JP2000083393A - Rotor position detecting device for sensorless motor - Google Patents
Rotor position detecting device for sensorless motorInfo
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Abstract
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】この発明は、回転位置センサ
なしで動作するセンサレスモータ、例えばセンサレスス
イッチドリラクタンスモータ(以下センサレスSRモー
タと称す)の回転子の位置を検出する装置に関するもの
であり、特に回転子と固定子の位置関係によって変化す
る固定子巻線のインダクタンスの変化から回転子の位置
を検出することに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting the position of a rotor of a sensorless motor that operates without a rotational position sensor, for example, a sensorless switched reluctance motor (hereinafter referred to as a sensorless SR motor). The present invention relates to detecting a position of a rotor from a change in inductance of a stator winding that changes according to a positional relationship between the rotor and the stator.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10は従来の一般的なSRモータとそ
の駆動回路を示すものである。1は固定子、3は巻線、
5は回転軸4を中心として回転する回転子である。固定
子1は、6個の固定子突極2と3組の巻線3で構成され
ている。図では簡単のために一対のU相U1、U2だけ
を示す。回転子5は積層鋼板で構成され、回転子5の回
転軸4から外方向へ放射状に延び、回転子5の周辺部を
中心にして円周方向に一様な間隔で4個の回転子突極6
を構成している。回転子5と同様に、固定子1も積層鋼
板で構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 10 shows a conventional general SR motor and its driving circuit. 1 is a stator, 3 is a winding,
Reference numeral 5 denotes a rotor that rotates about the rotation shaft 4. The stator 1 includes six stator salient poles 2 and three sets of windings 3. In the figure, only a pair of U phases U1 and U2 are shown for simplicity. The rotor 5 is made of a laminated steel plate, radially extends outward from the rotation shaft 4 of the rotor 5, and has four rotor protrusions at uniform intervals in the circumferential direction around the periphery of the rotor 5. Pole 6
Is composed. Like the rotor 5, the stator 1 is also made of a laminated steel plate.
【0003】直径方向に相対する固定子突極2における
巻線3は、同一方向に磁界を発生するように直列接続さ
れて相巻線を構成しており、巻線数は3個(U、V、
W)である。ここでは簡単のためにコイル組のV、Wは
図示していないが、それらの相巻線に組み合わされる固
定子突極に「V」、「W」の符号がつけられている。The windings 3 of the stator salient poles 2 facing each other in the diameter direction are connected in series so as to generate a magnetic field in the same direction to form a phase winding, and the number of windings is three (U, U). V,
W). Here, V and W of the coil set are not shown for simplicity, but the stator salient poles combined with those phase windings are denoted by “V” and “W”.
【0004】7はSRモータを駆動する駆動回路であ
り、SRモータのU相巻線U1とU2を励磁するために
用いられる基本的な電気回路だけを図示している。8
a、8bはU相巻線3に流れる電流をON、OFFする
一対のトランジスタ、9a、9bはトランジスタ8a、
8bがOFFしたときに発生する逆起電力を回生する方
向に流すためのダイオード、10はSRモータを駆動す
るための電流を供給する電源である母線電圧、11は回
転子5の回転位置を検出する位置検出センサ、12はト
ランジスタ対8a、8bのON−OFFを制御する制御
回路である。[0004] Reference numeral 7 denotes a drive circuit for driving the SR motor, and shows only a basic electric circuit used for exciting the U-phase windings U1 and U2 of the SR motor. 8
a and 8b are a pair of transistors for turning on and off the current flowing through the U-phase winding 3, and 9a and 9b are transistors 8a and
A diode for flowing back electromotive force generated when 8b is turned off in a regenerative direction, 10 is a bus voltage which is a power supply for supplying a current for driving an SR motor, and 11 is a rotational position of the rotor 5. A position detection sensor 12 is a control circuit for controlling ON / OFF of the pair of transistors 8a and 8b.
【0005】次に、動作について図10、図11により
説明する。SRモータの場合、固定子突極2が励磁され
ることにより回転子突極6が磁気抵抗が最小となる向き
に回転子5が磁気吸引され回転するため、励磁された固
定子突極2の磁極には依存しない。従って、駆動回路7
から供給される電流は一方向の電流だけでいいことにな
る。そして、相巻線U、V、Wを順次励磁し、回転子突
極6を固定子の励磁されている突極2に同期して向き合
わせることにより回転子5を回転させる。Next, the operation will be described with reference to FIGS. In the case of the SR motor, since the rotor salient pole 6 is magnetically attracted and rotated in a direction in which the magnetic resistance is minimized by exciting the stator salient pole 2, the excited stator salient pole 2 It does not depend on the magnetic pole. Therefore, the driving circuit 7
The current supplied from the device only needs to be a unidirectional current. Then, the phase windings U, V, and W are sequentially excited, and the rotor 5 is rotated by facing the rotor salient poles 6 in synchronization with the excited salient poles 2 of the stator.
【0006】まず、U相巻線3に対しては、トランジス
タ対8a、8bがONすると、電源10→トランジスタ
8a→巻線U1とU2→トランジスタ8bの順に電流が
流れる。トランジスタ対8a、8bがOFFすると、巻
線U1とU2に逆起電力が発生する。この逆起電力のエ
ネルギーは、ダイオード9a→巻線U1とU2→ダイオ
ード9bを通って回生される。この励磁動作は各巻線
U、V、Wに対して順次行われ、モータとしての回転動
作を行う。トランジスタ対8a、8bのON−OFFの
切り替えるタイミングは、回転子5の回転位置を検出す
る位置検出センサ11からの情報をもとに制御回路12
によって行われる。First, when the transistor pair 8a, 8b is turned on to the U-phase winding 3, a current flows in the order of the power supply 10, the transistor 8a, the windings U1 and U2, and the transistor 8b. When the transistor pair 8a, 8b is turned off, back electromotive force is generated in the windings U1 and U2. The energy of this back electromotive force is regenerated through the diode 9a → the winding U1 and U2 → the diode 9b. This excitation operation is sequentially performed on each of the windings U, V, and W to perform a rotation operation as a motor. The ON / OFF switching timing of the transistor pairs 8a and 8b is determined by the control circuit 12 based on information from the position detection sensor 11 that detects the rotational position of the rotor 5.
Done by
【0007】図11(a)〜(d)は、固定子突極2と
回転子突極6の位置関係をあらわしたものである。U相
を基準に説明すると、図11(a)のように固定子突極
2と回転子突極6が離れているときにU相に電圧を印加
すると、固定子突極2が励磁され磁気吸引力により固定
子突極2に最も近い回転子突極6が磁気吸引される。磁
気吸引によって、図11(b)のように固定子突極2に
回転子突極6が近づいていく。さらに固定子突極2に回
転子突極6が近づき、図11(c)のように固定子突極
2と回転子突極6が向かい合う。このとき、回転子突極
6に働く吸引力は直径方向のみとなり回転子5を回転さ
せるトルクは発生しない。さらに、図11(d)のよう
に回転子5が回転すると、ふたたび、回転子突極6に回
転方向の力が働き、回転子5に回転トルクが発生する。
この時発生する回転トルクは、図11(a)〜(c)と
反対に方向となる。回転子5が時計方向に回転している
とすれば、その回転を停止する制動力となる。FIGS. 11A to 11D show the positional relationship between the stator salient poles 2 and the rotor salient poles 6. FIG. Explaining with reference to the U phase, when a voltage is applied to the U phase when the stator salient poles 2 and the rotor salient poles 6 are separated as shown in FIG. 11A, the stator salient poles 2 are excited and magnetized. The rotor salient pole 6 closest to the stator salient pole 2 is magnetically attracted by the attraction force. Due to the magnetic attraction, the rotor salient pole 6 approaches the stator salient pole 2 as shown in FIG. Further, the rotor salient poles 6 approach the stator salient poles 2, and the stator salient poles 2 and the rotor salient poles 6 face each other as shown in FIG. At this time, the suction force acting on the rotor salient pole 6 is only in the diameter direction, and no torque for rotating the rotor 5 is generated. Further, when the rotor 5 rotates as shown in FIG. 11D, a force in the rotational direction acts on the rotor salient pole 6 again, and a rotational torque is generated on the rotor 5.
