(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スター結線された電機子の複数の巻線で回転子を駆動する構成であって、
上記回転子を駆動するための駆動電圧を上記複数の巻線間に加えて、該駆動電圧により電流が送出される相の巻線を送出側通電巻線とし、電流が流れ込む相の巻線を流入側通電巻線とし、駆動電圧が印加されていない相の巻線を無通電巻線として、
上記電機子巻線の抵抗と巻線電流で決まる補正値を、上記送出側通電巻線の検出端子電位から実駆動期間減算し、上記流入側通電巻線の検出端子電位に上記補正値を実駆動期間加算する各相端子電位補正手段と、
上記各相端子電位補正後の各相端子電位の大小を比較する比較手段とを備え、上記比較手段で検出した回転子位置信号で各相の電機子巻線の印加駆動を行うブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２】
スター結線された電機子の複数の巻線で回転子を駆動する構成であって、
上記回転子を駆動するための駆動電圧を上記複数の巻線間に加えて、該駆動電圧により電流が送出される相の巻線を送出側通電巻線とし、電流が流れ込む相の巻線を流入側通電巻線とし、駆動電圧が印加されていない相の巻線を無通電巻線として、
上記送出側通電巻線が通電状態から無通電状態に変化する場合は、該通電状態の検出端子電位から、上記電機子巻線の抵抗と巻線電流で決まる補正値を実駆動期間減算し、上記流入側通電巻線が通電状態から無通電状態に変化する場合は、該通電状態の検出端子電位に上記補正値を実駆動期間加算して、各相間の巻線端子電圧差を補正する各相間電圧差補正手段と、
上記補正後の各相間電圧差の大小を比較する比較手段とを備え、上記比較手段で検出した回転子位置信号で各相の電機子巻線の印加駆動を行うブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項３】
回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がり信号検出手段を設けて、該検出結果を検出速度信号とみなして速度帰還制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項４】
各相の電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を、実駆動期間信号として各相端子電位補正手段に与えることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項５】
各相の電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を、実駆動期間信号として各相間電圧差補正手段に与えることを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項６】
電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路に直列に接続した実電流検出抵抗を設け、該検出抵抗に流れる電流を、巻線電流として各相端子電位補正手段に与えることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項７】
電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路に直列に接続した実電流検出抵抗を設け、該検出抵抗に流れる電流を、巻線電流として各相間電圧差補正手段に与えることを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項８】
各相端子電位の大小または各相間電圧差の大小の比較信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出する微分回路と、該微分回路でエッジが検出されたタイミングで上記比較信号をラッチするラッチ回路とを設け、上記各ラッチ回路出力を組み合わせて回転子位置信号として各相の電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項９】
複数相の電機子巻線で回転子を駆動するブラシレスモータの各相端子電位または各相間電位差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、
上記出力の回転子位置信号の立ち上がり・立下りエッジを検出し、該各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して一方の出力とし、また必要エッジ信号をカウントして起動時の各相の電機子巻線の印加駆動信号とするカウンタと、
上記カウンタの一方の出力を入力とし、該入力が所定時間得られない場合は、上記カウンタをカウントアップするパルス発生手段を備え、起動時には上記カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１０】
回転子位置信号とカウンタ出力との組合わせでモータの回転を監視し、回転異常時には再起動パルスを出力して起動状態とする定常回転検知手段を備えて、回転異常時には上記カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項９記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１１】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段とタイマを設け、起動または再起動期間を上記タイマで設定して切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１２】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設け、上記カウンタが所定の値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１３】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段と、回転子の速度信号検出手段を設け、上記検出した速度信号が所定の値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１４】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設け、検出した回転子の位置信号が所定の組み合わせの値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１５】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設け、各相の電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせの値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１６】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段と、必要に応じてタイマまたは回転子の速度信号検出手段を設け、上記タイマ設定時間経過または上記速度信号検出値が所定値になることまたはカウンタが所定値になることまたは検出した回転子位置信号が所定の組み合わせ値になることまたは各相の電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせになることの複数のことが成立したことで、起動または再起動期間が終わったとして切り換えることを特徴とする請求項９または請求項１０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１７】
カウンタは、カウンタへの入力の回転子位置信号が所定の時間変化しない場合には、回転異常として再起動パルスを出力して起動状態とし、また強制的にカウントアップするカウンタであることを特徴とする請求項９記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１８】
各相端子電位または各相間電圧差から検出される回転子位置信号に対して電気角π／６ずれた位置を検出する位置検出器と、上記位置検出器の出力と起動指示信号で定まる選択信号を出すホールド回路を設け、起動時または再起動時にはカウンタは上記選択信号で各相の電機子への駆動信号の組み合わせを決めるようにしたことを特徴とする請求項９記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項１９】
各相端子電位または各相間電圧差から検出される回転子位置信号に対して電気角π／６ずれた位置を検出する位置検出器と、上記位置検出器の出力と起動指示信号で定まる選択信号を出すホールド回路を設け、起動時または再起動時の最初の電機子への駆動信号には上記位置検出器出力を用い、以後の起動時または再起動時の駆動にはカウンタが上記選択信号で各相の電機子への駆動信号の組み合わせを決めた信号を用いるようにしたことを特徴とする請求項９記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２０】
各相端子電位の大小または各相間電圧差の大小の比較信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出する微分回路と、該微分回路のエッジ検出で作動し所定時間後に停止するタイマと、上記微分回路でエッジが検出されたタイミングで上記比較信号をラッチし、上記タイマが停止したタイミングでラッチを解除するラッチ回路を設け、上記ラッチ回路出力を組み合わせて回転子位置信号として各相の電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２１】
ラッチ回路が比較信号をラッチしてからラッチ解除するまでのタイマ時間長を電機子への指令回転数に基づいて変化させることを特徴とする請求項２０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２２】
複数相の各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、
上記出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出し、該各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して出力パルス列を与え、また該必要エッジ信号が所定時間得られない場合は疑似パルス列を与えるパルス発生手段と、
上記パルス発生手段出力をカウントするカウンタと、
上記回転子位置信号と上記カウンタの値の関係が所定の関係にない場合に回転異常信号を出力する定常回転検知手段と、
起動及び再起動後設定時間内は上記定常回転検知手段の回転異常信号をマスクし、該設定時間経過後は上記回転異常信号に基づいて再起動パルスを出力する再起動パルス発生手段を備え、起動時と、上記再起動パルスによる再起動時の設定時間内は上記カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２３】
起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段とタイマを設け、起動または再起動期間を上記タイマで設定して切り換えることを特徴とする請求項２２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２４】
回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、
上記検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、
上記検出した速度誤差信号を入力とし、その構成が比例・積分（ＰＩ）フィルタと１次遅れフィルタとの並列回路と、該並列回路の各出力の加算値を入力とする１次遅れフィルタとの直列回路であり、該加算１次遅れ出力を電機子巻線への電流指令値とする速度誤差補償フィルタを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２５】
回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、
上記検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、
上記検出した速度誤差信号を入力とし、その構成が比例・積分（ＰＩ）フィルタと１次遅れフィルタとの直列回路と、上記直列回路とは別に設けた１次遅れフィルタとの並列回路であり、上記並列回路の各出力の加算値を電機子巻線への電流指令値とする速度誤差補償フィルタを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２６】
回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、
上記検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、
上記検出した速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値を得る速度誤差補償フィルタとを備え、ブラシレスモータ用駆動回路への指令回転数に応じて上記速度誤差検出手段の目標回転速度と、上記速度誤差補償フィルタの利得を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２７】
電機子巻線と回転子の相対位置を検出する回転子位置検出手段と、
上記検出した回転子位置で通電相を切り換える転流制御手段と、
回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、
上記検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、
上記検出した速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値を得る速度誤差補償フィルタとを備え、上記転流制御手段で通電相を切り換えて一定時間後に上記電機子巻線への電流指令値の増減を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２８】
起動及び再起動の期間には、電機子巻線に最大電流を与えることを特徴とする請求項１ないし請求項２７いずれか記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項２９】
複数相の各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、
上記出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出し、該各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して出力パルス列を与え、また該必要エッジ信号が所定時間得られない場合は擬似パルス列を与えるパルス発生手段と、上記パルス発生手段出力をカウントするカウンタとを備え、上記カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項３０】
各相端子電位または各相間電圧差補正手段と該出力の各相端子電位または各相間電圧差の大小を比較する比較手段を含む回転子位置信号検出手段で検出した回転子位置信号から電機子巻線駆動信号を得る転流回路と、
上記転流回路出力を加工して台形の駆動信号とする台形駆動信号生成回路を更に備え、上記台形駆動信号を電機子巻線に供給するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項３１】
台形駆動信号生成回路には充放電回路を設け、該充放電回路の時定数を外部からの制御信号で変化させて台形駆動信号の勾配を変えるようにしたことを特徴とする請求項３０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【請求項３２】
回転子位置信号の位相を進める位相進み回路を設け、該位相進み回路の位相進み量を電機子巻線駆動用の台形駆動信号の勾配時間の略１／２相当に設定したことを特徴とする請求項３０記載のブラシレスモータ用駆動回路。
【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駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータの回転駆動制御は、２つの制御機能に大別することができる。１つは各相の電機子巻線に電流を通電するタイミングを制御する転流制御であり、もう１つは回転速度を一定に保持するための速度制御である。転流制御では、電機子巻線と回転子の相対位置を示す回転子位置信号を必要とし、一方、速度制御では回転子の回転速度を示す速度信号を必要とする。
【０００３】
従来の代表的なブラシレスモータの転流切り換え制御には、ホール素子などの回転子位置検出素子が使用されている。しかし、回転子位置検出素子は決して安価なものでなく、更に多くの配線を必要とするため、繁雑でコストの増加を招くという欠点がある。
また、回転子位置検出素子を取り付けることにより、モータの小型薄型化が制限された。また、回転子位置検出素子の出力は温湿度によって変動するため、信頼性の点で問題があった。
【０００４】
この欠点をなくすため、回転子位置を電機子巻線に誘起される逆起電圧信号から検出するブラシレスモータの駆動方式がいくつか提案されている。逆起電圧信号から位置検出を行う駆動方式の代表的なものとして、特公昭５８−２５０３８に記載されているものがある。これには端子電位同士の大小を比較することにより位置検出を行うものと、電機子巻線の中性点電位と端子電位の大小を比較して位置検出を行うものとの両者が開示されている。
【０００５】
このうち中性点電位と端子電位の大小を比較することにより位置検出を行う方式の全体構成を図１２０に示す。図１２０において１２、１３、１４はスター結線されたブラシレスモータの電機子巻線であり、１１は電機子巻線１２、１３、１４に流れる通電電流を切り換えるブリッジ回路である。比較器５００は、電機子巻線の中性点でない各相の端子電位Ｕ、Ｖ、Ｗと中性点電位Ｍを各々比較し、回転子位置を検出する。転流制御手段５０１は、比較器５００により検出された回転子位置に応じてブリッジ回路１１を制御し、所定の相の電機子巻線を通電することにより回転子を回転させている。
更に、この端子電位の比較時に生じる位相遅れを補正する方法として、特開昭５１−１００２１６では、電機子巻線の抵抗降下分を一定値をみなして、分圧抵抗で補正する方法が開示されている。
【０００６】
ところで、電機子巻線に誘起される逆起電圧を利用して回転子位置を検出する駆動方式では、回転子の回転速度が所定値以上に達して電機子巻線の端子に所定の逆起電圧が発生しないと回転子の位置を検出することができない。このため、起動時においては回転子位置を得ることができないので、外部から強制的に回転磁界を与える手段が必要となる。ところが、外部から強制的に回転磁界を与える場合、回転子と電機子巻線の相対位置が正転方向に回転できる位置に常に停止しているとは限らず回転子の位置によっては起動当初逆回転方向にトルクが働くことがあり、正常な起動ができないという問題点を有していた。
【０００７】
この問題点を解消するために、例えば特開昭５７−１７３３８５や特開平２−２３７４９０などで改善案が提案されている。特開昭５７−１７３３８５には、起動時に電機子巻線の特定の相を所定時間通電する手段と、外部より強制的に電機子巻線に回転磁界を与える手段とを設け、起動時において回転子を定位置に固定した後、回転子を回転開始する起動方式が開示されている。特開昭５７−１７３３８５の方式を図１２１を用いて説明する。図１２１（ａ）において、電源５１０には電源スイッチ５１１を介して固定タイマ回路５１２と、３相ＤＣブラシレスモータの電機子巻線１２（Ｕ相）、１３（Ｖ相）、１４（Ｗ相）が接続されている。電機子巻線１２、１３、１４はそれぞれトランジスタ５１５、５１６、５１７のコレクタが接続され、このトランジスタのエミッタは接地されており、駆動回路５１８が構成されている。
また、固定タイマ回路５１２には、切換タイマ回路５１３と回転磁界発生回路５１４とが接続されていて、更にこの切換タイマ回路５１３には切換回路５１９が接続されている。切換回路５１９は、回転磁界発生回路５１４から出力される駆動回路５１８を駆動する電流と、電機子巻線１２、１３、１４より検出される誘起電圧に基づく駆動電流とを切換て駆動回路５１８に供給するものである。この切換回路５１９の出力端には各相のトランジスタ５１５、５１６、５１７のベースが接続されている。また、切換回路５１９の入力端には誘起電圧検出回路５２０が接続されている。この誘起電圧検出回路５２０の入力端には電機子巻線１２、１３、１４が接続されている。また、この切換回路５１９の入力端には回転磁界発生回路５１４から各３相分の出力信号が入力するよう構成されている。
【０００８】
このように構成されているので、電源スイッチ５１１をオンすると、電機子巻線１２、１３、１４の一方が電源に接続され、同時に固定タイマ回路５１２が動作して、電機子巻線１２、１３、１４のある相、例えばＷ相を励磁する図１２１（ｂ）に示す制御信号５２１を回転磁界発生回路５１４に一定時間出力すると同時に切換タイマ回路５１３に出力する。この固定タイマ回路５１２から制御信号５２１が出力されて一定時間経過後、固定タイマ回路５１２がオフする。このオフで、回転磁界発生回路５１４からは、電機子巻線１２、１３、１４をそれぞれ励磁するための図１２１（ｂ）に示す駆動信号５２３、５２４、５２５が切換回路５１９を介してトランジスタ５１５、５１６、５１７のベースにそれぞれ出力される。この切換回路５１９は、切換タイマ回路５１３から出力される図１２１（ｂ）に示す切換指令信号５２２によって図１２１（ａ）に示されている実線の接続状態に切換わり、この切換タイマ回路５１３から出力される切換指令信号５２２がロウになるまで、この接続状態が維持される。
【０００９】
回転磁界発生回路５１４から出力される駆動信号によって駆動回路５１８のトランジスタ５１５、５１６、５１７のベースに順次駆動信号を与え、電機子巻線１２、１３、１４には電源５１０より順次電流が流れ、電機子巻線１２、１３、１４には回転磁界が発生し、回転子は回転を開始する。
このようにしてモータを起動させ、所定時間経過すると切換タイマ回路５１３から出力される切換信号５２２がロウになって、切換回路５１９が切り換わる。誘起電圧検出回路５２０の出力である駆動信号が駆動回路５１８に出力されて、トランジスタ５１５、５１６、５１７が順次駆動し、３相ブラシレスモータは回転を維持する。
【００１０】
次に、特開平２−２３７４９０について説明する。本ブラシレスモータは、回転子の回転位置を検出するための磁電変換素子を設けられている。そして、起動時に、磁電変換素子が検出した回転位置に基づいて、予め起動用に設定された複数の通電パターンの中から回転子の停止位置に対応した所定の通電切換パターンを選択し、この選択された通電切換パターンで固定子電機子巻線への駆動電流を切り換えて、回転磁界を発生させ回転子を起動させる。そして、固定子電機子巻線に発生する誘起電圧が回転子の回転位置を検出するのに必要な値に達したら、誘起電圧から回転子の回転位置を検出し、この検出出力で電機子巻線への駆動電流を切り換え、回転磁界を発生させて回転子を回転駆動させる。
【００１１】
一方、ブラシレスモータの速度制御では、従来から、電機子巻線に流す電流量を制御することにより回転速度を一定に保持する方式が一般的に用いられている。図１２２は、従来のブラシレスモータ用駆動回路の速度制御系のブロック図を示したものである。図１２２において、５３０は回転子の実回転速度を検出して速度信号を出力する速度検出回路、５３１は速度信号の周期を基準クロックでカウントして速度誤差相当のパルス幅を持った速度誤差信号を出力する速度誤差検出回路であり、速度誤差補償フィルタ５３２は、速度誤差信号に基づいて、速度誤差が０になるような電流指令値を電流供給回路５３３に出力する。電流供給回路５３３は電流指令値に基づいてブラシレスモータ５３４の電機子巻線に供給する電流量を調節する。このような従来のブラシレスモータ用駆動回路において、速度誤差補償フィルタは、アナログ・フィルタで構成されており、図１２３に示すようなＰＩフィルタ４６０と１次遅れフィルタ４６４を直列接続したものが用いられていた。
【００１２】
また、従来のブラシレスモータ用駆動回路では、速度信号の周期が基準クロックでカウントされることを利用して、モータへの指令回転数が変わった場合には、上記速度誤差検出器に入力する基準クロックの周波数を指令回転数に比例して変化させて回転数を切り換えていた。
【００１３】
また、ブラシレスモータの回転速度を制御するための速度信号を検出する方式には、従来から速度検出用に専用の周波数発電機を用いる通称ＦＧ方式と呼ばれる方式や、電機子巻線に誘起される逆起電圧信号の振幅が回転速度に比例することを利用して速度を検出する方式がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の端子電位同士の大小を比較することにより位置検出を行う駆動方式は、比較する２つの端子電位のうち一方が通電相となり、もう一方が無通電相となるため、負荷時において通電電流が上昇すると通電相の電機子巻線における抵抗降下の影響が大きくなり、回転子位置信号に位相遅れが生じた。
この位相遅れで転流タイミングに遅れが生じ、発生トルクが減少して回転速度が減少する。回転速度が減少すると、回転速度を上げるために通電電流が上昇し、更に抵抗降下の影響が大きくなるという悪循環を生じる。そして最悪の場合には、負荷に勝るトルクを発生できなくなり停止状態に陥ってしまうという課題があった。
【００１５】
