JP2008278698A - Motor driving apparatus - Google Patents

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Kiyoshi Yamamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor driving apparatus capable of reducing a shock caused by decelerating a brushless motor by means of a short brake, and performing smooth and rapid deceleration. <P>SOLUTION: A gate inputting unit 4 converts a braking instruction signal from a controller 1 to a signal expressed by an exponential function f2(t)=e<SP>(-1/bt)</SP>with a sign opposite to the exponential function f1(t) to feed the signal to a PWM comparator 7, when the deceleration curve of a motor is approximated by the exponential function f1(t)=-e<SP>(-1/at)</SP>. The PWM comparator 7 generates a PWM braking signal with its on-duty cycle gradually expanding for speed-up to input it to gates in switching devices Q2, Q4, Q6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばDCブラシレスモータのモータコイルどうしを短絡して制動するモータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a motor driving device that shorts and brakes motor coils of a DC brushless motor, for example.

DCブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置において、モータが高速回転動作から任意の回転速度に速度を低下させる場合に、制動をかける必要がある。   In a motor drive device that drives a DC brushless motor, it is necessary to apply braking when the motor reduces the speed from a high-speed rotation operation to an arbitrary rotation speed.

例えば図6に3相DCブラシレスモータを120°矩形波駆動する駆動回路の一例を示す。3相モータコイル51には、駆動回路の出力段を構成する3相ブリッジ回路52が接続されている。3相ブリッジ回路52にはスイッチング素子(トランジスタ)Q1〜Q6が設けられる。尚、各スイッチング素子に並列に接続されるフライホイールダイオードや抵抗は省略してある。3相ブリッジ回路52には、バッファ53が接続されており、スイッチング素子(トランジスタ)Q1〜Q6をオンオフ制御する。   For example, FIG. 6 shows an example of a drive circuit that drives a three-phase DC brushless motor at 120 ° rectangular wave. A three-phase bridge circuit 52 that constitutes the output stage of the drive circuit is connected to the three-phase motor coil 51. The three-phase bridge circuit 52 is provided with switching elements (transistors) Q1 to Q6. Note that flywheel diodes and resistors connected in parallel to the respective switching elements are omitted. A buffer 53 is connected to the three-phase bridge circuit 52, and the switching elements (transistors) Q1 to Q6 are on / off controlled.

モータの回転速度を低減する場合に制動をかける必要があるが、いわゆるショートブレーキが用いられる。例えば図6において、モータコイル51のすべてを短絡することで制動をかけることができる。図6においては、コントローラ54からのブレーキ指令によりバッファ53はトランジスタQ1,Q3,Q5がオフし、トランジスタQ2,Q4,Q6がオンすることによりモータコイル51を短絡している(特許文献1)。
特開平9−149684号公報
In order to reduce the rotational speed of the motor, it is necessary to apply braking, but a so-called short brake is used. For example, in FIG. 6, braking can be applied by short-circuiting all of the motor coils 51. In FIG. 6, a buffer command from the controller 54 causes the buffer 53 to turn off the transistors Q1, Q3, and Q5 and to turn on the transistors Q2, Q4, and Q6 to short-circuit the motor coil 51 (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-149684

モータが通常の回転駆動している場合、コイルU、V、Wには逆起電力Vbemf=N×Ke(N;モータ回転数、Ke;逆起電力定数)が発生する。制動時はモータコイル51の抵抗Raと各トランジスタのオン抵抗Ronで短絡されるので、モータコイル51には逆起電力に比例するブレーキ電流Ibk=Vbemf/(Ra+Ron)が流れる。このブレーキ電流Ibkは通常の駆動電流の2倍程度に達する。このため、制動力も過大となり負荷装置やモータ自身を破損するおそれがある。 When the motor is driven to rotate normally, back electromotive force V bemf = N × Ke (N: motor rotation speed, Ke: back electromotive force constant) is generated in coils U, V, W. During braking, the motor coil 51 is short-circuited by the resistor Ra and the on-resistance R on of each transistor, so that a brake current I bk = V bemf / (Ra + R on ) that is proportional to the back electromotive force flows through the motor coil 51. The brake current I bk reaches about twice the normal drive current. For this reason, the braking force is excessive, and the load device and the motor itself may be damaged.

