JP2006034049A - Brushless motor controller and brushless motor device - Google Patents
Brushless motor controller and brushless motor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006034049A JP2006034049A JP2004211914A JP2004211914A JP2006034049A JP 2006034049 A JP2006034049 A JP 2006034049A JP 2004211914 A JP2004211914 A JP 2004211914A JP 2004211914 A JP2004211914 A JP 2004211914A JP 2006034049 A JP2006034049 A JP 2006034049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induced voltage
- voltage
- brushless motor
- induced
- stator winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータの制御装置およびブラシレスモータ装置に係り、特に、センサレス方式のブラシレスモータの制御装置およびブラシレスモータ装置に関する。 The present invention relates to a brushless motor control device and a brushless motor device, and more particularly to a sensorless brushless motor control device and a brushless motor device.
従来から、ホール素子等の回転位置検出器を用いるのではなく、回転子の定常回転時に固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによって回転子の回転位置検出を行うようにした所謂センサレス方式のブラシレスモータ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the rotational position of the rotor is detected not by using a rotational position detector such as a Hall element, but by detecting an induced voltage induced in the stator winding during the steady rotation of the rotor. A sensorless brushless motor device is known (see, for example, Patent Document 1).
以下、図5乃至図8を参照しながら特許文献1と同様に構成された従来技術に係るブラシレスモータ装置について説明する。図5,図6は従来技術に係るブラシレスモータ装置の構成を示す図であり、図7,図8は図5に示すブラシレスモータ装置における各信号波形を示す図である。
Hereinafter, a brushless motor device according to the related art configured in the same manner as
従来のブラシレスモータ装置201は、回転子212の回転位置を推定するためのアナログ式の回転位置検出回路Aを有して構成されている。この回転位置検出回路Aには、固定子巻線211u,211v,211wに誘起される誘起電圧を検出するための誘起電圧サンプリング部220B(抵抗分圧回路)と、誘起電圧サンプリング部220Bから出力された誘起電圧信号を積分する擬似誘起電圧検出部220C(ローパスフィルタ)と、擬似誘起電圧検出部220Cから出力された擬似誘起電圧信号と中性電位を比較するパルス位置信号検出部220D(コンパレータ)が設けられている。
The conventional
そして、従来のブラシレスモータ装置201では、回転位置検出回路Aから出力された回転パルス位置信号がマイコン220Eに入力され、このマイコン220Eにおいて回転パルス位置信号に基づき転流信号が生成されるようになっている。また、マイコン220Eにより生成された転流信号がドライバ回路220Fを介してインバータ回路部220Aに出力され、インバータ回路部220Aに設けられたスイッチング素子221a乃至221fによる転流動作によって固定子巻線211u,211v,211wに順次電流が流れるようになっている。そして、固定子巻線211u,211v,211wに順次電流が流れることにより駆動磁界が生じ、この駆動磁界によって回転子212が回転する構成となっている。
In the conventional
ところで、上記ブラシレスモータ装置201において、回転子212の回転中に何らかの異常が生じた場合には、インバータ回路部220Aのスイッチング素子221a乃至221fが全てオフ状態となる。この状態からブラシレスモータ210を再起動させるには、インバータ回路部220Aによって転流信号の出力を開始する前に、回転子212の回転位置を検出する必要がある。つまり、回転子212の回転位置を検出し、この回転子212の回転位置に応じて固定子巻線211u,211v,211wに順次電流を流す必要がある。
Incidentally, in the
ここで、回転子212の回転中に何らかの異常が生じたことによってインバータ回路部220Aのスイッチング素子221a乃至221fが全てオフとなった状態でも、回転子212が惰性で回転をしているときには、回転子212の回転に伴ってU,V,Wの各相の固定子巻線211u,211v,211wに誘起電圧が誘起される。
Here, even when all the
このとき、U,V,Wの各相の固定子巻線211u,211v,211wに誘起される誘起電圧は、図7に示すように、いずれも正弦波となる。例えば、図7の時刻tにおいては、U相の固定子巻線211uに誘起される誘起電圧およびW相の固定子巻線211wに誘起される誘起電圧はプラスとなり、V相の固定子巻線211vに誘起される誘起電圧はマイナスとなる。
At this time, the induced voltages induced in the
そして、インバータ回路部220Aのスイッチング素子221a乃至221fが全てオフとなった状態では、上記時刻tの各相の固定子巻線211u,211v,211wにおける電流の流れは図6に示すようになる。すなわち、U相の固定子巻線211uに流れる電流をIu’、V相の固定子巻線211vに流れる電流をIv’、W相の固定子巻線211wに流れる電流をIw’とすると、これらの関係はIu’+Iv’+Iw’=0となる。
When all the
そして、時刻tにおいては、図7に示すように、U相の固定子巻線211uに誘起される誘起電圧とW相の固定子巻線211wに誘起される誘起電圧は、いずれもプラスである。従って、U相の固定子巻線211uに流れる電流Iu’とW相の固定子巻線211wに流れる電流Iw’は、いずれもプラス方向となる。一方、V相の固定子巻線211vに流れる電流Iv’はマイナス方向となる。つまり、Iv’=−(Iu’+Iw’)である。
At time t, as shown in FIG. 7, the induced voltage induced in the
また、分圧抵抗器224u1,224u2に流れる電流をI1’、分圧抵抗器224w1,224w2に流れる電流をI3’とすると、I1’=Iu’、I3’=Iw’となる。さらに、分圧抵抗器224u1,224u2の中間接続部から出力される誘起電圧信号の出力電圧をVu1’、分圧抵抗器224w1,224w2の中間接続部から出力される誘起電圧信号の出力電圧をVw1’とすると、これらの誘起電圧信号の出力電圧は、Vu1’=I1’×R4’、Vw1’=I3’×R6’となる。なお、R4’,R6’は、分圧抵抗器224u2,224w2の抵抗値である。 If the current flowing through the voltage dividing resistors 224u1 and 224u2 is I1 'and the current flowing through the voltage dividing resistors 224w1 and 224w2 is I3', I1 '= Iu' and I3 '= Iw'. Further, the output voltage of the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage dividing resistors 224u1 and 224u2 is Vu1 ′, and the output voltage of the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage dividing resistors 224w1 and 224w2 is Vw1. Then, the output voltages of these induced voltage signals are Vu1 ′ = I1 ′ × R4 ′ and Vw1 ′ = I3 ′ × R6 ′. R4 'and R6' are resistance values of the voltage dividing resistors 224u2 and 224w2.
