JP3486724B2 - 直流モータの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータの駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から自動ドアを駆動する分野などに
おいて、例として３相の直流ブラシレスモータ（以下、
モータと略す）が用いられている。このようなモータに
おいて、固定子として３ｎ個、例として６個のコイルを
備え、回転子として周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁
され、例として２つの磁極を有する永久磁石が用いられ
ている。また、このモータには、相数に対応する３個の
ホール素子が設けられ、各相毎の励磁状態を検出するこ
とによってモータの回転数を検出している。また、コイ
ルに駆動用の電流を供給するトランジスタ（以下、上段
トランジスタと称することがある）と、コイルからの該
電流が流れ込むトランジスタ（以下、下段トランジスタ
と称することがある）とを各コイル毎に有するインバー
タ回路が用いられる。よって、前記３相モータに用いら
れるインバータ回路では、上段および下段で各３個のト
ランジスタが用いられている。

【０００３】前記各ホール素子からの検出信号は、制御
回路に入力され、この制御回路は、前記検出信号と、予
め定める回転数に対応する速度信号とに基づいて、振幅
変調されたパルス信号を発生する。このパルス信号によ
って、モータの回転数が前記予め定める回転数に一致す
るように、前記インバータ回路の各トランジスタがオン
／オフ駆動される。

【０００４】図３は従来例のモータの駆動装置１の電気
的構成を示すブロック図であり、図２はモータの駆動装
置の各部の信号を示すタイムチャートである。図２は、
以下の従来技術の説明で用いられると共に、後述する実
施例の説明においても用いられる。モータ２は３本のコ
イル３、４、５を有する固定子６を備え、各対のコイル
３、４、５は、駆動装置１からのＵ相、Ｖ相及びＷ相の
駆動信号で励磁、消磁されて駆動される。また、この駆
動装置１では、コイル３、４、５に臨んで、例としてホ
ール素子などからなる３つの磁極検出素子７が設けら
れ、コイル３、４、５の磁束密度を検出し、図２（１）
〜（３）に示されるＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応する検出
信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３（総称してＰＳで示すこと
がある）を出力する。また、モータ２は、一対の磁極を
有する永久磁石などからなる回転子１１を備えている。

【０００５】駆動装置１は、コイル３、４、５に前記Ｕ
相、Ｖ相及びＷ相の駆動信号をそれぞれ供給するインバ
ータ回路８を備え、インバータ回路８には６つのトラン
ジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６が設けられ
る。トランジスタＱ１、Ｑ４は直流電源９に接続され
る。トランジスタＱ１、Ｑ４；Ｑ２、Ｑ５；Ｑ３、Ｑ６
の各接続点から前記Ｕ相、Ｗ相及びＶ相の駆動信号が取
出される。また、前記トランジスタＱ１、Ｑ２及びＱ３
のベースに駆動制御信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷをそれぞれ入
力し、トランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６に駆動制御信号Ｌ
Ｕ、ＬＶ、ＬＷをそれぞれ入力する３相分配回路１０が
設けられる。３相分配回路１０は、前記各磁極検出素子
７から出力される各相検出信号ＰＳと、外部から入力さ
れる速度指令信号とから前記駆動制御信号ＨＵ、ＨＶ、
ＨＷ、ＬＵ、ＬＶ、ＬＷを作成し出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の駆動装置に於い
て、モータ２の駆動時の低騒音化、低振動化のためにオ
ーバーラップ通電を行う場合がある。従来では、このオ
ーバーラップ通電を行うために、オーバーラップ通電制
御信号を作成して、前記トランジスタＱ１、Ｑ４；Ｑ
２、Ｑ５；Ｑ３、Ｑ６に供給する専用の回路が必要であ
り、回路構成が大型化するという問題点がある。