図7はモータにブレーキをかけない場合の減速カーブを示すグラフ図である。波形AはRUN信号を示すものでありH側で停止する。波形Bはセンサ信号でありロータ回転に応じてH/Lを出力する。波形Cはセンサ信号の周波数電圧変換器により検出されるモータ回転数を示す。   FIG. 7 is a graph showing a deceleration curve when the motor is not braked. Waveform A shows the RUN signal and stops on the H side. Waveform B is a sensor signal and outputs H / L according to the rotor rotation. Waveform C shows the motor speed detected by the frequency voltage converter of the sensor signal.

図8はモータにショートブレーキをかけて停止するまでの減速カーブを示すグラフ図である。波形AはRUN信号を示すものでありL側で停止する。波形Bはセンサ信号でありロータ回転に応じてH/Lを出力する。波形Cはブレーキ信号で、H側でブレーキがかかる。波形Dはセンサ信号の周波数電圧変換器により検出されるモータ回転数を示す。図8において、ブレーキ開始(波形C参照)と共に急激にモータ回転数が低下して、低速になるにしたがって減速が緩やかであることが分かる(波形D参照)。このときの、モータ回転数の減速カーブは指数関数f(t)=−e(‐1/at)で表される。図7のブレーキをかけないときのモータ停止時間は5秒であるが、ショートブレーキをかけた場合のモータ停止時間は約0.22秒と短縮される。
しかしながら、ブレーキ開始時に急激な減速に伴うショックが生じるため、緩やかな減速が求められている。
FIG. 8 is a graph showing a deceleration curve until the motor is stopped by applying a short brake. Waveform A shows the RUN signal and stops on the L side. Waveform B is a sensor signal and outputs H / L according to the rotor rotation. Waveform C is a brake signal and the brake is applied on the H side. Waveform D shows the motor speed detected by the frequency voltage converter of the sensor signal. In FIG. 8, it can be seen that the motor rotation speed decreases suddenly with the start of braking (see waveform C), and the deceleration decreases gradually as the speed decreases (see waveform D). The deceleration curve of the motor rotation speed at this time is represented by an exponential function f (t) = − e (−1 / at) . The motor stop time when the brake in FIG. 7 is not applied is 5 seconds, but the motor stop time when the short brake is applied is shortened to about 0.22 seconds.
However, since a shock accompanying sudden deceleration occurs at the start of braking, a gradual deceleration is required.

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ブラシレスモータをショートブレーキにより制動する際のショックを低減し緩やかで速やかに制動可能なモータ駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive device that can reduce a shock when braking a brushless motor with a short brake and can perform braking gently and quickly. There is.

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
モータコイルへ通電する励磁相を選択してスイッチング素子へゲート入力部を通じてゲート入力を行なってブラシレスモータの駆動制御を行うモータ駆動装置であって、ゲート入力部にコントローラからのブレーキ指令に応じてモータコイルに接続するブリッジ回路を構成するすべてのスイッチング素子のハイ側若しくはロウ側をすべてオンにしてモータコイルを短絡したままモータに制動を加えるブレーキ制御部を備え、モータの減速カーブが指数関数f1(t)=−e(‐1/at)で近似されるとき、ゲート入力部はコントローラからのブレーキ指令信号を、指数関数f1(t)とは符号が反対の指数関数f2(t)=e(‐1/bt)(b;減速加速度又は制動時間を規定する係数)で与えられるブレーキ指令信号に変換してブレーキ制御部へ入力を行ない、ブレーキ制御部はそれを受けて制動力が漸進増大するブレーキ信号を生成してスイッチング素子へゲート入力を行うことを特徴とする。
また、ゲート入力部は、ブレーキ指令信号を積分して矩形波から指数関数f2(t)で与えられる指数関数波に変換する積分回路と、のこぎり波を発生するのこぎり波発生回路と、積分回路から入力される指数関数波とのこぎり波発生回路から入力されるのこぎり波を比較してオンデューティが漸進拡大するPWMブレーキ信号を生成するPWMコンパレータを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
A motor driving device that controls driving of a brushless motor by selecting an excitation phase to be energized to a motor coil and performing gate input to a switching element through a gate input unit. The motor is applied to a gate input unit according to a brake command from a controller. A brake control unit for braking the motor while turning on all the high side or low side of all the switching elements constituting the bridge circuit connected to the coil while the motor coil is short-circuited, and the motor deceleration curve has an exponential function f1 ( When approximated by t) = − e (−1 / at) , the gate input unit outputs the brake command signal from the controller, and the exponential function f2 (t) = e ( with the opposite sign to the exponential function f1 (t). -1 / bt) (b; shake into a brake command signal given by the coefficient) defining a deceleration or braking time To key control unit performs input, brake control unit is characterized in that the braking force by receiving it performs gate input to the switching element to generate a brake signal that gradually increases.
The gate input unit integrates a brake command signal and converts the rectangular wave into an exponential function wave given by an exponential function f2 (t), a sawtooth wave generation circuit that generates a sawtooth wave, and an integration circuit. A PWM comparator is provided that compares the input exponential wave with the sawtooth wave input from the sawtooth wave generation circuit to generate a PWM brake signal whose on-duty gradually increases.

