(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令部からの速度指令に基づいて、逆並列に接続した半導体スイッチング素子とダイオードとをブリッジ結線して成る電力制御回路部により、直流電源からの直流電圧をＰＷＭ電圧制御を以て電圧制御し、該電圧制御した電圧をブラシレスモータに供給することでブラシレスモータの速度制御を行うようにしたブラシレスモータ駆動装置において、ブラシレスモータの加速方向を検出する加速方向検出手段と、該加速方向検出手段の検出する加速方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償する電圧補償手段とを設けたことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項２】
前記加速方向検出手段は、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号により回転子の整数回転における平均速度を逐次求め、該求めた平均速度に基づいて加速しているのか減速しているのかを判定する加減速判定部であることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ駆動装置。
【請求項３】
速度指令部からの速度指令に基づいて、逆並列に接続した半導体スイッチング素子とダイオードとをブリッジ結線して成る電力制御回路部により、直流電源からの直流電圧をＰＷＭ電圧制御を以て電圧制御し、該電圧制御した電圧をブラシレスモータに供給することでブラシレスモータの速度制御を行うようにしたブラシレスモータ駆動装置において、ブラシレスモータの加速方向を検出する加速方向検出手段と、該加速方向検出手段の検出する加速方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償する電圧補償手段とを設け、前記加速方向検出手段は、前記直流電源から前記電力制御回路部へ流れる電流の通流方向を検出する通流方向検出器であることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項４】
速度指令部からの速度指令に基づいて、逆並列に接続した半導体スイッチング素子とダイオードとをブリッジ結線して成る電力制御回路部により、直流電源からの直流電圧をＰＷＭ電圧制御を以て電圧制御し、該電圧制御した電圧をブラシレスモータに供給することでブラシレスモータの速度制御を行うようにしたブラシレスモータ駆動装置において、ブラシレスモータの加速方向を検出する加速方向検出手段と、該加速方向検出手段の検出する加速方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償する電圧補償手段とを設け、前記加速方向検出手段は、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号により得た回転子の速度から算出した固定子励磁巻線に誘起される逆起電圧と、電力制御回路部が出力する出力電圧とを比較して、固定子励磁巻線に流れる電流の方向を判定する電流方向判定部であることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆並列に接続した半導体スイッチング素子とダイオードとをブリッジ結線して成る電力制御回路部により、直流電源からの直流電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）電圧制御を以て電圧制御し、該電圧制御した電圧をブラシレスモータに供給してブラシレスモータの速度制御を行うようにした、ブラシレスモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図、図８はＰＷＭ電圧制御のアーム短絡電流防止期間を示す説明図、図９はブラシレスモータ駆動装置の信号関係を示す説明図、図１０はブラシレスモータ駆動装置の一つのアームの動作を示す説明図、図１１は従来の他のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【０００３】
図７に示すように、ブラシレスモータ駆動装置は、速度指令部１と、制御回路部２と、電力制御回路部３と、直流電源４と、ブラシレスモータ５とを備える。制御回路部２は、サーボ制御演算部２０と、エッジ検出部２１と、速度検出部２２と、回転子位置検出部２３と、ＰＷＭ信号生成部２４とを備える。
【０００４】
電力制御回路部３は、半導体スイッチング素子の一種であるＩＧＢＴ素子（絶縁ゲートバイポーラモードトランジスタ）Ｑ１，…Ｑ６  と、これにそれぞれ逆並列に接続したダイオードＤ１，…Ｄ６  とを３相ブリッジ結線して構成される。直流電源４は、平滑された整流回路あるいは蓄電池などにて構成される。ブラシレスモータ５は、永久磁石で構成される回転子（図示せず）と、励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  を有する固定子と、ホール素子などで構成されて回転子の位置信号を出力する磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  とを備える。
【０００５】
速度指令部１は、予めプログラムしデジタルデータとして記憶装置に格納してある目標値速度データＶｘ  を逐次読み出し、制御回路部２へ出力する。制御回路部２は、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  をサーボ制御演算部２０で受信するとともに、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号をエッジ検出部２１と回転子位置検出部２３とで受信する。
【０００６】
