JP2001136776A - Detection device for magnetic-pole position and drive device for brushless dc motor using the same - Google Patents

Detection device for magnetic-pole position and drive device for brushless dc motor using the same

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JP2001136776A
JP2001136776A JP31560999A JP31560999A JP2001136776A JP 2001136776 A JP2001136776 A JP 2001136776A JP 31560999 A JP31560999 A JP 31560999A JP 31560999 A JP31560999 A JP 31560999A JP 2001136776 A JP2001136776 A JP 2001136776A
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JP
Japan
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signal
pole position
magnetic pole
magnetic
level
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JP31560999A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuki Nakajima
祐樹 中島
Hiroshi Ishii
宏 石井
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect magnetic-pole position of a rotating body, without being influenced by an offset. SOLUTION: Three-phase magnetism detection signals, whose phases are shifted by 120 deg., are output to a digital conversion part 101 according to the rotation of a rotor 1A. Deformation of the three-phase signals is corrected by a correction part 102. In a signal selection part 103, a maximum signal and a minimum signal are selected from the three-phase signals, and an H-level signal and an L-level signal are allocated respectively. In a mean-value computing part 104, the mean value of the signals to which the level signals are allocated is computed. In a signal comparison part 106, the remaining signals are compared with a mean-value signal, and the level signals are allocated. In a relative magnetic-pole position computing part 105, a relative magnetic pole position within an angle range is detected by the mean-value signal. In an absolute magnetic-pole position detection part 107, the angle range is specified by the three-phase level signals, and an absolute magnetic pole position is detected by the relative magnetic pole position.

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、回転体の磁極位置
を検出する磁極位置検出装置および磁極位置検出装置を
用いたブラシレス直流モータの駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic pole position detecting device for detecting a magnetic pole position of a rotating body, and a brushless DC motor driving device using the magnetic pole position detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ブラシレス直流モータの駆動装置
では、例えば特開平4―295293号公報記載のよう
に、電気角で90度位相をずらして配置した2つのホー
ル素子の出力信号から各々反転信号を作成し、非反転信
号と反転信号の4つの正弦波信号の交点区間で信号を切
り換えて信号の直線近似領域から磁極位置を検出し、検
出した磁極位置に基づいてブラシレス直流モータを駆動
することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a driving apparatus for a brushless DC motor, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-295293, inverted signals are output from output signals of two Hall elements arranged with a phase shift of 90 degrees in electrical angle. To detect the magnetic pole position from the linear approximation area of the signal by switching the signal at the intersection of the four sine wave signals of the non-inverted signal and the inverted signal, and drive the brushless DC motor based on the detected magnetic pole position Has been done.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
磁極位置検出では、正弦波信号をそのまま用いるから、
切り換え点付近が非線形となるとともに、ホール素子や
反転回路などを構成する素子のオフセットの影響で切換
え点がずれると、磁極位置検出に大きな誤差が生ずる。
ブラシレスモータを駆動するには、磁極位置に対応して
正確に駆動電流を流す必要があるが、上記のように正弦
波信号の切換え点がずれた場合、駆動電流が反対方向に
流され、駆動トルクが出なかったり、モータが逆回転す
るなどの問題が生ずる。
However, in the above magnetic pole position detection, a sine wave signal is used as it is.
If the switching point shifts due to the influence of the offset of the elements constituting the Hall element, the inversion circuit, and the like while the vicinity of the switching point becomes non-linear, a large error occurs in the magnetic pole position detection.
To drive a brushless motor, it is necessary to accurately supply a drive current corresponding to the position of the magnetic pole. However, if the switching point of the sine wave signal is shifted as described above, the drive current flows in the opposite direction, and Problems such as no torque or reverse rotation of the motor occur.

