JP2000037093A - Regenerative control method for motor and motor driver with regenerative function - Google Patents

Regenerative control method for motor and motor driver with regenerative function

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JP2000037093A
JP2000037093A JP10202337A JP20233798A JP2000037093A JP 2000037093 A JP2000037093 A JP 2000037093A JP 10202337 A JP10202337 A JP 10202337A JP 20233798 A JP20233798 A JP 20233798A JP 2000037093 A JP2000037093 A JP 2000037093A
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rotor
regenerative
motor
period
exciting
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Japanese (ja)
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Akihito Uetake
昭仁 植竹
Kunio Tabata
邦夫 田端
Shinichi Miyazaki
新一 宮▲崎▼
Akihiko Ikegami
昭彦 池上
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize regenerative operation while ensuring detection accuracy of the rotational position of rotor by performing the regenerative operation for returning power generated in an exciting coil to the power supply side during an interval when an exciting current is not fed to the exciting coil. SOLUTION: Even during an interval when an exciting current is not fed to each exciting coil 25-27, power generated in each exciting coil 25-27 can be regenerated to a smoothing capacitor 31 on the power supply side during commutation spike voltage generating interval and delay interval at the time of determining conduction switching timing. Consequently, rotational position of rotor is detected based on a counter electromotive force induced in each exciting coil 25-27 of a three-phase hybrid stepping motor 28. According to the arrangement, regenerating braking can be performed while ensuring detection of the rotational position of rotor even for a sensorless three-phase hybrid stepping motor 28.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タやDCブラシレスモータなどのモータの回生制御方
法、およびそのようなモータの回生機能付き駆動装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerative control method for a motor such as a stepping motor or a DC brushless motor, and to a drive device having a regenerative function for such a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、インクジェットプリンタは、印
字ヘッドを往復動させながら指令した位置にインクを発
射することにより、用紙に対して文字や絵を印刷するも
のであり、その印字ヘッドを往復するためのモータがC
R駆動モータと呼ばれ、例えば、ハイブリッド型ステッ
ピングモータが使用されている。
2. Description of the Related Art For example, an ink jet printer prints characters and pictures on a sheet by ejecting ink to a commanded position while reciprocating a print head. Motor is C
It is called an R drive motor, and for example, a hybrid type stepping motor is used.

【0003】このような従来からのハイブリッド型ステ
ッピングモータの機械的な構成の一例を、図5および図
6を参照して説明する。
An example of the mechanical structure of such a conventional hybrid type stepping motor will be described with reference to FIGS.

【0004】このハイブリッド型ステッピングモータ
は、図5に示すように、ケース1の上下が開口され、こ
の開口部に軸受2、3が配置され、この軸受2、3によ
り回転軸4が回転自在に支持されている。回転軸4に
は、回転子(ロータ)5が取付けられている。回転子5
は、回転軸4に挿通されて固定された磁石6と、回転軸
4に挿通されるとともに磁石6の上下に固定された回転
子磁極7、8とから構成されている。磁石6は厚み方向
(軸方向)に着磁され、回転子磁極7、8は積層鋼板を
重ねて形成されている。
In this hybrid type stepping motor, as shown in FIG. 5, upper and lower sides of a case 1 are opened, and bearings 2 and 3 are arranged in the opening, and the rotating shaft 4 is rotatable by the bearings 2 and 3. Supported. A rotor (rotor) 5 is attached to the rotating shaft 4. Rotor 5
Is composed of a magnet 6 inserted through and fixed to the rotating shaft 4, and rotor magnetic poles 7 and 8 inserted through the rotating shaft 4 and fixed above and below the magnet 6. The magnet 6 is magnetized in the thickness direction (axial direction), and the rotor magnetic poles 7 and 8 are formed by stacking laminated steel plates.

【0005】回転子5の周囲には、回転子5と同心状に
固定子9が配置され(図6参照)、この固定子9の回転
子5側には複数(6個〜9個)からなる固定子磁極10
が等間隔に設けられ、各固定子磁極10と回転子5とは
所定幅の空隙を介して対向するようになっている。ま
た、各固定子磁極10には、励磁コイル11が巻回され
ている。
A stator 9 is arranged around the rotor 5 concentrically with the rotor 5 (see FIG. 6). A plurality (6 to 9) of the stator 9 are arranged on the rotor 5 side of the stator 9. Stator pole 10
Are provided at equal intervals, and each stator magnetic pole 10 and the rotor 5 are opposed to each other with a gap having a predetermined width. An excitation coil 11 is wound around each stator pole 10.

【0006】固定子磁極10の先端には、図6に示すよ
うに、複数(例えば6個)の小歯極10aがその中央か
ら左右に振り分けて設けられている。また、回転子磁極
7の外周部には、図6に示すように、多数(例えば36
個)の小歯極7aが形成されている。同様に、回転子磁
極8の外周にも多数(例えば36個)の小歯極(図示せ
ず)が形成されている。この回転子磁極7の小歯極7a
と回転子磁極8の小歯極とは、半ピッチずれた状態、す
なわち電気角で位相が180°ずれた状態に配置されて
いる。
As shown in FIG. 6, a plurality of (for example, six) small tooth poles 10a are provided at the tip of the stator magnetic pole 10 so as to be distributed to the left and right from the center. As shown in FIG. 6, a large number (for example, 36
) Small tooth poles 7a are formed. Similarly, a large number (for example, 36) of small teeth (not shown) are also formed on the outer periphery of the rotor magnetic pole 8. Small tooth pole 7a of this rotor magnetic pole 7
The rotor teeth 8 and the small teeth of the rotor magnetic pole 8 are arranged in a state of being shifted by a half pitch, that is, in a state of being shifted by 180 ° in electrical angle in phase.

【0007】このような構成からなるステッピングモー
タでは、外部から入力されるパルスに同期して励磁コイ
ル11に流す電流を切換えることにより回転子5が回転
し、その位置決めが容易にできるので、その制御回路が
簡単に構成できる。また、ハイブリッド型ステッピング
モータは、電気的に微細なステップ角を実現できるので
CR駆動モータとして適している。
In the stepping motor having such a configuration, the rotor 5 is rotated by switching the current flowing through the exciting coil 11 in synchronization with a pulse input from the outside, and the positioning thereof can be easily performed. The circuit can be easily configured. Also, a hybrid type stepping motor is suitable as a CR drive motor because it can realize an electrically fine step angle.

【0008】ところで、ステッピングモータの駆動回路
は簡単に構成できるが、その反面DCブラシレスモータ
などと違ってロータの位置とは無関係に励磁コイルに電
流を流すので、ロータが振動して回転むらや騒音の原因
になる。また、脱調を防止するために負荷に対して余裕
を持った電流を励磁コイルに流すので、モータの発熱が
大きいという不都合がある。
By the way, although the drive circuit of the stepping motor can be simply constructed, on the other hand, unlike a DC brushless motor or the like, a current flows through the exciting coil regardless of the position of the rotor, so that the rotor vibrates to cause uneven rotation and noise. Cause Further, since a current having a sufficient margin for the load is supplied to the exciting coil to prevent the step-out, there is a disadvantage that the heat generated by the motor is large.

【0009】そこで、ロータの振動を無くし、滑らかな
回転と低騒音化を実現できるステッピングモータの駆動
方法が望まれ、ロータを滑らかに回転させるためには、
ロータの回転位置を検出して適切なタイミングで励磁コ
イルに電流を流す必要がある。このためには、エンコー
ダを設けることによりロータの回転位置を容易に検出で
きるが、設置スぺース、コスト、エンコーダ用磁石の着
磁の不可能というような不都合があり、実現性に乏し
い。そこで、ロータの回転位置を検出するために、励磁
コイルに発生する逆起電力を使用する位置センサレス方
式のモータが好ましいといえる。
Therefore, a method of driving a stepping motor capable of realizing smooth rotation and low noise by eliminating the vibration of the rotor is desired.
It is necessary to detect the rotational position of the rotor and supply current to the exciting coil at an appropriate timing. For this purpose, the rotational position of the rotor can be easily detected by providing an encoder. However, there are inconveniences such as installation space, cost, and the inability to magnetize the encoder magnet, which is not practical. Therefore, it can be said that a position sensorless type motor that uses a back electromotive force generated in the exciting coil to detect the rotational position of the rotor is preferable.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、位置センサ
レス方式のモータにおいて減速を行う場合には、電気的
な制動である回生動作が必要となる。
When deceleration is performed in a position sensorless motor, a regenerative operation, which is electrical braking, is required.

