JP2009183140A - Motor drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータ制御システムに係わるものであり、特にパワーアシスト制御を実現するモータ制御システムに関するものである。本発明のモータ制御システムは、電気自動車、電機建設機械、電気農業器具、電動ロボット制御、電動パワーアシスト装置(例えば、電気自転車、カセットのローディング−イジェクト装置)、電動玩具、電動飛行機等に利用される。 The present invention relates to a motor control system, and more particularly to a motor control system that realizes power assist control. The motor control system of the present invention is used for an electric vehicle, an electric construction machine, an electric agricultural instrument, an electric robot control, an electric power assist device (for example, an electric bicycle, a cassette loading / ejecting device), an electric toy, an electric airplane, and the like. The
本発明に関連する従来技術として、コンパクトディスクのローディング ・イジェクト装置が存在する(例えば、特開平9−139002号公報)。このものは、CDドライブのトレーに外部からの応力が作用すると、加速検出器が働き、この加速検出器からの信号によりCPUが駆動部を駆動させて、トレーを加速してコンパクトディスクを再生・記録装置へローディングさせていた。 As a conventional technique related to the present invention, there is a compact disk loading / ejecting apparatus (for example, JP-A-9-139002). In this case, when external stress acts on the CD drive tray, the acceleration detector works, and the CPU drives the drive unit with the signal from this acceleration detector to accelerate the tray and reproduce the compact disc. It was loaded into the recording device.
従来のように、負荷に対するパワーアシスト機構の制御を、センサからの信号に基づいてCPUが一旦演算を行い、この演算結果によって駆動部をアシスト制御する方式であると、センサ出力に高速に応答できない問題がある。そこで、この発明は、センサ出力に高速に応答可能なパワーアシスト用モータ制御システムを提供することを目的とするものである。 As in the past, if the CPU performs a calculation once based on the signal from the sensor and controls the drive unit based on the result of the calculation, the control of the power assist mechanism for the load cannot be responded to the sensor output at high speed. There's a problem. Accordingly, an object of the present invention is to provide a power assist motor control system capable of responding to sensor output at high speed.
前記目的を達成するために本発明は、固定子と移動子を備え、この固定子及び移動子の一方は交互に異極に着磁された永久磁石かなり、他方は交互に異極に励磁可能な電磁コイルからなり、前記電磁コイルの励磁パターンを交互に切り替える交流信号からなる駆動信号を前記電磁コイルに出力する駆動制御部と、前記移動子の位置センサと、をさらに備え、前記移動子は負荷に接続されており、前記駆動制御部はこの負荷に対する応力の方向を判断し、当該方向に前記移動子を回転させる前記駆動信号を、前記位置センサからの出力に同期させて形成して、これを前記電磁コイルに出力するように構成してなるモータ駆動システムであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a stator and a moving element, one of which is a permanent magnet that is alternately magnetized with a different polarity, and the other can be excited with a different polarity. A drive control unit that outputs to the electromagnetic coil a drive signal consisting of an alternating current signal that alternately switches the excitation pattern of the electromagnetic coil, and a position sensor of the mover, the mover comprising: Connected to a load, the drive control unit determines a direction of stress with respect to the load, and forms the drive signal for rotating the movable element in the direction in synchronization with an output from the position sensor, This is a motor drive system configured to output this to the electromagnetic coil.
本発明の好適な形態において、前記固定子は、第1の磁性体と第2の磁性体の2相からなり、前記移動子はこの磁性体間に配置され、前記第1及び第2の磁性体に対して所定方向に相対的に移動可能な第3の磁性体からなり、前記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれは、交互に異極に励磁可能な複数の電磁コイルを順番に配置してなる構成を備えており、前記第3の磁性体は、交互に異極に着磁された永久磁石を順番に配置してなる構成を備えており、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体は、第1の磁性体の電磁コイルと第2の磁性体の電磁コイルとが互いに配列ピッチ差を持つように配置された構成を備えてなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the stator is composed of two phases of a first magnetic body and a second magnetic body, and the mover is disposed between the magnetic bodies, and the first and second magnetic bodies are arranged. The first magnetic body and the second magnetic body each include a plurality of electromagnetic coils that can be alternately excited with different polarities. The third magnetic body has a configuration in which permanent magnets alternately magnetized with different polarities are sequentially arranged, and the first magnetic body has a configuration in which the first magnetic body is arranged in order. The second magnetic body has a configuration in which the electromagnetic coil of the first magnetic body and the electromagnetic coil of the second magnetic body are arranged so as to have an arrangement pitch difference.
