JPH05292782A - Dc brushless motor - Google Patents
Dc brushless motorInfo
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- JPH05292782A JPH05292782A JP4090546A JP9054692A JPH05292782A JP H05292782 A JPH05292782 A JP H05292782A JP 4090546 A JP4090546 A JP 4090546A JP 9054692 A JP9054692 A JP 9054692A JP H05292782 A JPH05292782 A JP H05292782A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石回転子の回転
位置を検出するための位置検出素子を不要としたブラシ
レス直流モータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor which does not require a position detecting element for detecting the rotational position of a permanent magnet rotor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ブラシレス直流モータは、ブラシ付の直
流モータに比べ機械的接点を持たないため長寿命である
と同時に電気的雑音も少なく、近年、高信頼性が要求さ
れる産業用機器や映像・音響機器に広く応用されてい
る。2. Description of the Related Art A brushless DC motor has a long life because it has no mechanical contacts as compared to a DC motor with a brush, and at the same time has less electrical noise. -Widely applied to audio equipment.
【0003】従来、この種のブラシレス直流モータは、
固定子巻線の通電相の切換えのためにブラシに相当する
位置検出素子(例えばホール素子)を使用している。し
かしながら、位置検出素子自体決して安価なものではな
く、さらに素子の取付け位置調整の煩雑さや配線数の増
加により、ブラシレス直流モータはブラシ付直流モータ
に比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。また、モ
ータ内部に位置検出素子を取り付けなければならないた
め、モータの構造上の制約が起こることがしばしばあ
る。近年、機器の小型化に伴い使用されるモータも小型
かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取り付
ける場所的な余裕がなくなってきている。Conventionally, this type of brushless DC motor has been
A position detecting element (for example, a hall element) corresponding to a brush is used for switching the energizing phase of the stator winding. However, the position detection element itself is not inexpensive at all, and the cost of the brushless DC motor is significantly higher than that of the brush DC motor due to the complexity of adjusting the mounting position of the element and the increase in the number of wires. Further, since the position detecting element has to be mounted inside the motor, there are often restrictions on the structure of the motor. In recent years, with the miniaturization of equipment, motors used have also become smaller and thinner, and there is no more room for mounting position detection elements such as Hall elements.
【0004】そこで、ホール素子の如き位置検出素子の
全くないブラシレス直流モータが、従来よりいくつか提
案されている。Therefore, some brushless DC motors having no position detecting element such as a hall element have been proposed.
【0005】この種の位置検出素子の全くないブラシレ
ス直流モータとしては、モータに取り付けられた周波数
発電機の出力パルスを利用するものがある。これは、回
転子の回転に応じたパルスを発生する周波数発電機の出
力パルスをカウンタで計数し、その計数値に対応して予
め設定された電流パターンの駆動電流を3相の固定子巻
線に順次通電させ、永久磁石回転子を回転させるもので
ある(例えば特開昭63−262088公報)。As a brushless DC motor of this type having no position detecting element, there is one that utilizes an output pulse of a frequency generator attached to the motor. The counter counts the output pulses of a frequency generator that generates pulses according to the rotation of the rotor, and the drive current having a preset current pattern corresponding to the count value is used as the three-phase stator winding. In order to rotate the permanent magnet rotor (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-262088).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、電源投入時には回転子の初期位置が分か
らないため、上述した従来技術に示されるブラシレス直
流モータでは、特別なリセット信号発生回路を設け、電
源投入時にはリセット信号を用いて上記カウンタをリセ
ットするとともに、固定子巻線に所定のリセット電流を
供給して予め回転子と固定子巻線とを所定の位置関係に
なるようにしている。However, in the above configuration, since the initial position of the rotor is not known when the power is turned on, the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art is provided with a special reset signal generating circuit. When the power is turned on, the counter is reset by using a reset signal, and a predetermined reset current is supplied to the stator winding so that the rotor and the stator winding have a predetermined positional relationship in advance.
【0007】ところが、初期位置を決定するために固定
子巻線に所定のリセット電流を供給すると回転子は移動
を始め、初期位置を中心に回転子の位置は振動的で、な
かなか初期位置には静止しない。そのため、電源投入時
における固定子巻線に所定のリセット電流を供給して回
転子を所定位置に静止させるリセットモードから、回転
子の回転に応じて周波数発電機の出力パルスを計数して
行う正規の位置検出モードにはなかなか移行できず、起
動時間が長くなるという問題点を有していた。However, when a predetermined reset current is supplied to the stator winding in order to determine the initial position, the rotor starts to move, and the position of the rotor is oscillatory around the initial position, and it is difficult to reach the initial position. Do not stand still. Therefore, from the reset mode in which a predetermined reset current is supplied to the stator winding when the power is turned on and the rotor is stopped at a predetermined position, the output pulse of the frequency generator is counted according to the rotation of the rotor. However, there is a problem in that it is difficult to shift to the position detection mode, and the startup time becomes long.
【0008】したがって、回転・停止を頻繁に繰り返
し、短い起動時間が必要な用途には使用できない。Therefore, it cannot be used for applications in which rotation and stop are frequently repeated and a short starting time is required.
【0009】しかも、上述した従来技術に示されるブラ
シレス直流モータでは、電源投入時において回転子の初
期位置を検出するために、固定子巻線に所定のリセット
電流を供給して回転子と固定子巻線とを所定の位置関係
になるように構成したとしても、モータが負荷を負った
状態にある場合には、回転子と固定子巻線との位置関係
は負荷の大きさにより大きく変化する。そのため、リセ
ットモードにおいて回転子を所定の位置に固定すること
ができない。Moreover, in the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art, in order to detect the initial position of the rotor when the power is turned on, a predetermined reset current is supplied to the stator winding to rotate the rotor and the stator. Even if the coil and the winding are configured to have a predetermined positional relationship, the positional relationship between the rotor and the stator winding varies greatly depending on the load when the motor is under a load. .. Therefore, the rotor cannot be fixed at a predetermined position in the reset mode.
【0010】したがって、上述した従来技術に示される
ブラシレス直流モータにあっては、リセットモードか
ら、回転子の回転に応じて周波数発電機の出力パルスを
計数して行う正規の位置検出モードに移行しても、固定
子巻線に供給される電流位相が正規の位相から大きくず
れているため高効率な駆動を実現することができない。Therefore, in the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art, the reset mode is shifted to the regular position detection mode in which the output pulses of the frequency generator are counted according to the rotation of the rotor. However, since the phase of the current supplied to the stator winding deviates significantly from the regular phase, highly efficient driving cannot be realized.
【0011】したがって、従来技術に示されるブラシレ
ス直流モータは、電源投入時においてモータが無負荷状
態である用途にしか適用できないという問題点を有して
いた。Therefore, the brushless DC motor shown in the prior art has a problem that it can be applied only to applications where the motor is in a no-load state when the power is turned on.
【0012】本発明は上記問題点に鑑み、電源投入時に
おける回転子と固定子巻線の位置関係を短時間に検出す
ることができ、電源投入時における位相合わせモードか
ら、周波数発電機の出力パルスを計数して行う正規の位
置検出モードに速やかに切換えることができるブラシレ
ス直流モータを提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention can detect the positional relationship between the rotor and the stator winding when the power is turned on in a short time, and the output of the frequency generator from the phase matching mode when the power is turned on. An object of the present invention is to provide a brushless DC motor that can quickly switch to a normal position detection mode that counts pulses.