【０００７】請求項１および請求項２の発明の目的は、
上述の技術的課題を解決し、簡便な構成によって前記オ
ーバーラップ通電を行うことができる直流モータの駆動
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の直流モ
ータの駆動装置は、複数相の巻線を有する直流モータの
各相毎のコイルに、該直流モータを所定の回転数で回転
させる駆動信号をそれぞれ出力する複数段のスイッチ素
子と、該モータの各相毎の巻線の励磁状態をそれぞれ検
出して該モータの回転状態に対応する検出信号をそれぞ
れ出力する複数の検出素子と、該複数の検出素子からの
各検出信号に基づいて、各段のスイッチ素子を所定の第
１電気角の間毎に導通または遮断させる各相毎の第１制
御信号を発生する第１制御信号発生部、および各段のス
イッチ素子を所定の第２電気角の間毎に導通または遮断
させる各相毎の第２制御信号を発生する第２制御信号発
生部を含む制御信号発生部と、該制御信号発生部に入力
されて、一方レベルのときに該制御信号発生部から該第
１制御信号を出力せしめ、他方レベルのときに該制御信
号発生部から該第２制御信号を出力せしめ、該一方レベ
ルおよび他方レベルが所定のデューティー比で周期的に
変化する切換信号を発生する切換信号発生部とを備え、
該切換信号発生部からの切換信号によって、該制御信号
発生部から該第１制御信号と第２制御信号とを、各相毎
に交互に出力せしめて、該モータに対して各相毎にオー
バーラップ通電を行うようにしており、そのことによっ
て上記目的が達成される。

【０００９】請求項２の発明において、前記第１電気角
は１８０°に、前記第２電気角は１２０°に選ばれる場
合がある。

【００１０】

【作 用】請求項１の発明に従えば、モータの各相毎の
巻線の励磁状態が、複数の検出素子によってそれぞれ検
出され、モータの回転状態に対応する検出信号がそれぞ
れ出力される。制御信号発生部では、第１制御信号発生
部において、複数の検出素子からの各検出信号に基づい
て、各段のスイッチ素子を所定の第１電気角の間毎に導
通または遮断させる各相毎の第１制御信号を発生する。
また、第２制御信号発生部において、各段のスイッチ素
子を所定の第２電気角の間毎に導通または遮断させる各
相毎の第２制御信号を発生する。また、制御信号発生部
において、一方レベルおよび他方レベルが所定のデュー
ティー比で周期的に変化し、一方レベルのときに制御信
号発生部から第１制御信号を出力せしめ、他方レベルの
ときに制御信号発生部から第２制御信号を出力せしめる
切換信号が発生され制御信号発生部に入力される。

【００１１】制御信号発生部からの前記第１制御信号お
よび第２制御信号は、切換信号発生部からの切換信号に
よって、制御信号発生部から、各相毎に交互に出力され
て、前記複数段のスイッチ素子の導通／遮断状態を制御
して、モータに対して各相毎にオーバーラップ通電を行
う。これにより、モータの駆動時の低騒音化、低振動化
のためにオーバーラップ通電を行う場合において、専用
の回路は不必要となり、回路構成を簡便にすることがで
きる。

【００１２】請求項２の発明において、前記第１電気角
は１８０°に、前記第２電気角は１２０°に選ばれる場
合がある。この発明においても、前記作用を実現するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例のモータ
の駆動装置２１の電気的構成を示す回路図であり、図２
は本実施例の駆動装置２１の動作を示すタイムチャート
である。

【００１４】本実施例は、一例として自動ドアを走行駆
動するモータについて説明するが、本発明のモータの駆
動回路はこの例に限られるものではない。本実施例のモ
ータ２２は、例として３相であって、３本のコイル２
３、２４、２５を有する固定子２６を備え、各コイル２
３、２４、２５は、駆動装置２１からのＵ相、Ｖ相及び
Ｗ相の駆動信号で駆動される。本実施例では、コイル２
３、２４、２５に臨んで、例としてホール素子などから
なる３つの磁極検出素子２７が設けられ、図２（１）〜
同図（３）に示される検出信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３
を出力する。また、モータ２２は、一対の磁極を有する
永久磁石などからなる回転子３１を備える。

