JP2000324882A - Encoder for detecting magnetic pole of pm motor - Google Patents

Encoder for detecting magnetic pole of pm motor

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JP2000324882A
JP2000324882A JP11132206A JP13220699A JP2000324882A JP 2000324882 A JP2000324882 A JP 2000324882A JP 11132206 A JP11132206 A JP 11132206A JP 13220699 A JP13220699 A JP 13220699A JP 2000324882 A JP2000324882 A JP 2000324882A
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JP
Japan
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magnetic pole
phase
signal
mechanical angle
motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11132206A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Oguri
浩 小栗
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a signal transmission method, to enable detection with a small-scale circuit, and to enable omission of wiring by outputting a duty factor representing a magnetic pole position as a pulse signal continuously, and detecting the magnetic pole position. SOLUTION: Four signals of phase A/phase B/phase Z/RT are outputted from a position detector, and an RT signal is a pulse signal which represents position (mechanical angle) information by a duty factor. Namely, a mechanical angle is represented by a duty factor of on-duration/ off-duration, and the period of repetition represents one rotation of the mechanical angle, and the position of a magnetic pole is detected by on-time/off-time. A controller receives this signal, computes on-time/off-time, and confirms a present magnetic pole position. After controlling power on the controller side is supplied, identification of the initial value of the magnetic pole is performed, and operation is made possible, and zero degree of the mechanical angle is detected by an input of phase Z. Detection of the pole position becomes feasible by counting pulses of phases A and B, after inputting the phase Z.

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、PMモータの磁極
検出のためのエンコーダに関する。
The present invention relates to an encoder for detecting a magnetic pole of a PM motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7に示すように、可変速装置1でPM
モータ2の可変速を行う場合、磁極の位置を検出して制
御する必要があり、そのためには、磁極位置を検出する
エンコーダ(位置検出器とも言う)3が必要となる。信
号の形態としては、図8に示すように、ノイズ耐量の高
い平衡型の出力が多く、原信号に対し2本のツイストペ
ア線を用いる。従って、3つの信号を送りたい場合、信
号線は6本必要になる。従来のPMモータ磁極検出用エ
ンコーダにおいて、磁極位置を検出する方法は、次の3
つである。
2. Description of the Related Art As shown in FIG.
When performing variable speed of the motor 2, it is necessary to detect and control the position of the magnetic pole, and for that purpose, an encoder (also referred to as a position detector) 3 for detecting the magnetic pole position is required. As shown in FIG. 8, there are many balanced-type outputs having high noise immunity, and two twisted-pair wires are used for the original signal. Therefore, when transmitting three signals, six signal lines are required. In a conventional PM motor magnetic pole detection encoder, the method of detecting the magnetic pole position is as follows.
One.

【0003】〔方法1〕本方法は、磁極位置を検出する
ために、図9に示すように、A/B/Z相とU/V/W
相を用いて磁極位置を検出する方法である。従って、磁
極の位置を検出するために、180度ON/OFFの信
号を3本(U/V/W)使用し(120度位相差)現在
の磁極位置を検出する。U/V/W相の瞬時信号によ
り、図3に示すように6個のモードに別れ、結果的に3
60/6=60度の精度を得られ、位置検出を行う。こ
の信号は、電気角に合致しており、モータの極数が異な
ると、機械角と電気角の関係が変わる。例えば、2極の
場合:機械角1回転=電気角1回転、8極の場合:機械
角1回転=電気角4回転となる。
[Method 1] In this method, as shown in FIG. 9, an A / B / Z phase and a U / V / W
This is a method of detecting a magnetic pole position using a phase. Therefore, in order to detect the position of the magnetic pole, three 180 ° ON / OFF signals (U / V / W) are used (120 ° phase difference) to detect the current magnetic pole position. According to the instantaneous signal of the U / V / W phase, the mode is divided into six modes as shown in FIG.
An accuracy of 60/6 = 60 degrees is obtained, and position detection is performed. This signal matches the electrical angle, and if the number of poles of the motor is different, the relationship between the mechanical angle and the electrical angle changes. For example, in the case of two poles: one mechanical angle = one electrical angle, and in the case of eight poles: one mechanical angle = four electrical angles.

