JP2013165575A - Motor drive apparatus and brushless motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress noise resulting from a deviation of a magnetic sensor attachment position, an error in position detection, or the like.SOLUTION: A motor drive apparatus includes: a commutation timing generation part 47 for outputting a commutation timing signal Dp; a drive waveform generation part 42 for outputting a waveform signal Wd in accordance with a timing of the commutation timing signal Dp; and an inverter 44 that energizes a winding 16 on the basis of a drive pulse signal Pd that is pulse width modulated using the waveform signal Wd. When a rotation speed is in a change state, the commutation timing generation part 47 outputs the commutation timing signal Dp generated based on a sensor signal Ss for each phase at a first timing generation part and when the rotation speed is in a stationary state, the commutation timing generation part 47 outputs the commutation timing signal Dp generated based on a single sensor signal Ss at a second timing generation part.

Description

本発明は、例えばファンモータやブロアなどの送風機に使用されるブラシレスモータのモータ駆動装置およびこのモータ駆動装置を備えたブラシレスモータに関し、特に、磁気センサを利用したモータ駆動装置およびブラシレスモータに関する。   The present invention relates to a motor drive device for a brushless motor used in a blower such as a fan motor or a blower, and a brushless motor including the motor drive device, and more particularly to a motor drive device and a brushless motor using a magnetic sensor.

このようなブラシレスモータは、一般的にロータの回転位置を検出するために磁気センサを備えている。そして、磁気センサにより検出された回転位置情報に基づく転流タイミングでステータの巻線が通電駆動されることにより、ロータの回転位置や回転速度が制御される。ところが、例えば磁気センサの取付け位置がずれたりすると回転ムラなどが生じ、これによって回転音の増大などを招くという課題があった。   Such a brushless motor generally includes a magnetic sensor for detecting the rotational position of the rotor. Then, the stator winding is energized and driven at the commutation timing based on the rotational position information detected by the magnetic sensor, thereby controlling the rotational position and rotational speed of the rotor. However, for example, if the mounting position of the magnetic sensor is deviated, rotation unevenness or the like occurs, which causes an increase in rotational sound.

このため、従来、磁気センサからのセンサ信号を補正し、この補正したセンサ信号に基づいて転流タイミングを生成することで、磁気センサの取付け位置のずれによる影響を抑制した技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, conventionally, a technique has been proposed in which the sensor signal from the magnetic sensor is corrected and the commutation timing is generated based on the corrected sensor signal, thereby suppressing the influence due to the deviation of the mounting position of the magnetic sensor. (For example, refer to Patent Document 1).

一方、誘起電圧を利用した磁気センサレスや、磁気センサの個数を削減するとともに、回転ムラの低減を図るような技術が提案されている。このような技術の一例として、従来、3相駆動のブラシレスモータに対して、磁気センサと誘起電圧とによる位置情報を利用して、各相への励磁を切替えるための転流タイミングを生成し、回転ムラを図ったブラシレスモータ駆動装置がある(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, there have been proposed technologies that do not use a magnetic sensor using an induced voltage, reduce the number of magnetic sensors, and reduce rotation unevenness. As an example of such a technique, a conventional commutation timing for switching excitation to each phase is generated for a three-phase brushless motor using position information by a magnetic sensor and an induced voltage, There is a brushless motor driving device that achieves rotation unevenness (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2のような従来の技術では、次のような構成によって回転ムラを低減している。すなわち、まず、ロータの着磁パターンを磁気センサで読取ってロータの位置情報を得るとともに、回転中にステータの巻線から生じる誘起電圧を検出している。そして、モータの起動から所定時間までの間は、磁気センサによる位置情報から暫定の転流タイミングを設定する。所定時間後は、誘起電圧検出により得た位置情報で磁気センサによる位置情報を補正し、この補正された位置情報に基づいて転流タイミングを設定する。このような構成とすることにより、所定時間後の定常運転時には、誘起電圧に基づく位置情報によって回転制御するため、着磁パターンの誤差による回転ムラが抑制されることになる。   In the conventional technique such as Patent Document 2, uneven rotation is reduced by the following configuration. That is, first, the rotor magnetization information is read by a magnetic sensor to obtain rotor position information, and an induced voltage generated from the stator winding during rotation is detected. And a temporary commutation timing is set from the positional information by a magnetic sensor between starting of a motor and predetermined time. After a predetermined time, the position information obtained by the magnetic sensor is corrected with the position information obtained by detecting the induced voltage, and the commutation timing is set based on the corrected position information. With such a configuration, during steady operation after a predetermined time, rotation is controlled based on position information based on the induced voltage, so that rotation unevenness due to an error in the magnetization pattern is suppressed.

特開2005−110363号公報JP 2005-110363 A 特開2000−295890号公報JP 2000-295890 A

しかしながら、従来の特許文献1のようなブラシレスモータ駆動装置では相ごとに位置信号を補正する。このため、補正によって回転精度は高まるものの、位置信号の基となる磁気センサの取付誤差に起因するセンサ信号のタイミング誤差を完全にゼロには補正できないため、この相間の残留タイミング誤差に起因する回転変動が音となって現れ、騒音を高めるおそれがあった。この相間のタイミング誤差に起因する騒音は3相全波駆動モータの場合ロータの着磁極数の高調波となり、相間のタイミング誤差が無い場合の騒音の周波数であるロータの着磁極数の3倍の高調波に比べて、多くの高調波が発生するため耳障りな騒音となる。特に、ブラシレスモータを車載用の送風機に利用するような場合、搭乗者に近い位置に空気の吸入口や吹き出し口が設定されることが少なくないためより低騒音化が重要である。   However, the conventional brushless motor driving apparatus as in Patent Document 1 corrects the position signal for each phase. For this reason, although the rotation accuracy is improved by the correction, the timing error of the sensor signal due to the mounting error of the magnetic sensor that is the basis of the position signal cannot be completely corrected to zero, so the rotation due to the residual timing error between the phases The fluctuation appears as sound, which may increase noise. In the case of a three-phase full-wave drive motor, the noise resulting from the timing error between the phases is a harmonic of the number of magnetic poles of the rotor, and is three times the number of magnetic poles of the rotor, which is the frequency of noise when there is no timing error between phases. Compared to the harmonics, many harmonics are generated, which is annoying noise. In particular, when a brushless motor is used in an in-vehicle blower, it is important to reduce noise because an air inlet and outlet are often set near the passenger.

また、従来の特許文献2のようなブラシレスモータ駆動装置では、誘起電圧を検出する必要があり、この誘起電圧を正確に検出しないとその検出誤差が回転ムラに影響するという課題があった。さらに、誘起電圧を正確に検出しようとすると、巻線への通電を停止した状態でモータを惰走させる必要がある。このように通電を停止させると、通電波形に歪が生じ、この歪が騒音を引き起こすという課題もあった。特に、特許文献2のような手法では、定常運転中に通電停止させる必要があり、騒音として認識されやすかった。   Further, in the conventional brushless motor driving apparatus as in Patent Document 2, it is necessary to detect the induced voltage, and there is a problem that if the induced voltage is not accurately detected, the detection error affects the rotation unevenness. Furthermore, to detect the induced voltage accurately, it is necessary to run the motor in a state in which the energization to the winding is stopped. When the energization is stopped in this way, there is a problem that distortion occurs in the energization waveform, and this distortion causes noise. In particular, in the technique as disclosed in Patent Document 2, it is necessary to stop energization during steady operation, and it is easy to be recognized as noise.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、磁気センサ取付け位置のずれや位置検出の誤差などに基づく騒音を抑制するようにモータ駆動するモータ駆動装置およびこのモータ駆動装置を備えたブラシレスモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and a motor drive device that drives a motor so as to suppress noise based on a displacement of a magnetic sensor mounting position, an error in position detection, and the like, and the motor drive device It aims at providing a brushless motor provided with.

