JP2001078481A - Dc brushless motor driver - Google Patents

Dc brushless motor driver

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JP2001078481A
JP2001078481A JP24843999A JP24843999A JP2001078481A JP 2001078481 A JP2001078481 A JP 2001078481A JP 24843999 A JP24843999 A JP 24843999A JP 24843999 A JP24843999 A JP 24843999A JP 2001078481 A JP2001078481 A JP 2001078481A
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JP
Japan
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brushless motor
phase
turned
pwm
switching
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Withdrawn
Application number
JP24843999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Hagiwara
充雄 萩原
Akiyoshi Sekine
章芳 関根
Yoriyuki Takegawa
順之 武川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Bosch Automotive Systems Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of a DC brushless motor driver by reducing switching losses, when a DC brushless motor is driven in a 180 deg. conducted state. SOLUTION: One turned-on switching transistor, two switching transistors which are turned on/off by PWM, and three turned-off switching transistors are selected from among the six switching transistors of a drive circuit 1, based on the position of the rotor of a DC brushless motor 2 and two switching transistors are turned on/off, while one switching transistor is turned on in each PWM period. Consequently, the DC brushless motor 2 is driven in a 180 deg. conducted state.

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DCブラシレスモー
タをPWM制御を介して180度通電駆動する駆動装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for driving a DC brushless motor 180 degrees through PWM control.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19はブラシレスモータの従来の18
0度通電駆動を説明するための説明図で、(a)は駆動
回路を示し、(b)は1PWM周期における図19
(a)のスイッチングトランジスタTu〜Tzのスイッ
チングパターンの一例を示している。駆動回路1は、6
個のスイッチングトランジスタTu,Tv,Tw,T
x,Ty,Tzを有し、直流電圧Eをスイッチングトラ
ンジスタTu〜Tzのオン/オフによってPWM制御
し、ブラシレスモータ2の三相Y結線された駆動巻線の
U相,V相,W相に180度通電することによって、永
久磁石ロータ2aを回転駆動するようになっている。ス
イッチングトランジスタTu〜Tzは例えば3KHzの
PWM周波数でオン/オフ駆動され、各PWM周期にお
いて、図19(b)に示すようにスイッチングトランジ
スタTu〜Tzの全てがオン/オフ制御される。これに
よって、各相U,V,Wに、正弦波電圧を印加し、12
0度の位相差をもつ三相の正弦波電流を与えることによ
って、回転磁界を発生させるようになっている。
FIG. 19 shows a conventional brushless motor.
FIGS. 19A and 19B are explanatory diagrams for explaining 0-degree energization driving, where FIG. 19A shows a driving circuit, and FIG.
3A shows an example of a switching pattern of the switching transistors Tu to Tz. The driving circuit 1
Switching transistors Tu, Tv, Tw, T
x, Ty, Tz, and PWM control of the DC voltage E by turning on / off the switching transistors Tu to Tz, so that the three-phase Y-connected drive windings of the brushless motor 2 become U-phase, V-phase, and W-phase. By applying a current of 180 degrees, the permanent magnet rotor 2a is rotationally driven. The switching transistors Tu to Tz are turned on / off at a PWM frequency of 3 KHz, for example, and in each PWM cycle, all the switching transistors Tu to Tz are on / off controlled as shown in FIG. As a result, a sine wave voltage is applied to each phase U, V, W,
By applying a three-phase sine wave current having a phase difference of 0 degree, a rotating magnetic field is generated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の18
0度通電駆動によれば、各PWM周期において、6個の
スイッチングトランジスタTu〜Tzの全てをオン/オ
フするので、合計12回ものターンオンおよびターンオ
フが行なわれることとなる。そのため、ターンオンおよ
びターンオフによるスイッチング損失が大になり、ドラ
イバ効率が低下するという問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION
According to the 0-degree energization drive, all of the six switching transistors Tu to Tz are turned on / off in each PWM cycle, so that a total of 12 turn-on and turn-off operations are performed. Therefore, there is a problem that switching loss due to turn-on and turn-off increases and driver efficiency decreases.

【0004】本発明は上記観点に基づいてなされたもの
で、その目的は、スイッチング損失を低減することがで
き、ドライバ効率を向上させることのできるDCブラシ
レスモータの駆動装置を提供することにある。
[0004] The present invention has been made based on the above-mentioned viewpoints, and an object of the present invention is to provide a DC brushless motor driving apparatus capable of reducing switching loss and improving driver efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明においては、DC
ブラシレスモータの三相駆動巻線の通電を制御する6個
のスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のP
WM制御を介して前記DCブラシレスモータを180度
通電駆動する駆動装置において、前記DCブラシレスモ
ータのロータ位置に基づいて、オンにする1つのスイッ
チング素子と、PWMでオン/オフする2つのスイッチ
ング素子と、オフにする3つのスイッチング素子とを選
択する選択手段を有し、各PWM周期において1つのス
イッチング素子のオンのもとで2つのスイッチング素子
をオン/オフすることにより、前記DCブラシレスモー
タを180度通電駆動するようにしたDCブラシレスモ
ータの駆動装置によって、上記目的を達成する。
According to the present invention, a DC is provided.
The brushless motor has six switching elements for controlling the energization of the three-phase drive windings.
In a drive device for energizing and driving the DC brushless motor through 180 degrees through WM control, one switching element that is turned on based on a rotor position of the DC brushless motor and two switching elements that are turned on / off by PWM are provided. , Three switching elements to be turned off, and by turning on / off two switching elements with one switching element turned on in each PWM cycle, the DC brushless motor is turned on and off by 180. The above object is attained by a DC brushless motor drive device which is driven by a current.

【0006】このような構成によれば、各PWM周期に
おいて2つのスイッチング素子だけがオン/オフされる
こととなるので、スイッチング素子のターンオンおよび
ターンオフの回数を極めて少なくすることができる。そ
のため、スイッチング損失が低減し、ドライバ効率が向
上する。
According to such a configuration, since only two switching elements are turned on / off in each PWM cycle, the number of turn-on and turn-off of the switching elements can be extremely reduced. Therefore, switching loss is reduced and driver efficiency is improved.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一例
を示す構成図で、図19と同符合のものは同一物を示し
ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing an example of the embodiment of the present invention.