【0011】しかし、位置センサレス方式のモータで
は、逆起電力の検出中にその回生動作を行うとロータの
回転位置を精度良く検出できないという不都合が考えら
れ、ロータの回転位置の検出とモータの回生制御の両立
が問題となる。
However, in the case of the position sensorless motor, if the regenerative operation is performed during the detection of the back electromotive force, there is a disadvantage that the rotational position of the rotor cannot be accurately detected. Control compatibility becomes a problem.

【0012】そこで、本発明の目的は、位置センサレス
方式のモータであっても、ロータの回転位置の検出精度
を確保しつつ、回生動作が行えるようにしたモータの回
生制御方法及びモータの回生機能付き駆動装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a regenerative control method for a motor and a regenerative function of a motor which can perform a regenerative operation while ensuring detection accuracy of a rotational position of a rotor even in a position sensorless type motor. And to provide a driving device with the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するために、請求項1から請求項4に記
載の各発明は以下のように構成した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the inventions according to claims 1 to 4 are configured as follows.

【0014】すなわち、請求項1に記載の発明は、モー
タの励磁コイルに発生する逆起電力が正から負または負
から正に変化する時点を求め、この求めた変化時点を基
準に所定の遅延時間だけ遅らせて前記励磁コイルの通電
切換えタイミングを決定し、この決定した通電切換えタ
イミングに基づいて前記励磁コイルを通電させてロータ
を回転させるモータの回生制御方法であって、前記励磁
コイルに発生する電力を電源側へ返還する回生動作は、
前記励磁コイルに励磁電流を供給しない期間に行うよう
にした。
That is, according to the first aspect of the present invention, a point in time at which the back electromotive force generated in the exciting coil of the motor changes from positive to negative or from negative to positive is determined, and a predetermined delay A method of regenerating a motor for rotating the rotor by energizing the excitation coil based on the determined energization switching timing by delaying the energization switching timing of the excitation coil by delaying the time by a time, wherein the generation is generated in the excitation coil. The regenerative operation that returns power to the power supply side is
The operation is performed during a period in which no exciting current is supplied to the exciting coil.

【0015】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のモータの回生制御方法であって、前記励磁コイルに励
磁電流を供給しない期間のうち、前記励磁コイルの通電
切換え時に発生するスパイク電圧の発生期間および前記
遅延時間のうちの少なくとも一方の期間に、前記回生動
作を行うようにした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the regenerative control method for a motor according to the first aspect, wherein a spike generated when the energizing coil is energized is switched during a period in which no exciting current is supplied to the exciting coil. The regenerative operation is performed during at least one of a voltage generation period and the delay time.

【0016】請求項3に記載の発明は、モータが有する
複数の励磁コイルに順次通電する複数のスイッチング素
子からなるスイッチング手段と、前記複数の励磁コイル
に発生する各逆起電力を所定電圧と比較してロータの回
転位置を示すロータのロータ位置信号を生成する位置検
出手段と、この位置検出手段で生成されたロータ位置信
号の変化時点を検出し、この検出された変化時点を基準
に所定の遅延時間を遅らせて前記各励磁コイルの通電切
換えタイミングを決定する通電切換えタイミング決定手
段と、この通電切換えタイミング決定手段により決定さ
れた通電切換えタイミングに基づいて通電信号を生成す
る通電信号生成手段と、この通電信号生成手段で生成さ
れた前記通電信号に基づいて前記スイッチング手段のス
イッチング素子を駆動する駆動手段と、前記各励磁コイ
ルに励磁電流を供給しない期間に、前記スイッチング素
子のうちの所定のスイッング素子をオン・オフ動作さ
せ、前記各励磁コイルに発生する電力を電源側へ返還さ
せる回生制御を行う回生制御手段とを備えたものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, a switching means comprising a plurality of switching elements for sequentially energizing a plurality of exciting coils of the motor, and comparing each back electromotive force generated in the plurality of exciting coils with a predetermined voltage. Position detecting means for generating a rotor position signal indicating the rotational position of the rotor, and detecting a change time point of the rotor position signal generated by the position detecting means, and a predetermined time based on the detected change time point. Energization switching timing determination means for delaying the delay time to determine the energization switching timing of each excitation coil, energization signal generation means for generating an energization signal based on the energization switching timing determined by the energization switching timing determination means, The switching element of the switching means is switched based on the energization signal generated by the energization signal generation means. And a predetermined switching element among the switching elements is turned on and off during a period in which no exciting current is supplied to the respective exciting coils, and the power generated in the respective exciting coils is returned to the power supply side. And regenerative control means for performing regenerative control.

【0017】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
のモータの回生機能付き駆動装置において、前記回生制
御手段は、前記各励磁コイルに励磁電流を供給しない期
間内であって、前記各励磁コイルの通電切換え時に発生
するスパイク電圧の発生期間および前記遅延時間のうち
の少なくとも一方の期間に、前記回生制御を行うように
した。
According to a fourth aspect of the present invention, in the driving device with a regenerative function of the motor according to the third aspect, the regenerative control means is configured not to supply an exciting current to each of the exciting coils, The regenerative control is performed during at least one of a spike voltage generation period generated at the time of switching the energization of each excitation coil and the delay time.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明を図5に示すような3相ハ
イブリッド型ステッピングモータの適用した場合におけ
るモータの回生機能付き駆動装置の構成の一例を示すブ
ロックである。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a drive device with a regenerative function for a motor when the present invention is applied to a three-phase hybrid type stepping motor as shown in FIG.

【0020】この実施の形態に係るモータの回生機能付
き駆動装置は、図1に示すように、回転位置検出部2
1、タイミング決定兼速度検出部22、加算器40、制
御部23、回生用パルス発生器50、およびインバータ
部24などから構成され、3相ハイブリッド型ステッピ
ングモータ28のスター結線された励磁コイル25〜2
7を、後述のように所定の励磁パターンと所定の転流タ
イミングで励磁するとともに、後述のようにモータ28
の減速が必要なときに、励磁コイル25〜27に発生す
る電力(電気エネルギー)を電源側に返還する回生制御
を行うように構成されている。
As shown in FIG. 1, the driving device with a regenerative function of the motor according to this embodiment
1, a timing determining and speed detecting unit 22, an adder 40, a control unit 23, a regenerative pulse generator 50, an inverter unit 24, and the like, and the star-connected exciting coils 25 to of a three-phase hybrid type stepping motor 28 2
7 is excited with a predetermined excitation pattern and a predetermined commutation timing as described later, and the motor 28 is controlled as described later.
When deceleration is required, regenerative control for returning the electric power (electric energy) generated in the exciting coils 25 to 27 to the power supply side is performed.

【0021】次に、このモータの回生機能付き駆動装置
の各部の構成について、図面を参照して説明する。
Next, the configuration of each part of the driving device with a regenerative function of the motor will be described with reference to the drawings.