上述したモータ駆動装置を用いれば、モータの減速カーブが指数関数f1(t)=−e(‐1/at)で近似されるとき、ゲート入力部はコントローラからのブレーキ指令信号を、指数関数f1(t)とは符号が反対で指数関数f2(t)=e(‐1/bt)(b;減速加速度又は制動時間を規定する係数)で与えられるブレーキ指令信号に変換してブレーキ制御部へ入力を行ない、ブレーキ制御部はそれを受けて制動力が漸進増大するブレーキ信号を生成して、モータコイルどうしを短絡するスイッチング素子へゲート入力を行う。これにより、ブレーキ開始時にはブレーキ指令信号が零のため変極点は発生せず、その後制動力は漸進的に増加して行くため、モータ回転数を急激に落とさずに緩やかで速やかなブレーキをかけることが可能となる。
特に、積分回路から入力される指数関数f2(t)で与えられる指数関数波とのこぎり波発生回路から入力されるのこぎり波をPWMコンパレータが比較してオンデューティが漸進拡大するPWMブレーキ信号を生成すると、モータの回転数はブレーキ開始時の変極点がなく減少し制動ショックが発生することがない。また、積分回路の時定数となる係数bを最適となるように調整することによりモータ停止時間も長くならずに緩やかで速やかなブレーキ動作を実現できる。
When the motor driving apparatus described above is used, when the motor deceleration curve is approximated by an exponential function f1 (t) = − e (−1 / at) , the gate input unit outputs the brake command signal from the controller to the exponential function f1. The sign is opposite to that of (t) and is converted into a brake command signal given by an exponential function f2 (t) = e (−1 / bt) (b: a coefficient that defines deceleration acceleration or braking time) and is sent to the brake controller. In response to the input, the brake controller generates a brake signal in which the braking force gradually increases, and performs gate input to the switching element that short-circuits the motor coils. As a result, since the brake command signal is zero at the start of braking, no inflection point is generated, and the braking force gradually increases thereafter, so that the brakes are gradually and quickly applied without rapidly decreasing the motor speed. Is possible.
In particular, when the PWM comparator compares the exponential wave given by the exponential function f2 (t) input from the integration circuit and the sawtooth wave input from the sawtooth wave generation circuit to generate a PWM brake signal whose on-duty gradually increases. The rotation speed of the motor does not have an inflection point at the start of braking, and the braking shock does not occur. Further, by adjusting the coefficient b, which is the time constant of the integration circuit, to be optimal, it is possible to realize a gentle and quick braking operation without increasing the motor stop time.

以下、本発明に係るモータ駆動装置の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本願発明は永久磁石ロータと固定子を備えたブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置に広く適用することができる。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a motor drive device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention can be widely applied to a motor drive device that drives a brushless motor including a permanent magnet rotor and a stator.

以下では、3相DCブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置について説明する。
図1においてモータ駆動装置は、3相DCブラシレスモータをリニア駆動(或いはPWM駆動)するコントローラ1を備えている。コントローラ1は、3相モータコイル2へ通電する励磁相を選択して3相ブリッジ回路3を構成するスイッチング素子Q1〜Q6へ制御シーケンスにしたがってゲート入力を行なう。
Below, the motor drive device which drives a 3-phase DC brushless motor is demonstrated.
In FIG. 1, the motor driving apparatus includes a controller 1 that linearly drives (or PWM drives) a three-phase DC brushless motor. The controller 1 selects an excitation phase to be energized to the three-phase motor coil 2 and performs gate input to the switching elements Q1 to Q6 constituting the three-phase bridge circuit 3 according to a control sequence.

