JP4201886B2 - DC brushless motor speed control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はDCブラシレスモータの回転速度を一定に保つためのDCブラシレスモータの速度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のDCブラシレスモータの速度制御装置について説明する。図7は従来のDCブラシレスモータ1の速度制御装置の第1の従来例を示す回路図である。DCブラシレスモータ1にはロータマグネットの位置を検出するホール素子2、3、4が設けられている。これらのホール素子2、3、4の出力信号は元々各相のコイルに流れる励磁電流の向きを切り換えてロータを回転させるために用いられるものであるが、同時に、この出力信号をモータの速度制御にも利用している。
【0003】
ホール素子2、3、4で得られるロータ位置検出信号を利用して速度制御を行うと、モータ1の回転速度検出用の周波数発電機等を設けなくて済むという利点が生じる。尚、DCブラシレスモータ1が3相モータである場合、3個のホール素子2、3、4は電気角で120度ずつずれた位置に配置されている。
【0004】
その速度制御のためにホール素子2、3、4で得られるアナログ信号を、磁極を表すパルス波形に整形した後に、EXOR(排他的論理和)回路20で合成する。これにより、EXOR回路20より速度制御信号が出力される。速度制御信号はモータ1の回転速度が速くなるほど周期が短くなるので、DCブラシレスモータ1の速度制御装置は目標とする回転速度の状態に適合させるように速度制御を行う。
【0005】
次に、図8はDCブラシレスモータ1の速度制御装置の第2の従来例の回路図である。DCブラシレスモータ1が3相モータである場合、電気角で120度ずつずれた位置に配置されている3個のホール素子2、3、4でロータの位置を検出するが、速度制御装置はそのうちの1個のホール素子2で得られるロータ位置検出信号を分周回路21で分周してロータが1回転するごとに1パルス出力するようにする。この分周回路21の出力を速度制御信号としてモータ1の速度を制御する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第1のDCブラシレスモータ1の速度制御装置(図7)では、ロータマグネットの着磁ムラとホール素子の取り付け位置の誤差により、速度制御信号にタイミングのずれが生ずることがある。そのため、検出精度があまり高くないので精度の高い速度制御が行えないという問題があった。
【0007】
一方、従来の第2のDCブラシレスモータ1の速度制御装置(図8)では、1個のホール素子2で得られるロータ位置検出信号を分周し、ロータの1回転につき1パルスの信号としているので、ロータマグネットの着磁ムラとホール素子の取り付け位置の誤差の影響を受けることがない。しかしながら、分周回路21によって1回転で1パルスを得るようになっているので、速度制御信号の周波数が低くなり、速度制御信号に現れるパルスの間隔が大きくなってしまう。この速度制御信号によって回転速度制御を行うと、パルス間隔が広がっているために回転ムラが生じる原因となりスムーズな回転にならない場合がある。特に、低速運転時には速度制御信号のパルス間隔が大きく広がるので精度の高い回転制御が行えないという問題があった。
【0008】
本発明は、ロータマグネットの着磁ムラやホール素子の取り付け位置の誤差による影響を受けず、低速運転においても精度の高い速度制御を行うことのできるDCブラシレスモータを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成では、電気角120度ごとに配置された第1、第2、第3ホールセンサと、第1ホールセンサの出力を分周してロータの1回転につき1つのパルスを出力する分周回路と、基準クロック発生回路と、基準クロックと前記分周回路の出力とから前記ロータの回転速度誤差信号に対応する誤差パルスを出力する誤差信号生成回路と、前記誤差パルスを1/3の幅のパルスに変換した速度制御パルスを出力するパルス幅調整回路と、前記分周回路の出力と、第2ホールセンサの出力と、前記速度制御パルスとから第2ホールセンサに関連するタイミングで前記速度制御パルスを出力する第1のタイミング調整回路と、前記分周回路の出力と、第3ホールセンサの出力と、前記速度制御パルスとから第3ホールセンサに関連するタイミングで前記速度制御パルスを出力する第2のタイミング調整回路と、前記パルス幅調整回路と第1、第2タイミング調整回路の出力を速度制御信号として出力する合成回路とから成るようにしている。尚、本明細書でホールセンサとはホール素子またはホールICを意図する。
【0016】
このような構成によると、DCブラシレスモータが3相モータであるときに、モータ駆動用に設けられている3個のホールセンサを速度制御用に共用して3個のホールセンサで得られるロータの回転位置を表す信号から分周回路で分周することによって1回転で1つのパルスを出力する。そして、基準クロック発生回路で得られる基準信号と分周回路の出力より誤差信号生成回路で誤差パルスを生成する。そして、パルス幅調整回路で誤差パルスを1/3の幅のパルスに変換する。そして、第1のタイミング調整回路で第2ホールセンサに関連するタイミングでパルス幅調整回路で得られる速度制御パルスを出力する。第2のタイミング調整回路で第3ホールセンサに関連するタイミングでパルス幅調整回路で得られる速度制御パルスを出力する。そして、合成回路でパルス幅調整回路と第1、第2タイミング調整回路の出力を合成することによって1回転で3個の速度制御パルスを含む周期の誤差制御信号を出力することができる。