【0022】回転位置検出部21は、モータ28の回転
時に、励磁コイル25〜27の両端に発生する各逆起電
力Va〜Vcを取り込み、この各逆起電力Va〜Vcを
モータの中性点電圧や整流器30の出力直流電圧Edの
1/2の電圧というように所定電圧と比較することによ
り、ロータの回転位置を示すロータ位置信号S1〜S3
を生成し、この生成したロータ位置信号S1〜S3をタ
イミング決定兼速度検出部22に出力するように構成さ
れている。
The rotation position detector 21 captures the back electromotive forces Va to Vc generated at both ends of the exciting coils 25 to 27 when the motor 28 rotates, and converts the back electromotive forces Va to Vc to the neutral point of the motor. By comparing with a predetermined voltage, such as a voltage or a voltage half the output DC voltage Ed of the rectifier 30, rotor position signals S1 to S3 indicating the rotational position of the rotor.
Is generated, and the generated rotor position signals S1 to S3 are output to the timing determination and speed detection unit 22.

【0023】タイミング決定兼速度検出部22は、回転
位置検出部21からのロータ位置信号S1〜S3を利用
して、励磁コイル25〜27の通電切換えタイミングを
示す通電切換えタイミング信号S1’〜S3’を生成す
るとともに、ロータの回転速度を求めるように構成され
ている。
The timing determining and speed detecting section 22 uses the rotor position signals S1 to S3 from the rotational position detecting section 21 to supply current switching timing signals S1 'to S3' indicating the current switching timing of the exciting coils 25 to 27. Is generated, and the rotational speed of the rotor is obtained.

【0024】また、タイミング決定兼速度検出部22
は、制御部23から回生動作が必要である旨の指示を受
け付けると、回生動作を開始するタイミングを検出し、
この検出開始から回生動作が可能な期間にわたって回生
動作を行うために、この期間中「H」レベルとなるよう
な回生動作信号を生成するように構成されている。
The timing determining and speed detecting section 22
Receives a command indicating that the regenerative operation is required from the control unit 23, detects a timing at which the regenerative operation is started,
In order to perform the regenerative operation over a period in which the regenerative operation can be performed from the start of the detection, a regenerative operation signal which is at the “H” level during this period is generated.

【0025】加算器40は、タイミング決定兼速度検出
部22からの回転速度と外部からの速度指令とに基づい
て速度制御信号を生成し、この生成した速度制御信号を
制御部23に出力するように構成されている。
The adder 40 generates a speed control signal based on the rotation speed from the timing determination and speed detection unit 22 and an external speed command, and outputs the generated speed control signal to the control unit 23. Is configured.

【0026】制御部23は、加算器40からの速度制御
信号と予め定められている励磁方式(例えば2相励磁)
により各励磁コイル25〜27を励磁するためにインバ
ータ部24のトランジスタQ1〜Q6をオン・オフ制御
する通電信号P1〜P6を出力するが、その通電切換え
のタイミング(転流のタイミング)は、タイミング決定
兼速度検出部22から出力される通電切換えタイミング
信号S1’〜S3’に基づいて行うように構成されてい
る。そして、制御部23からの通電信号P1〜P6は、
インバータ部24を構成するトランジスタQ1〜Q6の
各ベースに供給されるように構成されている。
The control unit 23 controls the speed control signal from the adder 40 and a predetermined excitation method (for example, two-phase excitation).
Output the energization signals P1 to P6 for controlling the on / off of the transistors Q1 to Q6 of the inverter unit 24 to excite the excitation coils 25 to 27, and the energization switching timing (commutation timing) is The power supply switching timing signals S1 ′ to S3 ′ output from the determination and speed detection unit 22 are configured to be performed. The energization signals P1 to P6 from the control unit 23 are
It is configured to be supplied to each base of the transistors Q1 to Q6 constituting the inverter unit 24.

【0027】また、制御部23は、回生動作が必要なと
きに、タイミング決定兼速度検出部22からの回生動作
信号を受け取ると、回生動作信号が「H」レベルの期間
に回生用パルス発生器50からの回生用パルスをトラン
ジスタQ1〜Q6のうちの所定のトランジスタのベース
に供給するように構成されている。
When a regenerative operation is required and the regenerative operation signal is received from the timing determination and speed detector 22 when the regenerative operation is required, the control unit 23 generates the regenerative pulse generator during the period when the regenerative operation signal is at the "H" level. The regenerative pulse from 50 is supplied to the base of a predetermined one of the transistors Q1 to Q6.

【0028】回生用パルス発生器50は、後述のように
回生動作時に、トランジスタQ1〜Q6のうちの所定の
トランジスタのベースに供給するための回生用パルスを
発生するように構成されている。
The regenerative pulse generator 50 is configured to generate a regenerative pulse to be supplied to the base of a predetermined one of the transistors Q1 to Q6 during a regenerative operation, as described later.

【0029】インバータ部24は、スイッチング用トラ
ンジスタQ1〜Q6からなる三相ブリッジ回路から構成
され、その出力端子にモータの励磁コイル25〜27が
接続されている。トランジスタQ1〜Q6には、ダイオ
ードD1〜D6が並列に接続されている。インバータ部
24には直流電圧が供給されているが、この直流電圧
は、交流電源29からの交流電圧を整流器30で整流す
ることにより得られるようにしている。また、整流器3
0の出力端には、整流器30の出力を平滑する平滑用コ
ンデンサ31が並列に接続されている。
The inverter section 24 is constituted by a three-phase bridge circuit composed of switching transistors Q1 to Q6, and its output terminals are connected to excitation coils 25 to 27 of the motor. Diodes D1 to D6 are connected in parallel to transistors Q1 to Q6. Although a DC voltage is supplied to the inverter unit 24, the DC voltage is obtained by rectifying an AC voltage from an AC power supply 29 with a rectifier 30. Rectifier 3
A smoothing capacitor 31 for smoothing the output of the rectifier 30 is connected in parallel to the output terminal of 0.

【0030】次に、このように構成される実施の形態の
モータの回生機能付き駆動装置がモータ28を駆動する
際の各部の動作の一例について、図1および図2を参照
して説明する。
Next, an example of the operation of each part when the driving device with the regenerative function of the motor of the embodiment configured as described above drives the motor 28 will be described with reference to FIG. 1 and FIG.

【0031】まず、モータ28の停止時から所定の回転
数に至るまでは、励磁コイル25〜27にロータの位置
を特定できるような逆起電力が得られない。そこで、モ
ータの始動時には、制御部23は、各励磁コイル25〜
27の励磁を所定の順序で行うための通電信号P1〜P
6を出力させる。この通電信号P1〜P6に応じてイン
バータ部24のトランジスタQ1〜Q6が導通して励磁
コイル25〜27が順次励磁される。これにより、ロー
タはその励磁に対応していわゆるオープンループで同期
回転する。
First, from when the motor 28 is stopped until a predetermined number of revolutions is reached, no back electromotive force can be obtained in the exciting coils 25 to 27 so that the position of the rotor can be specified. Therefore, when the motor is started, the control unit 23 sets each of the excitation coils 25 to
Signals P1 to P2 for energizing 27 in a predetermined order
6 is output. In response to the conduction signals P1 to P6, the transistors Q1 to Q6 of the inverter section 24 conduct, and the excitation coils 25 to 27 are sequentially excited. Accordingly, the rotor rotates synchronously in a so-called open loop in response to the excitation.

【0032】このようにモータの始動時には、励磁パタ
ーンの励磁時間はモータが起動するのに十分な時間だけ
各励磁コイル25〜27を通電し、徐々にその励磁時間
を速めてロータの回転速度を速めるようにする。そし
て、そのロータの回転速度が十分な速度になると、励磁
コイル25〜27にはロータの回転位置を特定できるよ
うな逆起電力Va、Vb、Vcが発生する。
As described above, when the motor is started, the excitation time of the excitation pattern is such that the excitation coils 25 to 27 are energized for a time sufficient for starting the motor, and the excitation time is gradually increased to reduce the rotation speed of the rotor. Try to speed it up. When the rotation speed of the rotor reaches a sufficient speed, back electromotive forces Va, Vb, and Vc are generated in the excitation coils 25 to 27 so that the rotation position of the rotor can be specified.

