JP3962556B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスイッチング素子をスイッチングし、永久磁石型の直流ブラシレスモータの巻線への通電路を開閉制御して駆動電流を出力するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
直流ブラシレスモータは、起動時の発生トルクが大きい、ノイズの発生が少ない、急激な加減速が可能であるなどの理由から、制御用モータとして広く用いられている。そして、その駆動にはインバータ装置を使用し、ホールセンサ等により回転子の位置を検出してそのスイッチング制御を行うのが一般的である。
【0003】
このようなモータ制御装置の例は、例えば、見城 尚志、永守 重信:新・ブラシレスモータ、総合電子出版社、2000(平成12)年、12−25頁に示されている。このモータ制御装置は、三相の巻線を有する永久磁石型直流ブラシレスモータを三相インバータで駆動する。
【0004】
そのため、このモータ制御装置では、回転子の位置を検出して三相の位置信号を発生する、例えばホール素子を用いた3個の位置センサが設けられている。そして、インバータを構成する各スイッチング素子が、この位置信号の組み合わせに応じて予め定められた組み合わせでオン、オフすることでモータへの駆動電流が流れてトルクが発生し、回転子が回転する。さらに、回転子の回転に伴う位置信号の組み合わせの変化に応じてスイッチング素子のオン、オフの組み合わせを順次変更することで各巻線に連続的に駆動電流が流れ、回転子に対して連続的にトルクを発生させて回転を継続することができる。
【0005】
また、現在の位置信号の組み合わせに対して、スイッチング素子のオン、オフの組み合わせを適宜変更することで、正・逆いずれの方向へも回転子を回転させることが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術においては、現在のホール信号の組み合わせと、回転子を回転させようとする方向とによってインバータを構成する各スイッチング素子のオン、オフを決定している。しかしながら、モータをある方向に回転させようとしたときに、回転子およびモータ負荷の慣性や、回転子に対する外部からの回転力の作用等の原因によって、予め回転子が上記回転させようとする方向とは反対の方向に回転している場合がある。
【0007】
このような場合、現在のホール信号の組み合わせと所望する回転方向とのみに基づいて各スイッチング素子のオン、オフを決定し、このオン、オフ動作によって各巻線への通電を行うと、実際に回転子が回転している方向と、巻線に電圧を加えて回転させようとしている方向とが反対になり、巻線に印加される電圧と巻線に誘起する逆起電力とが同じ方向になる。この間、巻線に印加される電圧と巻線に誘起する逆起電力とが同じ方向になるので、これらを加算した電圧が巻線に印加されることとなり、その結果、巻線には大きな電流が流れる。そして、この電流により発生した強い磁束が回転子の永久磁石をその着磁方向に逆らって貫くことによって永久磁石の減磁が起こり、モータの性能が低下するという問題がある。
【0008】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、永久磁石型の直流ブラシレスモータの回転子が、回転させようとする方向と逆方向に回転していたとしても永久磁石の減磁を防止してモータ性能の低下を防止しつつ、モータを確実かつ速やかに反転して設定回転方向に回転するようにしたモータ制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するため、永久磁石型の直流ブラシレスモータの回転子の位置を検出して多相の位置検出信号を出力する位置検出部と、少なくとも前記回転子の回転方向を設定する設定部とを備え、前記回転子が前記設定部による設定回転方向と反対に回転している状態から前記回転子が自然停止するまでに要する時間と、前記回転子の回転速度によって定まる前記位置検出信号の時間間隔とに基づいて、前記回転子が自然に減速する過程における前記位置検出信号の基準時間間隔を予め導出しておき、制御部が、前記位置検出部より出力される前記位置検出信号に基づいて前記回転子の実際の回転方向を判定し、判定した前記回転子の実際の回転方向と前記設定部により設定された設定回転方向とが反対であると判断したときに、モータ駆動部による駆動電流の出力を禁止制御し、該禁止制御の後に、前記位置検出信号が前記基準時間間隔にわたって変化しないと判断した時に前記回転子が停止したと判断して前記回転子を前記設定部により設定された回転方向に回転させるべく前記モータ駆動部を制御することを特徴としている。
【0010】
このように構成された発明では、制御部は、位置検出信号に基づいて制御対象の直流ブラシレスモータの回転子の回転方向を判定しており、設定部により設定された回転方向が判定した実際の回転方向と反対であると判断すれば、モータ駆動部による駆動電流の出力を禁止する。そのため、回転子の回転によって逆起電力が誘起している巻線に対して、同じ方向の電圧をさらに印加することがなく、巻線に過大な電流が流れることによって起こる永久磁石の減磁を防止することができる。
【0011】
さらに、前記出力禁止によって制御対象の直流ブラシレスモータへの駆動電流の供給を停止するので、制御対象の直流ブラシレスモータは次第に減速し、やがて停止する。そして、制御部は、回転子の停止を判断した後に設定回転方向への制御対象の直流ブラシレスモータの駆動を開始しているので、永久磁石の減磁を防止してモータ性能の低下を防止しつつ、制御対象の直流ブラシレスモータの回転方向を確実に反転させることができる。
【0012】
しかも、駆動電流が停止された回転子が減速するにつれて位置検出信号が変化する時間間隔は増大するが、それに伴って、回転子が停止するまでの時間は短くなってゆく。そして、この時間間隔がある値に達したとき、回転子が停止するまでの時間がゼロとなる。すなわち、この時間間隔以上にわたって位置検出信号が変化しないとき、回転子は停止したと判定することができることから、この時間間隔を予め求めて基準時間間隔とし、位置検出信号の変化の時間間隔を計測してその値がこの基準時間間隔となった時をもって停止とすることで、制御対象の直流ブラシレスモータの回転子の停止を確実にかつ最短の時間で判定することができる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータ制御装置において、前記基準時間間隔が、異なる出力特性の直流ブラシレスモータ毎に予め導出され格納部に格納されていることを特徴としている。
【0014】
このように構成された発明では、特性の異なる複数の直流ブラシレスモータについて前記基準時間間隔が導出されて装置内部の格納部に格納されている。そのため、これらの基準時間間隔を制御対象となる直流ブラシレスモータに応じて選択し使用することで、同一の制御装置を用いて特性の異なる複数のモータを制御することができる。その結果、制御対象の直流ブラシレスモータ毎に調製した制御装置を用いることなく請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができる上、装置の量産効率を高めてコストを低減することができる。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のモータ制御装置において、前記制御部が、前記位置検出信号に基づいて判定した前記回転子の実際の回転方向が前記設定部による設定回転方向と同じであるときには、前記回転子をその設定回転方向に回転させるべく前記モータ駆動部を制御することを特徴としている。
【0016】