エッジ検出部２１は、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号の立ち上がり及び立ち下がり部（エッジ部）を検出し、エッジ部毎にパルスを生成して、速度検出部２２に出力する。速度検出部２２は、エッジ検出部２１の出力するパルス間隔を計時することによりブラシレスモータ５の回転子の現在の回転速度を求め、該求めた回転速度データＶｙ  をサーボ制御演算部２０へ逐次出力する。
【０００７】
サーボ制御演算部２０は、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  と、速度検出部２２から出力される現在のブラシレスモータ５の速度データＶｙ  とを受信し、目標値速度データＶｘ  と現在速度データＶｙ  とを比較し、偏差（Ｖｘ  −Ｖｙ  ）を認識し、該偏差を無くすために必要な制御データＣｘ  を算出し、該算出した制御データＣｘ  をＰＷＭ信号生成部２４へ出力する。また、回転子位置検出部２３は、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号を受信して現在のブラシレスモータ５の回転子の回転位置を認識し、該認識した回転位置データＣｙ  をＰＷＭ信号生成部２４へ出力する。
【０００８】
ＰＷＭ信号生成部２４は、直流電源４からの出力電圧を電力制御回路部３を介してブラシレスモータ５に印加するとき、制御データＣｘ  に基づいたオンデューティでの電力制御回路部３の高速スイッチングによりＰＷＭ電圧制御を行って直流電源４からブラシレスモータ５へ印加する実質的な印加電圧を変えるための、ＰＷＭ電圧制御信号を生成すとともに、ＰＷＭ電圧制御された電圧が、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  毎に順次切り換えられながら印加され、各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  の発生する磁界が常にブラシレスモータ５の回転子に所望方向トルクを付与することになるよう、電力制御回路部３へ出力する前記ＰＷＭ電圧制御信号を、タイミングよく断続制御する。
【０００９】
電力制御回路部３は、ＰＷＭ信号生成部２４の出力するＰＷＭ電圧制御信号によりＩＧＢＴ素子Ｑ１，…Ｑ６  のゲートをタイミングよく順次断続し、直流電源４からの出力電圧を、制御データＣｘ  に応じた電圧にＰＷＭ電圧制御するとともに、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の回転子のトルクが常に所望方向になるようなタイミングで、前記ＰＷＭ電圧制御した電圧を各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  に断続出力する。このとき、ＰＷＭ電圧制御した電圧のオンデューティ比が１００％に近ければ近いほど、ブラシレスモータ５に高電圧が印加され、ブラシレスモータは高速回転することになる。
【００１０】
ところで前述したように、電力制御回路部３は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，…Ｑ６  と、これにそれぞれ逆並列に接続したダイオードＤ１，…Ｄ６  とを３相ブリッジ結線して構成されている。また、電力制御回路部３に使用される半導体スイッチング素子としては、サイリスタ、トランジスタ、ＩＧＢＴなどが用いられるが、これらの素子には、スイッチングの遅れ、特にターンオフ時間の遅れの問題がある。このため直列に接続した、例えば図７のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  とが同時にオンする瞬間が発生しないよう、ＰＷＭ信号生成部２４にアーム短絡電流防止期間を設けて、ＩＧＢＴＱ１  がオフした後、一定時間後にＩＧＢＴＱ２  がオンするよう工夫している。
【００１１】
さて、図８を用いてＰＷＭ電圧制御のアーム短絡電流防止期間を説明する。図８において、図８（ａ）はＰＷＭ信号生成部２４からＩＧＢＴＱ１  のゲートに印加する理想的なＰＷＭ電圧制御信号ＰＷＭＱ１を、図８（ｂ）はＰＷＭ信号生成部２４からＩＧＢＴＱ２  のゲートに印加する理想的なＰＷＭ電圧制御信号ＰＷＭＱ２を、それぞれ示している。しかしながら、半導体スイッチング素子にあっては、オン時間は１μＳ以下で無視できるものの、ターンオフ時間ｔｏｆｆ  は数μＳから数十μＳあるので、図８（ａ），図８（ｂ）に示すような理想的なＰＷＭ電圧制御信号ＰＷＭＱ１，ＰＷＭＱ２では、直列に接続したＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  が同時にオンしてアーム短絡を生じてしまう。
【００１２】
そこで、実際には、ＰＷＭ信号生成部２４は、アーム短絡を生じることが無いよう、図８（ｃ）に示すようなオンディレイ時間ＴＤ  を設定したＰＷＭ電圧制御信号ＶＱ１をＩＧＢＴＱ１  のゲートに、図８（ｄ）に示すようなオンディレイ時間ＴＤ  を設定したＰＷＭ電圧制御信号ＶＱ２をＩＧＢＴＱ２  のゲートにそれぞれ印加する。
【００１３】
ところで、オンディレイ時間ＴＤ  は、ターンオフ時間ｔｏｆｆ  の２〜３倍とるのが普通である。このため、ＩＧＢＴＱ１  は図８（ｅ）に示すようにオンオフし、ＩＧＢＴＱ２  は図８（ｆ）に示すようにオンオフする。従って、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  が同時にオフしている期間、すなわち、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  が発生する。そして、このアーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  の電力制御回路部３の出力電圧は不定となる。
【００１４】