【0004】〔方法2〕本方法は、図10に示すよう
に、内部で検出した位置データをシリアル伝送を用い
て、連続的に送信する方法である。本方法は、配線が少
なく、また、図4に示すように、1回あたりの伝送デー
タ長を長くする事で、高分解能が実現可能である。伝送
部分は、専用のICを用い制御装置側の負担とならない
ような構成となっている。
[Method 2] As shown in FIG. 10, this method is a method of continuously transmitting position data detected internally using serial transmission. In this method, high resolution can be realized by reducing the number of wirings and increasing the transmission data length per transmission as shown in FIG. The transmission section is configured to use a dedicated IC so as not to burden the control device.

【0005】〔方法3〕本方法は、図11に示すよう
に、Z相にU/V/W相の信号を兼用したC相を出力す
る方法である。本方法は、方法1に比較し、専用の信号
線を持たず、Z相の信号にU/V/Wの信号状態を組み
込むことで、省線化をはかることができる。従って、図
5に示すように、正転/反転の判別を行うA/B相の信
号は、90度位相差を持つ信号で、A/B相の論理の関
係より、四つのモードが成立する。各モード毎に出力す
る信号を決定し、Z/U/V/W相の状態を出力する。
[Method 3] As shown in FIG. 11, this method is a method of outputting a C phase which also serves as a U / V / W phase signal to a Z phase. Compared to Method 1, this method does not have a dedicated signal line, and can incorporate U / V / W signal states into the Z-phase signal, thereby achieving line saving. Therefore, as shown in FIG. 5, the A / B phase signal for discriminating the normal rotation / reversal is a signal having a phase difference of 90 degrees, and four modes are established according to the logic relationship of the A / B phase. . A signal to be output is determined for each mode, and the state of the Z / U / V / W phase is output.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】〔方法1〕本方法で
は、磁極位置を検出するために、A/B/Z相とU/V
/W相を用いて磁極位置を検出するため、磁極位置を6
0度の精度で検出できるが、モータの極数毎に選定する
必要があり、エンコーダの種類が増えてしまうこと、配
線の数が多い(電源線を除いて12本必要)などの欠点
がある。
[Method 1] In this method, the A / B / Z phase and the U / V
/ W phase is used to detect the magnetic pole position.
Although it can be detected with an accuracy of 0 degrees, it must be selected for each number of poles of the motor, and it has disadvantages such as an increase in the number of encoders and a large number of wires (requiring 12 wires excluding the power supply wire). .

【0007】〔方法2〕本方法では、角度データをシリ
アル伝送で転送するため、言い換えると、モータの機械
角をシリアルデータで転送する方法であるため、方法1
の欠点を解消して、モータの極数によらず1種類で実現
可能(受け取り側で極数毎に計算)であり、省線化が可
能である。しかしながら、伝送部を専用のIC等で構成
することにより、シリアル伝送部を構成する部品の価格
が高くなり、結果的に全体の価格上昇となってしまうと
いう欠点がある。
[Method 2] In this method, since the angle data is transferred by serial transmission, in other words, the mechanical angle of the motor is transferred by serial data.
Can be realized by one type irrespective of the number of poles of the motor (calculation for each number of poles on the receiving side), and line saving can be achieved. However, configuring the transmission unit with a dedicated IC or the like has a disadvantage in that the price of the components constituting the serial transmission unit increases, resulting in an increase in the overall price.

【0008】〔方法3〕本方法は、Z相にU/V/W相
の信号を兼用して出力するため、方法1に対し省線化を
実現することができる。しかし、方法1と同様、モータ
の極数毎に選定する必要がある、或いはモータが回り出
さないと、磁極位置を検出できない欠点がある。A/B
相の組み合わせすべてを、1回が行わなければ、Z相/
U/V/W相の状態がわからず、A相1周期分の回転が
必要となる。
[Method 3] In this method, since the signals of the U / V / W phases are also used as the Z phase and output, the line saving can be realized compared to the method 1. However, similarly to the method 1, there is a disadvantage that it is necessary to select for each number of poles of the motor, or the magnetic pole position cannot be detected unless the motor starts rotating. A / B
If all phase combinations are not performed once, the Z phase /
The state of the U / V / W phase is not known, and rotation for one cycle of the A phase is required.