このように構成された発明では、制御対象の直流ブラシレスモータの回転子の実際の回転方向が設定回転方向と同じであれば、駆動電流による減磁のおそれがないことから、制御部は直ちに設定回転方向への駆動制御を行う。そのため、このような場合には、モータの運転制御を遅滞なく、継続して行うことができるという利点も奏する。
【0017】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記設定部が、外部操作に応じて前記回転子の回転方向を正、逆に設定することを特徴としている。
【0018】
このように構成された発明では、外部操作に応じて設定部により正、逆いずれかの方向に回転方向が設定されたとき、制御部は回転子の回転状態に応じた処理を適宜実行するので、回転方向を設定する外部操作が、制御対象の直流ブラシレスモータがどのような回転状態にあるときに行われても、永久磁石の減磁や起動の遅れなどの問題を生じることなく、的確なモータ制御を行うことができるという効果も奏する。
【0019】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記直流ブラシレスモータが、車両に搭載されるパワーステアリング用の油圧ポンプを駆動し油圧シリンダを介してアシストトルクを発生し、前記設定部が、運転者によるステアリング操作に応じて前記油圧シリンダによるアシスト方向を設定することを特徴としている。
【0020】
このように構成された発明では、油圧ポンプおよびそれによって制御される油流という慣性の大きな負荷に接続されて使用されるパワーステアリング用モータとしての直流ブラシレスモータの駆動制御に適用して請求項1ないし4のいずれかに記載の発明の効果を奏することができ、反転時の永久磁石の減磁によるモータ性能の劣化を防止して、制御対象のパワーステアリング用の直流ブラシレスモータのモータ耐久性を向上させることができる。
【0021】
そして、この発明は、例えばパワーウィンドウ用モータ、ドアミラー用モータなど、パワーステアリング用モータ以外の車載用の直流ブラシレスモータや、車載用以外の直流ブラシレスモータの制御にも適用可能であるが、上述のパワーステアリング用モータのような、慣性の大きい負荷に接続される直流ブラシレスモータの制御に特に好適である。
【0022】
さらに、この発明は、正、逆両方向に回転駆動される永久磁石型の直流ブラシレスモータの制御だけでなく、駆動される方向は一定であっても、回転子および負荷に対して外部から逆向きの回転力が作用することによって回転子が逆回転する可能性のある用途に用いられる永久磁石型の直流ブラシレスモータの制御にも適用が可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
この発明にかかるモータ制御装置を、自動車の電動油圧式パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態について、図1ないし図7を参照しつつ説明する。
【0024】
図1は、この実施形態のモータ制御装置の構成を示す結線図であり、図1に示すように、このモータ制御装置は、パワーステアリング用モータとしての三相の巻線を有する制御対象の永久磁石型の直流ブラシレスモータ(以下、単にモータと称する)40を駆動制御するため、モータ40とバッテリ30との間に介挿されてモータ40の巻線への駆動電流を出力するインバータ10と、インバータ10を構成するスイッチング素子のオン、オフを制御する制御ユニット50を備える。
【0025】
ところで、モータ40は、油圧ポンプ(図示せず)と一体化されており、モータ40の回転軸がこの油圧ポンプを駆動して油流を発生させている。そして、図示しないバルブの開閉によって、図示しないステアリングギアボックスに設けられた油圧シリンダに所定の方向の油流を導入することによって、ステアリング操作を軽くするアシスト推力を発生させている。
【0026】
また、モータ40の駆動方向(回転させる方向)は一方向であるが、その負荷となる油流の状態によっては、モータ40を駆動しないときであっても、モータ40は油流の作用によって回転子が回転していることがある。そしてその回転方向が上記駆動方向と反対となる場合がある。このような場合に、モータ40に無条件に逆方向の駆動電流を流すと、前述したように永久磁石の減磁が発生する。
【0027】
さらに、モータ40の固定子には、本発明の位置検出部として三相の位置検出信号を出力する3個のホールセンサ41、42および43が、回転子の中心軸を中心として、40°の間隔を持って放射状に配設されている。そして、この3個のホールセンサ41、42および43が、回転子の磁極の位置に応じてHまたはLレベルの位置検出信号Hu、Hv、Hwを出力する。
【0028】
また、インバータ10は、本発明にいうモータ駆動部に相当し、制御ユニット50からのスイッチング制御信号SG1〜SG6にしたがってバッテリ30とモータ40の各巻線との間の通電路を開閉制御するスイッチング素子としてのトランジスタ11〜16と、各巻線に発生する逆起電力からトランジスタ11〜16を保護するとともに、モータ40が発電機動作をするときに各巻線の発電電力をバッテリ30に還流するフライホイールダイオード21〜26とで構成されている。
【0029】
さらに、制御ユニット50には、運転者が操作するステアリングハンドル(図示せず)の回動軸に設けられたステアリングセンサ51が接続されており、運転者がステアリングハンドルを操作すると、ステアリングセンサ51はその回転角度に応じたステアリング操作信号を出力する。そして、制御ユニット50は、ステアリングセンサ51から出力されるステアリング操作信号に基づいて、アシスト推力を発生させるためのバルブの開閉およびモータ40の駆動/停止を決定し、ホールセンサ41、42および43から出力される位置検出信号Hu、HvおよびHwに基づいて、所定のタイミングでトランジスタ11〜16をオン、オフするためのスイッチング制御信号SG1〜SG6を出力する。
【0030】
また、制御ユニット50は、位置検出信号Hu、Hv、Hwに基づいて検出される回転子の実際の回転方向が駆動方向と異なるときに、全てのトランジスタ11〜16をオフするためのスイッチング制御信号SG1〜SG6を出力する。さらに、制御ユニット50は、全てのトランジスタ11〜16のオフによりモータ40が停止したと判断すると、直ちにモータ40を駆動開始すべく所定のトランジスタにオン制御信号を出力する。このように、この実施形態では、制御ユニット50が本発明の設定部および制御部として機能している。
【0031】
次に、この実施形態のモータ制御装置の動作について、図2ないし図5を参照しつつ説明する。図2は、位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせと各トランジスタをオン、オフさせるスイッチング制御信号SG1〜SG6の組み合わせとの対応を示す真理値表であり、図3は位置検出信号Hu、Hv、Hw、スイッチング制御信号SG1〜SG6および駆動電流の変化を示すタイミングチャートである。また、図4は、この実施形態における制御ユニットの動作を示すフローチャートであり、図5は、モータ駆動処理時の動作を示すフローチャートである。
【0032】
ここでは、各ホールセンサ41〜43からの位置検出信号の組み合わせが図3に示すようにHu、Hv、Hwの順序で変化するような回転方向を正方向、これとは反対の方向を逆方向と定義する。このとき、図2の真理値表に示す位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせが、上列から下列へ移行する方向が正方向、下列から上列へ移行する方向が逆方向に相当する。そして、制御ユニット50によって設定されるモータ40の駆動方向は、上記正方向であるとする。
【0033】
