JP3286054B2 - ブラシレスモータの制御回路 - Google Patents
ブラシレスモータの制御回路Info
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- JP3286054B2 JP3286054B2 JP34744293A JP34744293A JP3286054B2 JP 3286054 B2 JP3286054 B2 JP 3286054B2 JP 34744293 A JP34744293 A JP 34744293A JP 34744293 A JP34744293 A JP 34744293A JP 3286054 B2 JP3286054 B2 JP 3286054B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータの制
御回路に関し、特に、モータの電気角に基づいて制動力
を制御するようにされたブラシレスモータの制御回路に
関する。
御回路に関し、特に、モータの電気角に基づいて制動力
を制御するようにされたブラシレスモータの制御回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ブラシレスモータは、複数のスイッチン
グ素子から構成される駆動回路により電力供給され、こ
れらスイッチング素子をオン・オフ制御する信号をチョ
ッパ制御するＰＷＭ制御により速度制御が行われるのが
一般的である。
グ素子から構成される駆動回路により電力供給され、こ
れらスイッチング素子をオン・オフ制御する信号をチョ
ッパ制御するＰＷＭ制御により速度制御が行われるのが
一般的である。
【０００３】ここで図２は、３相ブラシレスモータの各
相コイルへ電流を供給するための駆動回路の概略を示す
電気回路図である。スター結線されたＵ相コイル６、Ｖ
相７、Ｗ相８は、それぞれ出力端子１０〜１２を介して
図に破線で囲まれた駆動回路９内のスイッチング素子で
ある複数の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称
す）に接続されている。そして、図示されない電源の両
端子が接続された電源端子１３と接地端子１４との間に
は、ＦＥＴ１５のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥＴ１６
のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されている。そ
してＦＥＴ１５のソースＳとＦＥＴ１６のドレインＤと
のノードには、出力端子１０を介してＵ相コイル６の一
方の端子に接続されている。また、端子１３と１４との
間にはＦＥＴ１７のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥＴ１
８のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されている。
そしてＦＥＴ１７のソースＳとＦＥＴ１８のドレインＤ
とのノードには、出力端子１１を介してＶ相コイル７の
一方の端子に接続されている。同様に、端子１３と１４
との間にはＦＥＴ１９のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥ
Ｔ２０のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されてい
る。そしてＦＥＴ１９のソースＳとＦＥＴ２０のドレイ
ンＤとのノードには、出力端子１２を介してＷ相コイル
７の一方の端子に接続されている。そして、各ＦＥＴ１
５〜２０のドレインＤ−ソースＳ間には、ダイオード２
１〜２６がそれぞれ逆方向に並列接続されている。
相コイルへ電流を供給するための駆動回路の概略を示す
電気回路図である。スター結線されたＵ相コイル６、Ｖ
相７、Ｗ相８は、それぞれ出力端子１０〜１２を介して
図に破線で囲まれた駆動回路９内のスイッチング素子で
ある複数の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称
す）に接続されている。そして、図示されない電源の両
端子が接続された電源端子１３と接地端子１４との間に
は、ＦＥＴ１５のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥＴ１６
のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されている。そ
してＦＥＴ１５のソースＳとＦＥＴ１６のドレインＤと
のノードには、出力端子１０を介してＵ相コイル６の一
方の端子に接続されている。また、端子１３と１４との
間にはＦＥＴ１７のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥＴ１
８のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されている。
そしてＦＥＴ１７のソースＳとＦＥＴ１８のドレインＤ
とのノードには、出力端子１１を介してＶ相コイル７の
