JP3360946B2 - 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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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
御回路に係り、例えば、磁気軸受式ターボ分子ポンプや
磁気軸受スピンドル等に使用される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、通常半導体ホール
素子を用いたホールセンサによって磁極（Ｎ極、Ｓ極）
の位置、角度を検出し、このホールセンサの出力信号
（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいてモータの各巻線の電流
を切り換えるようにしている。 【０００３】図９は、従来のブラシレスモータの制御回
路を表したものである。この図に示すように、ロータ１
０は、２極の永久磁石を有しており、ロータ１０の周囲
には、永久磁石の磁束密度変化からロータ１０の回転角
度を検出するための３つのホールセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃが互いに１２０°の間隔をおいて配設されて
いる。 【０００４】ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、
モータ制御回路１４にそれぞれ接続されており、モータ
制御回路１４は、ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
からの信号に基づいてそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモー
タ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの電流を切り換えるよう
になっている。 【０００５】図１０は、モータ制御回路１４によって電
流の切換制御が行われた場合の、各ホールセンサ１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力波形Ａ、Ｂ、Ｃと、モータ巻
線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、電
圧ＶU ←N 、ＶV ←N 、ＶW ← N 、及び発生トルクＴの
関係を表したものである。なお、電圧ＶU ←N 、ＶV ←
N 、ＶW ←N は、それぞれ、モータ巻線１６Ｕ、１６
Ｖ、１６Ｗの中点Ｎ（図１参照）に対するＵ相、Ｖ相、
Ｗ相の電圧である。 【０００６】この図に示すように、ホールセンサ１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力からは、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ
で示すような波形の信号が得られ、モータ制御回路１４
は、これら各信号の立上りや立ち下がりに応じて、電流
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを切り換える。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にホール
センサは、磁束密度の検出感度が個々にばらついてお
り、また、その取付け位置にも若干のばらつきが生じる
ため、ロータ１０が１回転する際に発生する各相毎のホ
ールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力信号が、図１
０に示したように均一な等間隔とはならない場合があ
る。 【０００８】図１１は、検出感度や取付け位置にばらつ
きがある場合のホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの
出力波形Ａ′、Ｂ′、Ｃ′と、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと
の関係を表したものである。各ホールセンサ１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｃの検出感度や取付け位置にばらつきがある
と、図１１に示すように、それらの出力波形Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′は、一点鎖線で示す角度位置から位相がずれ
てしまう。すなわち、ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃの出力波形の立上り及び立ち下がりの間隔Ｔ１〜Ｔ
６が、図１１にそれぞれ示すようにばらついてしまう。
また、このばらつきによって電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位
相も各相毎にばらついてしまう。 【０００９】位相にばらつきのある巻線電流によってロ
ータ１０を回転させると、トルクリップルやロータ１０
に対して好ましくない吸引力が発生するため、従来のブ
ラシレスモータでは、回転時に振動や騒音が発生すると
いう問題があった。また、磁気軸受式ターボ分子ポンプ
等に組み込まれたブラシレスモータのように、磁気軸受
によって非接触で支持されているロータを直接ブラシレ
スモータで回転させる場合には、前述のようなセンサ出
力のばらつきに起因するトルクリップルや吸引力によっ
て、磁気軸受の低振動、低騒音といった特性が著しく損
なわれてしまう。 【００１０】更に、制御型の磁気軸受の場合、ロータの
変位（振動）に対応してロータを磁気浮上させている電
磁石の磁力をフィードバック制御するため、ブラシレス
モータによってロータに振動が与えられると、磁気軸受
の制御系によって励振され、発振現象を引き起こすこと
がある。また、ロータの回転角を検出するための２つの
回転角検出センサを備えたブラシレスモータの制御回路
の場合、ロータが停止している角度位置によって、ロー
タを回転始動させることができない場合がある。 【００１１】そこで、本発明は、振動や騒音を防止する
ことができるブラシレスモータの制御回路を提供するこ
とを第１の目的とする。また、本発明の目的は、どの角
度位置にロータが停止していても、ロータを回転始動さ
せることができる、２つの回転角検出センサを備えたブ
ラシレスモータの制御回路でを提供することを第２の目
的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ロータを回転させる３相のモータ巻線と、前記ロー
タの回転角を検出して回転に同期した同期信号を出力す
る２つの回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２と、前記ロー
タの回転数を検出する回転数検出手段と、この回転数検
出手段で検出された回転数が所定回転数以上であるか否
かを判断する回転数判断手段と、前記回転数判断手段で
前記ロータの回転数が所定回転数以上であると判断され
た場合に、前記回転角検出センサＳＡ２より出力された
同期信号から、前記ロータの回転数の３倍の周波数に同
期した逓倍同期信号を生成する逓倍同期信号生成回路
と、前記回転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回
転数に満たないと判断された場合に、前記回転角検出セ
ンサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基に前記モータ巻
線の電流を切り換え、前記ロータの回転数が所定回転数
以上であると判断された場合に、前記逓倍同期信号生成
回路で生成された逓倍同期信号に基づいて前記各モータ
巻き線の電流を切り換える巻線電流制御手段と、前記巻
線電流制御手段により切り換えられた前記各モータ巻き
線の電流の位相を調整する位相調整回路とを具備し、前
記回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２は、前記モータ巻き
線に対する相対的な位置が前記ロータの回転と反対方向
にずらして取り付けられ、前記位相調整回路は、前記回
転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回転数以上で
あると判断された場合に、前記回転角検出センサの取付
け位置のずれ分だけ前記各モータ巻き線の電流の位相を
遅らせる、ことにより前記第１及び第２の目的を達成す
る。 【００１３】 【００１４】 【作用】請求項１に記載したブラシレスモータの制御回
路では、回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２を、モータ巻
き線に対する相対的な位置がロータの回転と反対方向に
ずらして取り付け、回転数判断手段でロータの回転数が
所定回転数に満たないと判断された場合に、回転角検出
センサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基にモータ巻線
の電流を切り換える。これにより、どの角度位置にロー
タが停止していても、ロータを回転始動させることがで
きる。 また、回転数判断手段でロータの回転数が所定回
転数以上であると判断された場合に、回転角検出センサ
ＳＡ２より出力された同期信号から、ロータの回転数の
３倍の周波数に同期した逓倍同期信号を生成し、生成さ
れた逓倍同期信号に基づいて各モータ巻き線の電流を切