【0004】本発明は、このような問題点に鑑み、磁極
位置を全周期に亘って精度よく検出できる磁極位置検出
装置を提供し、さらに、この磁極位置検出装置をブラシ
レス直流モータの駆動装置の磁極位置検出に用いること
により、高品質なモータ制御が可能なブラシレス直流モ
ータの駆動装置を提供することを目的としている。
In view of the above problems, the present invention provides a magnetic pole position detecting device capable of accurately detecting a magnetic pole position over the entire period, and further provides a magnetic pole position detecting device for a brushless DC motor driving device. It is an object of the present invention to provide a brushless DC motor drive device capable of performing high-quality motor control by using it for magnetic pole position detection.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、回転体の回転方向に電気角で120度ずつず
れて配され、前記回転体の磁極の磁気を検出して磁気検
出信号を生成する3つの磁気検出素子部と、前記各磁気
検出信号に基づき前記回転体の磁極位置を検出する磁極
位置検出部とを有する磁極位置検出装置において、前記
磁気検出素子部によって生成され、電気角で120度ず
つ位相ずれした3つの磁気検出信号の大きさを比較し
て、最大の磁気検出信号にHのレベル信号、最小の磁気
検出信号にはLのレベル信号を割り当てる信号選択手段
と、前記Hのレベル信号とLのレベル信号が割り当てら
れた2つの磁気検出信号の平均値を演算して平均値信号
を生成する平均値演算手段と、レベル信号が割り当てら
れていない残りの1つの磁気検出信号を前記平均値信号
と比較して、残りの1つの磁気検出信号が前記平均値信
号と同じまたはそれより大きい場合Hのレベル信号、前
記平均値信号より小さい場合にはLのレベル信号を残り
の1つの磁気検出信号に割り当てる信号比較手段と、前
記平均値信号に基づいて所定の電気角の角度範囲内にお
ける相対磁極位置を演算する相対磁極位置演算手段と、
前記3つのレベル信号で、磁極位置が存在する前記角度
範囲を判定し、判定された角度範囲と前記演算された相
対磁極位置によって、絶対磁極位置を検出する絶対磁極
位置検出手段とを有するものとした。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor which is disposed at an angle of electrical angle of 120 degrees with respect to the rotating direction of the rotating body, and detects the magnetism of the magnetic poles of the rotating body. In a magnetic pole position detection device having three magnetic detection element units that generate signals, and a magnetic pole position detection unit that detects a magnetic pole position of the rotating body based on each of the magnetic detection signals, Signal selecting means for comparing the magnitudes of the three magnetic detection signals which are phase-shifted by 120 degrees in electrical angle, and assigning an H level signal to the maximum magnetic detection signal and an L level signal to the minimum magnetic detection signal; An average value calculating means for calculating an average value of the two magnetic detection signals to which the H level signal and the L level signal are assigned to generate an average value signal; Is compared with the average value signal, and the H level signal when the remaining one magnetic detection signal is equal to or larger than the average value signal, and the L level signal when the remaining one is smaller than the average value signal Signal comparing means for allocating a signal to the remaining one magnetic detection signal, relative magnetic pole position calculating means for calculating a relative magnetic pole position within a predetermined electrical angle range based on the average signal,
An absolute magnetic pole position detecting means for detecting the absolute magnetic pole position based on the determined angular range and the calculated relative magnetic pole position, based on the three level signals; did.

【0006】請求項2記載の発明は、前記絶対磁極位置
検出手段が前記回転体が停止または始動する状態では、
前記レベル信号に対応して、磁極位置を示す基準信号を
出力するものとした。絶対磁極位置検出手段は、絶対磁
極位置が検出できるまで、基準信号を出力し続けるのが
望ましい。
According to a second aspect of the present invention, in the state where the absolute magnetic pole position detecting means stops or starts the rotating body,
A reference signal indicating a magnetic pole position is output in response to the level signal. It is desirable that the absolute magnetic pole position detecting means keeps outputting the reference signal until the absolute magnetic pole position can be detected.

【0007】請求項4記載の発明は、前記各磁気検出素
子部に変換補正手段が接続され、該変換補正手段は、各
磁気検出信号をそれぞれディジタル信号に変換し、変換
された各ディジタル信号の最大および最小値から、前記
磁気検出素子部の出力ばらつきを検出し、ばらつきを補
正するようにしたものとした。
According to a fourth aspect of the present invention, a conversion correction means is connected to each of the magnetic detection element sections, and the conversion correction means converts each of the magnetic detection signals into a digital signal, and converts each of the converted digital signals. The output variation of the magnetic detection element unit is detected from the maximum value and the minimum value, and the variation is corrected.

【0008】請求項5記載の発明は、前記磁極位置検出
装置の絶対磁極位置検出手段に、駆動信号作成手段とイ
ンバータを接続してブラシレス直流モータの駆動装置を
構成し、前記駆動信号作成手段は、前記検出された絶対
磁極位置または基準信号に基づいてPWM駆動信号を作
成し、インバー夕に出力してブラシレス直流モータを駆
動するものとした。
According to a fifth aspect of the present invention, a drive device for a brushless DC motor is constructed by connecting a drive signal generating device and an inverter to the absolute magnetic pole position detecting device of the magnetic pole position detecting device. A PWM drive signal is generated based on the detected absolute magnetic pole position or the reference signal, and the PWM drive signal is output during inversion to drive the brushless DC motor.

