【第4話】急接近！？二人の新たな共通点

2023.02.07

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前回までは、ブラシレスモーター駆動の基礎として駆動回路構成とタイミングチャートに関する解説をしました。ここからは、ブラシレスモーターの特性について知っておくべき知識について解説していきます。

第4話目次

ブラシレスモーターの特性

ここでの特性とは、モーター機構体（回路以外）の特性や回路の諸動作、モーター出力（回転数、トルク）を指します。説明する特性は、ブラシレスモーターの開発や議論をする際に知っていて当然のこととして、よく会話に出てくる内容でもあります。モータードライバー開発者としては知識の引き出しに入っているべき内容なので、しっかりと理解してください。

実際のモーター駆動信号波形には、机上設計図であるタイミングチャートには書かれない振る舞いもあります。その中から、いままでの説明では単純には理解できないと思われるポイントについて説明していきます。

■ブラシレスモーター駆動の実際の信号波形

なお、上記題目の番号は後述するポイントの番号と一致しています。

最初にブラシレスモーターを駆動している実際の信号から、いままでの説明では単純に説明できないポイントをピックアップします。

ブラシレスモーター駆動の実際の信号波形

モーターの電気的な挙動を観察するにはオシロスコープが使われます。オシロスコープは、電気回路の電圧値もしくは電流値をモニターすることができます。オシロスコープで下図の回路図に基づく回路基板上の信号をモニターしてみると、オシロスコープの画面には続く図のような波形が映し出されます。

これらはモーター駆動中の一般的な信号波形で、上からU相の上側ゲート信号（UH)、下側ゲート信号（UL)、U相巻線端子電圧、U相巻線電流、電源電流、です。これらの波形は、先に説明した「タイミングチャート」の知識だけでは説明、イメージできない特徴のある波形です。実際にモーターを回してみると、「なぜこのようになるのか？」と言う疑問が少なからず出てきます。

順番に挙げていくと以下のようなことが、ここまで説明してきたことからでは理解できないことだと思います。番号は上図「オシロスコープの画面」に示した番号に一致しています。

  • ① U電流はなぜこのような波形になるのか？
  • ② UH、ULの信号と波形は分かるが、拡大してみるとUHはパルス状（ON/OFFの繰り返し）になっている。
  • ③ U電圧（U相巻線端子電圧）は、UHがパルス状の部分ではUHに合わせてパルス状となり、ULがONしている部分ではGND電位となるのは分かるが、UHとULがOFFの間の斜めの波形は何なのか？
  • ④ 電源電流とは何を表しているのか？　この電流もパルス状になっている。

これらは、モーターを駆動する上で、またモーターの特性を知る上でも重要な項目と関連するので順に説明していきます。

①のU電流について説明します。

「U電流」は、巻線電流です。この波形の説明については巻線電流と誘導電圧について理解する必要があるので、以下の4項目に分けて順に説明して行きます。

この記事のポイント

・ブラシレスモーターを駆動するために知っておくべきブラシレスモーターの特性について解説する。

・ここでの特性とは、モーター機構体（回路以外）の特性や回路の諸動作、モーター出力（回転数、トルク）を指す。

・実際のブラシレスモーターの駆動波形は、タイミングチャートの説明ではなかった信号波形が観察される。

・それらの波形やその振る舞いは、モーターを駆動する、またモーターの特性を知る上でも重要な項目と関連する。

次のページ：ブラシレスモーターの巻線電流と誘起電圧発生の原理について

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