モータ経験者の方に質問てす。 ホールセンサを利用したブラシレスDCモータの制御について です。 モー

モータ経験者の方に質問てす。

ホールセンサを利用したブラシレスDCモータの制御について
です。
モータは1回転ごとに機械的な振動(N/60[Hz])が起こります。
ホールセンサ(3個)を利用している場合、
上記1回転成分に同期してセンサ誤差が生まれると思います。
(僅かな位置ズレや部品誤差により生まれる)
それにより、その誤差成分(上記1回転成分)が制御系に
入力されて、速度変動成分として作用すると思っております。

そのため、制御系(フィルター)でその1回転成分を減衰させて、
影響を無くしてあげる必要がある認識です。
1回転成分と同じ周波数のノイズが入ると発振に至る可能性が
あるので、そこを含めて十分減衰させる必要がある。

※制御系(フィルター)は減衰比ζが1に近づくように
　設計して応答性を良くしておく必要がある。

上記理解と認識について間違いはあるでしょうか。
ご教授ください。

質問者からの補足コメント

• 速度フィードバックをホールセンサの信号を用いて
  実施しています。

    補足日時：2025/03/18 00:21

No.5 ベストアンサー 回答者： denden_kei 回答日時： 2025/03/17 23:12

速度FB上の変動成分の周波数が、回転数に比例している可能性は割合ある。

それが制御上有害であるならば、速度FBに当該周波数成分を除去する制御フィルタを入れることで対策できる(事が多い)。

それだけです。
必要も無いのに矢鱈にフィルタをいれるのは、制御系が無駄に複雑になって最終的には良く分からん誤動作の元にもなるので控えたほうがいいです。

No.6 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/03/18 06:39

まず、ブラシレスDCモーターにおけるホールセンサーの第一義的な役割としては、ホールセンサーの信号に同期させてコイルの極性を切り替えることです。

だから、この部分に位相遅れを生じさせるフィルターを入れてはいけません。

だから回転制御に使うのであれば、それは二次的な機能になるので、第一義的機能に影響を与えない方法で行わなくてはいけません。
ホールセンサー→コイルの極性切り替えの部分の位相に影響を与えないように、回転制御パルス取り出し用に別のバッファを設けて、フィルタリング処理は、このバッファの後段で行う方法もあるでしょうし、デジタルフィルターでフィルタリングしてもいいし方法は色々とあるでしょう。

大事なのは、ホールセンサーの第一義的機能に影響を与えないように、ここには余計なフィルターなどは入れないことです。

回転制御のフィルターはソフトウェアで処理することだって出来るので。

No.4 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/03/17 12:53

まずは、精度とか抜きにして、どうやったらブラシレスDCモーターがモーターとしての機能を果たすのか、そこの根本的なところを理解して下さい。

それを理解しないままで高精度な制御の事を考えようとするから、的を射ていない質問になってしまうのではありませんか？

No.3 回答者： stomachman 回答日時： 2025/03/17 01:02

ブラシレスモータの最も基本的な原理がお分かりでないらしい。

センサで回転の位相を常時監視していて、適切な位相になった時に電源の極性を切り替えることによって、連続して回るんです。（大昔にはDCモータの極性の切り替えは機械的なブラシで行われていたのを、センサと電子回路を使ってブラシなしでできるようにしたから「ブラシレス」って呼ぶ。）なので、

> 制御系(フィルター)でその1回転成分を減衰させて、影響を無くしてあげる

と、1回転する間に生じる位相の変化が全く検出できないようにするんだから、当然、電源の極性を切り替えるべきタイミングを検出することもできず、つまりモータは回らない。ただの「発熱するだけのコイル」になっちゃいます。

No.2 回答者： hectopascal 回答日時： 2025/03/16 21:45

具体的には、ホールセンサの誤差によって、モータの回転位置が実際よりも少しずれて検出されてしまいます。

このずれは、モータが1回転するごとに同じように発生するため、回転速度に同期した誤差信号となるわけです。

では、この問題をどのように解決できるでしょうか？ いくつか対策を検討してみましょう。

ホールセンサの精度向上: ホールセンサ自体をより高精度なものに交換することで、誤差を減らすことができます。
センサ配置の最適化: ホールセンサの配置を工夫することで、誤差の影響を最小限に抑えることができます。
制御アルゴリズムの改善: 制御アルゴリズムに、センサ誤差を補正する機能を追加することで、速度変動を抑制できます。
どの対策が最適かは、モータの用途や性能要求によって異なります。

例えば、高精度な制御が必要な場合は、ホールセンサの精度向上やセンサ配置の最適化が有効です。一方、簡易な制御で十分な場合は、制御アルゴリズムの改善で対応できるかもしれません

No.1 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/03/16 20:52

随分と頭でっかちな考えをしてるようだけど、ホール素子を用いたブラシレスDCモーターって1970年代には実用化されてて、1980年代にはかなり普及してるんですよね。

その頃に、そんな高度な制御をしていたと思います？

もう少しブラシレスDCモーターにおけるホールセンサーの役割について、ご自身で調べて、ブラシレスDCモーターの最もベーシックな1980年代頃に行われていた制御がどのようなものだったのかを勉強されてから再質問された方がいいと思いますね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
昔の場合は、質問したような高度な制御を
していたとは思っておりません。

ただ、最近のブラシレスDCモータの駆動では、
駆動と制御一体型のICを使用していたりしますので、
私が記載したような高度な制御もしているのではない
かと思い、今回のような質問をさせて頂きました。

説明不足で申し訳ございませんでした。

お礼日時：2025/03/16 21:29