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JP2679879B2 - ブラシレスモータの速度制御装置 - Google Patents

ブラシレスモータの速度制御装置

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JP2679879B2
JP2679879B2 JP2405065A JP40506590A JP2679879B2 JP 2679879 B2 JP2679879 B2 JP 2679879B2 JP 2405065 A JP2405065 A JP 2405065A JP 40506590 A JP40506590 A JP 40506590A JP 2679879 B2 JP2679879 B2 JP 2679879B2
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JP
Japan
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duty
signal
motor
phase
hall
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JP2405065A
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JPH04222488A (ja
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雅彦 飯島
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Yamamoto Electric Corp
Original Assignee
Yamamoto Electric Corp
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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の制御
方法及び装置に関し、特に高能率でブラシレスモータを
駆動しうるようにしたブラシレスモータの制御方法及び
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータの制御方法とし
ては、低速域から高速域全体にわたり通常、デューティ
比1/3の励磁信号を与え、電流値で回転数を制御して
いた。
【0003】この場合、高速域で回転数を上昇するため
には電流値を増加するか、ステータコイルの巻数を減ら
して電流値を増加していたが、巻数を減らすと低速域に
おいて電流がムダとなり効率が悪化するという問題があ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、低速域及び高速域において高効率でありかつ高速
域において回転数をより上昇させる点である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブラシレスモ
ータのステータコイルへの励磁信号として、デューティ
比が異なる信号又は/及びロータの磁極に対するリード
角(進み角)が異なる信号を少なくとも2種類用意し、
モータの速度が上昇するに従って励磁信号をデューティ
比の大きいもの又は/及びリード角の大きいものに切替
えるようにしたものである。
【0006】
【作用】本出願人は低速域においては励磁信号はデュー
ティ比が小さくリード角が小さい程、少ない電流値で効
率良く回転数を高くでき、また高速域においてはデュー
ティ比が大きくリード角が大きい程、効率良く回転数を
高くできるという点に着目し、この点からコイルの巻数
を減らさずに、励磁信号のデューティ比又は/及びリー
ド角を速度の上昇に従って大きいものに切替えることに
より低速域、高速域においてムダな電流を供給すること
なく高効率でモータをより高回転まで制御できる。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例のブロック図であり図2
A〜2Cは図1の各部における信号波形図である。図1
において、ブラシレスモータ2のロータに対向するステ
ータの内周辺にはロータの磁極位置検出器、例えば3個
のホールセンサ6a〜6cが設けられ、ロータの外周に
は磁極片が設けられている。
【0008】ホールセンサ6a〜6cは磁極片からの磁
束に応動してパルスを出力するもので、それらの出力パ
ルスはホール信号発生回路10に入力されるホールセン
サ6a〜6cはロータの周囲に回転方向に沿って例えば
図4のAに示す様に30度間隔に設けられている。尚、
図4では4極のモータを例示する。
【0009】ホール信号発生回路10は各ホールセンサ
6a〜6cの出力パルスに応答して図2のAに示す三相