さらに、2個の励磁コイルN/S極側とS/N極側を一組とした複数のN組を等間隔に配置した相を形成し、この相を少なくとも2相設け各相の励磁コイル配置に角度差を設けて配置させて此れを前記固定子とし、かつ各相を対面させその間に前記移動子を設けてなる。さらに、前記駆動制御部は前記駆動信号のデューティ比制御手段である。さらに、前記駆動制御部は、駆動信号が供給される固定子を選択する手段を備える。 Further, a plurality of N sets, each having two excitation coils N / S pole side and S / N pole side, are arranged at equal intervals, and at least two phases are provided. An arrangement is provided with an angular difference, which is used as the stator, and the phases are opposed to each other, and the movable element is provided between them. Further, the drive control unit is a duty ratio control means for the drive signal. Further, the drive control unit includes means for selecting a stator to which a drive signal is supplied.
さらに本発明は、複数相の固定子と移動子と、前記固定子を交互に異極に励磁させる励磁手段と、前記移動子に接続された負荷と、前記励磁手段に励磁信号を出力する制御回路と、前記移動子を交互に異極に着磁させる着磁手段と、前記負荷に対する応力が加わった際に、前記制御回路の前記固定子の一相に前記励磁信号を出力し、次いで、前記応力の方向に前記負荷が動作するように残りの一相の固定子に前記励磁信号を出力するように前記制御回路を制御する手段と、を備えるモータの駆動システムである。 Furthermore, the present invention provides a multi-phase stator and moving element, exciting means for alternately exciting the stator to different polarities, a load connected to the moving element, and a control for outputting an excitation signal to the exciting means. A circuit, magnetizing means for alternately magnetizing the mover to different polarities, and when the stress on the load is applied, the excitation signal is output to one phase of the stator of the control circuit, and And a means for controlling the control circuit to output the excitation signal to the remaining one-phase stator so that the load operates in the direction of the stress.
固定子と移動子を備え、この固定子及び移動子の一方は交互に異極に着磁された永久磁石かなり、他方は交互に異極に励磁可能な電磁コイルからなり、前記電磁コイルの励磁パターンを交互に切り替える交流信号からなる駆動信号を前記電磁コイルに出力する駆動制御部と、前記移動子の位置センサと、をさらに備え、前記移動子は負荷に接続されており、前記駆動制御部はこの負荷に対する応力の方向を判断し、当該方向に前記移動子を回転させる前記駆動信号を、前記位置センサからの出力に同期させて形成して、これを前記電磁コイルに出力するように構成してなるモータの駆動システムであることを特徴とするものである。本発明によれば、始動後センサ出力に同期させて駆動信号を形成するために、センサ出力に高速に応答可能なパワーアシスト用モータ制御システムを提供することができる。 A stator and a mover are provided, and one of the stator and the mover is a permanent magnet that is alternately magnetized with a different polarity, and the other is an electromagnetic coil that can be alternately excited with a different polarity. A drive control unit that outputs a drive signal composed of an alternating current signal for alternately switching patterns to the electromagnetic coil; and a position sensor for the mover, wherein the mover is connected to a load, and the drive control unit Is configured to determine the direction of stress with respect to the load, form the driving signal for rotating the moving element in the direction in synchronization with the output from the position sensor, and output this to the electromagnetic coil. This is a motor drive system. According to the present invention, it is possible to provide a power assist motor control system capable of responding to a sensor output at high speed in order to form a drive signal in synchronization with a sensor output after starting.