【0008】駆動回路1の6個のスイッチングトランジ
スタTu,Tv,Tw,Tx,Ty,Tzはコントロー
ルユニット3によってPWM制御され、直流電圧Eがス
イッチングトランジスタTu〜TzのPWM制御を介し
てブラシレスモータ2のY結線された三相駆動巻線の各
相U,V,Wに与えられることによって、ブラシレスモ
ータ2が180度通電駆動されるようになっている。ス
イッチングトランジスタTuおよびTxはU相のスイッ
チング素子で、Tuが電源側に、Txがグランド側に設
けられている。スイッチングトランジスタTvおよびT
yはV相のスイッチング素子で、Tvが電源側に、Ty
がグランド側に設けられている。スイッチングトランジ
スタTwおよびTzはW相のスイッチング素子で、Tw
が電源側に、Tzがグランド側に設けられている。各ス
イッチングトランジスタTu〜Tzに並列挿入されたダ
イオードDu,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzは逆起電
力防止用である。コントロールユニット3には、ブラシ
レスモータ2の目標回転速度ωrefが与えられると共
に、永久磁石ロータ2aの回転角度位置を検出する位置
検出手段4からロータ位置θが与えられるようになっ
ている。なお、永久磁石ロータ2aとしては、ロータ位
置によってインダクタンスが殆ど変わらないSPM(Su
rface Permanent Magnet)タイプ、あるいは、ロータ位
置によってインダクタンスが変化するIPM(Interior
Permanent Magnet)タイプのいずれでもかまわない。
SPMタイプは、ロータ鉄心の表面に永久磁石が設けら
れたものであり、マグネットトルクのみを発生する。I
PMタイプは、永久磁石がロータ鉄心に埋め込まれたも
のであり、マグネットトルクに加えてリラクタンストル
クを発生する。
The six switching transistors Tu, Tv, Tw, Tx, Ty and Tz of the driving circuit 1 are PWM-controlled by the control unit 3, and the DC voltage E is controlled by the brushless motor 2 via the PWM control of the switching transistors Tu to Tz. Is applied to each phase U, V, and W of the Y-connected three-phase drive winding, so that the brushless motor 2 is driven by 180 degrees. The switching transistors Tu and Tx are U-phase switching elements. Tu is provided on the power supply side, and Tx is provided on the ground side. Switching transistors Tv and T
y is a V-phase switching element, Tv is on the power supply side, and Ty is
Are provided on the ground side. The switching transistors Tw and Tz are W-phase switching elements.
Are provided on the power supply side, and Tz is provided on the ground side. The diodes Du, Dv, Dw, Dx, Dy, and Dz inserted in parallel with the switching transistors Tu to Tz are for back electromotive force prevention. The control unit 3, along with the target rotational speed ωref of the brushless motor 2 is given, the rotor position theta M is adapted to be supplied from the position detecting means 4 for detecting the rotational angular position of the permanent magnet rotor 2a. In addition, as the permanent magnet rotor 2a, the SPM (Sumu) whose inductance hardly changes depending on the rotor position is used.
rface Permanent Magnet) type or IPM (Interior) whose inductance changes with rotor position
Permanent Magnet) type.
The SPM type has a permanent magnet provided on the surface of the rotor core, and generates only magnet torque. I
The PM type has a permanent magnet embedded in a rotor core, and generates reluctance torque in addition to magnet torque.

【0009】コントロールユニット3は、演算処理装置
として本例では、ディジタル信号高速処理用マイクロコ
ンピュータであるDSP(Digital Signal Processor)
5を有している。DSP5は、各PWM周期毎に、スイ
ッチングトランジスタTu〜Tzにおいて、オンにする
1つのスイッチングトランジスタと、PWMでオン/オ
フする2つのスイッチングトランジスタと、オフにする
3つのスイッチングトランジスタとを選択すると共に、
PWMでオン/オフする2つのスイッチングトランジス
タのデューティ比を設定することによって、各PWM周
期において1つのスイッチングトランジスタのオンのも
とで2つのスイッチングトランジスタをオン/オフする
ことにより直流電源EをPWM制御する。
In this embodiment, the control unit 3 is a DSP (Digital Signal Processor) which is a microcomputer for digital signal high-speed processing as an arithmetic processing unit.
Five. The DSP 5 selects one switching transistor to be turned on, two switching transistors to be turned on / off by PWM, and three switching transistors to be turned off among the switching transistors Tu to Tz for each PWM cycle,
By setting the duty ratio of two switching transistors that are turned on / off by PWM, the DC power source E is PWM-controlled by turning on / off two switching transistors in each PWM cycle while one switching transistor is on. I do.

【0010】スイッチングトランジスタTu〜Tzの選
択は、本例では、後述するブラシレスモータ2の三相駆
動巻線に与える電圧ベクトルVの位相θに基づいて行
なわれる。図2はスイッチングトランジスタTu〜Tz
の選択パターンを示す図である。図2から明らかなよう
に、電圧ベクトルVの位相θが0〜60度の場合に
は、オンにする1つのスイッチングトランジスタとして
Tyが、PWMでオン/オフする2つのスイッチングト
ランジスタとしてTw,Tuが、オフにする3つのスイ
ッチングトランジスタとしてTv,Tx,Tzが選択さ
れる。位相θが60〜120度の場合には、オンにす
る1つのスイッチングトランジスタとしてTuが、PW
Mでオン/オフする2つのスイッチングトランジスタと
してTy,Tzが、オフにする3つのスイッチングトラ
ンジスタとしてTv,Tw,Txが選択される。位相θ
が120〜180度の場合には、オンにする1つのス
イッチングトランジスタとしてTzが、PWMでオン/
オフする2つのスイッチングトランジスタとしてTu,
Tvが、オフにする3つのスイッチングトランジスタと
してTw,Tx,Tyが選択される。位相θが180
〜240度の場合には、オンにする1つのスイッチング
トランジスタとしてTvが、PWMでオン/オフする2
つのスイッチングトランジスタとしてTz,Txが、オ
フにする3つのスイッチングトランジスタとしてTu,
Tw,Tyが選択される。位相θが240〜300度
の場合には、オンにする1つのスイッチングトランジス
タとしてTxが、PWMでオン/オフする2つのスイッ
チングトランジスタとしてTv,Twが、オフにする3
つのスイッチングトランジスタとしてTu,Ty,Tz
が選択される。位相θが300〜360度の場合に
は、オンにする1つのスイッチングトランジスタとして
Twが、PWMでオン/オフする2つのスイッチングト
ランジスタとしてTx,Tyが、オフにする3つのスイ
ッチングトランジスタとしてTu,Tv,Tzが選択さ
れる。
[0010] Selection of the switching transistor Tu~Tz, in this example, is performed based on the phase theta V of the voltage vector V to be applied to three-phase drive winding of the brushless motor 2 to be described later. FIG. 2 shows switching transistors Tu to Tz.
It is a figure which shows the selection pattern of. As is clear from FIG. 2, when the phase θ V of the voltage vector V is 0 to 60 degrees, Ty as one switching transistor to be turned on, and Tw and Tu as two switching transistors to be turned on / off by PWM. However, Tv, Tx, and Tz are selected as three switching transistors to be turned off. When the phase theta V is 60 to 120 degrees, Tu is a single switching transistors to turn on, PW
Ty and Tz are selected as two switching transistors to be turned on / off by M, and Tv, Tw and Tx are selected as three switching transistors to be turned off. Phase θ
When V is 120 to 180 degrees, Tz as one switching transistor to be turned on is turned on / off by PWM.
Tu, as two switching transistors to be turned off,
Tw, Tx, and Ty are selected as three switching transistors that turn off Tv. Phase θ V is 180
In the case of up to 240 degrees, Tv as one switching transistor to be turned on is turned on / off by PWM.
Tz and Tx as one switching transistor, and Tu and Ts as three switching transistors to turn off.
Tw and Ty are selected. When the phase theta V is 240 to 300 degrees, Tx as one switching transistor to turn it, Tv as two switching transistors to be turned on / off by PWM, Tw is turned off 3
Tu, Ty, Tz as two switching transistors
Is selected. When the phase theta V is 300 to 360 degrees, Tw as one switching transistor to turn it, Tx as two switching transistors to be turned on / off by PWM, Ty is, Tu as three switching transistors to turn off, Tv and Tz are selected.