【0033】この逆起電力Va、Vb、Vcのうちの一
例として、励磁コイル25に発生する逆起電力Vaにつ
いて図示すると、図2(A)に示すようになる。ここ
で、他の逆起電力Vb、Vcについては図示していない
が、逆起電力Vaに比べて位相が120°ずつ異なる
が、波形は同様である。また、この逆起電力Vaの波形
は、図2(A)に示すように、正の期間と負の期間とで
はその長さが異なるが、これは図6に示すように、回転
子磁極7の小歯極7aと回転子磁極8の小歯極とが、半
ピッチずれた状態になっているためである。
FIG. 2A shows the back electromotive force Va generated in the exciting coil 25 as an example of the back electromotive forces Va, Vb, and Vc. Here, the other back electromotive forces Vb and Vc are not shown, but the phases are different by 120 ° from the back electromotive force Va, but the waveforms are the same. As shown in FIG. 2A, the waveform of the back electromotive force Va has a different length between the positive period and the negative period. However, as shown in FIG. This is because the small tooth pole 7a and the small tooth pole of the rotor magnetic pole 8 are shifted from each other by a half pitch.

【0034】この各逆起電力Va〜Vcは、回転位置検
出部21における図示しない3つのコンパレータにより
モータ28の中性点電圧と比較され、各コンパレータか
らは逆起電力Va〜Vcが中性点電圧を上回るときに
「H」レベルとなるような出力が得られる。ところが、
各逆起電力Va〜Vcには、図2(A)に示すように、
転流時に過渡的に発生するスパイク電圧cが含まれるの
で、各コンパレータの出力をロータの回転位置を示すロ
ータ位置信号としてそのまま使用できない。そこで、回
転位置検出部21では、コンパレータの出力中からその
スパイク電圧cによる影響をマスクなどの適宜な手段で
排除するようにしている。このため、回転位置検出部2
1からは図2(B)〜(D)に示すようなロータの回転
位置を示すロータ位置信号S1〜S3が出力される。
Each of the back electromotive forces Va to Vc is compared with the neutral point voltage of the motor 28 by three comparators (not shown) in the rotational position detecting unit 21, and the back electromotive force Va to Vc is output from each comparator. When the voltage exceeds the voltage, an output that becomes the “H” level is obtained. However,
As shown in FIG. 2A, the back electromotive forces Va to Vc
Since a spike voltage c that occurs transiently during commutation is included, the output of each comparator cannot be used as it is as a rotor position signal indicating the rotational position of the rotor. Therefore, the rotational position detector 21 eliminates the influence of the spike voltage c from the output of the comparator by using an appropriate means such as a mask. For this reason, the rotation position detection unit 2
1 output rotor position signals S1 to S3 indicating the rotational position of the rotor as shown in FIGS.

【0035】ここで、ロータ位置信号S1〜S3の立ち
上がり及び立ち下がりのエッジは、励磁コイル25〜2
7に発生する逆起電力Va〜Vcが正から負または負か
ら正に変化する変化時点に相当する(図2(A)参
照)。
The rising and falling edges of the rotor position signals S1 to S3 correspond to the excitation coils 25 to 2
7 corresponds to a change time point at which the back electromotive force Va to Vc changes from positive to negative or from negative to positive (see FIG. 2A).

【0036】タイミング決定兼速度検出部22は、回転
位置検出部21から供給されるロータ位置信号S1〜S
3の変化時点、すなわち、そのロータ位置信号S1〜S
3の立ち上がりと立ち下がりの各エッジを順次検出し、
この検出されたエッジとエッジとの期間T1、T2…T
nの時間を測定し(図2(E)参照)、その測定時間に
基づいて、励磁コイル25〜27の通電切換えのタイミ
ング(転流のタイミング)を決定する通電切換えタイミ
ング信号S1’〜S3’を出力する。そこで、以下に、
このタイミング決定兼速度検出部22の詳細な信号処理
について説明する。
The timing determining and speed detecting section 22 includes rotor position signals S1 to S1 supplied from the rotational position detecting section 21.
3, the rotor position signals S1 to S
3, the rising and falling edges are sequentially detected,
T1, T2,... T between the detected edges.
n (see FIG. 2E), and based on the measured time, the energization switching timing signals S1 'to S3' for determining the energization switching timing (commutation timing) of the excitation coils 25 to 27. Is output. So, below,
The detailed signal processing of the timing determination and speed detection unit 22 will be described.

【0037】いま、時刻t1において、ロータ位置信号
S1の立ち下がりエッジが検出されると、アップとダウ
ンのカウントが可能な図示しない第1カウンタが、時刻
t1から計数動作を開始する。この第1カウンタの計数
動作は、時刻t1からロータ位置信号S3の立ち上がり
エッジが検出される時刻t2までの期間T1にわたって
行い、時刻t2にその計数動作が終了する。なお、その
期間T1は電気角で60°に相当する。
When a falling edge of the rotor position signal S1 is detected at time t1, a first counter (not shown) capable of counting up and down starts counting operation from time t1. The counting operation of the first counter is performed over a period T1 from time t1 to time t2 when the rising edge of the rotor position signal S3 is detected, and the counting operation ends at time t2. Note that the period T1 is equivalent to 60 electrical degrees.

【0038】次に、この時刻t2からはアップとダウン
のカウントが可能な図示しない第2カウンタが計数動作
を開始し、この第2カウンタの計数動作は、時刻t2か
らロータ位置信号S2の立ち下がりエッジが検出される
時刻t3までの期間T2にわたって行い、時刻t3にそ
の計数動作を終了する。なお、その期間T2は電気角で
60°に相当する。ここで、期間T1と期間T2とでは
その長さが異なるが、これは上述のように励磁コイル2
5〜27に発生する逆起電力Va〜Vbの正負の期間が
異なり、この差異が反映されるからである。
Next, from the time t2, a second counter (not shown) capable of counting up and down starts a counting operation, and the counting operation of the second counter starts at the time t2 when the rotor position signal S2 falls. The operation is performed over a period T2 until the time t3 when the edge is detected, and the counting operation ends at the time t3. Note that the period T2 is equivalent to 60 electrical degrees. Here, the length of the period T1 is different from that of the period T2.
This is because the positive and negative periods of the back electromotive force Va to Vb generated in 5 to 27 differ, and this difference is reflected.

【0039】ところで、通電切換えのタイミング(転流
のタイミング)は、ロータ位置信号S1〜S3の各エッ
ジの検出時点である時刻t1、t2、t3…を基準にし
て、電気角で30°シフトした時点で行うことがモータ
28を効率的に駆動する上で好ましい。
By the way, the energization switching timing (commutation timing) is shifted by an electrical angle of 30 ° with respect to the times t1, t2, t3... Which are the detection points of each edge of the rotor position signals S1 to S3. It is preferable to perform the operation at the time when the motor 28 is efficiently driven.

【0040】そこで、時刻t3では、第1カウンタが期
間T1おいて計数を行った計数値のカウントダウンを開
始し、その計数値が1/2(電気角で30°に相当)に
なった時刻t4で通電切換えタイミング信号を制御部2
3に出力する。なお、図2(F)の斜線部は、電気角で
30°に相当する遅延量を示す。
Therefore, at time t3, the first counter starts counting down the count value counted during period T1, and at time t4 when the count value becomes 1/2 (corresponding to 30 ° in electrical angle). To control section 2
Output to 3. Note that a hatched portion in FIG. 2F indicates a delay amount corresponding to 30 electrical degrees.

【0041】時刻t3からはアップとダウンのカウント
が可能な図示しない第3カウンタが計数動作を開始し、
この第3カウンタの計数動作は、時刻t3からロータ位
置信号S1の立ち上がりエッジが検出される時刻t5ま
での期間T3にわたって行い、時刻t5にその計数動作
を終了する。
From time t3, a third counter (not shown) capable of counting up and down starts counting operation,
The counting operation of the third counter is performed over a period T3 from time t3 to time t5 when the rising edge of the rotor position signal S1 is detected, and the counting operation ends at time t5.

