JP2007174721A - Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor - Google Patents

Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor Download PDF

Info

Publication number
JP2007174721A
JP2007174721A JP2005364381A JP2005364381A JP2007174721A JP 2007174721 A JP2007174721 A JP 2007174721A JP 2005364381 A JP2005364381 A JP 2005364381A JP 2005364381 A JP2005364381 A JP 2005364381A JP 2007174721 A JP2007174721 A JP 2007174721A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
current
winding
phase current
rotational position
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.)
Withdrawn
Application number
JP2005364381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsugi Nakamura
貢 中村
Takanari Shirasu
隆也 白須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2005364381A priority Critical patent/JP2007174721A/en
Publication of JP2007174721A publication Critical patent/JP2007174721A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately find a rotational position (a stopped electric angle) of a rotor in a magnet embedded brushless DC motor without a sensor. <P>SOLUTION: When the rotor in the IPM motor is stopped, a current for magnetically saturating a winding flows, and positive phase currents Iu, Iv, Iw and negative phase currents Iu(N), Iv(N), Iw(N) are found. Intervals I-III are determined by determining the maximum among the phase currents Iu, Iv, Iw. In the determined zones, the rotational position of the rotor is determined based on the degree of deviation of "a difference between the maximum phase current and the second-maximum phase current" and "a difference between the second-maximum phase current and the minimum phase current" among the phase currents Iu, Iv, Iw. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置及び初期回転位置検出方法に関し、停止している回転子の回転位置(電気角)をセンサレスで正確かつ容易に検出することができるように工夫したものである。   The present invention relates to an initial rotational position detection device and an initial rotational position detection method for a brushless DC motor, and is devised so that the rotational position (electrical angle) of a stopped rotor can be accurately and easily detected without a sensor. Is.

ブラシレスDCモータは、ブラシを使用せずに、通電の切換を半導体素子を用いて行うモータである。
このブラシレスDCモータの種類としては、ロータ表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型(Surface Permanent Magnet 型:SPM型)と、ロータ鉄心内部に永久磁石を埋め込んだ埋込磁石型(Interior Permanent Magnet型:IPM型)がある。
A brushless DC motor is a motor that uses a semiconductor element to switch energization without using a brush.
There are two types of brushless DC motors: the surface magnet type (Surface Permanent Magnet type: SPM type) with a permanent magnet attached to the rotor surface, and the interior magnet type (Interior Permanent Magnet type) with a permanent magnet embedded in the rotor core. : IPM type).

ブラシレスDCモータでは、始動時に始動トルクを得るために、回転子の回転位置(電気角)を検出し、この回転位置に応じた位相の三相電流を、固定子の三相巻線に供給しなければならない。   In a brushless DC motor, in order to obtain a starting torque at the time of starting, the rotational position (electrical angle) of the rotor is detected, and a three-phase current having a phase corresponding to the rotational position is supplied to the three-phase winding of the stator. There must be.

回転子の回転位置を検出する手法として、センサを用いる方法と、センサを用いずに固定子巻線のインダクタンス特性を測定して回転子の回転位置を推定する方法がある。   As a method for detecting the rotational position of the rotor, there are a method using a sensor and a method for estimating the rotational position of the rotor by measuring the inductance characteristics of the stator winding without using the sensor.

センサを用いる方法では、例えばレゾルバや、Z相付エンコーダを用いて、回転位置の検出をするが、センサを用いることにより、部品点数が増加し、コストアップを招来していた。   In the method using a sensor, for example, a rotational position is detected using a resolver or a Z-phase encoder. However, the use of the sensor increases the number of parts, resulting in an increase in cost.

固定子巻線のインダクタンス特性を測定して回転子の回転位置を推定する方法は、IPM型のブラシレスDCモータに適用するものである。   The method of estimating the rotational position of the rotor by measuring the inductance characteristics of the stator winding is applied to an IPM type brushless DC motor.

IPM型のブラシレスDCモータは、概要構成図である図7に示すように、固定子1の内部に、エアギャップを介して回転子2が配置されている。固定子1の固定子鉄心には三相の固定子巻線(図示省略)が備えられている。回転子2の回転子鉄心3には、複数の永久磁石4が埋め込まれている。   In the IPM type brushless DC motor, as shown in FIG. 7 which is a schematic configuration diagram, a rotor 2 is disposed inside a stator 1 via an air gap. The stator core of the stator 1 is provided with a three-phase stator winding (not shown). A plurality of permanent magnets 4 are embedded in the rotor core 3 of the rotor 2.

回転子鉄心3の周面を周方向に辿ると、「S極の永久磁石が埋め込まれている部分」→「永久磁石が埋め込まれていない部分」→「N極の永久磁石が埋め込まれている部分」→「永久磁石が埋め込まれていない部分」→「S極の永久磁石が埋め込まれている部分」という具合に、サイクリックに変化していく。
このため、回転子2の回転位置に応じて、磁気抵抗が変化するため、固定子巻線のインダクタンス特性が変化していく。そこで、この固定子巻線のインダクタンスを測定することにより、回転子2の回転位置の検出ができるのである。
When the circumferential surface of the rotor core 3 is traced in the circumferential direction, “the portion where the S-pole permanent magnet is embedded” → “the portion where the permanent magnet is not embedded” → “the N-pole permanent magnet is embedded. The portion changes cyclically, such as “part” → “part in which no permanent magnet is embedded” → “part in which an S-pole permanent magnet is embedded”.
For this reason, since the magnetic resistance changes according to the rotational position of the rotor 2, the inductance characteristics of the stator windings change. Therefore, the rotational position of the rotor 2 can be detected by measuring the inductance of the stator winding.

ここで、固定子巻線のインダクタンス特性を測定することにより、IPM型のブラシレスDCモータの回転子の回転位置を検出する従来手法を説明する。   Here, a conventional method for detecting the rotational position of the rotor of the IPM type brushless DC motor by measuring the inductance characteristic of the stator winding will be described.

図8は、IPM型のブラシレスDCモータにおける、初期回転位置推定電流特性を示すものであり、横軸は回転子の回転位置(電気角)、縦軸はU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを示している。
この初期回転位置推定電流特性は、IPM型のブラシレスDCモータの回転子を各電気角で停止させているときに、パルス電圧を短時間印加して、「磁気飽和しない」程度の電流を流したときの、各電気角における各相電流値(U相電流Iuの値、V相電流Ivの値、W相電流Iw)の特性を表している。
FIG. 8 shows the initial rotational position estimated current characteristics in an IPM type brushless DC motor. The horizontal axis represents the rotational position (electrical angle) of the rotor, and the vertical axis represents the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, W phase current Iw is shown.
This initial rotational position estimation current characteristic is such that when the rotor of the IPM type brushless DC motor is stopped at each electrical angle, a pulse voltage is applied for a short time and a current of “not magnetically saturated” flows. The characteristic of each phase current value (value of U phase current Iu, value of V phase current Iv, value of W phase current Iw) at each electrical angle is shown.

ここで、
・「U相電流Iu」とは、U相巻線の外部端子と、V,W相巻線の外部端子(V,W相巻線の外部端子を共通にした端子)との間に短時間だけパルス電圧を印加することにより、U相巻線に流れる電流をいう。
・「V相電流Iv」とは、V相巻線の外部端子と、W,U相巻線の外部端子(W,U相巻線の外部端子を共通にした端子)との間に短時間だけパルス電圧を印加することにより、V相巻線に流れる電流をいう。
・「W相電流Iw」とは、W相巻線の外部端子と、U,V相巻線の外部端子(U,V相巻線の外部端子を共通にした端子)との間に短時間だけパルス電圧を印加することにより、W相巻線に流れる電流をいう。
here,
・ "U-phase current Iu" means a short time between the external terminal of the U-phase winding and the external terminal of the V- and W-phase windings (the terminal sharing the external terminals of the V- and W-phase windings). This is the current that flows through the U-phase winding by applying a pulse voltage only.
・ "V-phase current Iv" means a short time between the external terminal of the V-phase winding and the external terminal of the W and U-phase windings (the terminal sharing the external terminals of the W and U-phase windings). This is the current that flows through the V-phase winding by applying a pulse voltage only.
・ "W-phase current Iw" means a short time between the external terminal of the W-phase winding and the external terminal of the U and V-phase windings (the terminal sharing the external terminals of the U and V-phase windings). This is the current that flows through the W-phase winding by applying a pulse voltage only.

図8の特性から、ほぼ次の状態になっていると判別することができる。
(1)U相電流Iuが、V相電流IvやW相電流Iwよりも大きい区間は、
・電気角が60°〜90°のとき(これを「区間A1」とする)、
・電気角が90°〜120°のとき(これを「区間A2」とする)、
・電気角が240°〜270°のとき、即ち区間A1よりも180°進んだとき(これを「区間A3」とする)、
・電気角が270°〜300°のとき、即ち区間A2よりも180°進んだとき(これを「区間A4」とする)。
From the characteristics of FIG. 8, it can be determined that the state is substantially the following.
(1) The section in which the U-phase current Iu is larger than the V-phase current Iv and the W-phase current Iw
When the electrical angle is 60 ° to 90 ° (this is referred to as “Section A1”),
When the electrical angle is 90 ° to 120 ° (this is referred to as “Section A2”),
When the electrical angle is 240 ° to 270 °, that is, when the electrical angle is advanced by 180 ° from the section A1 (this is referred to as “section A3”),
When the electrical angle is 270 ° to 300 °, that is, when the electrical angle is advanced 180 ° from the section A2 (this is referred to as “section A4”).

(2)V相電流Ivが、W相電流IwやU相電流Iuよりも大きい区間は、
・電気角が180°〜210°のとき(これを「区間B1」とする)、
・電気角が210°〜240°のとき(これを「区間B2」とする)、
・電気角が360°(=0°)〜390°(=30°)のとき、即ち区間B1よりも180°進んだとき(これを「区間B3」とする)、
・電気角が390°(=30°)〜420°(=60°)のとき、即ち区間B2よりも180°進んだとき(これを「区間B4」とする)。
(2) The section in which the V-phase current Iv is larger than the W-phase current Iw and the U-phase current Iu
When the electrical angle is 180 ° to 210 ° (this is referred to as “Section B1”),
When the electrical angle is 210 ° to 240 ° (this is referred to as “Section B2”),
When the electrical angle is 360 ° (= 0 °) to 390 ° (= 30 °), that is, when the electric angle is advanced by 180 ° from the section B1 (this is referred to as “section B3”).
When the electrical angle is 390 ° (= 30 °) to 420 ° (= 60 °), that is, when the electric angle is advanced by 180 ° from the section B2 (this is referred to as “section B4”).

(3)W相電流Iwが、U相電流IuやV相電流Ivよりも大きい区間は、
・電気角が300°〜330°のとき(これを「区間C1」とする)、
・電気角が330°〜360°のとき(これを「区間C2」とする)、
・電気角が120°〜150°のとき、即ち区間C1よりも180°進んだとき(これを「区間C3」とする)、
・電気角が150°〜180°のとき、即ち区間C2よりも180°進んだとき(これを「区間C4」とする)。
(3) The section in which the W-phase current Iw is larger than the U-phase current Iu and the V-phase current Iv
When the electrical angle is 300 ° to 330 ° (this is referred to as “section C1”),
When the electrical angle is 330 ° to 360 ° (this is referred to as “section C2”),
When the electrical angle is 120 ° to 150 °, that is, when the electrical angle is advanced 180 ° from the section C1 (this is referred to as “section C3”),
When the electrical angle is 150 ° to 180 °, that is, when the electrical angle is advanced by 180 ° from the section C2 (this is referred to as “section C4”).

従来では、図8に示す特性を基に、停止している回転子の回転位置(電気角)を求めている。つまり、各相電流Iu,Iv,Iwを比較することにより、回転位置(電気角)θが、区間A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4、の12の区間の何れに入っているかを判定している。   Conventionally, the rotational position (electrical angle) of the stopped rotor is obtained based on the characteristics shown in FIG. That is, by comparing the phase currents Iu, Iv, and Iw, it is determined which of the 12 sections of the sections A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 is included in the rotational position (electrical angle) θ. is doing.

判定の具体的手法は、図9に示している。
まず、ステップ1(S1)では、+100%dutyのパルス電圧を3制御周期間印加して、各相電流Iu,Iv,Iwを測定する。このとき流れる各相電流は、巻線を飽和させることのない定格電流以下の値の電流となる。
A specific method of determination is shown in FIG.
First, in step 1 (S1), a pulse voltage of + 100% duty is applied for three control periods, and each phase current Iu, Iv, Iw is measured. Each phase current flowing at this time becomes a current having a value equal to or less than the rated current without saturating the winding.