【0011】図3はブラシレスモータ2の三相駆動巻線
に与える電圧ベクトルVの求め方を示すベクトル図であ
る。図3において、V1,V2,V3,V4,V5およ
びV6は基本ベクトル、Iはブラシレスモータ2に与え
られる電流ベクトル、Φはブラシレスモータ2の永久磁
石ロータ2aによって与えられる主磁束ベクトルであ
る。基本ベクトルV1〜V6は、V1を0度すなわち原
点とする夫々60度の位相差をもつベクトルで、図4に
示すスイッチングパターンで与えられている。なお、V
0はゼロベクトルで、電圧ベクトルVに影響は与えな
い。原点すなわち基本ベクトルV1に対する電圧ベクト
ルVの位相θは、主磁束ベクトルΦの位相すなわちロ
ータ位置θに、主磁束ベクトルΦと電流ベクトルIと
の位相差θΦ と、電流ベクトルIと電圧ベクトルVと
の位相差θIVとを加えることによって与えられる。主
磁束ベクトルΦと電流ベクトルIとの位相差θΦIは、
最大トルクが発生するように設定され、モータ電流によ
る影響を無視すれば略90度である。電流ベクトルIと
電圧ベクトルVとの位相差θIVは、各相U,V,Wの
インダクタンスによって生ずる位相差であり、モータの
回転速度とロータ位置によって変化するインダクタンス
との関数になる。永久磁石ロータ2aがSPMタイプで
あれば、ロータ位置によってインダクタンスは殆ど変わ
らないので、位相差θIVは回転速度のみの関数とな
り、ブラシレスモータ2の実回転速度ωactに応じて
設定される。一方、永久磁石ロータ2aがIPMタイプ
であれば、実回転速度ωactおよびロータ位置に応じ
て変化するインダクタンスに従って設定される。このよ
うにロータ位置θに基づいて電圧ベクトルVの位相θ
を得ることで、スイッチングトランジスタTu〜Tz
を選択し、また、電圧ベクトルVに関連する2つの基本
ベクトルを特定する。すなわち、図3の状態であれば、
電圧ベクトルVの位相θが0〜60度の間であるの
で、オンにするスイッチングトランジスタとしてTy
を、PWMでオン/オフするスイッチングトランジスタ
としてTw,Tuを、オフにするスイッチングトランジ
スタとしてTv,Tx,Tzを選択し、2つの基本ベク
トルとしてV1,V2を特定する。永久磁石ロータ2a
すなわち主磁束ベクトルΦが図示矢印b方向に回転し、
電圧ベクトルVが基本ベクトルV2,V3の領域に入れ
ば、オンにするスイッチングトランジスタとしてTu
を、PWMでオン/オフするスイッチングトランジスタ
としてTy,Tzを、オフにするスイッチングトランジ
スタとしてTv,Tw,Txを選択し、2つの基本ベク
トルとしてV2,V3を特定することとなる。
FIG. 3 is a vector diagram showing a method of obtaining a voltage vector V applied to the three-phase driving winding of the brushless motor 2. 3, V1, V2, V3, V4, V5 and V6 are basic vectors, I is a current vector given to the brushless motor 2, and Φ is a main magnetic flux vector given by the permanent magnet rotor 2a of the brushless motor 2. The basic vectors V1 to V6 are vectors having a phase difference of 60 degrees with V1 being 0 degrees, that is, the origin, and are given by the switching pattern shown in FIG. Note that V
0 is a zero vector and does not affect the voltage vector V. The phase θ V of the voltage vector V with respect to the origin, that is, the basic vector V1, is the phase of the main magnetic flux vector Φ, that is, the rotor position θ M , the phase difference θ Φ I between the main magnetic flux vector Φ and the current vector I, the current vector I and the voltage And the phase difference θ IV from the vector V. The phase difference θ ΦI between the main magnetic flux vector Φ and the current vector I is
It is set so that the maximum torque is generated, and is approximately 90 degrees if the influence of the motor current is ignored. The phase difference θ IV between the current vector I and the voltage vector V is a phase difference caused by the inductance of each phase U, V, W, and is a function of the motor rotating speed and the inductance that changes depending on the rotor position. If the permanent magnet rotor 2a is of the SPM type, the inductance hardly changes depending on the rotor position. Therefore, the phase difference θ IV is a function of only the rotation speed, and is set according to the actual rotation speed ωact of the brushless motor 2. On the other hand, if the permanent magnet rotor 2a is of the IPM type, it is set according to the actual rotational speed ωact and the inductance that changes according to the rotor position. Phase theta of the thus voltage vector V based on the rotor position theta M
V , the switching transistors Tu to Tz
And identify two basic vectors associated with the voltage vector V. That is, in the state of FIG.
Since the phase theta V of the voltage vector V is between 0 and 60 degrees, Ty as a switching transistor to turn
Are selected as switching transistors to be turned on / off by PWM, Tv, Tx, and Tz are selected as switching transistors to be turned off, and V1 and V2 are specified as two basic vectors. Permanent magnet rotor 2a
That is, the main magnetic flux vector Φ rotates in the direction indicated by the arrow b,
When the voltage vector V enters the region of the basic vectors V2 and V3, the switching transistor to be turned on is Tu.
Are selected as Ty and Tz as switching transistors to be turned on / off by PWM, and Tv, Tw and Tx as switching transistors to be turned off, and V2 and V3 are specified as two basic vectors.

【0012】電圧ベクトルVの絶対値すなわち大きさA
は、ブラシレスモータ2の実回転速度ωactおよび目
標回転速度ωrefに基づいて与えられ、実回転速度ω
actが目標回転速度ωrefになるように設定され
る。実回転速度ωactはロータ位置θの時間当りの
変化量から求められる。電圧ベクトルVの位相θおよ
び大きさAを得ることで、電圧ベクトルVが位相θ
大きさAになるように、関連する2つの基本ベクトルの
合成割合、すなわち、PWMでオン/オフする2つのス
イッチングトランジスタのデューティ比を設定する。図
5〜図10は1PWM周期におけるスイッチングトラン
ジスタTu〜Tzのタイミングチャートで、図5は電圧
ベクトルVの位相θが0〜60度の場合、図6は60
〜120度の場合、図7は120〜180度の場合、図
8は180〜240度の場合、図9は240〜300度
の場合、図10は300〜360度の場合を夫々示して
いる。図5〜図10において、TPWMは1PWM周期
を示し、PWMでオン/オフする2つのスイッチングト
ランジスタのデューティ比が時間幅T,T,T
よって設定される。時間幅T,T,Tの合計は1
PWM周期TPWMである。時間幅Tは一方のスイッ
チングトランジスタのオン時間幅を表わし、時間幅T
は他方のスイッチングトランジスタのオン時間幅を表わ
しており、一方のスイッチングトランジスタのオンと他
方のスイッチングトランジスタのオンとはオーバーラッ
プすることなく連続している。時間幅Tは1つのスイ
ッチングトランジスタのみがオンで他のスイッチングト
ランジスタが全てオフのオープン期間である。このよう
な時間幅T,T,Tは下式によって設定される。
The absolute value of the voltage vector V, that is, the magnitude A
Is given based on the actual rotation speed ωact of the brushless motor 2 and the target rotation speed ωref.
act is set to the target rotation speed ωref. Actual rotational speed ωact is determined from the time per amount of change in rotor position theta M. By obtaining the phase θ V and the magnitude A of the voltage vector V, the composite ratio of the two related basic vectors, that is, on / off by PWM, such that the voltage vector V has the magnitude A at the phase θ V The duty ratio of the two switching transistors is set. 5 to 10 are timing charts of the switching transistors Tu to Tz in one PWM cycle. FIG. 5 shows a case where the phase θ V of the voltage vector V is 0 to 60 degrees, and FIG.
7 shows the case of 120 to 180 degrees, FIG. 8 shows the case of 180 to 240 degrees, FIG. 9 shows the case of 240 to 300 degrees, and FIG. 10 shows the case of 300 to 360 degrees. . 5 to 10, T PWM indicates one PWM cycle, and the duty ratio of two switching transistors that are turned on / off by PWM is set by the time widths T 1 , T 2 , and T 3 . The sum of the time widths T 1 , T 2 , and T 3 is 1
PWM period T PWM . Time width T 1 represents the ON time width of one of the switching transistors, the time width T 2
Represents the ON time width of the other switching transistor, and the ON of one switching transistor and the ON of the other switching transistor are continuous without overlapping. Only one switching transistor duration T 3 is open periods of all the other switching transistor is turned off ON. Such time widths T 1 , T 2 , T 3 are set by the following equations.

