JP2006288145A - Controller and control method of brushless motor, and motor system - Google Patents

Controller and control method of brushless motor, and motor system Download PDF

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Toru Someya
徹 染谷
Shinji Shibuya
真治 渋谷
Toshiaki Isomura
俊章 磯村
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Mitsuba Corp
株式会社ミツバ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller and a control method of a brushless motor in which rotation control is made stably without the need for an extra sensor. <P>SOLUTION: The controller 10 of a brushless motor 1 comprises: a mask processing section 22 receiving a digital induction voltage signal; a conduction timing generating section 23; a pulse width detecting section 24 performing lead angle correction; and a lead angle correcting section 25. The pulse width detecting section 24 measures the pulse width of a spike voltage; and the lead angle correcting section 25 operates a lead angle correction value depending on the pulse width thus measured. The conduction timing generating section 23 determines a lead angle by dividing into two a value obtained by subtracting the correction value from the edge interval of a position detection signal generated in the mask processing section 22. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスモータの制御装置及び制御方法並びにモータシステムに関する。   The present invention relates to a brushless motor control device, control method, and motor system.
ブラシレスモータの制御装置は、コイル状に巻き回された固定子巻線への通電を切り替えながら回転制御を行うもので、通電の切り替えのタイミングは、回転子の磁極位置を検出することで決定されている。従来のブラシレスモータの制御装置では、システム全体の小型化などの観点から、位置検出用のセンサを別途設けずに回転子の回転によって固定子巻線に生じる誘起電圧を取得し、回転子の回転位置を検出することが知られている。具体的には、固定子巻線の中性点の電圧と、固定子巻線の誘起電圧とをコンパレータで比較し、コンパレータの出力信号の変化時間を測定し、この変化時間に基づいて固定子巻線への通電切り替えタイミングが決定されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開昭64−8890号公報
The brushless motor control device performs rotation control while switching energization to the stator winding wound in a coil shape, and the switching timing of energization is determined by detecting the magnetic pole position of the rotor. ing. In the conventional brushless motor control device, from the viewpoint of downsizing the entire system, the induced voltage generated in the stator winding by the rotation of the rotor is acquired without providing a position detection sensor separately, and the rotor rotation It is known to detect the position. Specifically, the voltage at the neutral point of the stator winding and the induced voltage of the stator winding are compared by a comparator, the change time of the output signal of the comparator is measured, and the stator is based on this change time. The energization switching timing to the winding has been determined (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-8890
しかしながら、固定子巻線はコイル状に巻き回されているため、通電を切り替えて電流がオフになったときには、コイルに蓄えられたエネルギがゼロになるまでフライホイール電流が流れ、これに起因するスパイク状の電圧(スパイク電圧)が発生する。このスパイク電圧のパルス幅は、固定子巻線に通電される電流が増加するにつれて増加するので、負荷条件によっては誘起電圧と中性点の電圧との交点がスパイク電圧によって隠れてしまうことがあった。このような場合には、位置検出ができなくなり、ブラシレスモータが脱調に至るという問題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブラシレスモータにおいて、別途センサを設けることなく安定して回転制御を行うことである。
However, since the stator winding is wound in a coil shape, when the current is turned off by switching the energization, a flywheel current flows until the energy stored in the coil becomes zero, which is caused by this. A spike-like voltage (spike voltage) is generated. Since the pulse width of this spike voltage increases as the current applied to the stator winding increases, the intersection of the induced voltage and the neutral point voltage may be hidden by the spike voltage depending on the load condition. It was. In such a case, there is a problem that the position cannot be detected and the brushless motor is stepped out.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to stably perform rotation control without providing a separate sensor in a brushless motor.
上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、その前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更するタイミング変更手段を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置とした。
このブラシレスモータの制御装置では、通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて位置検出信号の進角補正を行って通電切り替えのタイミングを制御する。通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルス幅が大きくなった場合には、パルス幅に応じて通電タイミングを早め、基準となる電圧が通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルスに隠れて検出できなくなることを防止する。
The invention according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problem is to obtain a rotating magnetic field by energizing a plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet, The stator winding is energized based on a position detection signal obtained by comparing a change in the induced voltage generated in the stator winding that is not energized by rotation of the rotor and a reference voltage. In the brushless motor control device configured to switch sequentially, immediately after switching the energization to the stator winding, the stator winding of the stator winding according to the pulse width of the induced voltage generated in the stator winding The brushless motor control device is characterized by having a timing changing means for changing the timing of switching energization.
In this brushless motor control device, the advance detection of the position detection signal is performed according to the pulse width of the induced voltage generated immediately after the energization switching, and the timing of the energization switching is controlled. If the pulse width of the induced voltage generated immediately after switching the energization increases, the energization timing is advanced according to the pulse width, and the reference voltage is hidden behind the induced voltage pulse generated immediately after the energization switching. To prevent.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを、フライホイール電流に起因して発生するスパイク電圧のパルス幅の1/2だけ進角させるように構成したことを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、通電切り替え直後に生じる誘起電圧としてスパイク電圧のパルス幅に着目して進角補正を行う。具体的には、スパイク電圧のパルス幅の1/2だけ進角させることによって、スパイク電圧のパルス幅が大きくなった場合に、通電タイミングを早めて、基準となる電圧がスパイク電圧に隠れて検出できなくなることを防止する。
According to a second aspect of the present invention, in the brushless motor control device according to the first aspect of the present invention, the timing for switching the energization of the stator winding is set to 1 / of the pulse width of the spike voltage generated due to the flywheel current. The configuration is such that the angle is advanced by two.
In this brushless motor control device, the advance angle correction is performed by paying attention to the pulse width of the spike voltage as the induced voltage generated immediately after the energization switching. Specifically, when the pulse width of the spike voltage is increased by advancing by 1/2 of the pulse width of the spike voltage, the energization timing is advanced, and the reference voltage is detected hidden behind the spike voltage. Prevent it from becoming impossible.
請求項3に係る発明は、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と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステムとした。
このモータシステムでは、制御装置で生成した位置検出信号に基づいて、ブラシレスモータの各固定子巻線への通電が切り替えられ、回転子の回転制御が行われる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor system comprising the brushless motor control device according to the first or second aspect and the brushless motor.
In this motor system, energization to each stator winding of the brushless motor is switched based on the position detection signal generated by the control device, and the rotation of the rotor is controlled.
請求項4に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、前記固定子巻線に対する通電切り替えの間隔と、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅との差分に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更することを特徴とするブラシレスモータの制御方法とした。
このブラシレスモータの制御方法では、通電切り替えを行う間隔と、通電を切り替えた直後に発生する誘起電圧のパルス幅との差分を取得し、この差分の大きさに応じて通電切り替えのタイミングを進角させる。
According to a fourth aspect of the present invention, a rotating magnetic field is obtained by energizing a plurality of stator windings arranged so as to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet, and energized by the rotation of the rotor. In a brushless motor control method for sequentially switching energization to the stator winding, based on a position detection signal obtained by comparing a change in induced voltage generated in the stator winding and a reference voltage, Energization of the stator winding according to a difference between an interval of energization switching for the stator winding and a pulse width of an induced voltage generated in the stator winding immediately after switching of energization of the stator winding The brushless motor control method is characterized in that the timing for switching the motor is changed.
