JP2015211593A - Rotational position detection device, and brushless dc motor sinusoidal wave drive controller employing the rotational position detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスDCモータの高性能駆動及び位置制御に好適な回転位置検出装置、及び該回転位置検出装置を用いたブラシレスDCモータ正弦波駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational position detection device suitable for high-performance driving and position control of a brushless DC motor, and a brushless DC motor sine wave drive control device using the rotational position detection device.
従来、この種の発明には、例えば特許文献1に記載されるエンコーダレスブラシレスDCモータがある。このモータでは、内蔵されたホール素子から得られる角度60°毎の磁極位置信号を用いて、極性の変化点であるエッジを検出し、エッジ間においてカウントされる時間、速度等の関係に基づく計算により、回転子位置(電気角)を推定するようにしている。 Conventionally, in this kind of invention, there is an encoderless brushless DC motor described in Patent Document 1, for example. This motor uses a magnetic pole position signal at an angle of 60 ° obtained from the built-in Hall element to detect edges that are polarity change points, and calculates based on the relationship between time, speed, etc. counted between the edges. Thus, the rotor position (electrical angle) is estimated.
しかしながら、上記従来技術によれば、角度60°毎の磁極位置信号の間の回転子位置については計算から推定しているため、精度的に十分な結果が得られない可能性がある。
特に、ロータの回転角を制御する場合や、ブラシレスDCモータを180°駆動方式で正弦波駆動する場合等には、より高精度な回転子位置の検出が求められている。そこで、ロータリエンコーダを用いて回転角を高精度に検出することも考えられるが、コスト及び取付けスペース等の問題を生じ易い。
However, according to the above prior art, since the rotor position between the magnetic pole position signals at every angle of 60 ° is estimated from the calculation, there is a possibility that a sufficient result cannot be obtained accurately.
In particular, when the rotation angle of the rotor is controlled, or when the brushless DC motor is driven in a sine wave by the 180 ° driving method, detection of the rotor position with higher accuracy is required. Thus, although it is conceivable to detect the rotation angle with high accuracy using a rotary encoder, problems such as cost and installation space are likely to occur.
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、簡素で低コストな構成により回転子位置の検出精度を向上することができる回転位置検出装置及び該回転位置検出装置を用いたブラシレスDCモータ正弦波駆動制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and a problem to be solved by the present invention is a rotational position detection device capable of improving the detection accuracy of the rotor position with a simple and low-cost configuration, and the rotational position detection. An object of the present invention is to provide a brushless DC motor sine wave drive control device using the device.
上記課題を解決するための一手段である回転位置検出装置は、磁極を回転させるロータの近傍で磁気変化を検出する磁気検出部と、該磁気検出部の出力信号を方形波信号に変換する方形波生成回路と、該方形波生成回路の方形波信号を三角波信号に変換する三角波生成回路と、該三角波生成回路の三角波信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路と、前記方形波生成回路の方形波信号と前記A/D変換回路のデジタル信号とをそれぞれ入力する処理手段と、ロータの回転位置を示すロータ位置番号と前記磁気検出部による検出値に対応する数値である磁気検出値番号との対応関係情報を予め記憶する記憶手段とを具備した回転位置検出装置であって、前記処理手段は、前記対応関係情報から、前記方形波生成回路の方形波信号の状態に応じて前記A/D変換回路のデジタル値に対応する前記磁気検出値番号を求め、さらにこの磁気検出値番号に対応するロータ位置番号を求め、このロータ位置番号を絶対回転位置値として出力する。
ここで、前記「対応関係情報」には、ロータの回転位置を示すロータ位置番号と前記磁気検出部による検出値に対応する数値である磁気検出値番号との対応関係をデータテーブルとして記憶した態様や、前記対応関係を数式として記憶した態様等を含む。
A rotational position detection device as one means for solving the above problems includes a magnetic detection unit that detects a magnetic change in the vicinity of a rotor that rotates a magnetic pole, and a square that converts an output signal of the magnetic detection unit into a square wave signal. Wave generation circuit, triangular wave generation circuit that converts a square wave signal of the square wave generation circuit into a triangular wave signal, an A / D conversion circuit that converts the triangular wave signal of the triangular wave generation circuit into a digital signal, and the square wave generation circuit A square wave signal and a digital signal of the A / D converter circuit, a rotor position number indicating the rotational position of the rotor, and a magnetic detection value number which is a numerical value corresponding to the detection value by the magnetic detection unit And a storage means for preliminarily storing correspondence information with the processing means, wherein the processing means responds to the state of the square wave signal of the square wave generation circuit from the correspondence information. The seek the magnetic detection value number corresponding to the digital value of the A / D converter, it obtains the further rotor position number corresponding to the magnetic detection value number, and outputs the rotor position number as an absolute rotational position value each.