上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動装置は、永久磁石を保持したロータと相ごとの巻線を巻回したステータとを備えたブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、永久磁石に対向して配置した複数の磁気センサのセンサ信号に基づいて、転流のタイミングを示す転流タイミング信号を生成して出力する転流タイミング生成部と、巻線を駆動するための波形信号を生成し、転流タイミング信号のタイミングに従って波形信号を出力する駆動波形生成部と、供給された波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成するPWM回路と、駆動パルス信号に基づいて巻線を通電するインバータとを備える。さらに、転流タイミング生成部は、磁気センサからの相ごとのセンサ信号に基づき、転流タイミング信号を生成する第1のタイミング生成部と、磁気センサからの1つのセンサ信号に基づき、転流タイミング信号を生成する第2のタイミング生成部とを有する。そして、転流タイミング生成部は、ロータの回転速度が変化状態のときには、第1のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力し、ロータの回転速度が定常状態のときには、第2のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力する構成である。   In order to achieve the above object, a motor driving device according to the present invention is a motor driving device for driving a brushless motor including a rotor holding a permanent magnet and a stator wound with a winding for each phase. A commutation timing generation unit that generates and outputs a commutation timing signal indicating a commutation timing based on sensor signals of a plurality of magnetic sensors disposed opposite to the waveform sensor, and a waveform signal for driving the winding A drive waveform generation unit that generates and outputs a waveform signal according to the timing of the commutation timing signal, a PWM circuit that generates a drive pulse signal that is pulse-width modulated by the supplied waveform signal, and a winding based on the drive pulse signal And an inverter to be energized. Furthermore, the commutation timing generation unit generates a commutation timing signal based on a first timing generation unit that generates a commutation timing signal based on the sensor signal for each phase from the magnetic sensor, and a commutation timing based on one sensor signal from the magnetic sensor. And a second timing generation unit that generates a signal. The commutation timing generation unit outputs the commutation timing signal generated by the first timing generation unit when the rotation speed of the rotor is in a changing state, and the second timing when the rotation speed of the rotor is in a steady state. It is the structure which outputs the commutation timing signal produced | generated by the production | generation part.

また、本発明のブラシレスモータは、このようなモータ駆動装置を備えている。   Further, the brushless motor of the present invention includes such a motor driving device.

この構成により、モータ起動時など回転速度が変化している期間は、各相に対応させた磁気センサを利用して回転数の変化に追従し、精度よく回転制御できる。さらに、回転速度が一定となる定常運転時には、1つの磁気センサに基づく位置情報によって回転制御するため、磁気センサごとの残留タイミング誤差に基づく騒音の発生も抑制できる。   With this configuration, during a period when the rotation speed is changing, such as when the motor is started, the rotation can be accurately controlled by following the change in the number of rotations using a magnetic sensor corresponding to each phase. Further, during steady operation where the rotation speed is constant, rotation control is performed based on position information based on one magnetic sensor, so that generation of noise based on residual timing errors for each magnetic sensor can also be suppressed.

本発明のモータ駆動装置およびブラシレスモータによれば、回転速度の変化時や定常時に適応させて回転制御するため、磁気センサの位置ずれや検出誤差などに基づく騒音を抑制したモータ駆動装置およびブラシレスモータを提供できる。   According to the motor drive device and the brushless motor of the present invention, since the rotation control is adapted to change at the time of rotation speed or in a steady state, the motor drive device and the brushless motor that suppress noise based on the positional deviation or detection error of the magnetic sensor. Can provide.

本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの断面を示す図The figure which shows the cross section of the brushless motor provided with the motor drive device in embodiment of this invention 同モータ駆動装置を備えたブラシレスモータのモータケースの内部を上面から示す図The figure which shows the inside of the motor case of the brushless motor provided with the motor drive device from the upper surface 同モータ駆動装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the motor drive device 同モータ駆動装置の転流タイミング生成部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the commutation timing production | generation part of the motor drive device 同モータ駆動装置の転流タイミング生成部の他の構成例を示すブロック図The block diagram which shows the other structural example of the commutation timing production | generation part of the motor drive device

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置およびそれを備えたブラシレスモータについて図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a motor driving device and a brushless motor including the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータ10の断面を示す図である。本実施の形態では、ロータがステータの内周側に回転自在に配置されたインナロータ型のブラシレスモータの例を挙げて説明する。本実施の形態のブラシレスモータ10は、複数相の巻線を有しており、各相がパルス幅変調(以下、適宜、PWMと呼ぶ)された信号で駆動されて回転動作する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a view showing a cross section of a brushless motor 10 provided with a motor drive device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example of an inner rotor type brushless motor in which a rotor is rotatably disposed on an inner peripheral side of a stator will be described. The brushless motor 10 of the present embodiment has a plurality of phases of windings, and each phase is driven by a pulse-width modulated (hereinafter referred to as PWM) signal to rotate.

図1に示すように、ブラシレスモータ10は、ステータ11、ロータ12、回路基板13およびモータケース14を備えている。モータケース14は密封された円筒形状の金属で形成されており、ブラシレスモータ10は、このようなモータケース14内にステータ11、ロータ12および回路基板13を収納した構成である。モータケース14は、ケース本体14aとケース蓋14bとで構成され、ケース本体14aにケース蓋14bを装着することで略密封されたモータケース14となる。   As shown in FIG. 1, the brushless motor 10 includes a stator 11, a rotor 12, a circuit board 13, and a motor case 14. The motor case 14 is formed of a sealed cylindrical metal, and the brushless motor 10 has a configuration in which the stator 11, the rotor 12, and the circuit board 13 are accommodated in the motor case 14. The motor case 14 includes a case main body 14a and a case lid 14b. The motor case 14 is substantially sealed by attaching the case lid 14b to the case main body 14a.

図1において、ステータ11は、ステータ鉄心15に相ごとの巻線16を巻回して構成される。本実施の形態では、互いに120度位相が異なるU相、V相、W相とする3つの相に区分した巻線16をステータ鉄心15に巻回した一例を挙げて説明する。ステータ鉄心15は、内周側に突出した複数の突極を有している。また、ステータ鉄心15の外周側は概略円筒形状であり、その外周がケース本体14aに固定されている。   In FIG. 1, the stator 11 is configured by winding a winding 16 for each phase around a stator core 15. In the present embodiment, an example will be described in which a winding 16 divided into three phases of a U phase, a V phase, and a W phase that are 120 degrees out of phase with each other is wound around the stator core 15. The stator iron core 15 has a plurality of salient poles protruding toward the inner peripheral side. Further, the outer peripheral side of the stator core 15 has a substantially cylindrical shape, and the outer periphery thereof is fixed to the case main body 14a.

ステータ11の内側には、空隙を介してロータ12が挿入されている。ロータ12は、ロータフレーム17の外周に円筒形状の永久磁石18を保持し、軸受19で支持された回転軸20を中心に回転自在に配置される。すなわち、ステータ鉄心15の突極の先端面と永久磁石18の外周面とが対向するように配置されている。   A rotor 12 is inserted inside the stator 11 via a gap. The rotor 12 holds a cylindrical permanent magnet 18 on the outer periphery of the rotor frame 17, and is disposed so as to be rotatable around a rotating shaft 20 supported by a bearing 19. That is, the front end surface of the salient pole of the stator core 15 and the outer peripheral surface of the permanent magnet 18 are arranged to face each other.

さらに、このブラシレスモータ10には、各種の回路部品31を実装した回路基板13がモータケース14の内部に内蔵されている。これら回路部品31によって、モータを制御や駆動するためのモータ駆動装置が構成される。また、回路基板13には、ロータ12の回転位置を検出するために、ホール素子などによる磁気センサ38も実装されている。ステータ鉄心15には支持部材21が装着されており、回路基板13は、この支持部材21を介してモータケース14内に固定される。そして、U相、V相、W相それぞれの巻線16の端部が引出線16aとしてステータ11から引き出されており、回路基板13にそれぞれの引出線16aが接続されている。   Further, in the brushless motor 10, a circuit board 13 on which various circuit components 31 are mounted is built in a motor case 14. These circuit components 31 constitute a motor drive device for controlling and driving the motor. In addition, a magnetic sensor 38 such as a Hall element is mounted on the circuit board 13 in order to detect the rotational position of the rotor 12. A support member 21 is attached to the stator core 15, and the circuit board 13 is fixed in the motor case 14 via the support member 21. Ends of the U-phase, V-phase, and W-phase windings 16 are led out from the stator 11 as lead wires 16 a, and the lead wires 16 a are connected to the circuit board 13.