ここで、「1制御周期」とは、インバータ装置からモータに供給される電流の電流値を制御する制御周期であり、例えば1制御周期は125μsecである。
また、「+100%duty」とは、
U相電流であればU相巻線側を正電圧とし、V,W相巻線側を負電圧とし(「+」の意味)、
V相電流であればV相巻線側を正電圧とし、W,U相巻線側を負電圧とし(「+」の意味)、
W相電流であればW相巻線側を正電圧とし、U,V相巻線側を負電圧として(「+」の意味)、
電源電圧の電圧値(例えば80V)のduty100%の電圧(例えば80V)を印加すること(「100%duty」の意味)をいう。
Here, “one control cycle” is a control cycle for controlling the current value of the current supplied from the inverter device to the motor, and for example, one control cycle is 125 μsec.
Also, “+ 100% duty”
For U-phase current, the U-phase winding side is set to a positive voltage, the V and W-phase winding sides are set to a negative voltage (meaning “+”),
For V-phase current, the V-phase winding side is set to a positive voltage, the W and U-phase winding sides are set to a negative voltage (meaning “+”),
If it is a W-phase current, the W-phase winding side is a positive voltage, the U and V-phase winding sides are a negative voltage (meaning “+”),
Applying a voltage (for example, 80V) having a duty of 100% of the voltage value (for example, 80V) of the power supply voltage (meaning “100% duty”).

ステップS2〜S7において、Iu,Iv,Iwの大小値を比較して、停止している回転子の回転位置(電気角)が、区間A1,A2,B1,B2,C1,C2のいずれかに入っているかを判定する。   In steps S2 to S7, the magnitudes of Iu, Iv, and Iw are compared, and the rotational position (electrical angle) of the stopped rotor is in any one of the sections A1, A2, B1, B2, C1, and C2. Determine if it is in.

回転子の回転位置(電気角)が、区間A1または区間A2であると判定されたときには、ステップS11に進む。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in section A1 or section A2, the process proceeds to step S11.

ステップS11では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、U相巻線側を正電圧とし、V,W相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のU相電流Iuを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、V,W相巻線側を正電圧とし、U相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のU相電流Iu(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧(例えば80V×80%=64V)を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが巻線は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
In step S11, a pulse voltage of 80% duty is applied as a positive voltage on the U-phase winding side and a negative voltage on the V-phase and W-phase winding sides during 4 control cycles (+ 80% duty pulse voltage is applied). In addition, the U-phase current Iu in the positive direction is measured, and the pulse voltage of 80% duty is set to the positive voltage on the V and W-phase winding sides during four control cycles, and the U-phase winding side is set to the negative voltage. Applied (applied with a pulse voltage of −80% duty) and measured the U-phase current Iu (N) in the negative direction.
When a pulse voltage of 80% duty (for example, 80V × 80% = 64V) is applied for 4 control cycles in this way, the winding is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップ20では、
Iu(N)>Iu・・・(1)
であるかどうかを判定する。
And in step 20,
Iu (N)> Iu (1)
It is determined whether or not.

回転子の回転位置(電気角)θが区間A1であると判定された後に、(1)式が成立する場合には、θは区間A1よりも180°進んだ区間A3であると判定され(S21)、(1)式が成立しない場合には、θは区間A1であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is the section A1, and the expression (1) is satisfied, it is determined that θ is the section A3 advanced by 180 ° from the section A1 ( If the formulas (S21) and (1) are not satisfied, it is determined that θ is the section A1 (S22).

回転子の回転位置(電気角)θが区間A2であると判定された後に、(1)式が成立する場合には、θは区間A2よりも180°進んだ区間A4であると判定され(S21)、(1)式が成立しない場合には、θは区間A2であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is the section A2, and the equation (1) is satisfied, it is determined that θ is the section A4 advanced 180 ° from the section A2 ( If the formulas (S21) and (1) are not satisfied, it is determined that θ is the section A2 (S22).

回転子の回転位置(電気角)が、区間B1または区間B2であると判定されたときには、ステップS12に進む。
ステップS12では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、V相巻線側を正電圧とし、W,U相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のV相電流Ivを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、W,U相巻線側を正電圧とし、V相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のV相電流Iv(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが磁束は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section B1 or the section B2, the process proceeds to step S12.
In step S12, an 80% duty pulse voltage is applied as a positive voltage on the V-phase winding side and a negative voltage on the W and U-phase winding sides during four control cycles (+ 80% duty pulse voltage is applied). ) And measuring the V-phase current Iv in the positive direction, and setting the 80% duty pulse voltage as the positive voltage and the V-phase winding side as the negative voltage during the four control cycles. Applied (applied with a pulse voltage of −80% duty) and measured the V-phase current Iv (N) in the negative direction.
As described above, when the pulse voltage of 80% duty is applied during the four control periods, the magnetic flux is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップ20では、
Iv(N)>Iv・・・(2)
であるかどうかを判定する。
And in step 20,
Iv (N)> Iv (2)
It is determined whether or not.

回転子の回転位置(電気角)θが区間B1であると判定された後に、(2)式が成立する場合には、θは区間B1よりも180°進んだ区間B3であると判定され(S21)、(2)式が成立しない場合には、θは区間B1であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is the section B1, and the expression (2) is satisfied, it is determined that θ is the section B3 advanced by 180 ° from the section B1 ( If the equations (S21) and (2) are not satisfied, it is determined that θ is the section B1 (S22).

回転子の回転位置(電気角)θが区間B2であると判定された後に、(2)式が成立する場合には、θは区間B2よりも180°進んだ区間B4であると判定され(S21)、(2)式が成立しない場合には、θは区間B2であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is in the section B2, and the equation (2) is satisfied, it is determined that the θ is a section B4 advanced by 180 ° from the section B2 ( If the equations (S21) and (2) are not satisfied, it is determined that θ is the section B2 (S22).

回転子の回転位置(電気角)が、区間C1または区間C2であると判定されたときには、ステップS13に進む。
ステップS13では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、W相巻線側を正電圧とし、U,V相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のW相電流Iwを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、U,V相巻線側を正電圧とし、W相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のV相電流Iw(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが巻線は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is the section C1 or the section C2, the process proceeds to step S13.
In step S13, an 80% duty pulse voltage is applied as a positive voltage on the W-phase winding side and a negative voltage on the U and V-phase winding sides during four control periods (+ 80% duty pulse voltage is applied). In addition, the W-phase current Iw in the positive direction is measured, and a pulse voltage of 80% duty is set to a positive voltage on the U and V-phase winding sides and a negative voltage on the W-phase winding side during four control cycles. Applied (applied with a pulse voltage of −80% duty) and measured the V-phase current Iw (N) in the negative direction.
As described above, when the pulse voltage of 80% duty is applied for 4 control periods, the winding is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップ20では、
Iw(N)>Iw・・・(3)
であるかどうかを判定する。
And in step 20,
Iw (N)> Iw (3)
It is determined whether or not.

回転子の回転位置(電気角)θが区間C1であると判定された後に、(3)式が成立する場合には、θは区間C1よりも180°進んだ区間C3であると判定され(S21)、(3)式が成立しない場合には、θは区間C1であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is in the section C1, and the equation (3) is satisfied, it is determined that θ is a section C3 advanced by 180 ° from the section C1 ( If the equations (S21) and (3) are not satisfied, it is determined that θ is the section C1 (S22).

回転子の回転位置(電気角)θが区間C2であると判定された後に、(3)式が成立する場合には、θは区間C2よりも180°進んだ区間C4であると判定され(S21)、(3)式が成立しない場合には、θは区間C2であると判定される(S22)。   If it is determined that the rotational position (electrical angle) θ of the rotor is the section C2, and the equation (3) is satisfied, it is determined that θ is the section C4 advanced by 180 ° from the section C2 ( If the equations (S21) and (3) are not satisfied, it is determined that θ is the section C2 (S22).

このようにして、回転子の回転位置(電気角)が、区間A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4、の12の区間の何れに入っているかを判定することにより、回転位置を30°刻みで推定することができ、この推定した回転位置に応じた位相の電流を、IPM型のブラシレスDCモータに供給することにより始動をすることができる。   Thus, by determining which of the 12 sections of sections A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 the rotational position (electrical angle) of the rotor is included, the rotational position is set to 30 °. It can be estimated in steps, and can be started by supplying a current having a phase corresponding to the estimated rotational position to an IPM type brushless DC motor.

なお、回転子の回転位置を更に詳しく検出するには、各区間ごとに演算式を予め用意しておき、各区間で求めた相電流Iu,Iv,Iuを、その演算式に代入することにより、より精度良く(例えば平均推定誤差を±5.2°)、推定することも可能である(特許文献2参照)。   In order to detect the rotational position of the rotor in more detail, an arithmetic expression is prepared in advance for each section, and the phase currents Iu, Iv, Iu obtained in each section are substituted into the arithmetic expression. It is also possible to estimate with higher accuracy (for example, the average estimation error is ± 5.2 °) (see Patent Document 2).

特開2001−136779号公報JP 2001-136777 A 特開平7−177788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-177788

ところで図8に示す特性を基礎として、図9に示す手法により回転位置を推定する従来技術では、推定角度は30°刻みであり、その推定精度が粗かった。   By the way, based on the characteristics shown in FIG. 8, in the conventional technique for estimating the rotational position by the method shown in FIG. 9, the estimated angle is in increments of 30 °, and the estimation accuracy is rough.

また、回転子の回転位置がどの区間に入るかを判定し、更に、各区間ごとに演算式を予め用意しておき、各区間で求めた相電流Iu,Iv,Iuを、その演算式に代入することにより、回転子の回転位置を求める手法では、複雑な演算式を多数用意しておく必要があると共に、高度な演算が必要である。この結果、演算負荷が大きく、回転位置の検出に時間がかかると共に、高価な演算素子が必要であった。   Further, it is determined which section the rotational position of the rotor enters, and further, an arithmetic expression is prepared for each section, and the phase currents Iu, Iv, Iu obtained in each section are used as the arithmetic expression. In the method for obtaining the rotational position of the rotor by substituting, it is necessary to prepare a large number of complicated arithmetic expressions and to perform advanced calculations. As a result, the calculation load is heavy, and it takes time to detect the rotational position, and an expensive calculation element is required.

本発明は、上記従来技術に鑑み、精度良く、しかも容易に、停止している回転子の回転位置(電気角)を推定することができる、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出検出装置及び初期回転位置検出方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described prior art, the present invention is capable of accurately and easily estimating the rotational position (electrical angle) of a stopped rotor and detecting the initial rotational position of the brushless DC motor and the initial rotational speed. An object is to provide a position detection method.

上記課題を解決する本発明のブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置の構成は、
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置であって、
前記三相の固定子巻線に電流を供給するモータ電源部と、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記モータ電源部から前記固定子巻線にパルス電圧を供給させる制御をするパルス電圧駆動制御部と、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出した正方向及び負方向のU相電流,V相電流,W相電流を基に、前記回転子が停止している回転位置を推定する演算・判定制御部とを有し、
前記演算・判定制御部は、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも小さいときには、前記回転子が停止している回転位置が、判定した区間とは異なる2つの区間の境界の角度であると判定すると共に、
更に、判定した区間において、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも大きいときには、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との偏差に応じて、この偏差と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とする。
The configuration of the initial rotational position detection device for a brushless DC motor of the present invention that solves the above problems is as follows.
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor, which is used in a magnetless brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A motor power supply for supplying current to the three-phase stator winding;
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is magnetically saturated. As described above, the fixed current is supplied from the motor power supply unit so that a current flows from the two windings to the one winding, and the one winding is sequentially changed into a U phase, a V phase, and a W phase. A pulse voltage drive controller for controlling the pulse voltage to be supplied to the child winding;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. A current detector for detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when the current flows;
A calculation / determination control unit that estimates the rotational position where the rotor is stopped based on the positive and negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current detected by the current detector; ,
The arithmetic / judgment control unit
By determining which of the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector is the largest, the rotational position where the rotor is stopped is It is determined that the corner is one of the first to third sections obtained by dividing the corner into three sections,
Furthermore, when the largest positive phase current is smaller than the negative phase current of the same phase, the rotational position at which the rotor is stopped is the angle of the boundary between two sections different from the determined section And determine
Furthermore, in the determined section, when the largest positive phase current is larger than the negative phase current of the same phase, the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the second largest phase current The rotational position at which the rotor is stopped is determined by referring to data in which the deviation and the rotational position are allocated in advance according to the difference between the difference between the rotational current and the smallest phase current.

この場合、
正方向及び負方向の前記U相電流,V相電流,W相電流の電流値は、前記ブラシレスDCモータの定格電流の1.3倍から1.6倍の値であったり、
前記偏差は、4倍以下、4倍以上、32倍以上の偏差であったり、
前記偏差は、2倍以下、2倍以上、4倍以上、8倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする。
in this case,
The current values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current in the positive and negative directions are 1.3 to 1.6 times the rated current of the brushless DC motor,
The deviation is 4 times or less, 4 times or more, 32 times or more deviation,
The deviation is a deviation of 2 times or less, 2 times or more, 4 times or more, 8 times or more, 32 times or more.