【数2】 上式において、θおよびθは関連する2つの基本ベ
クトルの夫々の位相である。電圧ベクトルVが図3の状
態であれば、θは基本ベクトルV1の位相すなわち0
度であり、θは基本ベクトルV2の位相すなわち60
度である。主磁束ベクトルΦが図示矢印b方向に回転
し、電圧ベクトルVが基本ベクトルV2,V3の領域に
入れば、θは基本ベクトルV2の位相すなわち60度
になり、θは基本ベクトルV3の位相すなわち120
度になる。なお、前述から明らかなように、Aは電圧ベ
クトルVの絶対値、θは電圧ベクトルVの位相であ
る。
(Equation 2) In the above equation, θ 1 and θ 2 are the respective phases of the two associated fundamental vectors. If the voltage vector V is in the state of FIG. 3, θ 1 is the phase of the basic vector V 1, that is, 0.
And θ 2 is the phase of the basic vector V2, ie, 60
Degrees. The main magnetic flux vector Φ is rotated in the arrow b direction, if the voltage vector V placed in the region of the base vector V2, V3, theta 1 becomes phase i.e. 60 ° of the basic vector V2, theta 2 phase of the basic vector V3 That is, 120
It becomes degree. As is apparent from the foregoing, A is the absolute value of the voltage vector V, the theta V is the phase of the voltage vector V.

【0013】このように、DSP5は、各PWM周期毎
に、位置検出手段4からのロータ位置θに基づいて電
圧ベクトルVの位相θを求めると共に、実回転速度ω
actおよび目標回転速度ωrefからその大きさAを
求め、オンにする1つのスイッチングトランジスタと、
PWMでオン/オフする2つのスイッチングトランジス
タと、オフにする3つのスイッチングトランジスタとを
選択すると共に、オン/オフする2つのスイッチングト
ランジスタのデューティ比を設定して、スイッチングト
ランジスタTu〜Tzを制御する。永久磁石ロータ2a
がSPMタイプであれば、ロータ位置に拘らずインダク
タンスは殆ど変化しないので、上述の制御によりブラシ
レスモータ2の各相U,V,Wに120度の位相差をも
つ正弦波電流が流れる。一方、永久磁石ロータ2aがI
PMタイプの場合には、ロータ位置によるインダクタン
スの変化で相電流に歪が生じるので、図1に破線で示す
ように相電流を検出する電流センサ6,7を設け、各相
U,V,Wの電流が正弦波になるように時間幅T,T
,Tを補正する。
As described above, the DSP 5 determines the phase θ V of the voltage vector V based on the rotor position θ M from the position detecting means 4 for each PWM cycle, and also determines the actual rotational speed ω.
one switching transistor that determines its magnitude A from act and the target rotation speed ωref and turns on;
Two switching transistors to be turned on / off by PWM and three switching transistors to be turned off are selected, and the duty ratio of the two switching transistors to be turned on / off is set to control the switching transistors Tu to Tz. Permanent magnet rotor 2a
Is an SPM type, since the inductance hardly changes regardless of the rotor position, a sine wave current having a phase difference of 120 degrees flows through each phase U, V, W of the brushless motor 2 by the above control. On the other hand, if the permanent magnet rotor 2a
In the case of the PM type, since the phase current is distorted due to the change in inductance depending on the rotor position, current sensors 6 and 7 for detecting the phase current are provided as shown by broken lines in FIG. The time widths T 1 , T
2 and T 3 are corrected.

【0014】位置検出手段4としては、ロータリエンコ
ーダ、ホール素子、あるいは後述するサーチコイルによ
る誘起電圧検出などを利用することができる。また、永
久磁石ロータ2aがIPMタイプである場合のようにロ
ータ位置によってインダクタンスが変わる場合には、相
電圧と相電流との位相差からインダクタンスの変化すな
わちロータ位置を検出するようにしてもよい。また、ロ
ータ位置によってインダクタンスが殆ど変わらないIP
Mタイプであれば、相電圧,相電流および回転速度に基
づいてモータ巻線の誘起電圧を求め、これによりロータ
位置を検出するようにすることもできる。その他、位置
検出手段4として周知の検出手段を適用することができ
る。
As the position detecting means 4, a rotary encoder, a Hall element, or the detection of an induced voltage by a search coil described later can be used. When the inductance changes depending on the rotor position, such as when the permanent magnet rotor 2a is of the IPM type, the change in the inductance, that is, the rotor position may be detected from the phase difference between the phase voltage and the phase current. In addition, IP whose inductance hardly changes depending on the rotor position
In the case of the M type, the induced voltage of the motor winding can be obtained based on the phase voltage, the phase current, and the rotation speed, and the rotor position can be detected accordingly. In addition, a known detecting unit can be applied as the position detecting unit 4.

【0015】図11はコントロールユニット3のDSP
5の制御フローチャートで、1PWM周期毎に行なわれ
る制御処理を示している。
FIG. 11 shows the DSP of the control unit 3.
5 is a control flowchart showing a control process performed every one PWM cycle.

【0016】ブラシレスモータ2が周知の起動手段によ
って起動され、永久磁石ロータ2aが回転状態であると
する。DSP5は、現在のPWM周期の開始で、先ずス
テップ10に入り、位置検出手段4からロータ位置θ
を取込む。次いで、ステップ11でロータ位置θの時
間当りの変化量からブラシレスモータ2の実回転速度ω
actを演算し、次ぎのステップ12でブラシレスモー
タ2の目標回転速度ωrefを取込み、ステップ13に
入る。ステップ13では、実回転速度ωactが目標回
転速度ωrefになるように、電圧ベクトルVの絶対値
すなわち大きさAを演算し、次ぎのステップ14で電圧
ベクトルVの位相θを演算する。電圧ベクトルVの位
相θは、前述したように、ロータ位置θに、主磁束
ベクトルΦと電流ベクトルIとの位相差θΦIと、電流
ベクトルIと電圧ベクトルVとの位相差θIVとを加え
ることによって与えられる。位相差θΦIは前述したよ
うにモータ電流による影響を無視すれば略90度である
が、モータ電流による影響を考慮する場合には、モータ
電流を検出し、その大きさに応じて調整するようにすれ
ばよい。位相差θIVは、永久磁石ロータ2aがSPM
タイプであれば、位相差θIVと実回転速度ωactと
の関係を表わすテーブルを用いて設定され、永久磁石ロ
ータ2aがIPMタイプであれば、位相差θIVと実回
転速度ωactとロータ位置に応じたインダクタンスの
変化との関係を表わすテーブルを用いて設定される。
It is assumed that the brushless motor 2 is started by well-known starting means, and the permanent magnet rotor 2a is rotating. At the start of the current PWM cycle, the DSP 5 first enters step 10, where the position detection means 4 sends the rotor position θ M
Take in. Then, actual rotational speed of the brushless motor 2 from the time per amount of change in rotor position theta M omega at step 11
ACT is calculated, and in the next step 12, the target rotation speed ωref of the brushless motor 2 is fetched. In step 13, the absolute value of the voltage vector V, that is, the magnitude A is calculated so that the actual rotation speed ωact becomes the target rotation speed ωref, and in the next step 14, the phase θ V of the voltage vector V is calculated. Phase theta V of the voltage vector V, as described above, the rotor position theta M, and the phase difference theta .PHI.I the main flux vector Φ and the current vector I, and the phase difference theta IV between the current vector I and the voltage vector V Given by adding As described above, the phase difference θΦI is approximately 90 degrees if the influence of the motor current is ignored. However, when the influence of the motor current is considered, the motor current is detected and adjusted according to the magnitude. What should I do? The phase difference θ IV is determined by the SPM of the permanent magnet rotor 2a.
If the type is set by using the table representing the relationship between the phase difference theta IV and the actual rotational speed Omegaact, if the permanent magnet rotor 2a is IPM type, to a phase difference theta IV actual rotational speed Omegaact the rotor position It is set using a table representing the relationship with the corresponding change in inductance.