一方、分圧抵抗器224v1,224v2に流れる電流をI2’とすると、I2’については以下の通りとなる。すなわち、V端子におけるマイナスの誘起電圧の絶対値がダイオード222eの順方向電圧(通常、約0.7V)よりも大きいときには、ダイオード222eがオン状態となり、この場合には、V相の固定子巻線211vに流れる電流は、Iv’=I5’+I2’となる。なお、I5’はダイオード222eに流れる電流である。従って、この場合、分圧抵抗器224v1,224v2に流れる電流は、I2’=Iv’−I5’となる。なお、I5’は、固定子巻線211vに流れる電流Iv’に比して微小である。
On the other hand, when the current flowing through the voltage dividing resistors 224v1 and 224v2 is I2 ', I2' is as follows. That is, when the absolute value of the negative induced voltage at the V terminal is larger than the forward voltage (usually about 0.7 V) of the
また、V端子におけるマイナスの誘起電圧の絶対値がダイオード222eの順方向電圧よりも小さいときには、ダイオード222eがオフ状態となり、この場合には、I5’=0となる。つまり、分圧抵抗器224v1,224v2に流れる電流は、I2’=Iv’である。
When the absolute value of the negative induced voltage at the V terminal is smaller than the forward voltage of the
従って、V端子にマイナスの誘起電圧が生じている場合には、V端子におけるマイナスの誘起電圧の絶対値がダイオード222eの順方向電圧より大きいと、V端子のマイナスの誘起電圧はダイオード222eの順方向電圧にクランプされる。
Therefore, when a negative induced voltage is generated at the V terminal, if the absolute value of the negative induced voltage at the V terminal is larger than the forward voltage of the
そして、分圧抵抗器224v1,224v2の中間接続部から出力される誘起電圧信号をSv1’とすると、誘起電圧信号Sv1’は、図8(a)に示すように、正弦波のマイナス部分がダイオード222eの順方向電圧にクランプされることによって一定値となる。つまり、誘起電圧信号Sv1’は半波となる。 When the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage dividing resistors 224v1 and 224v2 is Sv1 ′, the induced voltage signal Sv1 ′ has a sine wave minus portion as a diode as shown in FIG. A constant value is obtained by clamping to the forward voltage of 222e. That is, the induced voltage signal Sv1 'is a half wave.
続いて、この半波の誘起電圧信号Sv1’を擬似誘起電圧検出部220Cによって積分すると、図8(b)に示すように擬似誘起電圧信号Sv2’が得られる。さらに、擬似誘起電圧検出部220CのV相出力端子から出力された擬似誘起電圧信号Sv2’の出力電圧をパルス位置信号検出部220Dにおいて基準電圧Sc’と比較すると、図8(c)に示すように、矩形状の回転パルス位置信号Sv3’が得られる。なお、基準電圧Sc’は、基準電圧生成抵抗器229u,229v,229wによって形成されたものである。
しかしながら、上記従来技術に係るブラシレスモータ装置201では、上述のように、誘起電圧サンプリング部220Bから出力される誘起電圧信号Sv1’は半波となる。従って、後続の擬似誘起電圧検出部220Cではこの半波の誘起電圧信号Sv1’を基に積分を行うので、擬似誘起電圧検出部220Cから出力される擬似誘起電圧信号Sv2’の振幅が小さくなる(図8(b)参照)。さらに、パルス位置信号検出部220Dにおいては、この振幅の小さな擬似誘起電圧信号Sv2’に基づいて回転パルス位置信号Sv3’が生成されるので、回転パルス位置信号Sv3’の位相ずれが大きくなる(図8(c)参照)。
However, in the
従って、上述のように回転パルス位置信号Sv3’の位相ずれが大きい状態では、マイコン220Eにおいて回転子212の回転位置を精度良く推定することができないので、ブラシレスモータ10を再起動させるときに、脱調したり回転子212が停止したりするなどの不具合が生ずることがあった。
Therefore, when the rotational pulse position signal Sv3 ′ has a large phase shift as described above, the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、所謂センサレス方式のブラシレスモータを制御するための制御装置において、ブラシレスモータを円滑に再起動させることが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a brushless motor capable of smoothly restarting a brushless motor in a control device for controlling a so-called sensorless brushless motor. It is to provide a control device.
また、本発明の他の目的は、所謂センサレス方式のブラシレスモータを備えたブラシレスモータ装置において、ブラシレスモータを円滑に再起動させることが可能なブラシレスモータ装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a brushless motor device that can smoothly restart a brushless motor in a brushless motor device having a so-called sensorless brushless motor.