り換え、回転角検出センサの取付け位置のずれ分だけ各
モータ巻き線の電流の位相を遅らせる。従って、各モー
タ巻線の電流には、位相のばらつきが発生せず、ロータ
に不要な吸引力やトルクリップルが発生しない。 【００１５】 【００１６】 【実施例】以下、本発明のブラシレスモータの制御回路
における一実施例を図１ないし図８を参照して詳細に説
明する。図１は、第１の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路の主要構成を表したものである。 【００１７】本実施例のブラシレスモータの制御回路２
０は、ロータ１０の回転角度を検出するための３相の回
転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１と、ロータ１０
を回転させるためのモータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ
と、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗへの電流を制御
するモータ駆動回路２２とを備えている。 【００１８】回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１
は、ロータ１０の周囲においてその周方向に１２０°の
間隔をおいて配設されており、本実施例では、ロータ１
０が有する永久磁石の磁束密度を検出することでその回
転角を検出するホールセンサを用いる。この回転角検出
センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の出力信号の波形は、図
１０にそれぞれＡ、Ｂ、Ｃで示したものと略同様であ
る。 【００１９】一方、モータ駆動回路２２は、直流電源２
４と、三相ブリッジを形成する６つのトランジスタ２
６、２８、３０、３２、３４、３６とを備えており、所
定のゲート信号が各トランジスタ２６、２８、３０、３
２、３４、３６のベースにそれぞれ供給されることで、
モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６ＷにそれぞれＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の三相交流電流を供給するようになっている。 【００２０】なお、図１では、ロータ１０とは別に示さ
れているが、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは、ロ
ータ１０の外周部に配設されている。また、ブラシレス
モータの制御回路２０は、回転角検出センサＳＡ１の出
力信号を逓倍する逓倍同期パルス発生回路３８を備えて
いる。この逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角検出
センサＳＡ１の出力信号（図１０における波形Ａ参照）
からロータ１０における回転数の３倍の周波数に同期し
た逓倍同期信号を発生するもので、本実施例では、例え
ば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop)方式により行うように
なっている。 【００２１】一方、回転角検出センサＳＡ１には、回転
数検出回路４０も接続されている。回転数検出回路４０
は、回転角検出センサＳＡ１の出力信号からロータ１０
の回転数を検出し、検出した回転数をコンパレータ４２
に供給するようになっている。コンパレータ４２には、
基準値設定回路４４に予め設定された所定回転数の値
（基準値）が供給されるようになっており、この基準値
設定回路４４からの所定回転数と、回転数検出回路４０
からの検出回転数とを比較するようになっている。 【００２２】また、本実施例におけるブラシレスモータ
の制御回路２０は、ゲートドライブ信号生成回路４６を
備えている。ゲートドライブ信号生成回路４６は、モー
タ駆動回路２２の各トランジスタ２６、２８、３０、３
２、３４、３６のベースとそれぞれ接続されており、こ
れらに順次所定のタイミングでゲート信号を供給するこ
とで、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗへの供給電流
を切り換えるようになっている。 【００２３】また、ゲートドライブ信号生成回路４６に
は、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１と逓倍同
期パルス発生回路３８とが接続されており、回転角検出
センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からは図１０のＡ、Ｂ、
Ｃで示したような波形のセンサ信号が、逓倍同期パルス
発生回路３８からは、ロータ１０の回転数の３倍に同期
した逓倍同期信号（図２のＤ参照）が、それぞれ供給さ
れるようになっている。 【００２４】更に、ゲートドライブ信号生成回路４６に
は、コンパレータ４２が接続されており、回転数検出回
路４０の検出回転数と基準値設定回路４４の所定回転数
との比較の結果、ロータ１０の回転数が所定回転数以上
であるか否かを示す信号が、供給されるようになってい
る。 【００２５】本実施例のゲートドライブ信号生成回路４
６では、コンパレータ４２からの信号に応じて、回転角
検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からのセンサ信号
と、逓倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号の
いずれか一方に基づいて、モータ駆動回路２２の制御を
行うようになっている。 【００２６】すなわち、ロータ１０の回転数が所定回転
数未満である旨を示す信号がコンパレータ４２から供給
された場合には、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、Ｓ
Ｃ１からのセンサ信号に同期して、所定回転数以上であ
る旨の信号が供給された場合には、逓倍同期パルス発生
回路３８からの逓倍同期信号に同期して、モータ駆動回
路２２へのゲート信号を出力するようになっている。 【００２７】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。本実施例では、ロータ１０の回転数
が所定の回転数未満の場合と以上の場合とで動作が異な
るので、以下、始動時を含め回転数が所定回転数未満の
時のロータ１０の回転を低速回転、所定回転数以上の時
のロータ１０の回転を定常回転として、それぞれの場合
の動作について説明する。 【００２８】（低速回転時）ロータ１０の回転始動時に
は、回転数検出回路４０で検出されるロータ１０の回転
数が０であるので、逓倍同期パルス発生回路３８には、
周期性を有するセンサ信号を供給されず、逓倍同期信号
は発生しない。また、ゲートドライブ信号生成回路４６
には、コンパレータ４２からロータ１０の回転数が基準
値設定回路４４に設定された所定の回転数未満である旨
を示す信号が供給される。 【００２９】これにより、ゲートドライブ信号生成回路
４６は、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１から
の３つのセンサ信号を基に、モータ駆動回路２２の制御
を行う。すなわち、図１０のＡ、Ｂ、Ｃに示したような
回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１のセンサ信号
の立上りや立上りに同期して所定のゲート信号を各トラ
ンジスタ２６、２８、３０、３２、３４、３６に順次供
給する。これにより、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６
Ｗには、図１０にＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗで示したような電流
が供給され、同図にＴで示したような回転トルクが発生
して、ロータ１０を回転させる。 【００３０】（定常回転時）ロータ１０の回転数が上昇
し、基準値設定回路４４に設定された所定回転数より速
くなると、コンパレータ４２からゲートドライブ信号生
成回路４６には、ロータ１０の回転数が所定回転数以上
である旨の信号が供給される。 【００３１】一方、逓倍同期パルス発生回路３８では、
回転角検出センサＳＡ１からロータ１０の回転に同期し
た周期的なセンサ信号（図１０のＡ参照）が供給される
ようになるので、このセンサ信号から回転数の３倍に同
期した逓倍同期信号が生成され、ゲートドライブ信号生
成回路４６に供給される。 【００３２】ゲートドライブ信号生成回路４６は、コン
パレータ４２から、ロータ１０の回転数が所定回転数以
上になった旨の信号を受信しているので、回転角検出セ
ンサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からの信号の代わりに、逓
倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号を基に、
モータ駆動回路２２の制御を行う。すなわち、逓倍同期
信号の立上りや立ち下がりに同期して、モータ駆動回路
２２の各トランジスタ２６、２８、３０、３２、３４、
３６に所定のゲート信号を順次供給する。 【００３３】図２は、ゲートドライブ信号生成回路４６
によるモータ駆動回路２２の制御によって、各モータ巻
線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに供給される電流Ｉｕ、Ｉ