【0042】時刻t5では、第2カウンタが期間T2お
いて計数を行った計数値のカウントダウンを開始させ、
その計数値が1/2(電気角で30°に相当)になった
時刻t6で通電切換えタイミング信号を出力する。ま
た、時刻t5からはアップとダウンのカウントが可能な
図示しない第4カウンタが計数動作を開始し、この第4
カウンタの計数動作は、時刻t5からロータ位置信号S
3の立ち下がりエッジが検出される時刻t7までの期間
T4にわたって行われ、時刻t7にその計数動作を終了
する。
At time t5, the second counter starts counting down the count value counted during period T2,
At time t6 when the count value becomes 1/2 (corresponding to 30 electrical degrees), an energization switching timing signal is output. From time t5, a fourth counter (not shown) capable of counting up and down starts a counting operation.
The counting operation of the counter starts at time t5 when the rotor position signal S
The operation is performed over a period T4 until time t7 when the falling edge of No. 3 is detected, and the counting operation ends at time t7.

【0043】以下同様に、期間T5では第1カウンタが
計数動作を行うのと並行して第3カウンタが計数値のカ
ウントダウンにより時刻t8で通電切換えタイミング信
号を出力し、期間T6では第2カウンタが計数を行うの
と並行して第4カウンタが計数値のカウントダウンによ
り時刻t10で通電切換えタイミング信号を出力する。
従って、タイミング生成兼速度検出部22が、任意の期
間で通電切換えタイミング信号を生成する際には、その
任意の期間の直前の期間のカウンタの計数値ではなく、
前々回の期間のカウンタの計数値を利用するようにして
いる。
Similarly, in the period T5, the third counter outputs the energization switching timing signal at time t8 due to the countdown of the count value while the first counter performs the counting operation in the period T5. In parallel with the counting, the fourth counter outputs an energization switching timing signal at time t10 by counting down the count value.
Therefore, when the timing generation / speed detection unit 22 generates the energization switching timing signal in an arbitrary period, it is not the count value of the counter in the period immediately before the arbitrary period,
The count value of the counter in the period two times before is used.

【0044】このようにしてタイミング決定兼速度検出
部22で生成出力される通電切換えタイミング信号S
1’〜S3’は、制御部23に供給される。制御部23
は、後述する加算器40からの速度制御信号と、予め定
められている励磁方式(例えば2相励磁)とにより各励
磁コイル25〜27を励磁するためにトランジスタQ1
〜Q6をオン・オフ制御する通電信号P1〜P6を出力
するが、その通電切換えのタイミング(転流のタイミン
グ)は、タイミング決定兼速度検出部22から出力され
る通電切換えタイミング信号S1’〜S3’に基づいて
行われる。従って、制御部23では、励磁コイル25〜
27における各励磁電流が図2(G)〜(I)になるよ
うな通電信号P1〜P6が生成される。
The energization switching timing signal S generated and output by the timing determining and speed detecting section 22 in this manner.
1 ′ to S3 ′ are supplied to the control unit 23. Control unit 23
The transistor Q1 is used to excite the excitation coils 25 to 27 by a speed control signal from an adder 40 described later and a predetermined excitation method (for example, two-phase excitation).
, The energization switching timings (commutation timings) are determined by the energization switching timing signals S1 ′ to S3 output from the timing determination and speed detection unit 22. Done on the basis of '. Therefore, in the control unit 23, the exciting coils 25 to
Energizing signals P1 to P6 are generated such that the respective exciting currents at 27 become those shown in FIGS.

【0045】ところで、この実施の形態にかかるモータ
の回生機能付き駆動装置では、タイミング決定兼速度検
出部22が上記のように通電切換えタイミング信号を生
成する他に、ロータの回転速度を求め、この求めた回転
速度により閉ループからなる速度制御を併せて行うの
で、この速度制御にかかる各部の動作について以下に説
明する。
By the way, in the driving device with a motor regenerative function according to this embodiment, the timing determining and speed detecting unit 22 determines the rotation speed of the rotor in addition to generating the energization switching timing signal as described above. Since the closed loop speed control is also performed based on the obtained rotation speed, the operation of each unit related to the speed control will be described below.

【0046】速度制御を行うために、タイミング決定兼
速度検出部22は、ロータ位置信号S1〜S3の各エッ
ジの検出時点である時刻t1、t2、t3…のたびにロ
ータの回転速度を検出して更新していく。従って、タイ
ミング決定兼速度検出部22では、例えば時刻t3にお
いて、期間T1で計数されたカウンタの計数値と、期間
T2で計数されたカウンタの計数値とからその平均値を
求め、この求めた平均値の逆数によりロータの回転速度
を求める。なお、期間T1と期間T2との和は電気角の
120°に相当し、この電気角120°に対応する物理
的な距離は既知であるので、上記のようにしてロータの
回転速度が求まる。
In order to perform the speed control, the timing determining and speed detecting unit 22 detects the rotational speed of the rotor at each of the times t1, t2, t3,... Which is the detection time of each edge of the rotor position signals S1 to S3. Update. Therefore, the timing determination and speed detection unit 22 calculates, for example, at time t3, the average value of the counter value counted in the period T1 and the counter value counted in the period T2, and calculates the average value. The rotational speed of the rotor is obtained from the reciprocal of the value. Note that the sum of the period T1 and the period T2 corresponds to an electrical angle of 120 °, and since the physical distance corresponding to the electrical angle of 120 ° is known, the rotational speed of the rotor is obtained as described above.

【0047】以下同様に、タイミング決定兼速度検出部
22は、時刻t5では期間T2で計数されたカウンタの
計数値と、期間T3で計数されたカウンタの計数値とか
らその平均値を求め、この求めた平均値の逆数によりロ
ータの回転速度を求めて更新し、さらに、時刻t7では
期間T3で計数されたカウンタの計数値と、期間T4で
計数されたカウンタの計数値とからその平均値を求め、
この求めた平均値の逆数によりロータの回転速度を求め
て更新していく。従って、ロータの回転速度を求める際
に、カウンタの各計数値は重複して使用される。
Similarly, at time t5, the timing determination and speed detection unit 22 calculates the average value from the count value of the counter counted in the period T2 and the count value of the counter counted in the period T3. The rotation speed of the rotor is obtained and updated by the reciprocal of the obtained average value. Further, at time t7, the average value is obtained from the count value of the counter counted in the period T3 and the count value of the counter counted in the period T4. Asked,
The rotational speed of the rotor is obtained and updated based on the reciprocal of the obtained average value. Therefore, when calculating the rotation speed of the rotor, the respective count values of the counter are used repeatedly.

【0048】このようにしてタイミング決定兼速度検出
部22により電気角で60°毎に求められるロータの回
転速度は、期間T1と期間T2というように電気角で1
20°に相当する期間の平均速度を求めるようにしてい
るので、励磁コイル25〜27に発生する逆起電力Va
〜Vbの正負の期間に差異があっても、その求められる
ロータの回転速度は精度が良いものとなる。
As described above, the rotation speed of the rotor obtained by the timing determination and speed detection unit 22 every electrical angle of 60 ° is one electrical angle such as the period T1 and the period T2.
Since the average speed during the period corresponding to 20 ° is determined, the back electromotive force Va generated in the exciting coils 25 to 27 is obtained.
Even if there is a difference between the positive and negative periods of .about.Vb, the required rotational speed of the rotor will be accurate.