一方の端子に接続されている。同様に、端子１３と１４
との間にはＦＥＴ１９のドレインＤ−ソースＳ及びＦＥ
Ｔ２０のドレインＤ−ソースＳがこの順に接続されてい
る。そしてＦＥＴ１９のソースＳとＦＥＴ２０のドレイ
ンＤとのノードには、出力端子１２を介してＷ相コイル
７の一方の端子に接続されている。そして、各ＦＥＴ１
５〜２０のドレインＤ−ソースＳ間には、ダイオード２
１〜２６がそれぞれ逆方向に並列接続されている。
【０００４】このようにして構成された駆動回路９内の
各ＦＥＴ１５〜２０をオン・オフ制御し、各相コイル６
〜８に流れる電流を転流することで、モータを回転制御
している。例えば、このモータを駆動させる場合には、
図３に示されるように、ロータの位置検出信号ＩＨｕ、
ＩＨｖ、ＩＨｗに対して各ＦＥＴ１５〜２０のゲートＧ
が接続された各端子Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ
−に図示されない制御手段よりイ〜ヘの各モードに従っ
て駆動信号を供給し、この駆動信号をＰＷＭ制御するこ
とで各相コイル６〜８に通電される電流を制御してモー
タ回転数を制御するようにされている。
各ＦＥＴ１５〜２０をオン・オフ制御し、各相コイル６
〜８に流れる電流を転流することで、モータを回転制御
している。例えば、このモータを駆動させる場合には、
図３に示されるように、ロータの位置検出信号ＩＨｕ、
ＩＨｖ、ＩＨｗに対して各ＦＥＴ１５〜２０のゲートＧ
が接続された各端子Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ
−に図示されない制御手段よりイ〜ヘの各モードに従っ
て駆動信号を供給し、この駆動信号をＰＷＭ制御するこ
とで各相コイル６〜８に通電される電流を制御してモー
タ回転数を制御するようにされている。
【０００５】また、上記ＰＷＭ制御によるモータの制動
時には、ハイサイドのＦＥＴ１５、１７、１９を全てオ
フとし、ローサイドのＦＥＴ１６、１８、２０をオンす
ることでコイルを短絡状態にし、電磁作用によって発生
する制動電流をチョッパ制御して制動力を確保してい
る。つまり、図４に示されるように、コイル毎に流れる
制動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが正の成分（図２に矢印Ａ方
向に流れる電流）であるとき、例えばコイル６に正の制
動電流が流れている際にＦＥＴ１６を遮断し、電流の遮
断により発生する逆起電圧を電源に回生することで制動
力の確保及び充電を行うようにされている。
時には、ハイサイドのＦＥＴ１５、１７、１９を全てオ
フとし、ローサイドのＦＥＴ１６、１８、２０をオンす
ることでコイルを短絡状態にし、電磁作用によって発生
する制動電流をチョッパ制御して制動力を確保してい
る。つまり、図４に示されるように、コイル毎に流れる
制動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが正の成分（図２に矢印Ａ方
向に流れる電流）であるとき、例えばコイル６に正の制
動電流が流れている際にＦＥＴ１６を遮断し、電流の遮
断により発生する逆起電圧を電源に回生することで制動
力の確保及び充電を行うようにされている。
【０００６】上記したＰＷＭ制御によるモータの制動制
御には種々の欠点があり、その代表としての回転速度毎
に制動力の特性が変化してしまう欠点を解消するべく、
コイルの短絡時間をモータの電気角に基づいて可変制御
する技術を本発明者は提案した。この技術によればＰＷ
Ｍ制御による欠点を解消することができるが、モータの
電気角を時間に換算するためにタイマ／カウンタを複数
持つ高機能なマイコンを用いることから、タイマに余裕
のないマイコンには適用し難いものであった。
御には種々の欠点があり、その代表としての回転速度毎
に制動力の特性が変化してしまう欠点を解消するべく、
コイルの短絡時間をモータの電気角に基づいて可変制御
する技術を本発明者は提案した。この技術によればＰＷ
Ｍ制御による欠点を解消することができるが、モータの
電気角を時間に換算するためにタイマ／カウンタを複数
持つ高機能なマイコンを用いることから、タイマに余裕
のないマイコンには適用し難いものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、低機能なマイコン
を用いて制動力を可変制御できるブラシレスモータの制
御回路を提供することにある。
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、低機能なマイコン
を用いて制動力を可変制御できるブラシレスモータの制
御回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ブラシレスモータの複数のコイルをモータ
の電気角に基づいた位相区間に渡って短絡状態とするこ
とによりモータの制動を制御する制御回路であって、前
記各コイルを短絡状態とするためのスイッチング手段
と、前記スイッチング手段を前記位相区間に応じてオン
・オフ制御するための制御手段とを有し、前記制御手段