ｖ、Ｉｗを表したものである。この図に示すように、逓
倍同期パルス発生回路３８で発生する逓倍同期信号Ｄ
は、回転角検出センサＳＡ１におけるセンサ信号Ａ１の
３倍の周波数を有している。 【００３４】また、逓倍同期信号Ｄは、逓倍同期パルス
発生回路３８によって生成された信号であるため、従来
の図１１に示したセンサ信号Ａ′、Ｂ′、Ｃ′のよう
に、個々のセンサの特性や取付け位置に起因した信号の
ばらつきが発生しない。そのため、図２においてＴ１〜
Ｔ６で示すように、逓倍同期信号Ｄの周期は、それぞれ
等間隔となる。 【００３５】本実施例では、ゲートドライブ信号生成回
路４６が、この等間隔の逓倍同期信号Ｄにおける立上り
や立ち下がりに同期して、モータ駆動回路２２の制御を
行うので、図２に示すように、モータ巻線１６Ｕ、１６
Ｖ、１６Ｗの電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形にもばらつき
が生じない。従って、トルクリップルや不要な吸引力が
発生せず、振動や騒音の発生させることなくロータ１０
を回転させることができる。 【００３６】以上説明したように、本実施例では、回転
角検出センサＳＡ１のセンサ信号Ａ１から、逓倍同期信
号Ｄを生成するようにしているので、従来と同様の回転
角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１を用いてブラシレ
スモータの制御回路２０を構成することができ、回路構
成を簡単にすることができる。 【００３７】また、前述したように、ロータ１０が停止
状態の時には、逓倍同期パルス発生回路３８において逓
倍同期信号が得られないので、本実施例では、低回転時
に従来と同様に回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ
１の３つのセンサ信号を用いてロータ１０を始動させる
ようにしている。従って、起動時の発生トルクが大き
く、ロータ１０をスムーズに回転始動させることができ
る。 【００３８】更に、低振動、低騒音が可能な本実施例に
よるブラシレスモータの制御回路２０を用いて磁気軸受
によって支持されたロータを回転駆動する場合には、発
振が起こりにくいので、磁気軸受による出力が小さくて
済み、運転効率が良くなる。次に、第２の実施例につい
て説明する。なお、第１の実施例と同様の構成について
は同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略するこ
ととする。 【００３９】図３は、第２の実施例によるブラシレスモ
ータの制御回路５０の主要構成を表したものである。本
実施例におけるブラシレスモータの制御回路５０は、ロ
ータ１０の回転角を検出するための２つの回転角検出セ
ンサＳＡ２、ＳＢ２を備えている。 【００４０】これら回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
は、それぞれゲートドライブ信号生成回路４６に接続さ
れ、回転角検出センサＳＡ２は、更に逓倍同期パルス発
生回路３８と回転数検出回路４０とに接続されている。
逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角検出センサＳＡ
２のセンサ信号から、ロータ１０の回転数の３倍に同期
した逓倍同期信号を生成し、ゲートドライブ信号生成回
路４６に供給するようになっている。 【００４１】ゲートドライブ信号生成回路４６は、第１
の実施例と同様に、コンパレータ４２での比較結果に応
じて、低速回転時には回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
からのセンサ信号に基づいた駆動制御を行い、定常回転
時には逓倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号
に基づいた駆動制御を行うようになっている。 【００４２】本実施例では、回転角検出センサＳＡ２
が、回転角検出センサＳＢ２に対して図３において反時
計回りに１２０°回転した位置に取り付けられており、
両者の相対的な位置関係は、第１の実施例における回転
角検出センサＳＡ１、ＳＢ１と同様である。 【００４３】但し、本実施例では、図示されていない
が、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに対する回転角
検出センサＳＡ２、ＳＢ２の相対的な位置が、ロータ１
０の回転と反対の方向に３０°ずれている。図４は、回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の取付け角度の例をいく
つか表したものである。 【００４４】本実施例では、回転角検出センサＳＡ２、
ＳＢ２が、図４（Ａ）に示すように、矢印Ｒで示すロー
タ１０の回転方向と反対の方向に３０°回転した位置に
取り付けられている。一方、図示しないが、モータ巻線
１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは第１の実施例と同様の位置に
配設されているため、回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
の取付け位置は、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに
対して３０°ずれている。 【００４５】なお、回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の
位置を第１の実施例と同様にし、モータ巻線１６Ｕ、１
６Ｖ、１６Ｗの位置の方を、ロータ１０の回転方向（矢
印Ｒ方向）に３０°ずらすことで、両者の相対的な位置
をずらしてもよい。本実施例において、回転角検出セン
サＳＡ２、ＳＢ２の位置を第１の実施例の回転角検出セ
ンサＳＡ１、ＳＢ１の位置より３０°ずらしているの
は、以下の理由による。 【００４６】すなわち、第１の実施例と同様に回転角検
出センサＳＡ２、ＳＢ２を図４（Ｂ）に示す位置に配置
した場合、これらのセンサ信号を用いた低回転時の駆動
制御においては、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの
発生するトルクが、ロータ１０の回転位置によって０に
なる場合があるからである。 【００４７】図５は、図４（Ｂ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。図４（Ｂ）で示すように回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２を配置すると、これらの
センサ信号Ａ２、Ｂ２に基づいて行われる低速回転時の
駆動制御では、図５におけるＯ点（０°）及びＰ点（１
８０°）の角度位置において、発生トルクＴが０となっ
てしまう。 【００４８】従って、この角度位置で、ロータ１０が停
止している状態では、ロータ１０を回転始動させること
ができないという不都合が生じる。本実施例では、この
ようなトルクＴが０となる角度位置をなくすために、回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の取付け位置をずらして
いる。 【００４９】図６は、図４（Ａ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。本実施例のように、図４
（Ａ）で示す位置に回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２が
取り付けられていると、これらのセンサ信号Ａ２、Ｂ２
を用いた低速回転時の駆動制御においては、図６に示す
ようにトルクＴが０となる角度位置はない。従って、ど
の角度位置にロータ１０が停止していても、ロータ１０
を回転始動させることができる。 【００５０】但し、この場合回転角検出センサＳＡ２の
センサ信号Ａ２の位相が３０°進むので、逓倍同期パル
ス発生回路３８において生成される逓倍同期信号の位相
もその分進んでしまう。従って、ゲートドライブ信号生
成回路４６が逓倍同期信号に基づいてモータ駆動回路２
２を制御する定常回転時には、逓倍同期信号の位相の進
みに応じて巻線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相もずれてし
まう。 【００５１】そこで、本実施例のブラシレスモータの制
御回路５０は、逓倍同期信号を用いた定常回転時の駆動
制御において、ゲートドライブ信号生成回路４６がモー
タ駆動回路２２へと供給するゲート信号の位相を回転角
検出センサＳＡ２の取付け位置のずれ分（３０°）遅ら
せる位相調整回路５２を備えている。 【００５２】この位相調整回路５２により、本実施例に
おいても、定常回転時における巻線電流の変化は、図２
に示したものと同様になる。なお、回転角検出センサＳ
Ａ２、ＳＢ２は、他の位置に取り付けてもよい。例え
ば、図４（Ｃ）に示すように、一方の回転角検出センサ
ＳＡ２を第１の実施例における回転角検出センサＳＡ１
と同じ位置に取付け、他方の回転角検出センサＳＢ２を
回転角検出センサＳＡ２から９０°回転した位置に取り
付けてもよい。 【００５３】図７は、図４（Ｃ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。回転角検出センサＳＡ２、
ＳＢ２を図４（Ｃ）に示す位置取付けた場合でも、これ
らのセンサ信号を基にして行われる駆動制御において
は，図７に示すように、発生するトルクＴが０となる角