次に、このアーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  における出力電圧の不定状況について、図９および図１０を用いて説明する。図９は図７の電力制御回路部３の詳細図であり、１相分について示したものである。図９おいて、電圧ＶＵ−０  は、直流電源４を直流電源４ａ，４ｂ  に２等分した中点０と、電力制御回路部３のＵ相出力端子との間の電圧である。電力制御回路部３の相間出力電圧は、周知のように、３相出力端子と中点間の電圧ＶＵ−０，ＶＶ−０，ＶＷ−０  のそれぞれの波形の差から求められる。
【００１５】
ここで、Ｕ相出力端子と中点０間の電圧ＶＵ−０  に着目してみると、負荷電流Ｉが実線の矢印の方向に流れているとき、図１０（ｃ）に示すように時刻ｔ０  でＩＧＢＴＱ２  のＰＷＭ電圧制御信号ＶＱ２はオン信号からオフ信号になるが、図１０（ｅ）に示すようにＩＧＢＴのターンオフ時間ｔｏｆｆ  により時刻ｔ１  でＩＧＢＴＱ２  はオフになる。このため電圧ＶＵ−０  は図１０（ｆ）に示すように時刻ｔ１  まではマイナスとなる。
【００１６】
次に、ＩＧＢＴＱ１  がオンするまでの時刻ｔ１  〜ｔ２  までのアーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  は、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  は共にオフ状態となるので、この期間の出力電圧は、負荷電流Ｉが実線の矢印の方向に流れ続けるとダイオードＤ２  を通って流れる以外に回路が構成されず、Ｕ相出力端子は直流電源４のマイナス側にスイッチされた波形となる。このため電圧ＶＵ−０  は時刻ｔ２  まではマイナスとなる。次に、ＩＧＢＴＱ１  がオンしている時刻ｔ２  〜ｔ４  までの期間は、電圧ＶＵ−０  はプラスとなり、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  が共にオフしている時刻ｔ４  〜ｔ５  までのアーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  は再びダイオードＤ２  が導通し、電圧ＶＵ−０  はマイナスとなる。
【００１７】
次に、負荷電流Ｉが破線の矢印の方向に流れている場合、電圧ＶＵ−０  は図１０（ｇ）に示す波形となる。すなわち、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２  が共にオフの期間はダイオードＤ１  を通って直流電源４に負荷電流Ｉが流れるので、時刻ｔ１  〜ｔ２  、時刻ｔ４  〜ｔ５  のそれぞれのアーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  は、電圧ＶＵ−０  はプラスとなる。このように、同一出力電圧を出力するようなＰＷＭ電圧制御を行っても、負荷電流の方向により出力電圧は図１２（ｆ），（ｇ）に示すように大幅に変化する。
【００１８】
つまり、ＰＷＭ電圧制御信号が同じであるにもかかわらず負荷電流の向きによってブラシレスモータ５に印加する電圧は大幅に変化し、ブラシレスモータ５を加速するときのように、負荷電流Ｉが実線の矢印の方向に流れる場合には、低い電圧がブラシレスモータ５に印加され、ブラシレスモータ５を減速するときのように、負荷電流Ｉが破線の矢印の方向に流れている場合には、高い電圧がブラシレスモータ５に印加される。しかも、その瞬時変化量は略一定であるため出力電圧が低い場合ほど電圧変動率が大きくなる。
【００１９】
従って、上述のようなブラシレスモータ駆動装置をサーボ制御手段として用いた場合、サーボ制御演算部２０が、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  と、速度検出部２２から出力される現在のブラシレスモータ５の速度データＶｙ  とを受信し、目標値速度データＶｘ  と現在速度データＶｙ  とを比較し、偏差（Ｖｘ  −Ｖｙ  ）を認識し、該偏差を無くすために必要な制御データＣｘ  を算出し、該算出した制御データＣｘ  をＰＷＭ信号生成部２４に出力したにしても、同じ制御データＣｘ  に基づいて電力制御回路部３がＰＷＭ電圧制御して出力した電圧でありながら、負荷電流Ｉの通流方向が実線の矢印の方向であるか、あるいは、負荷電流Ｉの通流方向が破線の矢印の方向であるかにより、ブラシレスモータ５の出力トルクが大きく異なり、正確なサーボ制御のための障害になる。
【００２０】
そこで、ブラシレスモータ駆動装置にあっても、特開昭５９−１２３４７８  号公報に示された回転子が固定子の発生する回転磁界により回転するような誘導電動機の駆動に用いる電圧形インバータの制御装置のように、図１１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相に負荷電流の通流方向を検出するための通流方向検出器３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ  を挿入するとともに、この通流方向検出器３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ  からの電流方向信号を受信する電流方向受信部２５と、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧誤差を前記電流方向受信部２５の受信した電流方向信号に基づいて補償する電圧補償部２６とを設け、負荷電流Ｉの通流方向による電圧誤差を無くすことが考案されている。
【００２１】
なお、図１１にあっては、図７〜図１０を用いて説明したブラシレスモータ駆動装置と同一部分には同じ符号を付してあるので、同じ符号を付した部分の詳細な説明は省略している。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の負荷電流の通流方向をそれぞれ独立に求め、それぞれ独立に求めた通流方向に基づいて各相毎に出力電圧の誤差を補償するとなると、通流方向検出器や電流方向受信部が相の数だけ必要になって回路構成が複雑になり、部品点数も多く価格も高価になるという問題点があった。