また、モータ駆動装置は、ブレーキ制御部(後述するPWMコンパレータ7)を備えている。ブレーキ制御部は、コントローラ1からのブレーキ指令に応じてゲート入力部4を通じてモータコイル2に接続する3相ブリッジ回路3を構成するすべてのスイッチング素子Q1〜Q6のハイ側若しくはロウ側をすべてオン(図1ではロウ側スイッチング素子Q2,Q4,Q6をオン)にしてモータコイル3を短絡した状態でモータに制動(ショートブレーキ)を加える。   The motor drive device also includes a brake control unit (a PWM comparator 7 described later). The brake control unit turns on all the high side or low side of all the switching elements Q1 to Q6 constituting the three-phase bridge circuit 3 connected to the motor coil 2 through the gate input unit 4 according to the brake command from the controller 1 ( In FIG. 1, the low-side switching elements Q2, Q4, and Q6 are turned on), and braking (short brake) is applied to the motor while the motor coil 3 is short-circuited.

前述したようにショートブレーキをかけたときの制動力はブレーキ電流Ibkに比例し、ブレーキ電流Ibk=N×Ke/(Ra+Ron)である(N;モータ回転数、Ke;逆起電力定数)。モータ回転数が減少するにしたがってブレーキ電流Ibkも減少する。このときの制動力は指数関数的に減少し減速カーブは指数関数f1(t)=−e(‐1/at)で表される(a;モータに起因する減速カーブの係数)。ブレーキ開始時は制動力ゼロから一気に制動が作用し始めるため減速カーブに変極点が発生しモータの制動ショックとして現れる。 Braking force when applying the short brake as described above is proportional to the brake current I bk, a brake current I bk = N × Ke / ( Ra + R on) (N; motor speed, Ke; counter electromotive force constant ). As the motor speed decreases, the brake current I bk also decreases. The braking force at this time decreases exponentially and the deceleration curve is represented by an exponential function f1 (t) = − e (−1 / at) (a: coefficient of deceleration curve caused by the motor). At the start of braking, braking begins to act at once from zero braking force, so an inflection point occurs in the deceleration curve and appears as a braking shock of the motor.

このときのモータ回転数の減速カーブは、図2のようなロジスティック曲線を描き、シグモイド関数P(t)=1/(1+eat)に近似するものと考えられる。図2は、縦軸に回転数N、横軸に経過時間tをとり、原点0から制動を開始した際のモータ回転数の減速カーブを示す。仮に通常のフルブレーキ指令に対して例えばデューティ50%の弱いブレーキ指令を矩形波入力(ステップ入力)で与えたとしても、ブレーキ開始時の制動ショックはなくならない。また、ブレーキ指令信号を一次関数によるランプ波入力(ランプ入力)により与えると、矩形波入力より制動ショックは改善されるが、変極点がなお発生し停止時間が長くなる。したがって、ブレーキ開始時に制動力と符号が反対となる指数関数f2(t)=e(‐1/bt)(b;減速加速度又は制動時間を規定する係数)でブレーキ指令を与えれば、ブレーキ開始時の変極点をなくして短時間でモータを停止することが可能となる。 The deceleration curve of the motor rotation speed at this time draws a logistic curve as shown in FIG. 2, and is considered to approximate the sigmoid function P (t) = 1 / (1 + e at ). FIG. 2 shows a deceleration curve of the motor rotation speed when braking is started from the origin 0 with the rotation speed N on the vertical axis and the elapsed time t on the horizontal axis. Even if a weak brake command having a duty of 50%, for example, is given as a rectangular wave input (step input) with respect to a normal full brake command, the braking shock at the start of braking does not disappear. Further, when the brake command signal is given by a ramp wave input (ramp input) by a linear function, the braking shock is improved compared to the rectangular wave input, but an inflection point still occurs and the stop time becomes longer. Therefore, when a brake command is given with an exponential function f2 (t) = e (−1 / bt) (b: a coefficient that defines deceleration acceleration or braking time) whose sign is opposite to that of the braking force at the start of braking, This makes it possible to stop the motor in a short time without the inflection point.

