されているように、モータ
が加速ないし減速を行っている場合、モータの相段階切
換動作毎にシーケンスの走査を実行することにより、同
期、即ち「時間整合の復旧動作」を正確に行うことが必
要となる。尚、メモリ内に記憶されたシーケンスの走査
は、全サイクルに対応するシーケンスの、最初と最後の
サンプル値以外のサンプル値から開始し及び／又は終了
するものとしている。

【００４０】この要件を、図９に示している。図９から
明らかなように、この実施形態では、ＢＥＦＭＡ信号と
ＢＥＦＭＢ信号とから再生した差信号のゼロ交差時に作
成されるゼロ交差パルス（ＺＣ）を適切な時間で早く立
ち上げる先行処理又は遅く立ち上げる遅延処理を行うこ
とにより同期パルスＺＣ＿ＳＨＩＦＴ信号を生成し、こ
れを用いて同期動作が行われる。

【００４１】ゼロ交差パルスＺＣに対して与える遅延時
間ないし先行時間は、上記ヨーロッパ特許出願第９６８
３０１９０．３号で開示されるような専用回路を用いて
決定することができる。

【００４２】さらに、この実施形態で説明した方法・装
置は、出力電源が線形モード（例えば、プッシュプル動
作などの）とされた場合のみならず、ＰＷＭモードとさ
れた場合にも応用できる。出力電源をＰＷＭモードとし
た場合には、２個のコイルＡ及びコイルＢで発生するＢ
ＥＦＭ信号の差であるＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢ電圧の差
信号を再生する際に、ＰＷＭ切換により生じるノイズ
（スパイク）を除去することが必要になる。尚、この場
合にはローパスフィルタを用いることができる。

【００４３】一般的には、ローパスフィルタの遮断周波
数は、再生されたＢＥＦＭ信号（差信号）の周波数に対
して１／１０以下となる程度の周波数として設定する。
尚このように設定しても、ローパスフィルタで作成され
る遅延時間は、ＺＣ＿ＳＨＩＦＴ修正信号の遅延時間
（または先行時間）を適正化する専用回路により補正す
ることができる。

【００４４】図１０は、上記方法を実現するための再生
ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢ信号（差信号）を作成するため
の再生ブロックを備えた回路を示している。この回路
は、上記ヨーロッパ特許出願第９６８３０２９５．０号
に開示されるブラシレスモータに本発明の再生ブロック
を設けたものとなっている。

【００４５】図１０では、モータのコイルＡ及びコイル
Ｂにそれぞれ付与される駆動電圧Ｖａ及びＶｂを作成す
るために利用される信号Ｂ＿ＩＮＡ及びＢ＿ＩＮＢと、
コイルＡ及びコイルＢを流れる電流Ｉａ及びＩｂをモニ
ターするためにコイルに対して直列に接続された検出抵
抗器Ｒｓと、が図示されている。

【００４６】図１１には、図１０で示したのと同様の回
路が図示されている。但し、この回路では、コイルに直
列に接続された検出抵抗器を用いる代わりに、検出用Ｆ
ＥＴを用いることにより２つの電流Ｉａ及びＩｂを検出
することとしている。

【００４７】以下の説明では、モータコイルを流れる電
流は、図１２（ａ）で示したように、コイルに直列に接
続された検出抵抗器Ｒｓを用いてモニタするものとす
る。

【００４８】この実施形態にいて、ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦ
ＭＢ信号から差信号を再生する再生回路は、図１２
（ｂ）に示されているように構成されている。図１２
（ｂ）には、再生を実行する各ブロックの機能がそれぞ
れ図示されている。

【００４９】上記の電圧Ｖａ−Ｖｂは、Ｖｃｃを供給電
源として、＋Ｖｃｃから−Ｖｃｃまで変動するため、Ｖ
ｃｃが印加される回路で差信号の再生を行うには、差信
号の振幅変動が＋Ｖｃｃから−Ｖｃｃのダイナミックレ
ンジに含まれるようにする必要がある。そのため、数４
で示した式の全項に対応する信号を、再生振幅基準倍率
Ｎで割る。なお、本実施形態では、Ｎ＝４である。従っ
て、再生したＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢの差信号は、倍率
Ｎ＝４で振幅が減衰されている。

【００５０】また、ブロックＤ１は微分回路からなり、
その入力端は、モータコイルＡ及びＢに流れる電流を検
出する検出抵抗器Ｒｓに接続されている。ブロックＤ１
のゲインは、（Ｒｍ＋Ｒｓ）／（Ｎ×Ｒｓ）とされてお
り、その出力値は｛（Ｒｍ＋Ｒｓ）×（Ｉｂ−Ｉａ）｝
／Ｎとなる。