In this brushless motor control method, the difference between the energization switching interval and the pulse width of the induced voltage generated immediately after the energization switching is obtained, and the timing of energization switching is advanced according to the magnitude of this difference. Let
請求項5に係る発明は、請求項4に記載のブラシレスモータの制御方法において、前記固定子巻線の通電を切り替える間隔を計測する際に、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけ計測を停止することで、前記差分を取得することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御方法では、差分を取得するにあたり、通電切り替え直後の誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけタイマなどを停止させることで、減算を行うことなく差分を得る。そして、このようにして取得した差分の大きさに応じて通電切り替えのタイミングを進角させる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the brushless motor control method according to the fourth aspect, when measuring the interval for switching the energization of the stator winding, immediately after the energization of the stator winding is switched, The difference is acquired by stopping the measurement only for a period corresponding to the pulse width of the induced voltage generated in the stator winding.
In this brushless motor control method, when the difference is obtained, the difference is obtained without subtraction by stopping the timer or the like for a period corresponding to the pulse width of the induced voltage immediately after the energization switching. And the timing of energization switching is advanced according to the magnitude of the difference acquired in this way.
本発明によれば、通電切り替え直後に発生する誘起電圧のパルス幅に応じて進角補正を行うようにしたので、通電切り替え直後の誘起電圧のパルス幅がブラシレスモータの負荷の増加によって大きくなった場合には、それに応じて通電切り替えのタイミングが進角補正されるので基準となる電圧と誘起電圧との比較が可能になる。したがって、負荷変動が発生しても回転子の位置を検出する信号が確実に得られるので、ブラシレスモータの脱調耐性を向上させることができる。   According to the present invention, since the advance angle correction is performed according to the pulse width of the induced voltage generated immediately after the energization switching, the pulse width of the induced voltage immediately after the energization switching increases due to an increase in the load of the brushless motor. In this case, the timing of switching the energization is corrected in advance accordingly, so that the reference voltage and the induced voltage can be compared. Therefore, even if a load change occurs, a signal for detecting the position of the rotor can be reliably obtained, so that the resistance to step-out of the brushless motor can be improved.
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1にブラシレスモータを含むモータシステムの概略構成を示す。このモータシステムは、ブラシレスモータ1と、ブラシレスモータ1の駆動装置2とを備え、駆動装置2を介して電源3から通電制御が行われるように構成されている。
図2に示すように、ブラシレスモータ1は、固定子5と、回転子6とを主な構成要素とする。固定子には、3本の固定子巻線U,V,Wが巻き回されており、これら固定子巻線U,V,Wによって形成されるコイルは、いわゆるスター結線になっている。回転子6は、回転軸と、回転軸の周方向に沿って複数の磁極(N極及びS極)が配置される永久磁石とから構成されている。なお、ブラシレスモータ1は、インナーロータ型であっても良いし、アウターロータ型であっても良い。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a motor system including a brushless motor. This motor system includes a brushless motor 1 and a drive device 2 for the brushless motor 1, and is configured such that energization control is performed from a power source 3 via the drive device 2.
As shown in FIG. 2, the brushless motor 1 includes a stator 5 and a rotor 6 as main components. Three stator windings U, V, and W are wound around the stator, and a coil formed by these stator windings U, V, and W is a so-called star connection. The rotor 6 includes a rotating shaft and a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles (N pole and S pole) are arranged along the circumferential direction of the rotating shaft. The brushless motor 1 may be an inner rotor type or an outer rotor type.
図1に示すように、このようなブラシレスモータ1の各固定子巻線U,V,Wは、ブラシレスモータ1から引き出されて駆動装置2に接続されている。駆動装置2は、駆動信号の入力によって所定の処理を行う制御装置10を有し、制御装置10の出力は、プリドライバ11を介して3相インバータ12に接続されている。3相インバータ12は、電源3に接続されており、制御装置10の出力に応じて固定子巻線U,V,Wに通電するように構成されている。また、3相インバータ12からブラシレスモータ1への通電によって各固定子巻線U,V,Wに現れる誘起電圧のアナログ波形は、分圧回路13で降圧された後に誘起電圧I/F(インターフェイス)回路14に入力されるようになっている。誘起電圧I/F回路14は、各固定子巻線U,V,Wのそれぞれの電圧(誘起電圧)から、スター結線の中性点の電位を基準電圧(等価中性点電圧)として生成すると共に、各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧の波形と、等価中性点電圧とがそれぞれのコンパレータに入力されデジタル信号が生成されるように構成されている。そして、各コンパレータの出力は、制御装置10に接続されている。   As shown in FIG. 1, each of the stator windings U, V, W of the brushless motor 1 is drawn from the brushless motor 1 and connected to the driving device 2. The drive device 2 includes a control device 10 that performs a predetermined process by inputting a drive signal, and an output of the control device 10 is connected to a three-phase inverter 12 via a pre-driver 11. The three-phase inverter 12 is connected to the power source 3 and is configured to energize the stator windings U, V, and W according to the output of the control device 10. The analog waveform of the induced voltage that appears in each of the stator windings U, V, and W when the brushless motor 1 is energized from the three-phase inverter 12 is stepped down by the voltage dividing circuit 13 and then the induced voltage I / F (interface). The signal is input to the circuit 14. The induced voltage I / F circuit 14 generates the neutral point potential of the star connection as a reference voltage (equivalent neutral point voltage) from the respective voltages (induced voltages) of the stator windings U, V, and W. In addition, the waveform of the induced voltage of each stator winding U, V, and W and the equivalent neutral point voltage are input to the respective comparators to generate a digital signal. The output of each comparator is connected to the control device 10.
ここで、制御装置10は、駆動信号が入力される始動処理部21と、誘起電圧I/F回路14に接続されるマスク処理部22と、マスク処理部22から所定のデータを受け取る通電タイミング生成処理部23及びパルス幅検出部24と、パルス幅検出部24に続いて処理を行う進角補正部25とに機能分割することができる。通電タイミング生成処理部23には、マスク処理部22の他に、始動処理部21及び進角補正部25からもデータが入力されるようになっており、通電タイミング生成処理部23の出力は、プリドライバ11に接続されている。なお、このような、制御装置10は、例えば、シングルチップマイコンなどによって実現される。   Here, the control device 10 generates a start processing unit 21 to which a drive signal is input, a mask processing unit 22 connected to the induced voltage I / F circuit 14, and energization timing generation that receives predetermined data from the mask processing unit 22. The function can be divided into a processing unit 23, a pulse width detection unit 24, and an advance angle correction unit 25 that performs processing following the pulse width detection unit 24. In addition to the mask processing unit 22, data is input to the energization timing generation processing unit 23 from the start processing unit 21 and the advance angle correction unit 25. The output of the energization timing generation processing unit 23 is It is connected to the pre-driver 11. In addition, such a control apparatus 10 is implement | achieved by the single chip microcomputer etc., for example.