度位置は存在しない。また、この場合、回転角検出セン
サＳＡ２のセンサ信号Ａ２の位相はずれないので、位相
調整回路５２を設ける必要がなく、前記第２の実施例の
構成よりも簡易な構成にすることができる。 【００５４】なお、図４（Ｂ）で示す位置に回転角検出
センサＳＡ２、ＳＢ２を配置し、図５の点Ｏや点Ｐでロ
ータ１０が停止しないような機構を設けることで、ロー
タ１０の始動不能を防止してもよい。例えば、点Ｏや点
Ｐの位置にロータ１０の永久磁石と反発する磁極を配設
し、その回転位置にロータ１０が停止しないようにす
る。 【００５５】次に、第３の実施例について説明する。な
お、第１及び第２の実施例と同様の構成については同一
の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略することとす
る。図８は、第３の実施例によるブラシレスモータの制
御回路６０の主要構成を表したものである。 【００５６】この図に示すように、本実施例では、１つ
の回転角検出センサＳＡ３のみが、ロータ１０の周囲に
取り付けられている。この回転角検出センサＳＡ３は、
ゲートドライブ信号生成回路４６や逓倍同期パルス発生
回路３８、及び回転数検出回路４０と接続されており、
これらにセンサ信号を供給するようになっている。 【００５７】また、本実施例のブラシレスモータの制御
回路は、ロータ１０の回転位置に係わりなく、ゲートド
ライブ信号生成回路４６に所定周波数の信号を供給する
ことで、ゲートドライブ信号生成回路４６によってモー
タ駆動回路２２を強制的に駆動させる自起動周波数発生
回路６２を備えている。 【００５８】すなわち、本実施例では、ロータ１０の回
転角を検出する手段が回転角検出センサＳＡ３のみであ
るため、ロータ１０の回転始動時にその角度位置が分か
らない。このため、回転角検出センサＳＡ３のセンサ信
号に基づいた巻線電流の切り換え制御を行うことができ
ず、回転始動できない。従って、本実施例では、自起動
周波数発生回路６２がゲートドライブ信号生成回路４６
に所定周波数の信号を供給し、巻線電流を強制的に切り
換えることで、ロータ１０をパルスモータ的に始動させ
るようになっている。 【００５９】他の構成、及び始動時以外の動作は、第１
及び第２の実施例と同様である。本実施例では、回転角
検出センサの数が他の実施例に比べて少ないので、製造
コストを低くすることができる。なお、以上の各実施例
では、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１、ＳＡ
２、ＳＢ２、及びＳＡ３として、ホールセンサを用いた
が、他のセンサを用いてもよい。例えば、インダクタン
ス変換型の磁気センサを用いてもよい。但し、この場
合、ロータ１０に磁性材料で形成された回転位置検出板
を取付ける。また、渦電流センサ、ＭＲ素子センサ、フ
ォトセンサ、レゾルバ等を用いてロータ１０の回転角度
を検出するようにしてもよい。 【００６０】また、以上の各実施例では、逓倍同期パル
ス発生回路３８がＰＬＬ方式によってロータ１０の回転
数の３倍に同期した逓倍同期信号を生成していたが、他
の方式によって同期信号を生成してもよい。更に、３相
以外の、例えば２相、あるいは４相のブラシレスモータ
についても、本発明を適用することができる。但し、２
相の場合には、逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角
検出センサのセンサ信号からロータ１０の回転数の２倍
の周波数に同期した信号を、４相のブラシレスモータの
場合には、回転数の４倍の周波数に同期した信号を生成
するようにする。 【００６１】 【発明の効果】本発明のブラシレスモータの制御回路に
よれば、回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２を、モータ巻
き線に対する相対的な位置がロータの回転と反対方向に
ずらして取り付け、回転数判断手段でロータの回転数が
所定回転数に満たないと判断された場合に、回転角検出
センサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基にモータ巻線
の電流を切り換えるので、どの角度位置にロータが停止
していても、ロータを回転始動させることができる。 ま
た、回転数判断手段でロータの回転数が所定回転数以上
であると判断された場合に、回転角検出センサＳＡ２よ
り出力された同期信号から、ロータの回転数の３倍の周
波数に同期した逓倍同期信号を生成し、生成された逓倍
同期信号に基づいて各モータ巻き線の電流を切り換え、
回転角検出センサの取付け位置のずれ分だけ各モータ巻
き線の電流の位相を遅らせるので、トルクリップルやロ
ータに対する不要な吸引力が発生せず振動や騒音を防止
することができる。
御回路に係り、例えば、磁気軸受式ターボ分子ポンプや
磁気軸受スピンドル等に使用される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、通常半導体ホール
素子を用いたホールセンサによって磁極（Ｎ極、Ｓ極）
の位置、角度を検出し、このホールセンサの出力信号
（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいてモータの各巻線の電流
を切り換えるようにしている。 【０００３】図９は、従来のブラシレスモータの制御回
路を表したものである。この図に示すように、ロータ１
０は、２極の永久磁石を有しており、ロータ１０の周囲
には、永久磁石の磁束密度変化からロータ１０の回転角
度を検出するための３つのホールセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃが互いに１２０°の間隔をおいて配設されて
いる。 【０００４】ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、
モータ制御回路１４にそれぞれ接続されており、モータ
制御回路１４は、ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
からの信号に基づいてそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモー
タ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの電流を切り換えるよう
になっている。 【０００５】図１０は、モータ制御回路１４によって電
流の切換制御が行われた場合の、各ホールセンサ１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力波形Ａ、Ｂ、Ｃと、モータ巻
線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、電
圧ＶU ←N 、ＶV ←N 、ＶW ← N 、及び発生トルクＴの
関係を表したものである。なお、電圧ＶU ←N 、ＶV ←
N 、ＶW ←N は、それぞれ、モータ巻線１６Ｕ、１６
Ｖ、１６Ｗの中点Ｎ（図１参照）に対するＵ相、Ｖ相、
Ｗ相の電圧である。 【０００６】この図に示すように、ホールセンサ１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力からは、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ
で示すような波形の信号が得られ、モータ制御回路１４
は、これら各信号の立上りや立ち下がりに応じて、電流
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを切り換える。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にホール
センサは、磁束密度の検出感度が個々にばらついてお
り、また、その取付け位置にも若干のばらつきが生じる
ため、ロータ１０が１回転する際に発生する各相毎のホ
ールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力信号が、図１
０に示したように均一な等間隔とはならない場合があ
る。 【０００８】図１１は、検出感度や取付け位置にばらつ
きがある場合のホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの
出力波形Ａ′、Ｂ′、Ｃ′と、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと
の関係を表したものである。各ホールセンサ１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｃの検出感度や取付け位置にばらつきがある
と、図１１に示すように、それらの出力波形Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′は、一点鎖線で示す角度位置から位相がずれ
てしまう。すなわち、ホールセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃの出力波形の立上り及び立ち下がりの間隔Ｔ１〜Ｔ
６が、図１１にそれぞれ示すようにばらついてしまう。
また、このばらつきによって電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位
相も各相毎にばらついてしまう。 【０００９】位相にばらつきのある巻線電流によってロ
ータ１０を回転させると、トルクリップルやロータ１０
に対して好ましくない吸引力が発生するため、従来のブ