【0009】[0009]

【効果】請求項1記載の発明では、磁気検出素子部は回
転体の磁極からの磁気を検出して、120度ずつ位相ず
れした3つの磁気検出信号を生成する。この磁気検出信
号は信号選択手段で、その大きさに応じて最大の磁気検
出信号にHのレベル信号、最小の検出信号にはLのレベ
ル信号が割り当てられる。平均値演算手段では、レベル
信号が割り当てられた2つの磁気検出信号の平均値を演
算して平均値信号を生成する。
According to the first aspect of the present invention, the magnetic detection element detects the magnetism from the magnetic poles of the rotating body and generates three magnetic detection signals that are out of phase by 120 degrees. The magnetic detection signal is selected by a signal selection means, and an H level signal is assigned to the largest magnetic detection signal and an L level signal is assigned to the smallest detection signal according to the magnitude. The average value calculating means calculates an average value of the two magnetic detection signals to which the level signals are assigned, and generates an average value signal.

【0010】平均値信号は、三角波形で変化し、レベル
信号が割り当てられていない残りの磁気検出信号と交差
する。信号比較手段は、残りの磁気検出信号を平均値信
号と比較して、磁気検出信号が平均値信号と同じまたは
それより大きい場合H、それより小さい場合にはLのレ
ベル信号を割り当てるから、それぞれのレベル信号は、
対応する磁気検出信号と位相が同じで、周期も同じであ
る。3つのレベル信号の位相ずれは60度になるため、
360度の電気角の周期内で、HとLの組み合わせで、
6つの角度領域が得られる。
The average signal changes in a triangular waveform and intersects with the remaining magnetic detection signals to which no level signal is assigned. The signal comparing means compares the remaining magnetic detection signal with the average value signal and assigns an H level signal when the magnetic detection signal is equal to or larger than the average value signal, and assigns an L level signal when the magnetic detection signal is smaller than the average value signal. The level signal of
The phase and the period are the same as the corresponding magnetic detection signal. Since the phase shift of the three level signals is 60 degrees,
Within the period of the electrical angle of 360 degrees, the combination of H and L
Six angular regions are obtained.

【0011】角度範囲において、平均値信号は、30度
をピークに上がり勾配、下がり勾配を示しながらほぼ直
線状に変化するから、相対磁極位置演算手段は平均値信
号の大きさと勾配で相対磁極位置を求める。絶対磁極位
置手段は、レベル信号のH、Lの組み合わせで角度範囲
を特定し、相対磁極位置とで絶対磁極位置を検出する。
In the angle range, the average value signal changes substantially linearly with an ascending slope and a descending slope with a peak at 30 degrees, so that the relative magnetic pole position calculating means calculates the relative magnetic pole position with the magnitude and the slope of the average value signal. Ask for. The absolute magnetic pole position means specifies the angle range by the combination of H and L of the level signal, and detects the absolute magnetic pole position by the relative magnetic pole position.

【0012】このように、残りの磁気検出信号に対応す
るレベル信号のHからL、またはLからHへの切換え
は、平均値信号と比較して行われるから、例えば3つの
磁気検出信号に同一のオフセットが現れた場合、平均値
信号と残りの磁気検出信号に同じオフセットが生じて、
切換え位置に変化が生じない。このため、レベル信号の
組み合わせで形成される角度範囲と磁極位置の対応関係
が維持される。角度範囲内の相対磁極位置演算は、平均
値信号に基づいて行うから、正弦波形で求めるより精度
が高い。これによってオフセットの影響を受けずに高精
度で磁極の絶対位置が検出される。
As described above, the level signal corresponding to the remaining magnetic detection signals is switched from H to L or from L to H in comparison with the average value signal. When the offset of appears, the average value signal and the remaining magnetic detection signal have the same offset,
No change occurs in the switching position. For this reason, the correspondence between the angle range formed by the combination of the level signals and the magnetic pole position is maintained. Since the relative magnetic pole position calculation within the angle range is performed based on the average value signal, the accuracy is higher than that obtained by a sine waveform. Thus, the absolute position of the magnetic pole can be detected with high accuracy without being affected by the offset.

【0013】請求項2記載の発明では、回転体が始動す
る状態では、絶対磁極位置検出手段は、レベル信号に対
応して磁極位置を示す基準信号を出力するから、その基
準信号にしたがって回転体を駆動すれば、停止状態から
駆動することができる。請求項4記載の発明では、変換
補正手段は各磁気検出素子部のばらつきを補正するよう
にしたから、より精度の高い平均値信号が得られ、磁極
の絶対位置の検出精度が向上する。またこの処理は、磁
気検出信号をディジタル信号に変換し、ディジタル処理
で行うから、コンピュータによって行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, when the rotating body is started, the absolute magnetic pole position detecting means outputs a reference signal indicating the magnetic pole position corresponding to the level signal. Can be driven from a stopped state. According to the fourth aspect of the present invention, since the conversion correction means corrects the variation of each magnetic detection element, a more accurate average value signal is obtained, and the detection accuracy of the absolute position of the magnetic pole is improved. In addition, since this process is performed by converting the magnetic detection signal into a digital signal and performing digital processing, it can be performed by a computer.