【００２３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御の可能なサーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決するため、請求項１記載の発明にあっては、速度指令部からの速度指令に基づいて、逆並列に接続した半導体スイッチング素子とダイオードとをブリッジ結線して成る電力制御回路部により、直流電源からの直流電圧をＰＷＭ電圧制御を以て電圧制御し、該電圧制御した電圧をブラシレスモータに供給することでブラシレスモータの速度制御を行うようにしたブラシレスモータ駆動装置において、ブラシレスモータの加速方向を検出する加速方向検出手段と、該加速方向検出手段の検出する加速方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償する電圧補償手段とを設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明にあっては、前記加速方向検出手段は、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号により回転子の整数回転における平均速度を逐次求め、該求めた平均速度に基づいて加速しているのか減速しているのかを判定する加減速判定部であることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明にあっては、前記加速方向検出手段は、前記速度指令部からの速度指令を受け、この速度指令が加速指令であるか減速指令であるかを判定する加減速判定部であることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明にあっては、前記加速方向検出手段は、前記直流電源から前記電力制御回路部へ流れる電流の通流方向を検出する通流方向検出器であることを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明にあっては、前記加速方向検出手段は、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号により得た回転子の速度から算出した固定子励磁巻線に誘起される逆起電圧と、電力制御回路部が出力する出力電圧とを比較して、固定子励磁巻線に流れる電流の方向を判定する電流方向判定部であることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るブラシレスモータ駆動装置の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて、第２の実施の形態を図３に基づいて、第３の実施の形態を図４に基づいて、第４の実施の形態を図５に基づいてそれぞれ詳細に説明する。
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
図１はブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図、図２はブラシレスモータを示す簡単な説明図である。図３はブラシレスモータの磁極位置検出器の出力する回転子位置信号とエッジ検出部の出力パルス信号との関係を説明す波形図であり、図３（ａ）は磁極位置検出器５１ａ  の出力する回転子位置信号を、図３（ｂ）は磁極位置検出器５１ｂ  の出力する回転子位置信号を、図３（ｃ）は磁極位置検出器５１ｃ  の出力する回転子位置信号を、図３（ｄ）はエッジ検出部の出力する出力パルス信号をそれぞれ示している。なお、従来の技術で説明したブラシレスモータ駆動装置と同一の部分には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
このブラシレスモータ駆動装置が、従来の技術にて図７を用いて説明したブラシレスモータ駆動装置と異なり特徴となるのは、制御回路部２に、平均速度検出部２７ａ  と、平均速度記憶部２７ｂ  と、加減速判定部２７ｃ  と、電圧補償手段に相当する電圧補償部２７ｄ  とを付加した構成である。
【００３２】
平均速度検出部２７ａ  は、エッジ検出部２１から図３（ｄ）に示すようなタイミングで出力されるパルスに基づいて回転子５２の平均速度を演算するものであり、ある決めたパルスから回転子の整数回転に相当するパルスまでの計時を行って平均速度を取得し、この取得した平均速度を平均速度記憶部２７ｂ  と加減速判定部２７ｃ  とに逐次出力する。例えば図２に示すように、ブラシレスモータ５の回転子５２がＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの４極であるとともに、ブラシレスモータ５の磁極位置検出器が５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  の３箇所であるならば、平均速度検出部２７ａ  は、１２パルス分あるいは１２パルスの整数倍パルス分の計時を行って平均速度を取得し、この取得した平均速度を平均速度記憶部２７ｂ  と加減速判定部２７ｃ  とに逐次出力する。
【００３３】
平均速度記憶部２７ｂ  は、平均速度検出部２７ａ  が逐次入力する平均速度ωｎ  を１タイミング期間記憶し、次の平均速度ωｎ＋１  が入力されるときに前回入力された平均速度ωｎ  を加減速判定部２７ｃ  に出力する。加減速判定部２７ｃ  は、平均速度検出部２７ａ  から入力される平均速度ωｎ＋１  と平均速度記憶部２７ｂ  から入力される平均速度ωｎ  とを比較し、（ωｎ＋１  −ωｎ  ）の値が正であるか負であるかを判定して、その結果を電圧補償部２７ｄ  に出力する。
【００３４】