Here, in the “correspondence information”, the correspondence between the rotor position number indicating the rotational position of the rotor and the magnetic detection value number that is a numerical value corresponding to the detection value by the magnetic detection unit is stored as a data table. And a mode in which the correspondence is stored as a mathematical expression.
より好ましい手段として、前記対応関係情報は、ロータの回転位置を示す値を順番に並べた複数の前記ロータ位置番号と、これら複数のロータ位置番号にそれぞれ対応するとともに前記磁気検出部による検出値に対応する数値である複数の前記磁気検出値番号とを有するデータテーブルとする。 As a more preferable means, the correspondence relationship information includes a plurality of rotor position numbers in which values indicating the rotational positions of the rotor are arranged in order, and corresponding to the plurality of rotor position numbers and values detected by the magnetic detection unit. A data table having a plurality of magnetic detection value numbers which are corresponding numerical values.
より好ましい手段として、前記処理手段は、前記方形波信号がH信号かL信号かに応じて、前記データテーブルから、前記三角波生成回路の出力値に対応する前記磁気検出値番号を選択し、この選択された磁気検出値番号に対応する前記ロータ位置番号を前記絶対回転位置値とする。 As a more preferable means, the processing means selects the magnetic detection value number corresponding to the output value of the triangular wave generation circuit from the data table according to whether the square wave signal is an H signal or an L signal. The rotor position number corresponding to the selected magnetic detection value number is set as the absolute rotation position value.
より好ましい手段として、前記データテーブルは、複数の前記ロータ位置番号および前記磁気検出値番号を、ロータの極対に対応する極対番号毎に、データグループにまとめてなり、前記処理手段は、ロータの原点位置を原点センサにより取得し、この取得時点から前記方形波信号の周期をカウントし、このカウント値に応じて前記極対の位置範囲を認識し、この極対位置範囲に対応する前記極対番号の前記データグループを、前記データテーブルから選定する。
ここで、「原点センサ」は、ロータの周方向の特定の位置を検出し、その検出信号を原点信号として出力する構成であればよく、前記磁気検出部とは別体に設けたセンサにより前記特定の位置を検出する構成としてもよいし、前記磁気検出部の検出信号を利用して前記特定の位置を検知する構成としてもよい。
More preferably, the data table includes a plurality of the rotor position numbers and the magnetic detection value numbers in a data group for each pole pair number corresponding to the pole pair of the rotor. The origin position of the pole pair is acquired by the origin sensor, the period of the square wave signal is counted from this acquisition time point, the position range of the pole pair is recognized according to the count value, and the pole pair corresponding to the pole pair position range is detected. The data group of the pair number is selected from the data table.
Here, the “origin sensor” may be configured to detect a specific position in the circumferential direction of the rotor and output the detection signal as an origin signal. The sensor is provided by a sensor provided separately from the magnetic detection unit. The specific position may be detected, or the specific position may be detected by using a detection signal of the magnetic detection unit.
また、上記回転位置検出装置を用いたブラシレスDCモータ正弦波駆動制御装置としては、前記磁気検出部をロータの近傍に設けたブラシレスDCモータと、該ブラシレスDCモータに電力を供給するインバータ回路とを具備し、前記処理手段が、前記絶対回転位置値に応じて前記インバータ回路に対する駆動指令を補正する。 The brushless DC motor sine wave drive control device using the rotational position detection device includes a brushless DC motor in which the magnetic detection unit is provided in the vicinity of a rotor, and an inverter circuit that supplies power to the brushless DC motor. And the processing means corrects a drive command to the inverter circuit in accordance with the absolute rotational position value.
本発明は、以上説明したように構成されているので、簡素で低コストな構成により回転子位置の検出精度を向上することができる。 Since the present invention is configured as described above, the detection accuracy of the rotor position can be improved with a simple and low-cost configuration.
次に、本実施の形態の好ましい一例を、図面に基づいて詳細に説明する。 Next, a preferred example of the present embodiment will be described in detail based on the drawings.