【0014】請求項5記載の発明では、磁極位置検出装
置が高精度で絶対磁極位置を検出するから、高精度の駆
動信号を作成することが可能になり、ブラシレス直流モ
ータを高精度、低振動で駆動することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the magnetic pole position detecting device detects the absolute magnetic pole position with high accuracy, it is possible to generate a high-precision drive signal, and the brushless DC motor can be manufactured with high accuracy and low vibration. Can be driven.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図1は、実施例に係る磁極位置検出
装置及びブラシレス直流モータの駆動装置の構成を示す
図である。ブラシレス直流モータ1は、3相巻線1Bと
2極永久磁石のロータ1Aおよび磁気検出素子部1H
a、1Hb、1Hcを備える永久磁石界磁の2極の直流
モータを用いる。磁気検出素子部1Ha、1Hb、1H
cは、それぞれホール素子を持ち、ロータ1Aの回転中
心周囲に120度ずつずらして配置され、ホール素子が
検出した磁気信号が増幅器で増幅され、電気角で120
度ずつ位相ずれした3つの磁気検出信号を出力する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic pole position detecting device and a driving device of a brushless DC motor according to an embodiment. The brushless DC motor 1 has a three-phase winding 1B, a rotor 1A of a two-pole permanent magnet, and a magnetic detecting element 1H.
a, a 1Hb, 1Hc DC motor with a permanent magnet field and two poles is used. Magnetic detection element section 1Ha, 1Hb, 1H
c, each having a Hall element, is disposed at a position shifted by 120 degrees around the rotation center of the rotor 1A, a magnetic signal detected by the Hall element is amplified by an amplifier, and an electrical angle of 120 °.
Three magnetic detection signals whose phases are shifted by degrees are output.

【0016】ブラシレス直流モータ1の駆動装置は、磁
極位置検出装置3、インバータ2およびインバータに駆
動信号を提供する駆動信号作成装置4から構成される。
駆動信号作成装置4は、速度制御器201、PWM信号
器202、磁極位置検出装置3は、ディジタル変換部1
01、補正部102、信号選択部103、平均値演算部
104、相対磁極位置演算部105、信号比較部106
および絶対磁極位置検出部107からなっており、これ
らはマイクロコンピュータ内のROMにプログラムとし
て、あるいはハードウェアのアナログ/ディジタル変換
器として構成される。
The drive unit for the brushless DC motor 1 is composed of a magnetic pole position detector 3, an inverter 2, and a drive signal generator 4 for providing a drive signal to the inverter.
The drive signal generation device 4 includes a speed controller 201, a PWM signal device 202, and the magnetic pole position detection device 3 includes a digital converter 1
01, correction section 102, signal selection section 103, average value calculation section 104, relative magnetic pole position calculation section 105, signal comparison section 106
And an absolute magnetic pole position detecting unit 107. These are configured as a program in a ROM in the microcomputer or as a hardware analog / digital converter.

【0017】速度制御器201は、磁極位置検出装置3
で演算された磁極位置信号からモータの回転速度を演算
し、回転速度に対応した電圧指令VordをPWM信号
器202に出力する。PWM信号器202は、電圧指令
Vordと磁極位置信号とでインバータ2を駆動するド
ライブ信号DRVを作成し、インバータ2に出力するこ
とによってブラシレス直流モータ1を駆動する。
The speed controller 201 includes a magnetic pole position detecting device 3
The rotation speed of the motor is calculated from the magnetic pole position signal calculated in step (1), and a voltage command Vord corresponding to the rotation speed is output to the PWM signal device 202. The PWM signal device 202 generates a drive signal DRV for driving the inverter 2 based on the voltage command Vord and the magnetic pole position signal, and outputs the drive signal DRV to the inverter 2 to drive the brushless DC motor 1.