前記課題は、本発明によれば、陽極電源線と陰極電源線との間に複数のスイッチング素子がブリッジ接続されると共に前記複数のスイッチング素子間のブリッジ接続部がブラシレスモータの固定子巻線に接続されてなるインバータ回路部と、前記固定子巻線と前記陰極電源線との間に接続され前記固定子巻線に誘起された誘起電圧に基づいて誘起電圧信号を出力する分圧抵抗器を有して構成された誘起電圧サンプリング部と、該誘起電圧サンプリング部から出力された誘起電圧信号に基づいて前記複数のスイッチング素子に転流信号を出力する制御回路部と、を備えてなるブラシレスモータの制御装置において、前記誘起電圧サンプリング部には、前記陽極電源線と前記固定子巻線との間に接続され前記分圧抵抗器にバイアス電圧を印加するバイアス抵抗器が設けられたこと、により解決される。 According to the present invention, a plurality of switching elements are bridge-connected between an anode power supply line and a cathode power supply line, and a bridge connection portion between the plurality of switching elements is formed in a stator winding of a brushless motor. An inverter circuit unit connected, and a voltage dividing resistor connected between the stator winding and the cathode power supply line and outputting an induced voltage signal based on an induced voltage induced in the stator winding A brushless motor comprising: an induced voltage sampling unit configured to have; and a control circuit unit that outputs a commutation signal to the plurality of switching elements based on the induced voltage signal output from the induced voltage sampling unit. In the control device, the induced voltage sampling unit applies a bias voltage to the voltage dividing resistor connected between the anode power supply line and the stator winding. The bias resistor is provided, it is solved by.
このように、誘起電圧サンプリング部に陽極電源線と固定子巻線との間に接続され分圧抵抗器にバイアス電圧を印加するバイアス抵抗器が設けられていると、固定子巻線に誘起された誘起電圧にプラスのバイアス電圧を加えることができるので、これにより、誘起電圧サンプリング部から出力される誘起電圧信号を全波とすることが可能となる。 As described above, if the induced voltage sampling unit is provided with the bias resistor connected between the anode power supply line and the stator winding and applying the bias voltage to the voltage dividing resistor, the induced voltage is induced in the stator winding. Since a positive bias voltage can be added to the induced voltage, the induced voltage signal output from the induced voltage sampling unit can be made full wave.
ここで、請求項2に記載のように、バイアス抵抗器が、インバータ回路部のスイッチング素子が接続された陽極電源線と異なる陽極電源線に接続されていると好適である。すなわち、インバータ回路部に電源を供給する電源装置とバイアス抵抗器に電源を供給する電源装置とが別物となるようにすると好適である。このようにすると、スイッチング素子が接続された陽極電源線に電源を供給しても、この状態では、バイアス抵抗器に電源が供給されないので、所謂スタンバイ状態における消費電力を低く抑えることが可能となる。 Here, it is preferable that the bias resistor is connected to an anode power supply line different from the anode power supply line to which the switching element of the inverter circuit unit is connected. That is, it is preferable that the power supply device that supplies power to the inverter circuit unit and the power supply device that supplies power to the bias resistor are different. In this case, even when power is supplied to the anode power supply line to which the switching element is connected, power is not supplied to the bias resistor in this state, so that it is possible to keep power consumption in a so-called standby state low. .
そして、ブラシレスモータを制御する制御回路を備えてなるブラシレスモータ装置において、前記制御回路に、請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置を用いると好適である。
In a brushless motor device comprising a control circuit for controlling the brushless motor, it is preferable that the brushless motor control device according to
このように、本発明によれば、誘起電圧サンプリング部から出力される誘起電圧信号を全波とすることができるので、従来に比して、制御回路部に出力される回転パルス位置信号の位相ずれを小さくすることができる。これにより、回転子の回転位置検出精度を向上させることができるので、ブラシレスモータに脱調や回転停止などの不具合が生ずることを防止することが可能となる。 Thus, according to the present invention, since the induced voltage signal output from the induced voltage sampling unit can be a full wave, the phase of the rotation pulse position signal output to the control circuit unit as compared with the prior art. Deviation can be reduced. Thereby, since the rotational position detection accuracy of the rotor can be improved, it is possible to prevent problems such as step-out and rotation stoppage in the brushless motor.
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention.
図1乃至図3は本発明の一実施形態を示す図で、図1はブラシレスモータ装置の構成を示す図、図2はブラシレスモータ装置における電流の流れを示す図、図3はブラシレスモータ装置の各信号波形を示す図である。 1 to 3 are diagrams showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a brushless motor device, FIG. 2 is a diagram showing a current flow in the brushless motor device, and FIG. 3 is a diagram of the brushless motor device. It is a figure which shows each signal waveform.