【0017】その後ステップ15に入り、電圧ベクトル
Vの位相θを用いて、オンにする1つのスイッチング
トランジスタと、PWMでオン/オフする2つのスイッ
チングトランジスタと、オフにする3つのスイッチング
トランジスタとを選択する。位相θによるスイッチン
グトランジスタTu〜Tzの選択パターンは図2で述べ
た通りである。次いで、ステップ16に入り、電圧ベク
トルVが位相θで絶対値Aになるように、電圧ベクト
ルVの位相θおよび絶対値Aと、電圧ベクトルVに関
連する2つの基本ベクトルの位相θ,θとに基づい
て前述した式により、時間幅T,T,Tを演算
し、PWMでオン/オフする2つのスイッチングトラン
ジスタのデューティ比を設定する。次ぎのステップ17
では、ステップ15のスイッチングトランジスタTu〜
Tzの選択およびステップ16のデューティ比の設定に
従って、スイッチングトランジスタTu〜Tzを図5〜
図10に示したように制御する。PWMでオン/オフさ
れるのは2つのスイッチングトランジスタだけであり、
従って、図5〜図10から明らかなように、1PWM周
期TPWMにおけるスイッチングトランジスタTu〜T
zのターンオンおよびターンオフの回数は4回になる。
そのため、スイッチング損失を大幅に低減することがで
きる。なお、60度毎に1つのスイッチングトランジス
タがターンオンされるが、これはブラシレスモータの1
回転当り6回しかなく、極めて僅かな回数であり、スイ
ッチング損失への影響は無視することができる。ステッ
プ17の後はステップ18に入り、現在のPWM周期が
終了したか否かを判断し、終了することでステップ10
に戻り、次回のPWM周期について前述の制御を繰返
す。DSP5は、ディジタル信号をリアルタイムで処理
することができるので、このような高速処理に特に有効
に機能する。
Thereafter, the process proceeds to step 15, wherein one switching transistor to be turned on, two switching transistors to be turned on / off by PWM, and three switching transistors to be turned off are determined by using the phase θ V of the voltage vector V. select. Selection pattern of the switching transistor Tu~Tz by phase theta V is as described in FIG. Then, go to step 16, so that the voltage vector V becomes the absolute value A phase theta V, and the phase theta V and the absolute value A of the voltage vector V, the two basic vectors associated with the voltage vector V phase theta 1 , Θ 2 , the time widths T 1 , T 2 , and T 3 are calculated by the above-described equation, and the duty ratio of the two switching transistors that are turned on / off by PWM is set. Next Step 17
Then, in step 15, the switching transistors Tu to
According to the selection of Tz and the setting of the duty ratio in step 16, the switching transistors Tu to Tz are changed as shown in FIGS.
The control is performed as shown in FIG. Only two switching transistors are turned on / off by PWM,
Therefore, as is clear from FIGS. 5 to 10, the switching transistors Tu to T in one PWM cycle T PWM
The number of turn-on and turn-off of z is four.
Therefore, switching loss can be significantly reduced. One switching transistor is turned on every 60 degrees.
There are only 6 times per revolution, very few times and the effect on switching losses can be neglected. After step 17, step 18 is entered to determine whether or not the current PWM cycle has ended.
And the above-described control is repeated for the next PWM cycle. Since the DSP 5 can process digital signals in real time, it functions particularly effectively for such high-speed processing.

【0018】永久磁石ロータ2aがIPMタイプの場合
には、ロータ位置によるインダクタンスの変化で相電流
に歪が生じるので、前述したように、電流センサ6,7
により相電流を検出し、検出した相電流が正弦波になる
ように、ステップ16の時間幅T,T,Tを補正
する。
When the permanent magnet rotor 2a is of the IPM type, a distortion occurs in the phase current due to a change in the inductance depending on the rotor position.
, The time widths T 1 , T 2 , and T 3 in step 16 are corrected so that the detected phase current becomes a sine wave.

【0019】このような本例によれば、上述したように
スイッチング損失を大幅に低減することができることに
加えて、環流電流を有効に利用することができる。図1
2は図1の構成における環流電流を説明するための図で
ある。スイッチングトランジスタTu〜Tzの選択パタ
ーンが図5の状態である場合を例にすると、PWMでオ
ン/オフするスイッチングトランジスタTuがオンの間
は、一点鎖線cで示すように、スイッチングトランジス
タTu,U相,V相,スイッチングトランジスタTyを
通して相電流が流れる。この状態からスイッチングトラ
ンジスタTuのオフで時間幅Tのオープン期間に入る
と、相巻線のインダクタンスにより電流が流れ続けよう
とするので、スイッチングトランジスタTuとTxとの
間のP点の電位が下がって0V以下になり、スイッチン
グトランジスタTxのダイオードDxがオンになる。こ
れにより、破線dで示すように、ダイオードDx,U
相,V相,スイッチングトランジスタTyを通して環流
電流が流れる。環流電流は、スイッチングトランジスタ
Tw,Tzが共にオフであるので、W相に分流すること
なく、スイッチングトランジスタTuのオン時と同様に
U相からV相に流れ、これに対してもトルクが発生す
る。環流電流は上述したように分流によって低減するこ
とがないので、より有効に環流電流を利用することがで
き、同一の発生トルクに対して供給エネルギを少なくす
ることができる。なお、図6の状態のようにグランド側
のスイッチングトランジスタがPWMでオン/オフされ
る場合には、スイッチングトランジスタTzのオフで時
間幅Tのオープン期間に入ると、スイッチングトラン
ジスタTwとTzとの間のQ点の電位が上がって電源電
圧以上になり、スイッチングトランジスタTwのダイオ
ードDwのオンにより環流電流が流れることとなる。
According to the present embodiment, as described above, the switching loss can be greatly reduced, and the circulating current can be effectively used. FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining a circulating current in the configuration of FIG. Assuming that the selection pattern of the switching transistors Tu to Tz is in the state of FIG. 5, while the switching transistor Tu that is turned on / off by PWM is on, the switching transistors Tu and U-phase as shown by the dashed line c. , V phase, and a phase current flows through the switching transistor Ty. When from this state into the open period of time width T 3 off the switching transistor Tu, because it tries to continue a current flows through the inductance of the phase winding, decreases the potential of the point P between the switching transistors Tu and Tx 0V or less, and the diode Dx of the switching transistor Tx is turned on. Thereby, as shown by the broken line d, the diodes Dx, U
A circulating current flows through the phase, V phase, and switching transistor Ty. Since both the switching transistors Tw and Tz are off, the circulating current flows from the U phase to the V phase in the same manner as when the switching transistor Tu is turned on, without shunting to the W phase, and torque is generated for this as well. . Since the circulating current is not reduced by the shunt as described above, the circulating current can be used more effectively, and the supplied energy can be reduced for the same generated torque. Incidentally, the ground side of the switching transistors, such as in a state of FIG. 6 when it is turned on / off by the PWM, enters the open period of time width T 3 off the switching transistor Tz, the switching transistor Tw and Tz The potential at the point Q rises to the power supply voltage or higher, and a circulating current flows when the diode Dw of the switching transistor Tw is turned on.