【0013】また本発明は、電源投入時においてモータ
がすでに負荷を負っている状態であっても、負荷の大き
さには無関係に極めて精度よく初期位置を検出すること
ができる。したがって位置検出素子が不要でありながら
効率の高い駆動が可能で、しかも広い用途に応用可能な
ブラシレス直流モータを提供することができる。Further, according to the present invention, the initial position can be detected extremely accurately regardless of the magnitude of the load even when the motor is already loaded when the power is turned on. Therefore, it is possible to provide a brushless DC motor that does not require a position detection element, can be driven with high efficiency, and can be applied to a wide range of purposes.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のブラシレス直流モータは、永久磁石回転子
の回転数に比例した複数相の周波数信号を発生する周波
数発電機と、前記複数相の周波数信号より永久磁石回転
子の回転方向を検出して方向信号を出力する方向検出手
段と、周波数発電機の少なくとも1つの周波数信号のパ
ルス数を前記方向信号に応じてアップカウントもしくは
ダウンカウントするカウント手段と、前記カウント手段
の計数値に応じた複数相の波形信号を発生する波形発生
手段と、前記複数相の波形信号に応じて固定子巻線に電
力を供給し回転磁界を発生する電力供給手段と、回転磁
界を正逆方向に回転させることにより永久磁石回転子の
磁極の初期位置を検出する初期位置検出手段と、回転方
向指令に応じて回転磁界の位相を初期位置から正方向も
しくは逆方向に所定の値だけシフトさせる位相調整手段
とを含み、電源投入時に固定子の発生する回転磁界を正
逆方向に回転させて永久磁石回転子の初期位相を合わせ
るという構成を備えたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, a brushless DC motor of the present invention comprises a frequency generator that generates frequency signals of a plurality of phases proportional to the rotation speed of a permanent magnet rotor, and Direction detecting means for detecting the rotation direction of the permanent magnet rotor from the phase frequency signal and outputting the direction signal, and the number of pulses of at least one frequency signal of the frequency generator is up-counted or down-counted according to the direction signal. Counting means, waveform generating means for generating waveform signals of a plurality of phases according to the count value of the counting means, and electric power is supplied to the stator windings according to the waveform signals of the plurality of phases to generate a rotating magnetic field. Power supply means, initial position detection means for detecting the initial position of the magnetic poles of the permanent magnet rotor by rotating the rotating magnetic field in the forward and reverse directions, and rotating in response to the rotation direction command. Phase adjusting means for shifting the phase of the magnetic field from the initial position in the forward direction or the reverse direction by a predetermined value, and rotating the rotating magnetic field generated by the stator in the forward and reverse directions at the time of turning on the power source to initialize the permanent magnet rotor. It is equipped with a configuration for matching the phases.
【0015】[0015]
【作用】本発明は上記した構成によって、回転子の回転
に応じて発生する周波数発電機の出力パルスをカウンタ
で計数する。その計数値をもとに位置信号を作成してい
るので従来のブラシレス直流モータに必要とされた位置
検出素子が不要となるため、素子の取付け位置調整の煩
雑さや配線数が削減され、大幅にモータのコストが低減
される。さらに、モータ内部に位置検出素子を取り付け
る必要がないため、モータは構造上の制約を受けず超小
型化、超薄型化が可能となる。According to the present invention, with the above configuration, the counter counts the output pulse of the frequency generator generated according to the rotation of the rotor. Since the position signal is created based on the count value, the position detection element required for the conventional brushless DC motor is not required, so the complexity of adjusting the mounting position of the element and the number of wires are reduced. The cost of the motor is reduced. Further, since it is not necessary to mount the position detection element inside the motor, the motor is not restricted in structure and can be made extremely small and thin.
【0016】[0016]
【実施例】以下本発明の一実施例のブラシレス直流モー
タについて、図面を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A brushless DC motor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は本発明の一実施例におけるブラシレ
ス直流モータの構成を示すブロック図である。図1にお
いて、20は永久磁石回転子、11,12,13は3相
の固定子巻線である。1は周波数発電機で、永久磁石回
転子20の回転に比例した互いに位相の異なる2相の周
波数信号m1,m2を発生する。この2相の周波数信号
m1,m2は、波形整形回路2に入力されて矩形波信号
s1,s2に変換された後、方向検出回路3に入力され
る。方向検出回路3は、永久磁石回転子20の正逆の回
転方向に応じた方向信号dを出力する。4はカウンタ
で、方向検出回路3の出力する矩形波信号s1と方向信
号dが入力され、永久磁石回転子20の回転に応じて発
生する矩形波信号s1のパルス数をその回転方向に応じ
てアップカウントあるいはダウンカウントを行う。8は
初期位置検出回路で、カウンタ4の計数値cが入力さ
れ、位相合わせ時には固定子の回転磁界を正逆方向に回
転させ、永久磁石回転子の初期位置を演算で求め初期値
qをカウンタ4に出力する。初期位置検出回路8は初期
値qをカウンタ4に出力するだけでなく、位相合わせ時
にはアドレス指令bを選択回路9に出力する。5は位相
調整回路で、入力端子14に入力される方向指令rに応
じてカウンタ4の計数値cに所定値の加算もしくは減算
処理を行い、アドレス信号aを出力する。選択回路9
は、端子15に入力される位相合わせ指令tに応じてア
ドレス信号aまたはアドレス指令bのいずれかを選択し
てアドレスfを波形発生回路6に出力する。波形発生回
路6は、選択回路9の出力するアドレスfに応じて3相
の位置信号p1,p2,p3を出力する。7は電力供給
回路で、3相の位置信号p1,p2,p3が入力され
る。3相の位置信号p1,p2,p3は、駆動用アンプ
71,72,73でそれぞれ増幅されて位置信号p1,
p2,p3の大きさに比例した電流i1,i2,i3を
固定子巻線11,12,13に供給する。FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 20 is a permanent magnet rotor and 11, 12, 13 are three-phase stator windings. Reference numeral 1 denotes a frequency generator, which generates two-phase frequency signals m1 and m2 having different phases proportional to the rotation of the permanent magnet rotor 20. The two-phase frequency signals m1 and m2 are input to the waveform shaping circuit 2 and converted into rectangular wave signals s1 and s2, and then input to the direction detection circuit 3. The direction detection circuit 3 outputs a direction signal d according to the forward and reverse rotation directions of the permanent magnet rotor 20. Reference numeral 4 denotes a counter, which receives the rectangular wave signal s1 and the direction signal d output from the direction detection circuit 3 and determines the number of pulses of the rectangular wave signal s1 generated according to the rotation of the permanent magnet rotor 20 according to the rotation direction. Count up or count down. An initial position detection circuit 8 receives the count value c of the counter 4, rotates the rotating magnetic field of the stator in the forward and reverse directions during phase matching, calculates the initial position of the permanent magnet rotor, and counts the initial value q. Output to 4. The initial position detection circuit 8 not only outputs the initial value q to the counter 4, but also outputs the address command b to the selection circuit 9 during phase matching. Reference numeral 5 denotes a phase adjustment circuit, which adds or subtracts a predetermined value from the count value c of the counter 4 according to the direction command r input to the input terminal 14, and outputs the address signal a. Selection circuit 9
Selects either the address signal a or the address command b in accordance with the phase adjustment command t input to the terminal 15 and outputs the address f to the waveform generation circuit 6. The waveform generation circuit 6 outputs three-phase position signals p1, p2, p3 according to the address f output from the selection circuit 9. A power supply circuit 7 receives the three-phase position signals p1, p2, p3. The position signals p1, p2, p3 of the three phases are amplified by the driving amplifiers 71, 72, 73, respectively, and the position signals p1, p2, p3
Currents i1, i2, i3 proportional to the magnitudes of p2, p3 are supplied to the stator windings 11, 12, 13.
【0018】以上のように構成された一実施例をもとに
して本発明のブラシレス直流モータの動作について詳し
く説明する。The operation of the brushless DC motor of the present invention will be described in detail with reference to the embodiment constructed as described above.
【0019】まず、永久磁石回転子20が通常状態で回
転しているときについて説明する。図2は方向検出回路
3の一実施例の回路構成図で、その各部信号波形図を図
3に示す。First, the case where the permanent magnet rotor 20 is rotating in a normal state will be described. 2 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the direction detection circuit 3, and FIG. 3 shows a signal waveform diagram of each part thereof.
【0020】図2において、21はデータ入力型のフリ
ップフロップ回路で、波形整形回路2の出力する2相の
矩形波信号s1,s2が入力される。フリップフロップ
回路21のデータ入力端子Dには矩形波信号s1が入力
され、クロック入力端子CKには矩形波信号s2が入力
される。In FIG. 2, reference numeral 21 is a data input type flip-flop circuit to which the two-phase rectangular wave signals s1 and s2 output from the waveform shaping circuit 2 are input. The rectangular wave signal s1 is input to the data input terminal D of the flip-flop circuit 21, and the rectangular wave signal s2 is input to the clock input terminal CK.