また本発明のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法の構成は、
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも小さいときには、前記回転子が停止している回転位置が、判定した区間とは異なる2つの区間の境界の角度であると判定すると共に、
更に、判定した区間において、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも大きいときには、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との偏差に応じて、この偏差と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とする。
The configuration of the method for detecting the initial rotational position of the brushless DC motor of the present invention is as follows:
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is magnetically saturated. As described above, a current is passed from the two windings to the one winding, and a pulse is applied to the stator winding so that the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase. Supply voltage,
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. Detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when flowing,
By determining which of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped is divided into three electrical angles of 360 °. Is determined to be one of the first to third sections,
Further, when the largest positive phase current is smaller than the negative phase current of the same phase, the rotational position at which the rotor is stopped is the angle of the boundary between two sections different from the determined section And determine
Furthermore, in the determined section, when the largest positive phase current is larger than the negative phase current of the same phase, the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the second largest phase current The rotational position at which the rotor is stopped is determined by referring to data in which the deviation and the rotational position are allocated in advance according to the difference between the difference between the rotational current and the smallest phase current.

この場合、
正方向及び負方向の前記U相電流,V相電流,W相電流の電流値は、前記ブラシレスDCモータの定格電流の1.3倍から1.6倍の値であったり、
前記偏差は、4倍以下、4倍以上、32倍以上の偏差であったり、
前記偏差は、2倍以下、2倍以上、4倍以上、8倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする。
in this case,
The current values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current in the positive and negative directions are 1.3 to 1.6 times the rated current of the brushless DC motor,
The deviation is 4 times or less, 4 times or more, 32 times or more deviation,
The deviation is a deviation of 2 times or less, 2 times or more, 4 times or more, 8 times or more, 32 times or more.

また本発明のブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置の構成は、
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置であって、
前記三相の固定子巻線に電流を供給するモータ電源部と、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記モータ電源部から前記固定子巻線にパルス電圧を供給させる制御をするパルス電圧駆動制御部と、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流を基に、前記回転子が停止している回転位置を推定する演算・判定制御部とを有し、
前記演算・判定制御部は、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、判定した区間において、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との比の値に応じて、この比の値と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とする。
In addition, the configuration of the initial rotational position detection device of the brushless DC motor of the present invention is as follows:
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor, which is used in a magnetless brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A motor power supply for supplying current to the three-phase stator winding;
A current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is connected to U A pulse voltage drive control unit that performs control to supply a pulse voltage from the motor power supply unit to the stator winding so as to sequentially change the phase, the V phase, and the W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. A current detector for detecting a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current,
A calculation / determination control unit that estimates the rotational position where the rotor is stopped based on the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector;
The arithmetic / judgment control unit
By determining which of the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector is the largest, the rotational position where the rotor is stopped is It is determined that the corner is one of the first to third sections obtained by dividing the corner into three sections,
Further, in the determined section, the value of this ratio is determined according to the value of the ratio between the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current. The rotational position at which the rotor is stopped is determined by referring to the data in which the rotor and the rotational position are allocated in advance.

また本発明のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法の構成は、
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、判定した区間において、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との比の値に応じて、この比の値と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とする。
The configuration of the method for detecting the initial rotational position of the brushless DC motor of the present invention is as follows:
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is connected to U Supplying a pulse voltage to the stator winding so as to change in order of phase, V phase, and W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. Detect U phase current, V phase current, W phase current,
By determining which of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped is divided into three electrical angles of 360 °. Is determined to be one of the first to third sections,
Further, in the determined section, the value of this ratio is determined according to the value of the ratio between the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current. The rotational position at which the rotor is stopped is determined by referring to the data in which the rotor and the rotational position are allocated in advance.

また本発明のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法の構成は、
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和しないように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流の値のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、各区間の電気角が60°で且つ各区間同士の間に電気角で60°間隔が空いている3つの区間のいずれかであると判定し、
各区間では、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差の値が、予め決めた微小値よりも大きい場合と小さい場合に場合分けして、各区間において前記回転子が停止している角度を、場合分けした状態ごとに予め設定した角度であると決定し、
次に、前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
各区間において、正方向の相電流が負方向の相電流よりも大きいときには、回転子が停止している位置は、前記決定した角度であると判定し、負方向の相電流が正方向の相電流よりも小さい時には、回転子が停止している位置は、前記決定した角度から180°進んだ角度であると判定することを特徴とする。
The configuration of the method for detecting the initial rotational position of the brushless DC motor of the present invention is as follows:
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one winding of the three-phase stator windings is not magnetically saturated. Supplying a pulse voltage to the stator winding so as to change in order of phase, V phase, and W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. Detect U phase current, V phase current, W phase current,
By determining which one of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped has an electrical angle of 60 in each section. It is determined that it is one of three sections that are 60 ° apart from each other at an electrical angle of 60 °,
In each section, the value of the difference between the largest phase current and the second largest phase current is divided into a case where the difference is larger and smaller than a predetermined minute value, and the rotor stops in each section. Is determined to be a pre-set angle for each divided state,
Next, current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding Current is passed from the two windings to the one winding so as to be magnetically saturated, and the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase. Supply pulse voltage to the wire,
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. Detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when flowing,
In each section, when the positive phase current is larger than the negative phase current, it is determined that the rotor is stopped at the determined angle, and the negative phase current is the positive phase current. When the current is smaller than the current, it is determined that the position where the rotor is stopped is an angle advanced by 180 ° from the determined angle.

本発明によれば、巻線が磁気飽和する程度の電流を流して得たU相電流、V相電流、W相電流を検出し、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との、「偏差」や「比の値」を基に、埋込磁石型のブラシレスDCモータの回転子の回転位置(停止している電気角)を検出するため、停止している回転子の回転位置を容易かつ精度良く検出することができる。   According to the present invention, a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current obtained by passing a current that causes the winding to be magnetically saturated is detected, and the difference between the largest phase current and the second largest phase current is detected. Based on the "deviation" and "ratio value" between the difference between the second largest phase current and the smallest phase current, the rotational position of the rotor of the embedded magnet type brushless DC motor (stopped) Therefore, the rotational position of the stopped rotor can be detected easily and accurately.

また、磁気飽和する程度の電流を流すため、三相の相電流のうち、最も大きい相電流の値と、他の二つの相電流の値が大きく異なるため、この点から、回転位置の検出精度の向上を図ることができた。   In addition, since a current that is magnetically saturated flows, the value of the largest phase current of the three-phase currents differs greatly from the values of the other two phase currents. It was possible to improve.

本発明の実施の形態では、図1に示す、IPM型のブラシレスDCモータにおける、初期回転位置推定電流特性を用いる。図1に示す、初期回転位置推定電流特性は、本願発明者が鋭意研究をして求めたものであり、横軸は回転子の回転位置(電気角)、縦軸はU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを示している。   In the embodiment of the present invention, the initial rotational position estimation current characteristic in the IPM type brushless DC motor shown in FIG. 1 is used. The initial rotational position estimation current characteristic shown in FIG. 1 is obtained by the inventor's earnest research. The horizontal axis indicates the rotational position (electrical angle) of the rotor, and the vertical axis indicates the U-phase currents Iu and V. The phase current Iv and the W phase current Iw are shown.

図1に示す、初期回転位置推定電流特性を求める手法を次に説明する。
この手法においては、「磁気飽和が生じる」程度の電流を流して、電流特性を求めたことが、本願発明にとって、特別な技術的特徴となっている。
Next, a method for obtaining the initial rotational position estimation current characteristic shown in FIG. 1 will be described.
In this method, the current characteristic is obtained by passing a current of the degree that “magnetic saturation occurs”, which is a special technical feature for the present invention.

(1)U相電流Iuの特性を求める手法。
IPM型のブラシレスDCモータの回転子を各電気角で停止させているときに、U相巻線の外部端子と、V相巻線及びW相巻線の外部端子を共通にした端子との間に、U相巻線側を正電圧とし、V相巻線及びW相巻線側を負電圧としてパルス電圧を印加し、U相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流す。このようにして、各電気角毎のU相電流Iuをプロットして得たものが、U相電流Iuの電流特性である。
(1) A method for obtaining the characteristics of the U-phase current Iu.
When the rotor of the IPM type brushless DC motor is stopped at each electrical angle, between the external terminal of the U-phase winding and the terminal sharing the external terminals of the V-phase winding and the W-phase winding In addition, a pulse voltage is applied with the U-phase winding side set as a positive voltage and the V-phase winding and the W-phase winding side set as a negative voltage, and a current (for example, a motor rating) that causes “magnetic saturation” in the U-phase winding. A current of about 1.3 to 1.6 times the current). Thus, the current characteristic of the U-phase current Iu is obtained by plotting the U-phase current Iu for each electrical angle.

(2)V相電流Ivの特性を求める手法。
IPM型のブラシレスDCモータの回転子を各電気角で停止させているときに、V相巻線の外部端子と、W相巻線及びU相巻線の外部端子を共通にした端子との間に、V相巻線側を正電圧とし、W相巻線及びU相巻線側を負電圧としてパルス電圧を印加し、V相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流す。このようにして、各電気角毎のV相電流Ivをプロットして得たものが、V相電流Ivの電流特性である。
(2) A method for obtaining the characteristics of the V-phase current Iv.
When the rotor of the IPM type brushless DC motor is stopped at each electrical angle, between the external terminal of the V-phase winding and the terminal sharing the external terminal of the W-phase winding and U-phase winding In addition, a pulse voltage is applied with a positive voltage on the V-phase winding side and a negative voltage on the W-phase winding and the U-phase winding side, and a current (for example, a motor rating) that causes “magnetic saturation” in the V-phase winding. A current of about 1.3 to 1.6 times the current). In this way, the current characteristic of the V-phase current Iv is obtained by plotting the V-phase current Iv for each electrical angle.

(3)W相電流Iwの特性を求める手法。
IPM型のブラシレスDCモータの回転子を各電気角で停止させているときに、W相巻線の外部端子と、U相巻線及びV相巻線の外部端子を共通にした端子との間に、W相巻線側を正電圧とし、U相巻線及びV相巻線側を負電圧としてパルス電圧を印加し、W相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流す。このようにして、各電気角毎のW相電流Iwをプロットして得たものが、W相電流Iwの電流特性である。
(3) A method for obtaining the characteristics of the W-phase current Iw.
When the rotor of the IPM type brushless DC motor is stopped at each electrical angle, between the external terminal of the W-phase winding and the terminal sharing the external terminal of the U-phase winding and the V-phase winding In addition, a pulse voltage is applied with the W-phase winding side set as a positive voltage and the U-phase winding and V-phase winding side set as a negative voltage. A current of about 1.3 to 1.6 times the current). Thus, the current characteristic of the W-phase current Iw is obtained by plotting the W-phase current Iw for each electrical angle.

なお、後述する回転位置の判定をする際には、
U相巻線側を負電圧とし、V相巻線及びW相巻線側を正電圧としてパルス電圧を印加し、U相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のU相電流Iu(N)や、
V相巻線側を負電圧とし、W相巻線及びU相巻線側を正電圧としてパルス電圧を印加し、V相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のV相電流Iv(N)や、
W相巻線側を負電圧とし、U相巻線及びV相巻線側を正電圧としてパルス電圧を印加し、W相巻線に「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のW相電流Iw(N)も検出する。
When determining the rotational position described later,
Apply a pulse voltage with a negative voltage on the U-phase winding side and a positive voltage on the V-phase winding and W-phase winding sides. Negative current U-phase current Iu (N) when a current of about 1.3 to 1.6 times is applied,
Apply a pulse voltage with a negative voltage on the V-phase winding side and a positive voltage on the W-phase winding and U-phase winding sides. V-phase current Iv (N) in the negative direction when a current of about 1.3 to 1.6 times is passed,
Apply a pulse voltage with a negative voltage on the W-phase winding side and a positive voltage on the U-phase winding and V-phase winding sides, and a current that is “magnetic saturation occurs” in the W-phase winding (for example, motor rated current The W-phase current Iw (N) in the negative direction when a current having a value of about 1.3 to 1.6 times is also detected.

図1に示す初期回転位置推定電流特性では、「略」次に示すような特性になっている。
なお、「略」とは、30°付近、270°付近、150°付近では、次に説明する区間I〜IIIの特性とはズレていることを意味する。
The initial rotational position estimation current characteristic shown in FIG. 1 has the following characteristics.
Note that “substantially” means that the characteristics of the sections I to III described below are shifted in the vicinity of 30 °, 270 °, and 150 °.