The rotation torque generated at this time is in the direction opposite to the directions shown in FIGS. Assuming that the rotor 5 is rotating clockwise, it becomes a braking force for stopping the rotation.
【0008】回転子5を一方向に回転させるためには、
常に同じ回転方向のトルクが発生するようにしなければ
ならない。そこで、図11(c)のように固定子突極3
と回転子突極6が向かい合う前に固定子突極3の励磁を
停止しなければならない。このように、SRモータを一
定方向に回転するためには、回転子突極6に対する固定
子突極2の位置に同期して、固定子巻線3に通電するタ
イミングを切り換えなければならない。このため、従来
は回転子4の位置を検出するために、レゾルバ等の位置
検出センサ11によって回転子5の位置を検出し、その
回転子位置信号を制御回路12へ帰還することにより、
固定子突極巻線3を回転子5の位置に同期して通電して
いた。In order to rotate the rotor 5 in one direction,
The same rotational direction torque must always be generated. Therefore, as shown in FIG.
Excitation of the stator salient poles 3 must be stopped before the rotor salient poles 6 face each other. As described above, in order to rotate the SR motor in a certain direction, it is necessary to switch the timing of energizing the stator winding 3 in synchronization with the position of the stator salient pole 2 with respect to the rotor salient pole 6. For this reason, conventionally, in order to detect the position of the rotor 4, the position of the rotor 5 is detected by a position detection sensor 11 such as a resolver, and the rotor position signal is fed back to the control circuit 12.
The stator salient pole winding 3 was energized in synchronization with the position of the rotor 5.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のSRモ
ータ駆動装置のように、位置検出センサ11を設けるこ
とにより、SRモータから出てくる結線が増えるため、
例えば、圧縮機のように容器の中の冷媒や油が存在する
特殊な空間内でモータを動かす場合、容器の内と外を結
ぶための端子の数が増してしまうと形状やコスト、信頼
性などの面で制約を受けてしまう。このため、その位置
検出センサ11を不要とすることが望ましい。However, by providing the position detection sensor 11 as in the conventional SR motor driving device, the number of connections coming out of the SR motor increases.
For example, when operating a motor in a special space where refrigerant or oil exists in a container, such as a compressor, if the number of terminals for connecting the inside and outside of the container increases, the shape, cost, and reliability will increase. And so on. Therefore, it is desirable that the position detection sensor 11 be unnecessary.
【0010】SRモータの場合、DCブラシレスモータ
のように回転子5にマグネットがないため固定子巻線3
と鎖交する磁束の変化を利用することはできない。そこ
で、固定子突極2に対する回転子突極6の位置によって
固定子突極2の巻線3のインダクタンスが変化するとい
うSRモータの特性を利用して回転子突極6の位置を検
出することができる。In the case of an SR motor, since the rotor 5 has no magnet unlike a DC brushless motor, the stator winding 3
It is not possible to use the change of the magnetic flux linking with. Therefore, the position of the rotor salient pole 6 is detected by utilizing the characteristic of the SR motor that the inductance of the winding 3 of the stator salient pole 2 changes depending on the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2. Can be.
【0011】図12は回転子突極6の回転角に対する固
定子突極巻線3のインダクタンスの一般的な変化を示し
たものである。図12の回転角θ1はインダクタンスが
最小で、固定子突極2と回転子突極6の位置関係は図1
1(a)のようになっている。そこから図11(b)の
ように時計方向に回転すると、図12のθ2のように固
定子突極巻線3のインダクタンスは増加していく。図1
1(c)の位置では、図12のθ3のように最大値とな
る。さらに図11(d)のように回転させると、図12
のθ4のようにインダクタンスは減少していく。このよ
うに、固定子突極2に対する回転子突極6の位置によっ
て固定子突極2の巻線インダクタンスの大きさは、図1
2のように周期的に変化する。FIG. 12 shows a general change in the inductance of the stator salient pole winding 3 with respect to the rotation angle of the rotor salient pole 6. 12 has the minimum inductance, and the positional relationship between the stator salient poles 2 and the rotor salient poles 6 is shown in FIG.
1 (a). Then, when the clockwise rotation is performed as shown in FIG. 11B, the inductance of the stator salient pole winding 3 increases as shown by θ2 in FIG. FIG.
At the position of 1 (c), the maximum value is obtained as shown by θ3 in FIG. Further rotation as shown in FIG.
As shown in θ4, the inductance decreases. As described above, the magnitude of the winding inductance of the stator salient pole 2 depends on the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2, as shown in FIG.
It changes periodically like 2.
【0012】従って、固定子巻線3を励磁するときの固
定子突極2に対する回転子突極6の位置をあらかじめ決
めておき、その時の固定子巻線のインダクタンスを求
め、その値に達したときの固定子突極2を励磁するタイ
ミングを作るようにすれば、図9の位置検出センサ11
を設けなくても回転子突極6に同期して固定子突極2を
励磁することができる。Accordingly, the position of the rotor salient poles 6 with respect to the stator salient poles 2 when exciting the stator windings 3 is determined in advance, and the inductance of the stator windings at that time is obtained. If the timing for exciting the stator salient poles 2 is made, the position detection sensor 11 shown in FIG.
, The stator salient poles 2 can be excited in synchronization with the rotor salient poles 6.
【0013】このように、インダクタンスの値が分かれ
ば、固定子突極2に対する回転子突極6の位置を推定す
ることができるが、図12からも分かるように回転子突
極角θ3を中心に対称的になっているため、インダクタ
ンスの値から一義的に回転子突極6の位置を検出するこ
とはできない。しかし、SRモータの駆動タイミング
上、任意の固定子突極2を励磁しているときは、その直
前に励磁していた固定子突極2の巻線インダクタンスは
減少しているので、この期間にインダクタンスの値を検
出すれば、固定子突極2に対する回転子突極6の位置が
一義的に決まってくる。If the value of the inductance is known, the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2 can be estimated. As can be seen from FIG. Therefore, the position of the rotor salient pole 6 cannot be uniquely detected from the value of the inductance. However, when an arbitrary stator salient pole 2 is excited due to the drive timing of the SR motor, the winding inductance of the stator salient pole 2 that has been excited immediately before is reduced. If the value of the inductance is detected, the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2 is uniquely determined.
【0014】ただし、固定子突極2との位置関係が分か
るのは固定子突極2に最も近い回転子突極6との位置関
係であり、回転子のある決まった突極との位置関係は分
からない。しかし、固定子突極2を励磁するタイミング
は、回転子の決まった突極との位置関係で切り換えるの
ではなく、固定子突極2の近傍にある回転子突極6の位
置で決まるため、その位置関係は必要ない。However, the positional relationship between the stator salient pole 2 and the stator salient pole 2 can be understood from the positional relationship between the stator salient pole 2 and the nearest rotor salient pole 6, and the positional relationship between the rotor and the fixed salient pole. I do not know. However, the timing for exciting the stator salient poles 2 is determined not by the positional relationship with the fixed salient poles of the rotor but by the position of the rotor salient poles 6 near the stator salient poles 2. That positional relationship is not required.
【0015】このように、SRモータの特性を生かし、
固定子突極巻線のインダクタンスを検出することにより
回転子突極の位置を検出したものとして、例えば、特開
平6−189580号公報に記載された技術がある。こ
のブラシレス整流モータの各相巻線へ加えられる電力信
号の切換え周波数を制御する装置は、巻線のインダクタ
ンスとRC回路からなるタンク回路へ低電力の周波数信
号F1を供給し、インダクタンスの変化に応じて変化す
るタンク回路の共振周波数F0の包絡線の変化がその共
振周波数信号の振幅の移動平均値より大きいか小さいか
により、またはF1−F0の最小値を検出して回転位置
を見つけようというものである。しかし、雑音を除くた
めに低電力の周波数信号F1を生成する回路や発振信号
の振幅を出力する絶対値回路などが必要となり、回路が
複雑になってしまうという問題があった。As described above, taking advantage of the characteristics of the SR motor,
As a technique for detecting the position of the rotor salient pole by detecting the inductance of the stator salient pole winding, there is a technique described in, for example, JP-A-6-189580. The device for controlling the switching frequency of the power signal applied to each phase winding of the brushless commutation motor supplies a low-power frequency signal F1 to a tank circuit including an inductance of the winding and an RC circuit, and responds to a change in the inductance. The change of the envelope of the resonance frequency F0 of the tank circuit which is larger or smaller than the moving average of the amplitude of the resonance frequency signal, or by detecting the minimum value of F1-F0 to find the rotational position. It is. However, a circuit that generates the low-power frequency signal F1 and an absolute value circuit that outputs the amplitude of the oscillation signal are required to remove noise, and the circuit is complicated.