が前記位相区間の連続するｎ個のうちｍ（≦ｎ−１）個
を選択的に間引くことにより制動力を可変制御すること
を特徴とするブラシレスモータの制御回路を提供するこ
とにより達成される。
明によれば、ブラシレスモータの複数のコイルをモータ
の電気角に基づいた位相区間に渡って短絡状態とするこ
とによりモータの制動を制御する制御回路であって、前
記各コイルを短絡状態とするためのスイッチング手段
と、前記スイッチング手段を前記位相区間に応じてオン
・オフ制御するための制御手段とを有し、前記制御手段
が前記位相区間の連続するｎ個のうちｍ（≦ｎ−１）個
を選択的に間引くことにより制動力を可変制御すること
を特徴とするブラシレスモータの制御回路を提供するこ
とにより達成される。
【０００９】
【作用】このようにすれば、モータの電気角に基づいた
位相区間の連続するｎ個のうちｍ（≦ｎ−１）個の位相
区間を間引くことから、コイルの短絡状態による制動力
を上記間引く数に応じて可変とすることができる。
位相区間の連続するｎ個のうちｍ（≦ｎ−１）個の位相
区間を間引くことから、コイルの短絡状態による制動力
を上記間引く数に応じて可変とすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
いて詳しく説明する。
【００１１】図１は、本発明が適用されたブラシレスモ
ータの制御回路の概略を示すブロック図であり、モータ
１へ電源２の電力を供給するためのスイッチング手段３
と、このスイッチング手段をオン・オフ制御するための
制御手段４と、モータ１のロータ（図示せず）の位置を
検出するためのロータ位置検出手段５とから構成されて
いる。
ータの制御回路の概略を示すブロック図であり、モータ
１へ電源２の電力を供給するためのスイッチング手段３
と、このスイッチング手段をオン・オフ制御するための
制御手段４と、モータ１のロータ（図示せず）の位置を
検出するためのロータ位置検出手段５とから構成されて
いる。
【００１２】前記スイッチング手段３は、例えば３相ブ
ラシレスモータに適用した場合には図２に駆動回路９で
示されるように構成されるものであり、その説明は前述
した通りである。この駆動回路９を用いてモータを制動
させる場合について、図４、図５を参照しながら説明す
る。図４は、外部からモータを回転させて疑似的に制動
状態をつくり、駆動回路９内の各ＦＥＴ１５〜２０を、
ハイサイドに位置するＦＥＴ１５、１７、１９を全てオ
フとし、ローサイドに位置するＦＥＴ１６、１８、２０
を、（ａ）に於いては全てオンとしたとき、（ｂ）に於
いてはＦＥＴ１６、１８をオンとしＦＥＴ２０をオフと
したとき、（ｃ）に於いてはＦＥＴ１６のみをオンとし
他のＦＥＴは全てオフとしたときの、各相コイルに流れ
る制動電流の波形をそれぞれ出力端子１０〜１２で観測
し、かつそれぞれの場合に於けるロータ位置を電気的に
示した信号ＩＨｕと共に示す図である。
ラシレスモータに適用した場合には図２に駆動回路９で
示されるように構成されるものであり、その説明は前述
した通りである。この駆動回路９を用いてモータを制動
させる場合について、図４、図５を参照しながら説明す
る。図４は、外部からモータを回転させて疑似的に制動
状態をつくり、駆動回路９内の各ＦＥＴ１５〜２０を、
ハイサイドに位置するＦＥＴ１５、１７、１９を全てオ
フとし、ローサイドに位置するＦＥＴ１６、１８、２０
を、（ａ）に於いては全てオンとしたとき、（ｂ）に於
いてはＦＥＴ１６、１８をオンとしＦＥＴ２０をオフと
したとき、（ｃ）に於いてはＦＥＴ１６のみをオンとし
他のＦＥＴは全てオフとしたときの、各相コイルに流れ
る制動電流の波形をそれぞれ出力端子１０〜１２で観測
し、かつそれぞれの場合に於けるロータ位置を電気的に
示した信号ＩＨｕと共に示す図である。
【００１３】ここで、制動電流と制動力及び電気角の関
係について説明する。先ず制動電流は、各コイル６〜８
と図示されない永久磁石との電磁作用によって発生する
ものであり、本実施例では、ロータに永久磁石を、ステ
ータにスター結線された３相の界磁巻線を備える回転界
磁形のブラシレスモータを採用していることから、全相
を短絡状態とした場合には図４（ａ）に示すような互い
に（２／３）πの位相差をもって流れる交流の制動電流
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを各出力端子１０〜１２で観測でき
る。このように発生した制動電流は回転速度が高い場合
にはその周期は短くなり、低い場合のそれは長くなるこ
とは周知の通りである。また制動力は回生制動を採用し
ていることから、直流電源に電力を回生する場合には、
正の制動電流（図２の矢印Ａ方向に流れる電流）を遮断
することにより発生する逆起電圧を電源に回生すること
で制動力を得ている。またモータの電気角とは、この場
合制動電流の１周期を角度をもって表したものであっ
て、電気角３６０度が制動電流の１周期となる。この電
気角は磁界センサであるホール素子によって検出するこ
とができる。
係について説明する。先ず制動電流は、各コイル６〜８
と図示されない永久磁石との電磁作用によって発生する