即ち、ゲート入力部4はコントローラ1からのブレーキ指令信号を、指数関数f1(t)とは符号が反対の指数関数f2(t)=e(‐1/bt)で与えられるブレーキ指令信号に変換して入力を行ない、PWMコンパレータ7はオンデューティが漸進拡大するPWMブレーキ信号を生成して図1のロウ側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6へゲート入力を行う。このようにブレーキ指令信号にPWM制御を用いることで、回路損失の低減と回路構成の簡素化を図ることができる。 That is, the gate input unit 4 converts the brake command signal from the controller 1 into a brake command signal given by an exponential function f2 (t) = e (−1 / bt) whose sign is opposite to that of the exponential function f1 (t). The PWM comparator 7 generates a PWM brake signal whose on-duty gradually increases and inputs the gate to the low-side switching elements Q2, Q4, and Q6 in FIG. Thus, by using PWM control for the brake command signal, it is possible to reduce circuit loss and simplify the circuit configuration.

ゲート入力部4の回路構成の一例を図1に示す。図1において、ゲート入力部4は、積分回路5、のこぎり波発生回路6、PWMコンパレータ7(ブレーキ制御部)を備えている。積分回路5は、コントローラ1から入力されるブレーキ指令信号を積分して矩形波から指数関数f2(t)で与えられる指数関数波に変換する。のこぎり波発生回路6は基準信号となるのこぎり波を発生する。PWMコンパレータ7の+側端子には積分回路5から指数関数波が入力され、−側端子にはのこぎり波発生回路6からのこぎり波(基準信号)が入力される。PWMコンパレータ7は、これらの入力信号を比較して大小によって予め決められた2値(H/L)のいずれかを出力する。本実施例では、+側端子に入力する信号は指数関数波を採用しているためオンデューティが漸進拡大するPWMブレーキ信号が生成される。   An example of the circuit configuration of the gate input unit 4 is shown in FIG. In FIG. 1, the gate input unit 4 includes an integration circuit 5, a sawtooth wave generation circuit 6, and a PWM comparator 7 (brake control unit). The integration circuit 5 integrates the brake command signal input from the controller 1 and converts the square wave into an exponential function wave given by the exponential function f2 (t). The sawtooth wave generating circuit 6 generates a sawtooth wave that serves as a reference signal. An exponential function wave is input from the integration circuit 5 to the + side terminal of the PWM comparator 7, and a sawtooth wave (reference signal) from the sawtooth wave generation circuit 6 is input to the − side terminal. The PWM comparator 7 compares these input signals and outputs one of two values (H / L) determined in advance depending on the magnitude. In this embodiment, since the signal input to the + side terminal employs an exponential function wave, a PWM brake signal whose on-duty gradually increases is generated.

このように指数関数f2(t)で与えられるブレーキ指令信号を与えたモータのブレーキ動作結果を図3に示す。図3は、モータにショートブレーキをかけて停止するまでの減速カーブを示すグラフ図である。波形AはRUN信号を示すものでありL側で停止する。波形Bはセンサ信号でありロータ回転に応じてH/Lを出力する。波形Cはブレーキ信号でありH側でブレーキがかかる。ブレーキ指令信号はブレーキ開始時からPWM制御され、PWM制御される時間は約0.1秒である。波形Dはセンサ信号の周波数電圧変換器により検出されるモータ回転数を示す。   FIG. 3 shows the result of the brake operation of the motor to which the brake command signal given by the exponential function f2 (t) is given. FIG. 3 is a graph showing a deceleration curve until the motor is stopped by applying a short brake. Waveform A shows the RUN signal and stops on the L side. Waveform B is a sensor signal and outputs H / L according to the rotor rotation. Waveform C is a brake signal and the brake is applied on the H side. The brake command signal is PWM-controlled from the start of braking, and the PWM control time is about 0.1 second. Waveform D shows the motor speed detected by the frequency voltage converter of the sensor signal.