マスク処理部22は、固定子巻線U,V,Wの誘起電圧の信号変化を検出するエッジ検出手段30と、固定子巻線U,V,Wの誘起電圧の状態を電圧レベルの高低によって検出する状態検出手段31と、エッジ検出手段30及び状態検出手段31の検出結果に基づいてマスク信号を生成するマスク信号生成手段32とに機能分割することができる。これら各手段の作用は後に説明する。   The mask processing unit 22 includes an edge detection unit 30 that detects signal changes in the induced voltages of the stator windings U, V, and W, and the induced voltage states of the stator windings U, V, and W according to the level of the voltage level. The function can be divided into a state detection unit 31 for detecting, and a mask signal generation unit 32 for generating a mask signal based on the detection results of the edge detection unit 30 and the state detection unit 31. The operation of each of these means will be described later.
次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、図2を主に参照して、駆動装置2からブラシレスモータ1に通電する通電パターンと、ブラシレスモータ1の固定子5及び回転子6の誘起状態との関係について説明する。なお、図2には、インナーロータ型のブラシレスモータで、120°通電矩形波駆動を行う場合が図示されている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, with reference mainly to FIG. 2, a relationship between an energization pattern for energizing the brushless motor 1 from the driving device 2 and induced states of the stator 5 and the rotor 6 of the brushless motor 1 will be described. FIG. 2 shows a case where 120 ° energization rectangular wave driving is performed by an inner rotor type brushless motor.
図2に示すように、通電パターンは、3つの固定子巻線U、V、Wの組み合わせで6パターン(#1〜#6)ある。通電パターン#1では、固定子巻線Wから固定子巻線Vに通電されており、通電パターン#1に切り替えたときの固定子5と回転子6はパターン[A]に示すような誘起状態になる。ここで、パターン[B]は、通電パターン#1を持続させたときに、回転子6にトルクが発生してパターン[A]の位置からCCW方向に電気角30°回転した状態を示している。このとき、物理的には、固定子巻線W(開放相)の中心と、回転子6のS極の中心とが対向した状態となる。電気的には、等価中性点電圧と誘起電圧とが交差した状態となる。そして、このような状態を回転子6の回転位置を検出するタイミングとする。さらに、パターン[C]は、パターン[B]から回転子6が電気角30°回転した状態である。このパターン[C]は、通電パターンが#2に切り替わった瞬間を示すので、回転子6の回転位置を検出したタイミングから電気角で30°だけ回転子6が回転したタイミングで通電パターンを切り替えれば、固定子巻線U,V,Wにより形成される回転磁界によって回転子6を回転させることができる。このような通電パターン#1〜#6を順番に切り替えると、誘起状態がパターン[A]〜[L]に順番に移行しながら回転子6が固定子5に対して回転する。そして、パターン[B]、[D]、[F]、[H]、[J]、[L]は、すべて回転子6の回転位置を検出するタイミングを示し、このときに発生するトルクが最大トルクとなる。   As shown in FIG. 2, there are six energization patterns (# 1 to # 6) in combination of three stator windings U, V, and W. In the energization pattern # 1, the stator winding W is energized from the stator winding W, and the stator 5 and the rotor 6 are in an induced state as shown in the pattern [A] when switching to the energization pattern # 1. become. Here, pattern [B] shows a state in which when energization pattern # 1 is maintained, torque is generated in rotor 6 and the electrical angle is rotated 30 ° in the CCW direction from the position of pattern [A]. . At this time, physically, the center of the stator winding W (open phase) and the center of the S pole of the rotor 6 face each other. Electrically, the equivalent neutral point voltage and the induced voltage cross each other. Such a state is set as a timing for detecting the rotational position of the rotor 6. Further, the pattern [C] is a state in which the rotor 6 is rotated by an electrical angle of 30 ° from the pattern [B]. Since this pattern [C] indicates the moment when the energization pattern is switched to # 2, if the energization pattern is switched at a timing at which the rotor 6 is rotated by an electrical angle of 30 ° from the timing at which the rotation position of the rotor 6 is detected. The rotor 6 can be rotated by a rotating magnetic field formed by the stator windings U, V, and W. When such energization patterns # 1 to # 6 are sequentially switched, the rotor 6 rotates with respect to the stator 5 while the induced state sequentially shifts to the patterns [A] to [L]. The patterns [B], [D], [F], [H], [J], and [L] all indicate the timing for detecting the rotational position of the rotor 6, and the torque generated at this time is the maximum. Torque.
ここで、ブラシレスモータ1の始動時の処理について説明する。位置検出センサを有しないブラシレスモータ1では、始動時の回転子6の位置を特定することができないので、始動処理部21が所定の通電パターンを一定時間出力するように通電タイミング生成処理部23を制御する(イニシャル動作)。これによって、回転子6は、その通電パターンに合わせた位置にロックされ、回転子6の初期位置が確定する。例えば、イニシャル動作として通電パターン#5を実行した場合には、パターン[M]に示す位置に回転子6がロックされ、これによって初期位置が確定する。このときの持続時間は、ブラシレスモータ1の体格や、イナーシャ負荷に応じて予め設定された値が用いられる。そして、その後に現在の通電パターンから1つとばした通電パターンを実施する(スキップ通電)。前記の例では、通電パターン#5の次は、通常であれば通電パターン#6であるのに対して、スキップ通電では通電パターン#1を実施する。通電パターン#6をとばすのは、パターン[M]のロック位置では最大トルクが得られるパターン[J]の位置を既に通過しているので、このままパターン#6を実行しても、位置情報となる最大トルク時の誘起電圧が取得できないからである。したがって、パターン#1を実行することで、パターン[M]からパターン[A]に移行させ、パターン[L]からパターン[A] に移行したときと同じトルクを発生させる。このように回転子6を回転させることで発生する誘起電圧が一定のレベルに達して位置情報が得られた場合には、このまま通常運転に移行してフィードバック制御を行う。これに対して、誘起電圧が一定のレベルに達しない場合には、位置情報が得られないので、この通電パターン#1でイニシャル動作を実施した後に、通電パターン#3でスキップ通電を実施し、以降、通常運転が可能になるまで同様の処理を繰り返す。   Here, processing at the time of starting the brushless motor 1 will be described. In the brushless motor 1 that does not have a position detection sensor, the position of the rotor 6 at the time of starting cannot be specified. Therefore, the energization timing generation processing unit 23 is set so that the start processing unit 21 outputs a predetermined energization pattern for a predetermined time. Control (initial operation). As a result, the rotor 6 is locked at a position corresponding to the energization pattern, and the initial position of the rotor 6 is determined. For example, when the energization pattern # 5 is executed as the initial operation, the rotor 6 is locked at the position indicated by the pattern [M], thereby determining the initial position. As the duration at this time, a value set in advance according to the physique of the brushless motor 1 and the inertia load is used. Then, an energization pattern that skips one from the current energization pattern is performed (skip energization). In the above example, the energization pattern # 5 is normally followed by the energization pattern # 6, while the skip energization is performed with the energization pattern # 1. Since the energization pattern # 6 is already passed through the position of the pattern [J] at which the maximum torque can be obtained at the lock position of the pattern [M], even if the pattern # 6 is executed as it is, the position information is obtained. This is because the induced voltage at the maximum torque cannot be obtained. Therefore, by executing the pattern # 1, the pattern [M] is shifted to the pattern [A], and the same torque as that when the pattern [L] is shifted to the pattern [A] is generated. In this way, when the induced voltage generated by rotating the rotor 6 reaches a certain level and the position information is obtained, the operation shifts to the normal operation and the feedback control is performed. On the other hand, if the induced voltage does not reach a certain level, position information cannot be obtained. Therefore, after conducting the initial operation with the energization pattern # 1, the skip energization is performed with the energization pattern # 3. Thereafter, the same processing is repeated until normal operation becomes possible.