【００５１】ブロックＤ１からのこの出力値は、数４で
示した式の第１項であり、そして、この出力信号は、加
算回路Σの非反転入力端へ入力される。また前記出力信
号は、そのゲイン値がＬｍ／（Ｒｍ＋Ｒｓ）であり、且
つその出力値が−ｓＬｍ×（Ｉｂ−Ｉａ）／Ｎとなる微
分ブロックＤＩＦＦへ送られる。

【００５２】前記の微分ブロックＤＩＦＦの出力値は、
数４で示した式の第２項に示されており、ＤＩＦＦ回路
で反転され、加算回路Σの反転入力部に入力される。こ
のＤＩＦＦ部は基本的にハイパスフィルターであるの
で、ＰＷＭ切換ノイスが増幅されることになる。

【００５３】ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢ信号から再生され
る差信号の周波数がまだ比較的低いモータ起動時におい
ては、数４で示した式の微分項の「重み」は比較的小さ
いので、主制御器からのＤＩＦＦ＿ｏｎ＿ｏｆｆ信号に
より駆動するＭＯＳトランジスタ経由でブロックＤＩＦ
Ｆを接地させることにより、その影響をなくすことがで
きる。上記微分項の影響は、モータ速度が所定値を越え
た場合に再び大きくなる。数４式の第３項、Ｖａ−Ｖｂ
は、２つのブロックＳＵＢ及びＢ−ＰＷＭにて作成され
る。

【００５４】このブロックＳＵＢの入力端には、図１０
及び図１１で示すように、ブロックＡＭＰＲで作成され
た信号Ｂ＿ＩＮＡ及びＢ＿ＩＮＢが常に印加されてい
る。これら２つの信号は、各コイルの端子Ａ及びＢに供
給できるよう変調した、予め設定された大きさのデジタ
ル値である。

【００５５】ブロックＳＵＢでは、Ｂ＿ＩＮＡとＢ＿Ｉ
ＮＢのバイト差が出力される。このバイト差は、バイト
／ＰＷＭ変換ブロックＢ−ＰＷＭで、高周波（通常は１
００ｋＨｚ以上）の変調デジタル信号ＰＷＭに変換され
る。このとき、その低位レベルはＶｃｃ／Ｎ＝Ｖｃｃ／
４へと、その高位レベルは３／ＮＶｃｃ＝３／４Ｖｃｃ
へと、それぞれ変換される。このレベル変換により、電
圧の振幅がＶｃｃ／２となり、増幅倍率Ｎ＝４による信
号の変換が行われることとなる。

【００５６】ここで、信号再生処理時におけるＰＷＭフ
ィルタの影響をできるだけ小さくするため、信号を比較
的高い周波数（好ましくは１００ｋＨｚ以上。）で処理
するのが望ましい。この実施形態では、２つのブロック
Σ及びＰＷＭＦＩＬＴＥＲにより、ＢＥＦＭ信号から再
生される差信号ＢＥＦＭ＿ＲＥＣを作成する。

【００５７】そして、図１０及び図１１で示すように、
ブロックＳＱＵＡＲＥ＆ＳＨＩＦＴは、ＺＣ＿ＳＨＩＦ
Ｔ信号を作成する。このＺＣ＿ＳＨＩＦＴ信号は、ＺＣ
信号の出力と同時に立ち上がると共に、ブロックＴＯＲ
ＱＵＥ ＯＰＴＩＭＩＺＥＲにより連続的に更新される
シフトレジスタＲＥＧ＿ＳＨＩＦＴにその時点で書き込
まれている値に基づいてブロックＺＣ＿ＲＥＣにより先
行ないし遅延を行った信号である。

【００５８】ブロックＴＯＲＱＵＥ ＯＰＴＩＭＩＺＥ
Ｒの機能および構成の詳細については、上記ヨーロッパ
特許出願第９６８３０１９０．３号に開示されている。

【００５９】図１３は、本発明によるＢＥＦＭ信号再生
回路構造の詳細を示す図である。また、図１４は、図１
２ｂ中に示したレベル変換回路に含まれるバイト／ＰＷ
Ｍ変換回路Ｂ−ＰＷＭの一例を示している。また、図１
５は、図１２ｂで示したブロックＳＵＢの一例を示して
いる。更に、図１６は、ＺＣ＿ＳＨＩＦＴ信号を出力す
るために、信号を先行処理又は遅延処理するための連続
更新値を記憶したブロックＺＣ＿ＲＥＣの一例を示して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３相モータにおける６つの励起状態を示す回路
図。

