JP2009100526A - Motor control device - Google Patents

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Takeya Yanagihara
健也 柳原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the rotation, over a wide range starting from a low-rotation region, such as locking torque range to a high-rotation region, using a simple device configuration. <P>SOLUTION: A motor controller 4 includes OR circuits 31WH to 31UL, and AND circuits 32WH to 32UL that receive output signals of three Hall sensors 3U, 3V, 3W which are respectively disposed, in correspondence with the coils U, V, W of a brushless motor 1 and an output signal of a timing generation unit 21 and perform logical operations, and the outputs of the individual AND-circuits 32WH to 32UL are connected to the individual switching elements UH to WL of an inverter circuit 6 on a one-to-one basis. The timing generation unit 21 change over the output signals so that energization can be switched between 180°-energization and 120°-energization, between low-speed rotation and high-speed rotation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスモータの駆動制御を行うモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that performs drive control of a brushless motor.

DCブラシレスモータでは、コイルに流す電流を切り替えるタイミングが最適になるように制御することで省エネルギ化、かつ低騒音化を図っている。切り換えタイミングを最適化する従来の方法としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。このブラシレスモータでは、ロータと一体に回転するセンサマグネットの磁界の方向を検出するホールICを有し、磁界の方向の変化が検出される周期からモータの回転速度を算出する。さらに、回転速度に応じてタイミング制御手段が進角量を演算し、進角量とセンサ信号から進角量に応じた進角制御を行い、FET(電界効果型トランジスタ)をON、OFFさせていた。
特開2000−134978号公報
In the DC brushless motor, energy saving and noise reduction are achieved by controlling the timing for switching the current flowing through the coil to be optimal. As a conventional method for optimizing the switching timing, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This brushless motor has a Hall IC that detects the direction of the magnetic field of the sensor magnet that rotates integrally with the rotor, and calculates the rotation speed of the motor from the period in which the change in the direction of the magnetic field is detected. Furthermore, the timing control means calculates the advance amount according to the rotational speed, performs advance control according to the advance amount from the advance amount and the sensor signal, and turns on and off the FET (field effect transistor). It was.
JP 2000-134978 A

しかしながら、回転速度に応じて進角量を演算するためには、複雑な演算処理が必要であり、高価なマイコンなどが必要であった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な装置構成でロックトルク領域などの低回転域から高回転域までの広い範囲で回転制御ができるようにすることを主な目的とする。
However, in order to calculate the amount of advance according to the rotation speed, complicated calculation processing is required, and an expensive microcomputer or the like is required.
The present invention has been made in view of such circumstances, and is mainly intended to enable rotation control in a wide range from a low rotation region such as a lock torque region to a high rotation region with a simple device configuration. Objective.

上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、ブラシレスモータの3相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置において、前記コイルに流す電流を切り替え可能に配設された複数のスイッチング素子と、前記コイルのそれぞれに対応して設けられ、前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの出力信号に基づいて前記スイッチング素子を切り換える駆動信号を生成する制御部とを有し、前記制御部は、通電休止期間を有する120°通電と、通電休止期間を有しない180°通電を切り換える切り替え制御部を有することを特徴とするモータ制御装置とした。
このモータ制御装置では、センサの出力に基づいて180°通電をするモードと、同じセンサの出力を進角補正して120°通電するモードを選択できる。
The invention according to claim 1 of the present invention that solves the above problem is capable of switching a current flowing through the coil in a motor control device that controls the rotation of a rotor by controlling energization of a three-phase coil of a brushless motor. A plurality of switching elements arranged on the coil, a plurality of sensors provided corresponding to each of the coils, and detecting the rotational position of the rotor, and switching the switching elements based on output signals of the plurality of sensors. A control unit that generates a drive signal, and the control unit includes a switching control unit that switches between 120 ° energization having an energization suspension period and 180 ° energization having no energization suspension period. The device.
In this motor control apparatus, a mode in which 180 ° energization is performed based on the output of the sensor and a mode in which 120 ° energization is performed by correcting the advance angle of the same sensor output can be selected.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のモータ制御装置において、前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータの始動時に180°通電を実施し、その後に120°通電に切り換えるように構成したことを特徴とする。
このモータ制御装置では、低速回転時に180°通電を行い、高速回転時には進角補正して120°通電をする。
According to a second aspect of the present invention, in the motor control device according to the first aspect, the switching control unit is configured to perform 180 ° energization when starting the brushless motor and then switch to 120 ° energization. It is characterized by.
In this motor control device, 180 ° energization is performed during low-speed rotation, and 120 ° energization is performed with an advance correction during high-speed rotation.