次に、通常運転時の通電制御について図1、図3及び図4を主に参照して説明する。
図3は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線U,V,Wへの通電状態と、各固定子巻線U,V,Wの実際の誘起電圧波形Uv、Vv、Wv(アナログ信号)と、各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧信号Ud,Vd,Wd(デジタル信号)とが図示されている。最上段の各固定子巻線U,V,Wへの通電状態は、上段で「+」が付加されている固定子巻線U,V,Wが高電位側で、下段で「−」が付加されている固定子巻線U,V,Wが低電位側であることを示している。つまり、電気角0°から60°までの間の「W+」「V−」は、固定子巻線Wから固定子巻線Vに通電することを示す(図2における通電パターン#1と同等)。また、誘起電圧波形Uv、Vv、Wvには、等価中性点電圧を仮想線で重ねて図示している。さらに、例えば、誘起電圧波形Uvにおいて、電気角0°で立ち上がるパルスや、電気角180°で立ち下がるパルスがスパイク電圧であり、これらスパイク電圧がこの実施の形態において除去対象となる信号である。
Next, energization control during normal operation will be described with reference mainly to FIG. 1, FIG. 3, and FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the electrical angle, and the vertical axis represents the energization state from the upper side to each of the stator windings U, V, W, and the actual induced voltage waveform Uv of each of the stator windings U, V, W. , Vv, Wv (analog signals) and induced voltage signals Ud, Vd, Wd (digital signals) of the respective stator windings U, V, W are shown. The energization state of the uppermost stator windings U, V, W is such that the stator windings U, V, W added with “+” in the upper stage are on the high potential side, and “−” is in the lower stage. It shows that the added stator windings U, V, W are on the low potential side. That is, “W +” and “V−” between the electrical angles of 0 ° and 60 ° indicate that the stator winding W is energized to the stator winding V (equivalent to the energization pattern # 1 in FIG. 2). . In addition, in the induced voltage waveforms Uv, Vv, and Wv, the equivalent neutral point voltages are overlapped with virtual lines. Further, for example, in the induced voltage waveform Uv, a pulse that rises at an electrical angle of 0 ° and a pulse that falls at an electrical angle of 180 ° are spike voltages, and these spike voltages are signals to be removed in this embodiment.
各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧波形Uv、Vv、Wvは、誘起電圧I/F回路14(図1参照)に入力され、これらの電圧値から等価中性点電圧が得られる。この等価中性点電圧と誘起電圧波形Uvとをコンパレータに入力すると、誘起電圧信号Udが得られる。同様にして、アナログ信号の誘起電圧波形Vv,Wvと、等価中性点電圧とから、デジタル信号の誘起電圧信号Vd,Wdが得られる。これら、誘起電圧信号Ud,Vv,Wvは、制御装置10のマスク処理部22に入力され、マスク信号が生成される。   The induced voltage waveforms Uv, Vv, Wv of the stator windings U, V, W are input to the induced voltage I / F circuit 14 (see FIG. 1), and an equivalent neutral point voltage is obtained from these voltage values. . When this equivalent neutral point voltage and the induced voltage waveform Uv are input to the comparator, an induced voltage signal Ud is obtained. Similarly, the induced voltage signals Vd and Wd of the digital signal are obtained from the induced voltage waveforms Vv and Wv of the analog signal and the equivalent neutral point voltage. These induced voltage signals Ud, Vv, Wv are input to the mask processing unit 22 of the control device 10 to generate a mask signal.
図4にマスク信号の生成過程及び位置検出信号の生成過程を模式的に示す。なお、図4は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧信号Ud,Vd,Wdと、固定子巻線U用のマスク信号Um、固定子巻線V用のマスク信号Vm、固定子巻線W用のマスク信号Wmと、マスク後の各固定子巻線U,V,Wの位置検出信号Us、Vs、Wsと、電気角30°位相シフト後の位置検出信号Uss、Vss、Wssとが順番に図示されている。   FIG. 4 schematically shows a mask signal generation process and a position detection signal generation process. In FIG. 4, the horizontal axis represents the electrical angle, and the vertical axis represents the induced voltage signals Ud, Vd, Wd of the stator windings U, V, W from the upper side, and the mask signal Um for the stator winding U. The mask signal Vm for the stator winding V, the mask signal Wm for the stator winding W, the position detection signals Us, Vs, Ws of the stator windings U, V, W after masking, and the electrical angle The position detection signals Uss, Vss, and Wss after the 30 ° phase shift are illustrated in order.
制御装置10のマスク処理部22は、3つの誘起電圧信号Ud,Vd,Wdが入力されたら、エッジ検出手段30で各誘起電圧信号Ud,Vd,Wdの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを検出する。これと同時に状態検出手段31で各誘起電圧信号Ud,Vd,Wdのそれぞれの電圧レベルを検出する。エッジ検出手段30及び状態検出手段31における検出結果は、マスク信号生成手段32に入力される。マスク信号生成手段32は、メモリに予め登録されているマスク信号生成条件を参照しながらマスク信号を生成する。ここで、マスク信号生成条件の具体例について、表1にまとめて示す。   When the three induced voltage signals Ud, Vd, Wd are input, the mask processing unit 22 of the control device 10 detects the rising edge and the falling edge of each induced voltage signal Ud, Vd, Wd by the edge detection means 30. At the same time, the state detection means 31 detects the respective voltage levels of the induced voltage signals Ud, Vd, Wd. The detection results in the edge detection unit 30 and the state detection unit 31 are input to the mask signal generation unit 32. The mask signal generation means 32 generates a mask signal while referring to mask signal generation conditions registered in advance in the memory. Here, specific examples of the mask signal generation conditions are collectively shown in Table 1.