一方、従来の中性点電位と端子電位の大小を比較することにより位置検出を行う駆動方式においては、位置検出信号に位相遅れが生じるという問題は解決するが、中性点をブラシレスモータ内部から引き出す必要があるため、リード処理が複雑になるという課題があった。
【００１６】
また、中性点電位と端子電位との比較で得られる回転子位置信号は、実際に必要とする回転子位置信号に対して電気角で３０度位相がずれているため、位相補正を行わなければならない。通常、位相補正には積分フィルタを用いることが多いが、モータを可変速運転する場合には、積分フィルタの定数を変えなければならない。更に、定数固定であれば過渡状態において転流動作が不安定になるという課題があった。
【００１７】
更に、上記両駆動方式において、駆動トランジスタのスイッチングに伴って端子電位波形に発生するスパイク状のノイズの影響により、回転子位置信号が不正確になるという課題があった。
【００１８】
また、専用の周波数発電機により速度を検出する方式では、機械加工精度の高い周波数発電機が必要で、更に専用の検出器を用いるためスペース効率、コストの面で不利であるという課題があった。
【００１９】
また、逆起電圧の振幅により速度を検出する方式では、駆動電流が電機子巻線に流れることで発生する電圧が逆起電圧に重畳するため、逆起電圧信号の振幅のみを検出することが困難であり、また周囲環境の変化により振幅が変動するといった課題があった。
【００２０】
また、従来ブラシレスモータの起動方式は以上のように構成されており、起動スイッチ投入後、所定相で所定時間待たなければならないので起動に時間がかかるという課題があった。
【００２１】
また、起動時は開ループで起動するので、誘起電圧検出回路からの駆動信号によって定常回転するまで実際にモータが起動し、回転しているかどうか検出できないという課題があった。
【００２２】
また、起動失敗時は再度起動をかける必要があり、起動にさらに時間がかかってしまうという課題があった。
【００２３】
また、従来のブラシレスモータ用駆動回路の速度誤差補償フィルタは、以上のように構成されていたので、低域の外乱が大きい場合に、十分に外乱を圧縮することができず、その結果回転精度の仕様を満足できないといった課題があった。
【００２４】
また、従来のブラシレスモータ用駆動回路では、モータへの指令回転数が変わった場合に、速度誤差検出器に入力する基準クロックの周波数を指令回転数に比例して変化させる機能を備える必要があるという課題があった。
【００２５】
また、従来のブラシレスモータ用駆動回路は、転流のタイミングと電機子巻線電流を増減するタイミングが同期するように構成されていなかったので、電機子巻線の抵抗値と巻線に通電されている電流値で決まる補正値を巻線電位に実駆動期間加減算するといった処理を行うのには適していなかった。
【００２６】
また、従来のブラシレスモータ用駆動回路は矩形波状の駆動信号で駆動トランジスタをスイッチングしていたので、転流時に騒音が発生するという課題があった。
【００２７】
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、負荷時においても回転子位置信号に位相遅れがなく、定常時過渡時を問わず安定に回転駆動でき、またリード処理が複雑でないブラシレスモータの駆動回路を得ることを目的とする。
【００２８】
更に本発明は、駆動トランジスタのスイッチングに伴って端子電位波形にスパイク状の電圧変動が発生しても回転子位置信号が正確に検出できるブラシレスモータの駆動回路を得ることを目的とする。
【００２９】
更に本発明は、専用の速度検出器を設けないで、速度信号を得ることが可能なブラシレスモータの駆動回路を得ることを目的とする。
【００３０】
更に、本発明は、負荷の条件に影響されず、最短時間で確実に起動することが可能なブラシレスモータの駆動方式を得ることを目的とする。
【００３１】
更に、本発明は、低域の外乱が大きい場合でも、外乱を十分に圧縮して高精度な回転を提供するブラシレスモータ用駆動回路を得ることを目的とする。
【００３２】
更に、本発明は、速度誤差検出器の目標回転速度と速度誤差補償フィルタのゲイン要素を切り換えることにより、モータの回転数を安定に変化させることが可能なブラシレスモータ用駆動回路を得ることを目的とする。
【００３３】
更に、本発明は、転流のタイミングと電機子巻線電流を増減するタイミングが同期するように構成されたブラシレスモータ用駆動回路を得ることを目的とする。
【００３４】
更に、本発明は、転流時の騒音が少ないブラシレスモータ用駆動回路を得ることを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るブラシレスモータ用駆動回路は、スター結線された電機子の複数の巻線で回転子を駆動する構成であって、
上記回転子を駆動するための駆動電圧を上記複数の巻線間に加えて、この駆動電圧により電流が送出される相の巻線を送出側通電巻線とし、電流が流れ込む相の巻線を流入側通電巻線とし、駆動電圧が印加されていない相の巻線を無通電巻線として、
上記電機子巻線の抵抗と巻線電流で決まる補正値を、上記送出側通電巻線の検出端子電位から実駆動期間減算し、上記流入側通電巻線の検出端子電位に上記補正値を実駆動期間加算する各相端子電位補正手段と、
上記各相端子電位補正後の各相端子電位の大小を比較する比較手段とを備え、上記比較手段で検出した回転子位置信号で各相の電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００３６】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、スター結線された電機子の複数の巻線で回転子を駆動する構成であって、
上記回転子を駆動するための駆動電圧を上記複数の巻線間に加えて、この駆動電圧により電流が送出される相の巻線を送出側通電巻線とし、電流が流れ込む相の巻線を流入側通電巻線とし、駆動電圧が印加されていない相の巻線を無通電巻線として、
上記送出側通電巻線が通電状態から無通電状態に変化する場合は、この通電状態の検出端子電位から、上記電機子巻線の抵抗と巻線電流で決まる補正値を実駆動期間減算し、上記流入側通電巻線が通電状態から無通電状態に変化する場合は、この通電状態の検出端子電位に上記補正値を実駆動期間加算して、各相間の巻線端子電圧差を補正する各相間電圧差補正手段と、
上記補正後の各相間電圧差の大小を比較する比較手段とを備え、上記比較手段で検出した回転子位置信号で各相の電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００３７】
更に、回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がり信号検出手段を設けて、これらの信号検出結果を検出速度信号とみなして速度帰還制御するようにした。
【００３８】
更に、各相の電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を実駆動期間信号として各相端子電位補正手段に与えるようにした。
【００３９】
更に、各相の電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を実駆動期間信号として各相間電圧差補正手段に与えるようにした。
【００４０】
更に、電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路に直列に接続した実電流検出抵抗を設け、この検出抵抗に流れる電流を巻線電流として各相端子電位補正手段に与えるようにした。
【００４１】
更に、電機子巻線を励磁駆動するブリッジ回路に直列に接続した実電流検出抵抗を設け、この検出抵抗に流れる電流を巻線電流として各相間電圧差補正手段に与えるようにした。
【００４２】
更に、各相端子電位の大小または各相間電圧差の大小の比較信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出する微分回路と、この微分回路でエッジが検出されたタイミングで上記比較信号をラッチするラッチ回路とを設け、各ラッチ回路出力を組み合わせて回転子位置信号として各相の電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００４３】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、複数相の電機子巻線で回転子を駆動するブラシレスモータの各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、上記出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出して各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して一方の出力とし、また必要エッジ信号をカウントして起動時の各相の電機子巻線の印加駆動信号とするカウンタと、このカウンタの一方の出力を入力とし、この入力が所定時間得られない場合はカウンタをカウントアップするパルス発生手段を備え、起動時には上記カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００４４】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、複数相の電機子巻線で回転子を駆動するブラシレスモータの各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、上記出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出して各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して一方の出力とし、また必要エッジ信号をカウントして起動時の各相の電機子巻線の印加駆動信号とするカウンタと、このカウンタの一方の出力を入力とし、この入力が所定時間得られない場合はカウンタをカウントアップするパルス発生手段と、上記回転子位置信号と上記カウンタ出力との組み合わせでモータの回転を監視して回転異常時には再起動パルスを出力して起動状態とする定常回転検知手段を備え、回転異常時にはカウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００４５】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段とタイマを設け、起動または再起動期間をタイマで設定して切り換えるようにした。
【００４６】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設け、上記カウンタが所定の値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えるようにした。
【００４７】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段と、回転子の速度信号検出手段を設け、検出した速度信号が所定の速度になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えるようにした。
【００４８】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設けて、検出した回転子の位置信号が所定の組み合わせの値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えるようにした。
【００４９】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段を設け、各相の電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせの値になることで起動または再起動期間が終わったとして切り換えるようにした。
【００５０】
更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号によって各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段と、必要に応じてタイマまたは回転子の速度信号検出手段を設け、タイマ設定時間経過または速度信号検出値が所定速度になることまたはカウンタが所定値になることまたは検出した回転子位置信号が所定の組み合わせ値になることまたは各相の電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせになることの複数のことが成立したことで起動または再起動期間が終わったとして、切り換えるようにした。
【００５１】
更に、カウンタは、カウンタへの入力の回転子位置信号が所定の時間変化しない場合には、回転異常として再起動パルスを出力して起動状態とし、自身をカウントアップするカウンタとした。
【００５２】
更に、各相端子電位または各相間電圧差から検出される回転子位置信号に対して電気角π／６ずれた位置を検出する位置検出器と、この位置検出器の出力と起動指示信号で定まる選択信号を出すホールド回路を設け、起動時または再起動時にはカウンタは上記選択信号で各相の電機子への駆動信号の組み合わせを決めるようにした。
【００５３】
更に、各相端子電位または各相間電圧差から検出される回転子位置信号に対して電気角π／６ずれた位置を検出する位置検出器と、この位置検出器の出力と起動指示信号で定まる選択信号を出すホールド回路を設け、起動時または再起動時の最初の電機子への駆動信号には上記位置検出器出力を用い、以後の起動時または再起動時の駆動にはカウンタが上記選択信号で各相の電機子への駆動信号の組み合わせを決めた信号を用いるようにした。
【００５４】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、基本構成に更に、各相端子電位の大小または各相間電圧差の大小の比較信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出する微分回路と、この微分回路のエッジ検出で作動し所定時間後に停止するタイマと、微分回路でエッジが検出されたタイミングで比較信号をラッチし、タイマが停止したタイミングでラッチを解除するラッチ回路を設け、上記ラッチ回路出力を組み合わせて回転子位置信号として各相の電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００５５】
また更に、ラッチ回路が比較信号をラッチしてからラッチ解除するまでのタイマ時間長を電機子への指令回転数に基づいて変化させるようにした。
【００５６】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、複数相の各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、この出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出し、各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して出力パルス列を与え、また必要エッジ信号が所定時間得られない場合は疑似パルス列を与えるパルス発生手段と、このパルス発生手段出力をカウントするカウンタと、回転子位置信号とカウンタの値の関係が所定の関係にない場合に回転異常信号を出力する定常回転検知手段と、起動及び再起動後設定時間内は上記定常回転検知手段の回転異常信号をマスクし、設定時間経過後は上記回転異常信号に基づいて再起動パルスを出力する再起動パルス発生手段を備え、起動時と、再起動パルスによる再起動時の設定時間内は、カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００５７】
また更に、起動時または再起動時にはカウンタの値に基づいて、その後の定常時には回転子位置信号に基づいて各相の電機子巻線を駆動するよう切り換える切り換え手段とタイマを設け、起動または再起動期間をタイマで設定して切り換えるようにした。
【００５８】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、この検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、この検出した速度誤差信号を入力とし、その構成が比例・積分（ＰＩ）フィルタと１次遅れフィルタとの並列回路と、並列回路の各出力の加算値を入力とする１次遅れフィルタとの直列回路であり、加算１次遅れ出力を電機子巻線への電流指令値とする速度誤差補償フィルタを備えた。
【００５９】
また、回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、この検出した速度誤差信号を入力とし、その構成が比例・積分フィルタと１次遅れフィルタとの直列回路と、この直列回路とは別に設けた１次遅れフィルタとの並列回路であり、この並列回路の各出力の加算値を電機子巻線への電流指令値とする速度誤差補償フィルタを備えた。
【００６０】
また、回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、この検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、この検出した速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値を得る速度誤差補償フィルタとを備え、ブラシレスモータ用駆動回路への指令回転数に応じて速度誤差検出手段の目標回転速度と、速度誤差補償フィルタの利得を変化させるようにした。
【００６１】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、電機子巻線と回転子の相対位置を検出する回転子位置検出手段と、この検出した回転子位置で通電相を切り換える転流制御手段と、回転子が回転している速度を検出する速度検出手段と、この検出した回転子の実回転速度と目標回転速度との差を速度誤差信号として出力する速度誤差検出手段と、この検出した速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値を得る速度誤差補償フィルタとを備え、転流制御手段で通電相を切り換えて一定時間後に電機子巻線への電流指令値の増減を行うようにした。
【００６２】
また更に、起動及び再起動の期間には、電機子巻線に最大電流を与えるようにした。
【００６３】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、複数相の各相端子電位または各相間電圧差から回転子の位置信号を検出する回転子位置信号生成手段と、この出力の回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出し、各検出エッジ信号から必要エッジ信号を選択して出力パルス列を与え、また必要エッジ信号が所定信号得られない場合は疑似パルス列を与えるパルス発生手段と、このパルス発生手段出力をカウントするカウンタとを備え、カウンタ出力で電機子巻線の印加駆動を行うようにした。
【００６４】
本発明の他のブラシレスモータ用駆動回路は、基本構成に更に、各相端子電位または各相間電圧差補正手段と該出力の各相端子電位または各相間電圧差の大小を比較する比較手段を含む回転子位置信号検出手段で検出した回転子位置信号から電機子巻線駆動信号を得る転流回路と、この転流回路出力を加工して台形の駆動信号とする台形駆動信号生成回路を更に備え、この台形駆動信号を電機子巻線に供給するようにした。
【００６５】
更に、台形駆動信号生成回路には充放電回路を設け、この充放電回路の時定数を外部からの制御信号で変化させて台形の勾配を変えるようにした。
【００６６】
更に、回転子位置信号の位相を進める位相進み回路を設け、この位相進み回路の位相進み量を電機子巻線駆動用の台形駆動信号の勾配時間の略１／２相当に設定するようにした。
【００６７】
【作用】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、検出された各相の巻線端子電位に実駆動期間のみ巻線電流分の電圧補正がされ、補正後の各相端子電位の比較結果の信号組み合わせにより電機子が駆動される。
【００６８】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、検出された各相間の巻線端子電圧差に実駆動期間のみ巻線電流分の電圧補正がされ、補正後の各相間電圧差の比較結果の信号組み合わせにより電機子が駆動される。
【００６９】
更に、回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がり信号が検出速度信号とみなされて帰還制御される。
【００７０】
更に、ブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を実駆動状態として巻線端子電位の補正期間とされる。
【００７１】
更に、ブリッジ回路への駆動信号が駆動状態にある期間を実駆動状態として各相間の巻線端子電圧差の補正期間とされる。
【００７２】
更に、ブリッジ回路に直列接続された抵抗に流れる電流が巻線電流として検出され、巻線端子電位への補正電圧として用いられる。
【００７３】
更に、ブリッジ回路に直列接続された抵抗に流れる電流が巻線電流として検出され、各相間の巻線端子電圧差への補正電圧として用いられる。
【００７４】
更に、各巻線電位または相間電圧差どうしの大小比較信号がいったん微分され、この微分信号が得られたタイミングで比較信号がラッチされてノイズに影響されない新しい回転子の位置信号が生成される。これらの位置信号の組み合わせから電機子巻線が駆動される。
【００７５】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジの内の必要信号が選択され、起動時にはこの選択された必要信号を用いて電機子巻線が駆動される。
【００７６】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジの内の必要信号が選択され、またモータの回転状態が監視され、回転異常時にはこの選択された必要信号を用いて電機子巻線が駆動される。
【００７７】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間はタイマ相当の設定時間で定められる。
【００７８】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間はカウンタがカウントアップして所定値になることで定められる。
【００７９】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間は回転子の検出速度相当が所定速度になることで定められる。
【００８０】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間は検出した回転子の位置信号が所定の値になることで定められる。
【００８１】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間は電機子への駆動信号が所定の値になることで定められる。
【００８２】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えがされ、起動期間は設定時間経過、設定速度に到達、所定数カウント、回転子位置信号が定常、電機子への駆動信号が定常の複数の条件が成立することで定められる。
【００８３】
更に、カウンタの動作がモニタされ、出力がない場合は回転異常とみなされて再起動状態となる。
【００８４】
更に、別の所定の電気角離れた位置を検出する位置信号により、起動時または再起動時の電機子への駆動信号の組み合わせが定められる。
【００８５】
更に、別の所定の電気角離れた位置を検出する位置信号により、起動時または再起動時の最初の駆動信号はこの位置信号で、その後の起動時または再起動時の電機子への駆動信号の組み合わせはこの位置信号と他の条件とで定められる。
【００８６】
更に、各巻線電位または相間電圧差どうしの大小比較信号を所定のタイミングで所定時間ラッチすることにより、変動のない波形整形された回転子位置信号を得、この回転子位置信号の組み合せから電機子巻線が駆動される。
【００８７】
更に、ラッチを解除するタイマ時間は、外部からの電機子への指令回転数に基づいて変化する。
【００８８】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、起動時及び再起動時には、モータを正転させる強制的な通電相になるよう切り換え、また、起動あるいは再起動の後、所定時間経過した後に回転異常となった場合に再起動状態となる。
【００８９】
更に、起動時から定常時への駆動切り換えはタイマで設定されて、確実に移行する。
【００９０】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路では、比例積分（ＰＩ）フィルタに並接された低域外乱が圧縮される１次遅れフィルタを経由して、速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値に変換される。
【００９１】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路では、比例積分（ＰＩ）フィルタと１次遅れフィルタとの直列回路に並設された低域外乱が圧縮される１次遅れフィルタを経由して、速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値に変換される。
【００９２】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路では、目標回転速度と、速度誤差補償フィルタの利得がモータへの指令回転数により変化して、速度誤差信号から電機子巻線への電流指令値が得られ、速度誤差検出器への基準クロックは一定でもよい。