請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置において、前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータの回転数で120°通電と180°通電を切り換えるように構成したことを特徴とする。
このモータ制御装置では、ブラシレスモータの回転数を調べ、予め設定されている回転数に達したら、切り替え制御部が180°通電から120°通電に切り替える信号を出力する。
According to a third aspect of the present invention, in the motor control device according to the first or second aspect, the switching control unit is configured to switch between 120 ° energization and 180 ° energization depending on the rotation speed of the brushless motor. It is characterized by.
In this motor control device, the rotational speed of the brushless motor is checked, and when the rotational speed reaches a preset rotational speed, the switching control unit outputs a signal for switching from 180 ° energization to 120 ° energization.

請求項4に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置において、前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータを始動開始からの経過時間で120°通電と180°通電を切り換えるように構成したことを特徴とする。
このモータ制御装置では、始動開始からの経過時間を調べ、予め設定されている時間が経過したら、切り替え制御部が180°通電から120°通電に切り替える信号を出力する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the motor control device according to the first or second aspect, the switching control unit switches between 120 ° energization and 180 ° energization in an elapsed time from the start of the brushless motor. It is characterized by comprising.
In this motor control device, the elapsed time from the start of starting is checked, and when a preset time has elapsed, the switching control unit outputs a signal for switching from 180 ° energization to 120 ° energization.

請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、前記制御部は、前記切り換え部の出力といずれかの1つの前記センサの出力又は出力を反転させた信号とが入力されるOR回路と、前記OR回路の出力と他の1つの前記センサの出力又は出力を反転させた信号とが入力されるAND回路とを備え、前記AND回路の出力が前記スイッチング素子に接続されていることを特徴とする。
このモータ制御装置は、切り替え制御部の出力に応じて180°通電と120°通電を切り替える処理と、各通電モードで通電タイミングを切り替える処理をAND回路とOR回路の組み合わせで実現する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to fourth aspects, the control unit includes an output of the switching unit and an output or output of any one of the sensors. An AND circuit to which an inverted signal is input, and an AND circuit to which an output of the OR circuit and an output of the other sensor or an inverted signal of the sensor are input, An output is connected to the switching element.
This motor control device realizes processing for switching between 180 ° energization and 120 ° energization according to the output of the switching control unit and processing for switching energization timing in each energization mode by a combination of an AND circuit and an OR circuit.

本発明によれば、120°通電と180°通電を切り換えて使用することで、簡単な構成で回転数や負荷状態に応じた最適な通電モードを選択することができる。ブラシレスモータを効率良く回転させることが可能になる。   According to the present invention, by switching between 120 ° energization and 180 ° energization, it is possible to select an optimum energization mode according to the rotational speed and load state with a simple configuration. The brushless motor can be efficiently rotated.

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1にブラシレスモータ及びモータ制御装置の構成を示す。ブラシレスモータ1は、3相のコイルU,V,Wを有するステータと、界磁用の永久磁石を有するロータとを有し、ロータの回転軸には、ロータと共に回転するセンサマグネット2が取り付けられている。センサマグネット2は、回転方向にS極とN極が交互に着磁されており、センサマグネット2の近傍には、回転位置を検出する3つのホールセンサ3U,3V,3Wが回転方向に120°の間隔で、センサマグネット2の磁極の切り替わりを検出できるように取り付けられている。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of a brushless motor and a motor control device. The brushless motor 1 has a stator having three-phase coils U, V, and W, and a rotor having a permanent magnet for a field, and a sensor magnet 2 that rotates together with the rotor is attached to a rotating shaft of the rotor. ing. The sensor magnet 2 is alternately magnetized with S poles and N poles in the rotational direction, and in the vicinity of the sensor magnet 2, three Hall sensors 3U, 3V, 3W for detecting the rotational position are 120 ° in the rotational direction. It is attached so that switching of the magnetic poles of the sensor magnet 2 can be detected at intervals of.