なお、表1中で条件C1〜C6は、マスク信号生成条件を示し、例えば、条件C1では、誘起電圧信号Wdが立ち上がりエッジ(↑)で、誘起電圧信号UdがH(High)、かつ誘起電圧信号VdがL(Low)レベルの場合には、固定子巻線W用のマスク信号WmをLレベルからHレベルに変更し、マスク信号UmはLレベルを維持する。さらに、マスク信号WmはHレベルからLレベルに変更する。ここで、表1中で「*」はそのレベルを維持することを示す。同様に、条件C2は、誘起電圧信号Wdが立ち下がりエッジ(↓)の場合の条件を示している。   In Table 1, conditions C1 to C6 indicate mask signal generation conditions. For example, in condition C1, the induced voltage signal Wd is a rising edge (↑), the induced voltage signal Ud is H (High), and the induced voltage When the signal Vd is at L (Low) level, the mask signal Wm for the stator winding W is changed from L level to H level, and the mask signal Um is maintained at L level. Further, the mask signal Wm is changed from H level to L level. Here, “*” in Table 1 indicates that the level is maintained. Similarly, the condition C2 indicates a condition when the induced voltage signal Wd is a falling edge (↓).
マスク処理部22の処理の具体例を以下に示す。図4において電気角が0°から増加すると、最初に誘起電圧信号UdでHレベルからLレベルに急峻に立ち下がるエッジがエッジ検出手段25によって検出され、誘起電圧信号Udの立ち下がりエッジであることを示す信号がマスク信号生成手段27に出力される。これと同時に、マスク信号生成手段27には、各誘起電圧信号Ud,Vd,Wdの電圧レベルを示す情報が状態検出手段26から入力される。したがって、マスク信号生成手段27は、誘起電圧信号Udを特定の固定子巻線Uの誘起電圧としたときの残りの2つの固定子巻線V,Wの誘起電圧の電圧レベルを調べる。この場合は、誘起電圧VdはLレベルで、誘起電圧WdはHレベルである。この状態は、表1の条件C6に当てはまるので、固定子巻線W用のマスク信号WmをHレベルに設定し、固定子巻線U用のマスク信号UmをLレベルに設定する。さらに、固定子巻線V用のマスク信号Vmは、Lレベルを維持する。   A specific example of the processing of the mask processing unit 22 is shown below. In FIG. 4, when the electrical angle increases from 0 °, the edge that first falls sharply from the H level to the L level in the induced voltage signal Ud is detected by the edge detection means 25, and is the falling edge of the induced voltage signal Ud. Is output to the mask signal generating means 27. At the same time, information indicating the voltage level of each induced voltage signal Ud, Vd, Wd is input from the state detection unit 26 to the mask signal generation unit 27. Therefore, the mask signal generating means 27 checks the voltage levels of the induced voltages of the remaining two stator windings V and W when the induced voltage signal Ud is the induced voltage of the specific stator winding U. In this case, the induced voltage Vd is L level and the induced voltage Wd is H level. Since this state applies to condition C6 in Table 1, the mask signal Wm for the stator winding W is set to H level, and the mask signal Um for the stator winding U is set to L level. Further, the mask signal Vm for the stator winding V maintains the L level.
次に、電気角30°では、誘起電圧信号Udの立ち上がりエッジが検出されるが、誘起電圧信号Vd、Wdのレベルが条件C5を満たさないのでマスク信号Um,Vm,Wmの設定は変化しない。同様に、電気角60°の誘起電圧信号Wの立ち下がりエッジは、条件C2を満たさないのでマスク信号Um,Vm,Wmの設定は変化しない。電気角60°から90°の間に現れる誘起電圧信号Wの立ち上がりエッジは、条件C1を満たすのでマスク信号VmをHに設定し、マスク信号WmをLレベルに設定する。さらに、マスク信号UmはLレベルに設定する。これによって、マスク信号Wmは、条件C6から条件C1に至るまでの電気角に相当するパルス幅のマスクとなる。   Next, at the electrical angle of 30 °, the rising edge of the induced voltage signal Ud is detected. However, since the levels of the induced voltage signals Vd and Wd do not satisfy the condition C5, the settings of the mask signals Um, Vm, and Wm do not change. Similarly, the falling edge of the induced voltage signal W having an electrical angle of 60 ° does not satisfy the condition C2, so the settings of the mask signals Um, Vm, and Wm do not change. Since the rising edge of the induced voltage signal W appearing between the electrical angles of 60 ° and 90 ° satisfies the condition C1, the mask signal Vm is set to H and the mask signal Wm is set to L level. Further, the mask signal Um is set to L level. Thus, the mask signal Wm becomes a mask having a pulse width corresponding to the electrical angle from the condition C6 to the condition C1.
以下同様にして、マスク信号Um,Vm,Wmが生成される。なお、マスク信号Umは、条件C4で立ち上がり、条件C5で立ち下がるパルスと、条件C3で立ち上がり、条件C6で立ち下がるパルスとからなる。マスク信号Vmは、条件C1で立ち上がり、条件C4で立ち下がるパルスと、条件C2で立ち上がり、条件C3で立ち下がるパルスとからなる。マスク信号Wmは、条件C6で立ち上がり、条件C1で立ち下がるパルスと、条件C5で立ち上がり、条件C2で立ち下がるパルスとからなる。   Similarly, mask signals Um, Vm, and Wm are generated. The mask signal Um consists of a pulse that rises under the condition C4 and falls under the condition C5, and a pulse that rises under the condition C3 and falls under the condition C6. The mask signal Vm includes a pulse that rises under the condition C1 and falls under the condition C4, and a pulse that rises under the condition C2 and falls under the condition C3. The mask signal Wm includes a pulse that rises under the condition C6 and falls under the condition C1, and a pulse that rises under the condition C5 and falls under the condition C2.
そして、マスク信号UmがHレベルにある間は、誘起電圧波形Uvの変化を無視すると、位置検出信号Usが得られる。同様に、マスク信号Vmと誘起電圧Vvとから、位置検出信号Vsが得られ、マスク信号Wmと誘起電圧Wvとから、位置検出信号Wsが得られる。これら位置検出信号Us,Vs,Wsは、マスク処理部22から通電タイミング生成処理部23に出力される。通電タイミング生成処理部23は、位置検出信号Us、Vs、Wsをそれぞれ電気角30°だけ位相を進ませて、位置検出信号Uss,Vss,Wssを生成する。これら位置検出信号Uss,Vss,Wssは、位置検出センサを設けた場合に得られる信号と等価な信号である。そして、通電タイミング生成処理部23は、位置検出信号Uss,Vss,Wssに基づいて各固定子巻線U,V,Wの通電の切り替えタイミングを制御する。その結果、図2に示すように、ブラシレスモータ1の回転子6が回転する。   While the mask signal Um is at the H level, the position detection signal Us is obtained if the change in the induced voltage waveform Uv is ignored. Similarly, a position detection signal Vs is obtained from the mask signal Vm and the induced voltage Vv, and a position detection signal Ws is obtained from the mask signal Wm and the induced voltage Wv. These position detection signals Us, Vs, and Ws are output from the mask processing unit 22 to the energization timing generation processing unit 23. The energization timing generation processing unit 23 advances the phase of the position detection signals Us, Vs, Ws by an electrical angle of 30 °, respectively, and generates the position detection signals Uss, Vss, Wss. These position detection signals Uss, Vss, and Wss are signals equivalent to signals obtained when a position detection sensor is provided. Then, the energization timing generation processing unit 23 controls the switching timing of energization of the stator windings U, V, W based on the position detection signals Uss, Vss, Wss. As a result, as shown in FIG. 2, the rotor 6 of the brushless motor 1 rotates.