【0016】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、専用の回転位置検出センサを用
いることなしに、簡単な回路により、SRモータの回転
子に対する固定子の位置を検出する小型で、信頼性の高
いセンサレスモータの回転子位置検出装置を得ることを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the position of the stator with respect to the rotor of the SR motor can be determined by a simple circuit without using a dedicated rotational position detection sensor. It is an object of the present invention to obtain a small and highly reliable sensor-less motor rotor position detecting device.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この発明に係わるセンサ
レスモータの回転子位置検出装置は、固定子巻線のイン
ダクタンス成分と前記固定子巻線の端子間に接続したコ
ンデンサの共振現象を用いた発振回路と、発振回路の発
振信号周波数の周波数値を変換する信号変換回路と、を
備え、信号変換回路の変換された出力に応じて回転子の
位置を検出するものである。According to the present invention, there is provided a rotor position detecting device for a sensorless motor, wherein an oscillation using an inductance component of a stator winding and a resonance phenomenon of a capacitor connected between terminals of the stator winding is provided. A circuit for converting a frequency value of an oscillation signal frequency of the oscillation circuit; and detecting a position of the rotor in accordance with a converted output of the signal conversion circuit.
【0018】また、信号変換回路は発振周波数値を等価
的に電圧に変換するf/V変換回路または発振周波数値
をパルス数として測定するパルス数測定回路であって、
信号変換回路により変換された電圧またはパルス数と回
転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧ま
たはパルス数とにより回転子の位置を検出するものであ
る。The signal conversion circuit may be an f / V conversion circuit for converting an oscillation frequency value into a voltage equivalently or a pulse number measurement circuit for measuring the oscillation frequency value as the number of pulses.
The position of the rotor is detected by the voltage or pulse number converted by the signal conversion circuit and the voltage or pulse number determined in advance corresponding to the position of the rotor salient pole.
【0019】また、センサレスモータを駆動するために
固定子巻線に励磁している期間は回転子の位置を検出し
ないように回転位置検出回路を制御するものである。Further, during the period when the stator winding is energized to drive the sensorless motor, the rotation position detection circuit is controlled so as not to detect the position of the rotor.
【0020】また、発振回路にスイッチ手段を備え、セ
ンサレスモータを駆動するために固定子巻線に励磁して
いる期間は前記スイッチ手段により発振回路を停止させ
るものである。Further, the oscillation circuit is provided with switch means, and the oscillation circuit is stopped by the switch means during a period when the stator winding is excited to drive the sensorless motor.
【0021】また、回転位置検出回路は、信号変換回路
により変換された信号をあらかじめ定められた信号と比
較する比較回路と、比較回路の出力と励磁する相の前に
励磁していた固定子巻線への励磁信号とを判定する論理
回路と、を備えたものである。The rotational position detecting circuit includes a comparing circuit for comparing the signal converted by the signal converting circuit with a predetermined signal, and a stator winding which has been excited before the phase for exciting the output of the comparing circuit. And a logic circuit for determining an excitation signal to the line.
【0022】回転子の回転により固定子巻線の変化する
インダクタンス成分と固定子巻線の端子間に接続したコ
ンデンサとで共振現象を発生させる発振回路と、発振回
路に接続され発振回路により生成された発振信号周波数
の周波数値を変換する信号変換回路と、信号変換回路に
より変換された信号とあらかじめ記憶された信号を比較
する比較回路と、比較回路の出力と固定子巻線への励磁
信号とを判定する論理回路と、を備えたものである。An oscillation circuit that generates a resonance phenomenon by an inductance component that changes in the stator winding due to rotation of the rotor and a capacitor connected between terminals of the stator winding, and an oscillation circuit that is connected to the oscillation circuit and generated by the oscillation circuit. A signal conversion circuit for converting the frequency value of the oscillation signal frequency, a comparison circuit for comparing the signal converted by the signal conversion circuit with a signal stored in advance, and an output of the comparison circuit and an excitation signal to the stator winding. And a logic circuit for determining
【0023】また、固定子巻線を励磁する相の前に励磁
していた期間で、回転子の位置を検出する回転位置検出
回路と、を備えたものである。[0023] Further, a rotation position detecting circuit for detecting the position of the rotor during a period in which the stator winding is excited before the phase for exciting the stator winding is provided.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、実施の形態
1を図を用いて説明する。図1は実施の形態1である回
転子位置検出装置を備えたセンサレスSRモータの駆動
装置の構成図であり、説明をしやすくするため、1相分
(ここではU相)について示している。図2は回転子位
置検出装置の動作波形図である。図1において10はS
Rモータを駆動するための電流を供給する母線電圧であ
り、一般に交流電源をダイオードにより整流して生成さ
れる。8aは固定子巻線3の一端と母線電圧10間に接
続されたトランジスタ、8bは固定子巻線3の他端とG
ND間に接続されたトランジスタ、9aは固定子巻線3
の一端とGND間に接続されたダイオード、9bは固定
子巻線3の他端と母線電圧10の間に接続されたダイオ
ードである。12はトランジスタ対8a、8bを固定子
巻線励磁信号によってON−OFFさせる制御回路であ
る。また固定子巻線3の一端には抵抗15とコンデンサ
13が接続され、コンデンサ13は母線電圧のGNDと
は異なる第2のGNDに接続されている。抵抗15の他
端はNOTゲート16の入力端子に接続され、NOTゲ
ート16の出力端子とコンデンサ14が固定子巻線3の
他端と接続されている。またコンデンサ14はコンデン
サ13と同様に第2のGNDに接続されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a driving device for a sensorless SR motor including a rotor position detection device according to the first embodiment, and illustrates one phase (here, U phase) for ease of description. FIG. 2 is an operation waveform diagram of the rotor position detection device. In FIG. 1, 10 is S
A bus voltage that supplies a current for driving the R motor, and is generally generated by rectifying an AC power supply with a diode. 8a is a transistor connected between one end of the stator winding 3 and the bus voltage 10, and 8b is a transistor connected to the other end of the stator winding 3 and G
The transistor connected between ND, 9a is the stator winding 3
9b is a diode connected between the other end of the stator winding 3 and the bus voltage 10; Reference numeral 12 denotes a control circuit for turning on / off the transistor pairs 8a and 8b by a stator winding excitation signal. A resistor 15 and a capacitor 13 are connected to one end of the stator winding 3, and the capacitor 13 is connected to a second GND different from the bus voltage GND. The other end of the resistor 15 is connected to the input terminal of the NOT gate 16, and the output terminal of the NOT gate 16 and the capacitor 14 are connected to the other end of the stator winding 3. The capacitor 14 is connected to the second GND like the capacitor 13.
【0025】点線で囲われた部分で固定子巻線3を含む
LCの発振回路20が構成される。母線電圧10とは別
の検出用電源である直流電源21により発振回路20を
動作させる。図1に示す発振回路20はコルピッツ発振
回路を用いた例であり、この発振回路20の発振周波数
fは f=1/(2×π×√(L×C)) …………(1) C=C13×C14/(C13+C14) …………(2) となる。ここで、πは円周率、Lは固定子巻線3のイン
ダクタンス値、C13およびC14はそれぞれコンデン
サ13および14の既知の容量である。An LC oscillation circuit 20 including the stator winding 3 is constituted by a portion surrounded by a dotted line. The oscillation circuit 20 is operated by a DC power supply 21 which is a detection power supply different from the bus voltage 10. The oscillation circuit 20 shown in FIG. 1 is an example using a Colpitts oscillation circuit, and the oscillation frequency f of the oscillation circuit 20 is f = 1 / (2 × π × √ (L × C)) (1) C = C13 × C14 / (C13 + C14) (2) Here, π is a circular constant, L is an inductance value of the stator winding 3, and C13 and C14 are known capacities of the capacitors 13 and 14, respectively.