モータ制御装置4は、直流電源5からコイルU,V,Wに流す電流を切り換えるインバータ回路6と、各ホールセンサ3U,3V,3Wの出力が入力され、インバータ回路6のスイッチングを行う切り替え制御部7とを有する。
インバータ回路6は、3つのアーム11,12,13が直流電源5に対して並列に接続されている。第1のアーム11は、2つのスイッチング素子WH,WLの中点がコイルWに接続されている。第2のアーム12は、2つのスイッチング素子VH,VLの中点がコイルVに接続されている。第3のアーム13は、2つのスイッチング素子UH,ULの中点がコイルUに接続されている。コイルU,V,Wは、例えば、スター結線されており、交点側と反対側のコイルU,V,Wの端部が、インバータ回路6にそれぞれ電気的に接続されている。なお、インバータ回路6と、コイルU,V,Wとを繋ぐ通電線に電流センサを設け、コイルU,V,Wに流れる電流をモニタできるようにしても良い。コイルU,V,Wに過電流が流れないように監視することが可能になる。
The motor control device 4 includes an inverter circuit 6 that switches a current flowing from the DC power supply 5 to the coils U, V, and W, and a switching control unit that receives the outputs of the hall sensors 3U, 3V, and 3W and performs switching of the inverter circuit 6. 7.
In the inverter circuit 6, three arms 11, 12, and 13 are connected in parallel to the DC power supply 5. In the first arm 11, the midpoint between the two switching elements WH and WL is connected to the coil W. In the second arm 12, the midpoint of the two switching elements VH and VL is connected to the coil V. In the third arm 13, the midpoint of the two switching elements UH and UL is connected to the coil U. The coils U, V, and W are, for example, star-connected, and the ends of the coils U, V, and W on the side opposite to the intersection side are electrically connected to the inverter circuit 6, respectively. In addition, a current sensor may be provided on a conduction line that connects the inverter circuit 6 and the coils U, V, and W so that the current flowing through the coils U, V, and W can be monitored. It is possible to monitor the coils U, V, and W so that no overcurrent flows.

制御部7は、切り換え制御部であるタイミング発生部21と、切り替え回路22とを有する。切り替え回路22は、ホールセンサ3U,3V,3Wの信号を変換する変換器30U,30V,30Wと、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などを用いて作成された6つのOR回路31UH,31UL,31VH,31VL,31WH,31WLと、インバータ回路6に駆動信号を出力する6つのAND回路32UH,32UL,32VH,32VL,32WH,32WLからなる。   The control unit 7 includes a timing generation unit 21 that is a switching control unit and a switching circuit 22. The switching circuit 22 includes six OR circuits 31UH, 31UL, and 31VH created using converters 30U, 30V, and 30W that convert signals from the hall sensors 3U, 3V, and 3W, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), and the like. , 31VL, 31WH, 31WL and six AND circuits 32UH, 32UL, 32VH, 32VL, 32WH, 32WL for outputting drive signals to the inverter circuit 6.

AND回路32WHの入力には、W相のホールセンサ3Wの出力と、OR回路31WHの出力が接続される。AND回路32WLの出力は、バッファを介して第1のアーム11のH(High)側のスイッチング素子WHに接続されている。OR回路31WHの入力には、U相のホールセンサ3Uの信号を反転させる変換器30Uの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
AND回路32WLの入力には、W相のホールセンサ3Wの信号を反転させる変換器30Wの出力と、OR回路31WLの出力が接続されている。AND回路32WLの出力は、第1のアーム11のL(Low)側のスイッチング素子WLに接続されている。OR回路31WLの入力には、U相のホールセンサ3Uの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
The output of the W-phase Hall sensor 3W and the output of the OR circuit 31WH are connected to the input of the AND circuit 32WH. The output of the AND circuit 32WL is connected to the switching element WH on the H (High) side of the first arm 11 via a buffer. The output of the converter 30U that inverts the signal of the U-phase Hall sensor 3U and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31WH.
The input of the AND circuit 32WL is connected to the output of the converter 30W for inverting the signal of the W-phase Hall sensor 3W and the output of the OR circuit 31WL. The output of the AND circuit 32WL is connected to the switching element WL on the L (Low) side of the first arm 11. The output of the U-phase Hall sensor 3U and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31WL.