ラシレスモータでは、回転時に振動や騒音が発生すると
いう問題があった。また、磁気軸受式ターボ分子ポンプ
等に組み込まれたブラシレスモータのように、磁気軸受
によって非接触で支持されているロータを直接ブラシレ
スモータで回転させる場合には、前述のようなセンサ出
力のばらつきに起因するトルクリップルや吸引力によっ
て、磁気軸受の低振動、低騒音といった特性が著しく損
なわれてしまう。 【００１０】更に、制御型の磁気軸受の場合、ロータの
変位（振動）に対応してロータを磁気浮上させている電
磁石の磁力をフィードバック制御するため、ブラシレス
モータによってロータに振動が与えられると、磁気軸受
の制御系によって励振され、発振現象を引き起こすこと
がある。また、ロータの回転角を検出するための２つの
回転角検出センサを備えたブラシレスモータの制御回路
の場合、ロータが停止している角度位置によって、ロー
タを回転始動させることができない場合がある。 【００１１】そこで、本発明は、振動や騒音を防止する
ことができるブラシレスモータの制御回路を提供するこ
とを第１の目的とする。また、本発明の目的は、どの角
度位置にロータが停止していても、ロータを回転始動さ
せることができる、２つの回転角検出センサを備えたブ
ラシレスモータの制御回路でを提供することを第２の目
的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ロータを回転させる３相のモータ巻線と、前記ロー
タの回転角を検出して回転に同期した同期信号を出力す
る２つの回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２と、前記ロー
タの回転数を検出する回転数検出手段と、この回転数検
出手段で検出された回転数が所定回転数以上であるか否
かを判断する回転数判断手段と、前記回転数判断手段で
前記ロータの回転数が所定回転数以上であると判断され
た場合に、前記回転角検出センサＳＡ２より出力された
同期信号から、前記ロータの回転数の３倍の周波数に同
期した逓倍同期信号を生成する逓倍同期信号生成回路
と、前記回転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回
転数に満たないと判断された場合に、前記回転角検出セ
ンサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基に前記モータ巻
線の電流を切り換え、前記ロータの回転数が所定回転数
以上であると判断された場合に、前記逓倍同期信号生成
回路で生成された逓倍同期信号に基づいて前記各モータ
巻き線の電流を切り換える巻線電流制御手段と、前記巻
線電流制御手段により切り換えられた前記各モータ巻き
線の電流の位相を調整する位相調整回路とを具備し、前
記回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２は、前記モータ巻き
線に対する相対的な位置が前記ロータの回転と反対方向
にずらして取り付けられ、前記位相調整回路は、前記回
転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回転数以上で
あると判断された場合に、前記回転角検出センサの取付
け位置のずれ分だけ前記各モータ巻き線の電流の位相を
遅らせる、ことにより前記第１及び第２の目的を達成す
る。 【００１３】 【００１４】 【作用】請求項１に記載したブラシレスモータの制御回
路では、回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２を、モータ巻
き線に対する相対的な位置がロータの回転と反対方向に
ずらして取り付け、回転数判断手段でロータの回転数が
所定回転数に満たないと判断された場合に、回転角検出
センサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基にモータ巻線
の電流を切り換える。これにより、どの角度位置にロー
タが停止していても、ロータを回転始動させることがで
きる。 また、回転数判断手段でロータの回転数が所定回
転数以上であると判断された場合に、回転角検出センサ
ＳＡ２より出力された同期信号から、ロータの回転数の
３倍の周波数に同期した逓倍同期信号を生成し、生成さ
れた逓倍同期信号に基づいて各モータ巻き線の電流を切
り換え、回転角検出センサの取付け位置のずれ分だけ各
モータ巻き線の電流の位相を遅らせる。従って、各モー
タ巻線の電流には、位相のばらつきが発生せず、ロータ
に不要な吸引力やトルクリップルが発生しない。 【００１５】 【００１６】 【実施例】以下、本発明のブラシレスモータの制御回路
における一実施例を図１ないし図８を参照して詳細に説
明する。図１は、第１の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路の主要構成を表したものである。 【００１７】本実施例のブラシレスモータの制御回路２
０は、ロータ１０の回転角度を検出するための３相の回
転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１と、ロータ１０
を回転させるためのモータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ
と、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗへの電流を制御
するモータ駆動回路２２とを備えている。 【００１８】回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１
は、ロータ１０の周囲においてその周方向に１２０°の
間隔をおいて配設されており、本実施例では、ロータ１
０が有する永久磁石の磁束密度を検出することでその回
転角を検出するホールセンサを用いる。この回転角検出
センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の出力信号の波形は、図
１０にそれぞれＡ、Ｂ、Ｃで示したものと略同様であ
る。 【００１９】一方、モータ駆動回路２２は、直流電源２
４と、三相ブリッジを形成する６つのトランジスタ２
６、２８、３０、３２、３４、３６とを備えており、所
定のゲート信号が各トランジスタ２６、２８、３０、３
２、３４、３６のベースにそれぞれ供給されることで、
モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６ＷにそれぞれＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の三相交流電流を供給するようになっている。 【００２０】なお、図１では、ロータ１０とは別に示さ
れているが、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは、ロ
ータ１０の外周部に配設されている。また、ブラシレス
モータの制御回路２０は、回転角検出センサＳＡ１の出
力信号を逓倍する逓倍同期パルス発生回路３８を備えて
いる。この逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角検出
センサＳＡ１の出力信号（図１０における波形Ａ参照）
からロータ１０における回転数の３倍の周波数に同期し
た逓倍同期信号を発生するもので、本実施例では、例え
ば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop)方式により行うように
なっている。 【００２１】一方、回転角検出センサＳＡ１には、回転
数検出回路４０も接続されている。回転数検出回路４０
は、回転角検出センサＳＡ１の出力信号からロータ１０
の回転数を検出し、検出した回転数をコンパレータ４２
に供給するようになっている。コンパレータ４２には、
基準値設定回路４４に予め設定された所定回転数の値
（基準値）が供給されるようになっており、この基準値
設定回路４４からの所定回転数と、回転数検出回路４０
からの検出回転数とを比較するようになっている。 【００２２】また、本実施例におけるブラシレスモータ
の制御回路２０は、ゲートドライブ信号生成回路４６を
備えている。ゲートドライブ信号生成回路４６は、モー
タ駆動回路２２の各トランジスタ２６、２８、３０、３
２、３４、３６のベースとそれぞれ接続されており、こ
れらに順次所定のタイミングでゲート信号を供給するこ
とで、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗへの供給電流
を切り換えるようになっている。 【００２３】また、ゲートドライブ信号生成回路４６に
は、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１と逓倍同
期パルス発生回路３８とが接続されており、回転角検出
センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からは図１０のＡ、Ｂ、
Ｃで示したような波形のセンサ信号が、逓倍同期パルス
発生回路３８からは、ロータ１０の回転数の３倍に同期
した逓倍同期信号（図２のＤ参照）が、それぞれ供給さ
れるようになっている。 【００２４】更に、ゲートドライブ信号生成回路４６に
は、コンパレータ４２が接続されており、回転数検出回
路４０の検出回転数と基準値設定回路４４の所定回転数
との比較の結果、ロータ１０の回転数が所定回転数以上
であるか否かを示す信号が、供給されるようになってい