【0019】
また、本発明の第2の構成では、電気角120度ごとに配置された第1、第2、第3ホールセンサと、第1ホールセンサの出力を分周してロータの1回転につき1つのパルスを出力する分周回路と、基準クロック発生回路と、基準クロックと前記分周回路の出力から前記ロータの回転速度誤差に対応する誤差パルスを出力する誤差信号生成回路と、所定の加速パルスを発生する加速パルス発生手段と、前記分周回路の出力と、第2ホールセンサの出力と、前記加速パルスから第2ホールセンサに関連するタイミングで前記加速パルスを出力する第1タイミング調整回路と、前記分周回路の出力と、第3ホールセンサの出力と、前記加速パルスとから第3ホールセンサに関連するタイミングで前記加速パルスを出力する第2タイミング調整回路と、前記誤差信号生成回路の出力と第1、第2タイミング調整回路の出力を速度制御信号として出力する合成回路とから成るようにしている。
【0020】
このような構成によると、DCブラシレスモータが3相モータであるときに、モータ駆動用に設けられている3個のホールセンサを速度制御用に共用して3個のホールセンサで得られるロータの回転位置を示す信号から分周回路で分周することによって1回転につき1つのパルスを出力する。そして、分周回路の出力から基準クロック発生回路で得られる基準クロック信号に対する誤差パルスを誤差信号生成回路で生成する。また、第1タイミング調整回路では第2ホールセンサに関連するタイミングで目標とする回転速度等に応じて定められた加速パルスを出力し、第2タイミング調整回路では第3ホールセンサに関連するタイミングで所定の加速パルスを出力する。そして、合成回路では誤差信号生成回路の出力と、第1、第2タイミング調整回路の出力を合成して速度制御信号として出力する。したがって、第1ホールセンサの出力から基準信号に対する速度誤差信号として出力し、第1、第2タイミング調整回路は第2、第3のホールセンサの出力に関するタイミングで所定の加速パルスを出力し、速度誤差信号と加速パルスでロータの回転速度を制御することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
<第1の参考例>以下、本発明の参考例について説明する。図1は本発明の第1の参考例のDCブラシレスモータ1の速度制御装置のブロック図である。DCブラシレスモータ1は3相モータであり、駆動回路(図示せず)によって磁界がロータマグネットに与えられることによりロータが回転する。ホール素子2、3、4はロータマグネットの磁極を検出することによりロータの位置を検出する。ホール素子2、3、4から得られるアナログ信号を整形してN極かS極を示す2値状態のロータ位置検出信号とする。例えば、ロータ位置検出信号はハイレベルのときN極、ローレベルのときS極である。そして、駆動回路(図示せず)はホール素子2、3、4より出力されるロータ位置検出信号によって各相に設けられたコイル電流の向きを切り替え制御することによりロータを回転させる。
【0022】
一方、DCブラシレスモータ1の速度制御装置は3個のホール素子2、3、4で得られるロータ位置の検出信号を用いることによってモータ1の回転制御を行う。ホール素子2、3、4は電気角で120度ずれた位置に配置されている。図2(A)にホール素子2より出力されるロータ位置検出信号Aを示す。
【0023】
分周回路5はロータ位置検出信号Aを分周することによりロータが1回転するごとに1個のパルスを出力する回転速度信号Bを出力する(図2(B)参照)。同時に、分周回路6はホール素子3で得られる磁極を示すロータ位置検出信号を分周することによりロータが1回転するごとに1個のパルスを出力する回転速度信号を出力する。また、分周回路7はホール素子4で得られる磁極を示すロータ位置検出信号を分周することによりロータが1回転するごとに1個のパルスを出力する回転速度信号を出力する。分周回路5、6、7によって3相の回転速度信号が得られる。
【0024】
基準クロック発生回路12は目標とするモータ1のロータの回転速度に応じて設定される基準クロック(基準信号)(図2(C)参照)を出力する。誤差信号生成回路8は分周回路5より出力される回転速度信号Bと基準クロックCを比較してロータの回転速度と目標とする回転速度とのずれを表す誤差信号D(図2(D)参照)を出力する。
【0025】
誤差信号生成回路9は分周回路6より出力される回転速度信号と基準クロックを入力して誤差信号を出力する。誤差信号生成回路10は分周回路7より出力される回転速度信号と基準クロックを入力して誤差信号を出力する。信号合成回路11は誤差信号生成回路8、9、10より出力される3つの誤差信号を合成して速度制御信号E(図2(E)参照)を出力する。なお、基準クロック発生回路12より出力される3つの基準クロックは120度位相がずれている。
【0026】
図2は本参考例のDCブラシレスモータ1の速度制御装置の動作を示す波形図である。ロータ位置検出信号Aはホール素子2で得られるアナログ信号を整形してパルス波形としたものであり、ハイレベルであるときにN極、ローレベルであるときにS極としてロータの回転位置を示している。