はじめに、図1を参照しながら、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ装置の構成について説明する。
図1に示す本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ装置1は、例えば、不図示の車両に設けられたエンジンのラジエータを冷却する冷却装置に好適に使用されるものであり、ブラシレスモータ10と、制御装置としてのコントローラ20を有して構成されている。
First, the configuration of a brushless motor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A
ブラシレスモータ10は、駆動磁界を発生する固定子11と、固定子11から発生する駆動磁界によって回転する回転子12を有して構成されている。固定子11には、Y字状に結線されたU相,V相,W相の固定子巻線11u,11v,11wが設けられており、回転子12には、永久磁石(図1において符号省略)が設けられている。
The
コントローラ20は、直流電源装置30から電源供給を受けると共にブラシレスモータ10を駆動させるものであり、例えば、ワンチップ化された電気回路や小型の制御装置等により構成される。本例のコントローラ20は、インバータ回路部20Aと、誘起電圧サンプリング部20Bと、擬似誘起電圧検出部20Cと、パルス位置信号検出部20Dと、位相補正部20Eと、通電ロジック制御部20Fを有して構成されている。
The
インバータ回路部20Aは、上アームおよび下アームとがブリッジ接続されたいわゆる全波駆動回路により構成されている。すなわち、インバータ回路部20Aの上アームは、スイッチング素子21a,21b,21cおよびダイオード22a,22b,22cにより構成され、下アームは、スイッチング素子21d,21e,21fおよびダイオード22d,22e,22fにより構成されている。
The
スイッチング素子21a乃至21fは、nチャンネル型のMOSFETにより構成されており、陽極電源線25aと陰極電源線25bとの間で、U相,V相,W相の三相にブリッジ接続されている。スイッチング素子21a,21b,21cのドレインは、陽極電源線25aにそれぞれ接続されており、スイッチング素子21d,21e,21fのソースは、陰極電源線25bにそれぞれ接続されている。
The
また、スイッチング素子21a乃至21fのゲートは、通電ロジック制御部20Fの出力端子にそれぞれ接続されており、スイッチング素子21a,21b,21cとスイッチング素子21d,21e,21fの各ブリッジ接続における中間接続部U,V,Wは固定子巻線11u,11v,11wにそれぞれ配線接続されている。
Further, the gates of the
そして、スイッチング素子21a,21b,21cは、ゲートに与えられる転流信号に基づいて陽極電源線25aから固定子巻線11u、11v、11wへの電流の流れをスイッチングする。また、スイッチング素子21d,21e,21fは、ゲートに与えられる転流信号に基づいて固定子巻線11u、11v、11wから陰極電源線25bへの電流の流れをスイッチングする。
The
ダイオード22a乃至22fは、スイッチング素子21a乃至21fのスイッチングによって発生するサージ電圧を解放するためのものである。本例のダイオード22a乃至22fは、スイッチング素子21a乃至21fにそれぞれ並列接続されると共に、陽極電源線25aから陰極電源線25bへの電流の流れに対して逆方向になるように配線接続されている。なお、ダイオード22a乃至22fは、MOSFETからなるスイッチング素子21a乃至21fにそれぞれ内蔵されている。
The
誘起電圧サンプリング部20Bは、回転子12の回転に応じて固定子巻線11u,11v,11wに誘起された誘起電圧を検出するためのものであり、バイアス抵抗器23u,23v,23wと、分圧抵抗器24u1,24u2,24v1,24v2,24w1,24w2を有して構成されている。
The induced
バイアス抵抗器23u,23v,23wは、固定子巻線11u,11v,11wの各U,V,W端子にバイアス電圧を与えるものである。バイアス抵抗器23uは、スイッチング素子21aと並列になるように固定子巻線11uと陽極電源線25aとの間に接続されている。同様に、バイアス抵抗器23vは、スイッチング素子21bと並列になるように固定子巻線11vと陽極電源線25aとの間に接続されており、バイアス抵抗器23wは、スイッチング素子21cと並列になるように固定子巻線11wと陽極電源線25aとの間に接続されている。バイアス抵抗器23u,23v,23wは、いずれも等しい抵抗値(例えば、1kΩ〜100kΩ)となっている。
The
分圧抵抗器24u1,24u2は、固定子巻線11uの端子電圧を分圧するためのものである。同様に、分圧抵抗器24v1,24v2は、固定子巻線11vの端子電圧を分圧するためのものであり、分圧抵抗器24w1,24w2は、固定子巻線11wの端子電圧を分圧するためのものである。分圧抵抗器24u1,24u2,24v1,24v2,24w1,24w2は、いずれも等しい抵抗値となっている。 The voltage dividing resistors 24u1 and 24u2 are for dividing the terminal voltage of the stator winding 11u. Similarly, the voltage dividing resistors 24v1 and 24v2 are for dividing the terminal voltage of the stator winding 11v, and the voltage dividing resistors 24w1 and 24w2 are for dividing the terminal voltage of the stator winding 11w. belongs to. The voltage dividing resistors 24u1, 24u2, 24v1, 24v2, 24w1, and 24w2 all have equal resistance values.
分圧抵抗器24u1,24u2は、固定子巻線11uと陰極電源線25bとの間に直列に接続されている。同様に、分圧抵抗器24v1,24v2は、固定子巻線11vと陰極電源線25bとの間に直列に接続されており、分圧抵抗器24w1,24w2は、固定子巻線11wと陰極電源線25bとの間に直列に接続されている。
The voltage dividing resistors 24u1 and 24u2 are connected in series between the stator winding 11u and the cathode
また、分圧抵抗器24u1と分圧抵抗器24u2の中間接続部は、擬似誘起電圧検出部20Cの入力端子に接続されている。同様に、分圧抵抗器24v1と分圧抵抗器24v2の中間接続部と、分圧抵抗器24w1と分圧抵抗器24w2の中間接続部も、擬似誘起電圧検出部20Cの入力端子に接続されている。この構成により、誘起電圧サンプリング部20Bは、U相、V相、W相の各誘起電圧信号を擬似誘起電圧検出部20Cに出力することができるようになっている。
Further, an intermediate connection portion between the voltage dividing resistor 24u1 and the voltage dividing resistor 24u2 is connected to an input terminal of the pseudo-induced voltage detection unit 20C. Similarly, an intermediate connection portion between the voltage dividing resistor 24v1 and the voltage dividing resistor 24v2 and an intermediate connection portion between the voltage dividing resistor 24w1 and the voltage dividing resistor 24w2 are also connected to the input terminal of the pseudo-induced voltage detection unit 20C. Yes. With this configuration, the induced