さらに、重負荷時の運転や、回転数が増加した状態を図5に示す。図5は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から固定子巻線U,Wの誘起電圧波形Uv,Wvと、固定子巻線U,Wのマスク後の位置検出信号Us,Wsと、進角補正後の位置検出信号Ussとが順番に図示されている。なお、図5には、3つの固定子巻線U,V,Wの内で、通電切り替えタイミングが連続して発生する2相分のみが主に図示されており、以下の説明においてもこの2相での処理を説明するが、2相の組み合わせはこれに限定されるものではない。また、図5に示す誘起電圧波形Uv,Wvには、定格の誘起電圧の波形が破線で図示されており、重負荷時の誘起電圧の波形が実線で図示されている。   Furthermore, the driving | running | working at the time of heavy load and the state which the rotation speed increased are shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the electrical angle, and the vertical axis represents the induced voltage waveforms Uv and Wv of the stator windings U and W from the upper side, and the position detection signals Us and Ws after the masking of the stator windings U and W. And the position detection signal Uss after the advance correction are illustrated in order. Note that FIG. 5 mainly shows only two phases of the three stator windings U, V, and W in which energization switching timing is generated continuously. Although the processing in the phase will be described, the combination of the two phases is not limited to this. Further, in the induced voltage waveforms Uv and Wv shown in FIG. 5, the waveform of the rated induced voltage is illustrated by a broken line, and the waveform of the induced voltage at the time of heavy load is illustrated by a solid line.
図5では、スパイク電圧のパルス幅Tpが大きくなり、その立ち下がりエッジが等価中性点と誘起電圧との交点に近付いている。これ以上パルス幅Tpが大きくなって等価中性点と誘起電圧との交点がスパイク電圧に隠れてしまうと、誘起電圧信号Ud,Vd,Wdの生成処理が実行できなくなり、位置検出ができなくなる。このように定常運転時よりもスパイク電圧のパルス幅が大きくなる場合には、進角補正をパルス幅検出部24及び進角補正部25によって実行し、通電タイミング生成処理部23で発生させる通電タイミングを変更する。   In FIG. 5, the pulse width Tp of the spike voltage is increased, and the falling edge is approaching the intersection of the equivalent neutral point and the induced voltage. If the pulse width Tp becomes larger than this and the intersection of the equivalent neutral point and the induced voltage is hidden by the spike voltage, the induced voltage signals Ud, Vd, Wd cannot be generated, and the position cannot be detected. In this way, when the pulse width of the spike voltage becomes larger than that in the steady operation, the advance angle correction is executed by the pulse width detection unit 24 and the advance angle correction unit 25, and the energization timing generated by the energization timing generation processing unit 23. To change.
まず、マスク処理部22は、前記と同様にして、スパイク電圧をマスクして位置検出信号Us,Wsを生成する。マスク処理部22は、位置検出信号Us,Wsを通電タイミング生成処理部23に受け渡すと共に、誘起電圧信号Ud,Wdをパルス幅検出部24に受け渡す。パルス幅検出部24は、スパイク電圧のパルス幅Tpをカウントし、カウント値を進角補正部25に受け渡す。進角補正部25は、このパルス幅Tpを1/2にした値を演算し、進角補正値として通電タイミング生成処理部23に受け渡す。1/2倍する処理の具体例としては、パルス幅Tpのカウント値を1ビットシフトすることがあげられる。   First, the mask processing unit 22 masks the spike voltage and generates the position detection signals Us and Ws in the same manner as described above. The mask processing unit 22 delivers the position detection signals Us and Ws to the energization timing generation processing unit 23 and delivers the induced voltage signals Ud and Wd to the pulse width detection unit 24. The pulse width detection unit 24 counts the pulse width Tp of the spike voltage and passes the count value to the advance angle correction unit 25. The advance angle correction unit 25 calculates a value obtained by halving the pulse width Tp, and passes it to the energization timing generation processing unit 23 as an advance angle correction value. A specific example of the process of halving is to shift the count value of the pulse width Tp by 1 bit.
通電タイミング生成処理部23では、通電切り替えの間隔として、位置検出信号Usと位置検出信号Wsのエッジ間隔Teをカウントし、このエッジ間隔Teを1/2にした値を演算する。1/2倍する処理の具体例としては、エッジ間隔Teのカウント値を1ビットシフトすることがあげられる。そして、エッジ間隔の1/2倍値から進角補正値(パルス幅Tpの1/2倍値)を減算し、その演算結果(=(1/2)×Te−(1/2)×Tp)を位相シフト量θとする。この位相シフト量θだけ各固定子巻線U,V,Wの位置検出信号Us,Vs,Wsを進角させた信号を位置検出信号Uss´,Vss´,Wss´とし、この位置検出信号Uss´,Vss´,Wss´に従って各固定子巻線U,V,Wへの通電を切り替える。   The energization timing generation processing unit 23 counts the edge interval Te between the position detection signal Us and the position detection signal Ws as the energization switching interval, and calculates a value obtained by halving the edge interval Te. A specific example of the process of halving is to shift the count value of the edge interval Te by 1 bit. Then, the advance correction value (1/2 value of the pulse width Tp) is subtracted from the 1/2 value of the edge interval, and the calculation result (= (1/2) × Te− (1/2) × Tp ) Is the phase shift amount θ. Signals obtained by advancing the position detection signals Us, Vs, Ws of the respective stator windings U, V, W by this phase shift amount θ are referred to as position detection signals Uss ′, Vss ′, Wss ′, and the position detection signals Uss. The energization to each of the stator windings U, V, W is switched according to ', Vss', Wss'.
このように進角補正を行った結果を図6に示す。図6は、横軸に進角をとり、縦軸には、進角補正後の誘起電圧波形Uv,Wv、誘起電圧信号Ud,Wdとを順番に並べ、さらに、対比のために、進角補正前の位置検出信号Uss,Wssと、進角補正後の位置検出信号Uss´とを図示させている。なお、図示しない他の位置検出信号Vss´,Wss´についても同様に進角補正された信号が生成される。   FIG. 6 shows the result of the advance angle correction. In FIG. 6, the horizontal axis represents the advance angle, and the vertical axis represents the induced voltage waveforms Uv and Wv after the advance angle correction, and the induced voltage signals Ud and Wd are arranged in order. The position detection signals Uss and Wss before correction and the position detection signal Uss ′ after advance angle correction are shown in the figure. It should be noted that signals for which the advance angle is corrected are similarly generated for the other position detection signals Vss ′ and Wss ′ (not shown).