AND回路32VHの入力には、V相のホールセンサ3Vの出力と、OR回路31VHの出力が接続されている。AND回路32VHの出力は、第2のアーム12のH側のスイッチング素子VHに接続されている。OR回路31VHの入力には、W相のホールセンサ3Wの信号を反転させる変換器30Wの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
AND回路32VLの入力には、V相のホールセンサ3Vの信号を反転させる変換器30Vの出力と、OR回路31VLの出力が接続される。AND回路32VLの出力は、第2のアーム12のL側のスイッチング素子VLに接続されている。OR回路31VLの入力には、W相のホールセンサ3Wの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
The output of the V-phase hall sensor 3V and the output of the OR circuit 31VH are connected to the input of the AND circuit 32VH. The output of the AND circuit 32VH is connected to the switching element VH on the H side of the second arm 12. The output of the converter 30W for inverting the signal of the W-phase Hall sensor 3W and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31VH.
The input of the AND circuit 32VL is connected to the output of the converter 30V for inverting the signal of the V-phase Hall sensor 3V and the output of the OR circuit 31VL. The output of the AND circuit 32VL is connected to the switching element VL on the L side of the second arm 12. The output of the W-phase Hall sensor 3W and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31VL.

AND回路32UHの入力には、U相のホールセンサ3Uの出力と、OR回路31UHの出力が接続されている。AND回路32UHの出力は、第3のアーム13のH側のスイッチング素子UHに接続されている。OR回路31UHの入力には、V相のホールセンサ3Vの信号を反転させる変換器30Vの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
AND回路32ULの入力には、U相のホールセンサ3Uの信号を反転させる変換器30Uの出力と、OR回路31ULの出力が接続されている。AND回路32ULの出力は、第3のアーム13のL側のスイッチング素子ULに接続されている。OR回路31ULの入力には、V相のホールセンサ3Vの出力と、タイミング発生部21の出力が接続されている。
The output of the U-phase hall sensor 3U and the output of the OR circuit 31UH are connected to the input of the AND circuit 32UH. The output of the AND circuit 32UH is connected to the switching element UH on the H side of the third arm 13. The output of the converter 30V for inverting the signal of the V-phase Hall sensor 3V and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31UH.
The output of the converter 30U that inverts the signal of the U-phase Hall sensor 3U and the output of the OR circuit 31UL are connected to the input of the AND circuit 32UL. The output of the AND circuit 32UL is connected to the switching element UL on the L side of the third arm 13. The output of the V-phase hall sensor 3V and the output of the timing generator 21 are connected to the input of the OR circuit 31UL.

タイミング発生部21は、ブラシレスモータ1の回転数に応じてHレベルとLレベルの信号を切り換えて出力する。後述するように、タイミング発生部21がHレベルの信号を出力すると、180°通電になる。Lレベルの信号を出力すると、120°通電になる。信号レベルの切り替えは、例えば、ブラシレスモータ1の回転数をモニタし、回転数が予め定められた所定の回転数になったときに行うと良い。ブラシレスモータ1の回転数が変化すると、これに比例してホールセンサ出力のパルス信号の周波数が変化するので、この周波数に信号を直流電圧に変換するFV変換器を使用すると、ブラシレスモータ1の回転数で信号レベルを切り替えることができる。なお、信号レベルを切り替える閾値となる回転数は、120°通電の方が効率良く回転させるようになる回転数であり、ブラシレスモータ1にかかる負荷と、モータの規格によって定まる。   The timing generation unit 21 switches between an H level signal and an L level signal according to the rotation speed of the brushless motor 1 and outputs the signal. As will be described later, when the timing generator 21 outputs an H level signal, 180 ° energization is performed. When an L level signal is output, 120 ° energization occurs. The switching of the signal level may be performed, for example, by monitoring the rotation speed of the brushless motor 1 and when the rotation speed reaches a predetermined rotation speed. When the rotation speed of the brushless motor 1 changes, the frequency of the pulse signal of the Hall sensor output changes in proportion to this, so if an FV converter that converts the signal to a DC voltage is used at this frequency, the rotation of the brushless motor 1 The signal level can be switched by a number. The rotation speed serving as a threshold value for switching the signal level is the rotation speed at which the 120 ° energization causes the rotation more efficiently, and is determined by the load applied to the brushless motor 1 and the motor standard.