区間I(30°から150°まで)では、相電流Iuが、相電流Iv,Iwよりも大きい。
この区間Iを、更に二つの区間I−1(30°から90°)と区間I−2(90°から150°に分けると、
区間I−1では、Iu>Iv>Iwとなっており、
区間I−2では、Iu>Iw>Ivとなっている。
In the section I (from 30 ° to 150 °), the phase current Iu is larger than the phase currents Iv and Iw.
When this section I is further divided into two sections I-1 (30 ° to 90 °) and section I-2 (90 ° to 150 °),
In section I-1, Iu>Iv> Iw,
In the section I-2, Iu>Iw> Iv.

区間II(270°から30°(390°)では、相電流Iwが、相電流Iu,Ivよりも大きい。
この区間IIを、更に二つの区間II−1(270°から330°)と区間II−2(330°から30°(390°)に分けると、
区間II−1では、Iw>Iu>Ivとなっており、
区間II−2では、Iw>Iv>Iuとなっている。
In the section II (270 ° to 30 ° (390 °)), the phase current Iw is larger than the phase currents Iu and Iv.
When this section II is further divided into two sections II-1 (270 ° to 330 °) and section II-2 (330 ° to 30 ° (390 °),
In section II-1, Iw>Iu> Iv,
In section II-2, Iw>Iv> Iu.

区間III(150°から270°では、相電流Ivが、相電流Iw,Iuよりも大きい。
この区間IIIを、更に二つの区間III−1(150°から210°)と区間III−2(210°から270°)に分けると、
区間III−1では、Iv>Iw>Iuとなっており、
区間III−2では、Iv>Iu>Iwとなっている。
Section III (in the range of 150 ° to 270 °, the phase current Iv is larger than the phase currents Iw and Iu.
When this section III is further divided into two sections III-1 (150 ° to 210 °) and section III-2 (210 ° to 270 °),
In section III-1, Iv>Iw> Iu,
In the section III-2, Iv>Iu> Iw.

なお、
30°付近(区間Iと区間IIとの境界を含み、この境界付近)では、Ivが最も大きく
270°付近(区間IIと区間IIIとの境界を含み、この境界付近)では、Iuが最も大きく
150°付近(区間IIIと区間Iとの境界を含み、この境界付近)では、Iwが最も大きい。
In addition,
In the vicinity of 30 ° (including the boundary between section I and section II, near this boundary), Iv is the largest, and in the vicinity of 270 ° (including the boundary between section II and section III, near this boundary), Iu is the largest. In the vicinity of 150 ° (including the boundary between section III and section I and in the vicinity of this boundary), Iw is the largest.

本実施の形態では、IPMモータの回転子が停止しているときに、正方向の各相電流Iu,Iv,Iwと負方向の各相電流Iu(N),Iv(N),Iw(N)を求める。
そして各相電流Iu,Iv,Iwのうち、どれが最も大きいかを判定することにより、区間I〜IIIを判定し、更に、判定した区間において、各相電流Iu,Iv,Iwのうち「最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差」と、「2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差」との偏差がどの程度あるかを基に、回転子の回転位置を判定している。
In the present embodiment, when the rotor of the IPM motor is stopped, each phase current Iu, Iv, Iw in the positive direction and each phase current Iu (N), Iv (N), Iw (N )
Then, by determining which of the phase currents Iu, Iv, and Iw is the largest, the sections I to III are determined. Further, in the determined section, among the phase currents Iu, Iv, and Iw, Based on the difference between the difference between the large phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current, the rotational position of the rotor is determined. Judgment.

偏差としては、4倍以下、4倍以上、32倍以上としたり、2倍以下、2倍以上、4倍以上、8倍以上、32倍以上としたりする。
なお、流す相電流を定格電流を定格電流の1.3倍としたときには、偏差として32倍を用いる代わりに、20倍を用いることもできる。
The deviation is 4 times or less, 4 times or more, 32 times or more, 2 times or less, 2 times or more, 4 times or more, 8 times or more, 32 times or more.
When the rated current is 1.3 times the rated current, the phase current to be flowed can be 20 times instead of 32 times as the deviation.

本発明の別の実施の形態では、図2に示す、IPM型のブラシレスDCモータにおける、初期回転位置・相電流関係特性αを用いる。   In another embodiment of the present invention, the initial rotational position / phase current relationship characteristic α in the IPM type brushless DC motor shown in FIG. 2 is used.

この特性αは、図1に示す初期回転位置推定電流特性をまず求め、この初期回転位置推定電流特性を基に、
区間Iではα=(Iu−Iv)/(Iv−Iw)
区間IIではα=(Iw−Iu)/(Iu−Iv)
区間IIIではα=(Iv−Iw)/(Iw−Iu)
として求める。
つまり各区間I,II,IIIにおいて、各相電流Iu,Iv,Iwのうち、「最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差」と、「2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差」との比を、特性αとしている。
This characteristic α is first obtained the initial rotational position estimated current characteristic shown in FIG. 1, and based on this initial rotational position estimated current characteristic,
In section I, α = (Iu−Iv) / (Iv−Iw)
In section II, α = (Iw−Iu) / (Iu−Iv)
In section III, α = (Iv−Iw) / (Iw−Iu)
Asking.
That is, in each of the sections I, II, and III, among the phase currents Iu, Iv, and Iw, “the difference between the largest phase current and the second largest phase current” and “the second largest phase current and the smallest phase current”. The ratio with the “difference with current” is defined as a characteristic α.

この別の実施の形態では、IPMモータの回転子が停止しているときに、正方向の各相電流Iu,Iv,Iwを求める。
そして各相電流Iu,Iv,Iwのうち、どれが最も大きいかを判定することにより、区間I〜IIIを判定し、更に、判定した区間において、各相電流Iu,Iv,Iwのうち「最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差」と、「2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差」との比の値が、特性αの値に一致する回転角度を、回転子の回転位置として判定している。
In this other embodiment, the respective phase currents Iu, Iv, Iw in the positive direction are obtained when the rotor of the IPM motor is stopped.
Then, by determining which of the phase currents Iu, Iv, and Iw is the largest, the sections I to III are determined. Further, in the determined section, among the phase currents Iu, Iv, and Iw, The rotation angle at which the value of the ratio between the difference between the large phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current matches the value of the characteristic α is It is determined as the rotational position of the rotor.

図3は本発明の実施例1にかかる、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an initial rotational position detection device for a brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention.

図3に示すように、インバータ装置100は、バッテリ101の電力を、IPM型のブラシレスDCモータ110に供給する。ブラシレスDCモータ110の固定子には、三相のU相の固定子巻線111uと、V相の固定子巻線111vと、W相の固定子巻線111wが配置されている。固定子の内部には、エアギャップを介して、回転子112が配置されており、回転子112には複数の永久磁石113が埋め込まれている。   As shown in FIG. 3, the inverter device 100 supplies the power of the battery 101 to the IPM type brushless DC motor 110. The stator of the brushless DC motor 110 includes a three-phase U-phase stator winding 111u, a V-phase stator winding 111v, and a W-phase stator winding 111w. A rotor 112 is arranged inside the stator via an air gap, and a plurality of permanent magnets 113 are embedded in the rotor 112.

インバータ装置(モータ電源部)100は、回転子112を始動させる時には、後述するように、初期回転位置検出部120から回転位置信号S1を受け、この回転位置信号S1で示す回転位置(停止している回転子112の電気角)に応じた位相の三相電流を、ブラシレスDCモータ110に供給して始動をする。
また、インバータ装置100は、回転子112が通常回転(始動後の連続回転)している時には、三相電流を、ブラシレスDCモータ110に供給する。
更に、インバータ装置100は、回転子112の始動に先立ち、停止している回転子112の回転位置(電気角)を検出する時には、後述するように、初期回転位置検出部120からパルス電圧駆動信号S2を受けて、ブラシレスDCモータ110にパルス電圧を印加する。
When starting the rotor 112, the inverter device (motor power supply unit) 100 receives the rotation position signal S1 from the initial rotation position detection unit 120, as will be described later, and receives the rotation position (stopped) indicated by the rotation position signal S1. The brushless DC motor 110 is started by supplying a three-phase current having a phase corresponding to the electrical angle of the rotor 112 that is present.
Further, the inverter device 100 supplies a three-phase current to the brushless DC motor 110 when the rotor 112 is normally rotated (continuous rotation after starting).
Further, when the inverter device 100 detects the rotational position (electrical angle) of the rotor 112 that is stopped prior to the start of the rotor 112, a pulse voltage drive signal is output from the initial rotational position detector 120 as described later. In response to S2, a pulse voltage is applied to the brushless DC motor 110.

初期回転位置検出部120は、パルス電圧駆動制御部121と、演算・判定部122と、メモリ123を有している。   The initial rotation position detection unit 120 includes a pulse voltage drive control unit 121, a calculation / determination unit 122, and a memory 123.

電流検出器131は、正方向のU相電流Iuまたは、負方向のU相電流Iu(N)を検出する。
電流検出器132は、正方向のV相電流Ivまたは、負方向のV相電流Iv(N)を検出する。
電流検出器133は、正方向のW相電流Iwまたは、負方向のW相電流Iw(N)を検出する。
The current detector 131 detects the positive U-phase current Iu or the negative U-phase current Iu (N).
The current detector 132 detects a positive V-phase current Iv or a negative V-phase current Iv (N).
The current detector 133 detects a positive W-phase current Iw or a negative W-phase current Iw (N).

電流検出器131,132,133にて検出された各相電流Iu、Iu(N),Iv、Iv(N),Iw,Iw(N)は、初期回転位置検出部120の演算・判定部122に送られる。   The phase currents Iu, Iu (N), Iv, Iv (N), Iw, and Iw (N) detected by the current detectors 131, 132, and 133 are calculated and determined by the initial rotation position detection unit 120. Sent to.

また実施例1では、初期回転位置検出部120のメモリ123には、図1に示す初期回転位置推定電流特性が記憶されている。   In the first embodiment, the initial rotational position estimation current characteristic shown in FIG. 1 is stored in the memory 123 of the initial rotational position detection unit 120.

この実施例1では、次のような動作をして、停止している回転子112の回転位置(停止している電気角)を求める。   In the first embodiment, the following operation is performed to obtain the rotational position (stopped electrical angle) of the stopped rotor 112.

初期回転位置検出部120のパルス電圧駆動制御部121は、インバータ装置110にパルス電圧駆動信号S2を送り、インバータ装置100からブラシレスDCモータ110にパルス電圧を印加させ、固定子巻線111u,111v,111wに電流を流す。   The pulse voltage drive control unit 121 of the initial rotational position detection unit 120 sends a pulse voltage drive signal S2 to the inverter device 110, applies a pulse voltage from the inverter device 100 to the brushless DC motor 110, and the stator windings 111u, 111v, A current is passed through 111w.

具体的には、
U相巻線111u側を正電圧とし、V相巻線111v及びW相巻線111w側を負正電圧としてパルス電圧を印加し、U相巻線111uに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの正方向のU相電流Iuや、
U相巻線111u側を負電圧とし、V相巻線111v及びW相巻線111w側を正電圧としてパルス電圧を印加し、U相巻線111uに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のU相電流Iu(N)や、
V相巻線111v側を正電圧とし、W相巻線111w及びU相巻線111u側を負電圧としてパルス電圧を印加し、V相巻線111vに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの正方向のV相電流Ivや、
V相巻線111v側を負電圧とし、W相巻線111w及びU相巻線111u側を正電圧としてパルス電圧を印加し、V相巻線111vに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のV相電流Iv(N)や、
W相巻線111w側を正電圧とし、U相巻線111u及びV相巻線111v側を負電圧としてパルス電圧を印加し、W相巻線111wに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの正方向のW相電流Iwや、
W相巻線111w側を負電圧とし、U相巻線111u及びV相巻線111v側を正電圧としてパルス電圧を印加し、W相巻線111wに「磁気飽和が生じる」程度の電流(例えばモータ定格電流の1.3〜1.6倍程度の値の電流)を流したときの負方向のW相電流Iw(N)を流す。
In particular,
A pulse voltage is applied with the U-phase winding 111u side as a positive voltage and the V-phase winding 111v and the W-phase winding 111w side as a negative positive voltage. For example, a U-phase current Iu in the positive direction when a current having a value about 1.3 to 1.6 times the motor rated current)
A pulse voltage is applied with a negative voltage on the U-phase winding 111u side and a positive voltage on the V-phase winding 111v and W-phase winding 111w sides, and a current (for example, magnetic saturation occurs) in the U-phase winding 111u (for example, Negative current U-phase current Iu (N) when a current of about 1.3 to 1.6 times the motor rated current is applied,
A pulse voltage is applied with the V-phase winding 111v side set as a positive voltage and the W-phase winding 111w and U-phase winding 111u sides set as negative voltages, and a current (for example, magnetic saturation occurs) in the V-phase winding 111v (for example, Motor V current Vv in the positive direction when a current of about 1.3 to 1.6 times the motor rated current)
A pulse voltage is applied with a negative voltage on the V-phase winding 111v side and a positive voltage on the W-phase winding 111w and U-phase winding 111u sides, and a current (for example, magnetic saturation occurs) in the V-phase winding 111v (for example, Negative phase V-phase current Iv (N) when a current of about 1.3 to 1.6 times the motor rated current is passed,
A pulse voltage is applied with the W-phase winding 111w side as a positive voltage and the U-phase winding 111u and the V-phase winding 111v side as negative voltages, and a current (for example, magnetic saturation occurs) in the W-phase winding 111w (for example, W-phase current Iw in the positive direction when a current of about 1.3 to 1.6 times the motor rated current is passed,
A pulse voltage is applied with a negative voltage on the W-phase winding 111w side and a positive voltage on the U-phase winding 111u and V-phase winding 111v sides, and a current (for example, magnetic saturation occurs) in the W-phase winding 111w (for example, The W-phase current Iw (N) in the negative direction when a current having a value of about 1.3 to 1.6 times the motor rated current is passed.