図1乃至図4は、本発明に係わる励磁駆動されるモータの駆動原理を示す模式図を示したものである。このモータは、第1の磁性体(A相コイル)10及び第2の磁性体(B相コイル)12の間に第3の磁性体14を介在させた構成を備えている。これら磁性体は環状(円弧状、円状)或いは直線状のいずれに構成されても良い。磁性体が環状に形成された場合は、第3の磁性体又は第1・第2磁性体のいずれかがロータとして機能し、磁性体がリニアに形成された場合には、いずれかがスライダとなる。例えば、第1の磁性体及び第2の磁性体は固定子に相当させ、第3の磁性体は移動子に相当させる。
1 to 4 are schematic views showing the driving principle of an excitation driven motor according to the present invention. This motor has a configuration in which a third
第1の磁性体10は、交互に異極に励磁可能なコイル16が、所定間隔、好適には、均等間隔を介して順番に配列された構成を備えている。この第1の磁性体の等価回路図を図5に示す。図1−図4によれば、後述のとおり、2相の励磁コイルには、始動回転中(2π)中常時全コイルを既述した極性で励磁させている。したがって、ロータやスライダ等の被駆動手段を高トルクで回転・駆動することが可能となる。
The first
図5(1)に示すように、複数の電磁コイル16(磁性単位)が等間隔に直列に接続されている。符号18Aはこの磁気コイルに周波数パルス信号を印加する励磁回路のブロックである。この励磁回路から電磁コイル16にコイルを励磁させるための励磁信号を流したとき、隣接するコイル間で交互に磁極の向きが変わるように、各コイルが励磁されるように予め設定されている。図5(2)に示すように、電磁コイル16が並列に接続されていても良い。
As shown in FIG. 5A, a plurality of electromagnetic coils 16 (magnetic units) are connected in series at equal intervals.
この励磁回路(駆動制御回路)18Aから第1の磁性体10の電磁コイル16に、供給される励磁電流の極性の方向を所定の周期で交互に切り替えるための周波数を持った信号を印加すると、図1乃至図4に示すように、第3磁性体14の側の極性がN極→S極→N極と交互に変化する磁気パターンが形成される。周波数パルス信号が逆極性になると、第1磁性体の第3磁性体側の極性がS極→N極→S極と交互に変化する磁気パターンが発生する。この結果、第1の磁性体10に現れる励磁パターンは周期的に変化する。
When a signal having a frequency for alternately switching the direction of the polarity of the excitation current supplied is applied to the
第2の磁性体12の構造は、第1磁性体10と同様であるが、第2磁性体の電磁コイル18は第1磁性体の電磁コイル16に対して位置的にずれて配列されている点が異なる。すなわち、特許請求の範囲に記載されているように、第1磁性体のコイルの配列ピッチと第2磁性体のコイルの配列ピッチとが所定のピッチ差(角度差)を持つように設定されている。このピッチ差は、永久磁石(第3の磁性体)14がコイル16,18に対して励磁電流の周波数の1周期(2π)に対応して動く距離、すなわち、1対のN極とS極の合計距離、それの1/4であるπ/2に対応する距離が好適である。
The structure of the second
次に第3磁性体14について説明する。図1乃至図4に示されるように、この第3磁性体14は、第1の磁性体及び第2の磁性体の間に配置されており、交互に逆の極性を持った複数の永久磁石20(黒く塗り潰されている。)が線状(直線或いは円弧状)に、所定間隔、好適には均等間隔を介して配列されている。円弧状とは、完全な円、楕円など閉じられたループの他、不特定環状構造や、半円、扇型をも包含する。
Next, the third
第1の磁性体10と第2の磁性体12とは等距離を介して、例えば平行に配置されており、第1の磁性体と第2の磁性体との中心位置に第3の磁性体14が配置されている。第3の磁性体において個々の永久磁石の配列ピッチは、殆ど第1磁性体10及び第2磁性体12における磁気コイルの配列ピッチと同じである。
The first
次に第1磁性体10と第2磁性体12との間に既述の第3磁性体14が配置された磁気体構造の動作を、図1乃至図4を利用して説明する。既述の励磁回路(図5の18である。後に説明する。)によって、ある瞬間において第1磁性体及び第2磁性体の電磁コイル16,18には、図1の(1)に示すような励磁パターンが発生する。
Next, the operation of the magnetic body structure in which the above-described third
この時、第1磁性体10の第3磁性体14側に臨む表面の各コイル16には、→S→N→S→N→S→のパターンで磁極が生じ、第2磁性体12の第3磁性体14側に臨む表面のコイル18には、→N→S→N→S→N→のパターンで磁極が生じる。ここで、図中実線で表示される矢印は引力を示し、一点鎖線で表示される矢印は反力を示す。
At this time, a magnetic pole is generated in a pattern of → S → N → S → N → S → on each
次の瞬間、(2)に示すように、第1の磁性体に駆動回路18(図5)を介して印加されるパルス波の極性が反転すると、(1)の第1の磁性体10のコイル16に発生する磁極と第3の磁性体14の表面の永久磁石20の磁極との間に反発力が発生し、一方、第2の磁性体12のコイル18に発生している磁極と第3の磁性体14の永久磁石の表面の磁極との間に引力が発生しているために、(1)乃至(5)に示すように、第3の磁性体は、図示右方向に順次移動する。
At the next moment, as shown in (2), when the polarity of the pulse wave applied to the first magnetic body via the drive circuit 18 (FIG. 5) is reversed, the first