【0021】図3Aに、永久磁石回転子20が正方向に
回転しているときの矩形波信号s1,s2の波形を示
し、図3Bには永久磁石回転子20が逆方向に回転して
いるときの矩形波信号s1,s2の波形を示す。データ
入力型のフリップフロップ回路21は、クロック入力端
子CKに入力された信号の立上がりエッジ毎に、データ
入力端子Dの状態を保持し、その状態を出力端子Qより
出力するので、図3Aのように永久磁石回転子20が正
方向に回転しているときは、データ入力型のフリップフ
ロップ回路21の出力Qは、常に高電位状態(以下、”
H”状態と呼ぶ)となる。一方、永久磁石回転子20が
逆方向に回転しているときは、図3Bの如く矩形波信号
s1が矩形波信号s2より位相が90度遅れるので、出
力Qは常に低電位状態(以下、”L”状態と呼ぶ)とな
る。以上より明らかなように、図2の方向検出回路3に
より、永久磁石回転子20の回転方向を検出することが
できる。すなわち、方向検出回路3の出力する方向信号
dは、永久磁石回転子20が正方向に回転しているとき
は、”H”状態となり、逆方向に回転しているとき
は、”L”状態となる。カウンタ4には、波形整形回路
2の出力する矩形波信号s1と方向検出回路3の方向信
号dとが入力されているので、カウンタ4は方向信号d
に応じて矩形波信号s1をアップカウントもしくはダウ
ンカウントを行う。すなわち、永久磁石回転子20の回
転に応じて発生する矩形波信号s1のパルス数を回転方
向に応じてアップカウントあるいはダウンカウカウント
を行うので、カウンタ4の計数値より永久磁石回転子2
0の回転移動量を得ることができる。ただし、カウンタ
4は、電源投入時の初期状態では不定であり、初期値の
与える方法については、図8、図9および図10にて説
明する位相合わせの動作のところで詳細に説明する。FIG. 3A shows the waveforms of the rectangular wave signals s1 and s2 when the permanent magnet rotor 20 rotates in the positive direction, and FIG. 3B shows the permanent magnet rotor 20 rotating in the opposite direction. The waveforms of the rectangular wave signals s1 and s2 at this time are shown. Since the data input type flip-flop circuit 21 holds the state of the data input terminal D at each rising edge of the signal input to the clock input terminal CK and outputs the state from the output terminal Q, as shown in FIG. 3A. When the permanent magnet rotor 20 is rotating in the positive direction, the output Q of the data input type flip-flop circuit 21 is always in the high potential state (hereinafter, "
On the other hand, when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the opposite direction, the phase of the rectangular wave signal s1 is delayed by 90 degrees from the rectangular wave signal s2 as shown in FIG. Is always in a low potential state (hereinafter referred to as “L” state) As is clear from the above, the direction of the permanent magnet rotor 20 can be detected by the direction detection circuit 3 of FIG. The direction signal d output from the direction detection circuit 3 is in the "H" state when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the forward direction, and is in the "L" state when rotating in the reverse direction. Since the rectangular wave signal s1 output from the waveform shaping circuit 2 and the direction signal d from the direction detection circuit 3 are input to the counter 4, the counter 4 outputs the direction signal d.
The rectangular wave signal s1 is up-counted or down-counted according to That is, since the number of pulses of the rectangular wave signal s1 generated according to the rotation of the permanent magnet rotor 20 is up-counted or down-counted according to the rotation direction, the permanent magnet rotor 2 is calculated from the count value of the counter 4.
A rotational movement amount of 0 can be obtained. However, the counter 4 is indefinite in the initial state when the power is turned on, and a method of giving the initial value will be described in detail in the phase matching operation described in FIGS. 8, 9 and 10.
【0022】まず、本発明のブラシレス直流モータが定
常状態で回転している時の動作について説明する。First, the operation of the brushless DC motor of the present invention when rotating in a steady state will be described.
【0023】図4は本発明のブラシレス直流モータの定
常回転時の各部信号波形図である。図4において、e
1,e2,e3はそれぞれ固定子巻線11,12,13に誘
起される発電電圧波形である。p1,p2,p3は波形
発生回路6で発生される3相の位置信号で、永久磁石回
転子20の回転位置に応じてそれぞれ発電電圧波形e
1,e2,e3と同位相の関係となる。これは正弦波状
の信号波形であり、電力供給回路7は3相の位置信号p
1,p2,p3をそれぞれ電力増幅して、正弦波状の3
相駆動電流i1,i2,i3を固定子巻線11,12,
13の各相に供給する。その結果、3相駆動電流i1,
i2,i3により固定子巻線11、12、13には回転
磁界が発生し、回転磁界と永久磁石回転子20の磁極と
固定子巻線11、12、13により発生した回転磁界と
の相互作用により、永久磁石回転子20は回転力を受け
て回転を始める。FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention. In FIG. 4, e
1, e2, e3 are generated voltage waveforms induced in the stator windings 11, 12, 13, respectively. p1, p2, p3 are three-phase position signals generated by the waveform generating circuit 6, and the generated voltage waveform e is generated in accordance with the rotational position of the permanent magnet rotor 20.
1, e2, and e3 have the same phase relationship. This is a sinusoidal signal waveform, and the power supply circuit 7 uses the three-phase position signal p
1, p2, p3 are each amplified by power, and a sine wave
The phase drive currents i1, i2, i3 are applied to the stator windings 11, 12,
Supply to each of the 13 phases. As a result, the three-phase drive current i1,
A rotating magnetic field is generated in the stator windings 11, 12, and 13 by i2 and i3, and the rotating magnetic field interacts with the magnetic poles of the permanent magnet rotor 20 and the rotating magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13. As a result, the permanent magnet rotor 20 receives a rotational force and starts rotating.
【0024】図5は永久磁石回転子20の磁極と固定子
巻線11,12,13により発生した回転磁界の位相関
係を示したベクトル図である。図5において、Φは永久
磁石回転子20の磁極を示す磁極ベクトルで、Iは固定
子巻線11、12、13により発生した回転磁界を示す
起磁力ベクトルである。FIG. 5 is a vector diagram showing the phase relationship between the magnetic poles of the permanent magnet rotor 20 and the rotating magnetic fields generated by the stator windings 11, 12, and 13. In FIG. 5, Φ is a magnetic pole vector indicating the magnetic pole of the permanent magnet rotor 20, and I is a magnetomotive force vector indicating the rotating magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13.
【0025】図5Aはモータが正方向(時計方向)に回
転しているときで、図5Bはモータが逆方向(反時計方
向)に回転している様子をベクトル図で表現したもの
で、起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦはそれぞれ図示
した方向に回転する。図より明らかなように、永久磁石
回転子20を連続して回転させるためには、固定子巻線
11、12、13で発生される起磁力ベクトルIの位相
を永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦの位相より常に
90度だけ回転方向に進めてやればよい。すなわち、正
方向に回転させるには起磁力ベクトルIを時計方向に9
0度だけ進め、逆方向に回転させるには起磁力ベクトル
Iを反時計方向に90度だけ進めればよい。FIG. 5A is a vector diagram showing that the motor is rotating in the forward direction (clockwise direction), and FIG. 5B is a vector diagram showing that the motor is rotating in the reverse direction (counterclockwise direction). The magnetic force vector I and the magnetic pole vector Φ respectively rotate in the directions shown. As is apparent from the figure, in order to rotate the permanent magnet rotor 20 continuously, the phase of the magnetomotive force vector I generated in the stator windings 11, 12, 13 is determined by the magnetic pole vector of the permanent magnet rotor 20. It suffices to always advance the rotation direction by 90 degrees from the phase of Φ. That is, in order to rotate in the positive direction, the magnetomotive force vector I is set to 9 clockwise.
In order to advance it by 0 degree and rotate it in the opposite direction, it is sufficient to advance the magnetomotive force vector I by 90 degrees counterclockwise.
【0026】このような信号処理を行う本発明の一実施
例の各部の動作について、詳しく説明する。The operation of each part of the embodiment of the present invention that performs such signal processing will be described in detail.
【0027】図6は、本発明のブラシレス直流モータを
構成する位置調整回路5、波形発生回路6、初期位置検
出回路8、選択回路9の一実施例を示す構成図である。FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the position adjusting circuit 5, the waveform generating circuit 6, the initial position detecting circuit 8 and the selecting circuit 9 which constitute the brushless DC motor of the present invention.