この実施の形態の作用について説明する。
ブラシレスモータ1を始動させるときは、回転数がゼロなので、タイミング発生部21は、Hレベルの信号を出力する。図2に正転低回転時のセンサ出力と通電パターンの関係を示すように、各ホールセンサ3U,3V,3Wの出力が順番にHレベルとLレベルに切り換わる。例えば、U相のホールセンサ3Uは、時間t3までHレベルで、その後はLレベルになり、時間t6で再びHレベルに切り替わる。時間軸は、t0からt6で一周期とし、3区間(例えば、時間t0から時間t3)が180°に相当する。
The operation of this embodiment will be described.
When starting the brushless motor 1, since the rotation speed is zero, the timing generator 21 outputs an H level signal. As shown in FIG. 2, the output of each Hall sensor 3U, 3V, 3W is sequentially switched between the H level and the L level, as shown in FIG. For example, the U-phase Hall sensor 3U is at the H level until time t3, thereafter becomes the L level, and switches to the H level again at time t6. The time axis is one period from t0 to t6, and three sections (for example, time t0 to time t3) correspond to 180 °.

ここで、ロータの回転に伴って通電が切り換えられる様子を低速回転時の時間t0から時間t2の間を例にして説明する。
時間t0から時間t1では、ホールセンサ3UがHレベル、ホールセンサ3VがLレベル、ホールセンサ3WがHレベルである。その結果、図1のOR回路31WHでは、変換器30Uの出力と、タイミング発生部21のHレベルの信号が入力される。変換器30Uは、ホールセンサ3Uの信号を反転させるので、Lレベルの信号を出力する。これによって、OR回路31WHには、Lレベルの信号とHレベルの信号が出力されることになるので、Hレベルの信号が出力される。
AND回路32WHは、OR回路31WHから出力されるHレベルの信号と、ホールセンサ3WのHレベルの信号が入力され、Hレベルの信号が出力される。これによってスイッチング素子WHがON(Hレベル)になる。同様にして、スイッチング素子UH,VLがONになり、他のスイッチング素子UL,VH,WLがOFF(Lレベル)になる。その結果、U相及びW相のそれぞれからV相に向かって電流が流れ、ロータが回転させられる。
Here, how the energization is switched in accordance with the rotation of the rotor will be described by taking the period from time t0 to time t2 during low-speed rotation as an example.
From time t0 to time t1, the hall sensor 3U is at the H level, the hall sensor 3V is at the L level, and the hall sensor 3W is at the H level. As a result, in the OR circuit 31WH of FIG. 1, the output of the converter 30U and the H level signal of the timing generator 21 are input. Since converter 30U inverts the signal from hall sensor 3U, it outputs an L level signal. As a result, since an L level signal and an H level signal are output to the OR circuit 31WH, an H level signal is output.
The AND circuit 32WH receives the H level signal output from the OR circuit 31WH and the H level signal from the Hall sensor 3W, and outputs an H level signal. As a result, the switching element WH is turned ON (H level). Similarly, the switching elements UH, VL are turned on, and the other switching elements UL, VH, WL are turned off (L level). As a result, current flows from each of the U phase and the W phase toward the V phase, and the rotor is rotated.

時間t1から時間t2では、ホールセンサ3UがHレベル、ホールセンサ3VがLレベル、ホールセンサ3WがLレベルになる。タイミング発生部21は、Hレベルの信号を維持するので、スイッチング素子UH,VL,WLがONになり、スイッチング素子UL,VH,WHがOFFになる。その結果、U相からV相とW相のそれぞれに向かって電流が流れ、ロータがさらに回転させられる。   From time t1 to time t2, the hall sensor 3U is at the H level, the hall sensor 3V is at the L level, and the hall sensor 3W is at the L level. Since the timing generator 21 maintains the H level signal, the switching elements UH, VL, and WL are turned on, and the switching elements UL, VH, and WH are turned off. As a result, current flows from the U phase to each of the V phase and the W phase, and the rotor is further rotated.