第2の磁性体12のコイル18に、第1の磁性体の励磁電流とは位相がずれたパルス波が印加されており、(6)乃至(8)に示すように、第2の磁性体12のコイル18の磁極と第3の磁性体14の永久磁石20の表面の磁極とが反発して第3の磁性体14をさらに右方向に移動させる。(1)乃至(8)は永久磁石がπに対応する距離を移動した場合を示しており、(9)乃至(16)が残りのπに対応する距離を移動した場合、すなわち、(1)乃至(16)で電磁コイル16,18に供給される周波数信号の1周期分(2π)に相当する距離を第3の磁性体が第1・第2磁性体に対して相対的に移動する。
A pulse wave that is out of phase with the exciting current of the first magnetic body is applied to the
このように、第1の磁性体(A相)と第2の磁性体(B相)とに互いに位相が異なる周波数信号をそれぞれ供給することにより、第3の磁性体14をリニアにスライドさせることができるか、或いは第3の磁性体14をロータとして回転させることができる。
In this manner, the third
第1の磁性体、第2の磁性体、及び第3の磁性体を円弧状にすると、図1に示す磁気構造は回転ロータを構成するものとなり、これら磁性体を直線状に形成すると、この磁気構造はリニアモータを構成するものとなる。すなわち、これら磁性体の構造によって、モータ等の回転駆動体を実現できる。 When the first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body are formed in an arc shape, the magnetic structure shown in FIG. 1 constitutes a rotating rotor. When these magnetic bodies are formed in a linear shape, The magnetic structure constitutes a linear motor. That is, a rotary drive body such as a motor can be realized by the structure of these magnetic bodies.
この磁気構造によれば、第3の磁性体は第1の磁性体及び第2の磁性体から磁力を受けて動くことができるために、第3の磁性体を動かす際のトルクが大きくなり、トルク/重量バランスが優れたものになるので、高トルクで駆動可能な小型モータを提供することが可能となる。 According to this magnetic structure, since the third magnetic body can move by receiving magnetic force from the first magnetic body and the second magnetic body, the torque when moving the third magnetic body increases, Since the torque / weight balance is excellent, it is possible to provide a small motor that can be driven with high torque.
図6は第1の磁性体の電磁コイル(A相電磁コイル)16、及び第2の磁性体の電磁コイル(B相電磁コイル)18に励磁電流を印加するための励磁回路(駆動制御回路)の一例を示すブロック図である。この励磁回路は、A相電磁コイル16及びB相電磁コイル18にそれぞれ制御されたパルス周波数信号を供給するように構成されている。符号30は水晶発振器であり、符号32Iはこの発振周波数信号をM分周して基準パルス信号を発生させるためのD−PLL回路である。
FIG. 6 shows an excitation circuit (drive control circuit) for applying an excitation current to the first magnetic electromagnetic coil (A phase electromagnetic coil) 16 and the second magnetic electromagnetic coil (B phase electromagnetic coil) 18. It is a block diagram which shows an example. This excitation circuit is configured to supply controlled pulse frequency signals to the A-phase
符号34は第3の磁性体(この場合はロータ)14の回転速度に対応した位置検出信号を発生するセンサである。このセンサとしてはホールセンサ(磁気センサ)、光学式のものが好適に選択できる。磁気ロータには永久磁石の数に対応する数のホールが形成され、このホールがセンサに対応すると、センサはホールの箇所を通過する毎にパルスを発生させる。符合34Aは、A相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのA相側センサであり、符号34Bは、B相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのB相側センサである。
Reference numeral 34 denotes a sensor that generates a position detection signal corresponding to the rotational speed of the third magnetic body (in this case, the rotor) 14. As this sensor, a Hall sensor (magnetic sensor) or an optical sensor can be suitably selected. The number of holes corresponding to the number of permanent magnets is formed in the magnetic rotor. When this hole corresponds to the sensor, the sensor generates a pulse every time it passes through the hole.