【図２】３相ブリッジ回路を示す回路図。

【図３】相互インダクタンス線形制御ループを示す回路
図。

【図４】一定レベルの電流によるモータ制御方法を示す
波形図。

【図５】ＢＥＦＭ信号の検出方法を示す回路図。

【図６】ロータの１サイクル分の相段階切換動作を示す
波形図。

【図７】ＢＥＦＭ信号に対して電圧Ｖｄが先行する場合
を示す波形図。

【図８】ＢＥＦＭ信号より再生した差信号からゼロ交差
パルスを作成する方法を示すタイミング図。

【図９】予め決められた電流波形を、遅延又は先行処理
した切換命令に同期させる方法を示すタイミング図。

【図１０】ＤＣブラシレスモータの駆動装置を表すブロ
ック図。

【図１１】ＤＣブラシレスモータの駆動装置を表すブロ
ック図。

【図１２】図１２は、本発明の実施形態におけるＢＥＦ
ＭＡ−ＢＥＦＭＢ差信号の再生回路を表すブロック図。

【図１３】図１２ｂで示す回路中のＤ１、ＤＩＦＦ及び
ＳＵＭ＆ＰＷＭ ＦＩＬＴＥＲの各ブロックの詳細を表
すブロック図。

【図１４】図１２ｂで示す回路中のブロックＢ−ＰＷＭ
の詳細を示すブロック図。

【図１５】図１２ｂで示す回路中のブロックＳＵＢの詳
細を示すブロック図。

【図１６】図１２ｂで示す回路中のブロックＳＱＵＡＲ
Ｅ＆ＳＨＩＦＴの詳細を示すブロック図。

【符号の説明】

Ｄ１ 微分ブロック ＤＩＦＦ 微分回路 Ｂ−ＰＷＭ バイト／ＰＷＭ変換回路 ＡＭＰＲ 振幅変調再生回路 ５ 板体 ６ ワイヤロープ ７ 支持体 ８ ローラ ９ ストッパ Ａ 縦穴 Ｂ 縦穴