ものであり、本実施例では、ロータに永久磁石を、ステ
ータにスター結線された３相の界磁巻線を備える回転界
磁形のブラシレスモータを採用していることから、全相
を短絡状態とした場合には図４（ａ）に示すような互い
に（２／３）πの位相差をもって流れる交流の制動電流
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを各出力端子１０〜１２で観測でき
る。このように発生した制動電流は回転速度が高い場合
にはその周期は短くなり、低い場合のそれは長くなるこ
とは周知の通りである。また制動力は回生制動を採用し
ていることから、直流電源に電力を回生する場合には、
正の制動電流（図２の矢印Ａ方向に流れる電流）を遮断
することにより発生する逆起電圧を電源に回生すること
で制動力を得ている。またモータの電気角とは、この場
合制動電流の１周期を角度をもって表したものであっ
て、電気角３６０度が制動電流の１周期となる。この電
気角は磁界センサであるホール素子によって検出するこ
とができる。
【００１４】次に制動電流と各コイル６〜８の短絡状態
との関係について考察してみる。図４（ａ）に示すよう
に、ハイサイドに位置するＦＥＴ１５、１７、１９を全
てオフとし、ローサイドに位置するＦＥＴ１６、１８、
２０を全てオンとしたとき、各出力端子１０〜１２には
互いに（２／３）πの位相差をもって流れる交流の制動
電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れている。いま、出力端子１
０を流れる制動電流Ｉｕについて着目してみる。図に示
す区間Ａでは負の制動電流となっている。この区間Ａに
於いてＦＥＴ１６をオフしても発生する逆起電圧は電源
に対して直列に接続されることから、電力の回生は行わ
れない。次に図４（ｂ）に示す場合には、ＦＥＴ１５、
１７をオンとしＦＥＴ１９をオフとしているため区間Ｂ
で負の制動電流となる。この区間Ｂは前記区間Ａに比べ
て短く、その振幅も小さくなっている。この場合も同様
に区間Ｂに於いてＦＥＴ１６をオフすれば電力の回生は
行われない。更に図４（ｃ）に示す場合には、ＦＥＴ１
５のみをオンとし他のＦＥＴは全てオフとなっているた
め、区間Ｃに於いて制動電流が０となる。これはＦＥＴ
１８、２０がオフであることから、負方向に対しては電
流が流れないからである。よって区間Ｃに於いてＦＥＴ
１６をオフとすれば逆起電圧は発生せず、よって電力回
生も行われない。
との関係について考察してみる。図４（ａ）に示すよう
に、ハイサイドに位置するＦＥＴ１５、１７、１９を全
てオフとし、ローサイドに位置するＦＥＴ１６、１８、
２０を全てオンとしたとき、各出力端子１０〜１２には
互いに（２／３）πの位相差をもって流れる交流の制動
電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れている。いま、出力端子１
０を流れる制動電流Ｉｕについて着目してみる。図に示
す区間Ａでは負の制動電流となっている。この区間Ａに
於いてＦＥＴ１６をオフしても発生する逆起電圧は電源
に対して直列に接続されることから、電力の回生は行わ
れない。次に図４（ｂ）に示す場合には、ＦＥＴ１５、
１７をオンとしＦＥＴ１９をオフとしているため区間Ｂ
で負の制動電流となる。この区間Ｂは前記区間Ａに比べ
て短く、その振幅も小さくなっている。この場合も同様
に区間Ｂに於いてＦＥＴ１６をオフすれば電力の回生は
行われない。更に図４（ｃ）に示す場合には、ＦＥＴ１
５のみをオンとし他のＦＥＴは全てオフとなっているた
め、区間Ｃに於いて制動電流が０となる。これはＦＥＴ
１８、２０がオフであることから、負方向に対しては電
流が流れないからである。よって区間Ｃに於いてＦＥＴ
１６をオフとすれば逆起電圧は発生せず、よって電力回
生も行われない。
【００１５】制動時のＦＥＴ１６、１８、２０のオン・
オフ状態は上記した３つのパターンにより検証されるこ
とから、その結果を考察すると区間Ｃは区間Ａにも区間
Ｂにも含まれることがわかる。よってこの区間Ｃに於い
てＦＥＴ１６をオンし、所定の位相区間に於いてオフす
るように制御すれば、電源への電力回生が行われること
となる。他のＦＥＴ１８、２０についても同様のことが
言え、各コイル６〜８はスター結線されていることか
ら、ＦＥＴ１８の場合には、ＦＥＴ１６のオフポイント
から（２／３）π遅れてオンすればよく、ＦＥＴ２０の
場合には更に（２／３）π遅れてオンすれば電力回生が
行われるわけである。
オフ状態は上記した３つのパターンにより検証されるこ
とから、その結果を考察すると区間Ｃは区間Ａにも区間
Ｂにも含まれることがわかる。よってこの区間Ｃに於い
てＦＥＴ１６をオンし、所定の位相区間に於いてオフす
るように制御すれば、電源への電力回生が行われること
となる。他のＦＥＴ１８、２０についても同様のことが
言え、各コイル６〜８はスター結線されていることか
ら、ＦＥＴ１８の場合には、ＦＥＴ１６のオフポイント
から（２／３）π遅れてオンすればよく、ＦＥＴ２０の
場合には更に（２／３）π遅れてオンすれば電力回生が
行われるわけである。
【００１６】さて、具体的に制動力を制御するにあたっ