【００１５】駆動装置１は、コイル２３、２４、２５に
前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の駆動信号をそれぞれ供給する
インバータ回路２８を備え、インバータ回路２８には６
つのトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６
（記号Ｑで総称する場合がある）が設けられる。トラン
ジスタＱ１、Ｑ４は直流電源２９に接続される。トラン
ジスタＱ１、Ｑ４；Ｑ２、Ｑ５；Ｑ３、Ｑ６の各接続点
から前記Ｕ相、Ｗ相及びＶ相の駆動信号が取出される。

【００１６】上段の前記トランジスタＱ１、Ｑ２及びＱ
３のベースに駆動制御信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを入力し、
下段のトランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６に駆動制御信号Ｌ
Ｕ、ＬＶ、ＬＷを入力する３相分配回路３０が設けられ
る。制御信号発生回路３０は集積回路素子として構成さ
れ、前記各磁極検出素子２７から出力される検出信号Ｐ
Ｓ１、ＰＳ２、ＰＳ３が入力され、第１電気角（例とし
て、１８０°）の期間に亘っていずれか一つの相のトラ
ンジスタＱを順次、導通または遮断する図２（４）〜同
図（６）に示す第１制御信号を発生する第１制御信号発
生部３１を備えている。また、前記各磁極検出素子２７
から出力される検出信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３が入力
され、第２電気角（例として、１２０°）の期間に亘っ
ていずれか一つの相のトランジスタＱを順次、導通また
は遮断する図２（７）〜同図（９）に示す第２制御信号
を発生する第２制御信号発生部３２を備えている。

【００１７】制御信号発生回路３０は、前記第１制御信
号および第２制御信号を交互に切り替えて外部に出力す
る切換スイッチ部３３を備えている。切換スイッチ３３
は、切換信号発生部３４から発生され、図２（１１）に
示す切換信号が入力されて、前記切換信号がハイレベル
の期間では前記第１制御信号が出力され、ローレベルの
期間では前記第２制御信号が出力されるように、そのス
イッチング状態が切換えられる。その結果、切換スイッ
チ部３３から出力され、インバータ回路２８に入力され
る駆動制御信号は図２（１２）〜（１４）に示されるよ
うなオーバーラップ通電ゲート信号となる。図２（１
０）のステップ信号は、駆動装置２１の動作の同期を定
めるクロック信号である。

【００１８】以下に、本実施例の駆動装置２１の動作を
説明する。各コイル２３、２４、２５は、駆動装置２１
からのＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動信号で駆動される。３
つの検出素子２７はコイル２３、２４、２５の磁束密度
を検出し、図２（１）〜（３）に示される検出信号ＰＳ
１、ＰＳ２、ＰＳ３を出力する。

【００１９】制御信号発生回路３０は、前記各検出素子
２７から出力される検出信号ＰＳと、外部から入力され
る速度指令信号と、前記切換信号発生部３４から発生さ
れる図２（１１）に示される切換信号によって、図２
（１２）〜同図（１４）に示されるオーバーラップ通電
ゲート信号（以下、通電ゲート信号）ＨＵ、ＨＶ、Ｈ
Ｗ、ＬＵ、ＬＶ、ＬＷを作成し出力する。前記トランジ
スタＱ１、Ｑ２及びＱ３のベースには通電ゲート信号Ｈ
Ｕ、ＨＶ、ＨＷが入力され、トランジスタＱ４、Ｑ５、
Ｑ６のベースには通電ゲート信号ＬＵ、ＬＶ、ＬＷが入
力される。

【００２０】ここで、第１制御信号発生部３１では、各
相間で６０°の電気角だけずれて、前記第１電気角の期
間に亘っていずれか一つの相のトランジスタＱを順次、
導通または遮断する図２（４）〜同図（６）に示す第１
制御信号が発生される。また、第２制御信号発生部３２
では、各相間で１２０°の電気角だけずれて、前記第２
電気角の期間に亘っていずれか一つの相のトランジスタ
Ｑを順次、導通または遮断する図２（７）〜同図（９）
に示す第２制御信号が発生されている。

