スピードコントロールモーター
ブラシレスモーター

ブラシレスモーターの構造

ブラシレスモーターの構造は、ローターの位置検出用の磁気素子または、光学式のエンコーダがモーターに内蔵されています。この位置検出器により駆動回路へ信号を送ります。モーター巻線は、3相スター結線です。また、ローターは永久磁石を使用しています。

検出用の磁気素子には、ホールICが使用されています。ステーターの内側に3個配置されており、ローターが回転するごとにホールICからデジタル信号が出力されます。

ブラシレスモーターの駆動方法

モーター巻線にはスイッチング用のトランジスタが接続されており、トランジスタは6個でインバータを構成しています。上下のトランジスタが交互にON-OFFを一定の順序で繰り返して、巻線電流の向きを変えています。その回転するしくみを説明します。
下図のトランジスタのスイッチングシーケンスでステップ①の場合、トランジスタはTr1とTr6がON状態になっています。このとき巻線電流はU相からW相へ流れ、U相はN極に、W相はS極に励磁されます。これにより、ローターは30°回転します。この動作を12回繰り返すことにより、ローターは回転します。

各トランジスタのスイッチングシーケンス

	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧	⑨	⑩	⑪	⑫	⑬
Tr1	ON					ON	ON					ON	ON
Tr2		ON	ON					ON	ON
Tr3				ON	ON					ON	ON
Tr4			ON	ON					ON	ON
Tr5					ON	ON					ON	ON
Tr6	ON	ON					ON	ON					ON
U相	N	−	S	S	−	N	N	−	S	S	−	N	N
V相	−	N	N	−	S	S	−	N	N	−	S	S	−
W相	S	S	−	N	N	−	S	S	−	N	N	−	S

ブラシレスモーターの制御方法

ブラシレスモーターの駆動回路は、図のような構成でモーターと接続され、大きく分けて5つのブロックから構成されています。
● パワー回路
● 電流制御回路
● ロジック回路
● 設定比較回路
● 電源回路

パワー回路

モーター巻線に流れる電流を制御します。トランジスタを6個使用します。
上下に接続されたトランジスタが、一定の順序でON-OFFを繰り返し、モーター巻線に電流を流します。

電流制御回路

モーターに流れる電流は、負荷の大きさによって変化します。モーターに流れる電流は、常時検出されており、設定された回転速度からずれが生じないように制御されます。

ロジック回路

モーターのホールICよりフィードバック信号を受け、ローターの位置検出をおこない、モーター巻線の励磁順序を決めています。
ここからの信号はパワー回路の各トランジスタのベースへ接続されており、トランジスタを一定の順序で駆動しています。また、モーターの回転速度を検出する役目をもっています。
モーターへの指令、スタート／ストップ、ブレーキ／ラン、CW／CCWの制御もおこないます。

設定比較回路

速度設定信号と、モーターの回転速度信号を比較します。この結果より、モーターの回転速度が設定された回転速度より高いか低いかを見ています。モーター回転速度が設定より高ければモーターへの入力を下げ、低ければモーターへの入力を上げて設定回転速度へ戻します。

電源回路

商用電源より、モーターと各制御回路を駆動するために必要な電圧にします。