このような構成とするため、まず、ステータ11をケース本体14aの内部に挿入してケース本体14aの内面に固定し、次にロータ12、回路基板13をケース本体14aの内部に収納した後、ケース蓋14bをケース本体14aに固着することで、磁気センサやモータ駆動装置を内蔵したブラシレスモータ10が形成される。なお、ブラシレスモータ10がモータ駆動装置を一体化した構成であってもよい。   To make such a configuration, first, the stator 11 is inserted into the case body 14a and fixed to the inner surface of the case body 14a, and then the rotor 12 and the circuit board 13 are housed in the case body 14a. By fixing the case lid 14b to the case main body 14a, the brushless motor 10 incorporating the magnetic sensor and the motor driving device is formed. The brushless motor 10 may have a configuration in which a motor driving device is integrated.

図2は、本実施の形態におけるブラシレスモータ10のモータケース14の内部を上面から示した図である。なお、図2では、巻線16を巻回していない状態でのステータ鉄心15を示している。また、図2は、ステータ鉄心15と永久磁石18と、永久磁石18の下面に配置された磁気センサ38との配置関係を示している。   FIG. 2 is a diagram showing the inside of the motor case 14 of the brushless motor 10 according to the present embodiment from the top. FIG. 2 shows the stator core 15 in a state where the winding 16 is not wound. FIG. 2 shows the positional relationship between the stator iron core 15, the permanent magnet 18, and the magnetic sensor 38 disposed on the lower surface of the permanent magnet 18.

図2に示すように、ステータ鉄心15は、環状のヨーク15aと、突極としてのそれぞれのティース15bとで構成されている。本実施の形態では、突極数を12極とした12個のティース15bを有する一例を挙げている。このようなステータ鉄心15の外周が、ケース本体14aの内面に固着される。また、ティース15bのそれぞれは、内周側へと延伸して突出するとともに、ティース15b間の空間であるスロットを形成しながら周方向に等間隔で配置されている。また、ティース15bは、それぞれU相、V相、W相のいずれかに順番に対応づけられている。そして、U相のティース15bにはU相の巻線16が巻回され、V相のティース15bにはV相の巻線16が巻回され、W相のティース15bにはW相の巻線16が巻回される。   As shown in FIG. 2, the stator iron core 15 includes an annular yoke 15a and teeth 15b as salient poles. In the present embodiment, an example having twelve teeth 15b with 12 salient poles is given. The outer periphery of the stator iron core 15 is fixed to the inner surface of the case body 14a. Each of the teeth 15b extends and protrudes toward the inner peripheral side, and is disposed at equal intervals in the circumferential direction while forming slots that are spaces between the teeth 15b. The teeth 15b are sequentially associated with any one of the U phase, the V phase, and the W phase. A U-phase winding 16 is wound around the U-phase teeth 15b, a V-phase winding 16 is wound around the V-phase teeth 15b, and a W-phase winding is wound around the W-phase teeth 15b. 16 is wound.

また、このような12個のティース15bの先端部と対面して、内周側にロータ12が配置される。ロータ12が保持する永久磁石18は、S極とN極とが交互に配置されるように、周方向に等間隔で着磁されている。本実施の形態の永久磁石18は、図2に示すように、S極とN極とを一対として5対、すなわち、周方向に磁極数が10極となるように着磁されている。このように、ブラシレスモータ10は、10極12スロットの構成である。   Further, the rotor 12 is disposed on the inner peripheral side facing the tip portions of the twelve teeth 15b. The permanent magnets 18 held by the rotor 12 are magnetized at equal intervals in the circumferential direction so that S poles and N poles are alternately arranged. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 18 of the present embodiment is magnetized so that there are 5 pairs of S and N poles, that is, 10 poles in the circumferential direction. Thus, the brushless motor 10 has a configuration of 10 poles and 12 slots.

さらに、永久磁石18の下面側には回路基板13が配置されており、回路基板13上に永久磁石18と対面するように3つの磁気センサ38が実装されている。磁気センサ38は、図2に示すように、U相に対応した磁気センサ38U、V相に対応した磁気センサ38V、およびW相に対応した磁気センサ38Wで構成され、それぞれ周方向に等間隔に配置されている。   Further, the circuit board 13 is disposed on the lower surface side of the permanent magnet 18, and three magnetic sensors 38 are mounted on the circuit board 13 so as to face the permanent magnet 18. As shown in FIG. 2, the magnetic sensor 38 includes a magnetic sensor 38U corresponding to the U-phase, a magnetic sensor 38V corresponding to the V-phase, and a magnetic sensor 38W corresponding to the W-phase, and is equally spaced in the circumferential direction. Has been placed.

以上のように構成されたブラシレスモータ10に対して、外部から電源電圧や制御信号を供給することにより、回路基板13の制御回路や駆動回路によって巻線16に駆動電流が流れ、ステータ鉄心15から磁界が発生する。そして、ステータ鉄心15からの磁界と永久磁石18からの磁界とにより、それら磁界の極性に応じて吸引力および反発力が生じ、これらの力によって回転軸20を中心にロータ12が回転する。   By supplying a power supply voltage and a control signal from the outside to the brushless motor 10 configured as described above, a drive current flows through the winding 16 by the control circuit and the drive circuit of the circuit board 13, and the stator core 15 Magnetic field is generated. The magnetic field from the stator iron core 15 and the magnetic field from the permanent magnet 18 generate an attractive force and a repulsive force according to the polarities of the magnetic fields, and the rotor 12 rotates around the rotating shaft 20 by these forces.

次に、回路基板13上に実装された回路部品31により構成された本実施の形態のモータ駆動装置について説明する。   Next, the motor drive device according to the present embodiment configured by the circuit components 31 mounted on the circuit board 13 will be described.

図3は、本実施の形態におけるモータ駆動装置40の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the motor drive device 40 in the present embodiment.

モータ駆動装置40は、回転制御部41、駆動波形生成部42、PWM回路43、インバータ44、位置検出部45、速度算出部46および転流タイミング生成部47を備える。モータ駆動装置40には、例えば外部の上位器などから、回転速度として例えば1分間あたりの回転数(rpm)を指令する速度指令信号Vrが通知される。さらに、モータ駆動装置40には、磁気センサ38U、38Vおよび38Wからそれぞれ、その相に対応するセンサ信号Ssが供給される。また、モータ駆動装置40において、速度指令信号Vrは、回転制御部41および転流タイミング生成部47に通知される。さらに、センサ信号Ssは、位置検出部45に供給される。   The motor drive device 40 includes a rotation control unit 41, a drive waveform generation unit 42, a PWM circuit 43, an inverter 44, a position detection unit 45, a speed calculation unit 46, and a commutation timing generation unit 47. The motor drive device 40 is notified of a speed command signal Vr that commands, for example, the number of rotations per minute (rpm) as the rotation speed, for example, from an external host device. Further, the motor drive device 40 is supplied with sensor signals Ss corresponding to the phases from the magnetic sensors 38U, 38V and 38W, respectively. In the motor drive device 40, the speed command signal Vr is notified to the rotation control unit 41 and the commutation timing generation unit 47. Further, the sensor signal Ss is supplied to the position detection unit 45.

モータ駆動装置40において、位置検出部45は、ロータ12の回転に伴う磁極変化に応じて変化するセンサ信号Ssから、各相の位置情報を検出する。例えば、位置検出部45は、磁極変化時点においてセンサ信号Ssがゼロクロスするタイミングを検出し、この検出したタイミングに基づく位置検出信号Spを出力する。位置検出信号Spは、具体的には、例えばこのような検出タイミングを示すパルス信号とすればよい。位置検出部45は、それぞれの相に対応した位置検出信号Spを、速度算出部46および転流タイミング生成部47に供給する。   In the motor drive device 40, the position detection unit 45 detects the position information of each phase from the sensor signal Ss that changes according to the change in the magnetic pole accompanying the rotation of the rotor 12. For example, the position detection unit 45 detects the timing at which the sensor signal Ss crosses zero at the magnetic pole change time, and outputs the position detection signal Sp based on the detected timing. Specifically, the position detection signal Sp may be a pulse signal indicating such detection timing, for example. The position detection unit 45 supplies a position detection signal Sp corresponding to each phase to the speed calculation unit 46 and the commutation timing generation unit 47.