【0028】本実施例では、位置調整回路5、波形発生
回路6、初期位置検出回路8、選択回路9は、演算器6
1とメモリ62とディジタル−アナログ変換器63,6
4,65とで構成される。演算器61は、メモリ62の
ROM(リードオンリメモリ)領域に格納されている後
述の所定の内臓プログラムに従って動作し、端子14に
入力される方向指令rと端子15に入力される位相合わ
せ指令tとカウンタ4の計数値cをRAM(ランダムア
クセスメモリ)領域に取り込み、所定の演算を施してア
ドレスfを求める。つぎに演算器61はアドレスfに応
じて、メモリ62のROM領域に予め格納されている1
周期分の正弦波の関数テーブルを参照することによりア
ドレスfに応じた3相のディジタル位置信号dp1,d
p2,dp3を求め、それぞれディジタル−アナログ変
換器63,64,65に出力する。ディジタル−アナロ
グ変換器63,64,65は、3相のディジタル位置信
号dp1,dp2,dp3をそれぞれアナログ値に変換
して3相の位置信号p1,p2,p3を出力する。In this embodiment, the position adjusting circuit 5, the waveform generating circuit 6, the initial position detecting circuit 8 and the selecting circuit 9 are the arithmetic unit 6
1, memory 62, and digital-analog converters 63 and 6
4, 65. The arithmetic unit 61 operates according to a predetermined built-in program, which will be described later, stored in a ROM (Read Only Memory) area of the memory 62, and a direction command r input to the terminal 14 and a phase adjustment command t input to the terminal 15. And the count value c of the counter 4 are fetched into a RAM (random access memory) area, and a predetermined calculation is performed to obtain an address f. Next, the arithmetic unit 61 stores 1 in advance in the ROM area of the memory 62 according to the address f.
By referring to the function table of the sine wave for the period, the three-phase digital position signals dp1, d corresponding to the address f
p2 and dp3 are obtained and output to the digital-analog converters 63, 64 and 65, respectively. The digital-analog converters 63, 64, 65 convert the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3 into analog values, and output three-phase position signals p1, p2, p3.
【0029】つぎに、メモリ62のROM領域に格納さ
れている内臓プログラムについて説明する。Next, a built-in program stored in the ROM area of the memory 62 will be described.
【0030】まず、通常回転時に処理の行われる通常モ
ードについて、図7に示した基本フローチャートに沿っ
て説明する。First, the normal mode in which processing is performed during normal rotation will be described with reference to the basic flow chart shown in FIG.
【0031】処理71では、カウンタ4の計数値cの変
化したときの割り込みを待っている。割り込みが入ると
処理72に移行する。In process 71, an interrupt is awaited when the count value c of the counter 4 changes. When an interrupt occurs, the process proceeds to process 72.
【0032】処理72では、カウンタ4の計数値cと端
子14に入力される方向指令rを取り込みRAM領域に
格納する。In process 72, the count value c of the counter 4 and the direction command r input to the terminal 14 are fetched and stored in the RAM area.
【0033】処理73では、方向指令rが正方向指令で
あるか逆方向指令であるかを判定する。方向指令rが正
方向指令であるときには処理74でカウンタ4の計数値
cに所定の値(位相に換算して90度相当)を加算して
アドレスfを演算する。方向指令rが逆方向指令である
ときにはカウンタ4の計数値cに所定の値(位相に換算
して90度相当)を減算してアドレスfを演算する。処
理71,72,73,74,75が位相調整回路5の行
う演算処理である。In process 73, it is determined whether the direction command r is a forward direction command or a reverse direction command. When the direction command r is a forward direction command, in step 74, a predetermined value (corresponding to 90 degrees in terms of phase) is added to the count value c of the counter 4 to calculate the address f. When the direction command r is a reverse direction command, a predetermined value (corresponding to 90 degrees in terms of phase) is subtracted from the count value c of the counter 4 to calculate the address f. Processes 71, 72, 73, 74, and 75 are arithmetic processes performed by the phase adjustment circuit 5.
【0034】処理76は、処理74または処理75で得
られたアドレスfをもとに、つぎの処理77で必要な3
相のアドレスf1,f2,f3を求める。The processing 76 is based on the address f obtained in the processing 74 or the processing 75, and the 3 required for the next processing 77.
The phase addresses f1, f2, f3 are determined.
【0035】すなわち、位置信号p1,p2,p3の位
相はそれぞれ120度ずつずれているので(図4)、 f1=f (1) f2=f+(120) (2) f3=f−(120) (3) より、f1,f2,f3の3相の各アドレス値を計算す
る。なお、(120)は位相に換算して120度相当の
アドレス計数値である。That is, since the phases of the position signals p1, p2 and p3 are shifted by 120 degrees (FIG. 4), f1 = f (1) f2 = f + (120) (2) f3 = f- (120) From (3), the address values of the three phases f1, f2, and f3 are calculated. Note that (120) is an address count value equivalent to 120 degrees when converted into a phase.
【0036】処理77では、処理76で得られた3相の
アドレス値f1、f2,f3をもとにメモリ62のRO
M領域に格納されている正弦波の関数テーブルを参照
し、3相のディジタル位置信号dp1,dp2,dp3
を求める。In the process 77, the RO in the memory 62 is calculated based on the three-phase address values f1, f2 and f3 obtained in the process 76.
Referring to the sine wave function table stored in the M area, the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3
Ask for.
【0037】処理78では、処理77で得られた3相の
ディジタル位置信号dp1,dp2,dp3を図6に示
したディジタル−アナログ変換器63,64,65に出
力する。ディジタル−アナログ変換器63,64,65
はディジタル位置信号dp1,dp2,dp3をそれぞ
れアナログ値に変換し、図4に示すような位置信号p
1,p2,p3を出力する。処理76,77,78が波
形発生回路6の行う演算処理である。本処理のあとは、
処理71に移行し、以上の処理を繰り返す。In process 78, the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3 obtained in process 77 are output to the digital-analog converters 63, 64, 65 shown in FIG. Digital-analog converter 63, 64, 65
Converts the digital position signals dp1, dp2, and dp3 into analog values, and outputs the position signal p as shown in FIG.
1, p2, p3 are output. Processes 76, 77 and 78 are arithmetic processes performed by the waveform generation circuit 6. After this process,
The process moves to the process 71, and the above processes are repeated.
【0038】位相調整回路5、波形発生回路6で以上の
処理を行うことにより、永久磁石回転子20の回転に応
じて位置信号p1,p2,p3を電力供給回路7に出力
する。By performing the above processing in the phase adjusting circuit 5 and the waveform generating circuit 6, the position signals p1, p2 and p3 are output to the power supply circuit 7 in accordance with the rotation of the permanent magnet rotor 20.
【0039】電力供給回路7は、固定子巻線1、12、
13に正弦波状の駆動電流i1,i2,i3を供給す
る。すなわち、永久磁石回転子20の回転量を検出し、
その回転量だけ固定子巻線11、12、13により発生
する磁界を回転させる。その結果、固定子巻線は回転磁
界を発生し、回転磁界の起磁力ベクトルIは、永久磁石
回転子20の磁極ベクトルΦとは図5に示すように常に
90度だけ位相が異なるように形成される。そして磁極
ベクトルIと磁極ベクトルΦとの相互作用により、永久
磁石回転子20は回転力を受けて回転を持続する。The power supply circuit 7 includes stator windings 1, 12,
A sinusoidal drive current i1, i2, i3 is supplied to 13. That is, the amount of rotation of the permanent magnet rotor 20 is detected,
The magnetic field generated by the stator windings 11, 12 and 13 is rotated by that amount of rotation. As a result, the stator windings generate a rotating magnetic field, and the magnetomotive force vector I of the rotating magnetic field is formed so as to always be out of phase with the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 by 90 degrees as shown in FIG. To be done. Then, due to the interaction between the magnetic pole vector I and the magnetic pole vector Φ, the permanent magnet rotor 20 receives the rotational force and continues to rotate.
【0040】しかしながら、電源投入などの初期状態で
はカウンタ4の計数値は不定であり計数値の初期値cs
を与える必要がある。However, in the initial state when the power is turned on, the count value of the counter 4 is indefinite, and the initial count value cs
Need to give.
【0041】つぎに、本発明のブラシレス直流モータで
カウンタ4に初期値を与えるための位相合わせの動作に
ついて詳しく説明する。Next, the phase matching operation for giving the initial value to the counter 4 in the brushless DC motor of the present invention will be described in detail.
【0042】図1の初期位置検出回路8は、電源投入時
に固定子巻線11,12,13によって発生される回転
磁界を強制的に正逆方向に回転させ、永久磁石回転子2
0の磁極と固定子巻線11,12,13によって生じる
回転磁界との位相関係を検出する。The initial position detection circuit 8 of FIG. 1 forcibly rotates the rotating magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13 in the forward and reverse directions when the power is turned on, and the permanent magnet rotor 2 is rotated.
The phase relationship between the zero magnetic pole and the rotating magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13 is detected.