この回転位置検出装置は、図1に示すように、ブラシレスDCモータ10に設けられた磁気検出部Hu,Hv,Hwと、これら磁気検出部Hu,Hv,Hwの出力信号を方形波信号に変換する方形波生成回路20と、該方形波生成回路20の方形波信号を三角波に変換する三角波生成回路30と、三角波生成回路30の三角波信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路40と、これら方形波生成回路20およびA/D変換回路40から入力される信号を処理して絶対回転位置値を出力する処理手段50と、ブラシレスDCモータ10のロータ11の回転位置を示すロータ位置番号とA/D変換回路40の出力値との対応関係情報(図7参照)を予め記憶した記憶手段51とを具備している。そして、この回転位置検出装置は、図1に示す一例によれば、インバータ60を介してブラシレスDCモータ10を正弦波駆動するブラシレスDCモータ正弦波駆動制御装置を構成している。
As shown in FIG. 1, this rotational position detection device converts the magnetic detection units Hu, Hv, Hw provided in the
ブラシレスDCモータ10は、図2に示すように、永久磁石を回転自在に支持してなるロータ11と、該ロータ11の周囲に等間隔に複数のコイルを支持したステータ12と、ロータ11の周囲において周方向に角度120°間隔で配設された複数(図示例によれば3つ)の磁気検出部Hu,Hv,Hwと、原点センサ13とを具備し、3相4極3スロットのブラシレスDCモータを構成している。
As shown in FIG. 2, the
ロータ11は、極対数が2となるように、複数の永久磁石を周方向に等間隔に配置しており(図2参照)、図示しない回転軸及び軸受部材等を介して不動部位に対し回転自在に支持される。
The
ステータ12は、U相、V相、W相の3つのコイルを、周方向に等間隔に配置しており(図2参照)、不動部位に対し回転不能に支持される。
The
複数の磁気検出部Hu,Hv,Hwは、それぞれ、ステータ12のコイル間に配置される(図2参照)。これら磁気検出部Hu,Hv,Hwの各々は、磁界を検出して該磁界の大きさに比例した信号を出力するセンサであればよく、例えばホール素子を用いる。
磁気検出部Hu,Hv,Hwの各々は、ステータ12の隣り合うコイルの間において、磁極を回転させるロータ11の外周部に近接するように配設される。
これら磁気検出部Hu,Hv,Hwの出力波形は、図4(a)に示すように、位相が角度120°ずれた三つの正弦波となる。各正弦波は、ロータ11が1回転するのにつき、極対数の回数の周期(図示例によれば2周期)で出現する。
The plurality of magnetic detectors Hu, Hv, Hw are respectively disposed between the coils of the stator 12 (see FIG. 2). Each of the magnetic detectors Hu, Hv, and Hw may be any sensor that detects a magnetic field and outputs a signal proportional to the magnitude of the magnetic field. For example, a Hall element is used.
Each of the magnetic detection units Hu, Hv, and Hw is disposed between adjacent coils of the
The output waveforms of these magnetic detectors Hu, Hv, Hw are three sine waves whose phases are shifted by 120 ° as shown in FIG. Each sine wave appears in a cycle of the number of pole pairs (2 cycles in the illustrated example) as the
原点センサ13は、ロータ11の周方向の特定の位置を検出し、その検出信号を出力する周知の回転位置センサを用いればよい。この原点センサ13の一例としては、ロータ11と一体回転する回転軸に、一つのスリットを有する円盤を固定するとともに、ステータ12側の回転不能部位に前記スリットを感知するフォトインタラプタを設けた態様とすればよい。この原点センサ13は、方形波生成回路20の特定の方形波信号huにおける立ち上がり時点(L信号からH信号に切り替わる位置)に同期して、前記スリットを感知した信号を、原点信号として発信するように予め設定される。
なお、原点センサ13の他例としては、方形波生成回路20の方形波信号の特定の変化時点(例えば、方形波信号huがL信号からH信号に切り替わる時点)を原点位置として、原点信号を発信する構成とすることも可能である。
The
As another example of the
また、方形波生成回路20は、磁気検出部Hu,Hv,Hwの各正弦波出力を、コンパレータ等を用いてオンオフのデジタル信号に変換する周知の電子回路である。この方形波生成回路20の出力波形は、図4(b)に示すように、位相が角度120°ずれた三つの方形波となる。各方形波は、一定出力のH信号と、L信号とを電気角180°毎に切り替えるようにした波形となる。この方形波は、一組のH信号及びL信号を1周期とし、ロータ11が1回転するのにつき、極対数の回数の周期(例えば、極対数が2であれば2周期)出現する。
The square