【0026】つづいて動作について説明する。前述のよ
うに固定子巻線3のインダクタンス値Lは回転子突極6
の位置に応じて、図2(a)に示すように変化する。こ
こで(1)式よりLの変化に応じて発振周波数fが変化
し、発振回路20は図2(b)に示す発振信号を出力す
る。(1)式より、インダクタンス値Lが小さいときは
発振回路20の発振周波数fが高く、Lが大きいときは
fが低くなる。つづいて、この発振信号がf/V変換回
路17に入力される。f/V変換回路17は入力された
発振信号の発振周波数fを等価的にアナログ電圧Vに変
換する回路であり、周波数fが高いときはアナログ電圧
Vを大きく、fが低いときはVを小さく出力し、図2
(b)に示す発振信号が入力されると、f/V変換回路
17は図2(c)のf/V変換電圧を出力する。出力さ
れたf/V変換電圧が回転位置検出回路18に入力され
る。回転位置検出回路18では入力されたf/V変換電
圧とあらかじめ設定された電圧Vsの大小を比較し、図
2(d)に示す回転位置検出電圧を出力する。ここでV
sをあらかじめ設定された固定子突極2に対する回転子
突極6の位置のインダクタンス値に対応した電圧に設定
することにより、図2(d)の回転位置検出電圧の立ち
下がりタイミングが回転子突極6の位置検出信号とな
る。Next, the operation will be described. As described above, the inductance value L of the stator winding 3 is
Changes as shown in FIG. Here, from equation (1), the oscillation frequency f changes according to the change of L, and the oscillation circuit 20 outputs the oscillation signal shown in FIG. From equation (1), when the inductance value L is small, the oscillation frequency f of the oscillation circuit 20 is high, and when L is large, f is low. Subsequently, the oscillation signal is input to the f / V conversion circuit 17. The f / V conversion circuit 17 is a circuit for equivalently converting the oscillation frequency f of the input oscillation signal into an analog voltage V. When the frequency f is high, the analog voltage V is increased, and when the frequency f is low, V is decreased. Output, Figure 2
When the oscillation signal shown in (b) is input, the f / V conversion circuit 17 outputs the f / V conversion voltage of FIG. The output f / V conversion voltage is input to the rotational position detection circuit 18. The rotation position detection circuit 18 compares the input f / V conversion voltage with a predetermined voltage Vs and outputs a rotation position detection voltage shown in FIG. Where V
By setting s to a voltage corresponding to a predetermined inductance value of the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2, the fall timing of the rotational position detection voltage in FIG. It becomes a position detection signal of the pole 6.
【0027】例えば固定子巻線3のインダクタンスLの
最小値が1mH、最大値が7mH程度のときは、コンデ
ンサ13および14の値をC13=C14=0.1μF
程度にすると、発振周波数fが8.5〜22.5kHz
まで広範囲で変化するため、f/V変換電圧も広範囲で
変化させることができ、安価な回路構成で精度良く回転
子突極6の位置を検出することができる。位置検出信号
を制御回路12に送り、制御回路12は送られた位置検
出信号から固定子巻線3を励磁するタイミングを計算
し、トランジスタ対8をONまたはOFFする信号をト
ランジスタ対8に出力する。同様にして、V相とW相に
対しても行う。上記の方法によれば、従来のように回転
軸4の回転角を検出する位置検出センサ11を設けるこ
となく、安価な回路構成で回転子突極6の位置に同期し
て固定子突極2を励磁することができる。For example, when the minimum value of the inductance L of the stator winding 3 is about 1 mH and the maximum value is about 7 mH, the values of the capacitors 13 and 14 are set to C13 = C14 = 0.1 μF.
Oscillation frequency f is 8.5 to 22.5 kHz
Since the f / V conversion voltage varies over a wide range, the f / V conversion voltage can be varied over a wide range, and the position of the rotor salient pole 6 can be accurately detected with an inexpensive circuit configuration. The position detection signal is sent to the control circuit 12, and the control circuit 12 calculates the timing for exciting the stator winding 3 from the sent position detection signal, and outputs a signal for turning on or off the transistor pair 8 to the transistor pair 8. . In the same manner, the same is performed for the V phase and the W phase. According to the above method, the position of the stator salient pole 2 is synchronized with the position of the rotor salient pole 6 with an inexpensive circuit configuration without providing the position detection sensor 11 for detecting the rotation angle of the rotating shaft 4 unlike the conventional method. Can be excited.
【0028】なお、本実施の形態では発振回路20にコ
ルピッツ発振回路を用いた例について示したが、ハート
レー発振回路などの別の方式の発振回路を用いても同様
の効果が得られる。また発振回路20の内部のコンデン
サ13および14を母線電圧10のGNDとは異なる第
2のGNDに接続したが、これはノイズなどの誤動作に
対して、更に精度良く回転子位置を検出するためであ
る。すなわち、SRモータを駆動するための電流の影響
を受けにくくなることにより精度良く回転し位置を検出
することが出来る。但し、母線電圧10のGNDと接続
しても同様の効果が得られる。直流電源21は商用電源
などからダイオードにより整流すれば得ることが出来、
個々に電源トランスを用いればアースを別にすることが
出来る。また上記説明は4個の回転子突極に対する3相
6個の固定子突極の構成で説明したが、回転子突極と固
定子突極の組み合わせはどのような数字のものであって
も良いし、又、単純な構成図で説明したごとくこのよう
な簡略化が可能であれば3相でなく例えば2相であって
も同様な効果を奏し得る。In this embodiment, an example in which a Colpitts oscillation circuit is used as the oscillation circuit 20 has been described. However, similar effects can be obtained by using another type of oscillation circuit such as a Hartley oscillation circuit. Also, the capacitors 13 and 14 inside the oscillation circuit 20 are connected to the second GND different from the GND of the bus voltage 10, in order to detect the rotor position with higher accuracy against malfunction such as noise. is there. In other words, the position can be detected with high accuracy by being less affected by the current for driving the SR motor. However, the same effect can be obtained by connecting to a GND having a bus voltage of 10. The DC power supply 21 can be obtained by rectifying with a diode from a commercial power supply or the like.
If a power transformer is used individually, the ground can be separated. In the above description, the three salient poles and three stator salient poles for four rotor salient poles have been described. However, the combination of the rotor salient poles and the stator salient poles may be any number. Also, if such simplification is possible as described in the simple configuration diagram, the same effect can be obtained not only in three phases but also in two phases, for example.
【0029】本発明は、上記で説明したようにf/V変
換回路17を使用した例を示した。このf/V変換回路
は特定の周波数に対しては特定の電圧を出力するもので
この周波数信号の大小に関係なく周波数値が決まれば出
力が決まるものである。f/V変換回路は積分器やコン
デンサ、抵抗などが一体となった汎用ICとして市販さ
れている。このように周波数値を電圧と言うごとく全く
種類の異なる信号に変換することによりノイズなどの雑
音を防ぐことが出来る。図9にこの発明のf/V変換回
路17ではなくパルス数測定回路30を使用した一例を
示す。このパルス数測定回路は共振回路で生成された大
きさも周波数値も変動する周波数信号を特定のレベルの
電圧値における周波数の立ち上がり部を検出することに
よりパルスとしてカウントすることが出来、このパルス
を時間当たりもしくは一定時間内のパルス数として捉
え、あらかじめマイコン内に記憶され、設定されたパル
ス数/時間と比較することにより回転子の位置を検出す
ることが、f/V変換回路でなくパルス数測定回路を使
用した場合でも図2(c)と同様に処理できる。図2に
おける横軸は回転子突極位置であり、図2(b)信号に
より特定電圧における周波数の立ち上がり部を検出する
ことによりパルスを検出でき、図2(c)の縦軸をパル
ス数/時間とすれば所定のパルス数(相当する電圧Vs
の線と同様に判断)より多いか少ないかに基づいて図2
(d)のごとく回転位置(縦軸はパルス数となる)を検
出することが出来る。The present invention has shown an example in which the f / V conversion circuit 17 is used as described above. This f / V conversion circuit outputs a specific voltage for a specific frequency, and the output is determined if the frequency value is determined regardless of the magnitude of the frequency signal. The f / V conversion circuit is commercially available as a general-purpose IC in which an integrator, a capacitor, a resistor, and the like are integrated. By converting a frequency value into a completely different kind of signal such as a voltage, noise such as noise can be prevented. FIG. 9 shows an example in which the pulse number measurement circuit 30 is used instead of the f / V conversion circuit 17 of the present invention. This pulse number measurement circuit can count the frequency signal generated by the resonance circuit, which fluctuates in both magnitude and frequency value, as a pulse by detecting a rising edge of the frequency at a specific level voltage value, and this pulse can be counted in time. Detecting the position of the rotor by comparing it with the set number of pulses / time, which is stored in the microcomputer in advance, as a hit or the number of pulses within a certain time, is not a f / V conversion circuit but a pulse number measurement. Even when a circuit is used, processing can be performed in the same manner as in FIG. The horizontal axis in FIG. 2 is a rotor salient pole position, and a pulse can be detected by detecting a rising portion of a frequency at a specific voltage based on the signal in FIG. 2B, and the vertical axis in FIG. If the time is a predetermined number of pulses (corresponding voltage Vs
Judgment in the same way as the line in FIG. 2)
As shown in (d), the rotational position (the vertical axis represents the number of pulses) can be detected.