この実施形態では、制御ユニット50は、図4のフローチャートに示すS1ないしS11の処理ステップを各処理サイクル毎に実行して、ホールセンサ41、42および43から出力される位置検出信号Hu、Hv、Hwを検出し、回転子の回転方向を判定している。
【0034】
まず、制御ユニット50は、ホールセンサ41、42および43から出力される現在の位置検出信号Hu、Hv、Hwを検出し、その組み合わせ(以下、現パターンと称する)を内部メモリに記憶する(ステップS1)。そして、直前の処理サイクルにおいて検出され内部メモリに記憶されている1サイクル前の位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせ(以下、前パターンと称する)と、ステップS1にて検出された現パターンとを比較する(ステップS2)。こうして前パターンと現パターンとを比較した結果(ステップS3)、位置検出信号Hu、Hv、Hwのパターンに変化があれば、その変化に基づいて、以下のようにして回転子の回転方向を判定する(ステップS4)。
【0035】
例えば、位置検出信号Hu、Hv、Hwの現パターンが、図3に示すように、時刻t1において(H、L、H)の組み合わせであったとする。このとき、制御ユニット50は、このパターンと内部メモリに記憶されている前パターンとを比較して、回転子の回転方向を判定する。すなわち、図2の真理値表の第2列に位置する現パターン(H、L、H)に対して、前パターンが図2の第1列に示す(L、L、H)であれば、位置検出信号Hu、Hv、Hwのパターンは回転子の回転に伴って図2の上列から下列へと移行しているのであるから、このとき回転子は正方向に回転していると判定する。また、前パターンが図2の第3列に示す(H、L、L)であれば、位置検出信号Hu、Hv、Hwのパターンは図2の下列から上列へと移行しているのであるから、このとき回転子は逆方向に回転していると判定する。同様に、現パターンが他の組み合わせであるときも、現パターンと前パターンとを比較することによって回転子の回転方向の判定を行う。そして、それに続いて、制御ユニット50は、後述する内部タイマ(図示せず)をリセットする(ステップS5)。
【0036】
一方、上記したステップS3において、位置検出信号Hu、Hv、Hwのパターンに変化がない、すなわち、現パターンと前パターンとが同一のパターンであったとき、制御ユニット50は、以下のようにして回転子が停止しているかどうかの判定を行う。
【0037】
まず、以前の処理サイクルにおいて、回転子が停止状態にあると判定したかどうかを確認する(ステップS8)。その結果、すでに回転子が停止状態にあれば、処理ステップはステップS6へ進む。また、停止状態にあるという判定が未だなされていなければ、制御ユニット50は内部タイマをインクリメントする(ステップS9)。
【0038】
ところで、この内部タイマは、位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせに変化がなければカウントを続ける一方(ステップS9)、変化があったときにはリセットされる(ステップS5)ように構成されている。すなわち、この内部タイマは、位置検出信号Hu、Hv、Hwが変化せず一定の組み合わせを保持している時間を計測している。そして、この組み合わせが後述する所定の時間にわたって変化しなければ、制御ユニット50は、回転子が停止していると判定する。
【0039】
こうして、制御ユニット50は、内部タイマによって計測される位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせが変化しない時間が、予め設定された停止判定に必要な時間に達したかどうかをチェックする(ステップS10)。そして、所定の時間が経過していれば回転子は停止状態にあると判定し(ステップS11)、処理ステップはステップS6へ進む。一方、ステップS10において、所定の時間が経過していなければ、この時点で回転子が停止していると判定することはできないので、そのままステップS6へ進む。
【0040】
このように、制御ユニット50は、ホールセンサ41、42および43から出力される位置検出信号Hu、Hv、Hwに基づいて、上記した各ステップS1〜S11を実行することにより、回転子の回転状態(正回転、逆回転および停止のいずれか)を判定する。
【0041】
その後、ステアリングセンサ51からの出力信号に基づいて、運転者によるステアリング操作に伴うモータ40の駆動が必要かどうかを判断する(ステップS6)。そして、モータ40を駆動する必要がなければ処理ステップはステップS1に戻り、上記一連の操作を繰り返し実行する。また、モータ40を駆動する必要があれば、後に詳述するモータ駆動処理(ステップS7)を実行した後、ステップS1に戻る。
【0042】
ここで、停止判定を行うための上記「所定の時間」は、次のようにして求めることができる。すなわち、位置検出信号Hu、Hv、Hwの変化の時間間隔は回転子の回転速度に反比例するので、回転子の減速に伴ってこの時間間隔は増大するが、やがて回転子は停止して位置検出信号Hu、Hv、Hwは変化しなくなる。つまり、回転子が停止する直前においてこの時間間隔は最大となる。一方、回転子の減速に伴って回転子が停止するまでの時間は短くなり、回転子が停止する直前においてこの時間は最小となる。そこで、ある回転速度で逆回転している回転子において、その回転速度における位置検出信号Hu、Hv、Hwの変化の時間間隔と回転子が停止するまでの時間との合計時間だけ経過すれば、モータ停止と判断することができることとなる。この合計時間の最小値の間、位置検出信号Hu、Hv、Hwの変化を検出しなければ回転子が停止したと判断できるため、この最小値を本発明における基準時間間隔として予め求めておき、この基準時間間隔を停止判定に必要な上記「所定の時間」とする。
【0043】
具体的には、モータ40の出力および負荷の特性から求められる回転子の減速特性と、モータ40の構造(回転子の磁極構造およびホールセンサの配置)および回転子の回転速度で決まる位置検出信号の変化の周期とから基準時間間隔を求めることができる。
【0044】
なお、この基準時間間隔は、上記のようにモータ40の特性によって決まるのであるから、特性の異なるモータ40毎に異なる値となる。そこで、複数の特性のモータ40に対して、予め各特性のモータ40毎の基準時間間隔を導出して制御ユニット50の内部メモリに記憶させておき、使用するモータ40に応じた基準時間間隔を読み出して制御に用いることができる。こうすることによって、特性の異なるモータ40に対して、同一の制御ユニットを用いて制御を行うことが可能となる。このとき、これらの基準時間間隔を記憶した内部メモリが本発明にいう格納部に相当することとなる。
【0045】
次に、モータ駆動処理(図4におけるステップS7)の動作について、図5を参照して説明する。
【0046】
運転者のステアリング操作によってモータ40の駆動が必要となったとき(ステップS6)、まず回転子がすでに停止状態にあるかどうかを確認する(ステップS71)。ここで、回転子が停止状態にあれば、ステップS73へ進み、モータ40の駆動を許可する。また、回転子が停止状態にない、すなわち、いずれかの方向に回転している状態であれば、その回転方向をチェックする(ステップS72)。そして、その回転方向が逆方向であった場合、制御ユニット50はモータ40の駆動を禁止する(ステップS74)。また、回転方向が正方向であれば、モータ40の駆動を許可する(ステップS73)。
【0047】