図3において、ブレーキ開始時にはブレーキ指令信号が零のため変極点は発生せず、その後制動力は漸進的に増加してゆき、やがてブレーキ指令信号は収束値に近づくためそれ以降はフルブレーキによる減速カーブとなる。この結果、ブレーキ開始(波形C参照)と共にモータ回転数は緩やかに減少を開始し、減速する勾配も緩やかになっており、シグモイド関数の曲線に近似した変化をたどることが分かる(波形D参照)。ブレーキ開始直後に、モータ回転数の減速カーブにブレーキ開始時の変極点は発生せず、制動ショックの発生もない。また、モータ停止時間もおよそ0.27秒と従来に比べて(図8参照)それほど長くならずに速やかに停止できる。   In FIG. 3, since the brake command signal is zero at the start of braking, the inflection point does not occur, and then the braking force gradually increases, and eventually the brake command signal approaches the convergence value. It becomes a curve. As a result, it can be seen that the motor speed starts to decrease gradually with the start of braking (see waveform C), and the deceleration gradient also becomes gentle, following a change approximating a sigmoid function curve (see waveform D). . Immediately after the start of braking, the inversion point at the start of braking does not occur in the deceleration curve of the motor speed, and no braking shock occurs. Further, the motor stop time is about 0.27 seconds, which is shorter than the conventional one (see FIG. 8), and can be stopped quickly without being so long.

なお、ブレーキ指令信号として入力される指数関数f2(t)=e(‐1/bt)の係数bは図1に示す積分回路5の時定数に相当する。このブレーキ指令信号の係数bの値は任意に調整することができる。例えば、係数bの値を小さくすれば制動力の増加が抑えられ、減速加速度が小さくなって停止時間は長くなる。一方係数bの値を大きくすれば、制動力を急激に増加させて減速加速度が大きくなり停止時間は短くなる。このように必要に応じて、ブレーキ指令信号の係数bを設定すれば、最適な減速加速度及び制動時間が得られる。 The coefficient b of the exponential function f2 (t) = e (−1 / bt) input as a brake command signal corresponds to the time constant of the integrating circuit 5 shown in FIG. The value of the coefficient b of the brake command signal can be arbitrarily adjusted. For example, if the value of the coefficient b is decreased, an increase in braking force is suppressed, the deceleration acceleration is decreased, and the stop time is increased. On the other hand, if the value of the coefficient b is increased, the braking force is rapidly increased, the deceleration acceleration is increased, and the stop time is shortened. Thus, if the coefficient b of the brake command signal is set as necessary, the optimum deceleration acceleration and braking time can be obtained.

図4は、PWM制御を行なう時間(積分回路5の時定数)を約2倍にした場合の減速カーブを示すグラフ図である。PWM制御による時間はおよそ0.2秒である。図4においても、ブレーキ開始(波形C参照)と共にモータ回転数は緩やかに減少を開始し、減速する勾配も更に緩やかになっていることが分かる(波形D参照)。減速加速度を小さくしたため、制動指令による影響が低速域まで現れており理想的な特性が得られた。なお、モータの停止時間は0.372秒と図3に比べて若干長くなっている。   FIG. 4 is a graph showing a deceleration curve when the PWM control time (time constant of the integration circuit 5) is approximately doubled. The time by PWM control is about 0.2 seconds. Also in FIG. 4, it can be seen that the motor rotational speed starts to decrease gradually with the start of braking (see waveform C), and the deceleration gradient further decreases (see waveform D). Since the deceleration acceleration was reduced, the effect of the braking command appeared up to the low speed range, and ideal characteristics were obtained. The motor stop time is 0.372 seconds, which is slightly longer than that in FIG.

図5は図4のブレーキ開始時の拡大波形を示すグラフ図である。波形Cに示すブレーキ信号のPWM波形のオンデューティが漸進拡大することが分かる。また、波形Dのモータ回転数波形からブレーキ開始時のショックが発生していないことが分かる。   FIG. 5 is a graph showing an enlarged waveform at the start of braking in FIG. It can be seen that the on-duty of the PWM waveform of the brake signal shown in waveform C gradually increases. Further, it can be seen from the motor rotation speed waveform of waveform D that no shock is generated at the start of braking.

尚、上述した実施の態様では、ブレーキ制御部はPWM制御により制動力が漸進増大するブレーキ信号を生成してスイッチング素子へゲート入力を行うように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、ブレーキ制御部はリニア駆動により制動力が漸進増大するリニアブレーキ信号を生成してスイッチング素子へゲート入力を行うようにしても良い。   In the above-described embodiment, the brake control unit is configured to generate a brake signal in which the braking force gradually increases by PWM control and perform gate input to the switching element. However, the present invention is not limited to this. For example, the brake control unit may generate a linear brake signal in which the braking force gradually increases by linear driving and input the gate to the switching element.