【0030】実施の形態2.この発明の実施の形態を図
にて説明する。図3は実施の形態2である回転子位置検
出装置を備えたセンサレスSRモータの駆動装置の構成
図であり、実施の形態1に示す駆動装置の固定子巻線3
とコンデンサ13および14の間にスイッチ回路19を
設けたものである。図3において実施の形態1で示した
図1と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明
を省略する。図4は回転子位置検出装置の動作波形図で
ある。つづいて動作について説明する。制御回路12が
トランジスタ対8をONさせると、母線電圧10→トラ
ンジスタ8a→固定子巻線3→トランジスタ8bの経路
でSRモータの駆動電流が流れる。駆動電流が流れてい
るときは、スイッチ回路19をOFFさせて、発振回路
20の動作を停止させる。またトランジスタ対8がOF
Fのときにスイッチ回路19をONさせて、発振回路2
0を動作させる。つまり固定子巻線3に駆動電流が流れ
ていないときにのみ発振回路20を動作させるようにし
たものである。Embodiment 2 FIG. An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a configuration diagram of a driving device for a sensorless SR motor including a rotor position detecting device according to the second embodiment, and illustrates a stator winding 3 of the driving device according to the first embodiment.
A switch circuit 19 is provided between the capacitor 13 and the capacitors 13 and 14. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 4 is an operation waveform diagram of the rotor position detection device. Next, the operation will be described. When the control circuit 12 turns on the transistor pair 8, a drive current of the SR motor flows through a path of the bus voltage 10, the transistor 8a, the stator winding 3, and the transistor 8b. When the drive current is flowing, the switch circuit 19 is turned off, and the operation of the oscillation circuit 20 is stopped. The transistor pair 8 is OF
At the time of F, the switch circuit 19 is turned on, and the oscillation circuit 2
Operate 0. That is, the oscillation circuit 20 is operated only when the drive current is not flowing through the stator winding 3.
【0031】次に以上の動作を図4により詳しく説明す
る。前述のように固定子巻線3のインダクタンス値Lは
回転子突極6の位置に応じて、図4(a)に示すように
変化する。固定子巻線励磁信号である駆動信号が図4
(e)である。駆動信号によりトランジスタ対8がON
しているときは、スイッチ回路19をOFFさせるた
め、発振回路20は動作せず、発振周波数f=0であ
る。トランジスタ対8がOFFしているときは、発振回
路が通常の動作を行うため、実施の形態1で示したとお
り固定子巻線3のインダクタンス値に応じて発振し、発
振回路20は図4(b)に示す発振信号を出力する。つ
づいて、この発振信号がf/V変換回路17に入力され
る。トランジスタ対8がONしているときは発振周波数
f=0であるため、f/V変換回路17の出力であるf
/V変換電圧もV=0となり、f/V変換回路17は図
4(c)に示すf/V変換電圧を出力する。出力された
f/V変換電圧が回転位置検出回路18に入力される。
回転位置検出回路18では入力されたf/V変換電圧と
あらかじめ設定された電圧Vsの大小を比較し、図4
(d)に示す回転位置検出電圧を出力する。図4(d)
の回転位置検出電圧の立ち下がりタイミングが回転子突
極6の位置検出信号となる。Next, the above operation will be described in detail with reference to FIG. As described above, the inductance value L of the stator winding 3 changes according to the position of the rotor salient pole 6 as shown in FIG. The drive signal which is the stator winding excitation signal is shown in FIG.
(E). Transistor pair 8 is turned on by drive signal
In this case, since the switch circuit 19 is turned off, the oscillation circuit 20 does not operate, and the oscillation frequency f = 0. When the transistor pair 8 is OFF, the oscillation circuit performs a normal operation, and therefore oscillates according to the inductance value of the stator winding 3 as described in the first embodiment, and the oscillation circuit 20 shown in FIG. The oscillation signal shown in b) is output. Subsequently, the oscillation signal is input to the f / V conversion circuit 17. Since the oscillation frequency f = 0 when the transistor pair 8 is ON, the output f / V conversion circuit 17 outputs f
The V conversion voltage also becomes V = 0, and the f / V conversion circuit 17 outputs the f / V conversion voltage shown in FIG. The output f / V conversion voltage is input to the rotational position detection circuit 18.
The rotational position detection circuit 18 compares the input f / V conversion voltage with a predetermined voltage Vs,
The rotational position detection voltage shown in (d) is output. FIG. 4 (d)
The fall timing of the rotation position detection voltage is a position detection signal of the rotor salient pole 6.
【0032】この位置検出信号を制御回路12に送り、
制御回路12は送られた位置検出信号から固定子巻線3
を励磁するタイミングを計算し、トランジスタ対8をO
NまたはOFFする信号をトランジスタ対8に出力す
る。同様にして、V相とW相に対しても行う。SRモー
タの駆動電流は制御回路の出力信号の電流と比較すると
非常に大きな電流が流れているため、駆動電流により発
振回路20やf/V変換回路17などに悪影響を及ぼ
し、回路が誤動作したり、最悪の場合には回路の破壊に
至る可能性もある。上記の方法によれば、駆動電流が流
れているときはスイッチ回路19をOFFさせることに
より、駆動電流の影響を防止して、信頼性の高いSRモ
ータの駆動回路を得ることができる。ここでスイッチ回
路19にリレーやトランジスタなどを用いることによ
り、安価な回路構成で上記の効果を得られる。This position detection signal is sent to the control circuit 12,
The control circuit 12 determines the stator winding 3 based on the position detection signal sent.
Is calculated, and the transistor pair 8 is set to O
An N or OFF signal is output to the transistor pair 8. In the same manner, the same is performed for the V phase and the W phase. Since the drive current of the SR motor is very large compared to the output signal current of the control circuit, the drive current adversely affects the oscillation circuit 20, the f / V conversion circuit 17, and the like, and the circuit may malfunction. In the worst case, the circuit may be destroyed. According to the above method, by turning off the switch circuit 19 when the drive current is flowing, the influence of the drive current can be prevented, and a highly reliable SR motor drive circuit can be obtained. Here, by using a relay, a transistor, or the like for the switch circuit 19, the above effects can be obtained with an inexpensive circuit configuration.
【0033】実施の形態3.この発明の実施の形態を図
にて説明する。図5は実施の形態3を示す図であり、実
施の形態1の図1で示した回転子位置検出装置の回転位
置検出回路18の構成図である。図5において22、2
3は検出用電源21の電圧Vccを分圧して電圧Vsを
生成する抵抗、24はf/V変換電圧を電圧Vsと比較
するコンパレータ、25はANDゲートである。次に動
作を説明する。まず、検出用電源21の電圧Vccを抵
抗22と23で分圧し、電圧Vsを生成する。生成され
た電圧Vsは抵抗22と23の抵抗値がそれぞれR2
2、R23であるとすると、 Vs=Vcc×R23/(R22+R23) …………(3) となり、Vsを固定子突極2に対する回転子突極6の位
置に対応した値になるようにR22とR23を設定す
る。Embodiment 3 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows the third embodiment, and is a configuration diagram of the rotation position detection circuit 18 of the rotor position detection device shown in FIG. 1 of the first embodiment. In FIG.