こうして、モータ40の駆動が許可されると、制御ユニット50は、図2の真理値表に基づいて所定のトランジスタをオンさせる。すなわち、図3に示すように、時刻t1における位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせ(H、L、H)に対して、図2および図3に示すように、トランジスタ11およびトランジスタ16がオンとなるオン制御信号(つまり、SG1およびSG6)を出力する。このとき、トランジスタ11およびトランジスタ16がオンとなることで、バッテリ30のプラス側端子からトランジスタ11、U相モータ巻線、W相モータ巻線およびトランジスタ16を経由してバッテリ30のマイナス側端子に戻る導電経路が形成され、この導電経路に沿って流れる電流により正方向へのトルクが発生して、回転子は正方向へ回転する。
【0048】
そして、回転子の回転に伴い位置検出信号Hu、Hv、Hwのパターンが順次変化するにつれて、オン制御信号のパターンを図2の真理値表にしたがって順次変化させることで、図3に示すように、三相の各巻線に互いに120°ずつ位相の異なる三相の駆動電流Iu、IvおよびIwが流れ、連続的にトルクが発生して回転子は正方向への回転を続ける。
【0049】
一方、ステップS72において、回転子の回転方向が逆方向であった場合、制御ユニット50はモータ40の駆動を禁止し、全てのトランジスタ11〜16をオフとするオフ制御信号を出力する。これにより全てのトランジスタがカットオフし、このときモータ40は回生制動状態となる。すなわち、モータ40は発電機として動作しており、その運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、そのエネルギーをフライホイールダイオード21〜26を介してバッテリ30に還流することで、急速に回転速度が低下し、やがて停止する。
【0050】
このように、運転者のステアリング操作に応じてモータ40を駆動すべきときであっても、そのときの回転子の回転が逆方向であれば、制御ユニット50はインバータ10による駆動電流出力を禁止している。このため、回転子の回転とは反対の回転方向への駆動電流を流すことはなく、従来技術において発生していた永久磁石の減磁を抑制することができる。
【0051】
例えば、このときの減磁効果を検証すべく、モータ巻線の誘起電圧の実効値を測定して減磁率を算出した結果、従来のようにトランジスタ11〜16を強制的にオフしない場合の減磁率が3.4%であったのに対し、本実施形態のようにトランジスタ11〜16を強制的にオフした場合の減磁率は約1%と測定誤差範囲内まで低減することができた。
【0052】
さらに、回転子の永久磁石の磁束密度分布を測定したところ、従来のようにトランジスタ11〜16を強制的にオフしない場合の磁束密度は図6に示すようになり、N極とS極との境界付近において減磁の影響を表す分布の乱れが生じているのに対し、本実施形態のようにトランジスタ11〜16を強制的にオフした場合の磁束密度は図7に示すようになり、分布に乱れもなく減磁が発生していないことがわかった。
【0053】
また、本実施形態では、回転子の停止判定を、位置検出信号Hu、Hv、Hwの変化に基づく必要最少限の時間で行っているので、逆方向に回転している回転子が正方向に反転するまでの時間遅れを少なくすることができる。
【0054】
さらに、回転子が停止している、あるいは正方向に回転しているときには直ちにインバータ10が駆動電流を出力するので、運転者のステアリング操作に追随して直ちにアシスト推力を発生させることができる。
【0055】
以上、三相の位置検出信号Hu、Hv、Hwの1つの組み合わせについて説明したが、位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせが他のパターンであった場合でも同様に、現パターンと前パターンとを比較して回転方向を判定し、その結果に基づいてトランジスタ11〜16のオン、オフを行うことで、モータ40を適切に制御することができる。
【0056】
ところで、上記の例では、制御ユニット50が設定する回転方向は正方向のみであったが、設定回転方向が逆方向であった場合でも、図2の真理値表およびこれに伴う図3の各信号波形の変化順序が異なるのみで、同様にしてモータ40の回転制御を行うことが可能である。
【0057】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【0058】
例えば、本実施形態では、インバータ10を構成する各トランジスタ11〜16を、位置検出信号Hu、Hv、Hwの組み合わせで決まる単純なオン、オフ信号でスイッチングしており、その結果、各巻線に流れる電流の波形は図3に示すような矩形波となっているが、インバータ10の駆動方法としては、これ以外にも、例えばトランジスタを高周波でスイッチングするPWM駆動を用いてもよい。このとき、トルクの脈動が少なくなり、さらに滑らかな回転を得ることが可能である。
【0059】
また、本実施形態では、位置検出部としての3個のホールセンサ41、42および43を40°の角度間隔で配置しているが、この間隔はこれに限定されるものではなく、別の角度間隔であってもよい。さらに、本発明の位置検出部としては、上記したホールセンサ以外にも、例えば、フォトインタラプタを用いた光学的な手段であってもよい。
【0060】
また、本実施形態では、モータ40は三相の固定子巻線を有し、回転子はその周縁部に6個の永久磁石を設けた6極永久磁石型回転子であるが、本発明は、巻線の相数および回転子の極数がこれと異なるモータに対しても適用可能である。
【0061】
また、本実施形態では、制御ユニット50を例えば内部メモリを有するマイクロプロセッサにて構成し、回転子の回転方向の判定やスイッチング制御信号の出力/停止を全てソフトウェアで行っているが、これ以外にも、本発明をハードウェアで実現することも可能である。例えば、各トランジスタのゲート端子に出力制限回路を設け、回転子の実際の回転方向が逆方向であったときに、この出力制限回路が強制的に各トランジスタの出力をオフする構成としてもよい。
【0062】
また、ここでは、本発明のモータ制御装置を自動車のパワーステアリング用モータとしての永久磁石型の直流ブラシレスモータの制御に適用した場合について説明したが、本発明を適用できる対象はこれに限定されるものではなく、車載用及び車載用以外の種々のモータの制御であって、制御対象となるモータが永久磁石型の直流ブラシレスモータであるものについて、本発明を同様に適用することが可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に記載の発明によれば、制御部は、位置検出信号に基づいて制御対象の永久磁石型の直流ブラシレスモータの回転子の回転方向を判定し、設定部により設定された回転方向が判定した実際の回転方向と反対であると判断すれば、モータ駆動部による駆動電流の出力を禁止する。そのため、回転子の回転によって逆起電力が誘起している巻線に対して、同じ方向の電圧をさらに印加することがなく、巻線に過大な電流が流れることによって起こる永久磁石の減磁を防止することができる。
【0064】
さらに、前記出力禁止によって制御対象の永久磁石型の直流ブラシレスモータへの駆動電流の供給を停止するので、制御対象の直流ブラシレスモータは次第に減速し、やがて停止する。そして、制御部が、制御対象の直流ブラシレスモータの回転子の停止を判断し確認した後、設定回転方向への制御対象の直流ブラシレスモータの駆動を開始するので、永久磁石の減磁を防止してモータ性能の低下を防止しつつ、制御対象の直流ブラシレスモータの回転方向を確実に反転させることができる。
【0065】
その上、位置検出信号の変化の時間間隔の最大値を基準時間間隔として予め求めておき、位置検出信号の変化の時間間隔を計測してその値が前記最大値となった時をもって回転子の停止と判定するため、制御対象の直流ブラシレスモータの回転子の停止を確実かつ短時間にて判定することができ、この判定に基づき、永久磁石の減磁を防止しつつ、制御対象の直流ブラシレスモータを確実かつ速やかに反転動作に移行することができる。
【0066】