なお、スイッチング素子21a乃至21fが全てオフとなっていて回転子12が停止している状態では、U相の分圧抵抗器24u1,24u2からなる抵抗分圧回路にバイアス抵抗器23uによるバイアス電圧が印加されるので、U相の端子電圧Vuは、Vu=(R1+R4)×Vb/(R10+R1+R4)となる。なお、R1は分圧抵抗器24u1の抵抗値、R4は分圧抵抗器24u2の抵抗値、Vbは直流電源装置30の出力電圧値、R10はバイアス抵抗器23uの抵抗値である。V相の端子電圧Vv、W相の端子電圧Vwについても同様である。また、U相の端子電圧Vu、V相の端子電圧Vv、W相の端子電圧はVw、いずれも等しくなっている。さらに、固定子巻線11u,11v,11wのY結線中心点の電位Vcについても、Vc=Vu=Vv=Vwが成立する。
In the state where the
擬似誘起電圧検出部20Cは、抵抗器26とコンデンサ27からなるローパスフィルタ(積分回路)により構成されている。本例の擬似誘起電圧検出部20Cは、誘起電圧サンプリング部20Bから出力された各相の誘起電圧信号をそれぞれ積分して、U相、V相、W相の各相の擬似誘起電圧信号を生成し、これをパルス位置信号検出部20Dに出力するように構成されている。
The pseudo-induced
パルス位置信号検出部20Dは、U相、V相、W相の各相に対応するコンパレータ28を有して構成されている。各相のコンパレータ28には、擬似誘起電圧検出部20Cから出力された各相の擬似誘起電圧信号と、基準電位生成抵抗器29u,29v,29wによって生成された基準電圧信号が入力されるようになっている。また、本例の各相のコンパレータ28は、擬似誘起電圧検出部20Cから出力された擬似誘起電圧信号と、基準電位生成抵抗器29u,29v,29wによって生成された基準電圧信号の大小を比較してゼロクロス信号を生成し、これを回転パルス位置信号として位相補正部20Eに出力するように構成されている。
The pulse position
位相補正部20Eは、パルス位置信号検出部20Dから出力された回転パルス位置信号の位相を転流タイミングまで遅延させるものである。
The
通電ロジック制御部20Fは、不図示の外部コントローラから出力された制御信号に基づいて所定の演算を行うと共に、位相補正部20Eから出力された回転パルス位置信号に基づいて六相の転流信号生成し、これをスイッチング素子21a乃至21fのゲートに出力するように構成されている。
The energization
次に、図1乃至図3を参照しながら、上記構成からなるブラシレスモータ装置1の動作について説明する。
不図示の上位コントローラから出力された制御信号が通電ロジック制御部20Fに入力されると、通電ロジック制御部20Fは、不図示の同期信号出力回路から出力された同期信号に基づいて転流信号を生成し、これをインバータ回路部20Aに出力する。
Next, the operation of the
When a control signal output from a host controller (not shown) is input to the energization
インバータ回路部20Aに転流信号が入力されると、スイッチング素子21a乃至21fが順次スイッチングされる。そして、スイッチング素子21a乃至21fが順次スイッチングされると、固定子巻線11u、11v、11wに所定の順序で電流が流れ、固定子巻線11u、11v、11wのうち、電流が流れた固定子巻線から駆動磁界が発せられ、ブラシレスモータ10の強制駆動が開始される。
When a commutation signal is input to the
続いて、同期信号の切り替え周期を短くして回転子12の速度を上昇させる。そして、同期信号の切り替え周期が所定値となった状態で強制駆動からセンサレス駆動に切り替える。すなわち、通電ロジック制御部20Fにおいてパルス位置信号検出部20Dから出力された回転パルス位置信号に基づいて転流信号を生成し、これによって回転子12をセンサレス方式によって回転させる。
Subsequently, the speed of the
ここで、本例のブラシレスモータ装置1において、回転子12の回転中に何らかの異常が生じた場合には、インバータ回路部20Aのスイッチング素子21a乃至21fを全てオフ状態とする。これにより、固定子巻線11u、11v、11wの駆動磁界が消滅し、回転子12がフリーな状態となる。これにより、回転子12は惰性で回転をし続ける。ここで、回転子12の回転中に何らかの異常が生じたことによってインバータ回路部20Aのスイッチング素子21a乃至21fが全てオフとなった状態でも、回転子12が惰性で回転をしているときには、回転子12の回転に伴って固定子巻線11u、11v、11wに誘起電圧が誘起される(例えば、図7参照)。
Here, in the
ここで、図7の時刻tにおける各相の固定子巻線11u、11v、11wに流れる電流について図2を参照しながら説明する。図2に示すように、U相の固定子巻線11uに流れる電流をIu、V相の固定子巻線11vに流れる電流をIv、W相の固定子巻線11wに流れる電流をIwとすると、これらの関係はIu+Iv+Iw=0となる。
Here, the current flowing through the
また、バイアス抵抗器23u,23v,23wに流れる電流をI10,I11,I12とし、分圧抵抗器24u1,24u2に流れる電流をI1、分圧抵抗器24v1,24v2に流れる電流をI2、分圧抵抗器24w1,24w2に流れる電流をI3とすると、I1=I10+Iu、I2=I11−Iv、I3=I12+Iwとなる。
Further, currents flowing through the
さらに、分圧抵抗器24u1,24u2の中間接続部から出力される誘起電圧信号の出力電圧をVu1、分圧抵抗器24v1,24v2の中間接続部から出力される誘起電圧信号の出力電圧をVv1、分圧抵抗器24w1,24w2の中間接続部から出力される誘起電圧信号の出力電圧をVw1とすると、各相の誘起電圧信号の出力電圧は、Vu1=I1×R4、Vv1=I2×R5、Vw1=I3×R6となる。なお、R4,R5,R6は、分圧抵抗器24u2,24v2,24w2の抵抗値である。 Further, the output voltage of the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage dividing resistors 24u1 and 24u2 is Vu1, the output voltage of the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage divider resistors 24v1 and 24v2 is Vv1, When the output voltage of the induced voltage signal output from the intermediate connection portion of the voltage dividing resistors 24w1 and 24w2 is Vw1, the output voltage of the induced voltage signal of each phase is Vu1 = I1 × R4, Vv1 = I2 × R5, Vw1. = I3 × R6. R4, R5, and R6 are resistance values of the voltage dividing resistors 24u2, 24v2, and 24w2.