て、制動電流は前述したように各コイル６〜８と図示さ
れない永久磁石との電磁作用により発生するものである
から、ＦＥＴ１６、１８、２０をオンするポイントはロ
ータ位置によって決定され、それは回転速度によって多
少のずれを生じるもののモータ設計段階で固定されるも
のである。したがって、ロータの位置を検出しかつ検出
結果を電気信号として出力できるロータ位置検出手段５
を設け、即ちＦＥＴ１６、１８、２０をオンするポイン
トに於いてエッジ信号を出力するようなホールＩＣをそ
れぞれに対応して設けることにより実現できる。本実施
例では、図示はされていないがステータの適宜位置に互
いに１２０度の間隔をもって３つのホール素子を含むホ
ールＩＣが設けられている。
て、制動電流は前述したように各コイル６〜８と図示さ
れない永久磁石との電磁作用により発生するものである
から、ＦＥＴ１６、１８、２０をオンするポイントはロ
ータ位置によって決定され、それは回転速度によって多
少のずれを生じるもののモータ設計段階で固定されるも
のである。したがって、ロータの位置を検出しかつ検出
結果を電気信号として出力できるロータ位置検出手段５
を設け、即ちＦＥＴ１６、１８、２０をオンするポイン
トに於いてエッジ信号を出力するようなホールＩＣをそ
れぞれに対応して設けることにより実現できる。本実施
例では、図示はされていないがステータの適宜位置に互
いに１２０度の間隔をもって３つのホール素子を含むホ
ールＩＣが設けられている。
【００１７】図５にロータ位置検出手段５から出力され
る信号の波形図を示す。ロータ位置検出手段であるホー
ルＩＣは、前述した各ＦＥＴ１６、１８、２０オンする
ポイントに対応したエッジ信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗ
を制御手段４に出力する。制御手段４では、制動時の各
ＦＥＴ１６、１８、２０のオフをそれぞれ対応する立ち
上がりエッジ信号をもって行うようにすると共に、各エ
ッジ信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗのエッジを入力するこ
とで電気角を６０度毎に分割して後述する制動力の制御
時のタイミング信号として使用している。この時の位置
信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗと各ＦＥＴ１６、１８、２
０のゲートへの供給信号は図３の駆動状態とは異なる。
る信号の波形図を示す。ロータ位置検出手段であるホー
ルＩＣは、前述した各ＦＥＴ１６、１８、２０オンする
ポイントに対応したエッジ信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗ
を制御手段４に出力する。制御手段４では、制動時の各
ＦＥＴ１６、１８、２０のオフをそれぞれ対応する立ち
上がりエッジ信号をもって行うようにすると共に、各エ
ッジ信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗのエッジを入力するこ
とで電気角を６０度毎に分割して後述する制動力の制御
時のタイミング信号として使用している。この時の位置
信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗと各ＦＥＴ１６、１８、２
０のゲートへの供給信号は図３の駆動状態とは異なる。
【００１８】次に、制御手段４より位置信号に同期して
ローサイドに位置する各ＦＥＴをオン・オフ制御するこ
とにより、電源への電力の回生を行ってモータを制動さ
せることができる。具体的には、図６に示すようにハイ
サイドのＦＥＴ１５、１７、１９をオフ状態とし、ロー
サイドのＦＥＴ、例えばＦＥＴ１６がオフしている場合
には位置信号ＩＨｕが立ち上がった時点でこのＦＥＴ１
６をオンし、ＦＥＴ１８には位置信号ＩＨｖが、ＦＥＴ
２０には位置信号ＩＨｗというように、それぞれ対応す
る位置信号が立ち上がった時点でオンするように制御す
る。また、オンしているＦＥＴをオフする際には、予め
検証された所定の位相区間でオフし、この場合には図８
及び図９に示す制動特性から明らかなように、電気角０
度から電気角１８０度までを所定の位相区間とし、電気
角０度で各ＦＥＴ１６、１８、２０をオンし、電気角１
８０度までの区間内にオフするように制御する。ここ
で、図８は端子１３を流れる充電電流と電気角との関係
を示すものであり、図９は制動力と電気角との関係を示
すものである。両者から充電電流と制動力との関係は充
電電流の大小に比例して制動力も大小することがわか
る。また、図９に示すように概ね電気角１８０度付近で
制動電流が最大値をとることから、この時点でオフすれ
ば最大の制動力を確保することができる。
ローサイドに位置する各ＦＥＴをオン・オフ制御するこ
とにより、電源への電力の回生を行ってモータを制動さ
せることができる。具体的には、図６に示すようにハイ
サイドのＦＥＴ１５、１７、１９をオフ状態とし、ロー
サイドのＦＥＴ、例えばＦＥＴ１６がオフしている場合
には位置信号ＩＨｕが立ち上がった時点でこのＦＥＴ１