【0027】
この信号Aは分周回路5で周波数が1/6となるように分周され、ロータが1回転するたびに1個のパルスを出力する回転速度信号Bに変換される。図2では、信号Aの立ち上がりのタイミングt1で信号Bが立ち上がり、その後、3回目の信号Aの立ち上がりのタイミングt3で信号Bは立ち下がり、さらに、その後3回目の信号Aの立ち上がりのタイミングt4で信号Bは立ち上がる。以降、このレベルの切り替えタイミングで信号Bは周期的に繰り返される。
【0028】
誤差信号生成回路8は回転速度信号Bと基準クロックCを比較する。例えば、回転速度信号Bがハイレベルに立ち上がるタイミングt1では、基準クロックCがハイレベルのままであるので、誤差信号生成回路8では目標とする回転速度に対して実際のロータの回転状態を示す回転速度信号Bの位相が進んでいると判断する。このとき、誤差信号生成回路8はタイミングt1から基準クロックCの次の立ち下がりのタイミングt2までを所定の正電圧とした誤差信号Dを出力する。
【0029】
この誤差信号Dが正電圧であるとき速度制御装置は駆動回路(図示せず)に対してモータ1を減速するように制御する。逆に誤差信号Dが負電圧であるときにモータ1を加速するように制御する。また、タイミングt1からt2までの期間T1は回転速度信号Bと基準クロックCの位相ずれを示しているので減速量をも示している。
【0030】
信号合成回路11では誤差信号生成回路8、9、10より出力される誤差信号を合成しているので、タイミングt1からt2まで速度制御信号Eにはモータの加速を表すパルス30が現れる。ホール素子2、3、4は電気角が120度ずれた位置に設けられているので、その後、速度制御信号Eには、ホール素子3と分周回路6と誤差信号生成回路9で生成される誤差信号によるパルス31が現れる。その後、速度制御信号Eにはホール素子4と分周回路7と誤差信号生成回路10で得られる誤差信号によるパルス32が現れる。誤差信号32は負電圧となっているので加速制御する。
【0031】
その後、誤差信号生成回路8では信号Bの立ち上がりのタイミングt4から次の基準クロックCの立ち下がりのタイミングt5までの期間T2を正電圧とする。図2に示す動作例では期間T2は期間T1よりも狭くなっているので、減速量が小さくなっていることを示してる。これにより、信号Eには減速制御のためのパルス33が現れる。
【0032】
その後、基準クロックCの立ち下がりのタイミングt6よりも後のタイミングt7で信号Bが立ち上がっている。誤差信号生成回路8では基準クロックCに対して回転速度信号Bの位相が遅れていると判断することができる。このとき、誤差信号生成回路8はタイミングt6からt7までを所定の負電圧とした誤差信号を出力する。速度制御信号Eには負電圧のパルス34が現れ、モータ1の加速を行うようにする。タイミングt6からt7までの期間T3は減速すべき量を示している。そして、次に誤差信号生成回路9で得られる誤差信号によるパルス35が現れる。
【0033】
以上説明したように、本参考例では、ホール素子2、3、4で得られるロータ位置検出信号を分周回路5、6、7でそれぞれ分周することにより、ロータの1回転につき1回のパルスを得るようにして、速度制御信号Eの生成に利用しているので速度制御信号Eには、モータ1におけるロータマグネットの着磁ムラによる速度制御信号Eの精度の悪化を招かない。また、3個のホール素子3、4、5からの信号を用いて速度制御信号Eを生成しているので、信号Eの周波数が低減しない。そのため、モータ1の低速運転においても回転ムラが生じにくくなっている。
【0034】
また、本参考例では分周回路5、6、7はロータが1回転するごとに1個のパルスを出力しているが、DCブラシレスモータの速度制御装置はロータが2回転以上するたびに1個のパルスを出力するようにして速度制御をすることも可能である。しかし、そのようにすると、速度制御信号の周期が大きくなるので精度の高い制御を行うことができなくなってくる。したがって、1回転で1個のパルスを出力するようにするのが最も制御の精度が高い。尚、図2Eに示すようにパルス30〜35はホール素子2、3、4に関連するタイミング、即ちホール素子の既知の電気角に対応するタイミングで生じている。
【0035】
<第1の実施形態>次に、本発明の第1の実施形態について説明する。図3は本発明の第1の実施形態のDCブラシレスモータ1の速度制御装置のブロック図である。DCブラシレスモータ1は3相モータであり、3個のホール素子2、3、4が電気角で120度ずつずれた位置に配置されている。なお、図3において図1と同一部分には同一符号を付して(ただし、アルファベットは必ずしも同一のものを示していない)詳しい説明を省略する。ホール素子2からロータマグネットの磁極の検出によりロータの回転位置を示すロータ位置検出信号A(図4(A)参照)が出力される。分周回路5は信号Aを分周することによってロータが1回転するごとに1回パルスを出力する回転速度信号Bを出力する。
【0036】
基準クロック発生回路12は目標とする回転速度に応じて基準クロック(基準信号)C(図4(C)参照)を出力する。誤差信号生成回路8は信号Bと基準クロックCを入力して誤差信号D(図4(D)参照)を出力する。パルス幅調整回路15は誤差信号Dの正電圧又は負電圧となっている期間を1/3に縮小した信号F(図4(F)参照)を出力する。信号Fの出力するタイミングは後述するように信号Bの立ち下がりに同期している。