このようにして、例えば、スイッチング素子UHは、時間t1から時間t3の間、ONになる。スイッチング素子ULは、時間t4から時間t6の間、ONになる。その結果、コイルUは、時間t0から時間t3の間はコイルの交点に向かう方向に電流が流れ、時間t3から時間t6(=t0)の間は反対向きに電流が流れる。180°通電では、3つのコイルU,V,Wのそれぞれに常に電流が流れ、休止期間が設けられることなく通電される。1つのコイルにおいては、180°ごとに電流の向きが変化する。   In this way, for example, the switching element UH is turned on from time t1 to time t3. The switching element UL is turned on from time t4 to time t6. As a result, the current flows in the coil U in the direction from the time t0 to the time t3 toward the intersection of the coils, and the current flows in the opposite direction from the time t3 to the time t6 (= t0). In the 180 ° energization, current always flows through each of the three coils U, V, and W, and the energization is performed without any rest period. In one coil, the direction of current changes every 180 °.

次に、正転高回転時の通電パターンについて説明する。正転高回転時には、タイミング発生部21は、Lレベルの信号を出力する。
図3に示すように、時間t0から時間t1では、ホールセンサ3UがHレベル、ホールセンサ3VがLレベル、ホールセンサ3WがHレベルになる。図1のOR回路31WHには、変換器30Uで生成したLレベルの信号と、タイミング発生部21のLレベルの信号が入力され、Lレベルの信号が出力される。AND回路32WHには、OR回路31WHからLレベルの信号が入力され、ホールセンサ3WからLレベルの信号が入力される。これによって、AND回路32WHからLレベルの信号が出力され、スイッチング素子WHがOFFになる。同様に、スイッチング素子UL,VH,WLがOFFになり、残りの2つのスイッチング素子UHとスイッチング素子VLがONになる。その結果、コイルUからコイルVに向かって電流が流れ、ロータが回転させられる。コイルWには、電流が流れない。
Next, the energization pattern at the time of forward high rotation will be described. During normal high rotation, the timing generator 21 outputs an L level signal.
As shown in FIG. 3, from time t0 to time t1, the hall sensor 3U is at the H level, the hall sensor 3V is at the L level, and the hall sensor 3W is at the H level. The L level signal generated by the converter 30U and the L level signal from the timing generator 21 are input to the OR circuit 31WH in FIG. 1, and the L level signal is output. The AND circuit 32WH receives an L level signal from the OR circuit 31WH and an L level signal from the Hall sensor 3W. As a result, an L level signal is output from the AND circuit 32WH, and the switching element WH is turned OFF. Similarly, the switching elements UL, VH, WL are turned off, and the remaining two switching elements UH and switching element VL are turned on. As a result, a current flows from the coil U toward the coil V, and the rotor is rotated. No current flows through the coil W.

時間t1から時間t2では、スイッチング素子UHとスイッチング素子WLのみがONになり、他のスイッチング素子UL,VH,VL,WHがOFFになる。コイルUからコイルWに向かって電流が流れる。コイルVには、電流が流れない。
時間t2から時間t3では、スイッチング素子VHとスイッチング素子WLのみがONになり、他のスイッチング素子UH,UL,VL,WHがOFFになる。コイルVからコイルWに向かって電流が流れる。コイルUには、電流が流れない。
時間t3から時間t4では、スイッチング素子ULとスイッチング素子VHのみがONになり、他のスイッチング素子UH,VL,WH,WLがOFFになる。コイルVからコイルUに向かって電流が流れる。コイルWには、電流が流れない。
From time t1 to time t2, only the switching element UH and the switching element WL are turned on, and the other switching elements UL, VH, VL, and WH are turned off. A current flows from the coil U toward the coil W. No current flows through the coil V.
From time t2 to time t3, only the switching element VH and the switching element WL are turned on, and the other switching elements UH, UL, VL, and WH are turned off. A current flows from the coil V toward the coil W. No current flows through the coil U.
From time t3 to time t4, only the switching element UL and the switching element VH are turned on, and the other switching elements UH, VL, WH, and WL are turned off. A current flows from the coil V toward the coil U. No current flows through the coil W.

このようにして、例えば、コイルUは、時間t0から時間t2の間、電流が流れる。時間t2から時間t3の間は、電流が流れない休止期間になる。時間t3から時間t5の間は、逆向きに電流が流れる。時間t5から時間t6の間は、再び休止期間になる。120°通電では、3つのコイルU,V,Wのいずれか2つに電流が流れ、残りの1つのコイルには電流が流れないように通電制御される。   Thus, for example, current flows through the coil U from time t0 to time t2. Between the time t2 and the time t3, there is a rest period in which no current flows. Between time t3 and time t5, current flows in the opposite direction. Between the time t5 and the time t6, it becomes a rest period again. In the 120 ° energization, energization control is performed so that a current flows through any two of the three coils U, V, and W and no current flows through the remaining one coil.