三角波生成回路30は、方形波生成回路20の各矩形波出力を、コンパレータ等を用いて三角波信号に変換する周知の電子回路である。
この三角波生成回路30は、磁気検出部Hu,Hv,Hwによる三つの正弦波信号のうち、少なくとも一つの正弦波信号を三角波信号に変換する構成とすればよい。
なお、図4(c)では、磁気検出部Hu,Hv,Hwによる三つの正弦波信号をすべて三角波信号に変換した場合の波形を、hu,hv,hwとして例示している。各三角波は、直線的な下り傾斜状の出力と、直線的な上り傾斜状の出力とを電気角180°毎に切り替えるようにした波形である。この三角波は、一組の前記上り傾斜状の出力および前記下り傾斜状の出力を1周期とし、ロータ11が1回転するのにつき、極対数の回数の周期(図示例によれば2周期)出現する。
The triangular
The triangular
In FIG. 4C, waveforms obtained when all three sine wave signals by the magnetic detection units Hu, Hv, and Hw are converted into triangular wave signals are illustrated as hu, hv, and hw. Each triangular wave is a waveform that is switched between a linear downwardly inclined output and a linearly upwardly inclined output every 180 ° electrical angle. This triangular wave has one set of the up-tilted output and the down-tilted output as one cycle, and the
A/D変換回路40は、三角波生成回路30の三角波信号を、離散的なデジタル信号に変換する周知の電子回路である。
このA/D変換回路40は、処理手段50から所定のパルス信号(変換開始信号)を受ける毎に、その時点における三角波生成回路30の特定の相(例えば、図4(c)のhu相)の出力値をデジタル信号に変換して出力する。そして、このデジタル信号は、処理手段50へ入力される。
The A /
Each time the A /
処理手段50は、予め記憶されたプログラムによりCPUを機能させるようにしたマイコン等であり、方形波生成回路20による方形波信号、A/D変換回路40によるデジタル信号、及び電流検出部70による検出信号等を処理し、この処理結果に応じて、インバータ60に対し、ブラシレスDCモータ10を正弦波駆動するための駆動指令を発する。さらに、この処理手段50は、所定の周期で割り込み処理を行うためのタイマー機能を具備しており、該タイマー機能により所定の周期で発するパルス信号(変換開始信号)を、A/D変換回路40に対し発する。
なお、電流検出部70は、ブラシレスDCモータ10の駆動電流を検出し、その検出信号を処理手段50へ入力するものであり、周知の電流計測回路からなる。
The processing means 50 is a microcomputer or the like that causes the CPU to function according to a program stored in advance, and detects a square wave signal from the square
The
また、処理手段50は、前記プログラムや、後述するデータテーブルDT(図7参照)や絶対回転位置値等を記憶するための記憶手段51を具備している。 Further, the processing means 50 includes a storage means 51 for storing the program, a data table DT (see FIG. 7) described later, an absolute rotational position value, and the like.
記憶手段51は、例えば不揮発性メモリ等の記憶装置である。この記憶手段51に記憶されるデータテーブルDTは、ロータ11の回転位置を示すロータ位置番号と、磁気検出部Hu,Hv,Hwによる検出値に対応する数値である磁気検出値番号dとの対応関係を示すデータであり、ブラシレスDCモータ10の回転位置制御を行う前に、予め記憶手段51に記憶される。
The storage means 51 is a storage device such as a nonvolatile memory. The data table DT stored in the storage means 51 is a correspondence between the rotor position number indicating the rotational position of the
なお、図示例によれば、記憶手段51を処理手段50(マイコン)に内蔵されるものとしているが、他例としては、処理手段50とは別体の記憶装置を前記記憶手段51として用いることも可能である。 According to the illustrated example, the storage means 51 is built in the processing means 50 (microcomputer). However, as another example, a storage device separate from the processing means 50 is used as the storage means 51. Is also possible.