【００２１】第１制御信号発生部３１および第２制御信
号発生部３２からそれぞれ発生される第１制御信号およ
び第２制御信号は、切換信号発生部３４から、例として
１／３デューティーの図２（１１）に示す切換信号によ
って同一デューティーで、第１制御信号発生部３１と第
２制御信号発生部３２との間で交互に切換えられる前記
切換スイッチ部３３を介して、通電ゲート信号としてイ
ンバータ回路２８に入力される。インバータ回路２８で
は、この通電ゲート信号によってオーバーラップ通電が
行われる。

【００２２】これにより、本実施例の駆動装置２１にお
いて、モータ２２の駆動時の低騒音化、低振動化のため
にオーバーラップ通電を行う場合において、専用の回路
は不必要となり、回路構成を簡便にすることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に従えば、
制御信号発生部では、第１制御信号発生部において、複
数の検出素子からの各検出信号に基づいて、各段のスイ
ッチ素子を所定の第１電気角の間毎に導通または遮断さ
せる各相毎の第１制御信号を発生し、第２制御信号発生
部において、各段のスイッチ素子を所定の第２電気角の
間毎に導通または遮断させる各相毎の第２制御信号を発
生する。また、制御信号発生部において、一方レベルお
よび他方レベルが所定のデューティー比で周期的に変化
し、一方レベルのときに制御信号発生部から第１制御信
号を出力せしめ、他方レベルのときに制御信号発生部か
ら第２制御信号を出力せしめる切換信号が発生され制御
信号発生部に入力されるようにした。これにより、モー
タの駆動時の低騒音化、低振動化のためにオーバーラッ
プ通電を行う場合において、専用の回路は不必要とな
り、回路構成を簡便にすることができる。

【００２４】請求項２の発明において、前記第１電気角
は１８０°に、前記第２電気角は１２０°に選ばれる場
合がある。この発明においても、前記効果を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の駆動装置２１のブロック図
である。

【図２】直流モータの駆動装置２１の動作を説明するタ
イムチャートである。

【図３】従来技術の駆動装置１のブロック図である。

【符号の説明】

２１ 駆動装置 ２２ モータ ２３、２４、２５ コイル ２７ 磁極検出素子 ２８ インバータ回路 ３０ 制御信号発生回路 ３１第１制御信号発生部 ３２第２制御信号発生部 ３３切換スイッチ部 ３４切換信号発生部 Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６ トランジスタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数相の巻線を有する直流モータの各相毎
   のコイルに、該直流モータを所定の回転数で回転させる
   駆動信号をそれぞれ出力する複数段のスイッチ素子と、 該モータの各相毎の巻線の励磁状態をそれぞれ検出して
   該モータの回転状態に対応する検出信号をそれぞれ出力
   する複数の検出素子と、 該複数の検出素子からの各検出信号に基づいて、各段の
   スイッチ素子を所定の第１電気角の間毎に導通または遮
   断させる各相毎の第１制御信号を発生する第１制御信号
   発生部、および各段のスイッチ素子を所定の第２電気角
   の間毎に導通または遮断させる各相毎の第２制御信号を
   発生する第２制御信号発生部を含む制御信号発生部と、 該制御信号発生部に入力されて、一方レベルのときに該
   制御信号発生部から該第１制御信号を出力せしめ、他方
   レベルのときに該制御信号発生部から該第２制御信号を
   出力せしめ、該一方レベルおよび他方レベルが所定のデ
   ューティー比で周期的に変化する切換信号を発生する切
   換信号発生部とを備え、 該切換信号発生部からの切換信号によって、該制御信号
   発生部から該第１制御信号と第２制御信号とを、各相毎
   に交互に出力せしめて、該モータに対して各相毎にオー
   バーラップ通電を行う直流モータの駆動装置。
2. 【請求項２】前記第１電気角は１８０°に、前記第２電
   気角は１２０°に選ばれる請求項１に記載の直流モータ
   の駆動装置。