速度算出部46は、位置検出信号Spに基づいてロータ12の回転位置を検出し、さらに、検出した回転位置に基づき、例えば微分演算などによりロータ12の回転速度を算出する。速度算出部46は、算出した回転速度を速度検出信号Vdとして回転制御部41に供給する。   The speed calculation unit 46 detects the rotational position of the rotor 12 based on the position detection signal Sp, and further calculates the rotational speed of the rotor 12 based on the detected rotational position by, for example, differential calculation. The speed calculation unit 46 supplies the calculated rotation speed to the rotation control unit 41 as the speed detection signal Vd.

回転制御部41は、速度指令信号Vrと速度検出信号Vdとに基づき、巻線16への駆動量を示す回転制御信号Ddを生成する。具体的には、回転制御部41は、速度指令を示す速度指令信号Vrと、検出した速度を示す速度検出信号Vdとの速度偏差を求める。そして、回転制御部41は、速度指令に従った実速度となるように、速度偏差に応じたトルク量を示す回転制御信号Ddを生成する。回転制御部41は、このような回転制御信号Ddを駆動波形生成部42に供給する。   The rotation control unit 41 generates a rotation control signal Dd indicating a drive amount to the winding 16 based on the speed command signal Vr and the speed detection signal Vd. Specifically, the rotation control unit 41 obtains a speed deviation between the speed command signal Vr indicating the speed command and the speed detection signal Vd indicating the detected speed. And the rotation control part 41 produces | generates the rotation control signal Dd which shows the torque amount according to a speed deviation so that it may become actual speed according to a speed command. The rotation control unit 41 supplies such a rotation control signal Dd to the drive waveform generation unit 42.

駆動波形生成部42は、巻線16を駆動するための波形信号Wdを相ごとに生成し、生成した波形信号WdをPWM回路43に供給する。騒音となる不要な高調波トルクの発生を抑制するため、本実施の形態では、波形信号Wdは正弦波信号を使用する。そして、波形信号WdをPWM回路43に供給するタイミングは、転流タイミングとして、転流タイミング生成部47からの転流タイミング信号Dpに基づき決定される。このタイミングは、基本的にはU相、V相、W相のそれぞれが電気角で120度位相が異なっている。このように、120度ごとに通電が切替わるように各相の巻線16通電駆動することで、転流制御が行われる。また、位置検出信号Spが示す回転位置検出のタイミングを基準のタイミングとしている。なお、例えば、進角制御をする場合、転流タイミング信号Dpが示すタイミングは、基準タイミングから所定の位相だけ進角したタイミングとなる。また、磁気センサ38の実装位置などがずれると、基準タイミングもずれることになるため、検出位置誤差や転流タイミング誤差を招き回転ムラなどの原因となる。   The drive waveform generator 42 generates a waveform signal Wd for driving the winding 16 for each phase, and supplies the generated waveform signal Wd to the PWM circuit 43. In this embodiment, a sine wave signal is used as the waveform signal Wd in order to suppress generation of unnecessary harmonic torque that becomes noise. And the timing which supplies the waveform signal Wd to the PWM circuit 43 is determined based on the commutation timing signal Dp from the commutation timing production | generation part 47 as a commutation timing. In this timing, basically, the U phase, the V phase, and the W phase are different in electrical angle by 120 degrees. Thus, the commutation control is performed by driving the windings 16 of each phase so that the energization is switched every 120 degrees. In addition, the timing of rotational position detection indicated by the position detection signal Sp is used as a reference timing. For example, when the advance angle control is performed, the timing indicated by the commutation timing signal Dp is a timing advanced by a predetermined phase from the reference timing. Further, if the mounting position of the magnetic sensor 38 is shifted, the reference timing is also shifted, which causes a detection position error and a commutation timing error, which causes rotation unevenness.

PWM(Pulse Width Modulation)回路43は、駆動波形生成部42から相ごとに供給された波形信号Wdを変調信号として、それぞれにパルス幅変調(PWM)を行う。PWM回路43は、このように波形信号Wdでパルス幅変調したパルス列の信号である駆動パルス信号Pdを、インバータ44に供給する。   A PWM (Pulse Width Modulation) circuit 43 performs pulse width modulation (PWM) on each of the waveform signals Wd supplied from the drive waveform generation unit 42 for each phase as a modulation signal. The PWM circuit 43 supplies the drive pulse signal Pd, which is a pulse train signal pulse-width-modulated with the waveform signal Wd as described above, to the inverter 44.

インバータ44は、駆動パルス信号Pdに基づいて、相ごとに巻線16への通電を行い、巻線16を駆動する。インバータ44は、電源の正極側に接続されたスイッチ素子と負極側に接続されたスイッチ素子とを、U相、V相、W相それぞれに備えている。また、正極側と負極側との両スイッチ素子の反電源側は互いに接続されており、この接続部がインバータ44から巻線16を駆動する駆動出力端部となる。U相の駆動出力端部Uoは巻線16Uに、V相の駆動出力端部Voは巻線16Vに、そして、W相の駆動出力端部Woは巻線16Wに、それぞれ引出線16aを介して接続される。そして、それぞれの相において、駆動パルス信号Pdによりスイッチ素子がオンオフされると、電源からオンのスイッチ素子を介し、駆動出力端部から巻線16に駆動電流が流れる。ここで、駆動パルス信号Pdは波形信号Wdをパルス幅変調した信号であるため、各スイッチ素子がこのようにオンオフされることにより、波形信号Wdに応じた駆動電流でそれぞれの巻線16が通電される。   The inverter 44 energizes the winding 16 for each phase based on the drive pulse signal Pd to drive the winding 16. The inverter 44 includes a switching element connected to the positive side of the power source and a switching element connected to the negative side for each of the U phase, the V phase, and the W phase. Further, the opposite power supply sides of both the positive electrode side and the negative electrode side are connected to each other, and this connection portion serves as a drive output end portion for driving the winding 16 from the inverter 44. The U-phase drive output end Uo is connected to the winding 16U, the V-phase drive output end Vo is connected to the winding 16V, and the W-phase drive output end Wo is connected to the winding 16W via the lead wire 16a. Connected. In each phase, when the switch element is turned on / off by the drive pulse signal Pd, a drive current flows from the drive output end to the winding 16 via the switch element that is turned on from the power source. Here, since the drive pulse signal Pd is a signal obtained by performing pulse width modulation on the waveform signal Wd, the respective windings 16 are energized with the drive current corresponding to the waveform signal Wd when the switch elements are turned on and off in this way. Is done.

以上のような構成により、速度指令信号Vrに従ってロータ12の回転速度を制御するフィードバック制御ループが形成される。   With the configuration as described above, a feedback control loop for controlling the rotational speed of the rotor 12 according to the speed command signal Vr is formed.

次に、転流タイミングを示す転流タイミング信号Dpを生成する転流タイミング生成部47の詳細な構成およびその動作について説明する。   Next, the detailed configuration and operation of the commutation timing generation unit 47 that generates the commutation timing signal Dp indicating the commutation timing will be described.

図4は、本実施の形態における転流タイミング生成部47の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the commutation timing generation unit 47 in the present embodiment.

図4に示すように、転流タイミング生成部47には位置検出部45から位置検出信号Spとして、U相に対応した位置検出信号Spu、V相に対応した位置検出信号Spv、W相に対応した位置検出信号Spwが供給される。また、外部の上位器などから速度指令信号Vrが通知される。さらに、転流タイミング生成部47には、デジタル処理などを行うためのクロック信号Ckが供給されている。   As shown in FIG. 4, the commutation timing generation unit 47 corresponds to the position detection signal Sp from the position detection unit 45, the position detection signal Spu corresponding to the U phase, the position detection signal Spv corresponding to the V phase, and the W phase. The detected position detection signal Spw is supplied. Further, a speed command signal Vr is notified from an external host device or the like. Further, the commutation timing generation unit 47 is supplied with a clock signal Ck for performing digital processing and the like.