【0009】上述した従来技術の問題点から、次のよう
な機能が要請される。 1.モータの極数によらず1種類の位置検出器で実現す
る。 2.モータが停止状態で位置検出を行う。 3.省線化を実現する。 4.低コストを実現する。 本発明は、上記要求を満たすPMモータ磁極検出用エン
コーダを提供することを目的とする。
Due to the above-mentioned problems of the prior art, the following functions are required. 1. It is realized by one type of position detector regardless of the number of motor poles. 2. Position detection is performed with the motor stopped. 3. Realize line saving. 4. Realize low cost. An object of the present invention is to provide a PM motor magnetic pole detection encoder that satisfies the above requirements.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項1に係るPMモータ磁極検出用エンコーダ
は、磁極位置を検出するために、磁極位置を表すデュー
ティ比をパルス信号として出力することで、配線を省略
することが可能であると共に低コスト化が可能としたこ
とを特徴とする。上記目的を達成する本発明の請求項2
に係るPMモータ磁極検出用エンコーダは、請求項1に
おいて、前記パルス信号を連続的に出力することで、信
頼性を上げることができると共に制御側と同期の問題を
解決することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a PM motor magnetic pole detection encoder which outputs a duty ratio representing a magnetic pole position as a pulse signal to detect a magnetic pole position. By doing so, the wiring can be omitted and the cost can be reduced. Claim 2 of the present invention to achieve the above object
The PM motor magnetic pole detection encoder according to claim 1 is characterized in that, by continuously outputting the pulse signal, reliability can be improved and a problem of synchronization with the control side can be solved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係る位置検出
器の構成を図1に示す。位置検出器より出力される信号
は、図6に示すように、A相/B相/Z相/RTの4信
号であり、A相/B相/Z相は従来の信号と同じであ
る。本発明においては、RT信号を出力する点に特徴が
ある。RT信号は、図2に示すように、位置(機械角)
の情報をデューティ比で表すパルス信号とした。
FIG. 1 shows the configuration of a position detector according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the signals output from the position detector are four signals of A phase / B phase / Z phase / RT, and the A phase / B phase / Z phase are the same as the conventional signals. The present invention is characterized in that an RT signal is output. The RT signal has a position (mechanical angle) as shown in FIG.
Is a pulse signal represented by a duty ratio.

【0012】即ち、機械角を、ON幅/OFF幅よりな
るデューティ比で表し、ONの時間/OFFの時間によ
り磁極位置を検出する。繰り返しの周期が、機械角1回
転を示し、ONの時間/OFFの時間により、磁極位置
を検出する。ON/OFFの論理は逆でも構わない。磁
極位置が0度に近い場合は、OFFの幅が短くなると共
にONの幅が長くなり、磁極位置が360度に近い場合
には、OFFの幅が長くなると共にONの幅が短くなる
動作とする。
That is, the mechanical angle is represented by a duty ratio of ON width / OFF width, and the magnetic pole position is detected based on ON time / OFF time. The repetition cycle indicates one rotation of the mechanical angle, and the magnetic pole position is detected based on the ON time / OFF time. The logic of ON / OFF may be reversed. When the magnetic pole position is close to 0 degrees, the width of OFF becomes shorter and the width of ON becomes longer. When the magnetic pole position is closer to 360 degrees, the width of OFF becomes longer and the width of ON becomes shorter. I do.

【0013】制御装置側では、この信号を受信し、ON
/OFF時間を計算し、現在の磁極位置を確認する。制
御装置側の制御電源を投入後、磁極の初期値同定を行
い、運転を可能とし、Z相の入力により機械角0度を検
出する。
The control device receives this signal and turns it on.
Calculate the / OFF time and confirm the current magnetic pole position. After turning on the control power supply on the control device side, the initial value of the magnetic pole is identified, operation is enabled, and a mechanical angle of 0 degree is detected by inputting the Z phase.