誘起電圧波形Uv,Wvの全体が進角することで、等価中性点は誘起電圧が略斜めに変化する領域の中央に位置するようになる。したがって、この状態から負荷や速度が増加してスパイク電圧のパルス幅Tpが増大しても等価中性点と誘起電圧との交点が隠れることがないので、位置検出を継続して行うことができる。なお、図6に示すように、波形の進角は、結果的にTp/2、つまりフライホイール電圧が流れるスパイク電圧のパルス幅の半分になっている。   As the whole of the induced voltage waveforms Uv and Wv are advanced, the equivalent neutral point is positioned at the center of the region where the induced voltage changes substantially obliquely. Therefore, even if the load or speed increases from this state and the pulse width Tp of the spike voltage increases, the intersection of the equivalent neutral point and the induced voltage is not hidden, so that the position detection can be continued. . As shown in FIG. 6, the advance angle of the waveform is Tp / 2, that is, half the pulse width of the spike voltage in which the flywheel voltage flows.
この実施の形態によれば、通電タイミング生成処理部23、パルス幅検出部24及び進角補正部25でタイミング変更手段を構成し、スパイク電圧のパルス幅Tpを用いて位置検出信号の進角補正を行うようにしたので、ブラシレスモータ1の負荷が増加したり、回転数が増加したりしてスパイク電圧のパルス幅Tpが増加した場合でも、等価中性点電圧と誘起電圧波形Uv,Vv,Wvとの交点を確実に取得することができる。このため、誘起電圧波形Uv,Vv,Wvから作成するマスク信号Um,Vm,Wmによってスパイク電圧を確実にマスク処理し、位置検出信号Us,Vs,Wsを生成することが可能になる。したがって、回転数や、負荷に依らずに位置検出信号Uss´,Vss´,Wss´を確実に生成することが可能になり、ブラシレスモータ1の脱調耐性を向上させることができる。   According to this embodiment, the energization timing generation processing unit 23, the pulse width detection unit 24, and the advance angle correction unit 25 constitute a timing changing unit, and the advance angle correction of the position detection signal is performed using the pulse width Tp of the spike voltage. Therefore, even when the load of the brushless motor 1 is increased or the rotation speed is increased and the pulse width Tp of the spike voltage is increased, the equivalent neutral point voltage and the induced voltage waveforms Uv, Vv, The intersection with Wv can be acquired with certainty. Therefore, the spike voltage can be reliably masked by the mask signals Um, Vm, Wm created from the induced voltage waveforms Uv, Vv, Wv, and the position detection signals Us, Vs, Ws can be generated. Therefore, the position detection signals Uss ′, Vss ′, and Wss ′ can be reliably generated regardless of the rotation speed and the load, and the resistance to step-out of the brushless motor 1 can be improved.
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態は、進角量の演算処理のみが異なり、その他の構成要素や作用は第1の実施の形態と同様である。
図7に示すように、制御装置40は、始動処理部21と、マスク処理部22と、通電タイミング生成処理部23と、パルス幅検出部24と、進角演算部41とに機能分割することができる。進角演算部41は、マスク処理部22及びパルス幅検出部24のそれぞれからデータ入力を受け、進角を演算して通電タイミング生成処理部23に出力するように構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that this embodiment is different only in the calculation of the advance amount, and other components and actions are the same as those in the first embodiment.
As shown in FIG. 7, the control device 40 is functionally divided into a start processing unit 21, a mask processing unit 22, an energization timing generation processing unit 23, a pulse width detection unit 24, and an advance angle calculation unit 41. Can do. The advance angle calculation unit 41 is configured to receive data input from each of the mask processing unit 22 and the pulse width detection unit 24, calculate an advance angle, and output the calculated advance angle to the energization timing generation processing unit 23.
この実施の形態の作用について説明する。まず、進角演算部41は、マスク処理部22からマスク後の位置検出信号Us,Vs,Wsを受け取ると共に、パルス幅検出部24からスパイク電圧のパルス幅Tpのカウント値を受け取る。そして、位置検出信号Us,Wsのエッジ間隔Teをカウントし、このカウント値からパルス幅Tpを減算した後に、1/2倍する。その結果、第1の実施の形態と同じ位相シフト量θが得られるので、この位相シフト量θを通電タイミング生成処理部23に出力する。通電タイミング生成処理部23は、位置検出信号Us,Vs,Wsをそれぞれ位相シフト量θだけ進角させて位置検出信号Uss´,Vss´,Wss´を生成し、3相インバータ12からの通電タイミングを切り替える。   The operation of this embodiment will be described. First, the advance calculation unit 41 receives post-mask position detection signals Us, Vs, and Ws from the mask processing unit 22 and also receives a count value of the spike voltage pulse width Tp from the pulse width detection unit 24. Then, the edge interval Te of the position detection signals Us and Ws is counted, and after subtracting the pulse width Tp from this count value, it is multiplied by 1/2. As a result, the same phase shift amount θ as in the first embodiment is obtained, and this phase shift amount θ is output to the energization timing generation processing unit 23. The energization timing generation processor 23 generates position detection signals Uss ′, Vss ′, and Wss ′ by advancing the position detection signals Us, Vs, and Ws by the phase shift amount θ, respectively, and generates energization timing from the three-phase inverter 12. Switch.
また、進角演算部41は、エッジ間隔Teからパルス幅Tpを減算する演算を行う代わりに、エッジ間隔Teのカウンタ又はタイマをパルス幅Tpだけ停止させても良い。この場合に進角演算部41は、マスク処理部22から誘起電圧信号Ud,Vd,Wd及びマスク後の位置検出信号Us,Vs,Wsを受け取ると共に、パルス幅検出部24からスパイク電圧のパルス幅Tpのカウント値を受け取る。そして、エッジ間隔Teの計測用のカウンタ又はタイマをパルス幅Tpの期間だけ停止させる。この結果として得られたカウント値を1/2倍すると、シフト位相量θが得られる。   Further, instead of performing the calculation of subtracting the pulse width Tp from the edge interval Te, the advance angle calculation unit 41 may stop the counter or timer of the edge interval Te by the pulse width Tp. In this case, the advance angle calculation unit 41 receives the induced voltage signals Ud, Vd, Wd and the post-mask position detection signals Us, Vs, Ws from the mask processing unit 22, and the pulse width of the spike voltage from the pulse width detection unit 24. The count value of Tp is received. Then, the counter or timer for measuring the edge interval Te is stopped only for the period of the pulse width Tp. When the count value obtained as a result is multiplied by 1/2, the shift phase amount θ is obtained.
さらに、ここでの処理を具体的に説明すると、進角演算部41は、以下の条件式(1)を満たしている間だけカウンタ又はタイマを停止させる。
((Ud^Us)|(Vd^Vs)|(Wd^Ws))=1 (1)
Furthermore, the processing here will be specifically described. The advance angle calculation unit 41 stops the counter or timer only while the following conditional expression (1) is satisfied.