図4に示すように、転流タイミング生成部47は、転流タイミング信号Dpを生成するために、第1のタイミング生成部51と第2のタイミング生成部52とを備えている。第1のタイミング生成部51は、各磁気センサ38からの相ごとのセンサ信号Ssに基づく位置検出信号Spu、Spv、Spwを用いて、それぞれ第1の転流タイミング信号Dpを生成している。また、第2のタイミング生成部52は、1つの磁気センサ38Uからの1つのセンサ信号Ssに基づく位置検出信号Spuを用いて、第2の転流タイミング信号Dpを生成している。   As shown in FIG. 4, the commutation timing generation unit 47 includes a first timing generation unit 51 and a second timing generation unit 52 in order to generate the commutation timing signal Dp. The first timing generation unit 51 generates the first commutation timing signal Dp using the position detection signals Spu, Spv, Spw based on the phase-specific sensor signals Ss from the magnetic sensors 38. The second timing generation unit 52 generates the second commutation timing signal Dp using the position detection signal Spu based on one sensor signal Ss from one magnetic sensor 38U.

さらに、転流タイミング生成部47は、第1のタイミング生成部51が生成した転流タイミング信号Dpと、第2のタイミング生成部52が生成した転流タイミング信号Dpとを切替えて出力するために、セレクタ53v、53wを備えている。そして、速度指令信号Vrに応じて、セレクタ53v、53wの切替制御を行うため、速度監視部57を備える。すなわち、セレクタ53v、53wによる信号の選択は、速度監視部57からの選択信号Selによって切替えられる。   Further, the commutation timing generation unit 47 switches and outputs the commutation timing signal Dp generated by the first timing generation unit 51 and the commutation timing signal Dp generated by the second timing generation unit 52. , Selectors 53v and 53w are provided. A speed monitoring unit 57 is provided to perform switching control of the selectors 53v and 53w according to the speed command signal Vr. That is, the selection of signals by the selectors 53v and 53w is switched by the selection signal Sel from the speed monitoring unit 57.

また、本実施の形態では、転流タイミングを補正するために、第1のタイミング生成部51が、U相に対応する補正部51u、V相に対応する補正部51v、W相の対応する補正部51wを備える。さらに、第2のタイミング生成部52が、入力信号と約120度位相がずれた信号を生成する遅延器52v、52wを備える。そして、転流タイミング生成部47は、速度指令信号Vrに応じて、補正部51u、51v、51wへの補正値、および遅延器52v、52wへの遅延値を設定する設定部55と、補正値や遅延値を記憶したメモリ56とを備えている。   In the present embodiment, in order to correct the commutation timing, the first timing generation unit 51 includes a correction unit 51u corresponding to the U phase, a correction unit 51v corresponding to the V phase, and a correction corresponding to the W phase. The unit 51w is provided. Furthermore, the second timing generation unit 52 includes delay units 52v and 52w that generate signals that are approximately 120 degrees out of phase with the input signal. The commutation timing generation unit 47 sets a correction value to the correction units 51u, 51v, 51w and a delay value to the delay units 52v, 52w according to the speed command signal Vr, and a correction value. And a memory 56 that stores delay values.

より詳細には、U相に対応する位置検出信号Spuは、補正部51uに供給される。補正部51uは、位置検出信号Spuが示すタイミングを補正し、補正した信号が、U相の転流タイミング信号Dpuとして出力されるとともに、遅延器52vに供給される。   More specifically, the position detection signal Spu corresponding to the U phase is supplied to the correction unit 51u. The correction unit 51u corrects the timing indicated by the position detection signal Spu, and the corrected signal is output as the U-phase commutation timing signal Dpu and supplied to the delay unit 52v.

遅延器52vは、補正部51uにより補正された信号を電気角で約120度に相当する遅延量だけ時間シフトさせる。遅延器52vにより時間シフトした信号は、セレクタ53vの一方の入力端子とともに、遅延器52wに供給される。遅延器52wは、供給された信号をさらに電気角で約120度に相当する遅延量だけ時間シフトさせる。遅延器52wにより時間シフトした信号は、セレクタ53wの一方の入力端子に供給される。   The delay unit 52v shifts the signal corrected by the correcting unit 51u by a time amount corresponding to about 120 degrees in electrical angle. The signal shifted in time by the delay unit 52v is supplied to the delay unit 52w together with one input terminal of the selector 53v. The delay unit 52w further time-shifts the supplied signal by a delay amount corresponding to about 120 degrees in electrical angle. The signal shifted in time by the delay device 52w is supplied to one input terminal of the selector 53w.

V相に対応する位置検出信号Spvは、補正部51vに供給される。補正部51vは、位置検出信号Spvが示すタイミングを補正し、補正した信号が、セレクタ53vの他方の入力端子に供給される。W相に対応する位置検出信号Spwは、補正部51wに供給される。補正部51wは、位置検出信号Spwが示すタイミングを補正し、補正した信号が、セレクタ53wの他方の入力端子に供給される。   The position detection signal Spv corresponding to the V phase is supplied to the correction unit 51v. The correction unit 51v corrects the timing indicated by the position detection signal Spv, and the corrected signal is supplied to the other input terminal of the selector 53v. The position detection signal Spw corresponding to the W phase is supplied to the correction unit 51w. The correction unit 51w corrects the timing indicated by the position detection signal Spw, and the corrected signal is supplied to the other input terminal of the selector 53w.

セレクタ53vは、遅延器52vと補正部51vとの出力信号のいずれかを、選択信号Selに応じて選択し、選択した信号をV相の転流タイミング信号Dpvとして出力する。セレクタ53wは、遅延器52wと補正部51wとの出力信号のいずれかを、選択信号Selに応じて選択し、選択した信号をW相の転流タイミング信号Dpwとして出力する。   The selector 53v selects one of the output signals from the delay unit 52v and the correction unit 51v in accordance with the selection signal Sel, and outputs the selected signal as the V-phase commutation timing signal Dpv. The selector 53w selects one of the output signals from the delay unit 52w and the correction unit 51w according to the selection signal Sel, and outputs the selected signal as the W-phase commutation timing signal Dpw.

図4に示す転流タイミング生成部47の構成において、まず、メモリ56には、位置検出信号Spに基づくタイミングを所望のタイミングに補正するための補正値などが記憶されている。この補正値は、例えば、進角制御を行う場合、その進角量に相当する値である。また、磁気センサ38を実装したときに生じた位置ずれを補正するような値であってもよい。メモリ56には、このような補正値が、各相および回転数に対応づけて記憶されている。さらに、メモリ56には、遅延器52v、52wの遅延量を設定する遅延値も同様に記憶されている。これらの補正値などは、例えば、ブラシレスモータ10製造での調整工程などにおいて設定されている。ブラシレスモータ10の個体ごとに進角値や位置ずれ補正値などを設定することにより、その個体に最適な進角とともに、磁気センサ38の実装位置など組立によるばらつきや永久磁石18の磁気特性のばらつきなどによる影響を吸収でき、モータ個体ごとの最適な転流制御を可能としている。   In the configuration of the commutation timing generation unit 47 shown in FIG. 4, first, the memory 56 stores a correction value for correcting the timing based on the position detection signal Sp to a desired timing. For example, when the advance angle control is performed, this correction value is a value corresponding to the advance amount. Further, it may be a value that corrects a positional shift that occurs when the magnetic sensor 38 is mounted. Such a correction value is stored in the memory 56 in association with each phase and the rotational speed. Further, the memory 56 similarly stores delay values for setting the delay amounts of the delay units 52v and 52w. These correction values and the like are set, for example, in an adjustment process in manufacturing the brushless motor 10. By setting an advance value, a position deviation correction value, etc. for each individual brushless motor 10, variations in assembly such as the mounting position of the magnetic sensor 38 and variations in the magnetic characteristics of the permanent magnet 18, as well as the optimal advance angle for that individual. Can absorb the influence of the motor, etc., and enables optimal commutation control for each motor.