【0043】図8は、本発明の位相合わせの動作を説明
するための永久磁石回転子20の発生する磁極ベクトル
Φと固定子巻線11,12,13により発生した起磁力
ベクトルIの関係をベクトルで表現したベクトル図であ
る。FIG. 8 shows the relationship between the magnetic pole vector Φ generated by the permanent magnet rotor 20 and the magnetomotive force vector I generated by the stator windings 11, 12, 13 for explaining the phase matching operation of the present invention. It is a vector diagram represented by a vector.
【0044】位相合わせ時には選択回路9の端子15に
は位相合わせ指令が入力され、選択回路9は初期位置検
出回路8のアドレス指令bを波形発生回路6に入力す
る。したがって、位相合わせ時には、波形発生回路6に
入力されるアドレスfは永久磁石回転子20の回転とは
無関係に強制的に変更されるので、それに応じて固定子
巻線の起磁力ベクトルΦの方向が変化される。すると磁
極ベクトルIと磁極ベクトルΦとの相互作用により、永
久磁石回転子20は回転力を受けてそれに応じて移動を
始める。いま、モータが無負荷状態であると仮定すれ
ば、起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦとは完全に一致
する(そのときモータの発生トルクはゼロ)。その様子
を図8Aに示す。しかし、モータが負荷状態にあるとき
には起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦとは一致せず、
負荷の大きさに応じてある位相角θを保つ。しかもその
位相ずれの方向は、モータを正方向(時計方向)に回転
させたときには、図8Bに示すように磁極ベクトルΦは
起磁力ベクトルIから反時計方向に角度θだけずれ、モ
ータを逆方向(反時計方向)に回転させたときには、図
8Cに示すように磁極ベクトルΦは起磁力ベクトルIか
ら時計方向に角度θだけずれる。ところが、カウンタ4
は方向信号dに応じて矩形波信号s1をアップカウント
もしくはダウンカウントを行っているので、常に永久磁
石回転子20の回転移動量を検出していることになる。
いま、カウンタ4の初期値をcsとして、固定子巻線の
起磁力ベクトルIを正方向にΔfだけ回転させたとする
と、カウンタ4の計数値は c1=cs+Δf−h (4) となる。ただし、hは位相に換算して図8の位相角θに
相当する計数値である。At the time of phase matching, a phase matching command is input to the terminal 15 of the selecting circuit 9, and the selecting circuit 9 inputs the address command b of the initial position detecting circuit 8 to the waveform generating circuit 6. Therefore, at the time of phase matching, the address f input to the waveform generating circuit 6 is forcibly changed irrespective of the rotation of the permanent magnet rotor 20, and accordingly, the direction of the magnetomotive force vector Φ of the stator winding is correspondingly changed. Is changed. Then, due to the interaction between the magnetic pole vector I and the magnetic pole vector Φ, the permanent magnet rotor 20 receives a rotational force and starts moving accordingly. Now, assuming that the motor is in an unloaded state, the magnetomotive force vector I and the magnetic pole vector Φ completely match (at that time, the torque generated by the motor is zero). This is shown in FIG. 8A. However, when the motor is in a loaded state, the magnetomotive force vector I and the magnetic pole vector Φ do not match,
A certain phase angle θ is maintained according to the magnitude of the load. Moreover, the direction of the phase shift is such that when the motor is rotated in the forward direction (clockwise direction), the magnetic pole vector Φ shifts from the magnetomotive force vector I in the counterclockwise direction by an angle θ, and the motor moves in the reverse direction. When rotated in the (counterclockwise) direction, the magnetic pole vector Φ shifts clockwise from the magnetomotive force vector I by the angle θ as shown in FIG. 8C. However, counter 4
Since the rectangular wave signal s1 is up-counted or down-counted according to the direction signal d, the rotational movement amount of the permanent magnet rotor 20 is always detected.
Now, assuming that the initial value of the counter 4 is cs and the magnetomotive force vector I of the stator winding is rotated in the positive direction by Δf, the count value of the counter 4 is c1 = cs + Δf−h (4). However, h is a count value corresponding to the phase angle θ in FIG. 8 when converted into a phase.
【0045】また固定子巻線の起磁力ベクトルIを逆方
向にΔfだけ回転させたとすると、カウンタ4の計数値
は c2=cs−Δf+h (5) となる。If the magnetomotive force vector I of the stator winding is rotated in the opposite direction by Δf, the count value of the counter 4 becomes c2 = cs-Δf + h (5).
【0046】したがって、(4)、(5)式より、カウ
ンタ4の初期値は、 cs=(c1+c2)/2 (6) で計算することができる。Therefore, from the expressions (4) and (5), the initial value of the counter 4 can be calculated by cs = (c1 + c2) / 2 (6).
【0047】このような位相合わせの処理を行う本発明
の一実施例の動作について、さらに詳しく説明する。The operation of one embodiment of the present invention for performing such phase matching processing will be described in more detail.
【0048】位相合わせ処理の行われる位相合わせモー
ドについて、図9に示したフローチャートに沿って説明
する。The phase matching mode in which the phase matching process is performed will be described with reference to the flow chart shown in FIG.
【0049】図9において、処理91では、波形発生回
路6に入力されるアドレスfを1だけ増加させ、処理9
2に移行する。なお、位相合わせ時のアドレスfの初期
値はゼロとする。In FIG. 9, in process 91, the address f input to the waveform generating circuit 6 is incremented by 1, and process 9 is performed.
Move to 2. The initial value of the address f at the time of phase matching is zero.
【0050】処理92では、アドレスfがΔfを越えた
かを判定する。アドレスfがΔf以内のときは、再び処
理91に移行し、アドレスfをさらに1だけ増加させ
る。そしてアドレスfがΔfを越えたときには処理93
に移行する。In process 92, it is determined whether the address f exceeds Δf. When the address f is within Δf, the process proceeds to the processing 91 again, and the address f is further incremented by 1. When the address f exceeds Δf, the process 93
Move to.
【0051】処理93では、カウンタ4の計数値cを取
り込み、第1の計数値c1としてRAM領域に格納した
後、処理94に移行する。In the process 93, the count value c of the counter 4 is fetched and stored in the RAM area as the first count value c1, and then the process 94 is executed.
【0052】処理94では、波形発生回路6に入力され
るアドレスfを今度は1だけ減少させ、処理95に移行
する。In process 94, the address f input to the waveform generating circuit 6 is decremented by 1 this time, and the process shifts to process 95.
【0053】処理95では、アドレスfが−Δfを越え
たかを判定する。アドレスfが−Δf以内のときは、再
び処理94に移行し、アドレスfをさらに1だけ減少さ
せる。そして、アドレスfが−Δfを越えたときには処
理96に移行する。In process 95, it is determined whether the address f exceeds -Δf. When the address f is within -Δf, the processing shifts to the processing 94 again, and the address f is further decreased by 1. Then, when the address f exceeds -Δf, the processing shifts to processing 96.
【0054】処理96では、カウンタ4の計数値cを取
り込み、第2の計数値c2としてRAM領域に格納した
後、処理97に移行する。In process 96, the count value c of the counter 4 is fetched and stored in the RAM area as the second count value c2, and then the process 97 is entered.
【0055】処理97では、処理93および処理96で
それぞれ得られた第1の計数値c1と第2の計数値c2
をもとに(6)式の演算を行い、カウンタ4の初期値c
sを求める。処理97の演算処理終了後、処理98に移
行する。In process 97, the first count value c1 and the second count value c2 obtained in process 93 and process 96, respectively.
The calculation of the equation (6) is performed based on the
Find s. After the calculation process of process 97 is completed, the process proceeds to process 98.
【0056】処理98では、処理97の演算で求めたc
sを初期値としてカウンタ4に転送する。In process 98, c obtained by the calculation of process 97
The value s is transferred to the counter 4 as an initial value.
【0057】以上の処理91から処理98までが、電源
投入などの初期状態における位相合わせモードの動作
で、永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦと固定子巻線
11,12,13により発生した起磁力ベクトルIの位
相合わせが完了する(図8A)。The above processings 91 to 98 are caused by the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 and the stator windings 11, 12 and 13 in the phase matching mode operation in the initial state such as power-on. The phase alignment of the magnetic force vector I is completed (FIG. 8A).
【0058】なお、上記の例では位相合わせモードの動
作で回転磁界を正方向、逆方向にそれぞれ1回ずつ回転
させたが同様な動作を複数回実施した後、その平均値を
演算するようにしてもよい。位相合わせが完了した後
は、図7で説明した通常モードに移行して、永久磁石回
転子20を回転させる。In the above example, the rotating magnetic field was rotated once in the forward direction and once in the reverse direction in the phase matching mode operation, but after performing the same operation a plurality of times, the average value is calculated. May be. After the phase matching is completed, the mode is shifted to the normal mode described in FIG. 7 and the permanent magnet rotor 20 is rotated.