【0049】タイミング決定兼速度検出部22で求めら
れたロータの回転速度は、加算器40に供給される。加
算器40では、その回転速度と外部からの速度指令との
偏差から速度制御信号(偏差信号)を生成し、この生成
した速度制御信号を制御部23に出力する。制御部23
は、その速度制御信号に応じてトランジスタQ1〜Q6
に供給する通電信号P1〜P6をPWM制御するので、
ロータの回転速度が目標値になるように制御される。
The rotation speed of the rotor determined by the timing determination and speed detection unit 22 is supplied to an adder 40. The adder 40 generates a speed control signal (deviation signal) from the difference between the rotation speed and an external speed command, and outputs the generated speed control signal to the control unit 23. Control unit 23
Are transistors Q1-Q6 according to the speed control signal.
PWM control of the energization signals P1 to P6 supplied to the
The rotation speed of the rotor is controlled so as to reach a target value.

【0050】この実施の形態にかかるモータの回生機能
付き駆動装置では、上述したように回生機能を備えてい
るので、この回生動作の詳細について図1〜図4を参照
して説明する。
The drive device with the regenerative function of the motor according to this embodiment has the regenerative function as described above, and the details of the regenerative operation will be described with reference to FIGS.

【0051】まず、この回生動作の概略を説明すると、
各励磁コイル25〜27に励磁電流が供給されない期間
であって(例えば、図2および図3に示す時刻t4〜時
刻t6の期間)、かつ、図2および図3に示すように、
転流によるスパイク電圧cの発生期間a1、a2、…a
n、および通電切換えタイミングの決定の際の遅延期間
b1、b2、…bnに、各励磁コイル25〜27に発生
する電力を電源側に回生させるようにする。これによ
り、モータの減速が必要なときに電気的な制動が行われ
る。
First, the outline of the regenerative operation will be described.
A period during which no exciting current is supplied to each of the exciting coils 25 to 27 (for example, a period from time t4 to time t6 shown in FIGS. 2 and 3), and as shown in FIGS.
Periods a1, a2,... A of generation of spike voltage c due to commutation
n and the delay periods b1, b2,... bn in determining the power supply switching timing, the power generated in each of the excitation coils 25 to 27 is regenerated to the power supply side. Thus, electric braking is performed when the motor needs to be decelerated.

【0052】このような回生動作は、モータの減速が必
要の際に行われ、かつ、3つの励磁コイル25〜27に
ついてそれぞれ異なるタイミングで行われるが、その一
例として励磁コイル25に関する回生動作について説明
する。
Such a regenerative operation is performed when the motor needs to be decelerated, and is performed at different timings for the three exciting coils 25 to 27. The regenerating operation for the exciting coil 25 will be described as an example. I do.

【0053】まず、タイミング決定兼速度検出部22
は、制御部23から回生動作が必要である旨の指示を受
け付けると、回生動作を開始するタイミングを、通電切
換えタイミング信号S1’〜S3’などを利用して検出
し、この検出開始から回生動作が可能な期間a1、b1
…にわたって回生動作を行うために、この期間a1、b
1…中「H」レベルとなるような回生動作信号を生成す
る。一方、回生用パルス発生器50からは、回生用パル
スが発生されて制御部23に常時、供給されている。
First, the timing determining and speed detecting section 22
Receives an instruction from the control unit 23 indicating that the regenerative operation is required, detects the timing at which the regenerative operation is started using the power supply switching timing signals S1 ′ to S3 ′ and the like. Periods a1 and b1 during which
, The period a1, b
1... A regenerative operation signal is generated so as to be at the middle “H” level. On the other hand, a regeneration pulse is generated from the regeneration pulse generator 50 and is constantly supplied to the control unit 23.

【0054】いま、図2および図3に示すように、現在
の時刻が時刻t4の直前であるとすると、図4(A)に
示すように、トランジスタQ5とトランジスタQ2とが
導通状態にあるので、整流器30の出力直流電圧によ
り、トランジスタQ5、励磁コイル27、励磁コイル2
5、およびトランジスタQ2の経路で電流が流れる(図
4(A)の点線参照)。そして、時刻t4において転流
が行われると、この時点でトランジスタQ2が導通状態
から非導通状態になり、トランジスタQ4が非導通状態
から導通状態になる。このため、トランジスタQ5、励
磁コイル27、励磁コイル26、およびトランジスタQ
4の経路で電流が流れるようになる(図4(B)の点線
参照)。
Assuming that the current time is immediately before time t4 as shown in FIGS. 2 and 3, since the transistor Q5 and the transistor Q2 are conducting as shown in FIG. 4A. Q5, the exciting coil 27, the exciting coil 2
5, and a current flows through the path of the transistor Q2 (see the dotted line in FIG. 4A). Then, when commutation is performed at time t4, transistor Q2 changes from the conductive state to the non-conductive state at this time, and transistor Q4 changes from the non-conductive state to the conductive state. Therefore, the transistor Q5, the exciting coil 27, the exciting coil 26, and the transistor Q5
4 flows (see the dotted line in FIG. 4B).

【0055】ところが、この転流の直後(時刻t4の直
後)には、タイミング決定兼速度検出部22から出力さ
れる回生動作信号は「H」レベルとなるので、この回生
動作信号を受けた制御部23は、回生用パルス発生器5
0からの回生用パルスをトランジスタQ2のベースに供
給し、この回生用パルスの供給は時刻t4’まで継続さ
れる。すなわち、転流によるスパイク電圧cの発生期間
a1には、図3(C)に示すように、トランジスタQ2
のベースに回生用パルス発生器50からの回生用パルス
が供給され、昇圧チョッパが形成される。
However, immediately after this commutation (immediately after time t4), the regenerative operation signal output from the timing determination and speed detector 22 becomes "H" level. The unit 23 includes a regeneration pulse generator 5
The regeneration pulse from 0 is supplied to the base of the transistor Q2, and the supply of the regeneration pulse is continued until time t4 '. That is, during the generation period a1 of the spike voltage c due to commutation, as shown in FIG.
The regenerative pulse from the regenerative pulse generator 50 is supplied to the base of the device, and a step-up chopper is formed.

【0056】このため、期間a1においては、その回生
用パルスがONの場合には、図4(B)の実線で示すよ
うに、励磁コイル25に発生する電力(電気エネルギ
ー)がトランジスタQ2を経由して電源側の平滑用コン
デンサ31に回生される。一方、その回生用パルスがO
FFの場合には、図4(C)の実線で示すように、励磁
コイル25に発生する電力が、ダイードD1を経由して
電源側の平滑用コンデンサ31に回生される。
Therefore, during the period a1, when the regeneration pulse is ON, the electric power (electric energy) generated in the exciting coil 25 passes through the transistor Q2 as shown by the solid line in FIG. 4B. Then, it is regenerated by the smoothing capacitor 31 on the power supply side. On the other hand, the pulse for regeneration is O
In the case of the FF, as shown by the solid line in FIG. 4C, the electric power generated in the exciting coil 25 is regenerated to the smoothing capacitor 31 on the power supply side via the diode D1.

【0057】その後、時刻t5になると、タイミング決
定兼速度検出器22から出力される回生動作信号は
「H」レベルとなるので、制御部23は、回生用パルス
発生器50からの回生用パルスを再びトランジスタQ2
のベースに供給し、この回生用パルスの供給は時刻t6
まで継続される。すなわち、通電切換えタイミングの決
定の際の遅延期間(遅延時間)b1(図2(A)(F)
および図3(A)参照)には、図3(C)に示すように
トランジスタQ2のベースに回生用パルス発生器50か
らの回生用パルスが供給され、昇圧チョッパが形成され
る。
Thereafter, at time t5, the regenerative operation signal output from the timing determination and speed detector 22 becomes "H" level, so that the control unit 23 outputs the regenerative pulse from the regenerative pulse generator 50. Again the transistor Q2
At the time t6.
Continued until That is, the delay period (delay time) b1 (FIGS. 2A and 2F) for determining the energization switching timing
3 (A) and FIG. 3 (A)), a regeneration pulse from the regeneration pulse generator 50 is supplied to the base of the transistor Q2 as shown in FIG. 3 (C) to form a boost chopper.