電流検出部131は、正方向のU相電流Iu及び負方向のU相電流Iu(N)を検出し、検出したU相電流Iu及びU相電流Iu(N)を演算・判定部122に送る。
電流検出部132は、正方向のV相電流Iv及び負方向のV相電流Iv(N)を検出し、検出したV相電流Iv及びV相電流Iv(N)を演算・判定部122に送る。
電流検出部133は、正方向のW相電流Iw及び負方向のW相電流Iw(N)を検出し、検出したW相電流Iw及びW相電流Iw(N)を演算・判定部122に送る。
The current detection unit 131 detects the positive U-phase current Iu and the negative U-phase current Iu (N), and sends the detected U-phase current Iu and U-phase current Iu (N) to the calculation / determination unit 122. .
The current detector 132 detects the positive V-phase current Iv and the negative V-phase current Iv (N), and sends the detected V-phase current Iv and V-phase current Iv (N) to the calculation / determination unit 122. .
The current detection unit 133 detects the W-phase current Iw in the positive direction and the W-phase current Iw (N) in the negative direction, and sends the detected W-phase current Iw and W-phase current Iw (N) to the calculation / determination unit 122. .

演算・判定部122は、メモリ123に記憶した初期回転位置推定電流特性(図1に示す特性)を参照しつつ、電流検出部131,132,133で検出した各相電流を、図4に示す判定フローチャートに沿い判定して、停止している回転子112の回転位置(電気角)を求める。   The calculation / determination unit 122 shows each phase current detected by the current detection units 131, 132, and 133 with reference to the initial rotational position estimated current characteristic (characteristic shown in FIG. 1) stored in the memory 123 as shown in FIG. A determination is made along the determination flowchart to determine the rotational position (electrical angle) of the stopped rotor 112.

ここで、図4に示す判定フローチャートによる回転位置検出手法を説明する。
ステップS100では、相電流Iu、Iv、Iwのいずれが大きいかを比べる。
Here, the rotational position detection method according to the determination flowchart shown in FIG. 4 will be described.
In step S100, it is compared which of the phase currents Iu, Iv, and Iw is greater.

ステップS100で、U相電流Iuが大きいと判断したときには、更にステップS110にて、正方向のU相電流Iuと、負方向のU相電流Iu(N)とを比較し、負方向のU相電流Iu(N)が大きいときには、回転角度が280°〜260°であると判定する。   When it is determined in step S100 that the U-phase current Iu is large, in step S110, the positive U-phase current Iu is compared with the negative U-phase current Iu (N), and the negative U-phase current Iu is compared. When the current Iu (N) is large, it is determined that the rotation angle is 280 ° to 260 °.

ステップS110にて、Iu>Iu(N)であると判断したときには、ステップS111にて、V相電流IvとW相電流Iwとを比較する。   If it is determined in step S110 that Iu> Iu (N), the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are compared in step S111.

ステップS111にて、V相電流IvがW相電流Iwよりも大きいと判断したときには、回転位置が区間I−1に入っていると判断し、ステップS112,S113の判定をして、
・|Iu−Iv|>|Iv−Iw|×32であるときには、回転位置が100°〜80°であると判定し、
・|Iu−Iv|>|Iv−Iw|×4であるときには、回転位置が80°〜60°であると判定し、
・|Iu−Iv|≦|Iv−Iw|×4であるときには、回転位置が60°〜40°であると判定する。
When it is determined in step S111 that the V-phase current Iv is larger than the W-phase current Iw, it is determined that the rotational position is in the section I-1, and determinations in steps S112 and S113 are performed.
When | Iu−Iv |> | Iv−Iw | × 32, it is determined that the rotational position is 100 ° to 80 °,
When | Iu−Iv |> | Iv−Iw | × 4, it is determined that the rotational position is 80 ° to 60 °,
When | Iu−Iv | ≦ | Iv−Iw | × 4, it is determined that the rotational position is 60 ° to 40 °.

ステップS111にて、V相電流IvがW相電流Iwよりも小さいと判断したときには、回転位置が区間I−2に入っていると判断し、ステップS114,S115の判定をして、
・|Iu−Iw|>|Iw−Iv|×32であるときには、回転位置が100°〜80°であると判定し、
・|Iu−Iw|>|Iw−Iv|×4であるときには、回転位置が120°〜100°であると判定し、
・|Iu−Iw|≦|Iw−Iv|×4であるときには、回転位置が140°〜120°であると判定する。
When it is determined in step S111 that the V-phase current Iv is smaller than the W-phase current Iw, it is determined that the rotational position is in the section I-2, and the determinations in steps S114 and S115 are performed.
When | Iu−Iw |> | Iw−Iv | × 32, it is determined that the rotational position is 100 ° to 80 °,
When | Iu−Iw |> | Iw−Iv | × 4, it is determined that the rotational position is 120 ° to 100 °,
When | Iu−Iw | ≦ | Iw−Iv | × 4, it is determined that the rotational position is 140 ° to 120 °.

ステップS100で、W相電流Iwが大きいと判断したときには、更にステップS120にて、正方向のW相電流Iwと、負方向のW相電流Iw(N)とを比較し、負方向のW相電流Iw(N)が大きいときには、回転角度が160°〜140°であると判定する。   When it is determined in step S100 that the W-phase current Iw is large, in step S120, the positive-direction W-phase current Iw is compared with the negative-direction W-phase current Iw (N), and the negative-direction W-phase is compared. When the current Iw (N) is large, it is determined that the rotation angle is 160 ° to 140 °.

ステップS120にて、Iw>Iw(N)であると判断したときには、ステップS121にて、V相電流IvとU相電流Iuとを比較する。   When it is determined in step S120 that Iw> Iw (N), the V-phase current Iv and the U-phase current Iu are compared in step S121.

ステップS121にて、V相電流IvがU相電流Iuよりも大きいと判断したときには、回転位置が区間II−2に入っていると判断し、ステップS122,S123の判定をして、
・|Iw−Iv|>|Iv−Iu|×32であるときには、回転位置が340°〜320°であると判定し、
・|Iw−Iv|>|Iv−Iu|×4であるときには、回転位置が360°〜340°であると判定し、
・|Iw−Iv|≦|Iv−Iu|×4であるときには、回転位置が20°〜0°であると判定する。
When it is determined in step S121 that the V-phase current Iv is larger than the U-phase current Iu, it is determined that the rotational position is in the section II-2, and the determinations in steps S122 and S123 are performed.
When it is | Iw−Iv |> | Iv−Iu | × 32, it is determined that the rotational position is 340 ° to 320 °,
When | Iw−Iv |> | Iv−Iu | × 4, it is determined that the rotational position is 360 ° to 340 °,
When | Iw−Iv | ≦ | Iv−Iu | × 4, it is determined that the rotational position is 20 ° to 0 °.

ステップS121にて、V相電流IvがU相電流Iuよりも小さいと判断したときには、回転位置が区間II−1に入っていると判断し、ステップS124,S125の判定をして、
・|Iw−Iu|>|Iu−Iv|×32であるときには、回転位置が340°〜320°であると判定し、
・|Iw−Iu|>|Iu−Iv|×4であるときには、回転位置が320°〜300°であると判定し、
・|Iw−Iu|≦|Iu−Iv|×4であるときには、回転位置が300°〜280°であると判定する。
When it is determined in step S121 that the V-phase current Iv is smaller than the U-phase current Iu, it is determined that the rotational position is in the section II-1, and the determinations in steps S124 and S125 are performed.
When | Iw−Iu |> | Iu−Iv | × 32, it is determined that the rotational position is 340 ° to 320 °,
When | Iw−Iu |> | Iu−Iv | × 4, it is determined that the rotational position is 320 ° to 300 °,
When | Iw−Iu | ≦ | Iu−Iv | × 4, it is determined that the rotational position is 300 ° to 280 °.

ステップS100で、V相電流Ivが大きいと判断したときには、更にステップS130にて、正方向のV相電流Ivと、負方向のV相電流Iv(N)とを比較し、負方向のV相電流Iv(N)が大きいときには、回転角度が40°〜20°であると判定する。   When it is determined in step S100 that the V-phase current Iv is large, in step S130, the positive-direction V-phase current Iv is compared with the negative-direction V-phase current Iv (N), and the negative-direction V-phase current Iv is compared. When the current Iv (N) is large, it is determined that the rotation angle is 40 ° to 20 °.

ステップS130にて、Iv>Iv(N)であると判断したときには、ステップS131にて、U相電流IuとW相電流Iwとを比較する。   If it is determined in step S130 that Iv> Iv (N), the U-phase current Iu and the W-phase current Iw are compared in step S131.

ステップS131にて、U相電流IuがW相電流Iwよりも大きいと判断したときには、回転位置が区間III−2に入っていると判断し、ステップS132,S133の判定をして、
・|Iv−Iu|>|Iu−Iw|×32であるときには、回転位置が220°〜200°であると判定し、
・|Iv−Iu|>|Iu−Iw|×4であるときには、回転位置が240°〜220°であると判定し、
・|Iv−Iu|≦|Iu−Iw|×4であるときには、回転位置が260°〜240°であると判定する。
When it is determined in step S131 that the U-phase current Iu is larger than the W-phase current Iw, it is determined that the rotational position is in the section III-2, and determinations in steps S132 and S133 are performed.
When | Iv−Iu |> | Iu−Iw | × 32, it is determined that the rotational position is 220 ° to 200 °,
When | Iv−Iu |> | Iu−Iw | × 4, it is determined that the rotational position is 240 ° to 220 °,
When | Iv−Iu | ≦ | Iu−Iw | × 4, it is determined that the rotational position is 260 ° to 240 °.

ステップS131にて、U相電流IuがW相電流Iwよりも小さいと判断したときには、回転位置が区間III−1に入っていると判断し、ステップS134,S135の判定をして、
・|Iv−Iw|>|Iw−Iu|×32であるときには、回転位置が220°〜200°であると判定し、
・|Iv−Iw|>|Iw−Iu|×4であるときには、回転位置が200°〜180°であると判定し、
・|Iv−Iw|≦|Iw−Iu|×4であるときには、回転位置が180°〜160°であると判定する。
When it is determined in step S131 that the U-phase current Iu is smaller than the W-phase current Iw, it is determined that the rotational position is in the section III-1, and the determinations in steps S134 and S135 are performed.
When | Iv−Iw |> | Iw−Iu | × 32, it is determined that the rotational position is 220 ° to 200 °,
When | Iv−Iw |> | Iw−Iu | × 4, it is determined that the rotational position is 200 ° to 180 °,
When | Iv−Iw | ≦ | Iw−Iu | × 4, it is determined that the rotational position is 180 ° to 160 °.

このようにして、演算・判定部122にて、停止している回転子112の回転位置を、20°刻みで判定することができる。
そして、このようにして20°刻みで判定した回転位置を示す回転位置信号S1をインバータ装置100に送ると、インバータ装置100は、この回転位置信号S1で示す回転位置に応じた位相の三相電流を、ブラシレスDCモータ110に供給して始動をすることができる。
In this way, the calculation / determination unit 122 can determine the rotational position of the stopped rotor 112 in increments of 20 °.
When the rotational position signal S1 indicating the rotational position determined in increments of 20 ° is sent to the inverter device 100, the inverter device 100 has a three-phase current having a phase corresponding to the rotational position indicated by the rotational position signal S1. Can be supplied to the brushless DC motor 110 to start.

実施例1では、初期回転位置検出部120の演算・判定部122は、図4に示す判定フローチャートにより、停止している回転子112の回転位置を求めていたが、実施例2では、図5に示す判定フローチャートにより、停止している回転子112の回転位置を、10°刻みで判定する。
なお実施例2における他の部分の構成及び動作は、実施例1と同様である。
In the first embodiment, the calculation / determination unit 122 of the initial rotational position detection unit 120 obtains the rotational position of the stopped rotor 112 according to the determination flowchart shown in FIG. The rotational position of the stopped rotor 112 is determined in increments of 10 ° according to the determination flowchart shown in FIG.
The configuration and operation of other parts in the second embodiment are the same as those in the first embodiment.