【0037】
ホール素子3はモータ1のロータ位置検出信号GPを出力する。そのロータ位置検出信号GPは図4(A)に示すロータ位置検出信号Aと周期が一致した信号であるが、タイミング調整回路16は信号Bの入力によって図4(G)に点線で示すような1回転で1個のパルスの回転速度信号に相当するタイミングを取り込む。これは、例えばDフリップフロップのデータ端子に信号Bを入力し、クロック端子に検出信号GPの所定のもの(信号Aよりも2周期遅れのパルス)を入力することによって実現することができる。その取り込まれたタイミングにより形成される信号G(図4(G)参照)の立ち下がりのタイミングt5の時に信号Fによって得られる期間T3を正電圧とした信号I(図4(C)参照)を出力する。
【0038】
ホール素子4はモータ1のロータ位置検出信号HPを出力する。そのロータ位置検出信号GPはロータ位置検出信号Aと周期が一致した信号であるが、タイミング調整回路17は信号B、F、HPを入力し、まず信号B、HPから図4(H)に点線で示すような1回転で1個のパルスに相当するタイミングを取り込む。そして、そのタイミングにより形成される信号Hの立ち下がりのタイミングt8の時に信号Fによって得られる期間T3を正電圧とした信号Jを出力する。信号合成回路11は信号F、I、Jを合成することにより速度制御信号Kを生成する。
【0039】
図4の信号波形図に示すように、本実施形態ではタイミングt1〜t2で形成した誤差信号(幅がT1の正パルス)を3等分して、ホール素子2、3、4に関連するt4、t5、t8のタイミング(各ホール素子の電気角に関するタイミング)に振り分けて出力するようにしている。同様に、タイミングt6〜t7で形成した誤差信号(幅がT4の正パルス)を3等分してタイミングt9、t10、t13に振り分けて出力する。また、タイミングt11〜t12で形成した誤差信号(幅がT6の負パルス)を3等分して、ホール素子の位置に関連するタイミングで出力する。振り分けられた(分散された)3つの信号を信号合成回路11で合成して速度制御信号Kを出力している。この場合、速度制御信号Kの周期が上述の第1の参考例(図1)と同様に短くなり、高精度の速度制御を行うことができる。
【0040】
<第2の実施形態>次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図5は本発明の第2の実施形態のDCブラシレスモータ1の速度制御装置のブロック図である。本実施形態において、上述の第1の実施形態(図3)と同一部分については同一符号を付して(ただし、アルファベットについては必ずしも同一のものを示していない)説明を省略する。第1の実施形態(図3)と本実施形態(図5)との相違点は、第1の実施形態(図3)ではタイミング調整回路16、17にパルス幅を与えるためにパルス幅調整回路15が設けられていたが、本実施形態ではその代わりに加速パルス発生回路18を設けてタイミング調整回路16、17にパルス幅を与えるようにしている。加速パルス発生回路18は目標とする回転速度に応じた一定の幅を有する加速パルス(加速信号)を出力する。
【0041】
図6は本実施形態のDCブラシレスモータ1の速度制御装置の動作を示す波形図である。信号Aはホール素子2より出力されるロータ位置検出信号Aである。回転速度信号Bは分周回路5で信号Aを分周することによって得られる。基準クロックCは基準クロック発生回路12より出力される目標とする回転速度に応じて一定の幅が設けられた基準信号である。基準クロックCの立ち下がりのタイミングt1の後のタイミングt2で回転速度信号Bが立ち上がっているので、ロータが目標とする回転に対して遅れていることを示し、誤差信号生成回路8はタイミングt1からタイミングt2までの期間T1を所定の正電圧とした誤差信号Dを出力する。信号Dは信号合成回路11で合成されるので、速度制御信号Iには正電圧のパルス50が現れ、速度制御装置は加速制御する。
【0042】
ホール素子3はロータ位置検出信号EPを出力する。このロータ位置検出信号EPはロータ位置検出信号Aと周期が一致した信号である。タイミング調整回路16は検出信号GPと信号Bの入力によって点線で示すような1回転で1個のパルス(信号E)に相当するタイミングを取り込む。そして、例えばその信号E(図4E参照)の立ち上がりのタイミングt3の時に加速パルス発生回路18より得られる加速パルスの幅T2を正電圧とした制御信号Gを出力する。これにより、速度制御信号Iにはパルス51が現れる。
【0043】
ホール素子4はロータ位置検出信号FPを出力する。このロータ位置検出信号FPはロータ位置検出信号Aと周期が一致した信号である。タイミング調整回路17は検出信号FPと信号Bの入力によって点線で示すような1回転で1個のパルス(信号F)に相当するタイミングを取り込む。そして、例えばその信号F(図4F参照)の立ち上がりのタイミングt6の時に加速パルス発生回路18より得られる加速パルスの幅T2を正電圧とした制御信号Hを出力する。これにより、速度制御信号Iにはパルス52が現れる。
【0044】