【0058】このため、その遅延期間b1においては、
その回生用パルスがONの場合には、図4(B)の実線
で示すように、励磁コイル25に発生する電力がトラン
ジスタQ2を経由して電源側の平滑用コンデンサ31に
回生される。一方、その回生用パルスがOFFの場合に
は、図4(C)の実線で示すように、励磁コイル25に
発生する電力が、ダイードD1を経由して電源側の平滑
用コンデンサ31に回生される。
For this reason, in the delay period b1,
When the regeneration pulse is ON, as shown by the solid line in FIG. 4B, the power generated in the exciting coil 25 is regenerated to the smoothing capacitor 31 on the power supply side via the transistor Q2. On the other hand, when the regeneration pulse is OFF, the electric power generated in the exciting coil 25 is regenerated to the smoothing capacitor 31 on the power supply side via the diode D1, as shown by the solid line in FIG. You.

【0059】以上のような回生制御は、励磁コイル25
に関しては、上述した期間a1、b1のみならず、図2
(A)に示すように期間a2、b2…an、bnでも行
われる。さらに、励磁コイル26、27に関しては、励
磁コイル25と同様な考え方により回生制御が行われ
る。
The regenerative control as described above is performed by the exciting coil 25
As for not only the periods a1 and b1 described above, but also FIG.
As shown in (A), the operation is also performed in the periods a2, b2,. Further, with respect to the exciting coils 26 and 27, the regenerative control is performed based on the same concept as the exciting coil 25.

【0060】以上説明したように、この実施の形態のモ
ータの回生機能付き駆動装置では、各励磁コイル25〜
27に励磁電流が供給されない期間であって、かつ、図
3に示すように、転流によるスパイク電圧cの発生期間
a1、および通電切換えタイミングの決定の際の遅延期
間b1に、各励磁コイル25〜27に発生する電力を電
源側に回生させるようにした。このため、モータの励磁
コイルに発生する逆起電力に基づいてロータの回転位置
を検出する、センサレス方式の3相ハイブリッド型ステ
ッピングモータなどであっても、ロータの回転位置の検
出を確保しつつ、回生制動を両立することができる。
As described above, in the driving device with a regenerative function of the motor according to this embodiment, each of the excitation coils 25 to
In a period during which no exciting current is supplied to the excitation coil 27, and as shown in FIG. 3, during the period a1 of generation of the spike voltage c due to commutation and the delay period b1 when determining the energization switching timing, each excitation coil 25 To 27 are regenerated to the power supply side. For this reason, even in the case of a sensorless three-phase hybrid type stepping motor or the like that detects the rotational position of the rotor based on the back electromotive force generated in the excitation coil of the motor, while ensuring detection of the rotational position of the rotor, Regenerative braking can be compatible.

【0061】ここで、請求項3に記載のスイッチング手
段は図1のトランジスタQ1〜Q6などが対応し、位置
検出手段は回転位置検出部21が対応し、通電切換えタ
イミング決定手段はタイミング兼速度検出部22が対応
し、通電信号生成手段および駆動手段は制御部23など
が対応し、回生制御手段は回生用パルス発生器50や制
御部23が対応する。
Here, the switching means according to claim 3 corresponds to the transistors Q1 to Q6 in FIG. 1, the position detecting means corresponds to the rotational position detecting section 21, and the energization switching timing determining means corresponds to the timing / speed detecting. The control unit 23 and the like correspond to the energization signal generation unit and the driving unit, and the regeneration pulse generator 50 and the control unit 23 correspond to the regeneration control unit.

【0062】なお、この実施の形態のモータの回生機能
付き駆動装置では、回生動作を上述のように転流による
スパイク電圧cの発生期間a1、a2…anに行うよう
にした。しかし、その回生動作は、上述のように回転位
置検出部21がロータ位置信号S1〜S3を求める際
に、スパイク電圧cをマスクする期間に行うのがスパイ
ク電圧cの発生期間よりも回生動作期間が長くなる点で
好ましい。
In the driving device with a regenerative function of the motor according to the present embodiment, the regenerative operation is performed during the generation periods a1, a2,... An of the spike voltages c due to commutation as described above. However, the regenerative operation is performed during the period in which the spike voltage c is masked when the rotational position detector 21 obtains the rotor position signals S1 to S3 as described above, rather than during the period in which the spike voltage c is generated. Is preferred in that it becomes longer.

【0063】また、この実施の形態のモータの回生機能
付き駆動装置では、モータ28の励磁コイル25〜27
に発生する逆起電力Va〜Vbからロータの回転位置を
示すロータ位置信号S1〜S3を生成し、このロータ位
置信号S1〜S3のエッジを順次検出してエッジとエッ
ジとの期間の時間をカウンタで計数し、そのエッジの各
検出時を基準に遅延時間を加えて励磁コイル25〜27
の通電のタイミングを決定する際に、そのカウンタの計
数値のうち直前よりも1つ前の期間でカウンタが計数し
た計数値を利用してその遅延時間を求めるようにした。
Further, in the driving device with a motor regenerative function of this embodiment, the exciting coils 25 to 27 of the motor 28 are provided.
, The rotor position signals S1 to S3 indicating the rotational position of the rotor are generated from the back electromotive forces Va to Vb, and the edges of the rotor position signals S1 to S3 are sequentially detected to count the time between the edges. And a delay time is added based on each detection of the edge, and the excitation coils 25 to 27 are counted.
When deciding the energization timing, the delay time is obtained by using the count value counted by the counter in the period immediately before the immediately preceding count value of the counter.

【0064】このため、モータの回転子部分の機械的精
度にばらつきがあってモータの励磁コイルに発生する逆
起電力の正負の期間に差異があるような場合でも、その
遅延時間にその差異を反映できるので、励磁コイル25
〜27の通電のタイミングを精度良く行うことができ、
もって、ロータの回転の円滑化や低騒音化が実現でき
る。
Therefore, even if there is a difference in the mechanical accuracy of the rotor part of the motor and there is a difference between the positive and negative periods of the back electromotive force generated in the exciting coil of the motor, the difference is added to the delay time. Because it can be reflected, the excitation coil 25
~ 27 energization timing can be performed with high accuracy,
Thus, smooth rotation of the rotor and low noise can be realized.

【0065】また、この実施の形態のモータの回生機能
付き駆動装置では、ロータ位置信号S1〜S3の各エッ
ジの検出時点である時刻t1、t2、t3…のたびに、
カウンタの計数値を使用してロータの回転速度を逐次検
出して更新していくが、例えば時刻t3においては、期
間T1と期間T2というように前回と前々回の期間のカ
ウンタの計数値の平均を使用して平均速度を求めるよう
にした。
Further, in the drive device with a motor regeneration function of this embodiment, at each of the times t1, t2, t3... Which is the detection time of each edge of the rotor position signals S1 to S3,
The rotation speed of the rotor is sequentially detected and updated using the count value of the counter. For example, at time t3, the average of the count values of the counters of the previous and the last two times, such as period T1 and period T2, is calculated. Used to determine the average speed.

【0066】このため、モータの回転子部分の機械的精
度にばらつきがあって励磁コイル25〜27に発生する
逆起電力Va〜Vbの正負の期間に差異があっても、そ
の求められるロータの回転速度は精度が良いので、閉ル
ープからなる速度制御の精度の低下を防止できる。
Therefore, even if there is a difference in the mechanical accuracy of the rotor part of the motor and there is a difference between the positive and negative periods of the back electromotive force Va to Vb generated in the exciting coils 25 to 27, the required rotor Since the rotation speed has high accuracy, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of the speed control composed of a closed loop.