【0059】位相合わせ処理について、他の実施例につ
いて説明する。図10は位相合わせ処理の行われる位相
合わせモードの他の実施例のフローチャートである。以
下、図10に示したフローチャートに沿って説明する。Another embodiment of the phase matching process will be described. FIG. 10 is a flowchart of another embodiment of the phase matching mode in which the phase matching process is performed. Hereinafter, description will be given along the flowchart shown in FIG.
【0060】図10において、処理101では、波形発
生手段6に入力されるアドレス値fを1だけ増加させ、
処理102に移行する。なお、位相合わせ時のアドレス
値fの初期値はゼロとする。In FIG. 10, in process 101, the address value f input to the waveform generating means 6 is increased by 1,
The process moves to the process 102. The initial value of the address value f at the time of phase matching is zero.
【0061】処理102では、アドレス値fがΔfを越
えたかを判定する。アドレス値がΔf以内のときには処
理101でアドレスfをさらに1だけ増加させる。そし
てアドレスfがΔfを越えたときには処理103に移行
する。In process 102, it is determined whether the address value f exceeds Δf. When the address value is within Δf, the address f is further increased by 1 in process 101. When the address f exceeds Δf, the process shifts to the process 103.
【0062】処理103では、波形発生手段6に入力さ
れるアドレスfを1だけ減少させ、処理104に移行す
る。In process 103, the address f input to the waveform generator 6 is decremented by 1, and the process proceeds to process 104.
【0063】処理104では、アドレスfが−Δfを越
えたかを判定する。アドレス値が−Δf以内のときに
は、処理103でアドレスfをさらに1だけ減少させ
る。そして、アドレスfが−Δfを越えたときには処理
105に移行する。In process 104, it is determined whether the address f exceeds -Δf. When the address value is within -Δf, the address f is further reduced by 1 in step 103. Then, when the address f exceeds -Δf, the processing shifts to the processing 105.
【0064】処理105では、位相合わせモードの経過
時間を計数し所定時間を越えたかを判定する。所定時間
を越えないときは、再び処理101に移行し、101か
ら105までの処理を繰り返す。位相合わせモードが所
定時間を経過したときは、処理106に移行する。In step 105, the elapsed time in the phase adjustment mode is counted and it is determined whether the predetermined time has been exceeded. If the predetermined time is not exceeded, the process moves to the process 101 again, and the processes from 101 to 105 are repeated. When the phase matching mode has passed the predetermined time, the process 106 is entered.
【0065】処理106では、カウンタ4の計数値をゼ
ロにリセットする。以上の処理101から処理106ま
でが、電源投入などの初期状態における位相合わせモー
ドの動作である。In process 106, the count value of the counter 4 is reset to zero. The above processing 101 to processing 106 is the operation of the phase matching mode in the initial state such as power-on.
【0066】図10のフローチャートに示す処理を行う
ことにより、永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦの位
相が固定子巻線11,12,13により発生した起磁力
ベクトルIの位相に一致する様子を図11に示す。By performing the processing shown in the flowchart of FIG. 10, it is possible to confirm that the phase of the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 matches the phase of the magnetomotive force vector I generated by the stator windings 11, 12, and 13. It shows in FIG.
【0067】図11において、111は固定子巻線1
1,12,13により発生した起磁力ベクトルIの振る
舞いを示したもので、図10のフローチャートに示す処
理により起磁力ベクトルIは正逆方向に振動し、所定時
間経過後停止する。112は永久磁石回転子20の磁極
ベクトルΦの振舞いを示したものである。In FIG. 11, reference numeral 111 denotes the stator winding 1.
It shows the behavior of the magnetomotive force vector I generated by 1, 12, and 13. The magnetomotive force vector I oscillates in the forward and reverse directions by the processing shown in the flowchart of FIG. 10, and stops after a predetermined time elapses. Reference numeral 112 shows the behavior of the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20.
【0068】図11に示すように、固定子巻線11,1
2,13により発生した起磁力ベクトルIは、正逆方向
に激しく振動するため、永久磁石回転子20の磁極ベク
トルΦは起磁力ベクトルIとの電磁相互作用により、正
逆方向に振動する回転力を受ける。しかし、永久磁石回
転子20の慣性は十分に大きいため、起磁力ベクトルI
の振動周波数に追随することができず、永久磁石回転子
20はその平均的な回転力を受けて回転を始める。そし
て、永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦの位相が固定
子巻線11,12,13により発生した起磁力ベクトル
Iの位相に一致した時点(図8A)で永久磁石回転子2
0は静止する。As shown in FIG. 11, the stator windings 11, 1
Since the magnetomotive force vector I generated by 2 and 13 vibrates violently in the forward and reverse directions, the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 vibrates in the forward and reverse directions due to electromagnetic interaction with the magnetomotive force vector I. Receive. However, since the inertia of the permanent magnet rotor 20 is sufficiently large, the magnetomotive force vector I
, And the permanent magnet rotor 20 starts to rotate by receiving its average rotational force. Then, when the phase of the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 matches the phase of the magnetomotive force vector I generated by the stator windings 11, 12, 13 (FIG. 8A), the permanent magnet rotor 2
0 is stationary.
【0069】したがって、この時点でカウンタ4の計数
値をゼロにリセットすればよい。図9で示した位相合わ
せの実施例では、カウンタ4の第1の計数値c1と第2
の計数値c2を格納するためのメモリ(RAM)が必要
であるが、図10の実施例ではそのようなメモリを必要
とせず、また(6)式で示したような演算を施す必要が
ないので処理プログラムを簡素化できるという利点があ
る。Therefore, at this time, the count value of the counter 4 may be reset to zero. In the embodiment of phase matching shown in FIG. 9, the first count value c1 of the counter 4 and the second count value c1
Although a memory (RAM) for storing the count value c2 of the above is required, such a memory is not required in the embodiment of FIG. 10, and it is not necessary to perform the calculation shown in the equation (6). Therefore, there is an advantage that the processing program can be simplified.
【0070】なお、図10の実施例では固定子巻線1
1,12,13により発生する起磁力ベクトルIは、図
11に示すように一定振幅で所定時間だけ正逆方向に振
動するように構成されているが、図12Aの121に示
すように起磁力ベクトルIの振動の振幅は時間とともに
減衰するように構成してもよい。また、起磁力ベクトル
Iの振動の振幅は、図11の111に示すように一定振
幅にしておき、起磁力ベクトルIの大きさだけを図12
Bに示すように時間とともに減衰するように構成しても
よい。In the embodiment of FIG. 10, the stator winding 1
The magnetomotive force vector I generated by 1, 12, and 13 is configured to vibrate in the forward and reverse directions with a constant amplitude for a predetermined time as shown in FIG. 11, but as shown by 121 in FIG. The amplitude of the vibration of the vector I may be configured to decay with time. The amplitude of vibration of the magnetomotive force vector I is set to a constant amplitude as indicated by 111 in FIG. 11, and only the magnitude of the magnetomotive force vector I is calculated as shown in FIG.
As shown in B, it may be configured to decay with time.
【0071】図11にで示した位相合わせの実施例で
は、一定振幅で所定時間だけ起磁力ベクトルIを正逆方
向に振動させるので、位相合わせ時の振動が所定時間だ
けモータの外部に伝わるが、図12Aに示した実施例で
は起磁力ベクトルIの振動の振幅を時間とともに減衰さ
せるので、位相合わせ時の振動が時間とともに減衰する
ためモータの外部に伝わる振動が気にならないという利
点がある。また、図12Bに示した実施例では起磁力ベ
クトルIの大きさを時間とともに減衰させるので、位相
合わせ時に必要な電力を図11に示した実施例に比べて
低減することができるという利点がある。In the embodiment for phase matching shown in FIG. 11, since the magnetomotive force vector I is oscillated in the forward and reverse directions for a predetermined time with a constant amplitude, the vibration at the time of phase adjustment is transmitted to the outside of the motor for a predetermined time. In the embodiment shown in FIG. 12A, since the amplitude of the vibration of the magnetomotive force vector I is attenuated with time, there is an advantage that the vibration transmitted to the outside of the motor is not a concern because the vibration during phase matching is attenuated with time. Further, in the embodiment shown in FIG. 12B, since the magnitude of the magnetomotive force vector I is attenuated with time, there is an advantage that the power required for phase matching can be reduced as compared with the embodiment shown in FIG. ..