電圧補償部２７ｄ  は、加減速判定部２７ｃ  から正である旨の情報すなわち加速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを増す旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。また、電圧補償部２７ｄ  は、加減速判定部２７ｃ  から負である旨の情報すなわち減速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを減ずる旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００３５】
上述のように構成されるブラシレスモータ駆動装置は次のように動作する。すなわち、速度指令部１は、予めプログラムしデジタルデータとして記憶装置に格納してある目標値速度データＶｘ  を逐次読み出し、制御回路部２へ出力する。制御回路部２は、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  をサーボ制御演算部２０で受信するとともに、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号をエッジ検出部２１と回転子位置検出部２３とで受信する。
【００３６】
エッジ検出部２１は、図３に示すように磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号の立ち上がり及び立ち下がり部（エッジ部）を検出し、エッジ部毎にパルスを生成して、速度検出部２２と平均速度検出部２７ａ  とに出力する。速度検出部２２は、エッジ検出部２１の出力するパルス間隔を計時することによりブラシレスモータ５の回転子の現在の速度を求め、該求めた速度データＶｙ  をサーボ制御演算部２０へ逐次出力する。
【００３７】
サーボ制御演算部２０は、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  と、速度検出部２２から出力される現在のブラシレスモータ５の速度データＶｙ  とを受信し、目標値速度データＶｘ  と現在速度データＶｙ  とを比較し、偏差（Ｖｘ  −Ｖｙ  ）を認識し、該偏差を無くすために必要な制御データＣｘ  を算出し、該算出した制御データＣｘ  をＰＷＭ信号生成部２４へ出力する。また、回転子位置検出部２３は、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの矩形波信号を受信して現在のブラシレスモータ５の回転子の回転位置を認識し、該認識した回転位置データＣｙ  をＰＷＭ信号生成部２４へ出力する。
【００３８】
平均速度検出部２７ａ  は、エッジ検出部２１の出力するパルスに基づいて回転子５２の平均速度を求めて、該平均速度を平均速度記憶部２７ｂ  と加減速判定部２７ｃ  とに逐次出力する。平均速度記憶部２７ｂ  は、平均速度検出部２７ａ  が逐次入力する平均速度を１タイミング期間記憶し、次の平均速度が入力されるときに前回入力された平均速度を加減速判定部２７ｃ  に出力する。加減速判定部２７ｃ  は、平均速度検出部２７ａ  から入力される平均速度と平均速度記憶部２７ｂ  から入力される平均速度とを比較して、加速であるか減速であるかを判定して、その結果を電圧補償部２７ｄ  に出力する。
【００３９】
電圧補償部２７ｄ  は、加減速判定部２７ｃ  から加速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを増す旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。また、電圧補償部２７ｄ  は、加減速判定部２７ｃ  から減速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを減ずる旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００４０】
ＰＷＭ信号生成部２４は、直流電源４からの出力電圧を電力制御回路部３を介してブラシレスモータ５に印加するとき、制御データＣｘ  と電圧補償部２７ｄ  からの補償指示信号とに基づいたオンデューティでの電力制御回路部３の高速スイッチングによりＰＷＭ電圧制御を行って、直流電源４からブラシレスモータ５へ印加する実質的な印加電圧を変えるためのＰＷＭ電圧制御信号を生成すとともに、ＰＷＭ電圧制御された電圧が、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  毎に順次切り換えられながら印加され、各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  の発生する磁界が常にブラシレスモータ５の回転子に所望方向トルクを付与することになるよう、電力制御回路部３へ出力する前記ＰＷＭ電圧制御信号をタイミングよく断続制御する。
【００４１】
電力制御回路部３は、ＰＷＭ信号生成部２４の出力するＰＷＭ電圧制御信号によりＩＧＢＴ素子Ｑ１，…Ｑ６  を順次高速スイッチングし、直流電源４からの出力電圧を、制御データＣｘ  に応じた電圧にＰＷＭ電圧制御するとともに、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の回転子のトルクが常に所望方向になるようなタイミングで、前記ＰＷＭ電圧制御した電圧を各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  に断続出力する。
【００４２】