実施例2では、各相電流Iu,Iv,Iwのうち、どれが最も大きいかを判定することにより、区間I〜IIIを判定し(実施例1と同じ)、更に、実施例2では、判定した区間において、各相電流Iu,Iv,Iwのうち「最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差」と、「2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差」との偏差が、32倍であるか、8倍であるか、4倍であるか、2倍であるかを判定することにより、回転子の回転位置を判定している。   In the second embodiment, the sections I to III are determined by determining which of the phase currents Iu, Iv, and Iw is the largest (same as in the first embodiment). Further, in the second embodiment, the determination is performed. Of the phase currents Iu, Iv, and Iw, the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current. The rotational position of the rotor is determined by determining whether the deviation is 32 times, 8 times, 4 times, or 2 times.

具体的には、ステップS200により、各相電流Iu,Iv,Iwのうち、どれが最も大きいかを判定することにより、区間I〜IIIを判定する。
次に、区間Iでは、ステップS211〜S219の判定により、回転位置が、区間Iにおける10°刻みのどの範囲に入るかを判定し、
次に、区間IIIでは、ステップS221〜S229の判定により、回転位置が、区間Iにおける10°刻みのどの範囲に入るかを判定し、
次に、区間IIでは、ステップS231〜S239の判定により、回転位置が、区間Iにおける10°刻みのどの範囲に入るかを判定する。
Specifically, in Step S200, sections I to III are determined by determining which of the phase currents Iu, Iv, and Iw is the largest.
Next, in section I, the determination of steps S211 to S219 determines which range in 10 ° increments in section I the rotational position falls into,
Next, in section III, it is determined by the determination in steps S221 to S229 which range the rotation position falls in 10 ° increments in section I.
Next, in section II, it is determined in step S231 to S239 which range the rotational position falls in 10 ° increments in section I.

実施例3は、図3に示すブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置により実現するものであるが、初期回転位置検出部120のメモリ123には、図2に示す初期回転位置・相電流関係特性αが記憶されている。
そして、初期回転位置検出部120の演算・判定部122は、後述する演算・判定をして、停止している回転子112の回転位置を精度良く(例えば1°ないし0.5°)刻みで判定することができる。
The third embodiment is realized by the brushless DC motor initial rotational position detection device shown in FIG. 3, but the initial rotational position / phase current relationship characteristics shown in FIG. 2 are stored in the memory 123 of the initial rotational position detector 120. α is stored.
Then, the calculation / determination unit 122 of the initial rotation position detection unit 120 performs calculation / determination to be described later, and accurately determines the rotation position of the stopped rotor 112 in increments (for example, 1 ° to 0.5 °). Can be determined.

また、パルス電圧駆動制御装置121は、正方向のU相電流Iuと、正方向のV相電流Ivと、正方向のW相電流Iwが流れるように、インバータ装置100を制御する。これは、実施例3では、負方向のU相電流Iu(N),V相電流Iv(N),W相電流Iw(N)は使用しないからである。
なお実施例3おける他の部分構成及び動作は、実施例1と同様である。
Further, the pulse voltage drive control device 121 controls the inverter device 100 so that the positive U-phase current Iu, the positive V-phase current Iv, and the positive W-phase current Iw flow. This is because the negative direction U-phase current Iu (N), V-phase current Iv (N), and W-phase current Iw (N) are not used in the third embodiment.
The other partial configurations and operations in the third embodiment are the same as those in the first embodiment.

実施例3では、回転子112が停止しているときに、インバータ装置100からパルス電圧を印加することにより得た、正方向のU相電流Iu,Iv,Iwが演算・判定部122に取り込まれる。   In the third embodiment, the U-phase currents Iu, Iv, and Iw in the positive direction obtained by applying the pulse voltage from the inverter device 100 when the rotor 112 is stopped are taken into the calculation / determination unit 122. .

演算・判定部122は、U相電流Iuと、相電流Ivと、W相電流Iwとを比較し、最も大きい相電流を判断する。   The calculation / determination unit 122 compares the U-phase current Iu, the phase current Iv, and the W-phase current Iw to determine the largest phase current.

U相電流Iuが最も大きいと判断したときには、次式(1)により求めた演算値β(I)を演算する。
β(I)=(Iu−Iv)/(Iv−Iw)・・・(1)
このようにして演算した演算値β(I)と、メモリ123に記憶した区間Iにおける特性αとを比較して、β(I)=αとなる回転位置(電気角)を求める。このようにして求めた回転角が、停止している回転子112の回転位置(電気角)であると判定する。
When it is determined that the U-phase current Iu is the largest, the calculated value β (I) obtained by the following equation (1) is calculated.
β (I) = (Iu−Iv) / (Iv−Iw) (1)
The calculated value β (I) calculated in this way is compared with the characteristic α in the section I stored in the memory 123, and the rotational position (electrical angle) where β (I) = α is obtained. It is determined that the rotation angle obtained in this way is the rotation position (electrical angle) of the rotor 112 that is stopped.

V相電流Ivが最も大きいと判断したときには、次式(2)により求めた演算値β(II)を演算する。
β(II)=(Iw−Iu)/(Iu−Iv)・・・(2)
このようにして演算した演算値β(II)と、メモリ123に記憶した区間IIにおける特性αとを比較して、β(II)=αとなる回転位置(電気角)を求める。このようにして求めた回転角が、停止している回転子112の回転位置(電気角)であると判定する。
When it is determined that the V-phase current Iv is the largest, the calculated value β (II) obtained by the following equation (2) is calculated.
β (II) = (Iw−Iu) / (Iu−Iv) (2)
The calculated value β (II) calculated in this way is compared with the characteristic α in the section II stored in the memory 123 to obtain a rotational position (electrical angle) where β (II) = α. It is determined that the rotation angle obtained in this way is the rotation position (electrical angle) of the rotor 112 that is stopped.

W相電流Iwが最も大きいと判断したときには、次式(3)により求めた演算値β(III)を演算する。
β(III)=(Iv−Iw)/(Iw−Iu)・・・(3)
このようにして演算した演算値β(III)と、メモリ123に記憶した区間IIIにおける特性αとを比較して、β(III)=αとなる回転位置(電気角)を求める。このようにして求めた回転角が、停止している回転子112の回転位置(電気角)であると判定する。
When it is determined that the W-phase current Iw is the largest, the calculated value β (III) obtained by the following equation (3) is calculated.
β (III) = (Iv−Iw) / (Iw−Iu) (3)
The calculated value β (III) calculated in this way is compared with the characteristic α in the section III stored in the memory 123, and the rotational position (electrical angle) where β (III) = α is obtained. It is determined that the rotation angle obtained in this way is the rotation position (electrical angle) of the rotor 112 that is stopped.

実施例4は、図3に示すブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置により実現するものであるが、初期回転位置検出部120のメモリ123には、従来と同様の図8に示す初期回転位置推定電流が記憶されている。
そして、初期回転位置検出部120の演算・判定部122は、後述する演算・判定をして、停止している回転子112の回転位置を、従来に比べて精度良く判定することができる。
つまり、実施例4は、図9に示す判定フローチャートに示す従来の判定手法を、更に改良したものである。この実施例4では、判定手法を改良することにより、停止している回転子112の回転位置を、15°刻みで判定することができる。ちなみに、図9に示す従来の判定手法では、回転子112の回転位置を30°刻みで判定していた。
The fourth embodiment is realized by the initial rotational position detection device for the brushless DC motor shown in FIG. 3, but the initial rotational position estimation shown in FIG. Current is stored.
Then, the calculation / determination unit 122 of the initial rotation position detection unit 120 can perform calculation / determination described later, and can determine the rotation position of the stopped rotor 112 more accurately than in the past.
In other words, the fourth embodiment is a further improvement of the conventional determination method shown in the determination flowchart shown in FIG. In the fourth embodiment, the rotational position of the stopped rotor 112 can be determined in 15 ° increments by improving the determination method. Incidentally, in the conventional determination method shown in FIG. 9, the rotational position of the rotor 112 is determined in increments of 30 °.

実施例4における判定の具体的手法は、図6に示している。
まず、ステップ1(S300)では、+100%dutyのパルス電圧を3制御周期間印加して、各相電流Iu,Iv,Iwを測定する。このとき流れる各相電流は、巻線を飽和させることのない定格電流以下の値の電流となる。
A specific method of determination in Example 4 is shown in FIG.
First, in step 1 (S300), a pulse voltage of + 100% duty is applied for three control periods, and each phase current Iu, Iv, Iw is measured. Each phase current flowing at this time becomes a current having a value equal to or less than the rated current without saturating the winding.

ここで、「1制御周期」とは、インバータ装置からモータに供給される電流の電流値を制御する制御周期であり、例えば1制御周期は125μsecである。
また、「+100%duty」とは、
U相電流であればU相巻線側を正電圧とし、V,W相巻線側を負電圧とし(「+」の意味)、
V相電流であればV相巻線側を正電圧とし、W,U相巻線側を負電圧とし(「+」の意味)、
W相電流であればW相巻線側を正電圧とし、U,V相巻線側を負電圧として(「+」の意味)、
電源電圧の電圧値(例えば80V)のduty100%の電圧(例えば80V)を印加すること(「100%duty」の意味)をいう。
Here, “one control cycle” is a control cycle for controlling the current value of the current supplied from the inverter device to the motor, and for example, one control cycle is 125 μsec.
Also, “+ 100% duty”
For U-phase current, the U-phase winding side is set to a positive voltage, the V and W-phase winding sides are set to a negative voltage (meaning “+”),
For V-phase current, the V-phase winding side is set to a positive voltage, the W and U-phase winding sides are set to a negative voltage (meaning “+”),
If it is a W-phase current, the W-phase winding side is a positive voltage, the U and V-phase winding sides are a negative voltage (meaning “+”),
Applying a voltage (for example, 80V) having a duty of 100% of the voltage value (for example, 80V) of the power supply voltage (meaning “100% duty”).

ステップS301〜S306において、Iu,Iv,Iwの大小値を比較して、停止している回転子の回転位置(電気角)が、区間A1,A2,B1,B2,C1,C2のいずれかに入っているかを判定する。   In steps S301 to S306, the magnitudes of Iu, Iv, and Iw are compared, and the rotational position (electrical angle) of the stopped rotor is in any one of the sections A1, A2, B1, B2, C1, and C2. Determine if it is in.

回転子の回転位置(電気角)が、区間A1であると判定されたときには、即ちステップS301でYESと判定されたときには、ステップS310に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in section A1, that is, when it is determined YES in step S301, the process proceeds to step S310.

ステップS310では、U相電流IuとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、U相電流IuとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=60°と判定され(ステップS311)、U相電流IuとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=75°と判定される(ステップS312)。
In step S310, it is determined whether or not the difference (absolute value) between the U-phase current Iu and the V-phase current Iv is larger than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the U-phase current Iu and the V-phase current Iv is smaller than the preset minute current value ΔI, it is determined that θ = 60 ° (step S311). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iu and the V-phase current Iv is greater than the preset minute current value ΔI, θ = 75 ° is determined (step S312).

回転子の回転位置(電気角)が、区間A2であると判定されたときには、即ちステップS302でYESと判定されたときには、ステップS320に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section A2, that is, when it is determined YES in step S302, the process proceeds to step S320.

ステップS320では、U相電流IuとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、U相電流IuとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=120°と判定され(ステップS321)、U相電流IuとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=105°と判定される(ステップS322)。
In step S320, whether or not the difference (absolute value) between the U-phase current Iu and the W-phase current Iw is larger than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the U-phase current Iu and the W-phase current Iw is smaller than a preset minute current value ΔI, it is determined that θ = 120 ° (step S321). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iu and the W-phase current Iw is larger than the preset minute current value ΔI, θ = 105 ° is determined (step S322).

回転子の回転位置(電気角)が、区間C1であると判定されたときには、即ちステップS303でYESと判定されたときには、ステップS330に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section C1, that is, when it is determined YES in step S303, the process proceeds to step S330.

ステップS330では、W相電流IwとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、W相電流IwとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=300°と判定され(ステップS331)、W相電流IwとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=315°と判定される(ステップS332)。
In step S330, it is determined whether or not the difference (absolute value) between the W-phase current Iw and the U-phase current Iu is greater than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the W-phase current Iw and the U-phase current Iu is smaller than a preset minute current value ΔI, θ is determined to be 300 ° (step S331). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iw and the U-phase current Iu is larger than the preset minute current value ΔI, θ = 315 ° is determined (step S332).

回転子の回転位置(電気角)が、区間C2であると判定されたときには、即ちステップS304でYESと判定されたときには、ステップS340に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section C2, that is, when YES is determined in step S304, the process proceeds to step S340.