【0020】以上述べた例では、目標値としてコントロ
ールユニット3にブラシレスモータ2の目標回転速度ω
refを与え、実回転速度ωactと目標回転速度ωr
efとに基づいて電圧ベクトルVの絶対値Aを求めるこ
ととしたが、これに限定するものではなく、電圧ベクト
ルVの絶対値Aを目標値として直接与えるようにしても
よい。また、本例ではコントロールユニット3がDSP
5を有している場合を例に説明したが、これに限定する
ものではなく、その他のプロセッサを用いることもでき
る。
In the example described above, the target rotation speed ω of the brushless motor 2 is supplied to the control unit 3 as the target value.
ref, the actual rotation speed ωact and the target rotation speed ωr
Although the absolute value A of the voltage vector V is determined based on ef, the present invention is not limited to this, and the absolute value A of the voltage vector V may be directly given as the target value. In this example, the control unit 3 is a DSP
5 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and other processors can be used.

【0021】また、以上述べた例では、PWMでオン/
オフする2つのスイッチングトランジスタを図5〜図1
0に示すタイミングでオン/オフするようにしたが、図
13に示すようなタイミングでオン/オフするようにし
てもよい。図13では、オープン期間の時間幅Tを2
つに分け、PWMでオン/オフする2つのスイッチング
トランジスタの一方であるTwのオンと他方であるTu
のオンとの間、および、Tuのオンと1PWM周期T
PWMの終端との間に、T/2のオープン期間が夫々
もうけられている。これによれば、スイッチングトラン
ジスタTuのオン/オフによる環流電流の有効利用と共
に、スイッチングトランジスタTwのオン/オフによる
環流電流を有効に利用することができる。更に、図14
および図15に示すように、スイッチングトランジスタ
Tu〜Tzをオン/オフするようにすることもできる。
これらによっても同様に、各PWM周期におけるスイッ
チングトランジスタTu〜Tzのターンオンおよびター
ンオフの回数は4回になる。
In the example described above, the on /
FIGS. 5 to 1 show two switching transistors to be turned off.
Although the on / off operation is performed at the timing indicated by 0, the on / off operation may be performed at the timing illustrated in FIG. In FIG. 13, the time width T 3 of the open period 2
And one of the two switching transistors, which is turned on / off by PWM, Tw is on and Tu is the other.
, And between the ON of Tu and one PWM cycle T
Between the PWM end, open period of T 3/2 are provided respectively. According to this, it is possible to effectively use the circulating current by turning on / off the switching transistor Tw and effectively use the circulating current by turning on / off the switching transistor Tu. Further, FIG.
Also, as shown in FIG. 15, the switching transistors Tu to Tz can be turned on / off.
Also in these cases, similarly, the number of times that the switching transistors Tu to Tz are turned on and off in each PWM cycle is four.

【0022】図16はサーチコイルを用いてDCブラシ
レスモータのロータ位置を検出する場合の一例を示す構
成図で、本例では、コンプレッサ20とこれを駆動する
DCブラシレスモータ21とが密閉シェル22に収納さ
れた密閉型コンプレッサへの適用を示している。
FIG. 16 is a block diagram showing an example of detecting the rotor position of a DC brushless motor using a search coil. In this embodiment, a compressor 20 and a DC brushless motor 21 for driving the compressor are provided in a sealed shell 22. Fig. 4 shows an application to a stored hermetic compressor.

【0023】ブラシレスモータ21は、三相Y結線され
たU相,V相,W相からなる駆動巻線23、および、同
様に三相Y結線されたu相,v相,w相からなるサーチ
コイル24を有している。サーチコイル24は、図17
に示すように、駆動巻線23と共にブラシレスモータ2
1のステータスロット25に巻込むことによって、ステ
ータスロット25に駆動巻線23と共に収納されるよう
になっている。サーチコイル24は、駆動巻線23相互
の間隙および駆動巻線23とステータスロット25の内
壁との間隙に収納することができるように細い線径と
し、駆動巻線23の巻数および線径ならびにステータス
ロット25の大きさに影響を与えないようになってい
る。従って、従来の駆動巻線23のみをステータスロッ
ト25に巻込むことに代えて、駆動巻線23とサーチコ
イル24とを一緒に巻込むという変更のみでサーチコイ
ル24を設けることができる。このようなサーチコイル
24の中性点は本例では駆動巻線23の中性点に接続さ
れている。
The brushless motor 21 has a three-phase Y-connected U-phase, V-phase, and W-phase drive winding 23 and a three-phase Y-connected u-phase, v-phase, and w-phase. It has a coil 24. The search coil 24 shown in FIG.
As shown in FIG.
By being wound around one status lot 25, it is housed in the status lot 25 together with the drive winding 23. The search coil 24 has a thin wire diameter so that it can be accommodated in the gap between the drive windings 23 and the gap between the drive winding 23 and the inner wall of the status slot 25. The size of the lot 25 is not affected. Therefore, the search coil 24 can be provided only by changing the drive winding 23 and the search coil 24 together, instead of winding the conventional drive winding 23 alone into the status slot 25. The neutral point of such a search coil 24 is connected to the neutral point of the drive winding 23 in this example.

【0024】駆動巻線23は駆動回路1によって180
度通電される。サーチコイル24は、ブラシレスモータ
21が回転していることで位相差120度の正弦波誘起
電圧を発生する。本例では、サーチコイル24と駆動巻
線23とが中性点で接続されているので、モータ側の高
電圧がコントロールユニット27側にかかることを防止
するため、フォトカプラ26を介してサーチコイル24
の誘起電圧がコントロールユニット27に与えられるよ
うになっている。従って、コントロールユニット27に
は誘起電圧のゼロクロスポイント与えられる。コントロ
ールユニット27は、誘起電圧のゼロクロスポイントお
よびブラシレスモータ21の実回転速度ωactに基づ
いてブラシレスモータ21の図示しない永久磁石ロータ
の位置θ を求める。コントロールユニット27のその
他の構成および動作は図1で述べた通りである。
The drive winding 23 is driven by the drive circuit 1 for 180
Is energized. The search coil 24 is a brushless motor
Induction of sine wave with phase difference of 120 degrees by rotating 21
Generates voltage. In this example, the search coil 24 and the driving coil
Since the wire 23 is connected to the neutral point,
Prevents voltage from being applied to the control unit 27
For this purpose, the search coil 24 is
Is applied to the control unit 27.
Swelling. Therefore, the control unit 27
Is the zero cross point of the induced voltage. Control
The rule unit 27 has a zero cross point and
And the actual rotation speed ωact of the brushless motor 21
And a permanent magnet rotor (not shown) of the brushless motor 21
Position θ MAsk for. The control unit 27
Other configurations and operations are as described in FIG.