インバータ60は、処理手段50から入力する駆動指令に応じて、位相を120°ずらした三相交流を出力するPWM方式のインバータ装置である。このインバータ60は、ロータ11の回転位置、及び電流検出部70の電流検出値等に応じて処理手段50から発せられる駆動指令により、ブラシレスDCモータ10へ供給する駆動電力の位相、周波数、及び電圧等を適宜に調整する。
なお、インバータ60の出力側には、ブラシレスDCモータ10を大電流で制御するために、トランジスタやFET等などのパワーデバイスからなるドライバ回路(図示せず)が設けられる。
The
A driver circuit (not shown) made of a power device such as a transistor or FET is provided on the output side of the
次に、データテーブルDT(図7参照)を予め作成する手順の一例について、詳細に説明する。 Next, an example of a procedure for creating the data table DT (see FIG. 7) in advance will be described in detail.
先ず、ロータ11の1回転当たりに処理手段50からA/D変換回路40に発する前記パルス信号の総数をTmとし、1電気角当たりの同パルス信号の総数をmとし、極対数をPとして(図5及び図6参照)、前記mが、予め以下の式により求められる。
m=Tm/P・・・・・・・・式(1)
そして、ロータ11の定回転速度をN(rpm)とし、処理手段50によってタイマー割り込みを発生する周期(前記パルス信号の周期)Tsを、以下の式により求める。
Ts=1/((N/60)×P×m)・・・・・・・・式(2)
First, Tm is the total number of the pulse signals emitted from the processing means 50 to the A /
m = Tm / P ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Formula (1)
Then, the constant rotation speed of the
Ts = 1 / ((N / 60) × P × m) (2)
そして、インバータ60により、120°通電(又は180°通電)方式駆動にて、一定の駆動電圧をブラシレスDCモータ10に印加し、無負荷の状態でロータ11を回転させる。
次に、ロータ11の回転が安定し、略一定の回転数となった時点で、処理手段50が、内蔵するタイマー機能を動作させ、式(2)により求められる周期Tsにて、前記パルス信号をA/D変換回路40へ発信する。
このパルス発信開始時点は、磁気検出部Huに対応する三角波生成回路30の三角波信号が所定電圧(例えば、5Vあるいは0V等)になった時点であり、例えば、方形波生成回路20の方形波信号の状態から判断する。図4(b)に示す一例によれば、方形波生成回路20の方形波信号huがL信号からH信号に切り替わる時点を、パルス発信開始時点としている。
Then, a constant drive voltage is applied to the
Next, when the rotation of the
This pulse transmission start time is a time when the triangular wave signal of the triangular
そして、A/D変換回路40は、前記パルス信号を受ける毎に、三角波生成回路30の出力値(図4(a)に示すhu,hv,hw)のうち少なくとも一つの相(例えばhu相)の出力値を、デジタル信号に変換して出力する。
処理手段50は、A/D変換回路40からデジタル信号を取得する毎に、このデジタル信号に、前記パルス信号(変換開始信号)の順番を示すロータ位置番号を割り当てる。
A/D変換回路40の前記一つの相(hu相)のデジタル値は、一つの磁気検出部Huによる検出値に対応する数値である磁気検出値番号dとして扱われる。
そして、前記動作は、前記パルス発信開始時点から、同ロータ11が1回転した時点(以降、パルス発信終了時点と称する)まで継続する。
Each time the A /
Each time the
The digital value of the one phase (hu phase) of the A /
The operation continues from the pulse transmission start time to the time when the
前記パルス発信終了時点は、前記パルス発信開始時点の後、方形波生成回路20の方形波信号の周期をカウントし、このカウント値が、極対の数になった時点とすればよい。
例えば、図4(b)に示す一例によれば、前記パルス発信開始時点の後、方形波信号hu,hv,hwがH,L,Hに切り替わる回数をカウントし、このカウント値が極対の数Pである2になった時点を、パルス発信終了時点としている。
なお、他例としては、特定の一つの方形波信号huの周期のみをカウントするようにしてもよい。
The pulse transmission end time may be the time when the period of the square wave signal of the square
For example, according to an example shown in FIG. 4B, after the pulse transmission start time, the number of times the square wave signals hu, hv, hw are switched to H, L, H is counted, and this count value is a polar pair. The time when the number P, which is 2, is the pulse transmission end time.
As another example, only the period of one specific square wave signal hu may be counted.