る。 【００２５】本実施例のゲートドライブ信号生成回路４
６では、コンパレータ４２からの信号に応じて、回転角
検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からのセンサ信号
と、逓倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号の
いずれか一方に基づいて、モータ駆動回路２２の制御を
行うようになっている。 【００２６】すなわち、ロータ１０の回転数が所定回転
数未満である旨を示す信号がコンパレータ４２から供給
された場合には、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、Ｓ
Ｃ１からのセンサ信号に同期して、所定回転数以上であ
る旨の信号が供給された場合には、逓倍同期パルス発生
回路３８からの逓倍同期信号に同期して、モータ駆動回
路２２へのゲート信号を出力するようになっている。 【００２７】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。本実施例では、ロータ１０の回転数
が所定の回転数未満の場合と以上の場合とで動作が異な
るので、以下、始動時を含め回転数が所定回転数未満の
時のロータ１０の回転を低速回転、所定回転数以上の時
のロータ１０の回転を定常回転として、それぞれの場合
の動作について説明する。 【００２８】（低速回転時）ロータ１０の回転始動時に
は、回転数検出回路４０で検出されるロータ１０の回転
数が０であるので、逓倍同期パルス発生回路３８には、
周期性を有するセンサ信号を供給されず、逓倍同期信号
は発生しない。また、ゲートドライブ信号生成回路４６
には、コンパレータ４２からロータ１０の回転数が基準
値設定回路４４に設定された所定の回転数未満である旨
を示す信号が供給される。 【００２９】これにより、ゲートドライブ信号生成回路
４６は、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１から
の３つのセンサ信号を基に、モータ駆動回路２２の制御
を行う。すなわち、図１０のＡ、Ｂ、Ｃに示したような
回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１のセンサ信号
の立上りや立上りに同期して所定のゲート信号を各トラ
ンジスタ２６、２８、３０、３２、３４、３６に順次供
給する。これにより、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６
Ｗには、図１０にＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗで示したような電流
が供給され、同図にＴで示したような回転トルクが発生
して、ロータ１０を回転させる。 【００３０】（定常回転時）ロータ１０の回転数が上昇
し、基準値設定回路４４に設定された所定回転数より速
くなると、コンパレータ４２からゲートドライブ信号生
成回路４６には、ロータ１０の回転数が所定回転数以上
である旨の信号が供給される。 【００３１】一方、逓倍同期パルス発生回路３８では、
回転角検出センサＳＡ１からロータ１０の回転に同期し
た周期的なセンサ信号（図１０のＡ参照）が供給される
ようになるので、このセンサ信号から回転数の３倍に同
期した逓倍同期信号が生成され、ゲートドライブ信号生
成回路４６に供給される。 【００３２】ゲートドライブ信号生成回路４６は、コン
パレータ４２から、ロータ１０の回転数が所定回転数以
上になった旨の信号を受信しているので、回転角検出セ
ンサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１からの信号の代わりに、逓
倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号を基に、
モータ駆動回路２２の制御を行う。すなわち、逓倍同期
信号の立上りや立ち下がりに同期して、モータ駆動回路
２２の各トランジスタ２６、２８、３０、３２、３４、
３６に所定のゲート信号を順次供給する。 【００３３】図２は、ゲートドライブ信号生成回路４６
によるモータ駆動回路２２の制御によって、各モータ巻
線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに供給される電流Ｉｕ、Ｉ
ｖ、Ｉｗを表したものである。この図に示すように、逓
倍同期パルス発生回路３８で発生する逓倍同期信号Ｄ
は、回転角検出センサＳＡ１におけるセンサ信号Ａ１の
３倍の周波数を有している。 【００３４】また、逓倍同期信号Ｄは、逓倍同期パルス
発生回路３８によって生成された信号であるため、従来
の図１１に示したセンサ信号Ａ′、Ｂ′、Ｃ′のよう
に、個々のセンサの特性や取付け位置に起因した信号の
ばらつきが発生しない。そのため、図２においてＴ１〜
Ｔ６で示すように、逓倍同期信号Ｄの周期は、それぞれ
等間隔となる。 【００３５】本実施例では、ゲートドライブ信号生成回
路４６が、この等間隔の逓倍同期信号Ｄにおける立上り
や立ち下がりに同期して、モータ駆動回路２２の制御を
行うので、図２に示すように、モータ巻線１６Ｕ、１６
Ｖ、１６Ｗの電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形にもばらつき
が生じない。従って、トルクリップルや不要な吸引力が
発生せず、振動や騒音の発生させることなくロータ１０
を回転させることができる。 【００３６】以上説明したように、本実施例では、回転
角検出センサＳＡ１のセンサ信号Ａ１から、逓倍同期信
号Ｄを生成するようにしているので、従来と同様の回転
角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１を用いてブラシレ
スモータの制御回路２０を構成することができ、回路構
成を簡単にすることができる。 【００３７】また、前述したように、ロータ１０が停止
状態の時には、逓倍同期パルス発生回路３８において逓
倍同期信号が得られないので、本実施例では、低回転時
に従来と同様に回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ
１の３つのセンサ信号を用いてロータ１０を始動させる
ようにしている。従って、起動時の発生トルクが大き
く、ロータ１０をスムーズに回転始動させることができ
る。 【００３８】更に、低振動、低騒音が可能な本実施例に
よるブラシレスモータの制御回路２０を用いて磁気軸受
によって支持されたロータを回転駆動する場合には、発
振が起こりにくいので、磁気軸受による出力が小さくて
済み、運転効率が良くなる。次に、第２の実施例につい
て説明する。なお、第１の実施例と同様の構成について
は同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略するこ
ととする。 【００３９】図３は、第２の実施例によるブラシレスモ
ータの制御回路５０の主要構成を表したものである。本
実施例におけるブラシレスモータの制御回路５０は、ロ
ータ１０の回転角を検出するための２つの回転角検出セ
ンサＳＡ２、ＳＢ２を備えている。 【００４０】これら回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
は、それぞれゲートドライブ信号生成回路４６に接続さ
れ、回転角検出センサＳＡ２は、更に逓倍同期パルス発
生回路３８と回転数検出回路４０とに接続されている。
逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角検出センサＳＡ
２のセンサ信号から、ロータ１０の回転数の３倍に同期
した逓倍同期信号を生成し、ゲートドライブ信号生成回
路４６に供給するようになっている。 【００４１】ゲートドライブ信号生成回路４６は、第１
の実施例と同様に、コンパレータ４２での比較結果に応
じて、低速回転時には回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
からのセンサ信号に基づいた駆動制御を行い、定常回転
時には逓倍同期パルス発生回路３８からの逓倍同期信号
に基づいた駆動制御を行うようになっている。 【００４２】本実施例では、回転角検出センサＳＡ２
が、回転角検出センサＳＢ２に対して図３において反時
計回りに１２０°回転した位置に取り付けられており、
両者の相対的な位置関係は、第１の実施例における回転
角検出センサＳＡ１、ＳＢ１と同様である。 【００４３】但し、本実施例では、図示されていない
が、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに対する回転角
検出センサＳＡ２、ＳＢ２の相対的な位置が、ロータ１
０の回転と反対の方向に３０°ずれている。図４は、回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の取付け角度の例をいく
つか表したものである。 【００４４】本実施例では、回転角検出センサＳＡ２、
ＳＢ２が、図４（Ａ）に示すように、矢印Ｒで示すロー
タ１０の回転方向と反対の方向に３０°回転した位置に
取り付けられている。一方、図示しないが、モータ巻線
１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは第１の実施例と同様の位置に
配設されているため、回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２