６をオンし、ＦＥＴ１８には位置信号ＩＨｖが、ＦＥＴ
２０には位置信号ＩＨｗというように、それぞれ対応す
る位置信号が立ち上がった時点でオンするように制御す
る。また、オンしているＦＥＴをオフする際には、予め
検証された所定の位相区間でオフし、この場合には図８
及び図９に示す制動特性から明らかなように、電気角０
度から電気角１８０度までを所定の位相区間とし、電気
角０度で各ＦＥＴ１６、１８、２０をオンし、電気角１
８０度までの区間内にオフするように制御する。ここ
で、図８は端子１３を流れる充電電流と電気角との関係
を示すものであり、図９は制動力と電気角との関係を示
すものである。両者から充電電流と制動力との関係は充
電電流の大小に比例して制動力も大小することがわか
る。また、図９に示すように概ね電気角１８０度付近で
制動電流が最大値をとることから、この時点でオフすれ
ば最大の制動力を確保することができる。
【００１９】上記のように、モータの電気角に基づいて
コイルの短絡状態を制御することで制動力を可変制御で
きることは明かである。制動力を可変制御するにあたっ
ては、例えばタイマを用いて、立ち上がりエッジをもっ
てタイマをスタートし、次の立ち上がりエッジをもって
カウントアップすることで電気角を時間に換算して可変
制御することもできるが、制御手段がタイマ／カウンタ
等に余裕のない小規模なマイコンであった場合には上記
技術を採用し難いものである。そこで本発明は、電気角
に基づいた位相区間を選択的に間引くことにより制動力
を可変制御するようにされている。具体的には、連続す
るｎ個の位相区間のうちｍ（ｍ≦ｎ−１）個の位相区間
を間引くことにより制動力を可変とするものであって、
例えば制動力が最大となる電気角１８０度までの位相区
間を固定として、この位相区間を間引くパターンを図６
に示して説明する。
コイルの短絡状態を制御することで制動力を可変制御で
きることは明かである。制動力を可変制御するにあたっ
ては、例えばタイマを用いて、立ち上がりエッジをもっ
てタイマをスタートし、次の立ち上がりエッジをもって
カウントアップすることで電気角を時間に換算して可変
制御することもできるが、制御手段がタイマ／カウンタ
等に余裕のない小規模なマイコンであった場合には上記
技術を採用し難いものである。そこで本発明は、電気角
に基づいた位相区間を選択的に間引くことにより制動力
を可変制御するようにされている。具体的には、連続す
るｎ個の位相区間のうちｍ（ｍ≦ｎ−１）個の位相区間
を間引くことにより制動力を可変とするものであって、
例えば制動力が最大となる電気角１８０度までの位相区
間を固定として、この位相区間を間引くパターンを図６
に示して説明する。
【００２０】図６に示すように、パターンＡとしてｎ＝
１、ｍ＝０とした場合には、位置信号ＩＨｕが立ち上が
った時点でＦＥＴ１６をオンし、同様に位置信号ＩＨｖ
が立ち上がった時点でＦＥＴ１８をオンし、位置信号Ｉ
Ｈｗが立ち上がった時点でＦＥＴ２０をオンし、各コイ
ル６〜８を短絡状態とする。次に位置信号ＩＨｕが立ち
下がった時点でＦＥＴ１６をオフし、位置信号ＩＨｖが
立ち下がった時点でＦＥＴ１８をオフし、位置信号ＩＨ
ｗが立ち下がった時点でＦＥＴ２０をオフし、電気角１
８０度までの位相区間で各コイル６〜８を短絡状態とす
る。即ち位置信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗが立ち上がっ
た時点でそれぞれ対応するＦＥＴ１６、１８、２０をオ
ンし、位置信号が立ち下がった時点で各ＦＥＴをオフす
るように制御する。したがって、位相区間が間引かれな
いことから、このパターンで各ＦＥＴ１６、１８、２０
を制御すれば最大の制動力を得ることができる。
１、ｍ＝０とした場合には、位置信号ＩＨｕが立ち上が
った時点でＦＥＴ１６をオンし、同様に位置信号ＩＨｖ
が立ち上がった時点でＦＥＴ１８をオンし、位置信号Ｉ
Ｈｗが立ち上がった時点でＦＥＴ２０をオンし、各コイ
ル６〜８を短絡状態とする。次に位置信号ＩＨｕが立ち
下がった時点でＦＥＴ１６をオフし、位置信号ＩＨｖが
立ち下がった時点でＦＥＴ１８をオフし、位置信号ＩＨ
ｗが立ち下がった時点でＦＥＴ２０をオフし、電気角１
８０度までの位相区間で各コイル６〜８を短絡状態とす
る。即ち位置信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗが立ち上がっ
た時点でそれぞれ対応するＦＥＴ１６、１８、２０をオ
ンし、位置信号が立ち下がった時点で各ＦＥＴをオフす
るように制御する。したがって、位相区間が間引かれな
いことから、このパターンで各ＦＥＴ１６、１８、２０
を制御すれば最大の制動力を得ることができる。
【００２１】次にパターンＢとしてｎ＝２、ｍ＝１とし
た場合には、前記パターンＡのように位置信号ＩＨｕ、
ＩＨｖ、ＩＨｗのエッジ毎にＦＥＴ１６、１８、２０を
オン・オフするのではなく、位置信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、
ＩＨｗの第１の立ち上がりエッジ・立ち下がりエッジで
はＦＥＴ１６、１８、２０をオン・オフし、第２の立ち