したがって、永久磁石型の直流ブラシレスモータの回転子が、回転させようとする方向と逆方向に回転していたとしても永久磁石の減磁を防止してモータ性能の低下を防止しつつ、モータを確実かつ速やかに反転して設定回転方向に回転するという特有の効果を奏する。
【0067】
また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載のモータ制御装置において、特性の異なる複数の直流ブラシレスモータについて前記基準時間間隔としての前記最大時間間隔が導出されてそれらの値が装置内部の格納部に格納されている。そのため、同一の制御装置を用いて特性の異なる複数のモータを制御することができるので、特性の異なる各直流ブラシレスモータについて、モータ毎に調製した制御装置を用いることなく請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができ、その上、装置の量産効率を高めてコストを低減することができる利点も奏する。
【0068】
また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載のモータ制御において、回転子の回転方向が設定回転方向と同じであれば、駆動電流による減磁のおそれがないことから、制御部が直ちに設定回転方向への駆動制御を行う。そのため、請求項1または2に記載の発明の効果を奏するだけでなく、回転子の実際の回転方向が設定回転方向と同じときに、制御対象の直流ブラシレスモータの運転制御を遅滞なく、継続して行うことができるという効果も奏する。
【0069】
また、請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータ制御において、外部操作に応じて設定部により正、逆いずれかの方向に回転方向が設定されたとき、制御部は回転子の回転状態に応じた処理を適宜実行するので、回転方向を設定する外部操作が、制御対象の直流ブラシレスモータがどのような回転状態にあるときに行われても、永久磁石の減磁や起動の遅れなどの問題を生じることなく、的確なモータ制御を行うことができるという効果も奏する。
【0070】
また、請求項5に記載の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかに記載のモータ制御装置において、油圧ポンプおよびそれによって制御される油流という慣性の大きな負荷を持ち、しかも高い耐久性を要求されるパワーステアリング用の直流ブラシレスモータの駆動制御に適用して請求項1ないし4のいずれかの効果を奏することができ、反転時の永久磁石の減磁によるモータ性能の劣化を防止して、制御対象のパワーステアリング用の直流ブラシレスモータのモータ耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる一実施形態のモータ制御装置の構成を示す結線図である。
【図2】 位置検出信号とスイッチング制御信号との対応を示す真理値表である。
【図3】 位置検出信号、スイッチング制御信号および駆動電流の関係を示すタイミングチャートである。
【図4】 この実施形態のモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】 モータ駆動処理の動作を示すフローチャートである。
【図6】 比較例における永久磁石型回転子の外周部において測定した磁束密度の分布図である。
【図7】 本発明の一実施形態における永久磁石型回転子の外周部において測定した磁束密度の分布図である。
【符号の説明】
10 インバータ(モータ駆動部)
11〜16 トランジスタ(スイッチング素子)
21〜26 フライホイールダイオード
30 バッテリ
40 直流ブラシレスモータ
41、42、43 ホールセンサ(位置検出部)
50 制御ユニット(制御部、設定部)
51 ステアリングセンサ
Hu、Hv、Hw 位置検出信号
SG1〜SG6 スイッチング制御信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that switches a plurality of switching elements and outputs a driving current by controlling opening and closing of a current path to a winding of a permanent magnet type DC brushless motor.
[0002]
[Prior art]
The direct current brushless motor is widely used as a control motor because it has a large torque generated at the time of start-up, little noise is generated, and rapid acceleration / deceleration is possible. In general, an inverter device is used for the drive, and the position of the rotor is detected by a hall sensor or the like to perform the switching control.
[0003]
An example of such a motor control device is shown, for example, in Naoshi Mijo and Shigenobu Nagamori: New Brushless Motor, General Electronic Publishing Co., 2000, pp. 12-25. This motor control device drives a permanent magnet type DC brushless motor having three-phase windings with a three-phase inverter.
[0004]
For this reason, this motor control device is provided with three position sensors using, for example, Hall elements, which detect the position of the rotor and generate a three-phase position signal. Then, each switching element constituting the inverter is turned on and off in a predetermined combination according to the combination of the position signals, whereby a drive current to the motor flows, torque is generated, and the rotor rotates. Furthermore, by sequentially changing the ON / OFF combination of the switching elements in accordance with the change in the combination of position signals accompanying the rotation of the rotor, a drive current flows through each winding continuously, Torque can be generated to continue the rotation.