その後、回転速度信号Bが立ち上がったタイミングt8では、基準クロックCがハイレベルとなっているので、ロータが目標とする回転よりも進んでいることを示している。誤差信号生成回路8ではタイミングt8から次の基準クロックCの立ち下がりまでのタイミングt9までの期間T3を負電圧を出力してロータを減速するようにする。これにより、回転速度信号Iには負電圧のパルス53が現れる。そして、信号Eによって与えられるタイミングt10に加速パルス発生回路18で与えられるパルス幅T2にタイミング調整回路16は正電圧を出力する。タイミング調整回路17は信号Fによって与えられるタイミングt13で期間T2正電圧とした信号Hを出力する。これにより、回転制御信号Iにはパルス55が現れる。
【0045】
誤差信号生成回路8は次の回転速度信号Bの立ち上がりのタイミングt15から基準クロックCの立ち下がりのタイミングt16までを負電圧とした誤差信号Dを出力する。これにより、速度制御信号Iには減速すべきことを指示するパルス56が現れる。尚、図6Iに示すようにパルス50〜56は各ホール素子2、3、4の電気角に関するタイミングで発生している。
【0046】
以上説明したように、本実施形態のDCブラシレスモータ1の速度制御装置では、モータ1を起動したときには、加速パルス発生回路18より出力される加速パルスによって回転制御信号Iに一定の加速制御信号が与えられるので、モータ1は目標とする回転速度となるまで加速されるようになる。そして、目標となる回転速度を超えると、誤差信号生成回路8ではロータの減速を指示する誤差信号Dを出力するのでロータは減速され、また、加速信号G、Hにより加速される。これを繰り返すことによりロータの回転速度を目標として設定された回転速度に保つことができる。つまり、この実施形態では、加速信号G、Hで加速しながら、誤差信号で加速したり(特に起動時)、減速したりすることによって、回転速度を一定に保つように制御する。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載のDCブラシレスモータの速度制御装置によれば、DCブラシレスモータが3相モータであるときに、電気角120度ごとに配置されている3つのモータ駆動用のホールセンサの第1のホールセンサの出力を分周回路で分周することにより1回転で1パルスを得る。このパルスから基準クロック発生回路より出力される基準クロックに対する誤差パルスを生成し、パルス幅調整回路で誤差パルスを1/3の幅のパルスに変換する。そして、第1、第2タイミング調整回路で第2、第3のホールセンサに関連するタイミングで速度制御パルスを出力する。そして、合成回路でパルス幅調整回路と、第1、第2タイミング調整回路の出力を合成する。これにより、1つのホールセンサの出力から得られる誤差を3等分してそれぞれのホールセンサに関連するタイミングで振り分けて制御信号として出力することができる。
【0052】
また、請求項2に記載のDCブラシレスモータの速度制御装置によれば、DCブラシレスモータが3相モータであるときに、電気角120度ごとに配置されているモータ駆動用の3個のホールセンサをロータの速度制御用に共用している。第1ホールセンサの出力を分周回路で分周することにより1回転で1つのパルスを得る。このパルスと基準クロック発生回路より出力される基準クロックとから回転速度誤差に対応する誤差パルスを誤差信号生成回路で生成する。また、目標とする回転速度等によって与えられる加速パルスを加速パルス生成回路で生成する。第1タイミング調整回路では第2ホールセンサに関連するタイミングで加速パルスを出力し、第2タイミング調整回路では第3ホールセンサに関連するタイミングで加速パルスを出力する。合成回路では誤差信号生成回路の出力と第1、第2タイミング調整回路の出力を速度制御信号として出力し、ロータの速度制御を行う。したがって、ホールセンサによってロータの磁極を検出でき、その1つの出力を用いて誤差信号生成回路で速度誤差信号を出力する。そして、第1タイミング調整回路と第2タイミング調整回路で加速信号を出力する。そして、合成回路より出力される速度制御信号によってロータの回転速度の制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の参考例のDCブラシレスモータの速度制御装置のブロック図。
【図2】そのDCブラシレスモータの速度制御装置の動作を示す波形図。
【図3】本発明の第1の実施形態のDCブラシレスモータの速度制御装置のブロック図。
【図4】そのDCブラシレスモータの速度制御装置の動作を示す波形図。
【図5】本発明の第2の実施形態のDCブラシレスモータの速度制御装置のブロック図。
【図6】そのDCブラシレスモータの速度制御装置の動作を示す波形図。
【図7】従来の第1のDCブラシレスモータの速度制御装置のブロック図。
【図8】従来の第2のDCブラシレスモータの速度制御装置のブロック図。
【符号の説明】
1 DCブラシレスモータ
2、3、4 ホール素子
5、6、7 分周回路
8、9、10 誤差信号生成回路
11 信号合成回路
12 基準クロック発生回路(基準信号発生回路)
15 パルス幅調整回路
16、17 タイミング調整回路
18 加速パルス発生回路(加速信号発生回路)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC brushless motor speed control device for keeping the rotational speed of a DC brushless motor constant.