【0018】磁極位置検出装置3において、ディジタル
変換部101は、アナログ/ディジタル変換器にて磁気
検出素子部1Ha、1Hb、1Hcが出力する3つの磁
気検出信号をディジタルサンプリングして、三相分のデ
ィジタル検出値を得る。そのディジタル化された3相磁
気検出信号は補正部102に出力され、ここでホール素
子や増幅器の回路構成素子のばらつきによる信号の歪み
を補正する。すなわち、モータが低速時には3相各相の
磁気検出信号の最大値MAX、最小値MINを検出し、
振幅誤差を演算により求める。振幅誤差がある場合、そ
れが所定の許容範囲内であるか否かを判定する。許容範
囲外なら、振幅補正量をセットして補正を行う。これに
よって、3相の磁気検出信号はほぼ同じ大きさの波形に
なる。
In the magnetic pole position detecting device 3, the digital converter 101 digitally samples the three magnetic detection signals output from the magnetic detector elements 1Ha, 1Hb, 1Hc by an analog / digital converter, and performs three-phase sampling. Obtain digital detection value. The digitized three-phase magnetic detection signal is output to the correction unit 102, which corrects signal distortion due to variations in circuit elements of the Hall element and the amplifier. That is, when the motor is at a low speed, the maximum value MAX and the minimum value MIN of the magnetic detection signals of each of the three phases are detected,
The amplitude error is obtained by calculation. If there is an amplitude error, it is determined whether or not it is within a predetermined allowable range. If it is out of the allowable range, the correction is performed by setting the amplitude correction amount. Thus, the three-phase magnetic detection signals have substantially the same waveform.

【0019】信号選択部103は、各時刻で3相の磁気
検出信号のうち、最大のものと最小のものを選択し、最
大の磁気検出信号にHのレベル信号を割り当て、最小の
磁気検出信号にはLのレベル信号を割り当てる。レベル
信号は、絶対磁極位置検出部107へ出力されるととも
に、レベル信号の割り当てられた2つの磁気検出信号が
平均値演算部104、残りの1つの磁気検出信号が信号
比較部106へ出力される。平均値演算部104は、レ
ベル信号の割り当てられた2つの磁気検出信号の平均値
を演算して平均値信号を出力する。
The signal selection unit 103 selects the maximum and minimum three-phase magnetic detection signals at each time, assigns an H level signal to the maximum magnetic detection signal, and sets the minimum magnetic detection signal. Is assigned an L level signal. The level signal is output to the absolute magnetic pole position detection unit 107, the two magnetic detection signals to which the level signal is assigned are output to the average value calculation unit 104, and the remaining one magnetic detection signal is output to the signal comparison unit 106. . The average value calculation unit 104 calculates an average value of the two magnetic detection signals to which the level signals are assigned, and outputs an average value signal.

【0020】信号比較部106は、残りの1つの磁気検
出信号と平均値信号とを比較し、残りの磁気検出信号が
平均値信号と同じまたはそれより大きければHのレベル
信号、逆に小さければLのレベル信号を残りの磁気検出
信号に割り当てる。相対磁極位置演算部105は、平均
値演算部104で演算された平均値信号に基づいて各角
度範囲内における相対磁極位置を検出する。絶対磁極位
置検出部107は、各磁気検出信号に割り当てられるレ
ベル信号に基づいて磁極がどの角度範囲内にあるかを判
断し、角度範囲と相対磁極位置演算部105で求められ
た相対磁極位置によって、ロータ1Aの磁極の絶対位置
を検出し、その磁極の絶対位置を示す磁極位置信号が速
度制御器201およびPWM信号器202に出力され
る。
The signal comparing section 106 compares the remaining one magnetic detection signal with the average value signal, and if the remaining magnetic detection signal is equal to or larger than the average value signal, the H level signal. The L level signal is assigned to the remaining magnetic detection signals. The relative magnetic pole position calculator 105 detects a relative magnetic pole position within each angle range based on the average signal calculated by the average calculator 104. The absolute magnetic pole position detecting unit 107 determines which angle range the magnetic pole is in based on the level signal assigned to each magnetic detection signal, and determines the angle range and the relative magnetic pole position calculated by the relative magnetic pole position calculating unit 105. The absolute position of the magnetic pole of the rotor 1A is detected, and a magnetic pole position signal indicating the absolute position of the magnetic pole is output to the speed controller 201 and the PWM signal device 202.

【0021】図2は、ロータ1Aが1回転するとき電気
角に対応して生成される電気信号を示す図である。磁気
検出素子部1Ha、1Hb、1Hcによって検出された
U、V、W相の磁気検出信号は(a)に示すように、正
弦波で120度ずつ位相がずれている。この磁気検出信
号は、ディジタル変換部101でディジタル信号に変換
され、補正部102において信号の歪みの補正が行われ
る。補正された磁気検出信号は信号選択部103で、値
として最大の信号、最小の信号が選択され、H、Lそれ
ぞれのレベル信号が割り当てられる。
FIG. 2 is a diagram showing electric signals generated corresponding to electric angles when the rotor 1A makes one rotation. The U, V, and W phase magnetic detection signals detected by the magnetic detection element units 1Ha, 1Hb, and 1Hc are shifted in phase by 120 degrees in a sine wave as shown in FIG. The magnetic detection signal is converted into a digital signal by the digital conversion unit 101, and the correction unit 102 corrects signal distortion. In the corrected magnetic detection signal, the signal selection unit 103 selects a maximum signal and a minimum signal as values, and assigns H and L level signals.