[0005]
In addition, the rotor can be rotated in either the forward or reverse direction by appropriately changing the on / off combination of the switching elements with respect to the current position signal combination.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, on / off of each switching element constituting the inverter is determined by the current combination of hall signals and the direction in which the rotor is to be rotated. However, when trying to rotate the motor in a certain direction, the direction in which the rotor tries to rotate in advance due to the inertia of the rotor and the motor load, the effect of external rotational force on the rotor, etc. May rotate in the opposite direction.
[0007]
In such a case, when each switching element is turned on / off based only on the combination of the current Hall signal and the desired rotation direction, and each coil is energized by this on / off operation, it actually rotates. The direction in which the child rotates and the direction in which the voltage is applied to the winding are reversed, and the voltage applied to the winding and the counter electromotive force induced in the winding are in the same direction. . During this time, since the voltage applied to the winding and the back electromotive force induced in the winding are in the same direction, a voltage obtained by adding them is applied to the winding, and as a result, a large current is applied to the winding. Flows. And the strong magnetic flux which generate | occur | produced by this electric current penetrates the permanent magnet of a rotor against the magnetization direction, and there exists a problem that a permanent magnet demagnetizes and a motor performance falls.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and prevents permanent magnets from demagnetizing even if the rotor of the DC brushless motor of the permanent magnet type rotates in the direction opposite to the direction of rotation. Reliable motor while preventing degradation of motor performanceAnd promptlyAn object of the present invention is to provide a motor control device that is reversed to rotate in the set rotation direction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 detects a position of a rotor of a permanent magnet type DC brushless motor and outputs a multiphase position detection signal, and at least the rotor. A setting unit for setting the rotation direction ofThe time required for the rotor to naturally stop from the state where the rotor rotates in the direction opposite to the rotation direction set by the setting unit, and the time interval of the position detection signal determined by the rotation speed of the rotor. Based on the reference time interval of the position detection signal in the process of the natural deceleration of the rotor,The control unit determines the actual rotation direction of the rotor based on the position detection signal output from the position detection unit, and the determined actual rotation direction of the rotor and the setting set by the setting unit When it is determined that the rotation direction is opposite, the output of the drive current by the motor drive unit is prohibited, and after the prohibition control,The rotor is stopped when it is determined that the position detection signal does not change over the reference time interval.The motor driving unit is controlled so as to determine and rotate the rotor in the rotation direction set by the setting unit.
[0010]
In the invention configured as described above, the control unit determines the rotation direction of the rotor of the DC brushless motor to be controlled based on the position detection signal, and the actual rotation direction determined by the setting unit is determined. If it is determined that the rotation direction is opposite, the output of the drive current by the motor drive unit is prohibited. For this reason, the permanent magnet demagnetization caused by an excessive current flowing in the winding is not applied to the winding in which the counter electromotive force is induced by the rotation of the rotor without applying a voltage in the same direction. Can be prevented.
[0011]
Further, since the supply of drive current to the DC brushless motor to be controlled is stopped by the prohibition of output, the DC brushless motor to be controlled gradually decelerates and eventually stops. Since the controller starts driving the DC brushless motor to be controlled in the set rotation direction after determining the stop of the rotor, the controller prevents the permanent magnet from demagnetizing and prevents the motor performance from deteriorating. However, the rotation direction of the DC brushless motor to be controlled can be reliably reversed.
[0012]
Moreover,As the rotor whose drive current is stopped decelerates, the time interval at which the position detection signal changes increases, but along with this, the time until the rotor stops stops. When this time interval reaches a certain value, the time until the rotor stops is zero. That is, when the position detection signal does not change over this time interval, it can be determined that the rotor has stopped.FromThe time interval is obtained in advance as a reference time interval, the time interval of the change of the position detection signal is measured, and when the value becomes this reference time interval, the stop is performed, so that the DC brushless motor to be controlled is The stop of the rotor can be determined reliably and in the shortest time.
[0013]
Claims2The invention described in claim 11In the motor control device described in (1), the reference time interval is derived in advance for each DC brushless motor having different output characteristics and stored in a storage unit.
[0014]
In the invention configured as described above, the reference time interval is derived for a plurality of DC brushless motors having different characteristics and stored in a storage unit inside the apparatus. Therefore, by selecting and using these reference time intervals according to the DC brushless motor to be controlled, it is possible to control a plurality of motors having different characteristics using the same control device. As a result, it is claimed without using a control device prepared for each DC brushless motor to be controlled.1 andThe same effect can be achievedAboveThe mass production efficiency of the apparatus can be increased and the cost can be reduced.
[0015]
Claims3The invention described in claim 1Or 2When the actual rotation direction of the rotor determined by the control unit based on the position detection signal is the same as the rotation direction set by the setting unit, the rotor is set. The motor driving unit is controlled to rotate in the rotation direction.
[0016]
In the invention configured as described above, if the actual rotation direction of the rotor of the DC brushless motor to be controlled is the same as the set rotation direction, there is no risk of demagnetization due to the drive current, so the control unit immediately sets. Drive control in the rotation direction. for that reason,In such a case,The motor operation control can be continuously performed without delay.There are also advantages.
[0017]
Claims4The invention described in
[0018]
In the invention configured as described above, when the rotation direction is set in either the forward or reverse direction by the setting unit in accordance with an external operation, the control unit appropriately executes processing according to the rotation state of the rotor. Even if the external operation to set the rotation direction is performed in any rotation state of the DC brushless motor to be controlled, it does not cause problems such as demagnetization of permanent magnets or delays in starting, and it can be performed accurately. Can perform motor controlAlso has the effect.
[0019]
Claims5The invention described in
[0020]
The invention thus configured is applied to drive control of a DC brushless motor as a power steering motor that is used by being connected to a hydraulic pump and an oil flow controlled by the hydraulic pump.The effects of the invention according to any one of
[0021]
The present invention can also be applied to control of DC brushless motors for vehicles other than power steering motors, such as motors for power windows and door mirrors, and DC brushless motors other than those for vehicles. It is particularly suitable for controlling a direct current brushless motor connected to a load having a large inertia such as a power steering motor.