【0067】さらに、この実施の形態のモータの回生機
能付き駆動装置では、タイミング決定兼速度検出部22
を複数のカウンタなどで構成するようにしたが、例えば
タイミング決定兼速度検出部22や制御部23をワンチ
ップ形態のマイクロコンピュータで構成したり、または
マイクロコンピュータとカウンタの組み合わせなどで構
成するなど適宜な手段で構成するようにしても良いこと
は勿論である。
Further, in the drive device with a motor regeneration function according to this embodiment, the timing determination and speed detection unit 22
Is constituted by a plurality of counters or the like. For example, the timing determination and speed detection unit 22 and the control unit 23 may be constituted by a one-chip microcomputer or a combination of a microcomputer and a counter. Needless to say, it may be configured by any means.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1から請求
項4に係る各発明では、各励磁コイルに発生する電力を
電源側へ返還する回生動作を、励磁コイルに励磁電流を
供給しない期間であって、例えば励磁コイルの通電切換
え時に発生するスパイク電圧の発生期間などに行うよう
にしたので、モータの励磁コイルに発生する逆起電力に
基づいてロータの回転位置を検出するセンサレス方式の
モータであっても、ロータの回転位置の検出を確保しつ
つ、回生制動を両立することができる。
As described above, according to the first to fourth aspects of the present invention, the regenerative operation for returning the electric power generated in each of the exciting coils to the power supply side is performed during the period when the exciting current is not supplied to the exciting coils. The sensorless motor detects the rotational position of the rotor based on the back electromotive force generated in the excitation coil of the motor, for example, because the detection is performed during a period of generation of a spike voltage generated when the energization of the excitation coil is switched. In this case, regenerative braking can be achieved while ensuring detection of the rotational position of the rotor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態のモータの回生機能付き駆
動装置の構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a drive device with a regenerative function for a motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同装置の各部の動作波形の一例を示す波形図で
ある。
FIG. 2 is a waveform chart showing an example of an operation waveform of each unit of the device.

【図3】回生制御の際のインバータ部の各部の動作波形
の一例を示す波形図である。
FIG. 3 is a waveform chart showing an example of an operation waveform of each section of the inverter section during regenerative control.

【図4】回生制御の際のインバータ部の各部の動作を説
明する説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the operation of each unit of the inverter unit during regenerative control.

【図5】従来のステッピングモータの機械的な構造を示
す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mechanical structure of a conventional stepping motor.

【図6】同ステッピングモータの回転子と固定子の関係
を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a relationship between a rotor and a stator of the stepping motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1〜Q6 トランジスタ D1〜D6 ダイオード 21 回転位置検出部 22 タイミング決定兼速度検出部 23 制御部 24 インバータ部 25〜27 励磁コイル 28 3相ハイブリッド型ステッピングモータ 29 交流電源 30 整流器 31 平滑用コンデンサ 40 加算器 50 回生用パルス発生器 Q1 to Q6 Transistors D1 to D6 Diode 21 Rotational position detector 22 Timing determination and speed detector 23 Control unit 24 Inverter unit 25 to 27 Excitation coil 28 Three-phase hybrid stepping motor 29 AC power supply 30 Rectifier 31 Smoothing capacitor 40 Adder 50 pulse generator for regeneration

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮▲崎▼ 新一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 池上 昭彦 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA13 DB13 EA02 EB01 EC03 FF01 FF04 FF13 FF14 FF23 FF28 FF57 HB02 5H580 AA05 BB09 BB10 CA03 CA12 CB03 EE02 FA03 FA04 FA13 FA14 FA22 FA33 HH16 HH24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Miya ▲ Saki ▼ Shinichi 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Inside Seiko Epson Corporation (72) Inventor Akihiko Ikegami 3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture No. 5 Seiko Epson Corporation F-term (reference) 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA13 DB13 EA02 EB01 EC03 FF01 FF04 FF13 FF14 FF23 FF28 FF57 HB02 5H580 AA05 BB09 BB10 CA03 CA12 CB03 EE02 FA03 FA04 FA03 FA04 FA03 FA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータの励磁コイルに発生する逆起電力
が正から負または負から正に変化する時点を求め、この
求めた変化時点を基準に所定の遅延時間だけ遅らせて前
記励磁コイルの通電切換えタイミングを決定し、この決
定した通電切換えタイミングに基づいて前記励磁コイル
を通電させてロータを回転させるモータの回生制御方法
であって、 前記励磁コイルに発生する電力を電源側へ返還する回生
動作は、前記励磁コイルに励磁電流を供給しない期間に
行うようにしたことを特徴とするモータの回生制御方
法。
The present invention determines a point in time at which a back electromotive force generated in an exciting coil of a motor changes from positive to negative or from negative to positive, and delays the exciting coil by applying a predetermined delay time with reference to the determined changing point. A regenerative control method for a motor that determines a switching timing and energizes the exciting coil to rotate a rotor based on the determined energizing switching timing, wherein a regenerative operation for returning power generated in the exciting coil to a power supply side. A regenerative control method for a motor, wherein the method is performed during a period in which no exciting current is supplied to the exciting coil.
【請求項2】 前記励磁コイルに励磁電流を供給しない
期間内であって、前記励磁コイルの通電切換え時に発生
するスパイク電圧の発生期間および前記遅延時間のうち
の少なくとも一方の期間に、前記回生動作を行うように
したことを特徴とする請求項1に記載のモータの回生制
御方法。
2. The regenerative operation during a period in which an exciting current is not supplied to the exciting coil and at least one of a spike voltage generating period and a delay time generated when the energizing coil is switched to be energized. 2. The method according to claim 1, wherein the control is performed.
【請求項3】 モータが有する複数の励磁コイルに順次
通電する複数のスイッチング素子からなるスイッチング
手段と、 前記複数の励磁コイルに発生する各逆起電力を所定電圧
と比較してロータの回転位置を示すロータのロータ位置
信号を生成する位置検出手段と、 この位置検出手段で生成されたロータ位置信号の変化時
点を検出し、この検出された変化時点を基準に所定の遅
延時間を遅らせて前記各励磁コイルの通電切換えタイミ
ングを決定する通電切換えタイミング決定手段と、 この通電切換えタイミング決定手段により決定された通
電切換えタイミングに基づいて通電信号を生成する通電
信号生成手段と、 この通電信号生成手段で生成された前記通電信号に基づ
いて前記スイッチング手段のスイッチング素子を駆動す
る駆動手段と、 前記各励磁コイルに励磁電流を供給しない期間に、前記
スイッチング素子のうちの所定のスイッング素子をオン
・オフ動作させ、前記各励磁コイルに発生する電力を電
源側へ返還させる回生制御を行う回生制御手段と、 を備えたことを特徴とするモータの回生機能付き駆動装
置。
3. A switching means comprising a plurality of switching elements for sequentially energizing a plurality of exciting coils of the motor, and comparing each back electromotive force generated in the plurality of exciting coils with a predetermined voltage to determine a rotational position of the rotor. Position detecting means for generating a rotor position signal of the indicated rotor, detecting a change time point of the rotor position signal generated by the position detection means, and delaying a predetermined delay time based on the detected change time point to each of the aforementioned Energizing switching timing determining means for determining the energizing switching timing of the exciting coil; energizing signal generating means for generating an energizing signal based on the energizing switching timing determined by the energizing switching timing determining means; Driving means for driving a switching element of the switching means based on the energized signal; In a period in which no exciting current is supplied to each of the exciting coils, a regenerative control for performing a regenerative control for turning on / off a predetermined switching element of the switching elements and returning power generated in each of the exciting coils to a power supply side. And a driving device with a regenerative function for a motor, comprising:
【請求項4】 前記回生制御手段は、前記各励磁コイル
に励磁電流を供給しない期間内であって、前記各励磁コ
イルの通電切換え時に発生するスパイク電圧の発生期間
および前記遅延時間のうちの少なくとも一方の期間に、
前記回生制御を行うようにしたことを特徴とする請求項
3に記載のモータの回生機能付き駆動装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the regenerative control means is configured to perform at least one of a spike voltage generation period and a delay time during a period in which an excitation current is not supplied to each of the excitation coils. In one period,
The drive device with a regenerative function for a motor according to claim 3, wherein the regenerative control is performed.
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