の取付け位置は、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗに
対して３０°ずれている。 【００４５】なお、回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の
位置を第１の実施例と同様にし、モータ巻線１６Ｕ、１
６Ｖ、１６Ｗの位置の方を、ロータ１０の回転方向（矢
印Ｒ方向）に３０°ずらすことで、両者の相対的な位置
をずらしてもよい。本実施例において、回転角検出セン
サＳＡ２、ＳＢ２の位置を第１の実施例の回転角検出セ
ンサＳＡ１、ＳＢ１の位置より３０°ずらしているの
は、以下の理由による。 【００４６】すなわち、第１の実施例と同様に回転角検
出センサＳＡ２、ＳＢ２を図４（Ｂ）に示す位置に配置
した場合、これらのセンサ信号を用いた低回転時の駆動
制御においては、モータ巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの
発生するトルクが、ロータ１０の回転位置によって０に
なる場合があるからである。 【００４７】図５は、図４（Ｂ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。図４（Ｂ）で示すように回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２を配置すると、これらの
センサ信号Ａ２、Ｂ２に基づいて行われる低速回転時の
駆動制御では、図５におけるＯ点（０°）及びＰ点（１
８０°）の角度位置において、発生トルクＴが０となっ
てしまう。 【００４８】従って、この角度位置で、ロータ１０が停
止している状態では、ロータ１０を回転始動させること
ができないという不都合が生じる。本実施例では、この
ようなトルクＴが０となる角度位置をなくすために、回
転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２の取付け位置をずらして
いる。 【００４９】図６は、図４（Ａ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。本実施例のように、図４
（Ａ）で示す位置に回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２が
取り付けられていると、これらのセンサ信号Ａ２、Ｂ２
を用いた低速回転時の駆動制御においては、図６に示す
ようにトルクＴが０となる角度位置はない。従って、ど
の角度位置にロータ１０が停止していても、ロータ１０
を回転始動させることができる。 【００５０】但し、この場合回転角検出センサＳＡ２の
センサ信号Ａ２の位相が３０°進むので、逓倍同期パル
ス発生回路３８において生成される逓倍同期信号の位相
もその分進んでしまう。従って、ゲートドライブ信号生
成回路４６が逓倍同期信号に基づいてモータ駆動回路２
２を制御する定常回転時には、逓倍同期信号の位相の進
みに応じて巻線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相もずれてし
まう。 【００５１】そこで、本実施例のブラシレスモータの制
御回路５０は、逓倍同期信号を用いた定常回転時の駆動
制御において、ゲートドライブ信号生成回路４６がモー
タ駆動回路２２へと供給するゲート信号の位相を回転角
検出センサＳＡ２の取付け位置のずれ分（３０°）遅ら
せる位相調整回路５２を備えている。 【００５２】この位相調整回路５２により、本実施例に
おいても、定常回転時における巻線電流の変化は、図２
に示したものと同様になる。なお、回転角検出センサＳ
Ａ２、ＳＢ２は、他の位置に取り付けてもよい。例え
ば、図４（Ｃ）に示すように、一方の回転角検出センサ
ＳＡ２を第１の実施例における回転角検出センサＳＡ１
と同じ位置に取付け、他方の回転角検出センサＳＢ２を
回転角検出センサＳＡ２から９０°回転した位置に取り
付けてもよい。 【００５３】図７は、図４（Ｃ）で示す位置に取付けら
れた回転角検出センサＳＡ２、ＳＢ２のセンサ信号に基
づいて、ゲートドライブ信号生成回路４６がモータ駆動
回路２２の制御を行った場合の巻線電流、電圧及び発生
トルクを表したものである。回転角検出センサＳＡ２、
ＳＢ２を図４（Ｃ）に示す位置取付けた場合でも、これ
らのセンサ信号を基にして行われる駆動制御において
は，図７に示すように、発生するトルクＴが０となる角
度位置は存在しない。また、この場合、回転角検出セン
サＳＡ２のセンサ信号Ａ２の位相はずれないので、位相
調整回路５２を設ける必要がなく、前記第２の実施例の
構成よりも簡易な構成にすることができる。 【００５４】なお、図４（Ｂ）で示す位置に回転角検出
センサＳＡ２、ＳＢ２を配置し、図５の点Ｏや点Ｐでロ
ータ１０が停止しないような機構を設けることで、ロー
タ１０の始動不能を防止してもよい。例えば、点Ｏや点
Ｐの位置にロータ１０の永久磁石と反発する磁極を配設
し、その回転位置にロータ１０が停止しないようにす
る。 【００５５】次に、第３の実施例について説明する。な
お、第１及び第２の実施例と同様の構成については同一
の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略することとす
る。図８は、第３の実施例によるブラシレスモータの制
御回路６０の主要構成を表したものである。 【００５６】この図に示すように、本実施例では、１つ
の回転角検出センサＳＡ３のみが、ロータ１０の周囲に
取り付けられている。この回転角検出センサＳＡ３は、
ゲートドライブ信号生成回路４６や逓倍同期パルス発生
回路３８、及び回転数検出回路４０と接続されており、
これらにセンサ信号を供給するようになっている。 【００５７】また、本実施例のブラシレスモータの制御
回路は、ロータ１０の回転位置に係わりなく、ゲートド
ライブ信号生成回路４６に所定周波数の信号を供給する
ことで、ゲートドライブ信号生成回路４６によってモー
タ駆動回路２２を強制的に駆動させる自起動周波数発生
回路６２を備えている。 【００５８】すなわち、本実施例では、ロータ１０の回
転角を検出する手段が回転角検出センサＳＡ３のみであ
るため、ロータ１０の回転始動時にその角度位置が分か
らない。このため、回転角検出センサＳＡ３のセンサ信
号に基づいた巻線電流の切り換え制御を行うことができ
ず、回転始動できない。従って、本実施例では、自起動
周波数発生回路６２がゲートドライブ信号生成回路４６
に所定周波数の信号を供給し、巻線電流を強制的に切り
換えることで、ロータ１０をパルスモータ的に始動させ
るようになっている。 【００５９】他の構成、及び始動時以外の動作は、第１
及び第２の実施例と同様である。本実施例では、回転角
検出センサの数が他の実施例に比べて少ないので、製造
コストを低くすることができる。なお、以上の各実施例
では、回転角検出センサＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１、ＳＡ
２、ＳＢ２、及びＳＡ３として、ホールセンサを用いた
が、他のセンサを用いてもよい。例えば、インダクタン
ス変換型の磁気センサを用いてもよい。但し、この場
合、ロータ１０に磁性材料で形成された回転位置検出板
を取付ける。また、渦電流センサ、ＭＲ素子センサ、フ
ォトセンサ、レゾルバ等を用いてロータ１０の回転角度
を検出するようにしてもよい。 【００６０】また、以上の各実施例では、逓倍同期パル
ス発生回路３８がＰＬＬ方式によってロータ１０の回転
数の３倍に同期した逓倍同期信号を生成していたが、他
の方式によって同期信号を生成してもよい。更に、３相
以外の、例えば２相、あるいは４相のブラシレスモータ
についても、本発明を適用することができる。但し、２
相の場合には、逓倍同期パルス発生回路３８は、回転角
検出センサのセンサ信号からロータ１０の回転数の２倍
の周波数に同期した信号を、４相のブラシレスモータの
場合には、回転数の４倍の周波数に同期した信号を生成
するようにする。 【００６１】 【発明の効果】本発明のブラシレスモータの制御回路に
よれば、回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２を、モータ巻
き線に対する相対的な位置がロータの回転と反対方向に
ずらして取り付け、回転数判断手段でロータの回転数が
所定回転数に満たないと判断された場合に、回転角検出
センサＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基にモータ巻線
の電流を切り換えるので、どの角度位置にロータが停止
していても、ロータを回転始動させることができる。 ま
た、回転数判断手段でロータの回転数が所定回転数以上
であると判断された場合に、回転角検出センサＳＡ２よ
り出力された同期信号から、ロータの回転数の３倍の周
波数に同期した逓倍同期信号を生成し、生成された逓倍
同期信号に基づいて各モータ巻き線の電流を切り換え、
回転角検出センサの取付け位置のずれ分だけ各モータ巻
き線の電流の位相を遅らせるので、トルクリップルやロ
ータに対する不要な吸引力が発生せず振動や騒音を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路を示した説明図である。 【図２】同回路を用いてロータを回転させたときの巻線
電流、電圧、発生トルク等を示したタイミングチャート
である。 【図３】本発明の第２の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路を示した説明図である。 【図４】同回路において設けられる回転角検出センサの