【００９３】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路では、通電相の切り換えを行った後、一定時間後に電機子巻線への電流量の増減が指令される。
【００９４】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路では、起動時及び再起動時には電機子に最大電流が与えられ、確実に起動する。
【００９５】
この発明のブラシレスモータ用駆動回路は、回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジ内の必要信号が選択され、この必要信号をカウントしたカウンタ値で電機子巻線が駆動される。
【００９６】
更に、矩形波状の駆動信号を加工して台形波状の駆動信号を生成する手段を設け、この台形波状の駆動信号で電機子巻線が駆動される。
【００９７】
更に、台形波状の駆動信号の勾配は外部からの制御信号で変化する。
【００９８】
更に、位相進み回路により、台形波状の駆動信号の略勾配中心と最適な転流タイミングが一致する。
【００９９】
【実施例】
実施例１．
本発明は、各相電機子巻線電圧を検出し、そのままでは位相遅れが生じるので実負荷状態でのみ負荷抵抗と電流の積である補正電圧を印加して補正し、実負荷状態での正しい位相での端子電圧を得て、この巻線端子電圧を基に転流回路で各電機子巻線の駆動電圧を生成するようにした。
更に、各相電機子巻線電圧から等価的なモータの速度を検出し、この検出速度を帰還して回転子の速度制御に利用した例を説明する。
本実施例では、この考えによるブラシレスモータの駆動装置の構成と動作を説明する。図１は本発明によるブラシレスモータの駆動装置の第１の実施例の全体構成を示すブロック図である。図１において、１２、１３、１４は中性点非接地３相スター結線されたブラシレスモータの電機子巻線であり、１１は駆動トランジスタ群ＴＲ１〜ＴＲ６を通電制御して電機子巻線１２、１３、１４に所定の駆動電流を供給するブリッジ回路である。電機子巻線１２、１３、１４については便宜的にＵ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ぶことにする。１は端子電位を補正して補正端子電位信号１ａ、１ｂ、１ｃを出力する端子電位補正回路、２は補正された各相の端子電位の大小を比較して論理信号２ａ、２ｂ、２ｃを得る比較回路、３は論理信号２ａ、２ｂ、２ｃを波形整形して回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを得る波形整形回路であり、上記１、２、３の部材を含んで回転子位置信号生成回路４が構成される。５はモータの回転をイネーブルするモータ回転信号が入力される端子、６はパルス発生回路、７はカウンタ回路、８は切換信号発生回路であり、転流回路９は、回転子位置信号生成回路４、端子５、カウンタ回路７、切換信号発生回路８から入力される信号の状態に応じて駆動信号９ａ〜９ｆを出力して駆動トランジスタ群ＴＲ１〜ＴＲ６をスイッチング制御する。
【０１００】
図２に端子電位補正回路１の具体的な一構成例を示す。図２において、２０〜３４はｎｐｎトランジスタ、３５はｐｎｐトランジスタ、３６〜５６は抵抗、５７〜６０は定電流源であり、ｎｐｎトランジスタ２０のベースにはＵ相端子電位が、ｎｐｎトランジスタ２５のベースにはＶ相端子電位が、ｎｐｎトランジスタ３０のベースにはＷ相端子電位が入力され、ｐｎｐトランジスタ３５のベースには電機子巻線抵抗降下に係る電圧が入力される端子６１が接続されている。また、６２〜６７は端子電位の補正を切り換える補正切り換え信号が入力される端子である。各相の補正された端子電位は、１ａ、１ｂ、１ｃとして出力される。
【０１０１】
図３に比較回路２の具体的な一構成例を示す。図３において、７０〜８１は抵抗、８２〜８４は差動増幅回路、８５〜８７はコンパレータで、差動増幅回路８２の非反転入力端子と差動増幅回路８３の反転入力端子には各々抵抗７０、７５を介して補正されたＵ相端子電位１ａが、差動増幅回路８３の非反転入力端子と差動増幅回路８４の反転入力端子には各々抵抗７４、７９を介して補正されたＶ相端子電位１ｂが、差動増幅回路８４の非反転入力端子と差動増幅回路８２の反転入力端子には各々抵抗７８、７１を介して補正されたＷ相端子電位１ｃが入力されている。差動増幅回路８２、８３、８４の反転入力端子は抵抗７３、７７、８１を介して差動増幅回路８２、８３、８４の出力端子にも接続され、各々の出力端子はコンパレータ８５、８６、８７の非反転入力端子に接続されている。更に、差動増幅回路８２、８３、８４の非反転入力端子とコンパレータ８５、８６、８７の反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。差動増幅回路８２はＶｒｅｆを中心電圧とした１ａと１ｃの差動増幅信号を出力する。この差動増幅信号とＶｒｅｆとをコンパレータ８５で比較し、論理信号２ａを得る。同様の手順で論理信号２ｂ、２ｃを得る。
【０１０２】
図４は、端子電位を補正しない場合の、無負荷時における各相の端子電位波形と、比較回路２から出力される論理信号２ａ、２ｂ、２ｃと、通電相の関係を示したものである。実際の端子電位波形には転流時にスパイク状の電圧変動が発生するが、ここでは説明を簡単にするために省略する。無負荷時においては、通電電流量が少ないため、電機子巻線での抵抗降下はほとんど無視でき、端子電位波形は図４に示したように左右対称形となり、回転子と所定の位相関係にある論理信号を得ることができる。
一方、図５は、端子電位を補正しない場合の、負荷時における各相の端子電位波形と、比較回路２から出力される論理信号２ａ、２ｂ、２ｃと、通電相の関係を示したものである。負荷時においては、通電電流があるため、電機子巻線での抵抗降下の影響が無視できなくなってくる。比較する２つの端子電位は、一方が通電相となり、もう一方が無通電相となる。例えば、Ｖ→ＷからＵ→Ｗへ通電を切り換える時には、Ｖ相とＵ相の端子電位を比較するが、Ｖ相は通電相となり、Ｕ相は無通電相となる。通電相であるＶ相の端子電位波形には抵抗降下分の電圧が重畳されている。一方Ｕ相には電流が流れていないので、端子電位には逆起電圧のみが発生している（ブリッジ回路の電源電圧はＶccに固定され、中性点は非接地であるので、中性点の電位が抵抗降下分だけ下がり、実際に観測される端子電位波形としては、無通電相であるＵ相の端子電位がレベルダウンした形になる）。したがって、Ｖ相端子電位とＵ相端子電位の電位レベルが一致する位置にズレが生じ、得られる論理信号は、例として図５の２ｂで示すように無負荷時の場合に比べて位相が遅れてしまう。
【０１０３】
この位相遅れが発生する問題を解決するためには、通電されている相の端子電位から抵抗降下分の電圧を加算あるいは減算してから、端子電位の大小を比較して、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃを得るような構成にすれば良い。例えばＵ相については、Ｕ相からＶ相あるいはＷ相に通電されている時に抵抗降下分の電圧を減算し、Ｖ相あるいはＷ相からＵ相に通電されている時に抵抗降下分の電圧を加算するような構成にすれば良い。
【０１０４】
以下、端子電位補正回路１の具体的動作について、図を参照しながら説明する。図２には、Ｕ、Ｖ、Ｗ３相分の端子電位補正回路を示したが、ここではＵ相の端子電位補正回路に着目して説明する。
まず、端子６２および端子６３がハイ・レベルの場合について考える。この時、ｎｐｎトランジスタ２２、ｎｐｎトランジスタ２４のコレクタ電位は０となるので、ｎｐｎトランジスタ２１、ｎｐｎトランジスタ２３のエミッタ電位も０となり、抵抗３７、抵抗４０には電流が流れない。したがって、抵抗３６（抵抗値Ｒ1 ）に流れる電流は定電流源５７から供給されるｉ1 のみであり、Ｕ相端子電位補正回路の出力端子で観測される電位は、端子電位補正回路の入力値から、トランジスタ２０のベース−エミッタ間電圧（Ｖbe）と抵抗３６での抵抗降下電圧を引いた値となる。
１ａ＝Ｕ−Ｖbe−Ｒ1 ・ｉ1               （１）
【０１０５】
次に、端子６２および端子６３がロウ・レベルの場合について考える。端子６１には、Ｖirなる電位が入力されているとする。この時、ｎｐｎトランジスタ２２、ｎｐｎトランジスタ２４のコレクタ電位はＶir＋Ｖbe（Ｖ）となるので、ｎｐｎトランジスタ２１、ｎｐｎトランジスタ２３のエミッタ電位はＶirとなり、抵抗３７（抵抗値Ｒ2 ）、抵抗４０（抵抗値Ｒ2 ）には各々Ｖir／Ｒ2 の電流が流れる。したがって、抵抗３６に流れる電流は定電流源５７から供給されるｉ1 と抵抗３７、抵抗４０に流れる電流を足したものであり、Ｕ相端子電位補正回路の出力端子で観測される電位は、式（２）の様になる。
0003640421.tif 000002
端子６２がハイ・レベルで端子６３がロウ・レベルの場合、あるいは端子６２がロウ・レベルで端子６３がハイ・レベルの場合には、抵抗３７、抵抗４０のどちらかにしかＶir／Ｒ2 の電流が流れないので、Ｕ相端子電位補正回路の出力端子で観測される電位は、式（３）の様になる。
0003640421.tif 000003
【０１０６】
結局、抵抗降下分の電圧を加算したい場合（Ｖ→Ｕ、Ｗ→Ｕ通電時）には端子６２、端子６３をハイ・レベルに設定し、抵抗降下分の電圧を減算したい場合（Ｕ→Ｖ、Ｕ→Ｗ通電時）には端子６２、端子６３をロウ・レベルに設定すれば端子電位を補正することが可能である。
また、Ｕ相が無通電相で補正する必要がない時（Ｖ→Ｗ、Ｗ→Ｖ通電時）には、端子６２をハイ・レベル、端子６３をロウ・レベルに設定するか、あるいは端子６２をロウ・レベル、端子６３をハイ・レベルに設定すれば良い。同様にＶ相に対しては、抵抗降下分の電圧を加算したい場合（Ｕ→Ｖ、Ｗ→Ｖ通電時）には端子６４、端子６５をハイ・レベルに設定し、抵抗降下分の電圧を減算したい場合（Ｖ→Ｕ、Ｖ→Ｗ通電時）には端子６４、端子６５をロウ・レベルに設定し、補正する必要がない時（Ｕ→Ｗ、Ｗ→Ｕ通電時）には、端子６４をハイ・レベル、端子６５をロウ・レベルに設定するか、あるいは端子６４をロウ・レベル、端子６５をハイ・レベルに設定すれば良い。
更にＷ相に対しては、抵抗降下分の電圧を加算したい場合（Ｕ→Ｗ、Ｖ→Ｗ通電時）には端子６６、端子６７をハイ・レベルに設定し、抵抗降下分の電圧を減算したい場合（Ｗ→Ｕ、Ｗ→Ｖ通電時）には端子６６、端子６７をロウ・レベルに設定し、補正する必要がない時（Ｕ→Ｖ、Ｖ→Ｕ通電時）には、端子６６をハイ・レベル、端子６７をロウ・レベルに設定するか、あるいは端子６６をロウ・レベル、端子６７をハイ・レベルに設定すれば良い。上記、通電相と端子６２〜６７に入力する補正切り換え信号の関係をタイミングチャートにまとめたものを図６（ｂ）に示す。
【０１０７】
また図６（ａ）は、検出した巻線端子電位に、実駆動期間のみ抵抗・電流の積を補正するための具体的な補正切り換え信号生成回路１６の詳細回路図である。本実施例では、入力として回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを使用して、論理素子の組み合わせで端子電位補正回路１の各端子６２〜６７へ図６（ｂ）に示す切り換え信号を送っている。
また本実施例では図１に示すように、電流制御回路２１１とそのバッファアンプ２１２、抵抗２１３、駆動トランジスタ２１４とで電機子に流れる巻線電流の電流制御をしているので、補正回路１の端子６１に電流制御回路２１１の出力を用いている。
電流制御回路２１１は、論理パルス信号２０１から実際の回転速度と指令回転速度との誤差を検出し、検出した誤差が零になるように電機子巻線に通電する電流量を制御する。
尚、本実施例においては、３相ブラシレスモータに適用した例について記述したが、３相に限らず複数相のブラシレスモータ全般に適用可能であることは明白である。また、本実施例においてトランジスタ回路で構成した手段をＯＰアンプやディジタルＩＣで構成しても良い。
【０１０８】
実施例２．
本実施例では、各相電機子巻線電圧を検出し、そのままでは位相遅れが生じるので実負荷状態でのみ負荷抵抗と電流の積である補正電圧を各相の電圧差に印加して補正し、実負荷状態での正しい位相での端子電圧を得て、この巻線端子電圧を基に転流回路で各電機子巻線の駆動電圧を生成するようにした。
本実施例では、この考えによるブラシレスモータの駆動装置の構成と動作を説明する。図８は本発明によるブラシレスモータの駆動装置の第２の実施例の全体構成を示すブロック図である。図８において実施例１と同一の部材は同一番号で示した。端子間電圧を補正して補正端子間電圧信号１００ａ〜１００ｆを出力する端子間電圧補正回路１００、補正された端子間電圧を比較して論理信号１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを得る比較回路１０１、波形整形回路３を含んで回転子位置信号生成回路１０２が構成されている。
【０１０９】
図９に端子間電圧補正回路１００の具体的な一構成例を示す。図９において、１１０〜１２７はｎｐｎトランジスタ、１２８はｐｎｐトランジスタ、１２９〜１５５は抵抗、１５６〜１６２は定電流源であり、ｎｐｎトランジスタ１１０、１１７のベースにはＵ相端子電位が、ｎｐｎトランジスタ１１６、１２３のベースにはＶ相端子電位が、ｎｐｎトランジスタ１１１、１２２のベースにはＷ相端子電位が入力され、ｐｎｐトランジスタ１２８のベースには電機子巻線抵抗降下に係る電圧が入力される端子１６３が接続されている。また、１６４〜１６９は端子間電圧の補正を切り換える補正切り換え信号が入力される端子である。補正された端子間電圧は、１００ａ〜１００ｆとして出力される。
【０１１０】
端子間電圧補正回路の具体的動作について図を参照しながら説明する。図９において、電源電圧をＶcc、抵抗１２９、１３１、１３８、１４０、１４７、１４９の抵抗値をＲ3 、抵抗１３０、１３９、１４８の抵抗値をＲ4 、抵抗１３４、１３５、１４３、１４４、１５２、１５３の抵抗値をＲ5 、定電流源１５６、１５７、１５９〜１６２から供給される電流値をｉ2 、ｎｐｎトランジスタのベース電流をｉb 、端子１６３に入力される電圧をＶirとする。
【０１１１】
まず、端子１６４がハイ・レベルの場合について考える。この時ｎｐｎトランジスタ１１３のエミッタ電位は０となり、抵抗１３４には電流が流れない。抵抗１３０には、ｎｐｎトランジスタ１１０のエミッタ端子からｎｐｎトランジスタ１１１のエミッタ端子の方向に、（Ｕ−Ｗ）／Ｒ4 なる電流が流れる。したがって、抵抗１２９に流れる電流は、ｉ2 ＋（Ｕ−Ｗ）／Ｒ4 −ｉb となり、端子間電圧補正回路１００から出力される１００ａは、式（４）の様になる。
0003640421.tif 000004
一方、端子１６４がロウ・レベルの場合、抵抗１３４にもＶir／Ｒ5 なる電流が流れ、端子間電圧補正回路１００から出力される１００ａは、式（５）の様になる。
0003640421.tif 000005
他の端子間電圧についても同様の手順で考えると、端子１６４〜１６９のロジック・レベルと１００ａ〜１００ｆの関係は図１０の様になる。
【０１１２】
図１１に比較回路１０１の具体的な一構成例を示す。図１１において、１７０〜１７２はコンパレータである。コンパレータ１７０は１００ｂと１００ａを比較して論理信号１０１ａを出力し、コンパレータ１７１は１００ｄと１００ｃを比較して論理信号１０１ｂを出力し、コンパレータ１７２は１００ｆと１００ｅを比較して論理信号１０１ｃを出力する。
比較回路１０１の具体的動作について考える。端子１６４および端子１６５がハイ・レベルの場合、コンパレータ１７０からはＵ＞Ｗなる論理信号１０１ａが出力される。端子１６４がロウ・レベルで端子１６５がハイ・レベルの場合には、｛Ｕ＋（Ｒ4 ・Ｖir）／（２・Ｒ5 ）｝＞Ｗなる論理信号１０１ａが出力される。逆に、端子１６４がハイ・レベルで端子１６５がロウ・レベルの場合には、｛Ｕ−（Ｒ4 ・Ｖir）／（２・Ｒ5 ）｝＞Ｗなる論理信号１０１ａが出力される。
【０１１３】
図５に示したように、Ｕ相とＷ相の端子電位が一致したことにより回転子位置を検出するのは、Ｕ→ＶからＷ→Ｖへ通電を切り換える時と、Ｖ→ＵからＶ→Ｗへ通電を切り換える時であるが、どちらの場合も比較時点においてＵ相は通電相でＷ相は無通電相となるので、Ｕ相端子電位には抵抗降下分の電圧が重畳されている。したがって、比較時点においてＵ相端子電位から抵抗降下分の電圧を補正する必要がある。Ｕ→ＶからＷ→Ｖへ通電を切り換える時はＵ相端子電位から抵抗降下分の電圧を減算する必要があり、Ｖ→ＵからＶ→Ｗへ通電を切り換える時はＵ相端子電位に抵抗降下分の電圧を加算する必要がある。したがって、（Ｒ4 ・Ｖir）／（２・Ｒ5 ）を電機子巻線抵抗降下に係る電圧になるようにＲ４、Ｒ５を設定し、Ｕ→Ｖ通電時には端子１６４をハイ・レベル、端子１６５をロウ・レベルに、Ｖ→Ｕ通電時には端子１６４をロウ・レベル、端子１６５をハイ・レベルにしておけば、抵抗降下分の電圧を補正したＵ相端子電位とＷ相端子電位を比較して論理信号１０１ａを得ることになるので、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。
【０１１４】
他の端子間電圧についても同様の手順で考えることができ、Ｖ→Ｗ通電時には端子１６６をハイ・レベル、端子１６７をロウ・レベルに、Ｗ→Ｖ通電時には端子１６６をロウ・レベル、端子１６７をハイ・レベルに、Ｗ→Ｕ通電時には端子１６８をハイ・レベル、端子１６９をロウ・レベルに、Ｕ→Ｗ通電時には端子１６８をロウ・レベル、端子１６９をハイ・レベルに設定すれば、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。上記、通電相と端子１６４〜１６９に入力する補正切り換え信号の関係を図１２に示す。
【０１１５】
実施例３．
本実施例では、実施例１で述べた各相電機子巻線電圧を検出し、実負荷状態でのみ負荷抵抗と電流の積である補正電圧を印加して補正した後の、実負荷状態での正しい位相での端子電圧を基に、転流回路で各電機子巻線の駆動信号を生成するが、この際の補正切り換え信号として上記駆動信号を用いるようにした。
本実施例では、この考えによるブラシレスモータの駆動装置の構成と動作を説明する。図１３は本発明によるブラシレスモータの駆動装置の第３の実施例の全体構成を示すブロック図である。図１３において実施例１と同一の部材は同一番号で示した。本実施例では、駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆが各々端子電位補正回路１の端子６３、端子６５、端子６７、端子６２、端子６４、端子６６に入力される。
【０１１６】
実施例１の図６に示した補正切り換え信号は転流に同期した信号である。したがって、駆動トランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を順次スイッチングする駆動信号を補正切り換え信号にも使用することが可能である。図１のようにブリッジ回路１１が構成された場合の通電相と駆動信号９ａ〜９ｆの関係を図７に示す。図６の端子６２、端子６３、端子６４、端子６５、端子６６、端子６７に対する補正切り換え信号と駆動信号９ｄ、９ａ、９ｅ、９ｂ、９ｆ、９ｃは各々一致している。したがって、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置の一実施例を図１３に示すように構成することが可能である。
【０１１７】
実施例４．
本実施例は、実施例２と実施例３を併せた例である。即ち、各相電機子巻線電圧を検出し、実負荷状態でのみ負荷抵抗と電流の積である補正電圧を各相の電圧差に印加して補正し、正しい位相での端子電圧を基に転流回路で各電機子巻線の駆動信号を生成するが、この際の補正切り換え信号を駆動信号から得るようにした。
図１４は本発明のブラシレスモータの駆動装置の第４の実施例の全体構成を示すブロック図である。図１４において実施例２と同一の部材は同一番号で示した。本実施例では、駆動信号９ａが端子間電圧補正回路１００の端子１６５、端子１６８に、駆動信号９ｂが端子間電圧補正回路１００の端子１６４、端子１６７に、駆動信号９ｃが端子間電圧補正回路１００の端子１６６、端子１６９に入力される。
【０１１８】
端子間電圧を補正する場合も、実施例３と同様に、駆動トランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を順次スイッチングする駆動信号を補正切り換え信号に用いることが可能である。例えば、端子１６４に入力する補正切り換え信号は、Ｕ→Ｖ通電時にハイ・レベル、Ｖ→Ｕ通電時にロウ・レベルであれば良いので、駆動信号９ｂ、９ｅを使用することが可能である。同様に端子１６５に入力する補正切り換え信号には駆動信号９ａ、９ｄを、端子１６６に入力する補正切り換え信号には駆動信号９ｃ、９ｆを、端子１６７に入力する補正切り換え信号には駆動信号９ｂ、９ｅを、端子１６８に入力する補正切り換え信号には駆動信号９ａ、９ｄを、端子１６９に入力する補正切り換え信号には駆動信号９ｃ、９ｆを使用することが可能である。したがって、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置の一実施例を図１４に示すように構成することが可能である。
【０１１９】
実施例５．
本実施例では、実負荷状態でのみ負荷抵抗と電流の積である補正電圧を印加する際の負荷電流値として、負荷電流検出用のセンス抵抗を設けてこの検出電圧で実負荷電流を得るようにした。
本実施例では、この考えによるブラシレスモータの駆動装置の構成と動作を説明する。図１５において、実施例１と同一の部材は同一番号で示した。本実施例では、ＴＲ４〜ＴＲ６の共通エミッタ端子と端子電位補正回路１の端子６１が接続されている。
【０１２０】
図１５において、抵抗１０は駆動トランジスタＴＲ４〜ＴＲ６の共通エミッタ端子に接続されているので、電機子巻線に流れる電流は抵抗１０にも流れる。したがって、抵抗１０における電圧降下として、電機子巻線に通電されている電流量を検出することが可能である。電機子巻線に流れている電流をＩL 、１相分の電機子巻線抵抗の抵抗値をｒ、抵抗１０の抵抗値をＲs とすると、電機子巻線での抵抗降下はＩL ・ｒ、端子６１に入力される電位はＩL ・Ｒs である。端子電位補正回路で補正される電圧は、
Ｒ1 ・ＩL ・Ｒs ／Ｒ2 
であるので、この値がＩL ・ｒに等しくなるようにＲ1 、Ｒ2 、Ｒs を設定すれば良い。
【０１２１】
実施例６．
実施例２に実施例５の考えを適用した例を説明する。
図１６は本発明のブラシレスモータの駆動装置の第６の実施例の全体構成を示すブロック図である。図１６において実施例２と同一の部材は同一番号で示した。本実施例では、ＴＲ４〜ＴＲ６の共通エミッタ端子と端子間電圧補正回路１００の端子１６３が接続されている。
【０１２２】
端子間電圧を補正する場合も、電機子巻線抵抗降下に係る量の電圧は、実施例５と同様に、ＴＲ４〜ＴＲ６の共通エミッタ端子から検出することが可能であり、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置の一実施例を図１６に示すように構成することが可能である。
【０１２３】
実施例７．
上記実施例では、いずれも波形は乱れのない理想的な波形であるとして動作を説明してきた。しかし実際には波形にはノイズが乗り、動作はチャタリングが生じており、図１８以降に述べるスパイク状のノイズが混入している。こうした波形でも正常に動作するよう考慮した例を説明する。
本実施例ではこうした考慮が払われており、検出信号波形をいったん波形整形回路で正しい安定な形に戻してから上記実施例で述べた補正及び駆動をしようとする。
図１７に波形整形回路３の具体的な一構成例を示す。図１７において、１８０はラッチ回路、１８１〜１８６はＤフリップフロップ、１８７〜１８９はＥＯＲ回路、１９０はＯＲ回路、１９１は単安定マルチバイブレータである。図１８は定常回転状態における端子電位波形および波形整形回路の各部の信号波形を示したものであり、図１９は図１８の時刻Ｔ０〜Ｔ１の間を拡大した図である。
【０１２４】
図１８、図１９を参照しながら波形整形回路の具体的動作について説明する。波形整形回路への入力信号は、比較回路２あるいは比較回路１０１から出力される論理信号２ａ、２ｂ、２ｃあるいは１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃである。実施例１、実施例２では、駆動トランジスタのスイッチングに伴って端子電位波形に発生するスパイク状の電圧変動を無視して考えてきたが、実際には、端子電位波形にスパイク状の電圧変動が発生する。当然、電機子巻線抵抗降下を補正した端子電位波形にも、その電圧変動は残留する。したがって、端子電位同士を比較して得られる論理信号２ａ、２ｂ、２ｃは図１８に示したようなスパイク状のノイズを含んでいる。
【０１２５】