このセンサ34A,Bからのパルス信号はそれぞれ、第1・第2の磁性体に励磁電流を供給するためのドライバ32に出力されている。符号33はCPUでありD―PLL回路32I及びドライバ32に所定の制御信号を出力する。符合32Gは、A相コイルに励磁信号を出力するA相バッファ、32Hは、B相コイルに励磁信号を出力するB相バッファである。
The pulse signals from the
この駆動制御部は、図7に示すように、A相コイル,B相コイル始動制御部302と、センサ追従制御部304から構成されている。始動制御部は、モータの付加に加わる応力によるモータの始動を制御するものであり、センサ追従制御部はモータの始動後基本波をバッファ部に供給することの必要なしに、各相コイルに供給される信号波を、各相センサからの検出パルスをドライバに帰還させてこれに追従させ、かつこれに同期させて作る動作を実行する。水晶発信器30からの周波数がD−PLL32Iによって分周されて、これが駆動制御部300に供給されている。
As shown in FIG. 7, the drive control unit includes an A phase coil, a B phase coil
図7において、CPU33からの回転開始/停止指示306と回転方向指示308が始動制御部302とセンサ追従制御部304に入力されている。310はマルチプレクサであり、始動制御部からの制御出力とセンサ追従制御部からの出力とを切り換る。前記D−PLL32Iからの出力(基本波)は、始動制御部302に供給されている。マルチプレクサ310には、始動制御部302からの出力、センサ追従制御部304からの出力(A相駆動、B相駆動)と、を切り換る切替指令値が始動制御部302からマルチプレクサの入力端子SELに出力される。
In FIG. 7, a rotation start / stop instruction 306 and a
始動制御部302は、始動制御フェーズからセンサ追従制御フェーズに制御態様を変換するための出力Tiをマルチプレクサ310及びセンサ追従制御部304へ出力する。符号312はPWM制御部であり、CPU33からのデューティ比指令値340に基づいて、各相コイルに供給される駆動信号のデューティ比が変更される。
The
図8は、本発明に係わる磁性体をシンクロナスモータとして具体化したものであり、(1)は当該モータの斜視図、(2)はモータ(第3磁性体)の概略平面図、(3)はその側面図、(4)はA相電磁コイル(第1磁性体)、(5)はB相電磁コイル(第2磁性体)を示したものである。図8に付された符号は、既述の図において対応する構成部分と同じものである。 FIG. 8 shows a magnetic material according to the present invention embodied as a synchronous motor. (1) is a perspective view of the motor, (2) is a schematic plan view of the motor (third magnetic material), (3 ) Is a side view thereof, (4) is an A phase electromagnetic coil (first magnetic body), and (5) is a B phase electromagnetic coil (second magnetic body). The reference numerals given in FIG. 8 are the same as the corresponding components in the above-described drawings.