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ内でロータが回転する際にコイル
   で発生する逆起電力であるＢＥＦＭ信号をモニタし、Ｂ
   ＥＦＭ信号のゼロ交差点を検出し、そのゼロ交差時に作
   成されるゼロ交差信号をデジタル処理し、そのデジタル
   処理された信号でモータの相段階切換を同期することに
   より、電動モータの駆動における相段階切換をロータの
   角度位置に同期させてなるモータ駆動信号の同期方法で
   あって、 予め設定した電圧の特性値によりコイルに電流を付与す
   る電圧モードでモータを駆動すると共に、モータ内にあ
   る２つのコイルを流れる電流をモニタすることにより各
   コイルに流れる電流からＢＥＦＭ信号を検出し、その２
   つのＢＥＦＭ信号から差信号を作成し、その差信号のゼ
   ロ交差点を検出してゼロ交差論理パルスを作成するもの
   であるモータ駆動信号の同期方法。
2. 【請求項２】 モータ内でロータが回転する際にコイル
   で発生する逆起電力であるＢＥＦＭ信号をモニタし、Ｂ
   ＥＦＭ信号のゼロ交差点を検出し、そのゼロ交差時に作
   成されるゼロ交差信号をデジタル処理し、そのデジタル
   処理された信号でモータの相段階切換を同期することに
   より、電動モータの駆動における相段階切換をロータの
   角度位置に同期させてなるモータ駆動信号の同期方法で
   あって、 予め設定した電流の特性値によりコイルに電流を付与す
   る電流モードでモータを駆動すると共に、モータ内にあ
   る２つのコイルにおける端子間電圧をモニタすることに
   より各コイルにおける端子間電圧からＢＥＦＭ信号を検
   出し、その２つのＢＥＦＭ信号から差信号を作成し、そ
   の差信号のゼロ交差点を検出してゼロ交差論理パルスを
   作成するものであるモータ駆動信号の同期方法。
3. 【請求項３】 ゼロ交差論理パルスに、適切な先行ない
   し遅延処理を行うことにより同期を正確なものとし、こ
   れによってモータ駆動を最適に行うものである請求項１
   又は請求項２のいずれかに記載のモータ駆動信号の同期
   方法。
4. 【請求項４】 電圧特性値は、デジタルサンプル値のシ
   ーケンスとして静的メモリに所定ビットのワードで記憶
   されると共にモータの回転速度に応じた読取りクロック
   周波数で走査されるものとされ、且つ２つのＢＥＦＭ信
   号から作成した差信号は、その低周波数及び高周波数部
   分を、バイト／ＰＷＭ変換回路を用いることにより予め
   定めたスケール倍率で変換されてＰＷＭ信号へと変換さ
   れるものである請求項３記載のモータ駆動信号の同期方
   法。
5. 【請求項５】 以下の再生演算式の微分項は、ロータの
   回転が一定以下の速度で維持されるようにされた請求項
   １又は請求項２のいずれかに記載のモータ駆動信号の同
   期方法。 【数１】ＢＥＦＭＡ−ＢＥＦＭＢ＝（Ｒｍ−Ｒｓ）×
   （Ｉｂ−Ｉａ）＋Ｌｍ×Ｄ（Ｉａ−Ｉｂ）／ｄｔ＋Ｖａ
   −Ｖｂ
6. 【請求項６】 モータが備える２つのコイルを駆動させ
   る信号の特性値を表す２つのバイトが入力される入力部
   及び、入力された２つのバイト間の差を表すバイトを出
   力する出力部を差なえるデジタル微分回路と、 そのデジタル微分回路の出力部と接続された入力部及
   び、デジタル微分回路に入力された２つのバイトの差に
   よって変調したＰＷＭ信号を出力する出力部を備えるバ
   イト／ＰＷＭ変換回路と、 上記２つのコイルのうち第１コイルに設けられた第１検
   出抵抗器及び第２コイルに設けられた第２検出抵抗器の
   双方と接続される微分入力部と、上記２つのコイルを流
   れる電流の差信号を出力する１つの出力部とを備えたア
   ナログ微分回路と、 上記微分回路の出力部に接続される入力部を備えたアナ
   ログ微分器と、 上記アナログ微分回路、バイト／ＰＷＭ変換回路及び微
   分器のそれぞれの出力部と接続される３つの入力部と、
   第１コイルで発生したＢＥＦＭ信号と第２コイルで発生
   したＢＥＦＭ信号との間の差信号を出力する出力部とを
   備えた加算部と、からなるＢＥＦＭ信号の再生回路。
7. 【請求項７】 アナログ微分回路、アナログ微分器、及
   びバイト／ＰＷＭ変換回路は、１より大きい倍率で分割
   して出力信号の振幅を低減する手段をそれぞれ備えてお
   り、且つバイト／ＰＷＭ変換回路はＰＷＭ出力信号のレ
   ベルを変換する手段を備えるものである請求項６記載の
   ＢＥＦＭ信号の再生回路。
8. 【請求項８】 加算部が備える２つの入力部及びアナロ
   グ微分器が備える出力部は、ロータの回転速度が一定の
   値を超えた場合、マイクロプロセッサによりイネーブル
   されるようにした請求項６記載のＢＥＦＭ信号の再生回
   路。
9. 【請求項９】 加算部は、その出力部にカスケード接続
   されたローパスフィルタを備え、これによりＰＷＭの切
   換ノイズを除去できるようにした請求項６記載のＢＥＦ
   Ｍ信号の再生回路。
10. 【請求項１０】 モータのコイルに付与する駆動電流の
    予め設定された特性値を記憶させたメモリと、 各コイルに駆動電流を供給する振幅変調再生回路と、 メモリに記憶させた駆動電流の特性値の中からその瞬間
    の状況に応じた特性値が入力され、複数のＰＷＭ信号に
    変換・出力するバイト／ＰＷＭ変換器と、 モータコイルの駆動電源部に入力するＰＷＭ信号を処理
    するマリチプレクサーと、 モータ速度回転の制御回路と、 モータトルクを最適化する最適化器と、 メモリに記憶させた特性値を走査するための走査周波数
    を制御する制御器と、 モータコイルのうち２つのコイルに流れる電流をモニタ
    するモニタと、 ロータの回転によりコイルで発生した少なくとも１つの
    ＢＥＦＭ信号を再生し、再生ＢＥＦＭ信号における所定
    レベルの交差時を検出することにより、予め設上記走査
    周波数を同期させるゼロ交差パルス（ＺＣ）を作成する
    ＢＥＦＭ信号再生回路と、からなるモータ駆動装置であ
    って、 ＢＥＦＭ信号再生回路は、請求項６〜９のいずれか１項
    に記載されたものであるモータ駆動装置。