そして、図7の時刻tの各相における抵抗分圧回路の流れについては、図2に示すように、I1=I10+Iu>0、I2=I11−Iv>0、I3=I12+Iw>0となる。このように、いずれの抵抗分圧回路においても、電流の流れはプラス方向となる。 As shown in FIG. 2, the flow of the resistance voltage dividing circuit in each phase at time t in FIG. 7 is I1 = I10 + Iu> 0, I2 = I11−Iv> 0, and I3 = I12 + Iw> 0. Thus, in any resistance voltage dividing circuit, the current flow is in the positive direction.
特に、V相については、従来技術に係る誘起電圧サンプリング部(220B)と異なり、ダイオード22eはオフのままで、I2>0、Vv1>0となる。従って、誘起電圧サンプリング部20BのV相から出力される誘起電圧信号Sv1は、図3(a)に示すように、全波となる。
In particular, for the V phase, unlike the induced voltage sampling unit (220B) according to the prior art, the
そして、この全波の誘起電圧信号Sv1をローパスフィルタからなる擬似誘起電圧検出部20Cによって積分すると、図3(b)に示すように擬似誘起電圧信号Sv2が得られる。さらに、擬似誘起電圧検出部20CのV相出力端子から出力された擬似誘起電圧信号Sv2の出力電圧をパルス位置信号検出部20Dにおいて基準電圧Scと比較すると、図3(c)に示すように、矩形状の回転パルス位置信号Sv3が得られる。なお、基準電圧Scは、基準電圧生成抵抗器29u,29v,29wによって形成されたものである。
Then, when this full-wave induced voltage signal Sv1 is integrated by the pseudo-induced voltage detection unit 20C formed of a low-pass filter, a pseudo-induced voltage signal Sv2 is obtained as shown in FIG. Further, when the output voltage of the pseudo induced voltage signal Sv2 output from the V-phase output terminal of the pseudo induced voltage detector 20C is compared with the reference voltage Sc in the pulse
ここで、図3において、破線で示してあるのは、本発明との比較のために示した従来技術に係る誘起電圧信号Sv1’、擬似誘起電圧信号Sv2’、回転パルス位置信号Sv3’である。 Here, in FIG. 3, what are indicated by broken lines are the induced voltage signal Sv1 ′, the pseudo induced voltage signal Sv2 ′, and the rotation pulse position signal Sv3 ′ according to the prior art shown for comparison with the present invention. .
本例では、誘起電圧サンプリング部20Bから出力される誘起電圧信号Sv1が全波となっているので、従来のように半波である誘起電圧信号Sv1’から擬似誘起電圧信号Sv2’を生成する場合に比較して、図3(b)に示すように、擬似誘起電圧信号Sv2の振幅を大きくすることができる。
In this example, since the induced voltage signal Sv1 output from the induced
また、本例では、擬似誘起電圧検出部20Cから出力される擬似誘起電圧信号Sv2の振幅が従来よりも大きいので、図3(c)に示すように、従来の回転パルス位置信号Sv3’と比較して、回転パルス位置信号Sv3の位相ずれを小さくすることができる。すなわち、理想では、誘起電圧信号Sv1(Sv1’)の位相が0°(時刻t0)から90°(時刻t1)で回転パルス位置信号Sv3(Sv3’)が立ち上がるところを、従来技術では、回転パルス位置信号Sv3’の位相が−βだけずれている。 Further, in this example, the amplitude of the pseudo-induced voltage signal Sv2 output from the pseudo-induced voltage detection unit 20C is larger than that of the conventional one, so that it is compared with the conventional rotation pulse position signal Sv3 ′ as shown in FIG. Thus, the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 can be reduced. That is, ideally, the rotation pulse position signal Sv3 (Sv3 ′) rises when the phase of the induced voltage signal Sv1 (Sv1 ′) is 0 ° (time t0) to 90 ° (time t1). The phase of the position signal Sv3 ′ is shifted by −β.
一方、本例では、回転パルス位置信号Sv3の位相のずれが従来よりも小さい−αに留まっている。このように、本例では、従来の回転パルス位置信号Sv3’と比較して、回転パルス位置信号Sv3の位相ずれを小さくすることができる。 On the other hand, in this example, the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 remains at −α, which is smaller than the conventional one. Thus, in this example, the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 can be reduced as compared with the conventional rotation pulse position signal Sv3 '.
そして、パルス位置信号検出部20Dから出力された回転パルス位置信号Sv3は、位相補正部20Eにおいて所定の位相だけ遅延される。ここで位相を遅延させるのは、回転パルス位置信号Sv3の立ち上がる時刻を理想の立ち上がり時刻(時刻t1)にまで持って行くためである。
The rotation pulse position signal Sv3 output from the pulse position
そして、位相補正部20Eから出力された回転パルス位置信号Sv3に基づいて六相の転流信号を生成し、これをスイッチング素子21a乃至21fのゲートに出力する。これにより、固定子巻線11u、11v、11wに所定の順序で電流が流れ、固定子巻線11u、11v、11wのうち、電流が流れた固定子巻線から駆動磁界が発せられ、ブラシレスモータ10が再起動される。
Then, a six-phase commutation signal is generated based on the rotation pulse position signal Sv3 output from the
このとき、本実施形態では、回転パルス位置信号Sv3の位相ずれが小さいので、回転子12の回転位置検出精度を向上させることができる。従って、ブラシレスモータ10に脱調や回転停止などの不具合が生ずること無く、ブラシレスモータ10を円滑に再起動することができる。
At this time, in this embodiment, since the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 is small, the rotation position detection accuracy of the
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(イ)本実施形態によれば、誘起電圧サンプリング部20Bから出力される誘起電圧信号Sv1が全波となっているので、従来のように半波である誘起電圧信号Sv1’から擬似誘起電圧信号Sv2’を生成する場合に比較して、図3(b)に示すように、擬似誘起電圧信号Sv2の振幅を大きくすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(A) According to the present embodiment, since the induced voltage signal Sv1 output from the induced
(ロ)本実施形態によれば、擬似誘起電圧検出部20Cから出力される擬似誘起電圧信号Sv2の振幅が従来よりも大きいので、図3(c)に示すように、従来の回転パルス位置信号Sv3’と比較して、回転パルス位置信号Sv3の位相ずれを小さくすることができる。 (B) According to the present embodiment, since the amplitude of the pseudo induced voltage signal Sv2 output from the pseudo induced voltage detection unit 20C is larger than that of the conventional case, as shown in FIG. Compared with Sv3 ′, the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 can be reduced.