このモータは、ステータに相当する一対のA相磁性体10とB相磁性体12を備え、そしてモータを構成する既述の第3の磁性体14とを備え、A相磁性体とB相磁性体との間に、円環状のロータ(第3磁性体)14が軸37を中心に回転自在に配置されている。ロータと回転軸は一体に回転するように、回転軸37はロータの中心にある回転軸用開口孔に圧入されている。図8の(2)、(4)、(5)に示すように、ロータには6つの永久磁石が円周方向に均等に設けられ、そして永久磁石の極性は交互に反対になるようになっており、ステータには6つの電磁コイルが円周方向に均等に設けられている。
This motor includes a pair of A-phase
A相センサ34AとB相センサ34Bとが、特定の距離T(π/2に相当する距離)を介してA相磁性体(第1磁性体)のケース内面側壁に設けられている。A相センサ34AとB相センサ34Bとの距離には、A相コイル16に供給される周波数信号とB相コイル18に供給される周波数信号とに所定の位相差を設けるために相当する値が適用される。
The
既述のとおり、ロータの円周方向の縁には、均等に複数(例えば、ロータの円周方向に均等に配置してある永久磁石の数分、この実施例では6個)のホール35が形成されている。センサは、発光部と受光部からなる。このホールにはセンサの発光部からの赤外光を常時反射して位置検出時に吸収する部材が適用されている。ロータの本体は、絶縁物あるいは導体によって形成される。
As described above, a plurality of
今、A相・B相センサは、ロータ14が回転している間既述のホール35がこのセンサを通過する都度、パルスを発生する。すなわち、ホール35には光を吸収する凹溝又は光吸収材が設けられ、ホールがセンサを通過する都度、センサの受光部は発光部から発光された光を受光しない。したがって、センサは、ロータ14の回転速度とホールの数に応じて所定の周波数でパルス波を発生する。
Now, the A-phase / B-phase sensor generates a pulse each time the above-described
ロータは負荷に接続されており、既述の電磁コイル16,18に駆動信号を供給してロータを回転させ、ロータをして負荷のパワーアシストを行わせる。始動制御部302は、負荷に応力が加わった当初は、A相センサ又はB相センサの信号を捕らえて、A相又はB相の何れかの相の電磁コイルのみに駆動信号を出力する。これはアイドル期間に相当する。始動制御部は負荷の回転方向を判定し、この判定後残りの相の電磁コイルにも駆動信号を供給する。この期間は全駆動期間(センサ追従制御)に相当する。
The rotor is connected to a load, and a drive signal is supplied to the above-described
この期間においては、2相の電磁コイルに駆動信号が供給されるために、ロータを強力に回転させる。すなわち、負荷をパワーアシストによって駆動させることができる。このようなパワーアシスト機構は例えば、パワーアシスト付電動自転車に適用することができる。負荷の駆動方向はA相センサとB相センサからの出力の順番やタイミングによってCPUが判定することができる。 During this period, since the drive signal is supplied to the two-phase electromagnetic coil, the rotor is rotated strongly. That is, the load can be driven by power assist. Such a power assist mechanism can be applied to an electric bicycle with power assist, for example. The CPU can determine the load driving direction based on the order and timing of the outputs from the A-phase sensor and the B-phase sensor.
パワーアシストの程度は、全駆動期間中に両相の電磁コイルに出力される駆動電流のデューティ比を変更することによって可能である。例えば、負荷に加わる応力や負荷の回転速度を検出して、応力が大きく回転速度が小さいときにはアシストを強力に必要とすると判断してデューティ比を大きなパーセントとし、その逆の場合にはアシストを余り必要としないと判断してデューティ比を小さなパーセントとする。 The degree of power assist can be achieved by changing the duty ratio of the drive current output to the two-phase electromagnetic coils during the entire drive period. For example, the stress applied to the load and the rotation speed of the load are detected, and when the stress is large and the rotation speed is low, it is determined that the assist is strongly required and the duty ratio is set to a large percentage, and in the opposite case, the assist is excessive. Judging that it is not necessary, the duty ratio is set to a small percentage.
図9は、デューティ比制御された駆動信号の波形特性図であり、A相,B相の各駆動出力のH期間がCPUからの制御の下でデューティ比が変更される。例えば、モータ(負荷)の最大トルク必要時(全アシスト時)ではデューティ比を100%とし、それ以外の例えば、モータの定速運転移行後、低負荷時等ではデューティを下げれば良い。CPUは、A相側の磁性体,B相側の磁性体からのセンサ出力を計測することによりモータの負荷変動を求めて、所定のデューティ比をメモリに設定記憶されたテーブルから決定する。この駆動信号は極性が交互に変わる矩形波の交流信号であり、A相コイル,B相コイルの各相にそれぞれ2相の駆動信号が供給される。 FIG. 9 is a waveform characteristic diagram of a drive signal whose duty ratio is controlled, and the duty ratio is changed under the control of the CPU during the H period of each of the A-phase and B-phase drive outputs. For example, the duty ratio may be set to 100% when the maximum torque of the motor (load) is necessary (when all assists are required), and the duty may be decreased at other times, for example, after shifting to constant speed operation of the motor. The CPU obtains a load change of the motor by measuring sensor outputs from the magnetic material on the A phase side and the magnetic material on the B phase side, and determines a predetermined duty ratio from a table set and stored in the memory. This drive signal is a rectangular wave AC signal whose polarity changes alternately, and a two-phase drive signal is supplied to each phase of the A-phase coil and the B-phase coil.