取付け位置の例を示した説明図である。 【図５】図４（Ｂ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図６】図４（Ａ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図７】図４（Ｃ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図８】本発明の第３の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路を示した説明図である。 【図９】従来のブラシレスモータの制御回路を示した説
明図である。 【図１０】同回路を用いてロータを回転させたときの巻
線電流、電圧、発生トルク等の一例を示したタイミング
チャートである。 【図１１】同回路を用いてロータを回転させたときの巻
線電流、電圧、発生トルク等の他例を示したタイミング
チャートである。 【符号の説明】 １０ ロータ １６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ モータ巻線 ２０、５０、６０ ブラシレスモータの制御回路 ２２ モータ駆動回路 ２４ 直流電源 ２６、２８、３０、３２、３４、３６ トランジスタ ３８ 逓倍同期パルス発生回路 ４０ 回転数検出回路 ４２ コンパレータ ４４ 基準値設定回路 ４６ ゲートドライブ信号生成回路 ５２ 位相調整回路 ６２ 自起動周波数発生回路
の制御回路を示した説明図である。 【図２】同回路を用いてロータを回転させたときの巻線
電流、電圧、発生トルク等を示したタイミングチャート
である。 【図３】本発明の第２の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路を示した説明図である。 【図４】同回路において設けられる回転角検出センサの
取付け位置の例を示した説明図である。 【図５】図４（Ｂ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図６】図４（Ａ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図７】図４（Ｃ）で示す位置に回転角検出センサを取
付けた場合の巻線電流、電圧、発生トルク等を示したタ
イミングチャートである。 【図８】本発明の第３の実施例によるブラシレスモータ
の制御回路を示した説明図である。 【図９】従来のブラシレスモータの制御回路を示した説
明図である。 【図１０】同回路を用いてロータを回転させたときの巻
線電流、電圧、発生トルク等の一例を示したタイミング
チャートである。 【図１１】同回路を用いてロータを回転させたときの巻
線電流、電圧、発生トルク等の他例を示したタイミング
チャートである。 【符号の説明】 １０ ロータ １６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ モータ巻線 ２０、５０、６０ ブラシレスモータの制御回路 ２２ モータ駆動回路 ２４ 直流電源 ２６、２８、３０、３２、３４、３６ トランジスタ ３８ 逓倍同期パルス発生回路 ４０ 回転数検出回路 ４２ コンパレータ ４４ 基準値設定回路 ４６ ゲートドライブ信号生成回路 ５２ 位相調整回路 ６２ 自起動周波数発生回路
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 6/10
H02P 6/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロータを回転させる３相のモータ巻線
と、 前記ロータの回転角を検出して回転に同期した同期信号
を出力する２つの回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２と、前記ロータの回転数を検出する回転数検出手段と、 この回転数検出手段で検出された回転数が所定回転数以
上であるか否かを判断する回転数判断手段と 、前記回転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回転数
以上であると判断された場合に、前記 回転角検出センサ
ＳＡ２より出力された同期信号から、前記ロータの回転
数の３倍の周波数に同期した逓倍同期信号を生成する逓
倍同期信号生成回路と、前記回転数判断手段で前記ロータの回転数が所定回転数
に満たないと判断された場合に、前記回転角検出センサ
ＳＡ２，ＳＢ２からの同期信号を基に前記モータ巻線の
電流を切り換え、前記ロータの回転数が所定回転数以上
であると判断された場合に、前記 逓倍同期信号生成回路
で生成された逓倍同期信号に基づいて前記各モータ巻き
線の電流を切り換える巻線電流制御手段と、 前記巻線電流制御手段により切り換えられた前記各モー
タ巻き線の電流の位相を調整する位相調整回路とを具備
し、前記回転角検出センサＳＡ２，ＳＢ２は、前記モータ巻
き線に対する相対的な位置が前記ロータの回転と反対方
向にずらして取り付けられ、 前記位相調整回路は、前記回転数判断手段で前記ロータ
の回転数が所定回転数以上であると判断された場合に、
前記回転角検出センサの取付け位置のずれ分だけ前記各
モータ巻き線の電流の位相を遅らせる 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 |
|---|---|---|---|
| JP18024594A JP3360946B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | ブラシレスモータの制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18024594A JP3360946B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | ブラシレスモータの制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0847285A JPH0847285A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3360946B2 true JP3360946B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=16079910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18024594A Expired - Fee Related JP3360946B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | ブラシレスモータの制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360946B2 (ja) |
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| GB2469140B (en) | 2009-04-04 | 2013-12-11 | Dyson Technology Ltd | Control of an electric machine |
| GB2469130B (en) | 2009-04-04 | 2014-01-29 | Dyson Technology Ltd | Control system for an electric machine |
| GB2469129B (en) | 2009-04-04 | 2013-12-11 | Dyson Technology Ltd | Current controller for an electric machine |
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| JP5945715B2 (ja) * | 2012-02-10 | 2016-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ駆動装置およびブラシレスモータ |
| JP6304175B2 (ja) | 2015-08-19 | 2018-04-04 | 株式会社デンソー | 電動機 |
| US11316403B2 (en) * | 2016-08-12 | 2022-04-26 | Denso Corporation | Electric motor system |
| JP2018121518A (ja) * | 2018-03-02 | 2018-08-02 | 株式会社デンソー | 電動機 |
| JP7202798B2 (ja) * | 2018-07-11 | 2023-01-12 | 株式会社ミツバ | 三相回転電機の駆動装置及び三相回転電機ユニット |
| JP7185480B2 (ja) * | 2018-10-16 | 2022-12-07 | 株式会社Soken | 電力変換装置 |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP18024594A patent/JP3360946B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0847285A (ja) | 1996-02-16 |
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