[0002]
[Prior art]
A conventional DC brushless motor speed control device will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a first conventional example of a speed control device of a conventional DC
[0003]
When speed control is performed using the rotor position detection signals obtained by the
[0004]
For the speed control, the analog signals obtained by the
[0005]
Next, FIG. 8 is a circuit diagram of a second conventional example of the speed control device of the DC
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional speed control device of the first DC brushless motor 1 (FIG. 7), timing deviation may occur in the speed control signal due to uneven magnetization of the rotor magnet and an error in the mounting position of the Hall element. Therefore, since the detection accuracy is not so high, there is a problem that high-precision speed control cannot be performed.
[0007]
On the other hand, in the speed control device of the conventional second DC brushless motor 1 (FIG. 8), the rotor position detection signal obtained by one
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a DC brushless motor that can perform highly accurate speed control even in low speed operation without being affected by uneven magnetization of a rotor magnet or an error in the mounting position of a Hall element.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,First of the present invention1In the configuration of, ElectricFirst, second, and third Hall sensors arranged every 120 degrees, a frequency dividing circuit that divides the output of the first Hall sensor and outputs one pulse per one rotation of the rotor, and a reference clock An error signal generation circuit that outputs an error pulse corresponding to a rotation speed error signal of the rotor from a generation circuit, a reference clock, and an output of the frequency dividing circuit; and the error pulse is converted into a pulse having a width of 1/3. The speed control pulse is output at a timing related to the second Hall sensor from the pulse width adjusting circuit that outputs the speed control pulse, the output of the frequency dividing circuit, the output of the second Hall sensor, and the speed control pulse. The speed control pulse at a timing related to the third Hall sensor from the first timing adjustment circuit, the output of the frequency divider circuit, the output of the third Hall sensor, and the speed control pulse. A second timing adjusting circuit for outputting the pulse width adjustment circuit and the first, so that consisting of combining circuit outputs the output of the second timing adjusting circuit as the speed control signal.In this specification, the Hall sensor is a Hall element or Hall IC.
[0016]
According to such a configuration, when the DC brushless motor is a three-phase motor, the three Hall sensors provided for driving the motor are shared for speed control, and the rotor obtained by the three Hall sensors can be obtained. By dividing the signal representing the rotational position by a frequency dividing circuit, one pulse is output in one rotation. Then, an error pulse is generated by the error signal generation circuit from the reference signal obtained by the reference clock generation circuit and the output of the frequency dividing circuit. Then, the pulse width adjustment circuit converts the error pulse into a pulse having a width of 1/3. Then, the first timing adjustment circuit outputs a speed control pulse obtained by the pulse width adjustment circuit at a timing related to the second Hall sensor. The second timing adjustment circuit outputs a speed control pulse obtained by the pulse width adjustment circuit at a timing related to the third hall sensor. Then, by synthesizing the outputs of the pulse width adjustment circuit and the first and second timing adjustment circuits in the synthesis circuit, an error control signal having a cycle including three speed control pulses can be output in one rotation.
[0019]
In addition, the first of the present invention2In the configuration of, ElectricFirst, second, and third Hall sensors arranged every 120 degrees, a frequency dividing circuit that divides the output of the first Hall sensor and outputs one pulse per one rotation of the rotor, and a reference clock A generation circuit; an error signal generation circuit that outputs an error pulse corresponding to a rotational speed error of the rotor from an output of a reference clock and the frequency divider; an acceleration pulse generator that generates a predetermined acceleration pulse; and the frequency divider An output of the circuit, an output of the second Hall sensor, a first timing adjusting circuit for outputting the acceleration pulse at a timing related to the second Hall sensor from the acceleration pulse, an output of the frequency dividing circuit, and a third Hall A second timing adjusting circuit for outputting the acceleration pulse at a timing related to a third Hall sensor from the sensor output and the acceleration pulse; and an output of the error signal generating circuit; 1, so that consisting of combining circuit outputs the output of the second timing adjusting circuit as the speed control signal.