((Ud ^ Us) | (Vd ^ Vs) | (Wd ^ Ws)) = 1 (1)
ここで、「^」は論理演算子の「EXOR」を示し、「|」は論理演算子の「OR」を示す。この条件式(1)は予めメモリに登録されているものとする。例えば、エッジ間隔Teをカウントしている間に、誘起電圧信号Udとマスク後の位置検出信号Usとの間で、電圧レベルの高低が反転している間((Ud^Us)=1)だけカウンタ又はタイマを停止させる。この条件が満たされる期間は、スパイク電圧のパルス幅Tpに等しいので、このカウント値を1/2倍した値を取得すると、シフト位相量θが得られる。   Here, “^” indicates “EXOR” of the logical operator, and “|” indicates “OR” of the logical operator. This conditional expression (1) is assumed to be registered in the memory in advance. For example, while the edge interval Te is being counted, only while the level of the voltage level is inverted between the induced voltage signal Ud and the position detection signal Us after masking ((Ud ^ Us) = 1). Stop the counter or timer. Since the period in which this condition is satisfied is equal to the pulse width Tp of the spike voltage, the shift phase amount θ can be obtained by obtaining a value obtained by halving the count value.
この実施の形態によれば、通電タイミング生成処理部23、パルス幅検出部24及び進角演算部41でタイミング変更手段を構成し、進角量を決定する際に、エッジ間隔などの回転周期を計測するカウンタ又はタイマをスパイク電圧のパルス幅だけ停止させることで進角量を決定することができるので、エッジ間隔やパルス幅を別々にカウントし、これらの値を保持した後に演算を行う場合に比べて回路構成や処理を簡略化することができる。その他の効果は、第1の実施の形態と同様である。   According to this embodiment, the energization timing generation processing unit 23, the pulse width detection unit 24, and the advance angle calculation unit 41 constitute a timing changing unit, and when determining the advance amount, the rotation period such as the edge interval is set. Since the advance amount can be determined by stopping the counter or timer to be measured by the pulse width of the spike voltage, the edge interval and pulse width are counted separately, and calculation is performed after holding these values. In comparison, the circuit configuration and processing can be simplified. Other effects are the same as those of the first embodiment.
なお、この発明は、前記の実施の形態に限定されずにその趣旨を逸脱しない範囲で広く応用することができる。
例えば、マスク信号Um,Vm,Wmは、固定子巻線U,V,Wへの通電を切り替えるときに位置検出信号Uss,Vss,Wssや、位置検出信号Uss´,Vss´,Wss´に基づいて生成し、マスク信号のパルス幅は、予め定められた電気角に相当する大きさとしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be widely applied without departing from the spirit of the invention.
For example, the mask signals Um, Vm, Wm are based on the position detection signals Uss, Vss, Wss and the position detection signals Uss ′, Vss ′, Wss ′ when the energization to the stator windings U, V, W is switched. The pulse width of the generated mask signal may be a size corresponding to a predetermined electrical angle.
本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの制御装置を含むシステム構成図である。It is a system configuration figure including a control device of a brushless motor concerning an embodiment of the invention. ブラシレスモータの通電パターンと、固定子及び回転子の誘起状態を示す図である。It is a figure which shows the energization pattern of a brushless motor, and the induced state of a stator and a rotor. 固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、アナログ信号からデジタル信号を作成する手順を示すタイミングチャートである。It is a figure explaining the signal processing of the induced voltage waveform of a stator winding, Comprising: It is a timing chart which shows the procedure which produces a digital signal from an analog signal. 固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、マスク信号の作成手順と、マスク処理後の位置検出信号の作成手順を示すタイミングチャートである。It is a figure explaining the signal processing of the induced voltage waveform of a stator winding, Comprising: It is a timing chart which shows the preparation procedure of a mask signal, and the preparation procedure of the position detection signal after a mask process. 重負荷時や、回転数が増加したときの固定子巻線の誘起電圧波形の信号を示す図である。It is a figure which shows the signal of the induced voltage waveform of a stator winding | coil at the time of heavy load or when rotation speed increases. 図5の状態から進角補正を行った後の固定子巻線の誘起電圧波形の信号を示す図である。It is a figure which shows the signal of the induced voltage waveform of the stator winding | coil after performing an advance angle correction from the state of FIG. ブラシレスモータの制御装置を含むシステム構成図である。It is a system block diagram containing the control apparatus of a brushless motor.
符号の説明Explanation of symbols
1 ブラシレスモータ
6 回転子
10 制御装置
23 通電タイミング生成処理部(タイミング変更手段)
24 パルス幅検出部(タイミング変更手段)
25 進角補正部(タイミング変更手段)
31 進角演算部(タイミング変更手段)
U,V,W 固定子巻線
Ud,Vd,Wd 誘起電圧信号
Um,Vm,Wm マスク信号
Uss´ 位置検出信号
Tp パルス幅
Te エッジ間隔(通電切り替えの間隔)
θ 位相シフト量(進角)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 6 Rotor 10 Control apparatus 23 Energization timing generation process part (timing change means)
24 Pulse width detector (timing changing means)
25 Lead angle correction unit (timing changing means)
31 Lead angle calculation unit (timing changing means)
U, V, W Stator winding Ud, Vd, Wd Induced voltage signal Um, Vm, Wm Mask signal Uss' Position detection signal Tp Pulse width Te Edge interval (interval of switching current)
θ Phase shift (advance)

Claims (5)

  1. 永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、
    前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、その前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更するタイミング変更手段を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
    A plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet is energized to obtain a rotating magnetic field, and the rotation of the rotor causes the stator windings that are not energized to occur. In a brushless motor control device configured to sequentially switch energization to the stator winding based on a position detection signal obtained by comparing a change in induced voltage and a reference voltage,
    Immediately after switching the energization to the stator winding, it has timing changing means for changing the timing for switching the energization of the stator winding according to the pulse width of the induced voltage generated in the stator winding. A control device for a brushless motor characterized by the above.
  2. 前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを、フライホイール電流に起因して発生するスパイク電圧のパルス幅の1/2だけ進角させるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置。   2. The brushless according to claim 1, wherein the timing of switching energization of the stator winding is advanced by a half of a pulse width of a spike voltage generated due to a flywheel current. Motor control device.
  3. 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と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステム。   A motor system comprising the brushless motor control device according to claim 1 and the brushless motor.
  4. 永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、
    前記固定子巻線に対する通電切り替えの間隔と、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅との差分に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更することを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
    A plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet is energized to obtain a rotating magnetic field, and the rotation of the rotor causes the stator windings that are not energized to occur. In a brushless motor control method for sequentially switching energization to the stator winding based on a position detection signal obtained by comparing a change in induced voltage and a reference voltage,
    Energization of the stator winding according to a difference between an interval of energization switching for the stator winding and a pulse width of an induced voltage generated in the stator winding immediately after switching of energization of the stator winding The control method of the brushless motor characterized by changing the timing which switches.
  5. 前記固定子巻線の通電を切り替える間隔を計測する際に、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけ計測を停止することで、前記差分を取得することを特徴とする請求項4に記載のブラシレスモータの制御方法。

    When measuring the interval for switching the energization of the stator winding, the measurement is stopped for a period corresponding to the pulse width of the induced voltage generated in the stator winding immediately after switching the energization of the stator winding. 5. The method of controlling a brushless motor according to claim 4, wherein the difference is acquired.

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