【0025】図18はサーチコイルを用いてDCブラシ
レスモータのロータ位置を検出する場合の別の例を示す
構成図である。本例の特徴は、サーチコイル24の中性
点と駆動巻線23の中性点とを非接続にし、サーチコイ
ル24に発生する誘起電圧をA/D変換器30を介して
コントロールユニット31に与え、コントロールユニッ
ト31が誘起電圧自体からブラシレスモータ21の図示
しない永久磁石ロータの位置θを求めるようにしたこ
とにある。コントロールユニット31は、例えば、従前
の誘起電圧の最大値を記憶し、この最大値と現在の誘起
電圧の電圧値と比に基づいて永久磁石ロータの位置θ
を演算する。その他の構成は前述した通りである。
FIG. 18 is a block diagram showing another example of detecting the rotor position of a DC brushless motor using a search coil. The feature of this example is that the neutral point of the search coil 24 and the neutral point of the drive winding 23 are disconnected, and the induced voltage generated in the search coil 24 is transmitted to the control unit 31 via the A / D converter 30. giving, in that so as to obtain the position theta M of the permanent magnet rotor control unit 31 is not shown from the induced voltage itself of the brushless motor 21. The control unit 31 stores, for example, the previous maximum value of the induced voltage, and based on the ratio between this maximum value and the current voltage value of the induced voltage, the position θ M of the permanent magnet rotor is set.
Is calculated. Other configurations are as described above.

【0026】密閉型コンプレッサでは、ブラシレスモー
タが高温高圧の環境下で使用されるのでロータリエンコ
ーダあるいはホール素子等を用いることは困難であり、
また、用いる場合にはそれらの設置のためのスペースが
必要となり、大型化を招来する。これに対して、上述し
たようなサーチコイルによれば、駆動巻線と共にサーチ
コイルを巻込むだけでよく、全体構成の設計変更を行な
う必要がないばかりでなく、設置用のスペースを確保す
る必要もない。
In a hermetic compressor, a brushless motor is used in a high-temperature and high-pressure environment, so that it is difficult to use a rotary encoder or a Hall element.
In addition, when they are used, a space for installing them is required, which leads to an increase in size. On the other hand, according to the search coil as described above, it is only necessary to wind the search coil together with the drive winding, and it is not necessary to change the design of the entire configuration and also to secure a space for installation. Nor.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、D
Cブラシレスモータのロータ位置に基づいて、オンにす
る1つのスイッチング素子と、PWMでオン/オフする
2つのスイッチング素子と、オフにする3つのスイッチ
ング素子とを選択し、各PWM周期において1つのスイ
ッチング素子のオンのもとで2つのスイッチング素子を
オン/オフすることによりDCブラシレスモータを18
0度通電駆動するようにしたので、各PWM周期におい
て2つのスイッチング素子だけがオン/オフされること
となり、スイッチング素子のターンオンおよびターンオ
フの回数を極めて少なくすることができ、スイッチング
損失を低減してドライバ効率を向上させることができ
る。
As described above, according to the present invention, D
One switching element to be turned on, two switching elements to be turned on / off by PWM, and three switching elements to be turned off are selected based on the rotor position of the C brushless motor, and one switching element is set for each PWM cycle. By turning on / off the two switching elements with the elements on, the DC brushless motor can
Since the drive operation is performed at 0 degree, only two switching elements are turned on / off in each PWM cycle, so that the number of turn-on and turn-off of the switching elements can be extremely reduced, and switching loss can be reduced. Driver efficiency can be improved.

【0028】また、各PWM周期において、1つのスイ
ッチング素子がオンで他のスイッチング素子が全てオフ
になるオープン期間が形成されるようにしたので、より
有効に環流電流を利用することができ、同一の発生トル
クに対して供給エネルギを少なくすることができる。
In each PWM cycle, an open period in which one switching element is turned on and all the other switching elements are turned off is formed, so that the circulating current can be more effectively used and the same period can be obtained. Energy can be reduced with respect to the generated torque.

【0029】更に、DCブラシレスモータのステータス
ロットに三相駆動巻線と共にロータ位置検出用のサーチ
コイルを巻込むようにしたので、駆動巻線とサーチコイ
ルとを一緒に巻込むだけでよく、新たに設置スペースを
形成する必要がなく、既存のDCブラシレスモータに極
めて容易に適用することができる。
Furthermore, since the search coil for detecting the rotor position is wound together with the three-phase drive winding in the status lot of the DC brushless motor, it is only necessary to wind the drive winding and the search coil together. There is no need to form an installation space in the DC brushless motor, and it can be applied very easily to existing DC brushless motors.

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

【図1】図1は本発明の実施の形態の一例を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図2は図1のスイッチングトランジスタの選択
パターンを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a selection pattern of a switching transistor in FIG. 1;

【図3】図3は図1の構成においてブラシレスモータの
三相駆動巻線に与える電圧ベクトルVの求め方を示すベ
クトル図である。
FIG. 3 is a vector diagram showing how to obtain a voltage vector V applied to a three-phase drive winding of the brushless motor in the configuration of FIG.

【図4】図4は図3における基本ベクトルを与えるスイ
ッチングパターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a switching pattern for providing a basic vector in FIG. 3;

【図5】図5は1PWM周期における図1のスイッチン
グトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベクトル
の位相が0〜60度の場合を示している。
FIG. 5 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of a voltage vector is 0 to 60 degrees.

【図6】図6は1PWM周期における図1のスイッチン
グトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベクトル
の位相が60〜120度の場合を示している。
FIG. 6 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of a voltage vector is 60 to 120 degrees.

【図7】図7は1PWM周期における図1のスイッチン
グトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベクトル
の位相が120〜180度の場合を示している。
FIG. 7 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of a voltage vector is 120 to 180 degrees.

【図8】図8は1PWM周期における図1のスイッチン
グトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベクトル
の位相が180〜240度の場合を示している。
FIG. 8 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of the voltage vector is 180 to 240 degrees.

【図9】図9は1PWM周期における図1のスイッチン
グトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベクトル
の位相が240〜300度の場合を示している。
FIG. 9 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of the voltage vector is 240 to 300 degrees.

【図10】図10は1PWM周期における図1のスイッ
チングトランジスタのタイミングチャートで、電圧ベク
トルの位相が300〜360度の場合を示している。
FIG. 10 is a timing chart of the switching transistor of FIG. 1 in one PWM cycle, showing a case where the phase of a voltage vector is 300 to 360 degrees.

【図11】図11は図1におけるコントロールユニット
のDSPの制御フローチャートで、1PWM周期毎に行
なわれる制御処理を示している。
FIG. 11 is a control flowchart of the DSP of the control unit in FIG. 1, showing a control process performed for each PWM cycle.

【図12】図12は図1の構成における環流電流を説明
するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a circulating current in the configuration of FIG. 1;

【図13】図13は図1におけるスイッチングトランジ
スタのオン/オフタイミングの別の例を示すタイミング
チャートである。
FIG. 13 is a timing chart showing another example of the on / off timing of the switching transistor in FIG. 1;

【図14】図14は図1におけるスイッチングトランジ
スタのオン/オフタイミングの更に別の例を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 14 is a timing chart showing still another example of the on / off timing of the switching transistor in FIG. 1;

【図15】図15は図1におけるスイッチングトランジ
スタのオン/オフタイミングの更に別の例を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 15 is a timing chart showing still another example of the on / off timing of the switching transistor in FIG. 1;

【図16】図16はサーチコイルを用いてDCブラシレ
スモータのロータ位置を検出する場合の一例を示す構成
図である。
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating an example of detecting a rotor position of a DC brushless motor using a search coil.

【図17】図17はサーチコイルの収納状態を示すステ
ータスロットの断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a status lot showing a stored state of a search coil.

【図18】図18はサーチコイルを用いてDCブラシレ
スモータのロータ位置を検出する場合の別の例を示す構
成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram showing another example in the case of detecting the rotor position of a DC brushless motor using a search coil.