ステップS340では、W相電流IwとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、W相電流IwとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=360°と判定され(ステップS341)、W相電流IwとV相電流Ivの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=345°と判定される(ステップS342)。
In step S340, whether or not the difference (absolute value) between the W-phase current Iw and the V-phase current Iv is larger than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the W-phase current Iw and the V-phase current Iv is smaller than the preset minute current value ΔI, it is determined that θ = 360 ° (step S341). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iw and the V-phase current Iv is larger than the preset minute current value ΔI, θ = 345 ° is determined (step S342).

回転子の回転位置(電気角)が、区間B1であると判定されたときには、即ちステップS305でYESと判定されたときには、ステップS350に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section B1, that is, when YES is determined in step S305, the process proceeds to step S350.

ステップS350では、V相電流IvとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、V相電流IvとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=180°と判定され(ステップS351)、V相電流IvとW相電流Iwの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=195°と判定される(ステップS352)。
In step S350, whether or not the difference (absolute value) between the V-phase current Iv and the W-phase current Iw is greater than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the V-phase current Iv and the W-phase current Iw is smaller than a preset minute current value ΔI, θ is determined to be 180 ° (step S351). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iv and the W-phase current Iw is larger than the preset minute current value ΔI, it is determined that θ = 195 ° (step S352).

回転子の回転位置(電気角)が、区間B2であると判定されたときには、即ちステップS306でYESと判定されたときには、ステップS360に進む。   When it is determined that the rotational position (electrical angle) of the rotor is in the section B2, that is, when it is determined YES in step S306, the process proceeds to step S360.

ステップS360では、V相電流IvとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔI(具体的には定格電流の1/10の値)よりも大きいかどうかが判定される。
そして、V相電流IvとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも小さいと判定されたときには、θ=240°と判定され(ステップS361)、V相電流IvとU相電流Iuの値の差(絶対値)が、予め設定した微小電流値ΔIよりも大きいと判定されたときには、θ=225°と判定され(ステップS362)。
In step S360, whether or not the difference (absolute value) between the V-phase current Iv and the U-phase current Iu is larger than a preset minute current value ΔI (specifically, 1/10 of the rated current). Determined.
When it is determined that the difference (absolute value) between the V-phase current Iv and the U-phase current Iu is smaller than a preset minute current value ΔI, it is determined that θ = 240 ° (step S361). When it is determined that the difference (absolute value) between the phase current Iv and the U-phase current Iu is larger than the preset minute current value ΔI, θ = 225 ° is determined (step S362).

ステップS311,S312,S321,S322にてθが60°、75°、120°、105°と判定されたときには、ステップS370に進む。   When it is determined in steps S311, S312, S321, and S322 that θ is 60 °, 75 °, 120 °, and 105 °, the process proceeds to step S370.

ステップS370では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、U相巻線側を正電圧とし、V,W相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のU相電流Iuを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、V,W相巻線側を正電圧とし、U相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のU相電流Iu(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧(例えば80V×80%=64V)を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが巻線は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
In step S370, a pulse voltage of 80% duty is applied as a positive voltage on the U-phase winding side and a negative voltage on the V-phase and W-phase winding sides for four control cycles (+ 80% duty pulse voltage is applied). In addition, the U-phase current Iu in the positive direction is measured, and the pulse voltage of 80% duty is set to the positive voltage on the V and W-phase winding sides during four control cycles, and the U-phase winding side is set to the negative voltage. Applied (applied with a pulse voltage of −80% duty) and measured the U-phase current Iu (N) in the negative direction.
When a pulse voltage of 80% duty (for example, 80V × 80% = 64V) is applied for 4 control cycles in this way, the winding is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップS380では、
Iu(N)>Iu・・・(11)
であるかどうかを判定する。
In step S380,
Iu (N)> Iu (11)
It is determined whether or not.

(11)式が成立しない場合には、θは、ステップS311,S312,S321,S322に判定した、θが60°、75°、120°、105°であると判定される(S380)。
一方、(11)式が成立する場合には、θは、上述した角度よりも、それぞれ180°進んだ角度であると判定される(S381)。
If equation (11) does not hold, θ is determined to be 60 °, 75 °, 120 °, and 105 ° determined in steps S311, S312, S321, and S322 (S380).
On the other hand, if the expression (11) is satisfied, it is determined that θ is an angle advanced by 180 ° from the angle described above (S381).

ステップS331,S332,S341,S342にてθが300°、315°、360°、345°と判定されたときには、ステップS371に進む。   When it is determined in steps S331, S332, S341, and S342 that θ is 300 °, 315 °, 360 °, and 345 °, the process proceeds to step S371.

ステップS371では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、W相巻線側を正電圧とし、U,V相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のW相電流Iwを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、U,V相巻線側を正電圧とし、W相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のW相電流Iw(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧(例えば80V×80%=64V)を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが巻線は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
In step S371, a pulse voltage of 80% duty is applied as a positive voltage on the W phase winding side and a negative voltage on the U phase and V phase winding sides during four control cycles (+ 80% duty pulse voltage is applied). In addition, the W-phase current Iw in the positive direction is measured, and a pulse voltage of 80% duty is set to a positive voltage on the U and V-phase winding sides and a negative voltage on the W-phase winding side during four control cycles. Applied (applied with a pulse voltage of −80% duty) and measured W-phase current Iw (N) in the negative direction.
When a pulse voltage of 80% duty (for example, 80V × 80% = 64V) is applied for 4 control cycles in this way, the winding is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップS380では、
Iw(N)>Iw・・・(12)
であるかどうかを判定する。
In step S380,
Iw (N)> Iw (12)
It is determined whether or not.

(12)式が成立しない場合には、θは、ステップS331,S332,S341,S342にて判定した、θが300°、315°、360°、345°であると判定される(S380)。
一方、(12)式が成立する場合には、θは、上述した角度よりも、それぞれ180°進んだ角度であると判定される(S381)。
If equation (12) does not hold, θ is determined to be 300 °, 315 °, 360 °, 345 ° determined in steps S331, S332, S341, and S342 (S380).
On the other hand, when the equation (12) is established, it is determined that θ is an angle advanced by 180 ° from the above-described angle (S381).

ステップS351,S352,S361,S362にてθが180°、195°、240°、225°と判定されたときには、ステップS372に進む。   When θ is determined to be 180 °, 195 °, 240 °, or 225 ° in steps S351, S352, S361, and S362, the process proceeds to step S372.

ステップS372では、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間、V相巻線側を正電圧とし、W,U相巻線側を負電圧として印加して(+80%dutyのパルス電圧を印加して)、正方向のV相電流Ivを測定すると共に、80%dutyのパルス電圧を4制御周期の間W,U相巻線側を正電圧とし、V相巻線側を負電圧として印加して(−80%dutyのパルス電圧を印加して)、負方向のV相電流Iv(N)を測定する。
このように80%dutyのパルス電圧(例えば80V×80%=64V)を4制御周期の間、印加すると、過電流にはならないが巻線は飽和する。つまり意図して飽和現象を生じさせている。
In step S372, an 80% duty pulse voltage is applied as a positive voltage on the V-phase winding side and a negative voltage on the W and U-phase winding sides during four control periods (+ 80% duty pulse voltage is applied). In addition, the V-phase current Iv in the positive direction is measured, and a pulse voltage of 80% duty is applied as a positive voltage on the W-phase winding side and a negative voltage on the V-phase winding side for four control cycles. Then, a negative-direction V-phase current Iv (N) is measured by applying a pulse voltage of −80% duty.
When a pulse voltage of 80% duty (for example, 80V × 80% = 64V) is applied for 4 control cycles in this way, the winding is saturated although no overcurrent occurs. In other words, it intentionally causes a saturation phenomenon.

そしてステップS380では、
Iv(N)>Iv・・・(13)
であるかどうかを判定する。
In step S380,
Iv (N)> Iv (13)
It is determined whether or not.

(13)式が成立しない場合には、θは、ステップS351,S352,S361,S362にて判定した、θが180°、195°、240°、225°であると判定される(S380)。
一方、(13)式が成立する場合には、θは、上述した角度よりも、それぞれ180°進んだ角度であると判定される(S381)。
If equation (13) does not hold, θ is determined to be 180 °, 195 °, 240 °, and 225 ° determined in steps S351, S352, S361, and S362 (S380).
On the other hand, if the equation (13) is established, it is determined that θ is an angle advanced by 180 ° from the above-described angle (S381).

本発明で用いる初期回転位置推定電流特性を示す特性図。The characteristic view which shows the initial stage rotational position estimation electric current characteristic used by this invention. 本発明で用いる初期回転位置・相電流関係特性を示す特性図。The characteristic view which shows the initial stage rotation position and phase current relationship characteristic used by this invention. 本発明の実施例に係る、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置を示すブロック図。The block diagram which shows the initial stage rotational position detection apparatus of the brushless DC motor based on the Example of this invention. 本発明の実施例で用いる判定フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the determination flow used in the Example of this invention. 本発明の別の実施例で用い判定フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the determination flow used in another Example of this invention. 本発明の更に別の実施例で用いる判定フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the determination flow used in another Example of this invention. 埋込磁石型のブラシレスDCモータを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an embedded magnet type brushless DC motor. 従来技術で用いていた初期回転位置推定電流特性を示す特性図。The characteristic view which shows the initial stage rotational position estimation electric current characteristic used with the prior art. 従来技術で用いていた判定フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the determination flow used by the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

100 インバータ装置(モータ電源部)
101 バッテリ
110 ブラシレスDCモータ
111u、111v,111w 巻線
120 初期位置回転位置検出部
121 パルス電圧駆動制御部
122 演算・判定部
123 メモリ
100 Inverter device (motor power supply)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Battery 110 Brushless DC motor 111u, 111v, 111w Winding 120 Initial position rotation position detection part 121 Pulse voltage drive control part 122 Calculation / determination part 123 Memory

Claims (11)