(ハ)本実施形態によれば、回転パルス位置信号Sv3の位相ずれを小さくすることができるので、回転子12の回転位置検出精度を向上させることができる。従って、ブラシレスモータ10に脱調や回転停止などの不具合が生ずることを防止することが可能である。
(C) According to the present embodiment, the phase shift of the rotation pulse position signal Sv3 can be reduced, so that the rotation position detection accuracy of the
なお、本発明の実施の形態は、以下のように改変することができる。
すなわち、上記実施形態では、バイアス抵抗器23u,23v,23wがインバータ回路部20Aと共通の陽極電源線25aに接続されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、例えば、図4に示す改変例に係るブラシレスモータ装置101のように、バイアス抵抗器23u,23v,23wが、インバータ回路部20Aのスイッチング素子21a乃至21fが接続された陽極電源線25aと異なる陽極電源線125aに接続されていても良い。つまり、インバータ回路部20Aに電源を供給する直流電源装置30とバイアス抵抗器23u,23v,23wに電源を供給する直流電源装置130とが別物となるように構成しても良い。
The embodiment of the present invention can be modified as follows.
That is, in the above embodiment, the
このように、インバータ回路部20Aに電源を供給する直流電源装置30とバイアス抵抗器23u,23v,23wに電源を供給する直流電源装置130を別物とすると、スイッチング素子21a乃至21fが接続された陽極電源線25aに電源を供給しても、この状態では、バイアス抵抗器23u,23v,23wに電源が供給されないので、所謂スタンバイ状態における消費電力を低く抑えることが可能である。なお、図4において、上記実施形態に係る部材については同一符号を用いて示してある。
Thus, when the
1,101,201 ブラシレスモータ装置、10,210 ブラシレスモータ、11 固定子、11u,11v,11w,211u,211v,211w 固定子巻線、12,212 回転子、20 コントローラ、20A,220A インバータ回路部、20B,220B 誘起電圧サンプリング部、20C,220C 擬似誘起電圧検出部、20D,220D パルス位置信号検出部、20E,220E 位相補正部、20F,220F 通電ロジック制御部、21a,21b,21c,21d,21e,21f,221a,221b,221c,221d,221e,221f スイッチング素子、22a,22b,22c,22d,22e,22f,222e ダイオード、23u,23v,23w バイアス抵抗器、24u1,24u2,24v1,24v2,24w1,24w2,224u1,224u2,224v1,224v2,224w1,224w2 分圧抵抗器、25a,125a 陽極電源線、25b 陰極電源線、26 抵抗器、27 コンデンサ、28 コンパレータ、29u,29v,29w,229u,229v,229w 基準電圧生成抵抗器、30,130 直流電源装置 1,101,201 Brushless motor device, 10,210 Brushless motor, 11 Stator, 11u, 11v, 11w, 211u, 211v, 211w Stator winding, 12,212 Rotor, 20 Controller, 20A, 220A Inverter circuit section , 20B, 220B induced voltage sampling unit, 20C, 220C pseudo induced voltage detection unit, 20D, 220D pulse position signal detection unit, 20E, 220E phase correction unit, 20F, 220F energization logic control unit, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 221a, 221b, 221c, 221d, 221e, 221f Switching element, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 222e Diode, 23u, 23v, 23w Bias resistor, 24u1, 24u2, 4v1, 24v2, 24w1, 24w2, 224u1, 224u2, 224v1, 224v2, 224w1, 224w2 Voltage divider resistor, 25a, 125a Anode power line, 25b Cathode power line, 26 Resistor, 27 Capacitor, 28 Comparator, 29u, 29v, 29w, 229u, 229v, 229w Reference voltage generating resistor, 30, 130 DC power supply
Claims (3)
前記固定子巻線と前記陰極電源線との間に接続され前記固定子巻線に誘起された誘起電圧に基づいて誘起電圧信号を出力する分圧抵抗器を有して構成された誘起電圧サンプリング部と、
該誘起電圧サンプリング部から出力された誘起電圧信号に基づいて前記複数のスイッチング素子に転流信号を出力する制御回路部と、を備えてなるブラシレスモータの制御装置において、
前記誘起電圧サンプリング部には、前記陽極電源線と前記固定子巻線との間に接続され前記分圧抵抗器にバイアス電圧を印加するバイアス抵抗器が設けられたことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。 An inverter circuit unit in which a plurality of switching elements are bridge-connected between an anode power source line and a cathode power source line, and a bridge connection part between the plurality of switching elements is connected to a stator winding of a brushless motor;
Induced voltage sampling comprising a voltage dividing resistor connected between the stator winding and the cathode power supply line and outputting an induced voltage signal based on the induced voltage induced in the stator winding. And
A control circuit unit that outputs a commutation signal to the plurality of switching elements based on the induced voltage signal output from the induced voltage sampling unit;
The induction voltage sampling unit includes a bias resistor connected between the anode power supply line and the stator winding for applying a bias voltage to the voltage dividing resistor. Control device.