[0020]
According to such a configuration, when the DC brushless motor is a three-phase motor, the three Hall sensors provided for driving the motor are shared for speed control, and the rotor obtained by the three Hall sensors can be obtained. By dividing the signal indicating the rotational position by a frequency dividing circuit, one pulse is output per one rotation. Then, an error pulse for the reference clock signal obtained by the reference clock generation circuit from the output of the frequency dividing circuit is generated by the error signal generation circuit. The first timing adjustment circuit outputs an acceleration pulse determined according to a target rotational speed or the like at a timing related to the second Hall sensor, and the second timing adjustment circuit at a timing related to the third Hall sensor. A predetermined acceleration pulse is output. The synthesizing circuit synthesizes the output of the error signal generation circuit and the outputs of the first and second timing adjustment circuits and outputs it as a speed control signal. Accordingly, the first Hall sensor output is output as a speed error signal with respect to the reference signal, and the first and second timing adjustment circuits output predetermined acceleration pulses at timings related to the second and third Hall sensor outputs, The rotational speed of the rotor can be controlled by the error signal and the acceleration pulse.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<FirstReference example> Hereafter, the present inventionReference exampleWill be described. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.Reference exampleIt is a block diagram of the speed control apparatus of the DC
[0022]
On the other hand, the speed controller of the
[0023]
The
[0024]
The reference
[0025]
The error
[0026]
Figure 2 shows a bookReference exampleIt is a wave form diagram which shows operation | movement of the speed control apparatus of
[0027]
This signal A is frequency-divided by the frequency-dividing
[0028]
The error
[0029]
When the error signal D is a positive voltage, the speed control device controls the drive circuit (not shown) to decelerate the
[0030]
Since the
[0031]
After that, in the error
[0032]
Thereafter, the signal B rises at a timing t7 after the falling timing t6 of the reference clock C. The error
[0033]
As explained above, the bookReference exampleThen, the rotor position detection signals obtained by the
[0034]
Also bookReference
[0035]
<No.1Embodiment> Next, the present invention will be described.1The embodiment will be described. FIG. 3 shows the first aspect of the present invention.1It is a block diagram of the speed control apparatus of the
[0036]
The reference
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
As shown in the signal waveform diagram of FIG. 4, in this embodiment, the error signal (a positive pulse having a width of T1) formed at the timings t1 to t2 is divided into three equal parts, and t4 related to the
[0040]
<No.2Embodiment> Next, the present invention will be described.2The embodiment will be described. FIG. 5 shows the first aspect of the present invention.2It is a block diagram of the speed control apparatus of the
[0041]
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the speed control device of the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
Thereafter, at the timing t8 when the rotation speed signal B rises, the reference clock C is at a high level, which indicates that the rotor has advanced from the target rotation. The error
[0045]
The error
[0046]
As described above, in the speed control device for the
[0050]
【The invention's effect】
As explained above, Claims1According to the speed control device for a DC brushless motor described in 1), when the DC brushless motor is a three-phase motor, the first hall sensor of the three hall sensors for driving the motor disposed at every electrical angle of 120 degrees. Is divided by a frequency divider circuit to obtain one pulse per rotation. An error pulse for the reference clock output from the reference clock generation circuit is generated from this pulse, and the error pulse is converted into a pulse having a width of 1/3 by the pulse width adjustment circuit. Then, the first and second timing adjustment circuits output speed control pulses at timings related to the second and third Hall sensors. Then, the synthesis circuit synthesizes the outputs of the pulse width adjustment circuit and the first and second timing adjustment circuits. As a result, an error obtained from the output of one hall sensor can be divided into three equal parts and distributed at a timing related to each hall sensor and output as a control signal.
[0052]
Claims2According to the DC brushless motor speed control device described in 1), when the DC brushless motor is a three-phase motor, the three hall sensors for driving the motor arranged at every 120 electrical angles are used to control the speed of the rotor. Shared for use. By dividing the output of the first Hall sensor with a frequency dividing circuit, one pulse is obtained in one rotation. An error signal generation circuit generates an error pulse corresponding to the rotation speed error from this pulse and the reference clock output from the reference clock generation circuit. Further, an acceleration pulse given by a target rotational speed or the like is generated by an acceleration pulse generation circuit. The first timing adjustment circuit outputs an acceleration pulse at a timing related to the second Hall sensor, and the second timing adjustment circuit outputs an acceleration pulse at a timing related to the third Hall sensor. In the synthesis circuit, the output of the error signal generation circuit and the outputs of the first and second timing adjustment circuits are output as speed control signals to perform rotor speed control. Therefore, the magnetic pole of the rotor can be detected by the Hall sensor, and a speed error signal is output by the error signal generation circuit using one of the outputs. Then, an acceleration signal is output by the first timing adjustment circuit and the second timing adjustment circuit. Then, the rotational speed of the rotor is controlled by the speed control signal output from the synthesis circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first of the present inventionReference exampleThe block diagram of the speed control apparatus of DC brushless motor.
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the speed control device for the DC brushless motor.
FIG. 3 shows the first aspect of the present invention.1The block diagram of the speed control apparatus of the DC brushless motor of embodiment.
FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of the speed control device for the DC brushless motor.
FIG. 5 shows the first aspect of the present invention.2The block diagram of the speed control apparatus of the DC brushless motor of embodiment.