設定部55は、速度指令信号Vrが示す回転数に応じた補正値や遅延値をメモリ56から読み出し、読み出した各補正値を補正部51u、51v、51wに、回転速度に応じたシフト量としての各遅延値を遅延器52v、52wに設定する。なお、メモリ56には、代表的な回転数に応じた補正値のみを記憶しておき、速度指令信号Vrに応じた補正値や位相値を補間演算などにより算出するような構成としてもよい。   The setting unit 55 reads the correction value and delay value corresponding to the rotation speed indicated by the speed command signal Vr from the memory 56, and sets the read correction values to the correction units 51u, 51v, and 51w as shift amounts corresponding to the rotation speed. Are set in the delay units 52v and 52w. The memory 56 may be configured to store only a correction value corresponding to a representative rotational speed and calculate a correction value or a phase value corresponding to the speed command signal Vr by interpolation calculation or the like.

補正部51uは、位置検出信号Spuが示すU相の基準タイミングに対して、設定部55からの補正値VCuだけ位相をずらせた信号を生成する。補正部51uは、この生成した信号を、U相の転流タイミングを示す転流タイミング信号Dpuとして出力する。これによって、基準タイミングに対して補正値VCuだけ補正されたタイミングを示す転流タイミング信号Dpuが出力される。ここで、例えば進角量を示す補正値VCuとした場合、転流タイミング信号Dpが示すタイミングは、基準タイミングから補正値VCuの位相だけ進角したタイミングとなる。すなわち、補正値VCuとして進角値を設定した場合には、基準タイミングに対して補正値VCuだけ進角したタイミングを示す転流タイミング信号Dpuが出力されることになる。そして、この転流タイミング信号Dpuのタイミングに基づいて、PWM回路43およびインバータ44を介し、巻線16Uが通電駆動される。   The correction unit 51u generates a signal whose phase is shifted by the correction value VCu from the setting unit 55 with respect to the U-phase reference timing indicated by the position detection signal Spu. The correction unit 51u outputs the generated signal as a commutation timing signal Dpu indicating the U-phase commutation timing. Thereby, the commutation timing signal Dpu indicating the timing corrected by the correction value VCu with respect to the reference timing is output. Here, for example, when the correction value VCu indicating the advance amount is used, the timing indicated by the commutation timing signal Dp is the timing advanced by the phase of the correction value VCu from the reference timing. That is, when the advance value is set as the correction value VCu, the commutation timing signal Dpu indicating the timing advanced by the correction value VCu with respect to the reference timing is output. Based on the timing of the commutation timing signal Dpu, the winding 16U is energized through the PWM circuit 43 and the inverter 44.

同様に、補正部51vは、位置検出信号Spvが示すV相の基準タイミングに対して、設定部55からの補正値VCvだけ位相をずらせた信号を生成して出力する。補正部51wは、位置検出信号Spwが示すW相の基準タイミングに対して、設定部55からの補正値VCwだけ位相をずらせた信号を生成して出力する。   Similarly, the correction unit 51v generates and outputs a signal whose phase is shifted by the correction value VCv from the setting unit 55 with respect to the V-phase reference timing indicated by the position detection signal Spv. The correction unit 51w generates and outputs a signal whose phase is shifted by the correction value VCw from the setting unit 55 with respect to the W-phase reference timing indicated by the position detection signal Spw.

また、補正部51uから出力された転流タイミング信号Dpuは、遅延器52vにも供給される。さらに、遅延器52vから出力された信号は、遅延器52wに供給される。ここで、遅延器52v、52wは、入力信号が示すタイミングに対して、電気角で約120度の位相に相当する遅延量だけ遅延させたタイミングを示す信号を生成し出力する。すなわち、このような構成により、遅延器52vは、転流タイミング信号Dpuが示すタイミングに対して、電気角で約120度位相をずらせた信号を出力し、遅延器52wは、転流タイミング信号Dpuが示すタイミングに対して、電気角で約240度位相をずらせた信号を出力する。本実施の形態では、遅延器52v、52wが、設定部55からの遅延値VPv、VPwだけ位相をずらせた信号を生成する構成としており、この構成により、120度や240度の位相差の微調整を可能としている。また、遅延器52v、52wのより具体的な構成として、遅延器52v、52wにはクロック信号Ckが供給されており、遅延器52v、52wが遅延値に応じたクロック数をカウントすることで、所望の位相量だけ遅延させるような構成としている。   Further, the commutation timing signal Dpu output from the correction unit 51u is also supplied to the delay unit 52v. Further, the signal output from the delay unit 52v is supplied to the delay unit 52w. Here, the delay units 52v and 52w generate and output a signal indicating a timing delayed by a delay amount corresponding to a phase of about 120 degrees in electrical angle with respect to the timing indicated by the input signal. That is, with such a configuration, the delay unit 52v outputs a signal whose phase is shifted by about 120 degrees in electrical angle with respect to the timing indicated by the commutation timing signal Dpu, and the delay unit 52w outputs the commutation timing signal Dpu. Is output with a phase shifted by about 240 degrees in electrical angle. In the present embodiment, the delay units 52v and 52w are configured to generate signals whose phases are shifted by the delay values VPv and VPw from the setting unit 55. With this configuration, the phase difference of 120 degrees or 240 degrees is fine. Adjustment is possible. As a more specific configuration of the delay units 52v and 52w, a clock signal Ck is supplied to the delay units 52v and 52w, and the delay units 52v and 52w count the number of clocks according to the delay value. It is configured to delay by a desired phase amount.

セレクタ53vには、補正部51vの出力信号と遅延器52vの出力信号とが供給され、セレクタ53vは、速度監視部57からの選択信号Selに従って、いずれかの出力信号を選択して出力する。また、セレクタ53wには、補正部51wの出力信号と遅延器52wの出力信号とが供給され、セレクタ53wは、速度監視部57からの選択信号Selに従って、いずれかの出力信号を選択して出力する。   The selector 53v is supplied with the output signal of the correction unit 51v and the output signal of the delay unit 52v, and the selector 53v selects and outputs one of the output signals according to the selection signal Sel from the speed monitoring unit 57. The selector 53w is supplied with the output signal of the correction unit 51w and the output signal of the delay unit 52w. The selector 53w selects and outputs one of the output signals according to the selection signal Sel from the speed monitoring unit 57. To do.

速度監視部57は、速度指令信号Vrに基づき、ロータ12の回転速度が変化状態であるか定常状態であるかを検出し、検出した結果を選択信号Selとしてセレクタ53v、53wへと出力する。セレクタ53vは、選択信号Selに応じて、回転速度が変化状態のとき、補正部51vの出力信号を選択し、回転速度が定常状態のとき、遅延器52vの出力信号を選択する。そして、セレクタ53vは、選択した出力信号を、V相の転流タイミングを示す転流タイミング信号Dpvとして出力する。また、セレクタ53wは、選択信号Selに応じて、回転速度が変化状態のとき、補正部51wの出力信号を選択し、回転速度が定常状態のとき、遅延器52wの出力信号を選択する。そして、セレクタ53wは、選択した出力信号を、W相の転流タイミングを示す転流タイミング信号Dpwとして出力する。   Based on the speed command signal Vr, the speed monitoring unit 57 detects whether the rotational speed of the rotor 12 is in a changing state or a steady state, and outputs the detected result to the selectors 53v and 53w as a selection signal Sel. In accordance with the selection signal Sel, the selector 53v selects the output signal of the correction unit 51v when the rotational speed is in a changing state, and selects the output signal of the delay device 52v when the rotational speed is in a steady state. Then, the selector 53v outputs the selected output signal as a commutation timing signal Dpv indicating the V-phase commutation timing. In addition, the selector 53w selects the output signal of the correction unit 51w when the rotational speed is in a changing state, and selects the output signal of the delay unit 52w when the rotational speed is in a steady state, according to the selection signal Sel. Then, the selector 53w outputs the selected output signal as a commutation timing signal Dpw indicating the W-phase commutation timing.