上がりエッジ・立ち下がりエッジではオン・オフせず、
第３の立ち下がりエッジ・立ち下がりエッジでオン・オ
フするように制御する。即ち、２個の位相区間のうち１
個の位相区間を間引くように制御していることとなる。
た場合には、前記パターンＡのように位置信号ＩＨｕ、
ＩＨｖ、ＩＨｗのエッジ毎にＦＥＴ１６、１８、２０を
オン・オフするのではなく、位置信号ＩＨｕ、ＩＨｖ、
ＩＨｗの第１の立ち上がりエッジ・立ち下がりエッジで
はＦＥＴ１６、１８、２０をオン・オフし、第２の立ち
上がりエッジ・立ち下がりエッジではオン・オフせず、
第３の立ち下がりエッジ・立ち下がりエッジでオン・オ
フするように制御する。即ち、２個の位相区間のうち１
個の位相区間を間引くように制御していることとなる。
【００２２】次にパターンＣとしてｎ＝３、ｍ＝２とし
た場合、３個の位相区間のうち２個の位相区間を間引く
ように制御している。また、図示されていないがこの他
にも間引きのパターンとしては複数存在し、例えば３個
の位相区間のうち１個の位相区間を間引くといったよう
に、ｎ個の位相区間のうちｍ個の位相区間を間引く関係
さえ崩さなければ本発明の制動力の可変制御は可能とな
る。
た場合、３個の位相区間のうち２個の位相区間を間引く
ように制御している。また、図示されていないがこの他
にも間引きのパターンとしては複数存在し、例えば３個
の位相区間のうち１個の位相区間を間引くといったよう
に、ｎ個の位相区間のうちｍ個の位相区間を間引く関係
さえ崩さなければ本発明の制動力の可変制御は可能とな
る。
【００２３】上記の様に各ＦＥＴ１６、１８、２０を制
御することで得られた制動力の特性を図７に示す。図か
らも明らかなように、制動力は、位相区間の間引き無し
（０回）の状態で最大をとり、以下間引く回数を増やす
につれて減少していくことが判明している。よって、高
い制動力を得たい場合には間引く回数を減らし、逆に低
い制動力を得たい場合には間引く回数を増やすように制
御すれば良いこととなる。以上のことから、タイマをい
っさい使用することなく制動力を可変制御できるため、
タイマに余裕のない低機能のマイコンであっても実現可
能となる。
御することで得られた制動力の特性を図７に示す。図か
らも明らかなように、制動力は、位相区間の間引き無し
（０回）の状態で最大をとり、以下間引く回数を増やす
につれて減少していくことが判明している。よって、高
い制動力を得たい場合には間引く回数を減らし、逆に低
い制動力を得たい場合には間引く回数を増やすように制
御すれば良いこととなる。以上のことから、タイマをい
っさい使用することなく制動力を可変制御できるため、
タイマに余裕のない低機能のマイコンであっても実現可
能となる。
【００２４】尚、本実施例に於いては、最大の制動量を
確保できる電気角１８０度を所定の位相区間として制動
力を可変制御することを説明していたが、位置信号ＩＨ
ｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗの各エッジ信号を用いることで、電
気角を６０度毎に分解することができるため、電気角６
０度及び１２０度並びに１８０度に於ける間引き制御を
組み合わせることにより、更に制動力の分解能を高める
ことができることは言うまでもない。
確保できる電気角１８０度を所定の位相区間として制動
力を可変制御することを説明していたが、位置信号ＩＨ
ｕ、ＩＨｖ、ＩＨｗの各エッジ信号を用いることで、電
気角を６０度毎に分解することができるため、電気角６
０度及び１２０度並びに１８０度に於ける間引き制御を
組み合わせることにより、更に制動力の分解能を高める
ことができることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】このように、本発明によれば、複数のタ
イマを用いることなくモータの制動力を可変制御できる
ため、簡易なマイコンを採用することができ、よって製
品コストを低減できると共に、これまでのＰＷＭによる
制動制御で問題視されていたモータの回転速度に応じて
制動特性が変化するなどの問題点を生じることがなく、
簡単な制御であるにも係わらず安定した制動力を確保す
ることができる制動制御を実現可能とする。
イマを用いることなくモータの制動力を可変制御できる
ため、簡易なマイコンを採用することができ、よって製
品コストを低減できると共に、これまでのＰＷＭによる
制動制御で問題視されていたモータの回転速度に応じて
制動特性が変化するなどの問題点を生じることがなく、
簡単な制御であるにも係わらず安定した制動力を確保す
ることができる制動制御を実現可能とする。
【図１】本発明が適用されたブラシレスモータの制御回
路の概略を示すブロック図である。
路の概略を示すブロック図である。
【図２】３相ブラシレスモータの各コイルへ電流を供給
するための駆動回路の概略を示す電気回路図である。
するための駆動回路の概略を示す電気回路図である。
【図３】図２のモータの駆動時の各スイッチング素子に
供給される信号の状態を示す転流モード図及びその波形
図である。
供給される信号の状態を示す転流モード図及びその波形
図である。