【0014】Z相入力後、A/B相のパルスをカウント
することで、磁極位置を検出することが可能となるた
め、初期の磁極位置を検出する精度は、高性能を要求さ
れず、概略の位置検出で十分である。また、制御装置側
で専用のICを必要とせず、CPUの割り込み信号入力
を用いて、直接CPUで計測したり、安価なICの組み
合わせで実現可能である。また、RT信号を連続的に出
力することで、信頼性を上げることができると共に制御
側と同期の問題を解決することが可能である。
After the Z-phase input, by counting the A / B-phase pulses, the magnetic pole position can be detected. Therefore, the accuracy of the initial magnetic pole position detection is not required to be high performance. Position detection is sufficient. Further, the control device does not require a dedicated IC, and can be directly measured by the CPU using an interrupt signal input of the CPU, or can be realized by a combination of inexpensive ICs. Further, by continuously outputting the RT signal, it is possible to improve reliability and to solve the problem of synchronization with the control side.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば以下の効果を奏する。 1.機械角の信号を受け取ることが可能となり、制御側
で電気角の値に変換し制御で使用することでモータの極
数によらず1種類のエンコーダで実現できる。 2.追加する信号を1信号とすることで省線化が実現で
きる。 3.信号の伝達方法が単純であることより、小規模(低
コスト)な回路で検出が可能となる。 4.モータが回転していなくても、位置を検出できる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained as specifically described based on the embodiments. 1. A signal of the mechanical angle can be received, and the control side converts the value into an electrical angle value and uses it for control, so that it can be realized with one type of encoder regardless of the number of poles of the motor. 2. By making one signal to be added, line saving can be realized. 3. Since the signal transmission method is simple, detection can be performed with a small-scale (low-cost) circuit. 4. Even if the motor is not rotating, the position can be detected.

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

【図1】本発明の一実施例に係る検出器を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a detector according to one embodiment of the present invention.

【図2】RT信号出力を示すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing an RT signal output.

【図3】従来技術に係る位置検出方法(方法1)の各相
の信号出力を示すタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart illustrating signal output of each phase of a position detection method (method 1) according to the related art.

【図4】従来技術に係る位置検出方法(方法2)の各相
の信号出力を示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing signal output of each phase of a position detection method (method 2) according to the related art.

【図5】従来技術に係る位置検出方法(方法3)の各相
の信号出力を示すタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing signal output of each phase of a position detection method (method 3) according to the related art.

【図6】本発明の一実施例に係る各相の信号出力を示す
タイムチャートである。
FIG. 6 is a time chart showing signal output of each phase according to one embodiment of the present invention.

【図7】可変速型PMモータの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a variable speed PM motor.

【図8】可変速型PMモータの信号形態を示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a signal form of a variable speed PM motor.

【図9】従来技術に係る位置検出器の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a position detector according to the related art.

【図10】従来技術に係る位置検出器の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a position detector according to the related art.

【図11】従来技術に係る位置検出器の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a position detector according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 可変速装置 2 PMモータ 3 位置検出器 A,B,C,Z,U,V,W,RT 信号 1 variable speed device 2 PM motor 3 position detector A, B, C, Z, U, V, W, RT signals

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁極位置を検出するために、磁極位置を
表すデューティ比をパルス信号として出力することで、
配線を省略することが可能であると共に低コスト化が可
能としたことを特徴とするPMモータ磁極検出用エンコ
ーダ。
1. A duty ratio representing a magnetic pole position is output as a pulse signal in order to detect a magnetic pole position.
A PM motor magnetic pole detection encoder characterized in that the wiring can be omitted and the cost can be reduced.
【請求項2】 請求項1において、前記パルス信号を連
続的に出力することで、信頼性を上げることができると
共に制御側と同期の問題を解決することを特徴とするP
Mモータ磁極検出用エンコーダ。
2. The method according to claim 1, wherein by continuously outputting the pulse signal, reliability can be improved and a problem of synchronization with a control side can be solved.
M motor magnetic pole detection encoder.
JP11132206A 1999-05-13 1999-05-13 Encoder for detecting magnetic pole of pm motor Withdrawn JP2000324882A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013090567A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Deere & Co Method and system for estimating rotor angle of electric machine
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CN116576933A (en) * 2023-07-14 2023-08-11 微传智能科技(常州)有限公司 Intelligent metering method for measuring flow and flow direction

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