図4に120°通電時と180°通電時の印加電圧の波形の違いをU相を例にとって示す。ホールセンサ3Uの出力は、いずれの通電方式でも同じであるが、スイッチング素子
UH,ULの切り替えタイミングが異なる。この結果、180°通電における波形の印加電圧の中心(波頭、波底部)に対し、120°通電における波形の印加電圧の中心は、30°進んでいる。つまり、180°通電から、120°通電に切り換えることで、30°の進角制御を実施した場合と同等の制御になる。
FIG. 4 shows the difference in the waveform of the applied voltage between 120 ° energization and 180 ° energization taking the U phase as an example. The output of the hall sensor 3U is the same in any energization method, but the switching timings of the switching elements UH and UL are different. As a result, the center of the waveform applied voltage at 120 ° energization is advanced by 30 ° with respect to the center (wavefront, wave bottom) of the waveform applied voltage at 180 ° energization. That is, by switching from 180 ° energization to 120 ° energization, the control is equivalent to the case where 30 ° advance angle control is performed.

さらに、図5に、始動から目標となる回転数に至るまでの間の電流値と回転数のグラフを示す。横軸は時間を示し、縦軸は回転数及び電流値を示す。なお、このグラフでは、時間t11で所定の回転数に達し、タイミング発生部21が信号レベルを切り替えるものとする。
ラインL1に示すように、回転数は、徐々に増加し、所望する回転数に到達している。ラインL2に示すように、電流値は、時間t11までは180°通電することによって大きい電流が流れる。時間t11で120°通電に移行したところで電流値が下がり、略一定になる。
Further, FIG. 5 shows a graph of the current value and the number of rotations from the start to the target number of rotations. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the rotation speed and current value. In this graph, it is assumed that the predetermined rotational speed is reached at time t11 and the timing generation unit 21 switches the signal level.
As indicated by line L1, the rotational speed gradually increases and reaches the desired rotational speed. As shown in the line L2, a large current flows by energizing 180 ° until the time t11. At the time t11, when the current is shifted to 120 ° energization, the current value decreases and becomes substantially constant.

比較例として、ラインL3に従来の120°通電のみで回転制御する方法での回転数の変化を示し、ラインL4に従来の方法での電流値の変化を示す。ラインL4に示す電流値は、180°通電に比べて小さい値で推移する。ラインL3に示す回転数で、所望する回転数に到達するまでに要する時間は、この実施の形態に比べて長かった。   As a comparative example, the line L3 shows the change in the number of rotations in the conventional method of controlling rotation by only 120 ° energization, and the line L4 shows the change in the current value in the conventional method. The current value shown in the line L4 changes with a smaller value than 180 ° energization. The time required to reach the desired rotational speed at the rotational speed indicated by the line L3 is longer than that in this embodiment.

この実施の形態では、始動時に180°通電を実施し、その後に120°通電に移行するようにしたので、低回転域でも十分なトルクが得られるようになる。高回転域では120°通電、つまり30°の進角制御が行えるので、高回転域でも効率の良い運転が可能になる。さらに、図5に示したように、所望の回転数に到達するまでに要する時間を従来の方法に比べて短くできる。
180°通電と120°通電のロジックを切り替えるだけで広い領域で回転制御が可能になるので、モータ制御装置4の構成を簡略化でき、低コスト化が図れる。
通電切り換えのタイミングをモータ回転数で制御するようにしたので、効率の良い運転が可能である。例えば、高回転域から低回転域に減速した場合には、120°通電から180°通電に切り換えることが可能になる。
In this embodiment, the 180 ° energization is performed at the start, and then the transition to the 120 ° energization is performed, so that a sufficient torque can be obtained even in a low rotation range. Since 120 ° energization, that is, 30 ° advance angle control can be performed in the high rotation range, efficient operation is possible even in the high rotation range. Furthermore, as shown in FIG. 5, the time required to reach the desired rotational speed can be shortened compared to the conventional method.
Since it is possible to control the rotation in a wide area simply by switching the logic of 180 ° energization and 120 ° energization, the configuration of the motor control device 4 can be simplified and the cost can be reduced.
Since the timing of switching the energization is controlled by the motor rotation speed, efficient operation is possible. For example, when decelerating from a high rotation range to a low rotation range, it is possible to switch from 120 ° energization to 180 ° energization.