【0022】平均値演算部104は、最大と最小の磁気
検出信号の平均値を演算し、平均値信号Gを出力する。
この平均値信号Gは、その中心点でレベル信号が割り当
てられていない残りの磁気検出信号と交差する。磁気検
出信号にオフセットがない場合、中心点が磁気が0の位
置を示す。信号比較部106では、残りの磁気検出信号
を平均値信号と比較して、磁気検出信号が平均値信号と
同じまたはそれより大きい場合H、平均値信号より小さ
い場合にはLのレベル信号を残りの磁気検出信号に割り
当てる。これによって、(b)に示すU、V、Wの磁気
検出信号のそれぞれに対応し、位相と周期が同じレベル
信号が得られる。3つのレベル信号は、60度位相ずれ
しているので、H、Lの組み合わせで、電気角で6つの
角度範囲が形成される。
The average value calculation section 104 calculates the average value of the maximum and minimum magnetic detection signals and outputs an average value signal G.
This average value signal G intersects the remaining magnetic detection signals to which no level signal is assigned at the center point. When there is no offset in the magnetic detection signal, the center point indicates the position where the magnetism is zero. The signal comparing section 106 compares the remaining magnetic detection signal with the average signal, and outputs the H level signal when the magnetic detection signal is equal to or larger than the average signal, and the L level signal when the magnetic detection signal is smaller than the average signal. To the magnetic detection signal. As a result, level signals having the same phase and cycle are obtained corresponding to the U, V, and W magnetic detection signals shown in FIG. Since the three level signals are out of phase by 60 degrees, a combination of H and L forms six angle ranges in electrical angle.

【0023】図3は、レベル信号のH、Lの組み合わせ
と電気角における角度範囲の関係を示す図である。角度
基準値は各角度範囲の中心値で、平均値信号の勾配が反
転する位置を示している。各角度範囲において、角度基
準値を境に平均値信号が下がり勾配と上がり勾配になる
ので、同じ値の平均値信号に対して、相対磁極位置とし
て2つの角度位置が対応している。これを区別して検出
するため、相対磁極位置演算部105では、下がり勾配
の場合、磁気検出信号の符号を反転して、検出するよう
になっている。すなわち(c)に示すような平均値信号
と角度関係をデータテーブルに求めておく。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the combination of H and L of the level signal and the angle range in the electrical angle. The angle reference value is the center value of each angle range, and indicates the position where the gradient of the average signal is inverted. In each angle range, the average signal has a downward gradient and an upward gradient at the boundary of the angle reference value. Therefore, two angular positions correspond to the average value signal having the same value as the relative magnetic pole position. In order to detect this distinction, the relative magnetic pole position calculation unit 105 detects the inversion gradient by reversing the sign of the magnetic detection signal. That is, the relationship between the average value signal and the angle as shown in (c) is obtained in the data table.

【0024】平均値信号が入力されると、その変化によ
って上がり勾配か、下がり勾配かを判断する。下がり勾
配の場合は、平均値信号の符号を反転して、データテー
ブルから相対磁極位置を検出する。絶対磁極位置検出部
107では、図3に示すようにレベル信号の組み合わせ
で、角度範囲を特定し、相対磁極位置によって図2の
(d)のように、回転にしたがってほぼ直線状に連続し
た絶対磁極を検出する。
When an average signal is input, it is determined whether the average signal is rising or falling according to the change. In the case of a downward gradient, the sign of the average value signal is inverted, and the relative magnetic pole position is detected from the data table. The absolute magnetic pole position detection unit 107 specifies an angle range by a combination of level signals as shown in FIG. 3 and, based on the relative magnetic pole position, as shown in FIG. Detect the magnetic pole.

【0025】ブラシレス直流モータ1を駆動するに当た
って、電源を投入してモータを駆動し始めるとき、ロー
タ1Aが回転しないので、平均値信号の勾配について判
別できない。そこで、絶対磁極位置検出部107は、レ
ベル信号に対応して、一定の値をもった基準信号を出力
する。駆動信号作成装置4は、基準信号にしたがってP
WM信号を作成しモータ駆動を行う。この基準信号は、
レベル信号と同じように磁極が0の点でH、Lの切り替
えを行うから、駆動電流と磁極位置のずれが生じず、モ
ータが逆回転したり、トルクが出力しなかったりするこ
とが発生しない。
In driving the brushless DC motor 1, when the power is turned on and the motor starts to be driven, the rotor 1A does not rotate, so that the gradient of the average value signal cannot be determined. Therefore, the absolute magnetic pole position detection unit 107 outputs a reference signal having a constant value corresponding to the level signal. The drive signal generation device 4 generates P
Create a WM signal and drive the motor. This reference signal is
As in the case of the level signal, switching between H and L is performed at the point where the magnetic pole is 0. Therefore, there is no deviation between the drive current and the magnetic pole position, and the motor does not reversely rotate or no torque is output. .