矩形信号であるホール信号を出力し、それを一方におい
て分割信号発生回路12に与えると共に速度検出器8に
与え、他方においてスイッチ14の端子14aに1/2
デューティ信号(図2のC)として与える。ここでホー
ル信号の1波長は例えばロータの回転角45度に相当す
るとする。
【0010】分割信号発生回路12は各ホール信号のU
相、V相、W相のデューティ比を1/3に変換しそれぞ
れU相、V相、W相の分割信号、即ち1/3デューティ
信号として出力する(図2のB)。即ち、U相のホール
信号に対してはその立下りをV相ホール信号の立上りに
同期させ、V相のホール信号に対してはW相の立上りに
同期させ、W相のホール信号に対してはU相の立上りに
同期させたものである。1/3デューティ信号はスイッ
チ14の端子14bに与えられる。
【0011】スイッチ14は端子14a、14bに与え
られているホール信号、1/3デューティ信号の一方を
速度検出器8の出力に応答して選択する。速度検出器8
はホールセンサ6aの出力パルスの周期(周波数)によ
りモータ2の回転速度を検出し、回転速度が所定速度以
上かどうかを示す信号をスイッチ14に出力する。スイ
ッチ14は回転速度が所定速度を越えるときはホール信
号を選択し、所定速度以下のときは1/3デューティ信
号を選択し出力制御部16に与える。
【0012】従って、出力制御部16はモータ2のステ
ータの励磁コイル18U,18V、18Wに、回転速度
が所定速度を越えるときには図2のCに示すデューティ
比が1/2の励磁信号を、所定速度以下のときは図2の
Bに示すデューティ比が1/3の励磁信号を与える。
【0013】図3は励磁信号によるモータの回転数(r
pm)とトルク(kg、cm)の関係を示したもので、
曲線31がデューティ比1/2の励磁信号、32がデュ
ーティ比1/3の励磁信号の特性を示す。図から明らか
な様に低速域においては、同一トルク値に対してデュー
ティ比1/3の励磁信号の方がデューティ比1/2の励
磁信号より回転数が高く、高速域においてはその逆であ
る。
【0014】ところで、図2のBとCの同一相、例えば
U相のデューティ信号を比較してみると、1/2デュー
ティ信号のハイレベル区間の中心の位相P2は1/3デ
ューティ信号のハイレベル区間の中心の位相P3 に比べ
位相がβだけ進んでいるためリード角(図5の角度α)
もβだけ進んでいると考えられる。これは他の相につい
ても同様である。
【0015】従って上記の様に低速域ではデューティ比
1/3の励磁信号を与えることでデューティ比1/2の
励磁信号よりリード角を小とすると共に電流値を小とし
て高効率で回転数を高くすることかでき、また高速域で
はデューティ比1/2の励磁信号を与えることでデュー
ティ比1/3の励磁信号に比べ電流値を大とすると共に
リード角を大として高効率で回転数を高くすることがで
き、電流のムダを省き高能率のモータを得ることができ
る。尚、上記デューティ比又は及びリード角の切替えの
所定速度としては図3に示す速度vが好ましい。
【0016】次に第2実施例について図6を用いて説明
する。本実施例では分割信号発生回路12を設けず、ホ
ールセンサを1/2デューティ比用と1/3デューティ
比用に2種類設けたものである。図中、第1実施例と同
一機能のものは同一参照番号を付し説明を省略する。図
4において、ホールセンサ6a〜6cは1/2デューテ
ィ比信号を発生するためのものであり、ホールセンサ7
a〜7cは1/3デューティ比信号を発生するためのも
のである。ホールセンサ7a〜7cはステータの内周面
にロータの回転方向に沿って例えば図4のBに示す様に
30度の間隔で配置されており、センサ6a〜6cに対
してそれぞれ7.5°ずれて配置される。尚、ずれる方
向は図と逆の方向でも良い。
【0017】ホールセンサ7a〜7cの出力パルスはホ
ール信号発生器20に与えられ図2のBに示すデューテ
ィ比1/3の信号を発生する。以下の動作は第1実施例
と同様であり、第1実施例と同様の効果が得られる。
【0018】尚、上記各実施例では低速時、高速時の励
磁信号のデューティ比をそれぞれ1/3、1/2とした
が他の値、例えば1/n、1/mでも良く、この場合
n、mは共に正の整数でn>mであれば良い。
【0019】上記各実施例ではデューティ比又は/及び
リード角を速度に応じて2段階に切替えたが、3段階以
上に切替えても良く、速度が上昇する程デューティ比を
大きく又は/及びリード角を大きくすれば良い。また、
モータを逆転する場合には用いるデューティ信号を反転
する等により同様の効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明においては低
速時にはデューティ比又は/及びリード角の小さい励磁
信号を与えることで少ない電流値でより高回転を得るこ
とができ、高速時にはデューティ比又は/及びリード角