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、タイミング発生部21は、タイマでも良い。始動後に一定の時間が経過したら、180°通電から120°通電に切り換えることが可能になる。
Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
For example, the timing generator 21 may be a timer. When a certain amount of time has elapsed after startup, it is possible to switch from 180 ° energization to 120 ° energization.

本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を含むシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system including a motor control device according to an embodiment of the present invention. 正転低速回転時の通電制御のタイミングチャートである。It is a timing chart of the energization control at the time of forward rotation low speed rotation. 正転高速回転時の通電制御のタイミングチャートである。It is a timing chart of the energization control at the time of forward rotation high speed rotation. 180°通電と120°通電の違いをU相のコイルを例にして説明する図である。It is a figure explaining the difference between 180 degrees energization and 120 degrees energization taking the U phase coil as an example. 始動時の回転数と電流の関係の一例を示すグラフであり、比較として従来の始動時の回転数と電流の関係を重ねて表示したグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the rotation speed at the time of a start, and an electric current, and is a graph which displayed the relationship between the rotation speed at the time of a conventional start-up, and an electric current as a comparison.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブラシレスモータ
3U,3V,3W ホールセンサ
4 モータ制御装置
6 インバータ回路
21 タイミング発生部(切り替え制御部)
31UH,31UL,31VH,31VL,31WH,31WL OR回路
32UH,32UL,32VH,32VL,32WH,32WL AND回路
U,V,W コイル
UH,UL,VH,VL,WH,WL スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 3U, 3V, 3W Hall sensor 4 Motor control apparatus 6 Inverter circuit 21 Timing generation part (switching control part)
31UH, 31UL, 31VH, 31VL, 31WH, 31WL OR circuit 32UH, 32UL, 32VH, 32VL, 32WH, 32WL AND circuit U, V, W Coil UH, UL, VH, VL, WH, WL Switching element

Claims (5)

ブラシレスモータの3相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置において、
前記コイルに流す電流を切り替え可能に配設された複数のスイッチング素子と、
前記コイルのそれぞれに対応して設けられ、前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサの出力信号に基づいて前記スイッチング素子を切り換える駆動信号を生成する制御部とを有し、
前記制御部は、通電休止期間を有する120°通電と、通電休止期間を有しない180°通電を切り換える切り替え制御部を有することを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that performs energization control on a three-phase coil of a brushless motor and performs rotation control of the rotor,
A plurality of switching elements arranged to be able to switch the current flowing through the coil;
A plurality of sensors provided corresponding to each of the coils and detecting the rotational position of the rotor;
A control unit that generates a drive signal for switching the switching element based on output signals of the plurality of sensors,
The control unit includes a switching control unit that switches between 120 ° energization having an energization stop period and 180 ° energization having no energization stop period.
前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータの始動時に180°通電を実施し、その後に120°通電に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。   2. The motor control device according to claim 1, wherein the switching control unit is configured to perform 180 ° energization when the brushless motor is started and then switch to 120 ° energization. 3. 前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータの回転数で120°通電と180°通電を切り換えるように構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。   3. The motor control device according to claim 1, wherein the switching control unit is configured to switch between 120 ° energization and 180 ° energization depending on a rotation speed of the brushless motor. 前記切り替え制御部は、前記ブラシレスモータを始動開始からの経過時間で120°通電と180°通電を切り換えるように構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。   3. The motor control device according to claim 1, wherein the switching control unit is configured to switch the 120 ° energization and the 180 ° energization with an elapsed time from the start of the start of the brushless motor. 前記制御部は、前記切り換え部の出力といずれかの1つの前記センサの出力又は出力を反転させた信号とが入力されるOR回路と、前記OR回路の出力と他の1つの前記センサの出力又は出力を反転させた信号とが入力されるAND回路とを備え、前記AND回路の出力が前記スイッチング素子に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ制御装置。   The control unit includes an OR circuit to which an output of the switching unit and an output of any one of the sensors or a signal obtained by inverting the output are input, an output of the OR circuit, and an output of the other one of the sensors Or an AND circuit to which a signal obtained by inverting the output is input, and an output of the AND circuit is connected to the switching element. The motor control apparatus described.
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