従って、上述のようなブラシレスモータ駆動装置にあっては、ブラシレスモータ５の回転子５２の速度の加速減速を、磁極位置検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  からの位置検出信号から加減速判定部２７ｃ  を介して逐次認識し、この加減速判定部２７ｃ  の判定に基づいて、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動を補償するためのオンデューティ補正を行うものなので、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の負荷電流の通流方向をそれぞれ独立に求め、それぞれ独立に求めた通流方向に基づいて各相毎に出力電圧の誤差を補償するのとは異なり、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御の可能なサーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できる。
【００４３】
〔第２の実施の形態〕
図４はブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。なお、従来の技術で説明したブラシレスモータ駆動装置と同一の部分には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
このブラシレスモータ駆動装置が、従来の技術にて図７を用いて説明したブラシレスモータ駆動装置と異なり特徴となるのは、制御回路部２に、加減速判定部２８ａ  と電圧補償手段に相当する電圧補償部２８ｂ  とを付加した構成、および、速度指令部１を、予めプログラムしデジタルデータとして記憶装置に格納してある目標値速度データＶｘ  を逐次読み出し、目標値速度データＶｘ  をサーボ制御演算部２０と加減速判定部２８ａ  とへ出力するようにした構成である。
【００４５】
加減速判定部２８ａ  は、速度指令部１からの目標値速度データＶｘ  を受け、目標値速度データＶｘ  が加速指令であるのか減速指令であるのかを判定し、その判定結果を電圧補償部２８ｂ  に出力する。電圧補償部２８ｂ  は、加減速判定部２８ａ  から加速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを増す旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。また、電圧補償部２８ｂ  は、加減速判定部２８ａ  から減速である旨の情報を受けると、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを減ずる旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００４６】
ＰＷＭ信号生成部２４は、直流電源４からの出力電圧を電力制御回路部３を介してブラシレスモータ５に印加するとき、制御データＣｘ  と電圧補償部２８ｂ  からの補償指示信号とに基づいたオンデューティでの電力制御回路部３の高速スイッチングによりＰＷＭ電圧制御を行って、直流電源４からブラシレスモータ５へ印加する実質的な印加電圧を変えるためのＰＷＭ電圧制御信号を生成すとともに、ＰＷＭ電圧制御された電圧が、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  毎に順次切り換えられながら印加され、各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  の発生する磁界が常にブラシレスモータ５の回転子に所望方向トルクを付与することになるよう、電力制御回路部３へ出力する前記ＰＷＭ電圧制御信号をタイミングよく断続制御する。
【００４７】
従って、上述のようなブラシレスモータ駆動装置にあっては、ブラシレスモータ５の回転子の速度の加速減速を、速度指令部１が逐次読み出す目標値速度データＶｘ  に基づいて加減速判定部２８ａ  が判定し、この加減速判定部２８ａ  の判定に基づいて、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動を補償するためのオンデューティ補正を行うものなので、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の負荷電流の通流方向をそれぞれ独立に求め、それぞれ独立に求めた通流方向に基づいて各相毎に出力電圧の誤差を補償するのとは異なり、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御の可能なサーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できる。
【００４８】
〔第３の実施の形態〕
図５はブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。なお、従来の技術で説明したブラシレスモータ駆動装置と同一の部分には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
このブラシレスモータ駆動装置が、従来の技術にて図７を用いて説明したブラシレスモータ駆動装置と異なり特徴となるのは、直流電源４と電力制御回路部３とを結ぶ母線に通流方向検出器２９ａ  を設け、制御回路部２に電圧補償手段に相当する電圧補償部２９ｂ  を設けた構成である。
【００５０】
通流方向検出器２９ａ  は、直流電源４と電力制御回路部３とを結ぶ母線に流れるバス電流の通流方向を検出し、この検出したバス電流の通流方向を電圧補償部２９ｂ  に出力する。電圧補償部２９ｂ  は、通流方向検出器２９ａ  からの通流方向情報が直流電源４から電力制御回路部３へ流出する方向であるならば、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを増す旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。また、電圧補償部２９ｂ  は、通流方向検出器２９ａ  からの通流方向情報が電力制御回路部３から直流電源４へ流入する方向であるならば、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを減ずる旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００５１】