【0072】位相合わせが完了した後は、図7で説明し
た通常モードに移行して、永久磁石回転子20を回転さ
せる。After the phase matching is completed, the normal mode described with reference to FIG. 7 is entered to rotate the permanent magnet rotor 20.
【0073】以上より、本発明のブラシレス直流モータ
は、周波数発電機の出力する互いに位相の異なる2相の
周波数信号をもとに3相の位置信号を作成するので、ホ
ール素子の如き位置検出素子を設けなくてもよい。As described above, since the brushless DC motor of the present invention creates the three-phase position signals based on the two-phase frequency signals having different phases output from the frequency generator, the position detecting element such as the Hall element is used. Need not be provided.
【0074】なお、本発明に係わる波形発生回路6で
は、1周期のみの正弦波の関数テーブルをメモリに記憶
させておき、位相の異なる分だけアドレス値を変えて関
数テーブルを参照することにより3相の位置信号を図6
に示すような3個のディジタル−アナログ変換器63,
64,65に出力しているが、1個のディジタル−アナ
ログ変換器を使用して逐次アナログ値に変換した後、得
られたアナログ値を3個のサンプルホールド回路(図示
しない)で保持して3相の位置信号として出力しても可
能であることはいうまでもない。また、1周期のみの正
弦波の関数テーブルだけをメモリに記憶させておくだけ
でなく、3相分の正弦波をそれぞれ関数テーブルに記憶
させておいて、直接3相の位置信号に相当するディジタ
ル値を3個のディジタル−アナログ変換器63,64,
65に出力しても可能であることはいうまでもない。In the waveform generating circuit 6 according to the present invention, the function table of the sine wave of only one cycle is stored in the memory, and the address value is changed by the amount corresponding to the difference in the phase to refer to the function table. Figure 6 shows the phase position signals.
Three digital-analog converters 63,
It outputs to 64 and 65, but after sequentially converting into an analog value using one digital-analog converter, the obtained analog value is held by three sample hold circuits (not shown). It goes without saying that it is also possible to output as a three-phase position signal. Further, not only the function table of the sine wave of only one cycle is stored in the memory, but also the sine waves of the three phases are stored in the function tables respectively, and the digital signals corresponding to the position signals of the three phases are directly stored. The value is converted into three digital-analog converters 63, 64,
It goes without saying that it is also possible to output to 65.
【0075】また、本発明の実施例では、3相のモータ
に限ったが、相数は3相に限らず何相であってもよいこ
とはいうまでもない。Further, although the embodiment of the present invention is limited to a three-phase motor, it goes without saying that the number of phases is not limited to three and any number of phases may be used.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上のように本発明は、従来のブラシレ
ス直流モータのような位置検出素子が不要のため、素子
の取付け位置調整の煩雑さや配線数が削減され、大幅に
コストが低減される。As described above, according to the present invention, since the position detecting element unlike the conventional brushless DC motor is unnecessary, the complexity of adjusting the mounting position of the element and the number of wires are reduced, and the cost is greatly reduced. ..
【0077】さらに、モータ内部に位置検出素子を取り
付ける必要がないため、モータは構造上の制約を受けず
超小型化、超薄型化が可能となる。Furthermore, since it is not necessary to mount the position detecting element inside the motor, the motor can be made ultra-small and ultra-thin without being restricted by the structure.
【0078】さらに本発明のブラシレス直流モータは、
上記構成により位相合わせ動作時にも特に無負荷状態で
ある必要はなく、モータが負荷を負った状態であっても
永久磁石回転子と固定子巻線の位置関係を正確に検出す
ることができる。Further, the brushless DC motor of the present invention is
With the above configuration, there is no particular need for a no-load state during the phase matching operation, and the positional relationship between the permanent magnet rotor and the stator winding can be accurately detected even when the motor is under a load.
【0079】また、電源投入後はモータを駆動していな
いときでも周波数発電機は永久磁石回転子の回転を検出
しているので、永久磁石回転子が何らかの原因で外部か
ら回転されたとしても常に磁極位置が分かるので、位相
合わせ動作は電源投入時のみでよい。したがって、位相
合わせ動作の完了後は、起動、停止の動作は従来の位置
検出素子付きのブラシレス直流モータと比べても何ら変
わることはなく、従来の位置検出素子付きのブラシレス
直流モータと同等の起動特性が得られ、広い用途に応用
可能なブラシレス直流モータを構成できる。Further, after the power is turned on, the frequency generator detects the rotation of the permanent magnet rotor even when the motor is not driven. Therefore, even if the permanent magnet rotor is rotated from the outside for some reason, it is always possible. Since the magnetic pole position is known, the phase matching operation need only be performed when the power is turned on. Therefore, after the completion of the phase matching operation, the start and stop operations do not change at all compared to the conventional brushless DC motor with position detection element, and the same start-up as the conventional brushless DC motor with position detection element. It is possible to construct a brushless DC motor that has characteristics and can be applied to a wide range of purposes.
【図1】本発明のブラシレス直流モータの一実施例の構
成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a brushless DC motor of the present invention.
【図2】本発明に係わる方向検出回路の一実施例を示す
回路構成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a direction detection circuit according to the present invention.
【図3】図2に示す方向検出回路の各部信号波形図FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part of the direction detection circuit shown in FIG.
【図4】本発明のブラシレス直流モータの定常回転時の
各部信号波形図FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention.
【図5】本発明のブラシレス直流モータの定常回転時に
おける永久磁石回転子の磁極ベクトルΦと固定子巻線の
発生する起磁力ベクトルIの関係を示すベクトル図FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor and the magnetomotive force vector I generated by the stator winding during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention.
【図6】本発明のブラシレス直流モータを構成する位置
調整手段、波形発生手段、初期位置検出手段、選択手段
の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a position adjusting unit, a waveform generating unit, an initial position detecting unit, and a selecting unit which constitute the brushless DC motor of the present invention.
【図7】通常回転時の通常モードの処理を説明するため
のフローチャート図FIG. 7 is a flow chart diagram for explaining processing in a normal mode during normal rotation.
【図8】位相合わせ操作時における永久磁石回転子の磁
極ベクトルΦと固定子巻線の発生する起磁力ベクトルI
との関係を示すベクトル図FIG. 8 is a magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor and a magnetomotive force vector I generated by the stator winding during the phase matching operation.
Vector diagram showing the relationship with
【図9】位相合わせ操作を行う一実施例のフローチャー
ト図FIG. 9 is a flowchart of one embodiment for performing a phase matching operation.
【図10】位相合わせ操作を行う他の一実施例のフロー
チャート図FIG. 10 is a flowchart of another embodiment for performing a phase matching operation.
【図11】図10の実施例で、永久磁石回転子の磁極ベ
クトルΦと固定子巻線の発生する起磁力ベクトルIとの
位相合わせの行われる様子を示す時間応答波形図11 is a time response waveform diagram showing how the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor and the magnetomotive force vector I generated by the stator winding are phase-matched in the embodiment of FIG.
【図12】他の実施例で、永久磁石回転子の磁極ベクト
ルΦと固定子巻線の発生する起磁力ベクトルIとの位相
合わせの行われる様子を示す時間応答波形図FIG. 12 is a time response waveform diagram showing how the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor and the magnetomotive force vector I generated by the stator winding are aligned in another embodiment.