【図19】図19はブラシレスモータの従来の180度
通電駆動を説明するための説明図で、(a)は駆動回路
を示し、(b)は1PWM周期における図19(a)の
スイッチングトランジスタのスイッチングパターンの一
例を示している。
19A and 19B are explanatory diagrams for explaining a conventional 180-degree energizing drive of a brushless motor. FIG. 19A shows a drive circuit, and FIG. 19B shows a drive circuit of the switching transistor of FIG. 19A in one PWM cycle. 4 shows an example of a switching pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 駆動回路 Tu〜Tz スイッチングトランジスタ 2,21 DCブラシレスモータ 2a 永久磁石ロータ 3,27,31 コントロールユニット 4 位置検出手段 5 DSP(Digital Signal Processor) 23 駆動巻線 24 サーチコイル 25 ステータスロット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive circuit Tu-Tz Switching transistor 2, 21 DC brushless motor 2a Permanent magnet rotor 3, 27, 31 Control unit 4 Position detecting means 5 DSP (Digital Signal Processor) 23 Drive winding 24 Search coil 25 Status lot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武川 順之 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 Fターム(参考) 5H560 AA02 BB04 BB12 DA02 DA05 DA07 DA14 DB20 DC02 DC13 EB01 GG03 SS01 TT15 UA02 XA12 XA13 XB09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Junyuki Takekawa 3-13-26, Yayumicho, Higashimatsuyama-shi, Saitama F-term in Zexel Higashimatsuyama Plant (reference) 5H560 AA02 BB04 BB12 DA02 DA05 DA07 DA14 DB20 DC02 DC13 EB01 GG03 SS01 TT15 UA02 XA12 XA13 XB09

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 DCブラシレスモータの三相駆動巻線の
通電を制御する6個のスイッチング素子を有し、前記ス
イッチング素子のPWM制御を介して前記DCブラシレ
スモータを180度通電駆動する駆動装置において、 前記DCブラシレスモータのロータ位置に基づいて、オ
ンにする1つのスイッチング素子と、PWMでオン/オ
フする2つのスイッチング素子と、オフにする3つのス
イッチング素子とを選択する選択手段を有し、 各PWM周期において1つのスイッチング素子のオンの
もとで2つのスイッチング素子をオン/オフすることに
より、前記DCブラシレスモータを180度通電駆動す
るようにしたDCブラシレスモータの駆動装置。
1. A driving device having six switching elements for controlling energization of a three-phase drive winding of a DC brushless motor, and energizing and driving the DC brushless motor by 180 degrees through PWM control of the switching elements. Selecting means for selecting one switching element to be turned on, two switching elements to be turned on / off by PWM, and three switching elements to be turned off based on the rotor position of the DC brushless motor; A DC brushless motor driving device in which two switching elements are turned on / off with one switching element turned on in each PWM cycle, so that the DC brushless motor is driven by 180 degrees.
【請求項2】 前記DCブラシレスモータのロータ位置
に基づいて前記DCブラシレスモータの三相駆動巻線に
与える電圧ベクトルの位相を演算する位相演算手段を有
し、 前記選択手段が前記電圧ベクトルの位相に従って前記ス
イッチング素子の選択を行なうようにした請求項1に記
載のDCブラシレスモータの駆動装置。
2. A phase calculating means for calculating a phase of a voltage vector applied to a three-phase driving winding of the DC brushless motor based on a rotor position of the DC brushless motor, wherein the selecting means determines a phase of the voltage vector. The driving device for a DC brushless motor according to claim 1, wherein the switching element is selected according to the following.
【請求項3】 前記電圧ベクトルの絶対値を演算する絶
対値演算手段と、前記電圧ベクトルが前記位相演算手段
によって演算された位相で前記絶対値演算手段によって
演算された絶対値になるように、PWMでオン/オフす
る前記2つのスイッチング素子のデューティ比を設定す
る設定手段とを有する請求項2に記載のDCブラシレス
モータの駆動装置。
3. An absolute value calculating means for calculating an absolute value of the voltage vector, and an absolute value calculated by the absolute value calculating means at the phase calculated by the phase calculating means. 3. The drive device for a DC brushless motor according to claim 2, further comprising setting means for setting a duty ratio of the two switching elements that are turned on / off by PWM.
【請求項4】 PWMでオン/オフする前記2つのスイ
ッチング素子のオン状態がオーバーラップしないよう
に、前記選択手段および前記設定手段に従って前記スイ
ッチング素子を制御する制御手段を有する請求項3に記
載のDCブラシレスモータの駆動装置。
4. The control device according to claim 3, further comprising control means for controlling the switching elements in accordance with the selection means and the setting means so that the ON states of the two switching elements which are turned on / off by PWM do not overlap. Drive device for DC brushless motor.
【請求項5】 前記選択手段が、PWMでオン/オフす
る前記2つのスイッチング素子の一方をオンにする時間
幅Tと、他方をオンにする時間幅Tと、1つのスイ
ッチング素子がオンで他の全てのスイッチング素子をオ
フにする時間幅Tとによって、PWMでオン/オフす
る前記2つのスイッチング素子のデューティ比を設定す
るようにした請求項4に記載のDCブラシレスモータの
駆動装置。
Wherein said selecting means, a time width T 1 to turn on one of the two switching elements to be turned on / off by PWM, a time width T 2 to turn on the other, one switching element is turned on in the a time width T 3 to turn off all the other switching elements, PWM on / off to DC brushless motor driving device according to claim 4 which is adapted to set the duty ratio of the two switching elements .
【請求項6】 夫々60度の位相差を有する6個の基本
ベクトルを有し、 前記位相演算手段が、前記電圧ベクトルの位相に基づい
て、前記電圧ベクトルに関連する2つの基本ベクトルを
特定し、 前記設定手段が下式に従って前記時間幅T,T,T
を演算するようにした請求項5に記載のDCブラシレ
スモータの駆動装置。 【数1】 ここにおいて、Aは前記電圧ベクトルの絶対値、θ
前記電圧ベクトルの位相、θ,θは前記電圧ベクト
ルに関連する2つの基本ベクトルの位相、T WMは1
PWM周期である。
6. A method according to claim 1, further comprising: six basic vectors each having a phase difference of 60 degrees, wherein said phase calculating means specifies two basic vectors related to said voltage vector based on a phase of said voltage vector. The setting means sets the time widths T 1 , T 2 , T
The driving device for a DC brushless motor according to claim 5, wherein 3 is calculated. (Equation 1) Here, A is the absolute value of the voltage vector, θ V is the phase of the voltage vector, θ 1 and θ 2 are the phases of two basic vectors related to the voltage vector, and T P WM is 1
PWM cycle.
【請求項7】 前記DCブラシレスモータのステータス
ロットに前記三相駆動巻線と共に巻込まれたサーチコイ
ルを有し、前記サーチコイルに発生する誘起電圧に基づ
いて前記DCブラシレスモータのロータ位置を与えるよ
うにした請求項1に記載のDCブラシレスモータの駆動
装置。
7. A search brush wound around a status lot of the DC brushless motor together with the three-phase drive winding, and a rotor position of the DC brushless motor is given based on an induced voltage generated in the search coil. The driving device for a DC brushless motor according to claim 1, wherein
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008048594A (en) * 2006-08-14 2008-02-28 Abb Schweiz Ag Method for determining angular position of rotor of rotating electric machine
JP2010206896A (en) * 2009-03-02 2010-09-16 Seiko Epson Corp Pwm drive circuit and electromechanical device
JP2011019336A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Toshiba Corp Electric motor control device

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