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the speed control device for the DC brushless motor.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional first DC brushless motor speed control device.
FIG. 8 is a block diagram of a conventional second DC brushless motor speed control device.
[Explanation of symbols]
1 DC brushless motor
2, 3, 4 Hall elements
5, 6, 7 Frequency divider
8, 9, 10 Error signal generation circuit
11 Signal synthesis circuit
12 Reference clock generation circuit (reference signal generation circuit)
15 Pulse width adjustment circuit
16, 17 Timing adjustment circuit
18 Acceleration pulse generator (Acceleration signal generator)
Claims (2)
電気角120度ごとに配置された第1ホールセンサ、第2ホールセンサおよび第3ホールセンサと、
前記第1ホールセンサの出力を分周してロータの1回転につき1つのパルスを出力する分周回路と、
基準クロックを発生する基準クロック発生回路と、
前記基準クロックと前記分周回路の出力とから前記ロータの回転速度誤差信号に対応する誤差パルスを出力する誤差信号生成回路と、
前記誤差パルスを1/3の幅にパルス変換した速度制御パルスを出力するパルス幅調整回路と、
前記分周回路の出力と、前記第2ホールセンサの出力と、前記速度制御パルスとから前記第2ホールセンサに関連するタイミングで前記速度制御パルスを出力する第1タイミング調整回路と、
前記分周回路の出力と、前記第3ホールセンサの出力と、前記速度制御パルスとから前記第3ホールセンサに関連するタイミングで前記速度制御パルスを出力する第2タイミング調整回路と、
前記パルス幅調整回路と前記第1タイミング調整回路および前記第2タイミング調整回路の出力を速度制御信号として出力する合成回路と、
から成るDCブラシレスモータの速度制御装置。 In a DC brushless motor control device,
The first Hall sensor is arranged for each electrical angle of 120 degrees, and the second Hall sensor, and a third Hall sensor,
A frequency dividing circuit that divides the output of the first Hall sensor and outputs one pulse per rotation of the rotor;
A reference clock generation circuit for generating a reference clock; and
An error signal generation circuit outputs an error pulse corresponding to the rotational speed error signal of the rotor from an output of said divider and said reference clock,
A pulse width adjusting circuit for outputting a speed control pulse obtained by converting the error pulse into a width of 1/3;
An output of said divider circuit, an output of the second Hall sensor, a first timing adjusting circuit for outputting the speed control pulse associated timing to the second Hall sensor from said speed control pulses,
An output of said divider circuit, an output of the third Hall sensor, a second timing adjusting circuit for outputting the speed control pulse associated timing to the third Hall sensor from said speed control pulses,
A combining circuit for outputting an output of the pulse width adjustment circuit and said first timing adjusting circuit and the second timing adjusting circuit as the speed control signal,
Forming Ru D C brushless motor speed controller from.
電気角120度ごとに配置された第1ホールセンサ、第2ホールセンサおよび第3ホールセンサと、
前記第1ホールセンサの出力を分周してロータの1回転につき1つのパルスを出力する分周回路と、
基準クロックを発生する基準クロック発生回路と、
前記基準クロックと前記分周回路の出力から前記ロータの回転速度誤差に対応する誤差パルスを出力する誤差信号生成回路と、
所定の加速パルスを発生する加速パルス発生手段と、
前記分周回路の出力と、前記第2ホールセンサの出力と、前記加速パルスとから前記第2ホールセンサに関連するタイミングで前記加速パルスを出力する第1タイミング調整回路と、
前記分周回路の出力と、前記第3ホールセンサの出力と、前記加速パルスとから前記第3ホールセンサに関連するタイミングで前記加速パルスを出力する第2タイミング調整回路と、
前記誤差信号生成回路の出力と前記第1タイミング調整回路および前記第2タイミング調整回路の出力を速度制御信号として出力する合成回路と、
から成るDCブラシレスモータの速度制御装置。 In the DC brushless motor speed control device,
The first Hall sensor is arranged for each electrical angle of 120 degrees, and the second Hall sensor, and a third Hall sensor,
A frequency dividing circuit that divides the output of the first Hall sensor and outputs one pulse per rotation of the rotor;
A reference clock generation circuit for generating a reference clock; and
An error signal generation circuit outputs an error pulse corresponding to the rotational speed error of the rotor from the output of said divider and said reference clock,
Acceleration pulse generating means for generating a predetermined acceleration pulse;
An output of said divider circuit, an output of the second Hall sensor, a first timing adjusting circuit for outputting the acceleration pulse at the relevant time to the second Hall sensor from said acceleration pulse,
An output of said divider circuit, an output of the third Hall sensor, a second timing adjusting circuit for outputting the acceleration pulse at the relevant time to the third Hall sensor from said acceleration pulse,
A combining circuit for outputting the outputs of said first timing adjusting circuit and the second timing adjusting circuit of the error signal generating circuit as the speed control signal,
Forming Ru D C brushless motor speed controller from.
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