この論理信号は、まず、ラッチ回路１８０に入力される。ラッチ回路１８０は、イネーブル端子１８０ａの状態に応じてラッチ動作を行う回路で、イネーブル端子１８０ａがハイ・レベルの時は入力データをそのまま出力する。イネーブル端子１８０ａがロウ・レベルになると、入力データをラッチし、イネーブル端子１８０ａがロウ・レベルの間、ラッチしたデータを出力し続ける。初期状態においてラッチ回路１８０のイネーブル端子１８０ａはハイ・レベルであり、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃはそのまま各々Ｄフリップフロップ１８１、１８３、１８５に入力される。Ｄフリップフロップ１８１〜１８６とＥＯＲ回路１８７〜１８９は両エッジ微分回路を構成しており、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃの立ち上がり及び立ち下がりエッジのタイミングでＥＯＲ回路１８７〜１８９は微分パルスを出力する。時刻Ｔ２において、補正された端子電位１ａと１ｃの電位レベルが一致し２ａの極性が変化すると、両エッジ微分回路でエッジが検出され、微分パルス２０３が発生される。ＥＯＲ回路１８７〜１８９の出力信号はＯＲ回路１９０で合成されて論理パルス信号２０１になり、単安定マルチバイブレータ１９１に入力される。単安定マルチバイブレータ１９１は論理パルス信号２０１の立ち上がりエッジをトリガにして、一定時間Ｔ３の間、ロウ・レベルのパルス２０４を出力する。パルス２０４はラッチ回路のイネーブル端子１８０ａに入力される。イネーブル端子１８０ａがロウ・レベルとなったので、ラッチ回路１８０は論理信号２ａ、２ｂ、２ｃをラッチし、パルス２０４がロウ・レベルの間ラッチしたデータを出力し続ける。Ｄフリップフロップ１８２、１８４、１８６の出力信号１９５、１９６、１９７は波形整形された回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとなり、次段の転流回路９に入力され、転流動作が行われる。転流動作が行われると、駆動トランジスタがスイッチングするのでＵ相端子電位波形にスパイク状の電圧変動が発生し、その結果、所望でない位置においてスパイク状のノイズ２０５が２ｂに発生する。しかし、スパイク状ノイズ２０５が発生した時点においては、ラッチ回路へのデータ入力は単安定マルチバイブレータ１９１からのパルス２０４によりディセーブルされている。したがって、スパイク状ノイズ２０５はラッチ回路１８０でマスクされ、波形整形された回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃにはスパイク状ノイズは発生しない。
【０１２６】
上記で説明した波形整形回路３において、ＯＲ回路１９０から出力される論理パルス信号２０１は、定常回転時において一定時間間隔で得られる信号である。したがって、この論理パルス信号２０１を回転速度を制御するための速度信号として使用することが可能である。
尚、本実施例では、３相ブラシレスモータの例を記述したが、３相に限らず複数相のブラシレスモータ全般に適用可能である。
【０１２７】
実施例８．
次にスタート時に負荷に影響されず、短時間に安定起動する装置の構成と動作について説明する。
即ち起動時には、各相毎の検出電圧からあり得る組み合わせの信号が得られるように駆動を始めるようにした。具体的には、ブラシレスモータの各相巻線電位から回転子の位置信号を検出し、この回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出・選択して必要エッジ信号を得るようにし、また必要エッジ信号をカウントして起動時の各相の電機子巻線の印加駆動信号とした。更に、この入力がある時間得られない場合は強制的に印加駆動信号を与えるようにした。
図２０に上記考えによる３相ブラシレスモータの駆動装置の一実施例の全体構成図を示す。９は駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する転流回路、１１はブラシレスモータの所定相を通電するブリッジ回路、４はブラシレスモータの各端子電位から位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを生成する回転子位置信号生成回路、７は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出・選択して必要エッジ信号を得て、その必要エッジ信号をカウントするカウンタ回路、６は疑似パルス６ａを出力するパルス発生回路を表している。
【０１２８】
以下詳細に説明する。モータ回転信号５ａは外部から入力される信号で、イネーブルの時は回転を、ディセーブルの時は停止を表す。また、本実施例では、イネーブルはハイ、ディセーブルはロウとする。
【０１２９】
図２０において、モータ回転信号５ａは転流回路９とカウンタ回路７に接続されている。転流回路９から出力される駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆは各々トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のベースに接続される。本実施例では、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３はｐｎｐ型トランジスタで、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６はｎｐｎ型トランジスタで構成している。また、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のエミッタは電源に、コレクタはトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のコレクタに接続され、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のエミッタは抵抗１０を介して接地されている。これらのトランジスタ群によりブリッジ回路１１が構成されている。また、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のコレクタは３相ブラシレスモータのスター結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電機子巻線の端子に接続されている。従って各トランジスタをオンオフすることによって各電機子巻線が通電される。図２１に本実施例のおける駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆと通電相の関係表を示す。図２１は図７を表で表わしたものである。図２１中矢印の順に通電相を切換れば回転子は正転する。
【０１３０】
ブリッジ回路１１と接続されている各電機子巻線の端子は回転子位置信号生成回路４にも接続されている。回転子位置信号生成回路４では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧Ｕ、Ｖ、Ｗから３ビットの位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを生成する。図２２に本実施例における駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの論理関係例を示す。回転子位置信号生成回路４から出力された位置信号３ａ、３ｂ、３ｃはカウンタ回路７に入力される。
【０１３１】
本実施例のカウンタ回路７の構成図を図２３に示す。位置信号３ａ、３ｂ、３ｃは、各々、立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４と立ち下がりエッジ検出回路２５１、２５３、２５５に入力され、立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４で立ち上がりエッジパルス２５０ａ、２５２ａ、２５４ａが、立ち下がりエッジ検出回路で立ち下がりエッジパルス２５１ａ、２５３ａ、２５５ａが出力される。検出されたエッジパルス２５０ａ、２５２ａ、２５４ａ、２５１ａ、２５３ａ、２５５ａはパルス選択回路２５６に入力される。また、図２０に示すパルス発生回路６から出力される疑似パルス６ａもパルス選択回路２５６に入力される。パルス選択回路２５６の出力であるパルス列７ｄはカウンタに入力される。本実施例では、パルス列７ｄをカウントするカウンタに６進カウンタ２５７を用いている。本実施例で用いた６進カウンタ２５７の入力されたパルス数と出力値の論理関係例を図２４に示す。図中入力パルス数が６以上の場合、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃは再びロウ・ロウ・ロウからカウントする。また、パルス列７ｄは、図２０中のパルス発生回路６にも入力されるため、カウンタ回路７から出力される。６進カウンタ２５７から出力されるカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはカウンタ回路７内のパルス選択回路２５６と、図２０中の転流回路９に入力される。パルス選択回路２５６は、現在のカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照して、正転時に次に検出されるべき理論的な位置信号のエッジパルスもしくは疑似パルス６ａを出力する。本実施例におけるカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと正転時に次に検出されるべき理論的なエッジパルス２５０ａ、２５２ａ、２５４ａ、２５１ａ、２５３ａ、２５５ａの論理関係例を図２５に示す。図２５より、例えば、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがロウ・ロウ・ロウの時は、エッジパルス２５３ａを出力し、他の例えばエッジパルス２５０ａが入力されても出力しない。但し、疑似パルス６ａは、入力されるとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃに関わらず出力される。
【０１３２】
図２６に本実施例のパルス発生回路６の構成図を示す。本実施例ではパルス発生回路６をリトリガブルワンショット２６０と立ち上がりエッジ検出回路２６１で構成した。リトリガブルワンショット２６０には上記パルス選択回路２５６出力のパルス列７ｄが入力される。リトリガブルワンショット２６０の出力２６０ａは立ち上がりエッジ検出回路２６１に入力され、上記カウンタ回路７内に設けた立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４と同様に、リトリガブルワンショット２６０の出力２６０ａの立ち上がりエッジを検出し、疑似パルス６ａを出力する。このような構成において、リトリガブルワンショット２６０内で設定された時間以内にパルス列７ｄのパルスが入力された場合、リトリガブルワンショット２６０はクリアされ、出力２６０ａは変化せず、従って、疑似パルス６ａは出力されない。しかし、設定された時間内にパルス列７ｄが入力されない場合、リトリガブルワンショット２６０の出力２６０ａがロウからハイに変化する構成なので、その立ち上がりを検出し、疑似パルス６ａが出力される。
【０１３３】
また、本実施例ではリトリガブルワンショット２６０がクリアされた場合は出力２６０ａはロウで、所定時間内にパルス列７ｄが入力されない場合ハイに変化する様構成されているが、立ち下がりエッジ検出回路を用いて、リトリガブルワンショット２６０がクリアされた場合の出力２６０ａはハイで、所定時間内にパルス列７ｄが入力されない場合ロウに変化する構成にしても同様の疑似パルス６ａが得られる。
【０１３４】
転流回路９は、モータ回転信号５ａがロウの時は駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃをハイに、駆動信号９ｄ、９ｅ、９ｆをロウに設定して、ブリッジ回路１１のトランジスタ群をオフしてブラシレスモータを無通電状態にする。次にモータ回転信号５ａがハイになった直後の起動モード時は、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって回転子が正転する様に駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。本実施例で設定した駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとカウンタ回路７出力値７ａ、７ｂ、７ｃの論理関係組合せ例を図２７に示す。図中矢印の方向に駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを切り換えれば回転子は正転する。
【０１３５】
次に本実施例におけるブラシレスモータの動作について説明する。モータ回転信号５ａがハイになった直後は、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはロウ・ロウ・ロウになるので、図２７より駆動信号９ｂがロウに、９ｆがハイになり、図２１よりＶ−Ｗ相が通電される。この時、ブラシレスモータの回転子が正転して位置信号が変化する場合、逆転して位置信号が変化する場合、もしくは通電安定点に停止して位置信号が変化しない場合がある。
【０１３６】
まず、回転子が正転した場合について説明する。図２８は回転子が正転した場合の各部信号波形例である。Ｖ−Ｗ相が通電されることで図２１と図２２より位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがハイ・ハイ・ロウになる。この時カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがロウ・ロウ・ロウであるから、図２５よりエッジパルス２５３ａもしくは疑似パルス６ａが検出されない限り６進カウンタ２５７はカウントしない。そして、イナーシャによって回転子が更に正転方向に回転すると、電機子巻線に発生する逆起電力により端子電圧Ｕ、Ｖ、Ｗが変化し、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがハイ・ロウ・ロウになり、図２８中の（Ａ）のようにエッジパルス２５３ａが検出される。従って、６進カウンタ２５７はカウントアップして、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがハイ・ロウ・ロウになり、転流回路９は図２１と図２７よりＵ−Ｗ相を通電するように駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをロウ・ハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイに設定する。そして、その後は定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せを参照し図２７に示す関係に従って順次通電相を切換えてブラシレスモータは起動される。
【０１３７】
次に、回転子が逆転して位置信号が変化した場合について図２９を用いて説明する。図２９は回転子が逆転した場合の各部信号波形例である。回転子が逆転すると位置信号３ａが変化して、図２９中の（Ｂ）に示すエッジパルス２５１ａが検出されるが、上記に述べた様にエッジパルス２５３ａが検出されないため６進カウンタ２５７はカウントアップしない。そして、所定時間ｔ1 以内にエッジパルス２５３ａが検出できないため、図２９中の（Ｃ）に示すようにパルス発生回路６から疑似パルス６ａが出力される。６進カウンタ２５７はこの疑似パルス６ａによってカウントアップして、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがハイ・ロウ・ロウと変化する。そして、転流回路９で図２１と図２７よりＵ−Ｗ相が通電するように駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをロウ・ハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイに設定する。これによって、回転子は正転し、その後は上記正転時と同様に定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せを参照し図２７に示す関係に従って順次通電相を切換えてブラシレスモータは起動される。
【０１３８】
更に回転子が動かず位置信号が変化しない場合も逆転する場合と同様に、所定時間ｔ1 以内にエッジパルス２５３ａを検出できないため、パルス発生回路６から疑似パルス６ａが出力される。そして、上記逆転時と同様に６進カウンタ２５７はその疑似パルス６ａをカウントし、図２１と図２７より通電相がＵ−Ｗ相に切換わり、その後定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せを参照し図２７に示す関係に従って順次通電相を切換えてブラシレスモータは起動される。
【０１３９】
実施例９．
次に動作中に何らかの原因でモータが止まり再起動が必要な場合でも、短時間に安定に再起動する装置の構成と動作について説明する。
具体的には再起動時には、ブラシレスモータの各相巻線電位から回転子の位置信号を検出し、この回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジを検出・選択して必要エッジ信号を得るようにし、更にこの信号と組み合わせてモータの回転を監視する定常回転検知回路を設けた。異常検知時にはエッジ信号をカウントして再起動時の各相の電機子巻線の強制印加駆動信号とした。
図３０に上記考えによる３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例９の全体構成図を示す。ブリッジ回路１１、回転子位置信号生成回路４、カウンタ回路７、パルス発生回路６は実施例８と同様なので説明を省略する。２６５はカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを比較する定常回転検知回路である。
【０１４０】
本実施例において、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃは転流回路９にも入力される。転流回路９は、起動モード時は、実施例８と同様にカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力し、定常回転中は、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力するよう構成されている。また、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃは定常回転検知回路２６５にも入力される。定常回転検知回路２６５は、定常回転中、カウンタ値が変化した後、所定時間後に位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを比較する。本実施例における位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの理論的な論理関係組合せ例を図３１に示す。そして、その組合せが図３１に示す組合せでないときは、再起動パルス２６５ａを出力する。再起動パルス２６５ａは転流回路９に入力される。
【０１４１】
このような構成において、定常回転中、何らかの負荷により回転子が停止した時の例を図３２を用いて説明する。図３２において（Ｄ）以降回転子が停止したとする。この場合、パルス（ｏ１）からパルス発生回路６内で設定された時間ｔ1 経過後、パルス発生回路６から疑似パルス（ｐ２）が出力される。そして、疑似パルス（ｐ２）はパルス選択回路２５６からパルス列７ｄのパルス（ｏ２）として出力され、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはロウ・ハイ・ロウから図２４の論理関係例よりロウ・ロウ・ハイに変化する。定常回転中は前述したように、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力しているので、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃが変化しても通電相は切換わらない。そして、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃが変化してから所定時間ｔ2 後、定常回転検知回路２６５で位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの比較を行なう。この場合、図３１より、理論的な組合せではないため、定常回転検知回路２６５から再起動パルス（ｑ３）が出力され、起動モードに移行する。起動モードでは前述したように、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって起動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する構成なので、図２７より駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆがハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイ・ロウになり通電が切換わり、正転する。その後は、実施例８で述べたようにして、定常回転するまで、図２７に示す関係に従ってカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって順次通電が切換わる。
【０１４２】
実施例１０．
次に起動時または再起動時から定常動作への切換装置を設けたモータ駆動回路を説明する。
本実施例では、この切り換えを時間設定とし、ある時間後に定常動作に切り換えるようにした。
図３３に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１０の全体構成図を示す。ブリッジ回路１１、回転子位置信号生成回路４、カウンタ回路７、パルス発生回路６、定常回転検知回路２６５は上記第８及び第９の実施例と同様である。８は、転流回路９で駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する際に、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃのどちらを参照するかを切換えるための切換信号８ａを出力する切換信号発生回路である。以下、切換信号発生回路８を説明する。
【０１４３】
本実施例において、モータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａは切換信号発生回路８に入力される。切換信号８ａは転流回路９に入力される。
図３４に本実施例の切換信号発生回路８の構成図を示す。本実施例では切換信号発生回路８をタイマ２７０で構成している。
【０１４４】
次に図３５を用いて本実施例の切換信号発生回路８の動作を説明する。本実施例ではタイマ２７０に入力されるモータ回転信号５ａがハイになると、タイマ２７０はオンされ、転流回路９は図２７に示す関係に従ってカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、所定時間ｔ0 経過後に切換信号８ａがロウからハイに変化し、転流回路９は、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せを用いて図２２に示すように駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１４５】
また、転流回路９が位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力している時、定常回転検知回路２６５出力の再起動パルス２６５ａが入力されるとタイマ２７０はリセットされて、切換信号８ａがハイからロウに変化する。これにより、転流回路９は、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、再び所定時間ｔ0 後に切換信号８ａがロウからハイに変化して、転流回路９は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せを用いて図２２に示すように駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１４６】
本実施例において、切換信号８ａは、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照する場合をロウ、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照する場合をハイに設定したが、逆に設定してもよい。
【０１４７】
実施例１１．
本実施例では、切換動作時にカウンタが一定値をカウントした後に定常動作に切り換えるようにした。こうすることで確実にモータ回転ができる。
図３６に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の第１１の実施例の全体構成図を示す。８Ｃは、転流回路９で駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する際に、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃのどちらを参照するかを切換えるための切換信号８ａを出力する切換信号発生回路である。以下、切換信号発生回路８Ｃを説明する。
【０１４８】
本実施例ではパルス列７ｄとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｃに入力される。切換信号８ａは転流回路９に入力される。
図３７に本実施例の切換信号発生回路８Ｃの構成図を示す。本実施例では切換信号発生回路８Ｃをモード切換カウンタ２７１で構成している。
【０１４９】
次に図３８を用いて本実施例の切換信号発生回路８Ｃの動作を説明する。モード切換カウンタ２７１は、モータ回転信号５ａがハイになると、パルス列７ｄのカウントを開始し、転流回路９は図２７に示す関係に従ってカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、モード切換カウンタ２７１がパルス列７ｄを所定回数Ｘ回カウントしたら、切換信号８ａがロウからハイに変化し、転流回路９は図２２に示すように位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５０】
また、転流回路９が位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力している時、定常回転検知回路２６５出力の再起動パルス２６５ａが入力されるとモード切換カウンタ２７１はリセットされ、切換信号８ａがハイからロウに変化する。これにより、転流回路９は図２７に示す関係に従って、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、モード切換カウンタ２７１は、再びパルス列７ｄのカウントを開始し、所定回数Ｘ回カウントしたら、切換信号８ａがロウからハイに変化して、転流回路９は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せを用いて図２２に示すように駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５１】