[0022]
Furthermore, the present invention not only controls a permanent magnet type DC brushless motor that is rotationally driven in both forward and reverse directions, but also reverses from the outside with respect to the rotor and load even if the driven direction is constant. The present invention can also be applied to control of a permanent magnet type DC brushless motor used for applications in which the rotor may reversely rotate due to the action of the rotational force.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment in which the motor control device according to the present invention is applied to an electrohydraulic power steering device for an automobile will be described with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 1 is a connection diagram showing the configuration of the motor control device of this embodiment. As shown in FIG. 1, this motor control device is a permanent control target having three-phase windings as a power steering motor. In order to drive and control a magnet type DC brushless motor (hereinafter simply referred to as a motor) 40, an
[0025]
By the way, the
[0026]
Moreover, although the driving direction (rotating direction) of the
[0027]
In addition, the stator of the
[0028]
The
[0029]
Further, a steering sensor 51 provided on a rotating shaft of a steering handle (not shown) operated by the driver is connected to the
[0030]
Further, the
[0031]
Next, the operation of the motor control device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a truth table showing the correspondence between the combination of the position detection signals Hu, Hv, and Hw and the combination of the switching control signals SG1 to SG6 for turning on / off each transistor, and FIG. 3 shows the position detection signals Hu, Hv. , Hw, switching control signals SG1 to SG6, and a timing chart showing changes in drive current. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control unit in this embodiment, and FIG. 5 is a flowchart showing the operation during motor drive processing.
[0032]
Here, as shown in FIG. 3, the rotation direction in which the combination of the position detection signals from the hall sensors 41 to 43 changes in the order of Hu, Hv, and Hw is the forward direction, and the opposite direction is the reverse direction. It is defined as At this time, in the combination of the position detection signals Hu, Hv, and Hw shown in the truth table of FIG. 2, the direction of transition from the upper row to the lower row corresponds to the forward direction, and the direction of transition from the lower row to the upper row corresponds to the reverse direction. The driving direction of the
[0033]
In this embodiment, the
[0034]
First, the
[0035]
For example, it is assumed that the current pattern of the position detection signals Hu, Hv, and Hw is a combination of (H, L, H) at time t1, as shown in FIG. At this time, the
[0036]
On the other hand, when there is no change in the pattern of the position detection signals Hu, Hv, and Hw in step S3 described above, that is, when the current pattern and the previous pattern are the same pattern, the
[0037]
First, it is confirmed whether or not it has been determined in the previous processing cycle that the rotor is in a stopped state (step S8). As a result, if the rotor is already stopped, the processing step proceeds to step S6. On the other hand, if the determination that the vehicle is in the stopped state has not been made yet, the
[0038]
By the way, this internal timer is configured to continue counting if there is no change in the combination of the position detection signals Hu, Hv, Hw (step S9), and is reset when there is a change (step S5). In other words, this internal timer measures the time during which the position detection signals Hu, Hv, Hw are not changed and hold a certain combination. And if this combination does not change over the predetermined time mentioned later, the
[0039]
Thus, the
[0040]
As described above, the
[0041]
Thereafter, based on the output signal from the steering sensor 51, it is determined whether or not the
[0042]
Here, the “predetermined time” for performing the stop determination can be obtained as follows. That is, since the time intervals of changes in the position detection signals Hu, Hv, and Hw are inversely proportional to the rotational speed of the rotor, this time interval increases as the rotor decelerates, but eventually the rotor stops and the position is detected. The signals Hu, Hv, Hw do not change. That is, this time interval is maximized immediately before the rotor stops. On the other hand, as the rotor decelerates, the time until the rotor stops is shortened, and this time is minimized immediately before the rotor stops. Therefore, in a rotor that is rotating in reverse at a certain rotational speed, if the total time of the time interval of the change of the position detection signals Hu, Hv, Hw at that rotational speed and the time until the rotor stops is elapsed, It can be determined that the motor is stopped. Since it can be determined that the rotor has stopped unless a change in the position detection signals Hu, Hv, Hw is detected during the minimum value of the total time, this minimum value is obtained in advance as a reference time interval in the present invention, This reference time interval is set as the “predetermined time” necessary for stop determination.
[0043]
Specifically, a position detection signal determined by the rotor deceleration characteristics obtained from the output and load characteristics of the
[0044]
Since the reference time interval is determined by the characteristics of the
[0045]
Next, the operation of the motor drive process (step S7 in FIG. 4) will be described with reference to FIG.
[0046]
When it is necessary to drive the
[0047]
Thus, when the drive of the
[0048]
Then, as the pattern of the position detection signals Hu, Hv, and Hw sequentially changes with the rotation of the rotor, the ON control signal pattern is sequentially changed in accordance with the truth table of FIG. 2, as shown in FIG. The three-phase driving currents Iu, Iv, and Iw flowing through the three-phase windings by 120 ° flow to each other, and torque is continuously generated, so that the rotor continues to rotate in the positive direction.
[0049]
On the other hand, if the rotation direction of the rotor is the reverse direction in step S72, the
[0050]
Thus, even when the
[0051]
For example, in order to verify the demagnetization effect at this time, as a result of calculating the demagnetization factor by measuring the effective value of the induced voltage of the motor winding, the demagnetization when the transistors 11 to 16 are not forcibly turned off as in the prior art. While the magnetic susceptibility was 3.4%, the demagnetization factor when the transistors 11 to 16 were forcibly turned off as in this embodiment was reduced to about 1%, which was within the measurement error range.
[0052]
Further, when the magnetic flux density distribution of the permanent magnet of the rotor is measured, the magnetic flux density when the transistors 11 to 16 are not forcibly turned off as in the prior art is as shown in FIG. Disturbance of the distribution representing the influence of demagnetization occurs near the boundary, whereas the magnetic flux density when the transistors 11 to 16 are forcibly turned off as in this embodiment is as shown in FIG. It was found that there was no disturbance and no demagnetization occurred.
[0053]
In this embodiment, the rotor stop determination is performed in the minimum necessary time based on changes in the position detection signals Hu, Hv, and Hw, so that the rotor rotating in the reverse direction is in the forward direction. Time delay until inversion can be reduced.
[0054]
Further, since the
[0055]
In the above, one combination of the three-phase position detection signals Hu, Hv, and Hw has been described. Even when the combination of the position detection signals Hu, Hv, and Hw is another pattern, the current pattern and the previous pattern , The rotation direction is determined, and the transistors 11 to 16 are turned on and off based on the result, whereby the
[0056]
By the way, in the above example, the rotation direction set by the
[0057]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0058]
For example, in the present embodiment, each of the transistors 11 to 16 constituting the
[0059]
In the present embodiment, the three hall sensors 41, 42 and 43 as the position detection unit are arranged at an angular interval of 40 °, but this interval is not limited to this, and another angle is provided. It may be an interval. Further, the position detection unit of the present invention may be optical means using a photo interrupter, for example, besides the above-described Hall sensor.