Reference numeral 3 denotes a resistor for dividing the voltage Vcc of the detection power supply 21 to generate a voltage Vs, reference numeral 24 denotes a comparator for comparing the f / V conversion voltage with the voltage Vs, and reference numeral 25 denotes an AND gate. Next, the operation will be described. First, the voltage Vcc of the detection power supply 21 is divided by the resistors 22 and 23 to generate the voltage Vs. The generated voltage Vs is such that the resistances of the resistors 22 and 23 are R2
Assuming that R2 is R23, Vs = Vcc × R23 / (R22 + R23) (3), and R22 is set so that Vs becomes a value corresponding to the position of the rotor salient pole 6 with respect to the stator salient pole 2. And R23 are set.
【0034】一方、実施の形態1の発振回路20の発振
信号により、f/V変換回路17で生成されたf/V変
換電圧がコンパレータ24に入力される。そして、コン
パレータ24は、f/V変換電圧を抵抗22と23で設
定された電圧Vsと比較する。比較した結果をANDゲ
ート25に入力する。またANDゲート25に固定子巻
線励磁信号である駆動信号を入力することにより、SR
モータの駆動電流が流れているときは回転位置検出電圧
をOFFするようにする。このANDゲート25の出力
が回転位置検出信号となる。On the other hand, the f / V conversion voltage generated by the f / V conversion circuit 17 is input to the comparator 24 according to the oscillation signal of the oscillation circuit 20 of the first embodiment. Then, the comparator 24 compares the f / V conversion voltage with the voltage Vs set by the resistors 22 and 23. The result of the comparison is input to the AND gate 25. By inputting a drive signal as a stator winding excitation signal to the AND gate 25,
When the motor drive current is flowing, the rotational position detection voltage is turned off. The output of the AND gate 25 becomes a rotation position detection signal.
【0035】次に、以上の動作を図6により詳しく説明
する。実施の形態1に示した図6(c)に示すf/V変
換電圧は、コンパレータ24により抵抗22と23で設
定された電圧Vsと比較され、f/V変換電圧がVs以
下のときに、コンパレータ24は”H”を出力し、f/
V変換電圧がVs以上のときにコンパレータ24は”
L”を出力する(図6(f)の比較出力電圧参照)。こ
のコンパレータ24の出力である比較出力電圧がAND
ゲート25に入力されているが、固定子巻線励磁信号で
ある駆動信号(図6(e)参照)がANDゲート25に
入力されているため、駆動信号が”H”になるまで、A
NDゲート25は”L”を出力する。駆動信号が”H”
になったタイミングでANDゲート25は”H”を出力
する。f/V変換電圧がVs以上になるタイミングでA
NDゲート25は”L”を出力し、回転位置検出電圧と
なる(図6(d)参照)。この立ち下がりタイミングが
回転子突極6の位置検出信号となる。この位置検出信号
を制御回路12に送り、制御回路12は送られた位置検
出信号から固定子巻線3を励磁するタイミングを計算
し、トランジスタ対8をONまたはOFFする信号をト
ランジスタ対8に出力する。同様にして、V相とW相に
対しても行う。Next, the above operation will be described in detail with reference to FIG. The f / V conversion voltage shown in FIG. 6C shown in the first embodiment is compared with the voltage Vs set by the resistors 22 and 23 by the comparator 24. When the f / V conversion voltage is equal to or lower than Vs, The comparator 24 outputs “H” and outputs f /
When the V conversion voltage is equal to or higher than Vs, the comparator 24
L ”(see the comparison output voltage in FIG. 6F). The comparison output voltage output from the comparator 24 is AND
Although a drive signal (see FIG. 6E), which is a stator winding excitation signal, is input to the AND gate 25, the signal A is input until the drive signal becomes “H”.
The ND gate 25 outputs “L”. Drive signal is “H”
At this time, the AND gate 25 outputs "H". At the timing when the f / V conversion voltage becomes Vs or more, A
The ND gate 25 outputs “L” and becomes the rotational position detection voltage (see FIG. 6D). This fall timing becomes the position detection signal of the rotor salient pole 6. This position detection signal is sent to the control circuit 12, and the control circuit 12 calculates the timing for exciting the stator winding 3 from the sent position detection signal, and outputs a signal for turning on or off the transistor pair 8 to the transistor pair 8. I do. In the same manner, the same is performed for the V phase and the W phase.
【0036】前述のとおり、SRモータの駆動電流は制
御回路の出力信号の電流と比較すると非常に大きな電流
が流れているため、駆動電流により発振回路20やf/
V変換回路17などに悪影響を及ぼす可能性があるが、
上記の方法によれば、駆動電流が流れているときは回転
位置検出電圧をOFFすることにより、簡素な回路構成
により固定子巻線3のインダクタンスを検出し、回転子
の位置を検出することができる。As described above, since the drive current of the SR motor is very large compared to the output signal current of the control circuit, the oscillation circuit 20 and the f /
There is a possibility of adversely affecting the V conversion circuit 17 and the like,
According to the above method, when the drive current is flowing, the rotation position detection voltage is turned off, so that the inductance of the stator winding 3 can be detected with a simple circuit configuration, and the position of the rotor can be detected. it can.
【0037】実施の形態4.この発明の実施の形態を図
にて説明する。図7は実施の形態4を示す図であり、実
施の形態3の図5にNOTゲート26を付加して、NO
Tゲート26に励磁する前の相の駆動信号を入力した回
転位置検出回路18の構成図である。図8は回転位置検
出回路18の動作説明図である。図7において実施の形
態3で示した図5と同一または相当部分には同じ符号を
付し、説明は省略する。26は入力されるW相駆動信号
を反転するNOTゲートである。Embodiment 4 FIG. An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram showing the fourth embodiment, in which a NOT gate 26 is added to FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a rotational position detection circuit 18 to which a drive signal of a phase before excitation is input to a T gate 26. FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the rotation position detection circuit 18. 7, the same or corresponding portions as those in FIG. 5 shown in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. A NOT gate 26 inverts the input W-phase drive signal.
【0038】次に動作を図7、図8により説明する。ま
ず、検出用電源21の電圧Vccを抵抗22と23で分
圧し、電圧Vsを生成する。一方、f/V変換回路17
で生成されたf/V変換電圧(図8(c)参照)がコン
パレータ24に入力される。そして、コンパレータ24
において、f/V変換電圧を電圧Vsと比較し、図8
(f)に示す比較出力電圧を出力する。この比較出力電
圧がANDゲート25に入力されているが、前の相の固
定子巻線励磁信号であるW相駆動信号(図8(g)参
照)がANDゲート25に入力されているため、W相駆
動信号が”H”になるまで、ANDゲート25は”L”
を出力する。W相駆動信号が”H”になったタイミング
でANDゲート25は”H”を出力する。f/V変換電
圧がVs以上になるタイミングでANDゲート25は”
L”を出力し、回転位置検出電圧となる(図8(d)参
照)。この立ち下がりタイミングが回転子突極6の位置
検出信号となる。この位置検出信号を制御回路12に送
り、制御回路12は送られた位置検出信号から固定子巻
線3を励磁するタイミングを計算し、トランジスタ対8
をONまたはOFFする信号をトランジスタ対8に出力
する。同様にして、V相とW相に対しても行う。Next, the operation will be described with reference to FIGS. First, the voltage Vcc of the detection power supply 21 is divided by the resistors 22 and 23 to generate the voltage Vs. On the other hand, the f / V conversion circuit 17
The f / V conversion voltage (see FIG. 8 (c)) generated by the above is input to the comparator 24. And the comparator 24
In FIG. 8, the f / V conversion voltage is compared with the voltage Vs.
The comparison output voltage shown in (f) is output. Although this comparison output voltage is input to the AND gate 25, since the W-phase drive signal (see FIG. 8 (g)) which is the stator winding excitation signal of the previous phase is input to the AND gate 25, Until the W-phase drive signal becomes “H”, the AND gate 25 becomes “L”.
Is output. The AND gate 25 outputs “H” at the timing when the W-phase drive signal becomes “H”. When the f / V conversion voltage becomes equal to or higher than Vs, the AND gate 25 outputs “
L "is output and becomes a rotational position detection voltage (see FIG. 8D). This fall timing becomes a position detection signal of the rotor salient pole 6. This position detection signal is sent to the control circuit 12, and control is performed. The circuit 12 calculates the timing for exciting the stator winding 3 from the sent position detection signal, and calculates the transistor pair 8
Is output to the transistor pair 8. In the same manner, the same is performed for the V phase and the W phase.