モータ駆動装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of a motor drive device. ブレーキ指令が近似される指数関数を示すグラフ図である。It is a graph which shows the exponential function with which a brake command is approximated. ブレーキ動作時のモータ停止時の信号波形を示すグラフ図である。It is a graph which shows the signal waveform at the time of the motor stop at the time of a brake operation. 図3の時定数を2倍にしたモータ停止時の信号波形を示すグラフ図である。It is a graph which shows the signal waveform at the time of the motor stop which doubled the time constant of FIG. 図4のブレーキ開始時の信号波形を拡大したグラフ図である。It is the graph which expanded the signal waveform at the time of the brake start of FIG. 従来のモータ駆動装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional motor drive device. ブレーキをかけない場合のモータ停止時の信号波形を示すグラフ図である。It is a graph which shows the signal waveform at the time of a motor stop when not applying a brake. ショートブレーキをかけた場合のモータ停止時の信号波形を示すグラフ図である。It is a graph which shows the signal waveform at the time of a motor stop at the time of applying a short brake.

符号の説明Explanation of symbols

1 コントローラ
2 モータコイル
3 3相ブリッジ回路
4 ゲート入力部
5 積分回路
6 のこぎり波発生回路
7 PWMコンパレータ
1 Controller
2 Motor coil 3 Three-phase bridge circuit
4 Gate input section
5 Integration circuit
6 Sawtooth wave generation circuit
7 PWM comparator

Claims (2)

モータコイルへ通電する励磁相を選択してスイッチング素子へゲート入力部を通じてゲート入力を行なってブラシレスモータの駆動制御を行うモータ駆動装置であって、
ゲート入力部にコントローラからのブレーキ指令に応じてモータコイルに接続するブリッジ回路を構成するすべてのスイッチング素子のハイ側若しくはロウ側をすべてオンにしてモータコイルを短絡したままモータに制動を加えるブレーキ制御部を備え、
モータの減速カーブが指数関数f1(t)=−e(‐1/at)で近似されるとき、ゲート入力部はコントローラからのブレーキ指令信号を、指数関数f1(t)とは符号が反対の指数関数f2(t)=e(‐1/bt)(b;減速加速度又は制動時間を規定する係数)で与えられるブレーキ指令信号に変換してブレーキ制御部へ入力を行ない、ブレーキ制御部はそれを受けて制動力が漸進増大するブレーキ信号を生成してスイッチング素子へゲート入力を行うモータ駆動装置。
A motor drive device that selects the excitation phase to be energized to the motor coil and performs gate input to the switching element through the gate input unit to control the drive of the brushless motor,
Brake control that applies braking to the motor while the motor coil is short-circuited by turning on the high side or low side of all switching elements that constitute the bridge circuit connected to the motor coil in response to the brake command from the controller at the gate input section Part
When the motor deceleration curve is approximated by an exponential function f1 (t) = − e (−1 / at) , the gate input unit outputs a brake command signal from the controller, and the sign is opposite to that of the exponential function f1 (t). It is converted into a brake command signal given by an exponential function f2 (t) = e (−1 / bt) (b: a coefficient that defines deceleration acceleration or braking time) and input to the brake control unit. In response to this, a motor drive device that generates a brake signal in which the braking force gradually increases and inputs the gate to the switching element.
ゲート入力部は、ブレーキ指令信号を積分して矩形波から指数関数f2(t)で与えられる指数関数波に変換する積分回路と、のこぎり波を発生するのこぎり波発生回路と、積分回路から入力される指数関数波とのこぎり波発生回路から入力されるのこぎり波を比較してオンデューティが漸進拡大するPWMブレーキ信号を生成するPWMコンパレータを備えた請求項1記載のモータ駆動装置。   The gate input unit is input from an integration circuit that integrates the brake command signal and converts the square wave into an exponential wave given by an exponential function f2 (t), a sawtooth wave generation circuit that generates a sawtooth wave, and an integration circuit. 2. The motor drive device according to claim 1, further comprising: a PWM comparator that compares the exponential wave and the sawtooth wave input from the sawtooth wave generation circuit to generate a PWM brake signal whose on-duty gradually increases.
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