の大きい励磁信号を与えることでより高回転を得ること
ができるため、電流のムダを省くことができ、高能率の
モータが得られるという効果がある。即ち、回転速度に
応じてデューティ比を切替えると共にリード角を切替え
ること効率良くモータを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】図1の各部における信号波形を示すタイミング
チャートである。
【図3】モータへの励磁信号のデューティ比とモータの
トルク−回転数の関係を示す特性図である。
【図4】A、Bはそれぞれ第1、第2実施例におけるホ
ールセンサとロータの磁極の位置を示す図である。
【図5】リード角を説明するための図である。
【図6】本発明の第2実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
2 ブラシレスモータ 6a〜6c ホールセンサ 8 速度検出器 10 ホール信号発生器 12 分割信号発生回路 14 スイッチ 16 出力制御部 18U、18V、18W ステータコイル

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータの回転速度を検出する
    速度検出手段(8)と、 それぞれが、上記モータの所定の回転角度位置応答し
    て所定のデューティのホール信号を発生する、上記モ
    ータの相数と同一数の複数のホールセンサ(6,7)
    と、 上記複数のホール信号から少なくとも2種類の異なるデ
    ューティ比でかつ異なるリード角のデューティ信号を発
    生する手段(10,12,20)と、 上記速度検出手段により検出された速度が高いほど、上
    記デューティ信号のうちデューティ比の大きいかつリー
    ド角の大きいデューティ信号を選択する手段(14)
    と、 該選択されたデューティ信号に基づき上記モータへ励磁
    信号を発生する手段(16)とを備えることを特徴とす
    るブラシレスモータの速度制御装置。
  2. 【請求項2】 ブラシレスモータの回転速度を検出する
    速度検出手段(8)と、上記モータの相数と同一数のホールセンサー(6)を有
    し、上記モータの所定の回転角度位置に応答して各相毎
    に第1のデューティ比のホール信号を第1のデューティ
    信号として発生する第1のデューティ信号発生手段
    (6,10)と、 上記第1のデューティ信号に応答して各相毎に、上記第
    1のデューティ比とは異なる第2のデューティ比を有
    し、上記の第1のデューティ信号とは異なるリード角を
    有する第2の デューティ信号を発生する第2のデューテ
    ィ信号発生手段(12)と、 上記速度検出手段により検出された速度が高いほど、各
    相毎に上記第1、第2のデューティ信号のうちデューテ
    ィ比の大きくかつリード角の大きいデューティ信号を選
    択する手段(14)と、 該選択された各相毎のデューティ信号に基づき上記モー
    タへ励磁信号を発生する手段(16)とを備えることを
    特徴とするブラシレスモータの速度制御装置。
  3. 【請求項3】 上記第1のデューティ信号発生手段
    (6,10)は、各相毎に、1/2デューティの上記第
    1のデューティ信号を発生し、 上記第2のデューティ信号発生手段(12)は、各相毎
    に、1/3デューティを有し、上記第1のデューティ信
    号のリード角より小さいリード角の上記第2のデューテ
    ィ信号を発生し、 上記選択手段は、各相毎に、上記モータの検出速度が所
    定値未満のとき上記第2のデューティ信号を選択し、該
    所定値以上のとき上記第1のデューティ信号を選択する
    ことを特徴とする請求項2のブラシレスモータの速度制
    御装置。
  4. 【請求項4】 上記モータの相数をn、極数をmとする
    と(n、mは共に正の整数)、 上記ホールセンサの数はn、該ホールセンサ該モータ
    の固定子の内周に沿って該モータのロータの回転方向に
    沿って互いに360X2/nXmの角度間隔で配置され
    ていることを特徴とする請求項2のブラシレスモータの
    速度制御装置。
  5. 【請求項5】 上記モータの相数は3であり、該モータ
    の極数は8であり、また上記ホールセンサの数は3であ
    り、 上記ホールセンサ該モータの固定子の内周に沿って該
    モータのロータの回転方向に沿って互いに30度の角度
    間隔で配置されていることを特徴とする請求項2のブラ
    シレスモータの速度制御装置。
  6. 【請求項6】 上記モータの相数は3であり、また上記
    ホールセンサーの数は3であり、上記第1のデューティ信号発生手段(6,10)は、