実施例１２．
本実施例では、切り換えを時間と位置信号の検出の組み合せ、つまり両方の条件を満足した時に切り換わる方式とした。
図３９に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の第１２の実施例の全体構成図を示す。８Ｄはカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃのどちらを参照するかを切換えるための切換信号８ａを出力する切換信号発生回路である。以下、切換信号発生回路８Ｄを説明する。
本実施例ではモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃが切換信号発生回路８Ｄに入力される。切換信号８ａは転流回路９に入力される。
【０１５２】
図４０に本実施例の切換信号発生回路８Ｄの構成図を示す。本実施例では切換信号発生回路８Ｄを位置信号組合せ判別回路２７２とタイマ２７０によって構成されている。タイマ２７０は実施例１０の構成と同様である。位置信号組合せ判別回路２７２には、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃが入力され、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃが所定の組合せになった時、出力はハイになる構成である。本実施例では位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがハイ・ロウ・ロウの組合せになった時、ハイに変化する。位置信号組合せ判別回路２７２とタイマ２７０の出力はＡＮＤ回路２７３に入力され、ＡＮＤ回路出力２７３ａとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａはラッチ回路２７４に入力される。ラッチ回路２７４はモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａによってクリアされ、入力信号が一旦ハイになると、クリアされるまで出力をハイに保持する回路である。
【０１５３】
次に図４１を用いて本実施例の切換信号発生回路８Ｄの動作を説明する。モータ回転信号５ａがハイになると、タイマ２７０がオンされ、転流回路９は図２７に示す関係に従ってカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組み合わせによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、所定時間ｔ0 経過後、タイマ出力２７０ａがハイに変化する。そして、タイマ出力２７０ａがハイで、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがハイ・ロウ・ロウの組合せになった時、ＡＮＤ回路出力２７３ａがハイに変化する。モータ回転信号５ａがハイに変化した後の最初のＡＮＤ回路出力２７３ａの立ち上がりエッジでラッチ回路２７４が動作し、切換信号８ａがハイに保持される。これにより、転流回路９は図２２に示すように位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５４】
また、転流回路９が位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力している時、再起動パルス２６５ａが入力されると、タイマ２７０とラッチ回路２７４はリセットされて、切換信号８ａがハイからロウに変化する。これにより、転流回路９はカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、上記に述べたように、所定時間ｔ0 後、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがハイ・ロウ・ロウの組合せになった時、切換信号８ａがロウからハイに変化して、転流回路９は再び位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５５】
実施例１３．
本実施例は、切り換えをカウンタが一定値になったことと、位置信号が正常検出されたことの両方が得られることで切り換わる方式である。
図４２に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１３の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｅを説明する。
本実施例では位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとパルス列７ｄとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｅに入力される。切換信号８ａは転流回路９に入力される。
【０１５６】
図４３に本実施例の切換信号発生回路８Ｅの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｅは、先の実施例で述べた位置信号組合せ判別回路２７２とモード切換カウンタ２７１によって構成されている。
次に図４４を用いて本実施例の切換信号発生回路８Ｅの動作を説明する。モータ回転信号５ａがハイになると、モード切換カウンタ２７１はパルス列７ｄのカウントを開始し、転流回路９は図２７に示す関係に従ってカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組み合わせによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。そして、所定回数Ｘ回カウントすると、モード切換カウンタ２７１の出力２７１ａがハイになり、位置信号が所定のハイ・ロウ・ロウの組合せになり、ＡＮＤ回路２７３の出力２７３ａがハイになる。モータ回転信号５ａがハイに変化した後の最初のＡＮＤ回路出力２７３ａの立ち上がりエッジでラッチ回路２７４が動作し、切換信号８ａがロウからハイに変化してハイで保持される。こうして、転流回路９は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５７】
また、転流回路９が位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力している時、再起動パルス２６５ａが入力されると、モード切換カウンタ２７１とラッチ回路２７４はリセットされ、切換信号８ａがハイからロウに変化し、転流回路９はカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組み合わせを用いて駆動信号を出力する。
モード切換カウンタ２７１がパルス列７ｄを所定回数Ｘ回カウントし、位置信号が所定のハイ・ロウ・ロウの組合せになった時、切換信号８ａがロウからハイに変化し、再び、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１５８】
実施例１４．
本実施例は、切り換えを設定時間経過後と駆動信号が正常であることを同時に満足することで切り換えるようにした。
図４５に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１４の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｆを説明する。
本実施例では駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｆに入力される。
【０１５９】
図４６に本実施例の切換信号発生回路８Ｆの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｆは、駆動信号組合せ判別回路２７５と先に述べたタイマ２７０によって構成されている。駆動信号組合せ判別回路２７５には駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆが入力される。駆動信号組合せ判別回路２７５は、駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆが所定の組合せになった時出力２７５ａがハイになる構成である。本実施例では、駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆがロウ・ハイ・ハイ・ロウ・ハイ・ロウの組合せになった時出力２７５ａがハイになる。駆動信号組合せ判別回路２７５とタイマ２７０の出力はＡＮＤ回路２７３に入力され、また、ＡＮＤ回路出力２７３ａとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａは、先の実施例で述べたラッチ回路２７４に入力される。
【０１６０】
図４７は、本実施例の切換信号発生回路８Ｆの動作の説明図である。モータ回転信号５ａがハイになると、タイマ２７０がオンされ、転流回路９はカウンタ値の組み合わせを用いて駆動信号を出力する。そして、所定時間ｔ0 経過後、タイマ出力２７０ａがハイに変化し、駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆがロウ・ハイ・ハイ・ロウ・ハイ・ロウの組合せになった時、ＡＮＤ回路２７３の出力２７３ａがハイに変化する。以降、先の実施例で述べたと同様に変化していき、転流回路９は再び位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
また、再起動パルス２６５ａが入力された場合の動作も図４７に示すように、先の実施例で述べたと同様の動作をしていって、転流回路９はｔ0 後に再び位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組み合わせを用いて駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１６１】
実施例１５．
本実施例では、切り換えをカウンタが一定値をカウント後、駆動信号が正常になったことの両方を満足する条件で行うようにした。
図４８に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置実施例１５の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｇを説明する。
本実施例では駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとパルス列７ｄとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｇに入力される。
【０１６２】
図４９に本実施例の切換信号発生回路８Ｇの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｇは、駆動信号組合せ判別回路２７５とモード切換カウンタ２７１によって構成されている。
図５０は、本実施例の切換信号発生回路８Ｇの動作を説明する図である。起動時、及び再起動時の動作は、今まで述べてきた実施例の動作説明と同様なので説明を省略する。
【０１６３】
実施例１６．
本実施例では、切り換えを速度検出で行う例を説明する。
図５１に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１６の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｈを説明する。
本実施例では回転子位置信号生成回路４内の波形整形回路３から出力される論理パルス２０１とモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｈに入力される。
【０１６４】
図５２に本実施例の切換信号発生回路８Ｈの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｈは、速度信号生成回路２７７と、基準速度発生回路２７６と、比較回路２７８によって構成されている。論理パルス２０１とＣＬＫは速度信号生成回路２７７に入力される。実施例１あるいは実施例７で記述したように、論理パルス２０１はある時間間隔で得られる信号であるので、論理パルス２０１からブラシレスモータの回転速度を検出することが可能である。
図５３に速度信号２７７ａの生成方法のタイミングチャートを示す。速度信号生成回路２７７は、モータ回転信号５ａがハイの時、ＣＬＫのエッジのタイミングでカウントアップし、波形整形回路３から入力される論理パルスの立ち上がりエッジのタイミングでクリアされ、図中矢印の値が速度信号２７７ａとして出力される。基準速度発生回路２７６は、起動モードから定常回転モードに切換える基準速度信号２７６ａを出力する。比較回路２７８は論理パルスの立ち上がりエッジのタイミングにおいて、速度信号２７７ａと基準速度信号２７６ａを例えば電圧レベルやビット数などで比較して、速度信号２７７ａが基準速度信号２７６ａに達したら切換信号８ａを出力する。
【０１６５】
次に図５４を用いて本実施例の切換信号発生回路８Ｈの動作について説明する。起動時にモータ回転信号５ａがハイになると、比較回路２７８で速度信号２７７ａと基準速度信号２７６ａの比較を開始する。そして、速度信号２７７ａが基準速度信号２７６ａに達したら、比較回路２７８出力の切換信号８ａがハイに変化する。
また、再起動パルス２６５ａが入力されると、比較回路２７８はリセットされ、切換信号８ａがハイからロウに変化する。
そして、速度信号２７７ａが基準速度信号２７６ａに達したら、切換信号８ａがロウから再びハイに変化する。
【０１６６】
実施例１７．
本実施例は、切り換えを時間設定とカウンタ値と位置信号の正常検出の３つを同時に満足する条件で行うようにしたものである。
図５５に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１７の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｉを説明する。
本実施例ではカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとモータ回転信号５ａと再起動パルス２６５ａが切換信号発生回路８Ｉに入力される。
【０１６７】
図５６に本実施例の切換信号発生回路８Ｉの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｉは、位置信号カウンタ値判別回路２８０とタイマ２７０によって構成されている。
図５７は、本実施例の切換信号発生回路８Ｉの動作を説明する図である。本図に基づく動作は既に上記実施例で述べたと同様なので、説明を省略する。
【０１６８】
実施例１８．
本実施例は、切り換えを速度検出と位置信号の正常検出の両方を満足することで行った例である。
図５８に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１８の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｊを説明する。
【０１６９】
図５９に本実施例の切換信号発生回路８Ｊの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｊは、基準速度発生回路２７６と速度信号生成回路２７７と、比較回路２７８と、位置信号組合せ判別回路２７２から構成されている。
次に図６０は、本実施例の切換信号発生回路８Ｊの動作を説明する図である。本図に基づく動作は、既に上記実施例で述べたと同様なので、説明を省略する。
【０１７０】
実施例１９．
本実施例は、切り換えを速度検出と駆動信号の正常検出の論理積で行った例である。
図６１に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例１９の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｋを説明する。
【０１７１】
図６２に本実施例の切換信号発生回路８Ｋの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｋは、基準速度発生回路２７６と、速度信号生成回路２７７と、比較回路２７８と、駆動信号組合せ判別回路２７５から構成されている。
図６３は、本実施例の切換信号発生回路８Ｋの動作を説明する図である。本図に基づく動作は、既に述べた上記実施例と同様なので、説明を省略する。
【０１７２】
実施例２０．
本実施例は、切り換えを速度検出と位置信号正常検出とカウンタ値の３つの論理積で行う例である。
図６４に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例２０の全体構成図を示す。以下、本実施例の切換信号発生回路８Ｌを説明する。
【０１７３】
図６５に本実施例の切換信号発生回路８Ｌの構成図を示す。本実施例の切換信号発生回路８Ｌは、基準速度発生回路２７６と、速度信号生成回路２７７と、比較回路２７８と、位置信号カウンタ値判別回路２８０から構成されている。
図６６は、本実施例の切換信号発生回路８Ｌの動作を説明する図である。本図に基づく動作は、既に述べた上記実施例と同様なので、説明を省略する。
【０１７４】
実施例２１．
本実施例は、再起動時の定常回転検知回路として、独立に設けることをやめ、再起動時にはパルス発生回路等からの擬似パルスで強制起動モードにする例を説明する。
図６７に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例２１の全体構成図を示す。
本実施例では、位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃとパルス発生回路６出力の疑似パルス６ａが転流回路９に入力される。転流回路９は、本疑似パルス６ａによってリセットされ、起動モードに移行するよう構成されている。
【０１７５】
以上のような構成において、定常回転中、何らかの負荷により回転子が停止すると、パルス発生回路６から疑似パルス６ａが出力され、擬似パルス６ａのは、転流回路９に入力される。転流回路９では、本疑似パルス６ａによってリセットされ、起動モードに移行する。従って、定常回転するまで、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せによって駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する。
【０１７６】
実施例２２．
本実施例は、巻線電圧検出とは別の独立の１つの位置検出素子を用い、この信号と巻線電圧による位置検出とを組合せることで、確実に正しい方向の駆動信号を得るようにした。
図６８に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の実施例２２の全体構成図を示す。３００は回転子の位置を検出し、パルス化された位置信号３００ａを出力する位置検出器、３０１は入力信号の立ち上がりエッジから出力を保持するホールド回路である。
図６８において、位置信号３００ａはホールド回路３０１に入力される。本実施例では、位置信号３００ａは、図６９に示すように位置信号３ｂと電気角π／６ずれている。また、ブラシレスモータの各通電安定点は図中破線の位置にあり、位置信号３００ａの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの位置と一致している。
【０１７７】
図６８中のホールド回路３０１は、モータ回転信号５ａがハイになった直後の位置信号３００ａの値をモータ回転信号５ａがロウになるまで保持する。例えば、モータ回転信号５ａがハイになった直後の位置信号３００ａがハイの場合は、モータ回転信号５ａがロウになるまで、ホールド回路出力３０１ａはハイに保持される。ホールド回路３０１の出力３０１ａは転流回路９と図７１に記載のカウンタ回路７内のパルス選択回路２５６に入力される。
転流回路９は、ホールド回路出力値３０１ａとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照して駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する構成になっている。図７０に本実施例におけるホールド回路出力３０１ａとカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆの論理関係例を示す。
【０１７８】
図７１に本実施例におけるカウンタ回路７の構成を示す。立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４、立ち下がりエッジ検出回路２５１、２５３、２５５及び６進カウンタ２５７は上記実施例と同様である。
パルス選択回路２５６には位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの立ち上がりエッジパルス２５０ａ、２５２ａ、２５４ａと立ち下がりエッジパルス２５１ａ、２５３ａ、２５５ａと疑似パルス６ａとホールド回路出力３０１ａが入力される。パルス選択回路２５６は、現在のカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃとホールド回路出力３０１ａを参照して、正転時に次に検出されるべき理論的な位置信号のエッジパルスもしくは疑似パルス６ａを出力する構成である。本実施例におけるカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃとホールド回路出力３０１ａと正転時に次に検出されるべき理論的なエッジパルス２５０ａ、２５２ａ、２５４ａ、２５１ａ、２５３ａ、２５５ａの関係例を図７２に示す。図７２より、例えば、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがロウ・ロウ・ロウでホールド回路出力３０１ａがハイの時は、エッジパルス２５３ａもしくは疑似パルス６ａを出力し、他の例えばエッジパルス２５０ａが入力されても出力しない。
【０１７９】
次に本実施例におけるブラシレスモータの動作について説明する。まず、モータ回転信号５ａがハイになった直後、ホールド回路出力３０１ａがハイの場合について図７３を用いて説明する。ホールド回路出力３０１ａがハイなので、図７０より転流回路９は駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをハイ・ロウ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイに設定する。そして、ブラシレスモータの回転子が正転し、順次通電を切換えて起動する。
【０１８０】
また、モータ回転信号５ａがハイになった直後、ホールド回路出力３０１ａがロウの場合について図７４を用いて説明する。ホールド回路出力３０１ａがロウなので、図７０より転流回路９は駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイ・ロウに設定する。そして、ブラシレスモータの回転子が正転し、順次通電を切換えて起動する。
【０１８１】
実施例２３．
本実施例は、起動時または再起動時の駆動を更に確実にした例である。
図７５に本発明による３相ブラシレスモータの駆動装置の第２３の実施例の全体構成図を示す。３０２は入力信号の立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジを検出するエッジ検出回路である。
【０１８２】
転流回路９は、モータ回転信号５ａがハイになった直後の通電をホールド回路出力３０１ａに基づいて行なう。ホールド回路出力３０１ａがハイの時はＶ−Ｗ相を、ロウの時はＷ−Ｖ相を通電する。そして、第一回目の転流はエッジ検出回路３０２の出力パルス３０２ａとホールド回路出力３０１ａに基づいて転流を行なう。ホールド回路出力３０１ａがハイの時はＵ−Ｗ相を、ロウの時はＷ−Ｕ相を通電する。そして、それ以降の転流は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照して駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを出力する構成になっている。位置信号３ａ、３ｂ、３ｃと駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆの論理関係例は図２２と同様である。
【０１８３】
次に本実施例におけるブラシレスモータの動作について説明する。まず、モータ回転信号５ａがハイになった直後、ホールド回路出力３０１ａがハイの場合について図７６を用いて説明する。ホールド回路出力３０１ａがハイなので、Ｖ−Ｗ相を通電するように図２１から駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをハイ・ロウ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイに設定する。そして、回転子が正転し、エッジ検出回路３０２の出力パルス３０２ａが検出されたときに第一回目の転流を行なう。ホールド回路出力３０１ａがハイであるから、Ｕ−Ｗ相を通電するように図２１から駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをロウ・ハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイに設定する。そして、それ以降の転流は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照して順次通電を切換えて回転子は正転する。