図10は図7の回路における波形図を示すものであり、(1)はA相センサの出力値、(2)はB相センサの出力値、(3)はA相コイルへの駆動信号波形、(4)はB相コイルへの駆動信号波形である。aは初期設定領域、bは待機領域、cは既述のアイドル期間、dは既述の全駆動期間である。 FIG. 10 shows waveforms in the circuit of FIG. 7, where (1) is the output value of the A phase sensor, (2) is the output value of the B phase sensor, and (3) is the drive signal waveform to the A phase coil. , (4) are drive signal waveforms to the B-phase coil. a is the initial setting area, b is the standby area, c is the idle period described above, and d is the entire driving period described above.
先ず、aの期間においてCPUは、A相電磁コイルにのみにH信号を一定時間出力してロータ14の位置を初期位置に設定する。これはシステム電源をONした際に実行される。次いで待機状態bにおいては、CPUは各相センサから出力を待っている。CPUにセンサからの出力が入力されると、CPUはセンサ出力値からロータの移動方向(回転方向)を検出し(b)、次いで始動制御部302にアイドル期間cに至った制御ステイタス設定信号を供給し、この設定によって始動制御部は、A相センサの出力値に同期させてA相電磁コイル34Aにのみ駆動信号を供給する。この間、1相の電磁コイルにのみ駆動信号が供給されているために、負荷及びロータ14はいずれの方向にも回転する。CPUはA相センサ,B相センサの出力状態を見て負荷及びロータの回転方向を判定する(b)。
First, in the period a, the CPU outputs an H signal only to the A-phase electromagnetic coil for a predetermined time to set the position of the
CPUがその判定を終了すると、マルチプレクサ310に出力切換指令を送る。これによりモータの制御スイテイタスは全駆動制御dに至る。この指令を受けたマルチプレクサはセンサ追従制御部304の出力をPWM制御部312に送るようにスイッチ機構が切り換えられる。センサ追従制御部はA相センサ34Aの出力値に同期してA相電磁コイル10に駆動矩形波信号を送り、B相センサ出力値に同期してB相電磁コイル14に矩形波信号を送る。各駆動信号のパターンはロータの回転方向にさらにロータを回す方向になるようなものになっている。CPUは応力検出手段(ポテンショメータ等)によって負荷に加わる応力を検出し、所定の値より検出値が高い場合に、アシスト制御必要状態と判定しても良い。
When the CPU finishes the determination, it sends an output switching command to the
センサ追従制御部304は、各相センサの出力(図10(3),(4))からフィリップフロップ(図10(5),(6))を介して各相コイルへの駆動信号を生成する。始動終了後のセンサ追従制御期間中、センサ追従制御部304は各相コイルへの駆動信号を生成することにD−PLLの出力を利用していない。PWM制御部では、各相コイルへの駆動出力のデューティ比が変更調整された後、或いは制御されてこれが各相コイルのバッファ回路32G,32Hに送られる。
The sensor follow-up
ここで説明した実施形態によれば、駆動制御部はA相磁性体及びB相磁性体への励磁信号を、センサの出力に追従させて形成しているために、モータの負荷変動に正確に対応した励磁信号を各相の磁性体に供給することができる。 According to the embodiment described here, the drive control unit forms the excitation signals for the A-phase magnetic body and the B-phase magnetic body so as to follow the output of the sensor. Corresponding excitation signals can be supplied to the magnetic material of each phase.