[0060]
In this embodiment, the
[0061]
Further, in this embodiment, the
[0062]
Although the case where the motor control device of the present invention is applied to control of a permanent magnet type DC brushless motor as a power steering motor of an automobile has been described here, the object to which the present invention can be applied is limited to this. The present invention can be similarly applied to control of various types of motors other than the on-vehicle and non-on-vehicle motors, in which the motor to be controlled is a permanent magnet type DC brushless motor. .
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the control unit determines the rotation direction of the rotor of the permanent magnet type DC brushless motor to be controlled based on the position detection signal, and is set by the setting unit. If it is determined that the determined rotation direction is opposite to the determined actual rotation direction, output of the drive current by the motor drive unit is prohibited. For this reason, the permanent magnet demagnetization caused by an excessive current flowing in the winding is not applied to the winding in which the counter electromotive force is induced by the rotation of the rotor without applying a voltage in the same direction. Can be prevented.
[0064]
Further, since the supply of driving current to the permanent magnet type DC brushless motor to be controlled is stopped by prohibiting the output, the DC brushless motor to be controlled gradually decelerates and eventually stops. Then, after the control unit determines and confirms that the rotor of the DC brushless motor to be controlled is stopped, the controller starts driving the DC brushless motor to be controlled in the set rotation direction, thereby preventing demagnetization of the permanent magnet. Thus, it is possible to reliably reverse the rotation direction of the DC brushless motor to be controlled while preventing the motor performance from deteriorating.
[0065]
Moreover,The maximum value of the time interval of the change of the position detection signal is obtained in advance as a reference time interval, the time interval of the change of the position detection signal is measured, and when the value reaches the maximum value, it is determined that the rotor is stopped.To doThe stop of the rotor of the DC brushless motor to be controlled can be determined reliably and in a short time. Based on this determination, the DC brushless motor to be controlled can be reliably and promptly prevented while preventing demagnetization of the permanent magnet. It is possible to shift to reverse operationwear.
[0066]
Therefore, even if the rotor of the permanent magnet type DC brushless motor rotates in the direction opposite to the direction in which it is intended to rotate, the permanent magnet is prevented from demagnetizing and the motor performance is not deteriorated. Reverses reliably and quickly and rotates in the set rotation directionThere is a unique effect.
[0067]
Claims2According to the invention described in claim1The maximum time interval as the reference time interval is derived for a plurality of DC brushless motors having different characteristics, and these values are stored in a storage unit inside the device. Therefore, since a plurality of motors having different characteristics can be controlled using the same control device, the DC brushless motors having different properties can be claimed without using a control device prepared for each motor.Invention of 1Can have the same effect asMoreover,Increases mass production efficiency of equipment and reduces costsThere are also advantages.
[0068]
Claims3According to the invention described in
[0069]
Claims4According to the invention described in
[0070]
Claims5According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram illustrating a configuration of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a truth table showing correspondence between position detection signals and switching control signals.
FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between a position detection signal, a switching control signal, and a drive current.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the motor control device of this embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of motor drive processing.
FIG. 6 is a distribution diagram of magnetic flux density measured at an outer peripheral portion of a permanent magnet type rotor in a comparative example.
FIG. 7 is a distribution diagram of magnetic flux density measured at the outer peripheral portion of the permanent magnet type rotor according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Inverter (motor drive unit)
11-16 Transistor (switching element)
21-26 Flywheel diode
30 battery
40 DC brushless motor
41, 42, 43 Hall sensor (position detector)
50 Control unit (control unit, setting unit)
51 Steering sensor
Hu, Hv, Hw Position detection signal
SG1 to SG6 switching control signal
Claims (5)
前記直流ブラシレスモータの回転子の位置を検出して多相の位置検出信号を出力する位置検出部と、
少なくとも前記回転子の回転方向を設定する設定部と
を備え、
前記回転子が前記設定部による設定回転方向と反対に回転している状態から前記回転子が自然停止するまでに要する時間と、前記回転子の回転速度によって定まる前記位置検出信号の時間間隔とに基づいて、前記回転子が自然に減速する過程における前記位置検出信号の基準時間間隔を予め導出しておき、
前記制御部が、
前記位置検出部より出力される前記位置検出信号に基づいて前記回転子の実際の回転方向を判定し、
判定した前記回転子の実際の回転方向と前記設定部により設定された設定回転方向とが反対であると判断したときに、前記モータ駆動部による前記駆動電流の出力を禁止制御し、
該禁止制御の後に、前記位置検出信号が前記基準時間間隔にわたって変化しないと判断した時に前記回転子が停止したと判断して前記回転子を前記設定部により設定された回転方向に回転させるべく前記モータ駆動部を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。A plurality of switching elements constituting the motor drive unit are switched by a control signal of the control unit, and the energization path to the winding of the permanent magnet type DC brushless motor is controlled to open and output a drive current to the DC brushless motor. In the motor control device,
A position detector that detects the position of the rotor of the DC brushless motor and outputs a multi-phase position detection signal; and
A setting unit for setting at least the rotation direction of the rotor,
The time required for the rotor to naturally stop from the state where the rotor rotates in the direction opposite to the rotation direction set by the setting unit, and the time interval of the position detection signal determined by the rotation speed of the rotor. Based on the reference time interval of the position detection signal in the process of the natural deceleration of the rotor,
The control unit is
Determine the actual rotation direction of the rotor based on the position detection signal output from the position detection unit,
When it is determined that the determined actual rotation direction of the rotor and the set rotation direction set by the setting unit are opposite, the output of the drive current by the motor drive unit is prohibited and controlled,
After the prohibition control, when it is determined that the position detection signal does not change over the reference time interval, it is determined that the rotor has stopped, and the rotor is rotated in the rotation direction set by the setting unit. A motor control device for controlling a motor drive unit.
前記位置検出信号に基づいて判定した前記回転子の実際の回転方向が前記設定部による設定回転方向と同じであるときには、前記回転子を、停止の判断をすることなく、その設定回転方向に回転させるべく前記モータ駆動部を制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 The control unit is
When the actual rotation direction of the rotor determined based on the position detection signal is the same as the rotation direction set by the setting unit, the rotor is rotated in the set rotation direction without determining stoppage. The motor control device according to claim 1 or 2 , wherein the motor driving unit is controlled to perform the control.
前記設定部が、運転者によるステアリング操作に応じて前記油圧シリンダによるアシスト方向を設定することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のモータ制御装置。 The DC brushless motor drives a hydraulic pump for power steering mounted on a vehicle and generates assist torque via a hydraulic cylinder.
The motor control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the setting unit sets an assist direction by the hydraulic cylinder in accordance with a steering operation by a driver .
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