【０１８４】
また、モータ回転信号５ａがハイになった直後、ホールド回路出力３０１ａがロウの場合について図７７を用いて説明する。ホールド回路出力３０１ａがロウなので、Ｗ−Ｖ相を通電するように図２１から駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをハイ・ハイ・ロウ・ロウ・ハイ・ロウに設定する。そして、回転子が正転し、エッジ検出回路３０２の出力パルス３０２ａが検出されたときに第一回目の転流を行なう。ホールド回路出力３０１ａがロウであるから、Ｗ−Ｕ相を通電するように図２１から駆動信号９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆをハイ・ハイ・ロウ・ハイ・ロウ・ロウに設定する。そして、それ以降の転流は位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照して順次通電を切換えて回転子は正転する。
【０１８５】
尚、本明細書においては、請求項１〜１９について別々の実施例を示したが、これらを組み合わせて構成しても十分な効果が得られることは明白である。
【０１８６】
実施例２４．
図７８は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。
図７８において、図１と同一の構成部材については、同一番号で示した。
図７８において、４０６は起動回路であり、４０９は、実測した速度信号３ｄの周期をカウンタで計測し、指令値と計測値の差である周期誤差を速度誤差信号４０９ａとして出力する速度誤差検出回路である。４１０は、速度誤差信号４０９ａが０になるような電流指令値４１０ａを電流供給回路４１１に出力する速度誤差補償フィルタである。電流供給回路４１１は、図１に示した抵抗１０、ブリッジ回路１１、バッファアンプ２１２、抵抗２１３、駆動トランジスタ２１４から構成されており、駆動信号９ａ〜９ｆに基づいて電機子巻線１２、１３、１４に所定の駆動電流を供給する。
【０１８７】
本発明での重要な手段である回転子位置信号検出回路４を構成している端子電位補正回路１、比較回路２、波形整形回路３の構成および動作については、既に実施例１で述べられている。
図７９は、定常回転状態における端子電位補正回路１の各部の信号波形を示した図である。
この端子電位補正回路１の具体的動作も実施例１で述べており、式（１）〜（３）を用いて補正動作を説明している。
【０１８８】
通電状態から無通電状態に切り換わる時に発生するスパイク状の電圧変動は、回転子位置の誤検出や騒音の原因となるので、波形整形回路３が必要となる。この例は、実施例７で図１７に示している。
図８０に波形整形回路３の他の構成例を示す。
図において、１８０はラッチ回路、１８１〜１８６はＤフリップフロップ、１８７〜１８９はＥＯＲ回路、１９０はＯＲ回路である。また、４２１はマスク信号発生回路、４２２はタイマである。図８１は、定常回転状態における端子電位波形および波形整形回路の各部の信号波形を示したものであり、図８２は図８１の時刻Ｔ０〜Ｔ１の間を拡大した図である。
【０１８９】
本実施例の波形整形回路の具体的動作を上記各図を用いて説明する。
波形整形回路への入力信号は、比較回路２から出力される論理信号２ａ、２ｂ、２ｃである。論理信号２ａ、２ｂ、２ｃは補正された端子電位同士を比較して得られるものであるので、図８１に示すようにチャタリングを生じている。
論理信号２ａ、２ｂ、２ｃは、まず、ラッチ回路１８０に入力される。ラッチ回路１８０は、イネーブル端子１８０ａの状態に応じてラッチ動作を行う回路である。初期状態において、マスク信号発生回路４２１から出力されるマスク信号４２１ａはハイ・レベルであり、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃはそのまま各々Ｄフリップフロップ１８１、１８３、１８５に入力される。Ｄフリップフロップ１８１〜１８６とＥＯＲ回路１８７〜１８９は両エッジ微分回路を構成しており、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃの立ち上がり及び立ち下がりエッジのタイミングでＥＯＲ回路１８７〜１８９は微分パルス１９８、１９９、２００を出力する。
【０１９０】
時刻Ｔ２において、補正された端子電位１ａと１ｃの電位レベルが一致し２ａの極性が変化すると、両エッジ微分回路でエッジが検出され、微分パルス１９８ｂが発生される。ＥＯＲ回路１８７〜１８９の出力信号はＯＲ回路１９０で合成されて論理パルス信号３ｄになり、マスク信号発生回路４２１およびタイマ４２２に入力される。マスク信号発生回路４２１は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジをトリガにして、マスク信号４２１ａをロウ・レベルにする。タイマ４２２は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジで初期化され、タイマ値４２２ａは０となる。その後、タイマ４２２は、入力されるクロックに同期してカウントアップ動作を行う。イネーブル端子１８０ａがロウ・レベルとなったので、ラッチ回路１８０は論理信号２ａ、２ｂ、２ｃをラッチする。その後、マスク信号発生回路４２１はタイマ４２２のタイマ値４２２ａを監視し、タイマ値４２２ａが所定の値になったらマスク信号４２１ａをハイ・レベルにする。ラッチ回路１８０はイネーブル端子１８０ａがハイ・レベルとなったので、ラッチを解除する。
【０１９１】
Ｄフリップフロップ１８２、１８４、１８６の出力信号は波形整形された回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃとなり、次段の転流回路９に入力され、転流動作が行われる。転流動作が行われると、駆動トランジスタがスイッチングするのでＵ相端子電位波形にスパイク状の電圧変動が発生し、その結果、所望でない位置においてスパイク状のノイズ２ｄが２ｂに発生する。しかし、スパイク状ノイズ２ｄが発生した時点においては、ラッチ回路へのデータ入力はマスク信号発生回路４２１から出力されるマスク信号４２１ａによりディセーブルされている。したがって、スパイク状ノイズ２ｄはラッチ回路１８０でマスクされ、波形整形された回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃにはスパイク状ノイズは発生しない。このようにして、安定な回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃが得られ、この回転子位置信号に基づいて電機子巻線が印加駆動され回転子が回転する。
【０１９２】
尚、本実施例では、３相ブラシレスモータに適用した例について記述したが、３相に限らず複数相のブラシレスモータ全般に適用可能であることは明白である。
【０１９３】
実施例２５．
本実施例では、実施例１で述べたマスク信号４２１ａがロウ・レベルを維持している時間Ｔ３を、モータに対する指令回転数が変わった場合に、指令回転数に比例して変化させるような構成にした。
本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成は、実施例２４と同様である。但し、以下に述べるようにタイマへの指令回転数（ＣＬＫ）を変化させる構成とした。
【０１９４】
本実施例のマスク信号発生回路４２１およびタイマ４２２の動作を図８３、図８４、図８５を参照して説明する。実施例２４で説明したように、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃの立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジが検出され論理パルス信号３ｄが発生すると、マスク信号発生回路４２１は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジをトリガにして、マスク信号４２１ａをロウ・レベルにする。タイマ４２２は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジで初期化され、タイマ値４２２ａは０となる。その後、タイマ４２２は入力されるクロックの立ち上がりエッジに同期してカウント・アップ動作を行う。その後、マスク信号発生回路４２１はタイマ４２２のタイマ値４２２ａを監視し、タイマ値４２２ａがＮ（図８３ではＮ＝１０に設定）になったらマスク信号４２１ａをハイ・レベルにする。クロックの周期をＴ４とすると、マスク信号４２１ａはＴ４×１０の間ロウ・レベルを維持する。
【０１９５】
次に、図８３の状態から、指令回転数が２倍になった場合について説明する。図８４に示すようにＣＬＫ（ブラシレスモータ用駆動回路の外部から入力される）の周期をＴ４／２に設定する。これにより、マスク信号４２１ａがロウ・レベルを維持している時間はＴ４×５となる。あるいは、図８５に示すように、タイマに入力するクロックの周期はＴ４のままで、Ｎの値を５に変更する。これにより、マスク信号４２１ａがロウ・レベルを維持している時間は、クロック周期を変えた場合と同様にＴ４×５となる。このようにして、マスク信号がロウ・レベルを維持している時間を、指令回転数に基づいて変化させる。
【０１９６】
実施例２６．
本実施例では、スタート時に負荷に影響されず、短時間で起動し、さらに、動作中に何らかの原因で回転異常となって再起動が必要な場合でも、短時間で安定に再起動するブラシレスモータ用駆動回路の構成と動作について説明する。本趣旨は実施例８でも説明したが、本実施例では起動または再起動時の動作を主として説明する。
本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成は、図７８と同様である。ここでは、本発明を実現する上で重要な手段となる起動回路の構成と動作について、以下に説明する。本実施例での新規構成要素は、擬似パルス発生回路４３１と再起動パルス発生回路４３２である。その他の構成要素は、実施例８の図２３等に示されたものと同等である。
【０１９７】
図７８に記載のモータ回転信号５ａは、ブラシレスモータ用駆動回路の外部から入力される信号で、イネーブルの時は回転を、ディセーブルの時は停止を表す。本実施例では、イネーブルをハイ・レベル、ディセーブルをロウ・レベルとする。
【０１９８】
図８６に起動回路４０６の具体的な一構成例を示す。回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃは、各々、立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４と立ち下がりエッジ検出回路２５１、２５３、２５５と定常回転検知回路２６５に入力され、立ち上がりエッジ検出回路２５０、２５２、２５４と立ち下がりエッジ検出回路２５１、２５３、２５５がそれぞれ立ち上がり、立ち下がりエッジパルス２５０ａ〜２５５ａを出力する。これら検出されたエッジパルスは、パルス選択回路２５６に入力され、パルス選択回路２５６から出力される選択パルス２５６ａは、擬似パルス発生回路４３１に入力される。
擬似パルス発生回路４３１から出力されるパルス列４３１ａは６進カウンタ２５７に入力される。６進カウンタ２５７の入力されたパルス数と出力値の論理関係例は、図２４に示すものと同様である。図中、入力パルス数が６以上の場合、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃは、再びロウ・ロウ・ロウからカウントする。６進カウンタ２５７から出力されるカウンタ値は、パルス選択回路２５６と定常回転検知回路２６５と図７８に示した転流回路９に入力される。定常回転検知回路２６５から出力される回転異常信号２６５ｂは、再起動パルス発生回路４３２に入力される。また、再起動パルス発生回路にはモータ回転信号５ａが入力される。再起動パルス発生回路４３２から出力される再起動パルス７ｅは、図７８に示した転流回路９に入力される。
【０１９９】
パルス選択回路２５６は、図７の論理で回転子が正転している場合に、入力されたエッジパルス２５０ａ〜２５５ａをそのままパルス列として出力する。即ち、入力されたエッジパルスの種類とカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの関係が図２５の関係を満たす時は入力されたエッジパルスをそのまま出力し、それ以外の時は入力されたエッジパルスをマスクする。したがって、逆転時にはカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃとエッジパルスの関係が正転時とは異なるので、入力されたエッジパルスはマスクされる。
擬似パルス発生回路４３１は、所定時間内にパルス選択回路２５６から選択パルス列２５６ａが順次入力された場合にはパルス列をそのまま出力し、パルス列が所定時間入力されない場合に擬似パルスを発生する回路である。図８７に擬似パルス発生回路４３１の具体的な一構成例を、図８８に擬似パルス発生回路４３１の動作を示すタイミングチャートの一例を示す。
【０２００】
図８７において、４３３はカウンタ、４３４はゲート回路、４３５は立ち上がりエッジ検出回路、４３６はディレイ回路、４３７はＯＲ回路である。カウンタ４３３は、パルス列４３１ａで初期化され、入力クロックに同期してカウントアップする。ゲート回路４３４は、カウンタ値４３３ａをデコードし、デコードした値が設定値より小さい場合にロウ・レベルの信号を、設定値より大きい場合にハイ・レベルの信号を出力する。したがって、パルス選択回路２５６から選択パルス２５６ａが所定時間入力されないと、ゲート回路の出力信号４３４ａがハイ・レベルとなり、立ち上がりエッジ検出回路４３５で立ち上がりエッジが検出され、検出されたエッジパルスがディレイ回路４３６で遅延され、それが図８８の擬似パルス４３６ｂとして出力される。
【０２０１】
定常回転検知回路２６５は、実施例９で説明した回転子が正常に正転しているかを監視する回路である。
再起動パルス発生回路４３２は、起動後あるいは再起動後所定時間経過するまでは回転異常信号２５６ｂをマスクし、所定時間経過後は回転異常信号の立ち上がりエッジを検出し、それを再起動パルスとして出力する回路である。
図８９に再起動パルス発生回路４３２の一構成例を示す。
図において、４４０、４４４は立ち上がりエッジ検出回路、４４１、４４６はＯＲ回路、４４２はカウンタ、４４３はゲート回路、４４５はＡＮＤ回路である。カウンタ４４２は、モータ回転信号５ａの立ち上がりエッジ、あるいは再起動パルス７ｅで初期化され、ＯＲ回路４４６の出力に同期してカウントアップする。ゲート回路４４３は、カウンタ値４４２ａをデコードし、デコードした値が設定値より小さい場合にロウ・レベルの信号を設定値より大きい場合にハイ・レベルの信号を出力する。したがって、起動後あるいは再起動後所定時間経過するまでは回転異常信号２６５ｂはマスクされ、所定時間経過後は、回転異常信号の立ち上がりエッジが再起動パルスとして出力される。
【０２０２】
本実施例におけるブラシレスモータの起動動作について説明する。以下、ロウ・レベルをＬ、ハイ・レベルをＨと記述することがある。モータ回転信号５ａがハイ・レベルになった直後は、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはＬＬＬになるので、図２７より駆動信号９ｂがＬに、９ｆがＨになり、図７よりＶ−Ｗ相が通電される。この時、ブラシレスモータの回転子が正転して回転子位置信号が変化する場合、逆転して回転子位置信号が変化する場合、もしくは通電安定点に停止して位置信号が変化しない場合がある。
【０２０３】
まず、回転子が正転した場合について説明する。この場合、実施例８の図２８に示す各部信号波形例となる。実施例８の対応部分で説明のとおり、エッジパルス２５３ａが検出されるか、あるいは、擬似パルス発生回路で擬似パルス４３６ｂが発生した時のみ、６進カウンタ２５７はカウントする。回転子が正転方向に回転すると、電機子巻線に発生する逆起電圧により端子電位Ｕ、Ｖ、Ｗが変化し、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃはＨＬＬになり、図中（Ａ）のようにエッジパルス２５３ａが検出される。したがって、６進カウンタ２５７はカウントアップし、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはＨＬＬになり、転流回路９は図７、図２７よりＵ−Ｗ相を通電するように駆動信号９ａ〜９ｆをＬＨＨＬＬＨに設定する。そして、擬似パルス発生回路４３１は、その出力４３１ａとして図２８の７ｄに示す波形を出し続け、その後は定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せに従って図２７に示す関係で順次通電相を切換えてブラシレスモータを起動する。
【０２０４】
次に、回転子が逆転した場合について説明する。この場合も実施例８の図２９に示す各部信号波形例となる。実施例８で説明の通り、回転子が逆転すると回転子位置信号３ａが変化して、図中（Ｂ）に示すエッジパルス２５１ａが検出される。しかし、カウンタ値の関係からパルス選択回路２５６でマスクされる。そして、擬似パルス発生回路４３１内のゲート回路４３４で設定される所定時間ｔ１以内にエッジパルス２５３ａが検出できないと、図中（Ｃ）に示すように擬似パルス発生回路４３１から擬似パルス６ａの相当の４３１ａが出力される。６進カウンタ２５７はこの擬似パルス４３１ａによってカウントアップし、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃがＨＬＬと変化する。そして、転流回路９はカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃに応じて、Ｕ−Ｗ相を通電するように駆動信号９ａ〜９ｆをＬＨＨＬＬＨに設定する。これによって、回転子は正転し、その後は正転時と同様に定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せに従って図２７に示す関係で順次通電相を切換えてブラシレスモータを起動する。
【０２０５】
次に、回転子が動かず回転子位置信号が変化しない場合について説明する。逆転する場合と同様に、所定時間ｔ１以内にエッジパルス２５３ａを検出できないため、擬似パルス発生回路４３１から擬似パルス（６ａ相当）が出力される。そして、逆転時と同様に６進カウンタ２５７はその擬似パルスをカウントし、転流回路は通電相をＵ−Ｗ相に切換え、その後定常回転するまでカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せに従って図２７に示す関係で順次通電相を切換えてブラシレスモータを起動する。
【０２０６】
このような構成において、定常回転中、何らかの負荷により回転子が停止した時の例を図９０を用いて説明する。図９０において（Ｄ）以降で回転子が停止したとする。この場合、パルス４３１ｃを検出してから擬似パルス発生回路４３１内のゲート回路４３４で設定された時間ｔ１経過後、擬似パルス４３６ｂが擬似パルス発生回路４３１内のディレイ回路４３６で出力される。そして、擬似パルス４３６ｂは擬似パルス発生回路４３１から出力されるパルス列４３１ａのパルスとして出力され、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃはＬＨＬからＬＬＨに変化する。定常回転中は前述したように回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの組合せによって駆動信号９ａ〜９ｆを出力しているので、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃが変化しても通電相は切り換えされない。したがって、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの関係が図３１の関係を満たさなくなり、定常回転検知回路２６５から回転異常信号２６５ｂがハイ・レベルになる。
【０２０７】
この時、起動および再起動後所定時間経過していれば、回転異常信号の立ち上がりエッジが再起動パルス発生回路４３２で検出され、再起動パルス７ｅとして出力される。再起動パルスは転流回路９に入力され、転流回路は起動モードに移行する。
起動モード時の転流回路は、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せに応じて駆動信号９ａ〜９ｆを出力する構成なので、図７、図２７より駆動信号９ａ〜９ｆはＨＨＬＬＨＬになりＷ−Ｖ相が通電される。Ｗ−Ｖ相が通電されることにより回転子が正転し、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃがＬＬＨに変化すると、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの関係は図３１の関係を満たすので、回転異常信号２６５ｂはロウ・レベルとなる。その後は、図２８、図２９で説明したように、定常回転するまで、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの組合せに従って図２７に示す関係で順次通電相を切換えてブラシレスモータを起動する。
【０２０８】
実施例２７．
本実施例では、起動モードから定常回転モードに切り換える切り換え手段を設けたブラシレスモータ用駆動回路の構成と動作について説明する。
図９１に切り換え手段を設けた起動回路４０６Ｂの具体的な一構成例を示す。立ち上がりエッジ検出回路、立ち下がりエッジ検出回路、パルス選択回路、擬似パルス発生回路、６進カウンタ、定常回転検知回路、再起動パルス発生回路は、実施例２６と同一の回路である。新規な構成要素である４５０は、転流回路９で駆動信号９ａ〜９ｆを出力する際に、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃのどちらを参照するかを切り換えるための切り換え信号４５０ａを出力する切り換え信号発生回路である。
尚、本実施例の転流回路９は、切り換え信号４５０ａがロウ・レベルの場合にカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照し、切り換え信号４５０ａがハイ・レベルの場合に回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照する。以下、切り換え信号発生回路４５０を説明する。
【０２０９】
本実施例において、モータ回転信号５ａと再起動パルス４３２ａが切り換え信号発生回路４５０に入力される。切り換え信号４５０ａは、転流回路９に入力される。
図９２に切り換え信号発生回路４５０の具体的な一構成例を示す。
図において、４５１は立ち上がりエッジ検出回路、４５２、４５５はＯＲ回路、４５３はカウンタ、４５４はゲート回路である。
図９３は切り換え信号発生回路４５０の動作を示す各部信号波形例である。カウンタ４５３は、モータ回転信号５ａの立ち上がりエッジ、あるいは再起動パルス４３２ａで初期化され、ＯＲ回路４５５の出力４５５ａに同期してカウントアップする。ゲート回路４５４は、カウンタ値４５３ａをデコードし、デコードした値が設定値より小さい場合にロウ・レベルの信号を出力し、設定値より大きい場合にハイ・レベルの信号を出力する。したがって、切り換え信号４５０ａは起動後あるいは再起動後所定時間経過するまではロウ・レベル、それ以降はハイ・レベルとなる。切り換え信号４５０ａは転流回路９に入力され、転流回路９は切り換え信号４５０ａに従って参照する手段を切り換える。
【０２１０】
実施例２８．
本実施例では、従来の速度誤差補償フィルタに比べ、低域利得特性が改善された速度誤差補償フィルタを有するブラシレスモータ用駆動回路の構成について説明する。本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成は、図１または図７８と同様であるので、説明は省略する。本発明を実現する上で重要な手段となる速度誤差補償フィルタの構成について、以下に説明する。
【０２１１】
図９４は、アナログ・フィルタで速度誤差補償フィルタを構成した場合の伝達ブロック図である。
図において、４６０は比例・積分（ＰＩ）フィルタ、４６１は１次遅れフィルタ、４６２はゲイン要素または係数倍器、４６３は加算器、４６４は１次遅れフィルタである。
速度誤差補償フィルタの入力端子Ｘには、速度誤差検出回路４０９から出力される速度誤差信号４０９ａが入力される。出力端子Ｙから出力されるフィルタ出力は、電機子巻線への電流指令値４１０ａとして電流供給回路４１１に与えられる。従来技術で示した図１２３のフィルタ構成と異なる点は、入力である速度誤差信号４０９ａを、新たな１次遅れフィルタ４６１を経由してＰＩフィルタ４６０の出力に加算するように構成した点である。この時、速度誤差補償フィルタの伝達関数ＧC （ｓ）は式（６）の様になる。
0003640421.tif 000006
【０２１２】
図９５は、ＫP ＝１、ＴI ＝１／（２π×１０）、Ｋw ＝１、ＴA ＝１／（２π×５）、ＴL ＝１／（２π×６０）とした時の、速度誤差補償フィルタのオープンループ特性のシミュレーション結果である。また、従来のフィルタ構成で、ＫP ＝１、ＴI ＝１／（２π×１０）、ＴL ＝１／（２π×６０）とした時のシミュレーション結果を図９５中に破線で示す。本発明で提案したフィルタ構成により、低域の利得特性が改善されている。
【０２１３】
図９４には、アナログ・フィルタで構成した場合の例を示したが、ディジタル・フィルタで構成することも、勿論、可能である。
図９６は、ディジタル・フィルタで速度誤差補償フィルタを構成した場合の伝達ブロック図である。