【0039】図8(g)に示すとおり、通常はU相→V
相→W相→U相の順に通電することにより、SRモータ
は一定方向に回転を続けることができる。また前述のと
おり、例えば、U相の通電が終了し、V相に通電してい
るときもU相の固定子巻線3の両端には逆起電力が発生
し、この逆起電力のエネルギーは図1に示すダイオード
9a、9bを通って回生されることがある。しかし通常
の場合、W相の通電中であれば、U相の逆起電力のエネ
ルギーはすべて回生されており、固定子巻線3には電流
が流れていない場合が多い。回生期間は固定子巻線3の
両端に電圧が残っているため、この期間でインダクタン
スの検出を行うと、逆起電力により発振回路20やf/
V変換回路17などに悪影響を及ぼし、回路が誤動作す
る可能性があり、正確にインダクタンスの検出を行えな
い場合がある。上記の方法によれば、U相の固定子巻線
3に電流が流れていないW相の通電期間においてU相の
回転位置を検出するようにしたため、簡素な回路構成に
より更に精度良く固定子巻線3のインダクタンスを検出
し、回転子の位置を検出することができる。As shown in FIG. 8 (g), usually U-phase → V
By energizing in the order of phase → W phase → U phase, the SR motor can continue rotating in a fixed direction. Further, as described above, for example, when the U-phase power supply is completed and the V-phase power supply is performed, a back electromotive force is generated at both ends of the U-phase stator winding 3, and the energy of the back electromotive force is It may be regenerated through the diodes 9a and 9b shown in FIG. However, in the usual case, during the energization of the W-phase, the energy of the U-phase back electromotive force is all regenerated, and in many cases, no current flows through the stator winding 3. Since a voltage remains at both ends of the stator winding 3 during the regeneration period, if the inductance is detected during this period, the oscillation circuit 20 or f /
This may have an adverse effect on the V conversion circuit 17 and the like, causing the circuit to malfunction, and may not accurately detect the inductance. According to the above-described method, the U-phase rotational position is detected during the W-phase energizing period in which no current flows through the U-phase stator winding 3. Therefore, the stator winding is more accurately detected with a simple circuit configuration. By detecting the inductance of the wire 3, the position of the rotor can be detected.
【0040】上記の説明ではセンサレスSRモータの構
造と特性により説明してきたが、固定子巻線のインダク
タンス成分と固定子巻線の端子間に接続したコンデンサ
の共振現象を用いた発振回路を備え、発振回路により固
定子巻線のインダクタンスに応じた発振周波数が変化す
るモータであれば何でも良いことは明らかである。例え
ば固定子巻線は上記の例のような集中巻きでない分布巻
きでも可能である。また永久磁石を使用したDC−BL
Mでも可能である。In the above description, the structure and characteristics of the sensorless SR motor have been described. However, an oscillation circuit using an inductance component of the stator winding and a resonance phenomenon of a capacitor connected between terminals of the stator winding is provided. Obviously, any motor can be used as long as the oscillation frequency changes according to the inductance of the stator winding by the oscillation circuit. For example, the stator winding may be a distributed winding other than the concentrated winding as in the above example. DC-BL using permanent magnet
M is also possible.
【0041】[0041]
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。この発
明に係わるセンサレスモータの回転子位置検出装置は、
固定子巻線のインダクタンス成分と固定子巻線の端子間
に接続したコンデンサの共振現象を用いた発振回路を備
え、発振回路により固定子巻線のインダクタンスに応じ
た発振周波数の変化から回転子の位置を検出する回転子
位置検出回路と、を備え、発振回路にて生成された共振
周波数の周波数値により回転子の位置を検出するので、
位置検出センサを設けることなく、単純な回路構成で回
転子の位置を検出することができる精度の良い装置を得
ることが出来る。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. A rotor position detecting device for a sensorless motor according to the present invention includes:
An oscillation circuit that uses the inductance of the stator winding and the resonance phenomenon of a capacitor connected between the terminals of the stator winding is provided, and the oscillation circuit changes the oscillation frequency according to the inductance of the stator winding. A rotor position detection circuit that detects the position, and detects the position of the rotor by the frequency value of the resonance frequency generated by the oscillation circuit,
An accurate device capable of detecting the position of the rotor with a simple circuit configuration without providing a position detection sensor can be obtained.
【0042】また、信号変換回路は発振周波数値を等価
的に電圧に変換するf/V変換回路または発振周波数値
をパルス数として測定するパルス数測定回路であって、
信号変換回路により変換された電圧またはパルス数と回
転子の位置に対応してあらかじめ定められた電圧または
パルス数とにより回転子の位置を検出するので、小型で
信頼性の高い回転子位置検出装置を得ることができる。The signal conversion circuit is an f / V conversion circuit for converting an oscillation frequency value equivalently to a voltage or a pulse number measurement circuit for measuring the oscillation frequency value as the number of pulses.
Since the position of the rotor is detected by the voltage or the number of pulses converted by the signal conversion circuit and the voltage or the number of pulses determined in advance corresponding to the position of the rotor, a small and highly reliable rotor position detecting device. Can be obtained.
【0043】また、センサレスモータを駆動するために
固定子巻線に励磁している期間は回転子の位置を検出し
ないように回転位置検出回路を制御するので、駆動電流
の影響を防止して、信頼性の高い回転子位置検出装置を
得ることができる。Further, during the period when the stator windings are energized to drive the sensorless motor, the rotation position detection circuit is controlled so as not to detect the position of the rotor. A highly reliable rotor position detecting device can be obtained.
【0044】また、発振回路にスイッチ手段を備え、セ
ンサレスモータを駆動するために固定子巻線に励磁して
いる期間は前記スイッチ手段により発振回路を停止させ
るので、駆動電流の影響を防止して、信頼性の高い回転
子位置検出装置を得ることができる。Also, the oscillation circuit is provided with switch means, and the oscillation circuit is stopped by the switch means during the period when the stator winding is energized to drive the sensorless motor. Thus, a highly reliable rotor position detecting device can be obtained.
【0045】また、回転位置検出回路は、f/V変換回
路により変換された電圧またはパルス数をあらかじめ定
められた電圧またはパルス数と比較する比較回路と、比
較回路の出力と励磁する相の前に励磁していた固定子巻
線への励磁信号とを判定する論理回路と、を備えたの
で、簡素な回路構成で回転子位置検出装置を得ることが
できる。Further, the rotational position detection circuit includes a comparison circuit for comparing the voltage or pulse number converted by the f / V conversion circuit with a predetermined voltage or pulse number, and an output before the phase of the output of the comparison circuit to be excited. And a logic circuit for judging the excitation signal to the stator winding which has been energized, so that the rotor position detecting device can be obtained with a simple circuit configuration.
【0046】また、回転子の回転により固定子巻線の変
化するインダクタンス成分と固定子巻線の端子間に接続
したコンデンサとで共振現象を発生させる発振回路と、
発振回路に接続され発振回路により生成された発振信号
周波数の周波数値を変換する信号変換回路と、信号変換
回路により変換された信号とあらかじめ記憶された信号
を比較する比較回路と、比較回路の出力と固定子巻線へ
の励磁信号とを判定する論理回路と、を備えたので、簡
素な回路構成で回転子位置検出装置を得ることができ
る。An oscillation circuit for generating a resonance phenomenon by an inductance component of the stator winding that changes due to the rotation of the rotor and a capacitor connected between the terminals of the stator winding;
A signal conversion circuit connected to the oscillation circuit for converting a frequency value of an oscillation signal frequency generated by the oscillation circuit, a comparison circuit for comparing the signal converted by the signal conversion circuit with a signal stored in advance, and an output of the comparison circuit And a logic circuit for determining an excitation signal to the stator windings, so that a rotor position detecting device can be obtained with a simple circuit configuration.