図11は既述のA相・B相バッファ回路(32G,H)の詳細図を示すものである。この回路は、A相電磁コイル又はB相電磁コイルにパルス波からなる励磁電流を印加する際のスイッチングトランジスタTR1乃至TR4を含んでいる。また、インバーター35Aを含んでいる。
FIG. 11 shows a detailed view of the aforementioned A-phase / B-phase buffer circuit (32G, H). This circuit includes switching transistors TR1 to TR4 for applying an exciting current made of a pulse wave to the A phase electromagnetic coil or the B phase electromagnetic coil. In addition, an
今、信号として「H」がバッファ回路に印加されると、TR1がオフ、TR2がオン、TR3がオン、TR4がオフになり、Ibの向きを持った励磁電流がコイルに印加される。一方、信号として「L」がバッファ回路に印加されると、TR1がオン、TR2がオフ、TR3がオフ、TR4がオンとなり、Ibとは反対のIaの向きを持った電流がコイルに印加される。したがって、A相の電磁コイルとB相の電磁コイルのそれぞれの励磁パターンを交互に変化することができる。このことは図1において説明したとおりである。 Now, when “H” is applied as a signal to the buffer circuit, TR1 is turned off, TR2 is turned on, TR3 is turned on, TR4 is turned off, and an exciting current having the direction of Ib is applied to the coil. On the other hand, when “L” is applied to the buffer circuit as a signal, TR1 is turned on, TR2 is turned off, TR3 is turned off, TR4 is turned on, and a current having a direction of Ia opposite to Ib is applied to the coil. The Accordingly, the excitation patterns of the A-phase electromagnetic coil and the B-phase electromagnetic coil can be changed alternately. This is as explained in FIG.
前記図10ではA相コイル及びB相コイルのいずれにも駆動信号波が供給されるが、負荷状態に応じていずれか一方、又はその両方にするように選択しても良い。駆動制御部がバッファ回路を制御することによって達成される。 In FIG. 10, the drive signal wave is supplied to both the A-phase coil and the B-phase coil, but either one or both may be selected according to the load state. This is achieved by the drive controller controlling the buffer circuit.
10:第1磁性部材、12:第2磁性部材、14:第3磁性部材、16,18:電磁コイル、20:永久磁石、300:励磁駆動側モータのドライバ 10: first magnetic member, 12: second magnetic member, 14: third magnetic member, 16, 18: electromagnetic coil, 20: permanent magnet, 300: driver for excitation drive side motor
Claims (6)
前記電磁コイルの励磁パターンを交互に切り替える交流信号からなる駆動信号を前記電磁コイルに出力する駆動制御部と、前記移動子の位置センサと、をさらに備え、
前記移動子は負荷に接続されており、前記駆動制御部はこの負荷に対する応力の方向を判断し、当該方向に前記移動子を回転させる前記駆動信号を、前記位置センサからの出力に同期させて形成して、これを前記電磁コイルに出力するように構成してなるモータ駆動システム。 A stator and a mover are provided, and one of the stator and the mover is made of a permanent magnet alternately magnetized with a different polarity, and the other is made of an electromagnetic coil that can be alternately excited with a different polarity,
A drive control unit that outputs to the electromagnetic coil a drive signal composed of an alternating current signal that alternately switches the excitation pattern of the electromagnetic coil, and a position sensor of the mover,
The moving element is connected to a load, and the drive control unit determines a direction of stress with respect to the load, and synchronizes the driving signal for rotating the moving element in the direction with an output from the position sensor. A motor drive system configured to be formed and output to the electromagnetic coil.
前記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれは、交互に異極に励磁可能な複数の電磁コイルを順番に配置してなる構成を備えており、前記第3の磁性体は、交互に異極に着磁された永久磁石を順番に配置してなる構成を備えており、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体は、第1の磁性体の電磁コイルと第2の磁性体の電磁コイルとが互いに配列ピッチ差を持つように配置された構成を備えてなる請求項1記載のモータ制御システム。 The stator is composed of two phases of a first magnetic body and a second magnetic body, and the mover is disposed between the magnetic bodies and is relative to the first and second magnetic bodies in a predetermined direction. A third magnetic body that is movable
Each of the first magnetic body and the second magnetic body has a configuration in which a plurality of electromagnetic coils that can be alternately excited with different polarities are arranged in order, and the third magnetic body has an alternating configuration. The first magnetic body and the second magnetic body are composed of an electromagnetic coil of the first magnetic body and a second magnetic body. 2. The motor control system according to claim 1, comprising a configuration in which the magnetic coil and the electromagnetic coil are arranged so as to have an arrangement pitch difference.
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