以上説明したように、転流タイミング生成部47は、磁気センサ38からの相ごとのセンサ信号Ssに基づき、転流タイミング信号Dpを生成する第1のタイミング生成部51と、磁気センサ38からの1つのセンサ信号Ssに基づき、転流タイミング信号Dpを生成する第2のタイミング生成部52とを有している。そして、ロータ12の回転速度が変化状態のときには、第1のタイミング生成部51で生成した転流タイミング信号Dpを出力し、ロータ12の回転速度が定常状態のときには、第2のタイミング生成部52で生成した転流タイミング信号Dpを出力する構成である。本実施の形態では、このような構成とすることにより、例えば、ブラシレスモータ10の起動時や速度変更時など、ロータ12の回転速度が変化中のときには、相ごとのセンサ信号Ssに基づく転流タイミングで巻線16を駆動することで、回転数の変化に追従させて、精度よく回転制御している。一方、補正部51u、51v、51wにより、転流タイミングの誤差を完全にゼロには補正できず、相間のタイミングにはタイミング誤差が残留する。このため、本実施の形態では、ロータ12の回転速度が一定となる定常運転時には、1つのセンサ信号Ssに基づく転流タイミングで巻線16を駆動することで、残留タイミング誤差をより低く抑え、磁気センサ38ごとの残留タイミング誤差に基づく騒音の発生を抑制している。   As described above, the commutation timing generation unit 47 includes the first timing generation unit 51 that generates the commutation timing signal Dp and the magnetic sensor 38 based on the sensor signal Ss for each phase from the magnetic sensor 38. The second timing generation unit 52 generates a commutation timing signal Dp based on one sensor signal Ss. When the rotational speed of the rotor 12 is in the changing state, the commutation timing signal Dp generated by the first timing generating section 51 is output. When the rotational speed of the rotor 12 is in the steady state, the second timing generating section 52 is output. The commutation timing signal Dp generated in (1) is output. In the present embodiment, such a configuration enables commutation based on the sensor signal Ss for each phase when the rotational speed of the rotor 12 is changing, for example, when the brushless motor 10 is started or when the speed is changed. By driving the winding 16 at the timing, the rotation is accurately controlled by following the change in the number of rotations. On the other hand, the correction units 51u, 51v, and 51w cannot correct the commutation timing error to zero completely, and the timing error remains in the timing between the phases. For this reason, in the present embodiment, during the steady operation in which the rotational speed of the rotor 12 is constant, the winding 16 is driven at the commutation timing based on one sensor signal Ss, so that the residual timing error is suppressed to a lower level. Generation of noise based on the residual timing error for each magnetic sensor 38 is suppressed.

なお、転流タイミング生成部47の構成として、図4に示す構成例を挙げて説明したが、その他の変形した構成とすることも可能である。   The configuration of the commutation timing generation unit 47 has been described with reference to the configuration example illustrated in FIG. 4, but other modified configurations are possible.

図5は、図4の転流タイミング生成部47を変形した構成例を示す図である。図5に示す転流タイミング生成部471は、U相の構成において、電気角で0度から微小な遅延量だけ時間シフトさせる遅延器52u、および遅延器52uと補正部51uとのいずれかの出力信号を選択するセレクタ53uをさらに設けるように変形している。ここで、遅延器52uには位置検出信号Spuが供給され、遅延器52uの出力信号が遅延器52vに供給される。図5のような構成によっても、回転速度が変化中のときには、相ごとのセンサ信号Ssに基づく転流タイミングで巻線16を駆動することで精度よく回転制御し、定常運転時には、1つのセンサ信号Ssに基づく転流タイミングで巻線16を駆動することで騒音の発生を抑制することができる。また、図4や図5の構成以外にも、例えば、位置検出信号Spuを約0度、約120度、約240度それぞれ並列に遅延させセレクタに供給するような変形構成が可能である。さらに、位置検出信号Spvや位置検出信号Spwを遅延させて第2のタイミングを生成するような構成としてもよい。要するに、ロータ12の回転速度が変化状態のときには、相ごとのセンサ信号Ssに基づく転流タイミングでその相ごとに巻線16を駆動し、回転速度が定常状態のときには、1つのセンサ信号Ssに基づき生成した転流タイミングで相ごとに巻線16を駆動するような構成とすればよい。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example in which the commutation timing generation unit 47 of FIG. 4 is modified. The commutation timing generation unit 471 shown in FIG. 5 has a U-phase configuration, and outputs any one of the delay unit 52u that shifts the electrical angle from 0 degree by a minute delay amount and the delay unit 52u and the correction unit 51u. The selector 53u for selecting a signal is further provided. Here, the position detection signal Spu is supplied to the delay device 52u, and the output signal of the delay device 52u is supplied to the delay device 52v. Even with the configuration as shown in FIG. 5, when the rotational speed is changing, the winding 16 is driven at a commutation timing based on the sensor signal Ss for each phase, so that the rotation is accurately controlled. Generation of noise can be suppressed by driving the winding 16 at the commutation timing based on the signal Ss. In addition to the configurations of FIGS. 4 and 5, for example, a modified configuration in which the position detection signal Spu is delayed by about 0 degrees, about 120 degrees, and about 240 degrees in parallel and supplied to the selector is possible. Further, the second timing may be generated by delaying the position detection signal Spv or the position detection signal Spw. In short, when the rotational speed of the rotor 12 is in the changing state, the winding 16 is driven for each phase at the commutation timing based on the sensor signal Ss for each phase, and when the rotational speed is in the steady state, one sensor signal Ss is obtained. What is necessary is just to set it as the structure which drives the coil | winding 16 for every phase with the commutation timing produced | generated based on it.

また、以上の説明では、モータ駆動装置40の構成を機能ブロックによるブロック図を用いて説明したが、例えば、制御や処理を行うブロックをマイクロコンピュータ(以下、マイコンと呼ぶ)を用いた処理で構成してもよい。すなわち、回転制御部41、駆動波形生成部42、PWM回路43、速度算出部46、転流タイミング生成部47などの機能を、メモリ56に記憶されたプログラムとし、そのプログラムをマイコンが読込み、実行するような構成とすることも可能である。また、このようなマイコンを、回路部品31の一つとして回路基板13上に実装し、このような回路基板13をモータケース14の内部に内蔵したブラシレスモータ10としてもよい。特に、磁気センサ38の実装などで生じた位置ずれに対し、その位置ずれを補正するための補正値を補正部51u、51v、51wへ設定するプログラムをマイコンに組み込んでおくことにより、ブラシレスモータ10単体で完結して補正値を生成できる。そして、ブラシレスモータ10製造での調整工程などにおいて、各ブラシレスモータ10毎にあらかじめ補正値を設定しておくことができる。   In the above description, the configuration of the motor driving device 40 has been described using a block diagram of functional blocks. For example, a block for performing control and processing is configured by processing using a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer). May be. That is, functions such as the rotation control unit 41, the drive waveform generation unit 42, the PWM circuit 43, the speed calculation unit 46, and the commutation timing generation unit 47 are set as programs stored in the memory 56, and the microcomputer reads and executes the programs. It is also possible to adopt such a configuration. Further, such a microcomputer may be mounted on the circuit board 13 as one of the circuit components 31 and the circuit board 13 may be built in the motor case 14 to form the brushless motor 10. In particular, by incorporating a program for setting a correction value for correcting the positional deviation in the correction units 51u, 51v, and 51w with respect to the positional deviation caused by mounting the magnetic sensor 38, the brushless motor 10 is provided. Completion of a single unit can generate correction values. A correction value can be set in advance for each brushless motor 10 in an adjustment process in manufacturing the brushless motor 10.

以上説明したように、本発明のモータ駆動装置は、永久磁石に対向して配置した複数の磁気センサのセンサ信号に基づいて、転流のタイミングを示す転流タイミング信号を生成して出力する転流タイミング生成部と、巻線を駆動するための波形信号を生成し、転流タイミング信号のタイミングに従って波形信号を出力する駆動波形生成部と、供給された波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成するPWM回路と、駆動パルス信号に基づいて巻線を通電するインバータとを備える。さらに、転流タイミング生成部は、磁気センサからの相ごとのセンサ信号に基づき、転流タイミング信号を生成する第1のタイミング生成部と、磁気センサからの1つのセンサ信号に基づき、転流タイミング信号を生成する第2のタイミング生成部とを有する。そして、転流タイミング生成部は、ロータの回転速度が変化状態のときには、第1のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力し、ロータの回転速度が定常状態のときには、第2のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力する構成である。   As described above, the motor driving device according to the present invention generates a commutation timing signal indicating the commutation timing based on the sensor signals of a plurality of magnetic sensors arranged facing the permanent magnet and outputs the commutation timing signal. Current timing generation unit, a drive waveform generation unit that generates a waveform signal for driving the winding and outputs the waveform signal according to the timing of the commutation timing signal, and a drive pulse signal that is pulse-width modulated by the supplied waveform signal And an inverter for energizing the windings based on the drive pulse signal. Furthermore, the commutation timing generation unit generates a commutation timing signal based on a first timing generation unit that generates a commutation timing signal based on the sensor signal for each phase from the magnetic sensor, and a commutation timing based on one sensor signal from the magnetic sensor. And a second timing generation unit that generates a signal. The commutation timing generation unit outputs the commutation timing signal generated by the first timing generation unit when the rotation speed of the rotor is in a changing state, and the second timing when the rotation speed of the rotor is in a steady state. It is the structure which outputs the commutation timing signal produced | generated by the production | generation part.