【0047】また、固定子巻線を励磁する相の前に励磁
していた期間で、回転子の位置を検出する回転位置検出
回路と、を備えたので、駆動電流の影響を防止して、信
頼性の高い回転子位置検出装置を得ることができる。In addition, since there is provided a rotation position detection circuit for detecting the position of the rotor during a period in which the stator coil is excited before the phase in which the stator winding is excited, the influence of the drive current can be prevented. A highly reliable rotor position detecting device can be obtained.
【図1】 この発明の実施の形態1である回転子位置検
出装置を備えたセンサレスSRモータの駆動回路の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a drive circuit of a sensorless SR motor including a rotor position detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態1である回転子位置検
出装置の動作波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of the rotor position detection device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態2である回転子位置検
出装置を備えたセンサレスSRモータの駆動回路の構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a drive circuit of a sensorless SR motor including a rotor position detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態2である回転子位置検
出装置の動作波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms of a rotor position detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態3である回転子位置検
出装置の回転位置検出回路の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a rotation position detection circuit of a rotor position detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態3である回転子位置検
出装置の動作波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of a rotor position detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態4である回転子位置検
出装置の回転位置検出回路の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a rotation position detection circuit of a rotor position detection device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態4である回転子位置検
出装置の動作波形を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing operation waveforms of a rotor position detection device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態の一例である回転子位
置検出装置を備えたセンサレスSRモータの駆動回路の
構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a drive circuit of a sensorless SR motor including a rotor position detection device according to an embodiment of the present invention.
【図10】 従来の一般的なSRモータとその駆動回路
の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional general SR motor and its driving circuit.
【図11】 一般的なSRモータの固定子と回転子の位
置関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between a stator and a rotor of a general SR motor.
【図12】 一般的なSRモータの固定子巻線のインダ
クタンス変化を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a change in inductance of a stator winding of a general SR motor.
1 固定子、2 固定子突極、3 固定子巻線、5 回
転子、6 回転子突極、7 駆動回路、8a、8b ト
ランジスタ、9a、9b ダイオード、10母線電圧、
13、14 コンデンサ、15、22、23 抵抗、1
6、26 NOTゲート、17 f/V変換回路、18
回転位置検出回路、19 スイッチ回路、20 発振
回路、21 検出用電源、24 コンパレータ、25
ANDゲート。1 stator, 2 stator salient poles, 3 stator windings, 5 rotors, 6 rotor salient poles, 7 drive circuit, 8a, 8b transistor, 9a, 9b diode, 10 bus voltage,
13, 14 Capacitor, 15, 22, 23 Resistance, 1
6, 26 NOT gate, 17 f / V conversion circuit, 18
Rotational position detection circuit, 19 switch circuit, 20 oscillation circuit, 21 detection power supply, 24 comparator, 25
AND gate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝田 芳雄 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5H550 AA09 BB06 BB08 CC05 DD09 HA01 HA07 JJ02 JJ12 JJ15 JJ22 JJ27 LL21 LL35 5H560 AA02 BB04 BB18 DA12 DC11 SS06 TT02 TT07 UA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshio Takita 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Mitsubishi Electric Corporation (reference) 5H550 AA09 BB06 BB08 CC05 DD09 HA01 HA07 JJ02 JJ12 JJ15 JJ22 JJ27 LL21 LL35 5H560 AA02 BB04 BB18 DA12 DC11 SS06 TT02 TT07 UA02
Claims (7)
の変化するインダクタンス成分と前記固定子巻線の端子
間に接続したコンデンサとで共振現象を発生させる発振
回路と、前記発振回路に接続され前記発振回路により生
成された発振信号周波数の周波数値を変換し信号を出力
する信号変換回路と、前記信号変換回路からの出力に応
じて回転子の位置を検出する回転子位置検出回路と、を
備え、前記発振回路にて生成される共振周波数の周波数
値により回転子の位置を検出することを特徴とするセン
サレスモータの回転位置検出装置1. An oscillation circuit for generating a resonance phenomenon by an inductance component of a stator winding that changes according to a rotating position of a rotor and a capacitor connected between terminals of the stator winding, and connected to the oscillation circuit. A signal conversion circuit that converts a frequency value of an oscillation signal frequency generated by the oscillation circuit and outputs a signal, a rotor position detection circuit that detects a position of a rotor according to an output from the signal conversion circuit, A rotational position detecting device for a sensorless motor, wherein the rotational position is detected by a frequency value of a resonance frequency generated by the oscillation circuit.
電圧に変換するf/V変換回路または発振周波数値をパ
ルス数として測定するパルス数測定回路であって、前記
信号変換回路により変換された電圧またはパルス数と回
転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧ま
たはパルス数とにより前記回転子の位置を検出する回転
位置検出回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の
センサレスモータの回転子位置検出装置。2. The signal conversion circuit according to claim 1, wherein the signal conversion circuit is an f / V conversion circuit for converting an oscillation frequency value into a voltage equivalently or a pulse number measurement circuit for measuring the oscillation frequency value as the number of pulses. 2. A rotation position detection circuit for detecting a position of the rotor by using a voltage or a pulse number determined in advance and a voltage or a pulse number predetermined in accordance with the position of the rotor salient pole. Rotor position detection device for sensorless motor.
子巻線に励磁している期間は回転子の位置を検出しない
ように回転位置検出回路を制御することを特徴とする請
求項1または2記載のセンサレスモータの回転子位置検
出装置。3. The rotation position detection circuit according to claim 1, wherein the rotation position detection circuit is controlled so as not to detect the position of the rotor during a period when the stator winding is energized to drive the sensorless motor. Rotor position detection device for sensorless motor.
レスモータを駆動するために固定子巻線に励磁している
期間は前記スイッチ手段により前記発振回路を停止させ
ることを特徴とする請求項1または2記載のセンサレス
モータの回転子位置検出装置。4. The oscillation circuit according to claim 1, wherein said oscillation circuit is provided with switch means, and said oscillation circuit is stopped by said switch means during a period when the stator winding is excited to drive the sensorless motor. 2. The rotor position detecting device for a sensorless motor according to 2.
より変換された信号をあらかじめ定められた信号と比較
する比較回路と、前記比較回路の出力と励磁する相の前
に励磁していた固定子巻線への励磁信号とを判定する論
理回路と、を備えたことを特徴とする請求項1または2
記載のセンサレスモータの回転子位置検出装置。5. A rotator position detection circuit comprising: a comparison circuit for comparing a signal converted by a signal conversion circuit with a predetermined signal; and a fixed circuit which is excited before a phase for exciting an output of the comparison circuit. 3. A logic circuit for determining an excitation signal to a slave winding.
A rotor position detecting device for a sensorless motor as described in the above.
の変化するインダクタンス成分と前記固定子巻線の端子
間に接続したコンデンサとで共振現象を発生させる発振
回路と、前記発振回路に接続され前記発振回路により生
成される発振信号周波数の周波数値を変換する信号変換
回路と、前記信号変換回路により変換された信号とあら
かじめ記憶された信号を比較する比較回路と、前記比較
回路の出力と前記固定子巻線への励磁信号とを判定する
論理回路と、を備えたことを特徴とするセンサレスモー
タの回転子位置検出装置。6. An oscillation circuit for generating a resonance phenomenon by an inductance component of a stator winding that changes according to a rotating position of a rotor and a capacitor connected between terminals of the stator winding, and connected to the oscillation circuit. A signal conversion circuit that converts a frequency value of an oscillation signal frequency generated by the oscillation circuit, a comparison circuit that compares the signal converted by the signal conversion circuit with a signal stored in advance, and an output of the comparison circuit. A logic circuit for determining an excitation signal to the stator windings. A rotor position detection device for a sensorless motor, comprising:
いた期間で、回転子の位置を検出することを特徴とする
請求項1〜6の内の少なくとも1項記載のセンサレスモ
ータの回転子位置検出装置。7. The sensorless motor according to claim 1, wherein the position of the rotor is detected during a period in which the stator winding is excited before a phase in which the stator winding is excited. Rotor position detector.
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JP2018065954A (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 住友ゴム工業株式会社 | Tire rubber composition and pneumatic tire |
KR20190108317A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 삼성전기주식회사 | Actuator of camera module |
JP2021083258A (en) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | ファナック株式会社 | Magnetic pole direction detection device and magnetic pole direction detection method |
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KR102561934B1 (en) * | 2018-03-14 | 2023-08-01 | 삼성전기주식회사 | Actuator of camera module |
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