    U,V,W相の上記第1のデューティ信号を発生し、上記第2 のデューティ信号発生手段(12)は、U相の上記第1のデューティ信号の立ち下がりに同期し
    て立ち下がり、W相の上記第1のデューティ信号の立ち
    下がりに同期して立ち上がるU相の第2のデューティ信
    号を発生 し、V相の上記第1のデューティ信号の立ち下がりに同期し
    て立ち下がり、U相の上記第1のデューティ信号の立ち
    下がりに同期して立ち上がるV相の第2のデューティ信
    号を発生し、 W相の上記第1のデューティ信号の立ち下がりに同期し
    て立ち下がり、V相の上記第1のデューティ信号の立ち
    下がりに同期して立ち上がるW相の第2のデュ ーティ信
    号を発生 することを特徴とする請求項3のブラシレスモ
    ータの速度制御装置。
  7. 【請求項7】 ブラシレスモータの回転速度を検出する
    速度検出手段(8)と、上記 モータの所定の回転角度位置に応答して各相毎に
    /2デューティの第1のホール信号を発生する、上記モ
    ータの相数と同一数の第1の組のホールセンサー(6)
    と、上記モータの所定の回転角度位置に応答して各相毎に1
    /2デューティの第2のホール信号を発生する、 上記モ
    ータの相数と同一数の第2の組のホールセンサー(7)
    と、該第1の組のホールセンサと第2の組のホールセン
    サとは該モータのロータの回転方向に沿って互いに所定
    角度ずれて配置され、 上記第1及び第2のホール信号に応答して各相毎に、
    なるデューティ比及び異なるリード角の第1及び第2の
    デューティ信号を発生するデューティ信号発生手段(1
    0,20)と、 上記速度検出手段により検出された速度が高いほど、
    相毎に上記第1、第2のデューティ信号のうちディーテ
    ィ比の大きくかつリード角の大きいデューティ信号を選
    択する手段(14)と、 該選択された各相毎のデューティ信号に基づき上記モー
    タへ励磁信号を発生する手段(16)とを備えることを
    特徴とするブラシレスモータの速度制御装置。
  8. 【請求項8】 上記デューティ信号発生手段(10,2
    0)は、上記第1のホール信号に応答して各相毎に1/
    2デューティの第1のデューティ信号を発生する第1の
    ホール信号発生器(10)と、上記第2のホール信号に
    応答して各相毎に1/3デューティの第2のデューティ
    信号を発生する第2のホール信号発生器(20)とを有
    し、 上記選択手段は、各相毎に、上記モータの検出速度が所
    定値未満のとき上記第2のデューティ信号を選択し、該
    所定値以上のとき上記第1のデューティ信号を選択する
    ことを特徴とする請求項のブラシレスモータの速度制
    御装置。
  9. 【請求項9】 上記モータの相数をn、極数をmとする
    と(n,mは正の整数)、 上記第1、第2組のホールセンサのそれぞれの数はn、
    該第1、第2組のそれぞれのホールセンサ該モータの
    固定子の内周に沿って該モータのロータの回転方向に沿
    って互いに360X2/nXmの角度間隔で配置され、 該第1の組のホールセンサと第2の組のホールセンサと
    は該モータのロータの回転方向に沿って互いに上記所定
    角度として360X2X2/nXmXm度ずれて配置さ
    れていることを特徴とする請求項7のブラシレスモータ
    の速度制御装置。
  10. 【請求項10】 上記モータの相数は3であり、該モー
    タの極数は8であり、また上記第1、第2組のそれぞれ
    のホールセンサの数は3であり、 上記第1、第2組のそれぞれのホールセンサ該モータ
    の固定子の内周に沿って該モータのロータの回転方向に
    沿って互いに30度の角度間隔で配置され、 該第1の組のホールセンサと第2の組のホールセンサと
    は該モータのロータの回転方向に沿って互いに上記所定
    角度として7.5度ずれて配置されていることを特徴と
    する請求項7のブラシレスモータの速度制御装置。
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JPH0681541B2 (ja) * 1983-12-07 1994-10-12 愛知電機株式会社 ブラシレスモータ
JPS62126888A (ja) * 1985-11-25 1987-06-09 Ube Ind Ltd ブラシレスモ−タの制御方法
JPS62272896A (ja) * 1986-05-19 1987-11-27 Kokusan Denki Co Ltd 直流ブラシレスモ−タの駆動方法

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