固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置であって、
前記三相の固定子巻線に電流を供給するモータ電源部と、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記モータ電源部から前記固定子巻線にパルス電圧を供給させる制御をするパルス電圧駆動制御部と、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出した正方向及び負方向のU相電流,V相電流,W相電流を基に、前記回転子が停止している回転位置を推定する演算・判定制御部とを有し、
前記演算・判定制御部は、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも小さいときには、前記回転子が停止している回転位置が、判定した区間とは異なる2つの区間の境界の角度であると判定すると共に、
更に、判定した区間において、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも大きいときには、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との偏差に応じて、この偏差と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とするブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置。
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor, which is used in a magnetless brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A motor power supply for supplying current to the three-phase stator winding;
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is magnetically saturated. As described above, the fixed current is supplied from the motor power supply unit so that a current flows from the two windings to the one winding, and the one winding is sequentially changed into a U phase, a V phase, and a W phase. A pulse voltage drive controller for controlling the pulse voltage to be supplied to the child winding;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. A current detector for detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when the current flows;
A calculation / determination control unit that estimates the rotational position where the rotor is stopped based on the positive and negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current detected by the current detector; ,
The arithmetic / judgment control unit
By determining which of the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector is the largest, the rotational position where the rotor is stopped is It is determined that the corner is one of the first to third sections obtained by dividing the corner into three sections,
Further, when the largest positive phase current is smaller than the negative phase current of the same phase, the rotational position at which the rotor is stopped is the angle of the boundary between two sections different from the determined section And determine
Furthermore, in the determined section, when the largest positive phase current is larger than the negative phase current of the same phase, the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the second largest phase current And a rotation position where the rotor is stopped is determined by referring to data in which the deviation and the rotation position are allocated in advance according to a deviation between the difference between the rotation current and the smallest phase current. A device for detecting an initial rotational position of a DC motor.
正方向及び負方向の前記U相電流,V相電流,W相電流の電流値は、前記ブラシレスDCモータの定格電流の1.3倍から1.6倍の値であることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置。   The current values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current in the positive and negative directions are 1.3 to 1.6 times the rated current of the brushless DC motor. Item 2. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor according to Item 1. 前記偏差は、4倍以下、4倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置。   3. The brushless DC motor initial rotational position detection device according to claim 1, wherein the deviation is 4 times or less, 4 times or more, or 32 times or more. 前記偏差は、2倍以下、2倍以上、4倍以上、8倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置。     3. The initial rotational position detection of the brushless DC motor according to claim 1, wherein the deviation is a deviation of 2 times or less, 2 times or more, 4 times or more, 8 times or more, or 32 times or more. apparatus. 固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも小さいときには、前記回転子が停止している回転位置が、判定した区間とは異なる2つの区間の境界の角度であると判定すると共に、
更に、判定した区間において、最も大きい正方向の相電流が同じ相の負方向の相電流よりも大きいときには、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との偏差に応じて、この偏差と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とするブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is magnetically saturated. As described above, a current is passed from the two windings to the one winding, and a pulse is applied to the stator winding so that the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase. Supply voltage,
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. Detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when flowing,
By determining which of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped is divided into three electrical angles of 360 °. Is determined to be one of the first to third sections,
Further, when the largest positive phase current is smaller than the negative phase current of the same phase, the rotational position at which the rotor is stopped is the angle of the boundary between two sections different from the determined section And determine
Furthermore, in the determined section, when the largest positive phase current is larger than the negative phase current of the same phase, the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the second largest phase current And a rotation position where the rotor is stopped is determined by referring to data in which the deviation and the rotation position are allocated in advance according to a deviation between the difference between the rotation current and the smallest phase current. A method for detecting an initial rotational position of a DC motor.
正方向及び負方向の前記U相電流,V相電流,W相電流の電流値は、前記ブラシレスDCモータの定格電流の1.3倍から1.6倍の値であることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。   The current values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current in the positive and negative directions are 1.3 to 1.6 times the rated current of the brushless DC motor. Item 2. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor according to Item 1. 前記偏差は、4倍以下、4倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。   3. The method of detecting an initial rotational position of a brushless DC motor according to claim 1, wherein the deviation is 4 times or less, 4 times or more, or 32 times or more. 前記偏差は、2倍以下、2倍以上、4倍以上、8倍以上、32倍以上の偏差であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。     3. The initial rotational position detection of the brushless DC motor according to claim 1, wherein the deviation is a deviation of 2 times or less, 2 times or more, 4 times or more, 8 times or more, or 32 times or more. Method. 固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置であって、
前記三相の固定子巻線に電流を供給するモータ電源部と、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記モータ電源部から前記固定子巻線にパルス電圧を供給させる制御をするパルス電圧駆動制御部と、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流を基に、前記回転子が停止している回転位置を推定する演算・判定制御部とを有し、
前記演算・判定制御部は、
前記電流検出器で検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、判定した区間において、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との比の値に応じて、この比の値と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とするブラシレスDCモータの初期回転位置検出装置。
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor, which is used in a magnetless brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A motor power supply for supplying current to the three-phase stator winding;
A current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is connected to U A pulse voltage drive control unit that performs control to supply a pulse voltage from the motor power supply unit to the stator winding so as to sequentially change the phase, the V phase, and the W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. A current detector for detecting a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current,
A calculation / determination control unit that estimates the rotational position where the rotor is stopped based on the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector;
The arithmetic / judgment control unit
By determining which of the positive U phase current, V phase current, and W phase current detected by the current detector is the largest, the rotational position where the rotor is stopped is It is determined that the corner is one of the first to third sections obtained by dividing the corner into three sections,
Further, in the determined section, the value of this ratio is determined according to the value of the ratio between the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current. An initial rotational position detection device for a brushless DC motor, wherein the rotational position at which the rotor is stopped is determined with reference to data that is assigned in advance to the rotational position.
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、360°の電気角を3区分してなる第1から第3の区間のいずれかであると判定し、
更に、判定した区間において、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差と、2番目に大きい相電流と最も小さい相電流との差との比の値に応じて、この比の値と回転位置とを予め割り振ったデータを参照して、前記回転子が停止している回転位置を判定することを特徴とするブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
A current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding is connected to U Supplying a pulse voltage to the stator winding so as to change in order of phase, V phase, and W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. Detect U phase current, V phase current, W phase current,
By determining which of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped is divided into three electrical angles of 360 °. Is determined to be one of the first to third sections,
Further, in the determined section, the value of this ratio is determined according to the value of the ratio between the difference between the largest phase current and the second largest phase current and the difference between the second largest phase current and the smallest phase current. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, wherein the rotational position at which the rotor is stopped is determined by referring to data in which the rotational position is allocated in advance.
固定子の固定子鉄心には三相の固定子巻線としてU相巻線、V相巻線、W相巻線が備えられ、回転子の回転子鉄心には永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型のブラシレスDCモータに用いられて、前記回転子が停止している回転位置を検出する、ブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法であって、
前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和しないように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
検出した正方向のU相電流,V相電流,W相電流の値のうちどれが最も大きいかを判定することにより、前記回転子が停止している回転位置が、各区間の電気角が60°で且つ各区間同士の間に電気角で60°間隔が空いている3つの区間のいずれかであると判定し、
各区間では、最も大きい相電流と2番目に大きい相電流との差の値が、予め決めた微小値よりも大きい場合と小さい場合に場合分けして、各区間において前記回転子が停止している角度を、場合分けした状態ごとに予め設定した角度であると決定し、
次に、前記三相の固定子巻線のうちの、一の巻線が磁気飽和するように、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流し、また、前記一の巻線が磁気飽和するように、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流し、しかも、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えるように、前記固定子巻線にパルス電圧を供給し、
前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記一の巻線から残りの二つの巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる正方向のU相電流,V相電流,W相電流と、前記一の巻線を、U相,V相,W相と順に変えたときに、前記二つの巻線から前記一の巻線に電流を流したときに前記一の巻線に流れる負方向のU相電流,V相電流,W相電流を検出し、
各区間において、正方向の相電流が負方向の相電流よりも大きいときには、回転子が停止している位置は、前記決定した角度であると判定し、負方向の相電流が正方向の相電流よりも小さい時には、回転子が停止している位置は、前記決定した角度から180°進んだ角度であると判定することを特徴とするブラシレスDCモータの初期回転位置検出方法。
The stator core of the stator is provided with a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding as three-phase stator windings, and a permanent magnet is embedded in the rotor core of the rotor. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, which is used in a magnet-less brushless DC motor and detects a rotational position where the rotor is stopped,
Current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one winding of the three-phase stator windings is not magnetically saturated. Supplying a pulse voltage to the stator winding so as to change in order of phase, V phase, and W phase;
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. Detect U phase current, V phase current, W phase current,
By determining which one of the detected positive U-phase current, V-phase current, and W-phase current is the largest, the rotational position at which the rotor is stopped has an electrical angle of 60 in each section. It is determined that it is one of three sections that are 60 ° apart from each other at an electrical angle of 60 °,
In each section, the value of the difference between the largest phase current and the second largest phase current is divided into a case where the difference is larger and smaller than a predetermined minute value, and the rotor stops in each section. Is determined to be a pre-set angle for each divided state,
Next, current is passed from the one winding to the remaining two windings so that one of the three-phase stator windings is magnetically saturated, and the one winding Current is passed from the two windings to the one winding so as to be magnetically saturated, and the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase. Supply pulse voltage to the wire,
When the one winding is changed in order of U phase, V phase, and W phase, a positive direction flows through the one winding when current flows from the one winding to the remaining two windings. When the U-phase current, V-phase current, W-phase current, and the one winding are changed in sequence to the U-phase, V-phase, and W-phase, current is supplied from the two windings to the one winding. Detecting negative U-phase current, V-phase current, and W-phase current flowing in the one winding when flowing,
In each section, when the positive phase current is larger than the negative phase current, it is determined that the rotor is stopped at the determined angle, and the negative phase current is the positive phase current. A method for detecting an initial rotational position of a brushless DC motor, wherein when the current is smaller than the current, it is determined that the position where the rotor is stopped is an angle advanced by 180 ° from the determined angle.
JP2005364381A 2005-12-19 2005-12-19 Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor Withdrawn JP2007174721A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005364381A JP2007174721A (en) 2005-12-19 2005-12-19 Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005364381A JP2007174721A (en) 2005-12-19 2005-12-19 Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007174721A true JP2007174721A (en) 2007-07-05

Family

ID=38300576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005364381A Withdrawn JP2007174721A (en) 2005-12-19 2005-12-19 Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007174721A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2290807A2 (en) 2009-08-28 2011-03-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Driving system of permanent magnet synchronous motor
JP2012503965A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Rotor rotation angle detection method in a stationary state of a synchronous motor
JP2015012799A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Circuit for detecting rotor position, and apparatus and method for motor driving control using the same
WO2015075806A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 株式会社日立産機システム Power conversion device and control method for permanent magnet synchronous motor
CN106788082A (en) * 2016-12-09 2017-05-31 西北工业大学 The method for improving three-level formula synchronous electric motor rotor initial position detection precision
US9831808B1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
US9831809B1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
JP2018088809A (en) * 2015-09-18 2018-06-07 日本精工株式会社 Electric power steering device
US10218296B1 (en) 2017-08-29 2019-02-26 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
CN109428531A (en) * 2017-08-24 2019-03-05 广明光电股份有限公司 The determining method of motor control angle
US10644625B2 (en) 2016-12-16 2020-05-05 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for permanent magnet synchronous motors and related methods

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503965A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Rotor rotation angle detection method in a stationary state of a synchronous motor
US8547044B2 (en) 2008-09-25 2013-10-01 Robert Bosch Gmbh Determining the rotor angle of a synchronous machine at standstill with the aid of iterative test pulses
EP2290807A2 (en) 2009-08-28 2011-03-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Driving system of permanent magnet synchronous motor
JP2011050198A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Driving system of permanent magnet synchronous motor
US8541971B2 (en) 2009-08-28 2013-09-24 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Driving system of permanent magnet synchronous motor
JP2015012799A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Circuit for detecting rotor position, and apparatus and method for motor driving control using the same
WO2015075806A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 株式会社日立産機システム Power conversion device and control method for permanent magnet synchronous motor
CN105518988A (en) * 2013-11-22 2016-04-20 株式会社日立产机系统 Power conversion device and control method for permanent magnet synchronous motor
JPWO2015075806A1 (en) * 2013-11-22 2017-03-16 株式会社日立産機システム Power converter and method for controlling permanent magnet synchronous motor
CN105518988B (en) * 2013-11-22 2018-09-11 株式会社日立产机系统 The control method of power inverter and permanent-magnet synchronous electric motor
JP2018088809A (en) * 2015-09-18 2018-06-07 日本精工株式会社 Electric power steering device
JP2018088810A (en) * 2015-09-18 2018-06-07 日本精工株式会社 Electric power steering device
JP2018088807A (en) * 2015-09-18 2018-06-07 日本精工株式会社 Electric power steering device
JP2018088808A (en) * 2015-09-18 2018-06-07 日本精工株式会社 Electric power steering device
US9831809B1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
US9831808B1 (en) 2016-07-20 2017-11-28 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
CN106788082B (en) * 2016-12-09 2019-01-11 西北工业大学 The method for improving three-level formula synchronous electric motor rotor initial position detection precision
CN106788082A (en) * 2016-12-09 2017-05-31 西北工业大学 The method for improving three-level formula synchronous electric motor rotor initial position detection precision
US10644625B2 (en) 2016-12-16 2020-05-05 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for permanent magnet synchronous motors and related methods
US11228265B2 (en) 2016-12-16 2022-01-18 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for permanent magnet synchronous motors and related methods
US11652431B2 (en) 2016-12-16 2023-05-16 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for permanent magnet synchronous motors and related methods
CN109428531A (en) * 2017-08-24 2019-03-05 广明光电股份有限公司 The determining method of motor control angle
CN109428531B (en) * 2017-08-24 2021-07-27 达明机器人股份有限公司 Method for determining motor control angle
US10218296B1 (en) 2017-08-29 2019-02-26 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods
US10461672B2 (en) 2017-08-29 2019-10-29 Semiconductor Components Industries, Llc Rotor position sensing system for three phase motors and related methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007174721A (en) Apparatus and method for detecting initial rotational position in brushless dc motor
US10141878B2 (en) Controller for permanent magnet synchronous motor, and control method for estimating initial position of rotor
US6670784B2 (en) Motor Apparatus and control method therefor
JP4805329B2 (en) Control device for calculating power consumption of industrial machinery
US8593093B2 (en) Electric motor control apparatus
JP4941790B2 (en) Mobile system
JP4263582B2 (en) Brushless motor control device
US9929686B2 (en) Controller for permanent magnet synchronous motor, image forming apparatus, and control method
JP5223109B2 (en) Control device for permanent magnet type synchronous motor
JP2009142116A (en) Position sensorless controller of permanent magnetic motor
US10141877B2 (en) Controller for permanent magnet synchronous motor, control method, and image forming apparatus
WO2010137133A1 (en) Device for estimating magnetic pole position in synchronous motor
JPH08205578A (en) Device for sensing magnetic-pole position of motor
JP2006067787A (en) Motor driving device and initial driving method for three-phase motor
JP2008220096A (en) Sensorless controller of synchronous electric motor
JP4110865B2 (en) Control system for permanent magnet motor
JP4896407B2 (en) Inverter device with magnetic pole position detection function
JP2006304462A (en) Motor drive system and control method for permanent magnet motor
JP2010166701A (en) Motor drive system
JP2007135345A (en) Magnet motor controller
JP5371502B2 (en) Motor driving apparatus and motor driving method
JP2018007533A (en) Motor control device, motor drive device, motor drive system, image formation device, and transport device
JP5426221B2 (en) Current detecting device in variable current path and control method of variable magnetic flux motor
JP5332301B2 (en) Control device for permanent magnet type synchronous motor
JP7456834B2 (en) Motor control device, motor system and motor control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081208

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090326