図において、４７０〜４７２は信号を１サンプリング時間遅延する遅延要素、４７３〜４７９はゲイン要素、４８０〜４８３は加算器である。遅延要素４７１、ゲイン要素４７６、４７７、加算器４８１、４８２でＰＩフィルタ４８４を構成し、遅延要素４７０、ゲイン要素４７３〜４７５、加算器４８０で１次遅れフィルタ４８５を構成し、遅延要素４７２、ゲイン要素４７８、４７９、加算器４８３で１次遅れフィルタ４８６を構成している。この時、速度誤差補償フィルタの伝達関数ＧC （ｚ）は式（７）の様になる。
0003640421.tif 000007
【０２１４】
実施例２９．
本実施例では、従来の速度誤差補償フィルタに比べ、低域利得特性が改善された速度誤差補償フィルタの別の実施例について説明する。
【０２１５】
図９７は、アナログ・フィルタで速度誤差補償フィルタを構成した場合の伝達ブロック図である。
図において、実施例２８と同一な部材は同一番号で示した。従来技術で示した速度誤差補償フィルタ構成と異なる点は、速度誤差信号４０９ａを入力とする新たな１次遅れフィルタ４６１の出力を、ＰＩフィルタと一次遅れフィルタの直列回路出力に、加算するように構成した点である。この時、速度誤差補償フィルタの伝達関数ＧC （ｓ）は式（８）の様になる。
0003640421.tif 000008
【０２１６】
図９８は、ＫP ＝１、ＴI ＝１／（２π×１０）、Ｋw ＝１、ＴA ＝１／（２π×５）、ＴL ＝１／（２π×６０）とした時の、速度誤差補償フィルタのオープンループ特性のシミュレーション結果である。また、従来のフィルタ構成で、ＫP ＝１、ＴI ＝１／（２π×１０）、ＴL ＝１／（２π×６０）とした時のシミュレーション結果を図９８中に破線で示す。本発明で提案したフィルタ構成により、低域の利得特性が改善されている。
【０２１７】
図９７には、アナログ・フィルタで構成した場合の例を示したが、ディジタル・フィルタで構成することも、勿論、可能である。
図９９は、ディジタル・フィルタで速度誤差補償フィルタを構成した場合の伝達ブロック図である。
図９９において、実施例２８と同一な部材は同一番号で示した。４８７、４８８は加算器である。この時、速度誤差補償フィルタの伝達関数ＧC （ｚ）は式（９）の様になる。
0003640421.tif 000009
【０２１８】
実施例３０．
本実施例では、指令回転数が変わった場合に、速度誤差検出回路の目標回転速度と、速度誤差補償フィルタのゲイン要素の利得を切り換えるように構成されたブラシレスモータ用駆動回路について説明する。
図１００は、本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３０の全体構成を示すブロック図である。
図１００において、図７８と同一の構成部材については同一番号で示した。４９０は、モード切り換え信号４９０ａが入力される入力端子である。モード切り換え信号４９０ａは、ブラシレスモータ用駆動回路の外部から入力される信号で、モータの回転数を切り換えるための２値化信号である。
【０２１９】
先の実施例で説明した波形整形回路３において、ＯＲ回路から出力される論理パルス信号３ｄは、定常回転時において一定時間間隔で得られる信号である。したがって、この論理パルス信号３ｄを回転速度を制御するための速度信号として用いることが可能である。
図１０１に速度誤差検出回路４０９の具体的な一構成例を示す。
図において、４９１、４９２は初期値レジスタ、４９３はセレクタ、４９４はカウンタである。初期値レジスタ４９１、４９２は、目標回転速度が格納されているレジスタであり、本実施例では、２種類の指令回転数に対応するために２つの初期値レジスタを有している。セレクタ４９３は、モード切り換え信号４９０ａの論理レベルに応じて、２種類の初期値レジスタ４９１、４９２を切り換える。カウンタ４９４は、論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジのタイミングでセレクタ４９３で選択された初期値をロードし、クロックをカウントアップする。
【０２２０】
例えば、定常回転時において論理パルス信号３ｄの周期が１（ｍｓｅｃ）および０．５（ｍｓｅｃ）となる２種類の指令回転数（各々指令回転数Ａ、指令回転数Ｂと記述する）に対応する場合について説明する。
クロックの周波数は１（ＭＨｚ）とし、モード切り換え信号４９０ａがハイ・レベルの場合に指令回転数Ａに、モード切り換え信号４９０ａがロウ・レベルの場合に指令回転数Ｂに対応させる。初期値レジスタ４９１には−１０００を、初期値レジスタ４９２には−５００を設定する。このような構成において、モード切り換え信号４９０ａがハイ・レベルの場合、セレクタ４９３は初期値レジスタ４９１を選択し、カウンタ４９４は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジのタイミングで初期値−１０００をロードする。その後、カウンタ４９４はクロックをカウントアップし、論理パルス信号３ｄの周期が１（ｍｓｅｃ）より短い場合に負値を、論理パルス信号３ｄの周期が１（ｍｓｅｃ）より長い場合に正値を速度誤差信号４０９ａとして出力する。
一方、モード切り換え信号４９０ａがロウ・レベルの場合には、セレクタ４９３は初期値レジスタ４９２を選択し、カウンタ４９４は論理パルス信号３ｄの立ち上がりエッジのタイミングで初期値−５００をロードする。その後、カウンタ４９４はクロックに同期してカウントアップし、論理パルス信号３ｄの周期が０．５（ｍｓｅｃ）より短い場合に負値を、論理パルス信号３ｄの周期が０．５（ｍｓｅｃ）より長い場合に正値を速度誤差信号４０９ａとして出力する。
【０２２１】
実施例３１．
上記実施例では、指令回転数を変える場合の速度誤差検出回路４０９の動作について説明してきた。しかし、目標回転速度を切り換えて対応したため、指令回転数の違いにより検出感度が変わってしまうという問題点がある。本実施例では、この問題に対処するために、速度誤差補償フィルタのゲイン要素も切り換えるように構成する。
【０２２２】
図１０２に速度誤差補償フィルタのゲイン要素を切り換える場合のＰＩフィルタ４８４Ａのブロック図を示す。
図１０２において、実施例２８で示した図９６と同一な構成要素は同一番号で示した。４９５、４９６は別な指令回転数に対応するために、新たに設けたゲイン要素である。４９７、４９８はセレクタであり、セレクタ４９７、４９８は、モード切り換え信号４９０ａの論理レベルに応じて、各々、ゲイン要素４７６、４９５およびゲイン要素４７７、４９６のどちらの出力を用いるかを選択する。同様に、一次遅れフィルタ４８５、４８６のゲイン要素もモード切り換え信号４９０ａで切り換えるように構成する。
勿論、利得を切り換える他の一般的な方法を用いてもよい。
【０２２３】
尚、本実施例では、指令回転数を１ビットの２値化信号で切り換える例について記述したが、さらに複数の指令回転数に対応する場合にはＮビットの２値化信号で切り換えるように構成することも可能である。
【０２２４】
実施例３２．
本実施例では、本発明のブラシレスモータ用駆動回路における、通電相を切り換えるタイミングと、電機子巻線に供給する電流量を増減するタイミングの関係について説明する。
本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成は図７８と同様である。
図１０３は、本発明のブラシレスモータ用駆動回路の定常回転時の動作を示すタイミングチャートである。図１０３を参照しながら説明する。
図において、３ａ、３ｂ、３ｃは回転子位置信号、９ａ〜９ｆは駆動信号、３ｄは速度を表す論理パルス信号、４０９ａは速度誤差信号、４１０ａは電流指令値である。
定常回転時において、駆動信号９ａ〜９ｆは回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃに基づいて生成される。したがって、定常回転時において、通電相の切り換えは図に示すタイミングで行われる。
【０２２５】
論理パルス信号３ｄは、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの両エッジ微分パルスである。速度誤差検出回路４０９は、速度信号３ｄの周期を計測し、目標値と計測値との差である周期誤差を速度誤差信号４０９ａとして図１０３に示すタイミングで出力する。速度誤差信号４０９ａは、速度誤差補償フィルタ４１０に入力される。速度誤差補償フィルタ４１０は、速度誤差信号４０９ａが０になるようにフィルタ演算する。
フィルタ演算には、所定の演算時間を要するため、電流指令値４１０ａは、速度誤差信号４０９ａが変化してから演算時間分だけ経過してから変化する。電流供給回路４１１は、電流指令値４１０ａに基づいて電機子巻線に供給する電流量を調節する。
【０２２６】
以上、説明したように、本発明のブラシレスモータ用駆動回路では、通電相の切り換えタイミングと電機子巻線電流を増減するタイミングが同期してしており、電機子巻線電流の増減は転流後演算時間分だけ経過してから行われる。
【０２２７】
実施例３３．
本実施例では、起動および再起動の期間、電機子巻線に最大電流を供給するように構成されたブラシレスモータ用駆動回路について説明する。
図１０４は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。即ち、本構成は、実施例２７で説明した切り換え信号４５０ａが速度誤差補償フィルタ４１０に入力された構成となっている。
【０２２８】
図１０５に速度誤差補償フィルタの一構成例を示す。
図において、６００はマイクロコントローラ、６０１はＤ／Ａ変換器、６０２はマイクロコントローラ６００内のレジスタ０〜レジスタＮで構成されるレジスタ群である。
マイクロコントローラ６００は、速度誤差検出回路４０９から出力される速度誤差信号４０９ａを入力し、例えば実施例２８、実施例２９で示したようなフィルタ演算を行い、その演算結果をレジスタＮに格納する。さらに、マイクロコントローラ６００は、レジスタＮに格納されている値を所定のタイミングでＤ／Ａ変換器６０１に出力する。レジスタＮに格納されていたディジタル値はＤ／Ａ変換器６０１でアナログ値に変換され、電流指令値４１０ａとして電流供給回路４１１に入力される。
【０２２９】
起動モードと定常回転モードを切り換える切り換え信号４５０ａは、マイクロコントローラ６００に入力される。切り換え信号４５０ａは、実施例２７で説明したように、起動後あるいは再起動後所定時間経過するまではロウ・レベル、それ以降はハイ・レベルとなる信号であった。マイクロコントローラ６００は、切り換え信号４５０ａがロウ・レベルになるとレジスタＮを初期化し、レジスタＮの値を最大値に設定する。したがって、切り換え信号４５０ａがロウ・レベルの間、電流指令値４１０ａは最大設定値に設定され、起動および再起動の期間、電機子巻線には最大電流が供給される。
尚、本明細においては、請求項１〜２８について別々の実施例を示したが、これらを組み合わせて構成しても十分な効果が得られることは明白である。
【０２３０】
実施例３４．
図１０６は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。図１０６において、図７８と同一の構成部材は同一番号で示した。実施例２７で説明した転流回路９は、起動モード時はカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照し、定常回転モード時は回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃを参照して駆動信号９ａ〜９ｆを出力するように構成されていた。本実施例の転流回路６１０は、起動モード時および定常回転モード時共に、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃを参照して駆動信号９ａ〜９ｆを出力する。カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃと駆動信号９ａ〜９ｆの論理関係は図２７と同様である。
【０２３１】
また、本実施例では、パルス選択回路の別な構成例について説明する。図１０７にパルス選択回路２５６と別な構成を有するパルス選択回路６０９の具体的な一構成例を示す。図において６１１〜６１３は反転回路、６１４〜６２５は３入力ＡＮＤ回路、６２６は６入力ＯＲ回路である。
【０２３２】
実施例８、２６で示したパルス選択回路２５６と本実施例で示すパルス選択回路６０９の動作を比較する。図１０８は、モータが定速逆回転した時の、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃ、立ち上がり・立ち下がりエッジパルス２５０ａ〜２５５ａ、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃ、パルス選択回路２５６の出力信号２５６ａ、擬似パルス発生回路４３１の出力信号４３１ａのタイミングチャートを示したものである。
一方、図１０９は、モータが定速逆回転した時の、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃ、立ち上がり・立ち下がりエッジパルス２５０ａ〜２５５ａ、カウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃ、パルス選択回路６０９の出力信号６０９ａ、擬似パルス発生回路４３１の出力信号４３１ａのタイミングチャートを示したものである。
【０２３３】
実施例８、２６で示したパルス選択回路２５６は、入力されたエッジパルス２５０ａ〜２５５ａの種類とカウンタ値７ａ、７ｂ、７ｃの関係が図２５の関係を満たすときは入力されたエッジパルスをそのまま出力し、それ以外の時は入力されたエッジパルスをマスクする回路であった。以下、図１０８、１０９を参照しながら説明する。カウンタ値の初期値をＬＬＬと仮定する。図１０８、図１０９中（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）においてエッジパルス２５５ａ、２５２ａ、２５１ａが順次検出される。カウンタ値がＬＬＬであるので、パルス選択回路２５６は２５３ａ以外のエッジパルスをマスクする。したがって、図中（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）で検出されたエッジパルス２５５ａ、２５２ａ、２５１ａはマスクされる。
【０２３４】
同様に、パルス選択回路６０９でもこれらのエッジパルスはマスクされる。擬似パルス発生回路４３１内で設定される所定時間ｔ１が経過しても擬似パルス発生回路４３１への入力がないので、擬似パルス発生回路４３１は図中（Ｈ）において擬似パルスを発生する。この擬似パルスにより６進カウンタ２５７はカウントアップし、カウンタ値はＨＬＬとなる。そして、図中（Ｉ）においてエッジパルス２５４ａが検出される。カウンタ値はＨＬＬであるので、図中（Ｉ）で検出されたエッジパルス２５４ａはパルス選択回路２５６でマスクされずそのまま出力される。このように、パルス選択回路２５６は逆回転時のエッジパルス２５０ａ〜２５５ａを完全にマスクすることができなかった。
一方、パルス選択回路６０９では、（Ｉ）において回転子位置信号３ａがＬであるので、図中（Ｉ）で検出されたエッジパルス２５４ａはマスクされる。このように、本実施例のパルス選択回路６０９は、カウンタ値と入力されたエッジパルスの種類の組み合わせに加え、更に、回転子位置信号３ａ、３ｂ、３ｃの論理を組み合わせてエッジパルスを選択するように構成されているので、図１０９に示すように、逆回転時のエッジパルス２５０ａ〜２５５ａを完全にマスクすることができる。
【０２３５】
実施例３５．
次に、回転子駆動信号を台形波にして騒音を減らす例を説明する。
図１１０は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。図において、図１０６と同一の構成部材については同一番号で示した。新規な要素として、６３０は台形波状の駆動信号を合成するために必要な複数の論理信号６３０ａ〜６３０ｇを出力する論理回路、６３１は論理回路からの出力信号６３０ｇに基づいてコンデンサに充放電を行う充放電回路、６３２は充放電回路の出力信号６３１ａと論理回路の出力信号６３０ａ〜６３０ｆから台形波状の駆動信号６３２ａ〜６３２ｆを合成する台形波合成回路である。
上記論理回路６３０、充放電回路６３１、台形波合成回路６３２を含んで台形駆動信号生成回路６３３が構成されている。
【０２３６】
図１１１に論理回路６３０の具体的な一構成例を示す。図において、６３５〜６４３はＡＮＤ回路、６４４は３入力ＯＲ回路である。論理回路６３０の出力信号６３０ａ〜６３０ｇの動作波形は、図１１３の様になる。
図１１２に充放電回路６３１の具体的な一構成例を示す。図において、６４５、６４６は定電流源、６４７はコンデンサである。ＳＷ１は論理回路６３０の出力信号６３０ｇがハイ・レベルの時にオンし、ロウ・レベルの時にオフする。
充放電回路６３１の動作について説明する。論理回路の出力信号６３０ｇがロウ・レベルの時、ＳＷ１がオフし、コンデンサ６４７は定電流Ｉ３で充電される。一方、論理回路６３０の出力信号６３０ｇがハイ・レベルの時、ＳＷ１がオンし、コンデンサ６４７は定電流Ｉ３で放電される。充放電回路６３１の出力信号６３１ａは図１１３に示したような台形波状の信号となる。
【０２３７】
充放電回路６３１の出力信号６３１ａ、論理回路６３０の出力信号６３０ａ〜６３０ｆは台形波合成回路６３２に入力される。
台形波合成回路６３２の具体的な一構成例を図１１４に示す。図において、６４８〜６５１は反転アンプ回路、６５２〜６５７はＮＡＮＤ回路である。充放電回路６３１の出力信号６３１ａと論理回路６３０の出力信号６３０ａ〜６３０ｆの動作電圧範囲は同じであるとし、Ｖｒｅｆは動作電圧範囲の中心電位であるとする。反転アンプ回路６４８の反転入力端子には充放電回路６３１の出力信号６３１ａが、非反転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆが入力され、Ｖｒｅｆを基準に６３１ａを反転した台形波を得ている。同様に、反転アンプ回路６４９、６５０、６５１では、Ｖｒｅｆを基準に各々６３０ａ、６３０ｃ、６３０ｅを反転した信号を得ている。
【０２３８】
以下、台形波合成回路６３２の具体的動作について、図を参照しながら説明する。ここでは、台形駆動信号６３２ａを合成する部分に着目して説明する。
ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は各々６３０ｄ、６３０ｆ、６５２ａがハイ・レベルの時にオンし、ロウ・レベルの時にオフする。６５２ａはＮＡＮＤ回路６５２の出力信号である。図１１３に示した期間Ｔａでは、６３０ｄはハイ・レベル、６３０ｆはロウ・レベル、６５２ａはロウ・レベルであるので、ＳＷ２のみがオンし、台形駆動信号６３２ａは充放電回路６３１の出力信号６３１ａとなる。期間Ｔｂでは、６３０ｄはロウ・レベル、６３０ｆはロウ・レベル、６５２ａはハイ・レベルであるので、ＳＷ４のみがオンし、台形駆動信号６３２ａはＶｒｅｆを基準に６３０ｅを反転した信号になる。期間Ｔｃでは、６３０ｄはロウ・レベル、６３０ｆはハイ・レベル、６５２ａはロウ・レベルであるので、ＳＷ３のみがオンし、台形駆動信号６３２ａはＶｒｅｆを基準に６３１ａを反転した台形波になる。期間Ｔｄでは、６３０ｄはロウ・レベル、６３０ｆはロウ・レベル、６５２ａはハイ・レベルであるので、ＳＷ４のみがオンし、台形駆動信号６３２ａはＶｒｅｆを基準に６３０ｅを反転した台形波になる。
以上のようにして、台形駆動信号６３２ａが合成される。台形駆動信号６３２ｂ〜６３２ｆも同様の手順で合成される。このようにして、台形駆動信号生成回路６３３は、駆動信号９ａ〜９ｆの立ち上がり・立ち下がりエッジ時点から立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分が始まる台形駆動信号６３２ａ〜６３２ｆを生成する。
【０２３９】
実施例３６．
本実施例では、外部から入力される指令回転数に対応して台形駆動信号６３２ａ〜６３２ｆの傾斜時間を変化させるように構成したブラシレスモータ用駆動回路について説明する。
図１１５は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。図において、図１１０と同一の構成部材については同一番号で示した。図１１５において、６６０はモード切り換え信号６６０ａが入力される端子、６６１は充放電回路６３１と別な構成を有する充放電回路である。モード切り換え信号６６０ａは、ブラシレスモータ駆動回路の外部から入力される信号で、指令回転数に対応して極性が変化する２値化信号である。
【０２４０】
図１１６に充放電回路６６１の具体的な一構成例を示す。図において、６６２は反転回路、６６３、６６４は定電流源である。ＳＷ５、ＳＷ７はモード切り換え信号６６０ａがハイ・レベルの時にオンし、ロウ・レベルの時にオフする。ＳＷ６、ＳＷ８はモード切り換え信号６６０ａがロウ・レベルの時にオンし、ハイ・レベルの時にオフする。
【０２４１】
モード切り換え信号６６０ａがハイ・レベルの場合の充放電回路６６１の動作について説明する。
論理回路の出力信号６３０ｇがロウ・レベルの時、ＳＷ１がオフし、コンデンサ６４７は定電流Ｉ３で充電される。一方、論理回路６３０の出力信号６３０ｇがハイ・レベルの時、ＳＷ１がオンし、コンデンサ６４７は定電流Ｉ３で放電される。論理回路６３０の出力信号６３０ｇと充放電回路６６１の出力信号６６１ａの関係は図１１７で６３２ａがＨで示したようになる。
【０２４２】
モード切り換え信号６６０ａがロウ・レベルの場合には、論理回路の出力信号６３０ｇがロウ・レベルの時にコンデンサ６４７は定電流Ｉ４で充電され、論理回路６３０の出力信号６３０ｇがハイ・レベルの時、コンデンサ６４７は定電流Ｉ４で放電される。
【０２４３】
Ｉ４＝０．５×Ｉ３となるように設定すると、充放電回路６６１の出力信号６６１ａは図１１７で６３２ａがＬで示すようになり、台形波の傾斜時間は、倍になる。充放電回路６６１の出力信号６６１ａは台形波合成回路６３２に入力され、実施例３５で説明した手順で台形駆動信号６３２ａ〜６３２ｆが生成される。
このように、指令回転数に対応してモード切り換え信号６６０ａを切り換えるようにすれば、外部から入力される指令回転数に対応して台形駆動信号６３２ａ〜６３２ｆの傾斜時間を変化させることが可能である。
【０２４４】
実施例３７．
台形駆動信号生成回路６３３で生成される台形駆動信号６３２ａ〜６３２ｆの立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分は、駆動信号９ａ〜９ｆの立ち上がり・立ち下がりエッジ時点から始まる。したがって、駆動電流の切り換わり点が理想的な転流タイミングから遅れることになりトルク発生効率が低下する。本実施例では、各相端子電位または各相間電圧差から検出する回転子位置信号の位相を台形駆動信号の傾斜時間に対応して進み位相になるように構成したブラシレスモータ用駆動回路の構成と動作について説明する。
【０２４５】
図１１８は、本実施例のブラシレスモータ用駆動回路の全体構成を示すブロック図である。図において、図１１０と同一の構成部材については同一番号で示した。図１１８において、新規な要素として６７０は比較回路２と別な構成を有する比較回路である。
また、図１１９に比較回路６７０の具体的な一構成例を示す。図において、６７１〜６８５は抵抗、６８６〜６８８は差動増幅回路である。
【０２４６】
以下、比較回路６７０の具体的な動作について説明する。
一例として、抵抗６７１〜６８５が図１１９に示す値に設定されている場合について考える。この時、差動増幅回路６８６の出力信号６８６ａは１ａ＋１ｂ−２×１ｃに、差動増幅回路６８７の出力信号６８７ａは１ｂ＋１ｃ−２×１ａに、差動増幅回路６８８の出力信号６８８ａは１ｃ＋１ａ−２×１ｂになる。
今、１ａ、１ｂ、１ｃが式（１０）に示すような２π／３ずつ位相がずれた３相信号であったとすると、差動増幅回路６８６、６８７、６８８の出力信号６８６ａ、６８７ａ、６８８ａは式（１１）、（１２）、（１３）のようになる。差動増幅回路６８６、６８７、６８８の出力信号６８６ａ、６８７ａ、６８８ａは各々コンパレータ８５、８６、８７でＶｒｅｆと比較され、論理信号６７０ａ、６７０ｂ、６７０ｃが得られる。
0003640421.tif 000010
【０２４７】
ここで、比較回路２の具体的な動作について再度説明する。
抵抗７０〜８１が全て１０ＫΩに設定されている場合について考える。この時、差動増幅回路８２の出力信号は１ａ−１ｃ、差動増幅回路８３の出力信号は１ｂ−１ａ、差動増幅回路８４の出力信号は１ｃ−１ｂであり、各々式（１４）、（１５）、（１６）のようになる。差動増幅回路８２、８３、８４の出力信号を８２ａ、８３ａ、８４ａとする。差動増幅回路８２、８３、８４の出力信号８２ａ、８３ａ、８４ａは各々コンパレータ８５、８６、８７でＶｒｅｆと比較され、論理信号２ａ、２ｂ、２ｃが得られる。
0003640421.tif 000011
【０２４８】
差動増幅回路６８６、６８７、６８８の出力信号６８６ａ、６８７ａ、６８８ａは、差動増幅回路８２、８３、８４の出力信号８２ａ、８３ａ、８４ａに対してπ／６位相が進んでいる。したがって、比較回路６７０では、比較回路２から出力される論理信号２ａ、２ｂ、２ｃよりπ／６位相が進んだ論理信号６７０ａ、６７０ｂ、６７０ｃを得ることができる。
本実施例では、抵抗６７１〜６８５の値を図１１９に示した値に設定して説明したが、抵抗６７１〜６８５を変化させれば別な位相進み量に設定することも可能である。このようにして回転子位置信号の位相を進め、駆動電流の切り換わり点が理想的な転流タイミングに一致するようにする。
尚、本実施例では充放電回路６３１を用いた構成例を示したが、充放電回路６６１を用いて構成することも勿論可能である。
【０２４９】
【発明の効果】
本発明は上記で説明のように構成されているので、以下に記載のような効果がる。
【０２５０】
中性点を用いず、また電機子巻線電流で決まる補正値を実駆動期間だけ補正して位置信号を得るようにしたので、引き出し線が少なくて、位相遅れのない正しい駆動タイミングを定められる効果がある。
【０２５１】