【0026】本実施例は以上のように構成され、例えば
磁気検出信号に一様なオフセットが生じた場合、図4の
(a)に示すように磁気検出信号の中心点が磁気の0点
からずれることになる。このとき、平均値信号にも同じ
オフセットが現れ、磁気検出信号との交差位置に変化が
生じないため、(b)のように、磁極に対応したレベル
信号が得られる。
The present embodiment is configured as described above. For example, when a uniform offset occurs in the magnetic detection signal, the center point of the magnetic detection signal is shifted from the magnetic zero point as shown in FIG. Will shift. At this time, the same offset appears in the average value signal, and no change occurs in the position of intersection with the magnetic detection signal. Therefore, a level signal corresponding to the magnetic pole is obtained as shown in FIG.

【0027】一方、本実施例のような方法をとらない場
合、例えば磁気検出信号の0点を磁気が0の位置とする
検出では、オフセットによって(c)に実線で示すよう
なレベル信号が得られる。このレベル信号は、点線に示
すオフセットを受けない場合のレベル信号に対してずれ
ることになる。このずれはオフセット量によって最大6
0度にも達する。したがって、本実施例で検出した磁極
位置を用いてモータ駆動すれば、高精度でモータ駆動が
できる。なお、本実施例では、3つの磁極検出素子部を
用いたが、これに限らず、例えば2つの磁極検出素子部
を用いて、もう1つの磁気検出信号を演算することによ
って求めることもできる。
On the other hand, when the method as in the present embodiment is not employed, for example, in the detection where the magnetic field is zero at the zero point of the magnetic detection signal, the level signal shown by the solid line in FIG. Can be This level signal is shifted with respect to the level signal when the offset indicated by the dotted line is not received. This shift is up to 6 depending on the offset amount.
It reaches 0 degrees. Therefore, if the motor is driven using the magnetic pole positions detected in this embodiment, the motor can be driven with high accuracy. In the present embodiment, three magnetic pole detection elements are used. However, the present invention is not limited to this. For example, two magnetic pole detection elements may be used to calculate another magnetic detection signal.

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

【図1】実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.

【図2】信号の波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a signal waveform.

【図3】レベル信号の組み合わせと角度範囲の対応関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship between a combination of level signals and an angle range.