ＰＷＭ信号生成部２４は、直流電源４からの出力電圧を電力制御回路部３を介してブラシレスモータ５に印加するとき、制御データＣｘ  と電圧補償部２９ｂ  からの補償指示信号とに基づいたオンデューティでの電力制御回路部３の高速スイッチングによりＰＷＭ電圧制御を行って、直流電源４からブラシレスモータ５へ印加する実質的な印加電圧を変えるためのＰＷＭ電圧制御信号を生成すとともに、ＰＷＭ電圧制御された電圧が、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  毎に順次切り換えられながら印加され、各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  の発生する磁界が常にブラシレスモータ５の回転子に所望方向トルクを付与することになるよう、電力制御回路部３へ出力する前記ＰＷＭ電圧制御信号をタイミングよく断続制御する。
【００５２】
従って、上述のようなブラシレスモータ駆動装置にあっては、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  に流れる負荷電流の方向を一つの通流方向検出器２９ａ  から得て、この負荷電流方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動を補償するためのオンデューティ補正を行うものなので、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の負荷電流の通流方向をそれぞれ独立に求め、それぞれ独立に求めた通流方向に基づいて各相毎に出力電圧の誤差を補償するのとは異なり、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御の可能なサーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できる。
【００５３】
〔第４の実施の形態〕
図６はブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。なお、従来の技術で説明したブラシレスモータ駆動装置と同一の部分には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
このブラシレスモータ駆動装置が、従来の技術にて図７を用いて説明したブラシレスモータ駆動装置と異なり特徴となるのは、制御回路部２に、逆起電圧演算部３０ａ  と、電流方向判定部３０ｂ  と、電圧補償手段に相当する電圧補償部３０ｃ  とを付加した構成である。
【００５５】
逆起電圧演算部３０ａ  は、速度検出部２２から出力される現在のブラシレスモータ５の速度データＶｙ  を受信し、この受信した速度データＶｙ  と予め逆起電圧演算部３０ａ  が記憶している逆起電圧定数Ｋｅ  とから、固定子の１相分の励磁巻線に誘起される逆起電圧ＥをＥ＝Ｋｅ  ×Ｖｙ  なる式に基づいて算出し、この算出した逆起電圧Ｅの算出結果を電流方向判定部３０ｂ  に出力する。
【００５６】
電流方向判定部３０ｂ  は、逆起電圧Ｅの結果を受信するとともに、サーボ制御演算部２０からの制御データＣｘ  を受信する。そして、電流方向判定部３０ｂ  は、制御データＣｘ  に基づいて電力制御回路部３が出力するであろう出力電圧ＶＰＷＭ０を演算にて求め、該演算して求めた出力電圧ＶＰＷＭ０と逆起電圧Ｅとを比較し、Ｅ＜ＶＰＷＭ０ならば電流方向は正である旨の情報を電圧補償部３０ｃ  に出力し、Ｅ≧ＶＰＷＭ０ならば電流方向は負である旨の情報を電圧補償部３０ｃ  に出力する。
【００５７】
電圧補償部３０ｃ  は、電流方向判定部３０ｂ  からの情報が、電流方向は正である旨の情報であるならば、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを増す旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。また、電圧補償部３０ｃ  は、電流方向判定部３０ｂ  からの情報が、電流方向は負である旨の情報であるならば、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動の補償相当分だけオンデューティを減ずる旨の補償指示信号をＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００５８】
ＰＷＭ信号生成部２４は、直流電源４からの出力電圧を電力制御回路部３を介してブラシレスモータ５に印加するとき、制御データＣｘ  と電圧補償部３０ｃ  からの補償指示信号とに基づいたオンデューティでの電力制御回路部３の高速スイッチングによりＰＷＭ電圧制御を行って、直流電源４からブラシレスモータ５へ印加する実質的な印加電圧を変えるためのＰＷＭ電圧制御信号を生成すとともに、ＰＷＭ電圧制御された電圧が、回転位置データＣｙ  に基づいて、ブラシレスモータ５の各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  毎に順次切り換えられながら印加され、各励磁巻線５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ  の発生する磁界が常にブラシレスモータ５の回転子に所望方向トルクを付与することになるよう、電力制御回路部３へ出力する前記ＰＷＭ電圧制御信号をタイミングよく断続制御する。
【００５９】