中性点を用いず、また電機子巻線電流で決まる補正値を実駆動期間だけ補正して各相間電圧差から位置信号を得るようにしたので、引き出し線が少なくて、位相遅れのない正しい駆動タイミングを定められる効果がある。
【０２５２】
更に、位置信号から速度相当信号を得るようにしたので、上記に加えて簡単な装置で速度制御ができる効果がある。
【０２５３】
更に、実駆動期間を駆動信号が駆動状態にある期間としたので、位相遅れの補正がより正しくできる効果がある。
【０２５４】
更に、各相間電圧差の補正の実駆動期間を駆動信号が駆動状態にある期間としたので、位相遅れの補正がより正しくできる効果がある。
【０２５５】
更に、補正電圧を電機子巻線に流れる電流の検出用抵抗からとったので、位相遅れの補正がより正しくできる効果がある。
【０２５６】
更に、補正電圧を電機子巻線に流れる電流の検出用抵抗からとったので、各相間電圧差の位相遅れの補正がより正しくできる効果がある。
【０２５７】
更に、位置信号をラッチして新しい位置信号としたので、更に検出信号にノイズがあっても正しい位置信号を検出できる効果がある。
【０２５８】
位置信号の立ち上がり・立ち下がりのエッジ信号を選択し、またカウントして組み合わせて駆動信号とし、更に無入力時には強制カウントするようにしたので、安定起動ができる効果がある。
【０２５９】
位置信号の立ち上がり・立ち下がりのエッジ信号を選択し、またカウントして組み合わせて駆動信号とし、無入力時には強制カウントするようにし、更に回転異常時には再起動するようにしたので、回転中の異常時にも再起動ができる効果がある。
【０２６０】
起動・再起動時と、定常時との切り換えを所定の時間で切り換えるようにしたので、確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６１】
起動・再起動時と、定常時との切り換えをカウンタのカウンタ値で切り換えるようにしたので、確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６２】
起動・再起動時と、定常時との切り換えを回転子がある速度になったことで切り換えるようにしたので、確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６３】
起動・再起動時と、定常時との切り換えを検出位置信号が所定の組み合わせになったことで切り換えるようにしたので、確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６４】
起動・再起動時と、定常時との切り換えを電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせになったことで切り換えるようにしたので、確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６５】
起動・再起動時と、定常時との切り換えを、所定の時間、カウントアップ値、所定速度への到達、検出位置信号か電機子巻線への駆動信号が所定の組み合わせになったことの複数の条件成立で切り換えるようにしたので、更に確実に定常運転に移れる効果がある。
【０２６６】
カウンタへの位置信号をモニタして、無入力時には強制カウントするようにし、回転異常時には再起動するようにしたので、回転中の異常時にも再起動ができる効果がある。
【０２６７】
ある電気角で設定された別の位置検出器による位置信号で起動・再起動時の駆動信号としたので、起動時にも確実に正しい起動が得られる効果がある。
【０２６８】
ある電気角で設定された別の位置検出器による位置信号で起動・再起動時の駆動信号としたので、起動時にも確実に正しい起動が得られる効果がある。
【０２６９】
端子電位を比較して得られる論理信号を微分しラッチし、所定時間後にラッチを解くようにしたので、検出信号にノイズがあっても正しい回転子位置信号が得られる効果がある。
【０２７０】
また、タイマ時間長を可変にしたので、適切な時間を過渡時間として、ノイズをマスクして安定な転流制御ができる効果がある。
【０２７１】
起動時、再起動時または回転異常時には、モータを正転させる強制通電相に所定時間だけ切り換えるようにしたので、負荷の条件に影響されず、短時間で確実に起動できる効果がある。
【０２７２】
起動モードから定常回転モードへの切り換えをタイマで設定して行っているので、確実に定常回転モードに移行できる効果がある。
【０２７３】
ＰＩフィルタと１次遅れフィルタを並列接続したものに、更に、１次遅れフィルタを直列接続した速度誤差補償フィルタ構成としたので、良好な低域外乱圧縮特性が得られるという効果がある。
【０２７４】
ＰＩフィルタに１次遅れフィルタを直列接続したものと、１次遅れフィルタとを並列接続した速度誤差補償フィルタ構成としたので、良好な低域外乱圧縮特性が得られるという効果あある。
【０２７５】
モータへの指令回転数に応じて速度誤差検出器の目標値または速度誤差補償フィルタの利得を切り換えるようにしたので、速度誤差検出器に入力する基準クロックの周期を変化させなくてもよいという効果がある。
【０２７６】
電機子巻線に供給する電流量の増減を、通電相を切り換えた後、所定時間以内に行うように順序づけて構成されているので、電流値をフィードバックして端子電位を補正する処理を容易に行える効果がある。
【０２７７】
起動および再起動の期間、電機子巻線に最大電流を供給するように構成されているので、短時間で確実に起動できる効果がある。
【０２７８】
回転子位置信号の立ち上がり・立ち下がりエッジ内の必要信号を選択し、この必要信号をカウントしたカウンタ値で電機子巻線を駆動するようにしたので、短時間で確実に起動でき、また確実に定常運転に移行できる効果がある。
【０２７９】
台形波状の駆動信号で電機子巻線を印加駆動するようにしたので、転流時の騒音を減少することができる効果がある。
【０２８０】
台形波状の駆動信号の勾配を外部からの制御信号で変化するようにしたので、モータの回転数が変化しても確実に転流時の騒音を減少することができる効果がある。
【０２８１】
台形波状の駆動信号の略勾配中心が最適な転流タイミングに一致するように、回転子位置信号の位相を進めるようにしたので、トルク発生効率を下げることなく騒音を減少することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  端子電位補正回路の具体的な構成例を示す図である。
【図３】  実施例１の比較回路の具体的な構成例を示す図である。
【図４】  実施例１、２の動作を説明するための信号波形図である。
【図５】  実施例１、２の動作を説明するための信号波形図である。
【図６】  補正切り換え信号生成回路の構成図と端子電位回路の信号波形図である。
【図７】  通電相と駆動信号の関係を表す図である。
【図８】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例２の全体構成を示すブロック図である。
【図９】  端子間電圧補正回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１０】  端子間電圧補正回路の動作を説明するためのテーブル図である。
【図１１】  実施例２の比較回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１２】  端子間電圧補正回路の動作を説明するためのテーブル図である。
【図１３】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例３の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例４の全体構成を示すブロック図である。
【図１５】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例５の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例６の全体構成を示すブロック図である。
【図１７】  波形整形回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１８】  波形整形回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図１９】  波形整形回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図２０】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例８の全体構成を示すブロック図である。
【図２１】  実施例８の駆動信号と通電相の関係を示すテーブル図である。
【図２２】  実施例８の駆動信号と回転子位置信号の関係を示すテーブル図である。
【図２３】  実施例８のカウンタ回路の具体的な構成例を示す図である。
【図２４】  実施例８のカウンタ回路の動作を説明するためのテーブル図である。
【図２５】  実施例８のカウンタ回路の動作を説明するためのテーブル図である。
【図２６】  実施例８のパルス発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図２７】  実施例８の駆動信号とカウンタ回路の出力値の関係を示すテーブル図である。
【図２８】  実施例８の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図２９】  実施例８の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図３０】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例９の全体構成を示すブロック図である。
【図３１】  回転子位置信号とカウンタ値の関係を示すテーブル図である。
【図３２】  実施例９の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図３３】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１０の全体構成を示すブロック図である。
【図３４】  実施例１０の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図３５】  実施例１０の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図３６】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１１の全体構成を示すブロック図である。
【図３７】  実施例１１の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図３８】  実施例１１の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図３９】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１２の全体構成を示すブロック図である。
【図４０】  実施例１２の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図４１】  実施例１２の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４２】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１３の全体構成を示すブロック図である。
【図４３】  実施例１３の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図４４】  実施例１３の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４５】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１４の全体構成を示すブロック図である。
【図４６】  実施例１４の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図４７】  実施例１４の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４８】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１５の全体構成を示すブロック図である。
【図４９】  実施例１５の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図５０】  実施例１５の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５１】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１６の全体構成を示すブロック図である。
【図５２】  実施例１６の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図５３】  速度信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５４】  実施例１６の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５５】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１７の全体構成を示すブロック図である。
【図５６】  実施例１７の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図５７】  実施例１７の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５８】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１８の全体構成を示すブロック図である。
【図５９】  実施例１８の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図６０】  実施例１８の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図６１】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例１９の全体構成を示すブロック図である。
【図６２】  実施例１９の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図６３】  実施例１９の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図６４】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例２０の全体構成を示すブロック図である。
【図６５】  実施例２０の切換信号発生回路の具体的な構成例を示す図である。
【図６６】  実施例２０の切換信号発生回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図６７】  実施例２１の全体構成を示すブロック図である。
【図６８】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例２２の全体構成を示すブロック図である。
【図６９】  実施例２２の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図７０】  実施例２２の動作を説明するテーブル図である。
【図７１】  実施例２２のカウンタ回路の具体的な構成例を示す図である。
【図７２】  実施例２２の動作を説明するテーブル図である。
【図７３】  実施例２２の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図７４】  実施例２２の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図７５】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例２３の全体構成を示すブロック図である。
【図７６】  実施例２３の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図７７】  実施例２３の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図７８】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例２４の全体構成を示すブロック図である。
【図７９】  本発明のブラシレスモータ駆動装置の定常回転状態における端子電位補正回路の各部の信号波形を示した図である。
【図８０】  図７８の波形整形回路の構成例を示す図である。
【図８１】  定常回転における端子電位波形と波形整形回路の各部波形を示す図である。
【図８２】  図８０の波形整形回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図８３】  実施例２５のマスク信号発生回路とタイマの動作を説明するための信号波形図である。
【図８４】  実施例２５のマスク信号発生回路とタイマの動作を説明するための信号波形図である。
【図８５】  実施例２５のマスク信号発生回路とタイマの動作を説明するための信号波形図である。
【図８６】  実施例２６の起動回路の構成を示す図である。
【図８７】  実施例２６の擬似パルス発生回路の構成を示す図である。
【図８８】  実施例２６の擬似パルス発生回路の動作を説明する信号波形図である。
【図８９】  実施例２６の再起動パルス発生回路の一構成例を示す図である。
【図９０】  実施例２６の動作を説明するための信号波形図である。
【図９１】  実施例２７の起動回路の構成を示す図である。
【図９２】  実施例２７の切り換え信号発生回路の構成を示す図である。
【図９３】  切り換え信号発生回路の動作を示す信号波形図である。
【図９４】  実施例２８の速度誤差補償フィルタのブロック図である。
【図９５】  実施例２８の速度誤差補償フィルタの周波数特性を示す図である。
【図９６】  実施例２８のディジタル方式の速度誤差補償フィルタのブロック図である。
【図９７】  実施例２９の速度誤差補償フィルタのブロック図である。
【図９８】  実施例２９の速度誤差補償フィルタの周波数特性を示す図である。
【図９９】  実施例２９のディジタル方式の速度誤差補償フィルタのブロック図である。
【図１００】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３０の全体構成を示すブロック図である。
【図１０１】  実施例３０の速度誤差検出回路の構成を示す図である。
【図１０２】  実施例３１のＰＩフィルタのブロック図である。
【図１０３】  実施例３２のブラシレスモータ用駆動回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図１０４】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３３の全体構成を示すブロック図である。
【図１０５】  実施例３３の速度誤差補償フィルタの構成を示す図である。
【図１０６】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３４の全体構成を示すブロック図である。
【図１０７】  実施例３４のパルス選択回路の構成を示す図である。
【図１０８】  実施例３４の駆動回路の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図１０９】  実施例３４の駆動回路の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図１１０】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３５の全体構成を示すブロック図である。
【図１１１】  台形駆動信号生成回路中の論理回路の構成を示す図である。
【図１１２】  実施例３５の充放電回路の構成を示す図である。
【図１１３】  実施例３５の駆動回路の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図１１４】  台形駆動信号生成回路中の台形波合成回路の構成を示す図である。
【図１１５】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３６の全体構成を示すブロック図である。
【図１１６】  実施例３６の充放電回路の構成を示す図である。
【図１１７】  実施例３６の駆動回路の動作を説明する信号波形図である。
【図１１８】  本発明のブラシレスモータ用駆動回路の実施例３７の全体構成を示すブロック図である。
【図１１９】  実施例３７の比較回路の構成を示す図である。
【図１２０】  従来のブラシレスモータ用駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１２１】  従来のブラシレスモータ用駆動装置の他の全体構成と動作タイミングを示す図である。
【図１２２】  従来のブラシレスモータ用駆動回路の速度制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２３】  従来のブラシレスモータ用駆動回路の速度誤差補償フィルタのブロック図である。
【符号の説明】
１  端子電位補正回路、２  比較回路、３  波形整形回路、４  回転子位置信号生成回路、５  端子、６  パルス発生回路、７  カウンタ回路、８，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇ，８Ｈ，８Ｉ，８Ｊ，８Ｋ，８Ｌ  切換信号発生回路、９転流回路、１０  抵抗、１１  ブリッジ回路、１２，１３，１４  電機子巻線、１６  補正切換信号生成回路、２０〜３４  ｎｐｎトランジスタ、３５  ｐｎｐトランジスタ、３６〜５６  抵抗、５７〜６０  定電流源、６１〜６７  端子、７０〜８１  抵抗、８２〜８４  差動増幅器、８５〜８７  コンパレータ、１００  端子間電圧補正回路、１０１  比較回路、１０２  回転子位置信号生成回路、１１０〜１２７  ｎｐｎトランジスタ、１２８  ｐｎｐトランジスタ、１２９〜１５５  抵抗、１５６〜１６２  定電流源、１６３〜１６９  端子、１７０〜１７２  コンパレータ、１８０  ラッチ回路、１８１〜１８６  Ｄフリップフロップ、１８７〜１８９  ＥＯＲ回路、１９０  ＯＲ回路、１９１  単安定マルチバイブレータ、２１０  転流制御回路、２１１  電流制御回路、２１２  バッファ増幅器、２１３  抵抗、２１４  トランジスタ、２５０，２５２，２５４  立ち上がりエッジ検出回路、２５１，２５３，２５５  立ち下がりエッジ検出回路、２５６  パルス選択回路、２５７  ６進カウンタ、２６０  リトリガラブル・ワンショット、２６１  立ち上がりエッジ検出回路、２６５  定常回転検知回路、２７０  タイマ、２７１  モード切換カウンタ、２７２  位置信号組み合わせ判別回路、２７３  ＡＮＤ回路、２７４  ラッチ回路、２７５  駆動信号組み合わせ判別回路、２７６  基準速度発生回路、２７７  速度信号生成回路、２７８  比較回路、２８０  位置信号カウンタ値判別回路、３００  位置検出器、３０１  ホールド回路、３０２  エッジ検出回路、４０６，４０６Ｂ  起動回路、４０９  速度誤差検出回路、４１０  速度誤差補償フィルタ、４１１  電流供給回路、４２１  マスク信号発生回路、４２２  タイマ、４３１  擬似パルス発生回路、４３２  再起動パルス発生回路、４３３  カウンタ、４３４  ゲート回路、４３５  立ち上がりエッジ検出回路、４３６  ディレイ回路、４３７  ＯＲ回路、４４０  立ち上がりエッジ検出回路、４４１  ＯＲ回路、４４２  カウンタ、４４３  ゲート回路、４４４  立ち上がりエッジ検出回路、４４５  ＡＮＤ回路、４４６  ＯＲ回路、４５０  切り換え信号発生回路、４５１  立ち上がりエッジ検出回路、４５２  ＯＲ回路、４５３  カウンタ、４５４  ゲート回路、４５５  ＯＲ回路、４６０  ＰＩフィルタ、４６１  １次遅れフィルタ、４６２  ゲイン要素、４６３  加算器、４６４  １次遅れフィルタ、４７０，４７１，４７２  遅延要素、４７３，４７４，４７５，４７６，４７７，４７８，４７９  ゲイン要素、４８１，４８２，４８３  加算器、４８４  ＰＩフィルタ、４８５，４８６  １次遅れフィルタ、４８７，４８８  加算器、４９０  端子、４９１，４９２  初期値レジスタ、４９３  セレクタ、４９４  カウンタ、４９５，４９６  ゲイン要素、４９７，４９８  セレクタ、６００  マイクロコントローラ、６０１  Ｄ／Ａ変換器、６０２  レジスタ群、６０９  パルス選択回路、６１０  転流回路、６１１〜６１３  反転回路、６１４〜６２５  ３入力ＡＮＤ回���、６２６  ６入力ＯＲ回路、６３０  論理回路、６３１  充放電回路、６３２  台形波合成回路、６３３  台形駆動信号生成回路、６３５〜６４３  ＡＮＤ回路、６４４  ３入力ＯＲ回路、６４５、６４６  定電電源、６４７  コンデンサ、６４８〜６５１反転アンプ回路、６５２〜６５７  ＮＡＮＤ回路、６６０  端子、６６１  充放電回路、６６２  反転回路、６６３、６６４  定電流源、６７０比較回路、６７１〜６８５  抵抗、６８６〜６８８  差動増幅回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図６０】
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【図１２３】
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