前記固定子巻線と前記陰極電源線との間に接続され前記固定子巻線に誘起された誘起電圧に基づいて誘起電圧信号を出力する分圧抵抗器を有して構成された誘起電圧サンプリング部と、
該誘起電圧サンプリング部から出力された誘起電圧信号に基づいて前記複数のスイッチング素子に転流信号を出力する制御回路部と、を備えてなるブラシレスモータの制御装置において、
前記誘起電圧サンプリング部には、前記陽極電源線に接続された電源と異なる電源に接続される陽極電源線と前記固定子巻線との間に接続され前記分圧抵抗器にバイアス電圧を印加するバイアス抵抗器が設けられたことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。 An inverter circuit unit in which a plurality of switching elements are bridge-connected between an anode power source line and a cathode power source line, and a bridge connection part between the plurality of switching elements is connected to a stator winding of a brushless motor;
Induced voltage sampling comprising a voltage dividing resistor connected between the stator winding and the cathode power supply line and outputting an induced voltage signal based on the induced voltage induced in the stator winding. And
A control circuit unit that outputs a commutation signal to the plurality of switching elements based on the induced voltage signal output from the induced voltage sampling unit;
The induced voltage sampling unit applies a bias voltage to the voltage dividing resistor connected between an anode power supply line connected to a power supply different from a power supply connected to the anode power supply line and the stator winding. A control device for a brushless motor, characterized in that a bias resistor is provided.
前記制御回路に、請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置を用いたことを特徴とするブラシレスモータ装置。 In a brushless motor device comprising a control circuit for controlling a brushless motor,
A brushless motor device using the brushless motor control device according to claim 1 or 2 in the control circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004211914A JP2006034049A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Brushless motor controller and brushless motor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004211914A JP2006034049A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Brushless motor controller and brushless motor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006034049A true JP2006034049A (en) | 2006-02-02 |
Family
ID=35899713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004211914A Abandoned JP2006034049A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Brushless motor controller and brushless motor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006034049A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7733042B2 (en) | 2006-07-04 | 2010-06-08 | Denso Corporation | Rotor position detection circuit and motor driving device |
JP2011041447A (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | E-Bike Corp | Device for driving brushless motor and electric motor adopting the brushless motor |
CN107005192A (en) * | 2014-12-12 | 2017-08-01 | 奥迪股份公司 | Method for running motor |
JP6274466B1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-02-07 | 北斗制御株式会社 | Driving method of sensorless motor |
-
2004
- 2004-07-20 JP JP2004211914A patent/JP2006034049A/en not_active Abandoned
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7733042B2 (en) | 2006-07-04 | 2010-06-08 | Denso Corporation | Rotor position detection circuit and motor driving device |
JP2011041447A (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | E-Bike Corp | Device for driving brushless motor and electric motor adopting the brushless motor |
CN107005192A (en) * | 2014-12-12 | 2017-08-01 | 奥迪股份公司 | Method for running motor |
CN107005192B (en) * | 2014-12-12 | 2020-08-14 | 奥迪股份公司 | Method for operating an electric machine |
JP6274466B1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-02-07 | 北斗制御株式会社 | Driving method of sensorless motor |
WO2018146957A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 北斗制御株式会社 | Method for driving sensorless motor |
JP2018129930A (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 北斗制御株式会社 | Method of driving sensorless motor |
CN110291712A (en) * | 2017-02-08 | 2019-09-27 | 北斗制御株式会社 | The driving method of sensorless motor |
US10840834B2 (en) | 2017-02-08 | 2020-11-17 | Hokuto Control Co., Ltd. | Method for driving sensorless motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7166975B2 (en) | Apparatus and method for driving the multiphase motor using the magnetic pole position detector | |
US7402975B2 (en) | Motor drive device and drive method | |
US8203297B2 (en) | Motor control apparatus for controlling motor in accordance with rotational position of rotor thereof | |
US6218795B1 (en) | Rotor magnetic pole position detection device | |
US9184680B2 (en) | Motor drive control device and operating method thereof | |
US20070296371A1 (en) | Position sensorless control apparatus for synchronous motor | |
US8368332B2 (en) | Motor driving circuit | |
JP2007110778A (en) | Motor drive and driving method | |
JPH06351280A (en) | Phase current detector for motor | |
JP5650399B2 (en) | Acceleration / deceleration detection circuit | |
JP2006034049A (en) | Brushless motor controller and brushless motor device | |
JP6348779B2 (en) | Synchronous motor drive system | |
JP2020025435A (en) | Integrated circuit and motor device | |
JP2005312216A (en) | Brushless dc motor drive | |
JP3240535B2 (en) | Motor phase current detector | |
JP5585341B2 (en) | Brushless motor drive device | |
JPH09271198A (en) | Control equipment of pm motor | |
JP2009254107A (en) | Controller of brushless dc motor | |
JP2009247089A (en) | Method of controlling inverters for brushless motors and device using the same | |
KR102260101B1 (en) | Integrated circuit for controlling motor | |
JP2014087113A (en) | Motor Drive device | |
JP2012239355A (en) | Rotor position detecting device | |
JP2010063291A (en) | Motor control circuit | |
KR101910012B1 (en) | Apparatus and method of re-starting sensorless brushless dc motor | |
US11750123B1 (en) | Control circuit of brushless direct current motor and method for detecting initial rotor position of brushless direct current motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060719 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20090518 |