従って、上述のようなブラシレスモータ駆動装置にあっては、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  に流れる負荷電流の方向を、逆起電圧演算部３０ａ  の逆起電圧演算と電流方向判定部３０ｂ  による比較演算とから得て、この負荷電流方向に基づいて、アーム短絡電流防止期間ＴＯＦＦ  による電圧変動を補償するためのオンデューティ補正を行うものなので、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の負荷電流の通流方向をそれぞれ独立に求め、それぞれ独立に求めた通流方向に基づいて各相毎に出力電圧の誤差を補償するのとは異なり、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御の可能なサーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できる。
【００６０】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明によれば、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償することができるので、正確なサーボ制御を行い得る、サーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できるという効果を奏する。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号に基づき、回転子の整数回転における平均速度を以て演算により加速方向を求めているので、磁極位置検出器の設置位置が多少狂っていても誤差が相殺された、より精度の良い加速方向を求めることができ、該加速方向に基づいてアーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償するので、安価で且つ簡単な構成でありながら更に正確なサーボ制御を行い得る、サーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できるという効果を奏する。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、速度指令部からの速度指令から認識する加速方向に基づき、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償するので、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御を行い得る、サーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できるという効果を奏する。
【００６３】
請求項４記載の発明によれば、直流電源から電力制御回路部へ流れる電流通流方向に基づき、アーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償するので、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御を行い得る、サーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できるという効果を奏する。
【００６４】
請求項５記載の発明によれば、ブラシレスモータの備える磁極位置検出器からの出力信号に基づき、演算によって加速方向を求め、該加速方向に基づいてアーム短絡電流防止期間によって生ずる出力電圧誤差を補償するので、安価で且つ簡単な構成でありながら正確なサーボ制御を行い得る、サーボ制御に適したブラシレスモータ駆動装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図２】ブラシレスモータを示す簡単な説明図である。
【図３】磁極位置検出器の出力する回転子位置信号とエッジ検出部の出力パルス信号との関係を説明す波形図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る第４の実施の形態のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図７】従来のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図８】ＰＷＭ電圧制御のアーム短絡電流防止期間を示す説明図である。
【図９】ブラシレスモータ駆動装置の信号関係を示す説明図である。
【図１０】ブラシレスモータ駆動装置の一つのアームの動作を示す説明図である。
【図１１】従来の他のブラシレスモータ駆動装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１      速度指令部
３      電力制御回路部
４      直流電源
５      ブラシレスモータ
２７ｃ    加速方向検出手段（加減速判定部）
２７ｄ    電圧補償手段
２８ａ    加速方向検出手段（加減速判定部）
２８ｂ    電圧補償手段
２９ａ    加速方向検出手段（通流方向検出器）
２９ｂ    電圧補償手段
３０ｂ    加速方向検出手段（電流方向判定部）
３０ｃ    電圧補償手段
５０Ｕ    励磁巻線
５０Ｖ    励磁巻線
５０Ｗ    励磁巻線
５１ａ    磁極位置検出器
５１ｂ    磁極位置検出器
５１ｃ    磁極位置検出器
Ｄｎ      ダイオード
Ｑｎ      半導体スイッチング素子（但し、ｎは１，…６の整数）
【図１】
0003552380.tif 000002
【図２】
0003552380.tif 000003
【図３】
0003552380.tif 000004
【図４】
0003552380.tif 000005
【図５】
0003552380.tif 000006
【図６】
0003552380.tif 000007
【図７】
0003552380.tif 000008
【図８】
0003552380.tif 000009
【図９】
0003552380.tif 000010
【図１０】
0003552380.tif 000011
【図１１】
0003552380.tif 000012