【図４】図２のモータの制動時に各端子で観測される波
形を示す波形図である。
形を示す波形図である。
【図５】図２のモータの制動時のロータの位置を電気的
に示した図である。
に示した図である。
【図６】図２のモータの制動時の各スイッチング素子の
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図７】本発明回路により得られる制動力の特性を示す
図である。
図である。
【図８】本発明回路により得られる制動力の特性を示す
図である。
図である。
【図９】本発明回路により得られる制動力の特性を示す
図である。
図である。
１ モータ ２ 電源 ３ スイッチング手段 ４ 制御手段 ５ ロータ位置検出手段 ６ Ｕ相コイル ７ 相コイル ８ 相コイル ９ 駆動回路 １０〜１２ 出力端子 １３ 電源端子 １４ 接地端子 １５〜２０ ＦＥＴ ２１〜２６ ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−64304（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−122982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19180（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−137377（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−190286（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231985（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/24 H02P 6/08
Claims (1)
- 【請求項１】 ブラシレスモータの複数のコイルをモ
ータの電気角に基づいた位相区間に渡って短絡状態とす
ることによりモータの制動を制御する制御回路であっ
て、 前記各コイルを短絡状態とするためのスイッチング手段
と、 前記スイッチング手段を前記位相区間に応じてオン・オ
フ制御するための制御手段とを有し、 前記制御手段が前記位相区間の連続するｎ個のうちｍ
（≦ｎ−１）個を選択的に間引くことにより制動力を可
変制御することを特徴とするブラシレスモータの制御回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744293A JP3286054B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブラシレスモータの制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744293A JP3286054B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブラシレスモータの制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07184393A JPH07184393A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3286054B2 true JP3286054B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=18390267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34744293A Expired - Fee Related JP3286054B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブラシレスモータの制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3286054B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013016216A1 (de) * | 2013-09-28 | 2015-04-02 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | "Verfahren zum Bremsen eines elektrischen Antriebsmotors" |
| JP6155175B2 (ja) * | 2013-11-18 | 2017-06-28 | 株式会社マキタ | 電動工具の制動装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34744293A patent/JP3286054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07184393A (ja) | 1995-07-21 |
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