【図4】実施例の効果を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an effect of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ブラシレス直流モータ 1A 2極永久磁極のロータ 1B 3相巻線 1Ha、1Hb、1Hc 磁気検出素子部 2 インバータ 3 磁極位置検出装置 4 駆動信号作成装置 101 ディジタル変換部 102 補正部 103 信号選択部 104 平均値演算部 105 相対磁極位置演算部 106 信号比較部 107 絶対磁極位置検出部 201 速度制御器 202 PWM信号器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless DC motor 1A 2-pole permanent magnetic rotor 1B 3-phase winding 1Ha, 1Hb, 1Hc Magnetic detecting element unit 2 Inverter 3 Magnetic pole position detecting device 4 Drive signal generating device 101 Digital converting unit 102 Correcting unit 103 Signal selecting unit 104 Average Value calculation unit 105 Relative magnetic pole position calculation unit 106 Signal comparison unit 107 Absolute magnetic pole position detection unit 201 Speed controller 202 PWM signal device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H019 BB03 BB05 CC03 DD01 EE14 5H560 BB04 BB07 BB12 DA02 DA19 EB01 GG04 JJ15 SS01 TT12 XA12 5H611 AA01 BB07 BB08 QQ01 QQ03 RR02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H019 BB03 BB05 CC03 DD01 EE14 5H560 BB04 BB07 BB12 DA02 DA19 EB01 GG04 JJ15 SS01 TT12 XA12 5H611 AA01 BB07 BB08 QQ01 QQ03 RR02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体の回転方向に電気角で120度ず
つずれて配され、前記回転体の磁極の磁気を検出して磁
気検出信号を生成する3つの磁気検出素子部と、前記各
磁気検出信号に基づき前記回転体の磁極位置を検出する
磁極位置検出部とを有する磁極位置検出装置において、
前記磁気検出素子部によって生成され、電気角で120
度ずつ位相ずれした3つの磁気検出信号の大きさを比較
して、最大の磁気検出信号にHのレベル信号、最小の磁
気検出信号にはLのレベル信号を割り当てる信号選択手
段と、前記Hのレベル信号とLのレベル信号が割り当て
られた2つの磁気検出信号の平均値を演算して平均値信
号を生成する平均値演算手段と、レベル信号が割り当て
られていない残りの1つの磁気検出信号を前記平均値信
号と比較して、残りの1つの磁気検出信号が前記平均値
信号と同じまたはそれより大きい場合Hのレベル信号、
前記平均値信号より小さい場合にはLのレベル信号を残
りの1つの磁気検出信号に割り当てる信号比較手段と、
前記平均値信号に基づいて所定の電気角の角度範囲内に
おける相対磁極位置を演算する相対磁極位置演算手段
と、前記3つのレベル信号で、磁極位置が存在する前記
角度範囲を判定し、判定された角度範囲と前記演算され
た相対磁極位置によって、絶対磁極位置を検出する絶対
磁極位置検出手段とを有することを特徴とする磁極位置
検出装置。
1. Three magnetic detecting element units which are arranged at an electrical angle of 120 degrees with respect to the rotating direction of a rotating body and detect the magnetism of magnetic poles of the rotating body to generate a magnetic detection signal, and A magnetic pole position detecting device that detects a magnetic pole position of the rotating body based on the detection signal;
It is generated by the magnetic sensing element unit and has an electrical angle of 120
A signal selecting means for comparing the magnitudes of the three magnetic detection signals whose phases are shifted by degrees, assigning an H level signal to the maximum magnetic detection signal and an L level signal to the minimum magnetic detection signal, Average value calculating means for calculating an average value of two magnetic detection signals to which a level signal and an L level signal are assigned to generate an average value signal, and calculating the remaining one magnetic detection signal to which no level signal is assigned. An H level signal when the remaining one magnetic detection signal is equal to or greater than the average value signal as compared with the average value signal;
Signal comparing means for assigning the L level signal to the remaining one magnetic detection signal when the signal is smaller than the average signal;
Relative magnetic pole position calculating means for calculating a relative magnetic pole position within a predetermined electrical angle range based on the average value signal; and determining the angular range in which a magnetic pole position exists based on the three level signals. A magnetic pole position detecting device for detecting an absolute magnetic pole position based on the calculated angular range and the calculated relative magnetic pole position.
【請求項2】 前記絶対磁極位置検出手段は、前記回転
体が停止または始動する状態では、前記レベル信号に対
応して、磁極位置を示す基準信号を出力することを特徴
とする請求項1記載の磁極位置検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said absolute magnetic pole position detecting means outputs a reference signal indicating a magnetic pole position corresponding to said level signal when said rotating body is stopped or started. Magnetic pole position detector.
【請求項3】 前記絶対磁極位置検出手段は、前記絶対
磁極位置が検出できるまで、前記基準信号を出力し続け
ることを特徴とする請求項2記載の磁極位置検出装置。
3. The magnetic pole position detecting device according to claim 2, wherein the absolute magnetic pole position detecting means keeps outputting the reference signal until the absolute magnetic pole position can be detected.
【請求項4】 前記各磁気検出素子部に変換補正手段が
接続され、該変換補正手段は、各磁気検出信号をそれぞ
れディジタル信号に変換し、変換された各ディジタル信
号の最大および最小値から、前記磁気検出素子部の出力
ばらつきを検出し、ばらつきを補正するようにしたこと
を特徴とする請求項1、2または3記載の磁極位置検出
装置。
4. A conversion correction means is connected to each of said magnetic detection element parts, said conversion correction means converts each magnetic detection signal into a digital signal, and calculates a maximum value and a minimum value of each converted digital signal. 4. The magnetic pole position detecting device according to claim 1, wherein an output variation of the magnetic detecting element is detected and the variation is corrected.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の前記磁
極位置検出装置の絶対磁極位置検出手段に、駆動信号作
成手段とインバータを接続してブラシレス直流モータの
駆動装置を構成し、前記駆動信号作成手段は、前記検出
された絶対磁極位置または基準信号に基づいてPWM駆
動信号を作成し、インバー夕に出力してブラシレス直流
モータを駆動すること特徴とするブラシレス直流モータ
の駆動装置。
5. A brushless DC motor drive device comprising: a drive signal generation device and an inverter connected to an absolute magnetic pole position detection device of the magnetic pole position detection device according to claim 1, A drive device for a brushless DC motor, wherein the drive signal generating means generates a PWM drive signal based on the detected absolute magnetic pole position or the reference signal, and outputs the PWM drive signal during inversion to drive the brushless DC motor.
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