また、本発明のブラシレスモータは、このようなモータ駆動装置を備えている。   Further, the brushless motor of the present invention includes such a motor driving device.

この構成により、モータ起動時など回転速度が変化している期間は、各相に対応させた磁気センサを利用して回転数の変化に追従し、精度よく回転制御できる。さらに、回転速度が一定となる定常運転時には、1つの磁気センサに基づく位置情報によって回転制御するため、磁気センサごとの残留タイミング誤差に基づく騒音の発生も抑制できる。したがって、本発明によれば、回転速度の変化時や定常時に適応させて回転制御するため、磁気センサの位置ずれや検出誤差などに基づく騒音を抑制したモータ駆動装置およびブラシレスモータを提供できる。   With this configuration, during a period when the rotation speed is changing, such as when the motor is started, the rotation can be accurately controlled by following the change in the number of rotations using a magnetic sensor corresponding to each phase. Further, during steady operation where the rotation speed is constant, rotation control is performed based on position information based on one magnetic sensor, so that generation of noise based on residual timing errors for each magnetic sensor can also be suppressed. Therefore, according to the present invention, since rotation control is adapted to change at the time of rotation speed or during steady state, it is possible to provide a motor drive device and a brushless motor in which noise based on positional deviation or detection error of the magnetic sensor is suppressed.

本発明に係るモータ駆動装置およびブラシレスモータは、磁気センサ取付け位置のずれや位置検出の誤差などに基づく騒音を抑制できるため、ファンモータやブロアなどの送風機、さらに家電製品や電装品など、低騒音が求められるモータ駆動装置およびブラシレスモータに有用である。   The motor driving device and the brushless motor according to the present invention can suppress noise based on the displacement of the magnetic sensor mounting position or the error of position detection, so that low noise such as blowers such as fan motors and blowers, home appliances and electrical components This is useful for motor drive devices and brushless motors that require the

10 ブラシレスモータ
11 ステータ
12 ロータ
13 回路基板
14 モータケース
14a ケース本体
14b ケース蓋
15 ステータ鉄心
15a ヨーク
15b ティース
16,16U,16V,16W 巻線
16a 引出線
17 ロータフレーム
18 永久磁石
19 軸受
20 回転軸
21 支持部材
31 回路部品
38,38U,38V,38W 磁気センサ
40 モータ駆動装置
41 回転制御部
42 駆動波形生成部
43 PWM回路
44 インバータ
45 位置検出部
46 速度算出部
47,471 転流タイミング生成部
51 第1のタイミング生成部
51u,51v,51w 補正部
52 第2のタイミング生成部
52u,52v,52w 遅延器
53u,53v,53w セレクタ
55 設定部
56 メモリ
57 速度監視部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Brushless motor 11 Stator 12 Rotor 13 Circuit board 14 Motor case 14a Case main body 14b Case lid 15 Stator iron core 15a Yoke 15b Teeth 16, 16U, 16V, 16W Winding 16a Lead wire 17 Rotor frame 18 Permanent magnet 19 Bearing 20 Rotating shaft 21 Support member 31 Circuit component 38, 38U, 38V, 38W Magnetic sensor 40 Motor drive device 41 Rotation control unit 42 Drive waveform generation unit 43 PWM circuit 44 Inverter 45 Position detection unit 46 Speed calculation unit 47, 471 Commutation timing generation unit 51 First 1 timing generation unit 51u, 51v, 51w correction unit 52 second timing generation unit 52u, 52v, 52w delay unit 53u, 53v, 53w selector 55 setting unit 56 memory 57 speed monitoring unit

Claims (6)

永久磁石を保持したロータと相ごとの巻線を巻回したステータとを備えたブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記永久磁石に対向して配置した複数の磁気センサのセンサ信号に基づいて、転流のタイミングを示す転流タイミング信号を生成して出力する転流タイミング生成部と、
前記巻線を駆動するための波形信号を生成し、前記転流タイミング信号のタイミングに従って前記波形信号を出力する駆動波形生成部と、
供給された前記波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成するPWM回路と、
前記駆動パルス信号に基づいて前記巻線を通電するインバータとを備え、
前記転流タイミング生成部は、
前記磁気センサからの相ごとの前記センサ信号に基づき、前記転流タイミング信号を生成する第1のタイミング生成部と、
前記磁気センサからの1つの前記センサ信号に基づき、前記転流タイミング信号を生成する第2のタイミング生成部とを有し、
前記ロータの回転速度が変化状態のときには、前記第1のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力し、
前記ロータの回転速度が定常状態のときには、前記第2のタイミング生成部で生成した転流タイミング信号を出力することを特徴とするモータ駆動装置。
A motor driving device for driving a brushless motor including a rotor holding a permanent magnet and a stator wound with a winding for each phase,
A commutation timing generation unit that generates and outputs a commutation timing signal indicating a commutation timing based on sensor signals of a plurality of magnetic sensors arranged to face the permanent magnet;
Generating a waveform signal for driving the winding, and outputting the waveform signal according to the timing of the commutation timing signal; and
A PWM circuit for generating a drive pulse signal that is pulse-width modulated by the supplied waveform signal;
An inverter for energizing the winding based on the drive pulse signal,
The commutation timing generation unit
A first timing generation unit that generates the commutation timing signal based on the sensor signal for each phase from the magnetic sensor;
A second timing generation unit that generates the commutation timing signal based on the one sensor signal from the magnetic sensor;
When the rotational speed of the rotor is in a change state, the commutation timing signal generated by the first timing generation unit is output,
A motor drive device that outputs a commutation timing signal generated by the second timing generation unit when the rotational speed of the rotor is in a steady state.
前記第1のタイミング生成部は、各モータ毎にあらかじめ設定された補正値によって相ごとに、前記センサ信号に基づくタイミングを補正し、補正したタイミングを示す転流タイミング信号を生成することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 The first timing generation unit corrects the timing based on the sensor signal for each phase according to a correction value set in advance for each motor, and generates a commutation timing signal indicating the corrected timing. The motor drive device according to claim 1. 前記第2のタイミング生成部は、
前記1つのセンサ信号に基づく信号のタイミングを時間シフトし、時間シフトしたタイミングを示す信号を生成し、
前記1つのセンサ信号に基づく信号とともに、前記時間シフトしたタイミングを示す信号を転流タイミング信号としたことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
The second timing generator is
The signal timing based on the one sensor signal is time-shifted, and a signal indicating the time-shifted timing is generated,
The motor drive device according to claim 1, wherein a signal indicating the time shifted timing is used as a commutation timing signal together with a signal based on the one sensor signal.
前記転流タイミング生成部は、
前記時間シフトのシフト量を設定する設定部をさらに有し、
前記設定部は、前記回転速度に応じたシフト量を前記第2のタイミング生成部に設定することを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動装置。
The commutation timing generation unit
A setting unit for setting a shift amount of the time shift;
The motor driving apparatus according to claim 3, wherein the setting unit sets a shift amount corresponding to the rotation speed in the second timing generation unit.
電気角で120度ごとに位相が異なる3相正弦波の駆動波形で、前記巻線を駆動することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1, wherein the winding is driven with a driving waveform of a three-phase sine wave whose phase is different every 120 degrees in electrical angle. 請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。 A brushless motor comprising the motor driving device according to any one of claims 1 to 5.
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