1 周波数発電機 2 波形整形手段 3 方向検出手段 4 カウント手段 5 位相調整手段 6 波形発生手段 7 電力供給手段 8 初期位置検出手段 11,12,13 固定子巻線 20 永久磁石回転子 1 frequency generator 2 waveform shaping means 3 direction detecting means 4 counting means 5 phase adjusting means 6 waveform generating means 7 power supply means 8 initial position detecting means 11, 12, 13 stator winding 20 permanent magnet rotor
Claims (13)
子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線
と、前記回転子の回転数に比例した複数相の周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記複数相の周波数信号よ
り前記回転子の回転方向を検出し方向信号を出力する方
向検出手段と、前記方向信号に応じて前記周波数発電機
の少なくとも1つの周波数信号のパルスをアップカウン
トもしくはダウンカウントを行うカウント手段と、前記
カウント手段の計数値より回転子の初期値を演算し初期
値を前記カウント手段に出力する初期位置検出手段と、 回転方向指令に応じて前記カウント手段のカウント値を
所定の値だけ加減算させる位相調整手段と、前記位相調
整手段の出力に応じた複数相の波形信号を発生する波形
発生手段と、前記複数相の波形信号に応じて固定子巻線
に電力を供給する電力供給手段より構成されたことを特
徴とするブラシレス直流モータ。1. A rotor having a plurality of magnetic poles, a plurality of phases of stator windings disposed in the rotor with a predetermined gap, and a plurality of phases proportional to the number of rotations of the rotor. A frequency generator for generating a frequency signal, a direction detecting means for detecting a rotation direction of the rotor from the frequency signals of the plurality of phases and outputting a direction signal, and at least one of the frequency generators according to the direction signal. Counting means for up-counting or down-counting the pulses of one frequency signal; initial position detecting means for calculating an initial value of the rotor from the count value of the counting means and outputting the initial value to the counting means; Phase adjustment means for adding or subtracting the count value of the counting means by a predetermined value according to the above, waveform generation means for generating waveform signals of a plurality of phases according to the output of the phase adjustment means, A brushless DC motor comprising a power supply means for supplying power to a stator winding in accordance with waveform signals of a plurality of phases.
ときのカウント手段の第1の計数値と逆方向に回転させ
たときのカウント手段の第2の計数値を検出し、前記第
1の計数値と前記第2の計数値との平均値を前記カウン
ト手段の初期値となすように構成されたことを特徴とす
る請求項1記載のブラシレス直流モータ。2. The initial position detecting means detects a first count value of the counting means when it is rotated in the forward direction and a second count value of the counting means when it is rotated in the opposite direction, The brushless DC motor according to claim 1, wherein an average value of the count value of 1 and the second count value is configured to be an initial value of the counting means.
子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線
と、前記回転子の回転数に比例した複数相の周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記複数相の周波数信号よ
り前記回転子の回転方向を検出し方向信号を出力する方
向検出手段と、前記方向信号に応じて前記周波数発電機
の少なくとも1つの周波数信号のパルスをアップカウン
トもしくはダウンカウントを行うカウント手段と、回転
方向指令に応じて前記カウント手段のカウント値を所定
の値だけ加減算させる位相調整手段と、前記位相調整手
段の出力に応じた複数相の波形信号を発生する波形発生
手段と、前記複数相の波形信号に応じて固定子巻線に電
力を供給する電力供給手段と、前記固定子巻線により発
生された回転磁界を正逆方向に振動させることにより前
記永久磁石回転子の磁極の初期位置を定めて回転子の初
期値を前記カウント手段に出力する初期位置検出手段よ
り構成されたことを特徴とするブラシレス直流モータ。3. A rotor having a plurality of magnetic poles, a plurality of phases of stator windings arranged in the rotor with a predetermined gap, and a plurality of phases proportional to the number of rotations of the rotor. A frequency generator for generating a frequency signal, a direction detecting means for detecting a rotation direction of the rotor from the frequency signals of the plurality of phases and outputting a direction signal, and at least one of the frequency generators according to the direction signal. Counting means for up-counting or down-counting pulses of one frequency signal, phase adjusting means for adding or subtracting a predetermined value to or from the count value of the counting means according to a rotation direction command, and output according to the output of the phase adjusting means. Waveform generating means for generating waveform signals of a plurality of phases, power supply means for supplying electric power to the stator windings according to the waveform signals of the plurality of phases, and rotating magnetic field generated by the stator windings. Brushless DC motor, characterized in that the initial value of the rotor defining the initial positions of the magnetic poles of the permanent magnet rotor is constructed from the initial position detecting means for outputting to said counting means by vibrating in forward and reverse directions.
生された回転磁界の正逆方向に振動させる周波数を回転
子の慣性と発生トルクで定まる時定数より十分大きくし
たことを特徴とする請求項3記載のブラシレス直流モー
タ。4. The initial position detecting means is characterized in that the frequency for vibrating the rotating magnetic field generated by the stator winding in the forward and reverse directions is made sufficiently larger than the time constant determined by the inertia of the rotor and the generated torque. The brushless DC motor according to claim 3.
生された回転磁界の正逆方向に振動させる振動の振幅を
時間とともに減衰するようにしたことを特徴とする請求
項3記載のブラシレス直流モータ。5. The brushless according to claim 3, wherein the initial position detecting means attenuates the amplitude of the vibration that vibrates the rotating magnetic field generated by the stator winding in the forward and reverse directions with time. DC motor.
生された回転磁界の大きさを時間とともに減衰するよう
にしたことを特徴とする請求項3記載のブラシレス直流
モータ。6. The brushless DC motor according to claim 3, wherein the initial position detecting means attenuates the magnitude of the rotating magnetic field generated by the stator winding with time.
ウント手段の計数値を加減算することにより固定子巻線
の発生する回転磁界の位相を永久磁石回転子の磁極の位
相から電気角で90度だけ回転させるように構成された
ことを特徴とする請求項1または請求項3記載のブラシ
レス直流モータ。7. The phase adjusting means adds or subtracts the count value of the counting means in accordance with the rotation direction command to determine the phase of the rotating magnetic field generated by the stator winding in electrical angle from the phase of the magnetic pole of the permanent magnet rotor. The brushless DC motor according to claim 1 or 3, wherein the brushless DC motor is configured to rotate by 90 degrees.
憶させたメモリ手段と、前記メモリ手段から読み出され
るディジタル値をアナログ値に変換するディジタル−ア
ナログ変換器より構成されたことを特徴とする請求項1
または請求項3記載のブラシレス直流モータ。8. The waveform generating means comprises memory means for storing a sinusoidal signal in advance and a digital-analog converter for converting a digital value read from the memory means into an analog value. Claim 1
Alternatively, the brushless DC motor according to claim 3.
信号を予め記憶させたことを特徴とする請求項8記載の
ブラシレス直流モータ。9. The brushless DC motor according to claim 8, wherein the waveform generating means stores in advance a sinusoidal signal having only one cycle.
/4周期のみの正弦波状の信号を予め記憶させたことを
特徴とする請求項8記載のブラシレス直流モータ。10. The waveform generating means has a half cycle or one cycle.
9. The brushless DC motor according to claim 8, wherein a sinusoidal signal having only / 4 cycle is stored in advance.
作するように構成されたことを特徴とする請求項1また
は請求項3記載のブラシレス直流モータ。11. The brushless DC motor according to claim 1 or 3, wherein the initial position detection means is configured to operate only when the power is turned on.
も読みとり可能に構成されたことを特徴とする請求項1
または請求項3記載のブラシレス直流モータ。12. The frequency generating means is configured to be readable even when the rotor is stationary.
Alternatively, the brushless DC motor according to claim 3.
手段および初期位置検出手段は、処理内容に従ったプロ
グラム・データを保存するメモリ手段と、 前記プログラム・データに従って処理を実行する演算処
理ユニットより構成されたことを特徴とする請求項1ま
たは請求項3記載のブラシレス直流モータ。13. A counting means, a phase adjusting means, a waveform generating means and an initial position detecting means are composed of a memory means for storing program data according to processing contents, and an arithmetic processing unit for executing processing according to the program data. The brushless DC motor according to claim 1 or 3, wherein the brushless DC motor is configured.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4090546A JPH05292782A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Dc brushless motor |
US08/013,379 US5376870A (en) | 1992-02-10 | 1993-02-04 | Apparatus for driving a brushless DC motor |
EP93300869A EP0560489B1 (en) | 1992-02-10 | 1993-02-05 | Brushless DC motor |
DE69300642T DE69300642T2 (en) | 1992-02-10 | 1993-02-05 | Brushless DC motor. |
KR1019930001785A KR960010148B1 (en) | 1992-02-10 | 1993-02-10 | Brushless dc motor |
CN93102689A CN1033062C (en) | 1992-02-10 | 1993-02-10 | Brushless DC Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4090546A JPH05292782A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Dc brushless motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05292782A true JPH05292782A (en) | 1993-11-05 |
Family
ID=14001417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4090546A Pending JPH05292782A (en) | 1992-02-10 | 1992-04-10 | Dc brushless motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05292782A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009278856A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Taida Electronic Ind Co Ltd | Motor control apparatus and control method thereof |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP4090546A patent/JPH05292782A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009278856A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Taida Electronic Ind Co Ltd | Motor control apparatus and control method thereof |
US8324849B2 (en) | 2008-05-15 | 2012-12-04 | Delta Electronics, Inc. | Motor control apparatus and control method thereof |
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