そして、処理手段50は、ロータ11の回転位置を示す値を順番に並べた複数のロータ位置番号(図7中の「1,2,3・・・m」)と、これら複数のロータ位置番号にそれぞれ対応する複数の磁気検出値番号d(図7中の「×××」)との対応関係を、極対番号毎(換言すれば電気角単位)にデータグループG1,G2・・・Gpにまとめ、これら複数のデータグループG1,G2・・・GpをデータテーブルDTとし、このデータテーブルDTを記憶手段51に記憶する。
ここで、前記極対番号とは、ロータ11の複数(図示例によれば二つ)の極対にそれぞれ対応するナンバーであり、図7のデータテーブルDTによれば、「極対1,極対2,・・・P」が極対番号を示している。
Then, the processing means 50 includes a plurality of rotor position numbers (“1, 2, 3... M” in FIG. 7) in which values indicating the rotational position of the
Here, the pole pair numbers are numbers respectively corresponding to a plurality of (two in the illustrated example) pole pairs of the
なお、データテーブルDTは、予め作成し記憶したデータテーブル作成用プログラムにより、処理手段50を自動的に機能させることで作成すればよいが、処理手段50に対する手動操作により行うことも可能である。 The data table DT may be created by automatically causing the processing means 50 to function by a data table creation program created and stored in advance, but can also be created by manual operation on the processing means 50.
次に、上記データテーブルDTを記憶した処理手段50により、ブラシレスDCモータ10を回転位置制御する手順について、図7のフローチャートに沿って詳細に説明する。
Next, the procedure for controlling the rotational position of the
処理手段50は、ブラシレスDCモータ10の回転を開始して、原点センサ13から原点信号を取得し、この取得時点から、方形波生成回路20の方形波信号の周期をカウントする(ステップ1)。
The processing means 50 starts the rotation of the
その後、処理手段50は、ロータ11が任意の回転位置にある際に、パルス信号(変換開始信号)を発して、A/D変換回路40からデジタル値を取得する(ステップ2)。このデジタル値は、三つの磁気検出部Hu,Hv,Hwのうち、特定の一つの電気検出部(例えば、Hu)の出力信号に対応した値である。
Thereafter, when the
次に、処理手段50は、方形波生成回路20の方形波信号の周期のカウント値から、極対の位置範囲を認識し、この極対位置範囲に対応する極対番号を、データテーブルDTから選定する(ステップ3)。
ここで、前記「極対位置範囲」とは、詳細に説明すれば、特定の極対における一方の極(N極又はS極)の回転位置範囲を、極対単位(換言すれば電気角単位)で示すものとする。例えば、ロータ11の極対数を2とした場合、図4(b)に示すように、特定の極対におけるN極が機械角0〜180°の範囲にあれば、その極対位置範囲を極対1とし、同極対におけるN極が機械角180〜360°の範囲にあれば、その極対位置範囲を極対2とする。
Next, the processing means 50 recognizes the position range of the pole pair from the count value of the period of the square wave signal of the square
Here, the “pole pair position range” means, in detail, the rotational position range of one pole (N pole or S pole) in a specific pole pair, in pole pair units (in other words, electrical angle units). ). For example, when the number of pole pairs of the
前記ステップ3について、より詳細に説明すれば、処理手段50は、方形波信号の周期をカウントした回数から、ロータ11の極対位置範囲を認識する。
例えば、極対数が2の場合には、方形波信号hu,hv,hwがH,L,Hの状態になる回数が、0,2,4などの「極対数の倍数」であれば、極対位置範囲が「極対1」(機械角0〜180°の範囲)であると認識され、前記回数が1,3,5などの「極対数の倍数+1」であれば、極対位置範囲が「極対2」(機械角180〜360°の範囲)であると認識される。
なお、他例としては、特定の一つの方形波信号huの周期のみをカウントするようにしてもよい。
The
For example, when the number of pole pairs is 2, if the number of times the square wave signals hu, hv, hw are in the H, L, H state is “a multiple of the pole pairs” such as 0, 2, 4, etc., the poles When the pair position range is recognized as “pole pair 1” (range of mechanical angle 0 to 180 °) and the number of times is “multiple of pole pairs + 1” such as 1, 3, 5, etc., the pole pair position range Is recognized as “
As another example, only the period of one specific square wave signal hu may be counted.
次に、処理手段50は、現時点が、三角波における下り傾斜状の出力部分か、上り傾斜状の出力部分かを判断する(ステップ4)。
すなわち、処理手段50は、前記ステップ1にてデジタル値を取得した時点において、該デジタル値に対応する方形波生成回路20の方形波信号huの状態を参照し、該状態がH信号かL信号かに応じて、現時点が、三角波の下り傾斜状の出力部分か、上り傾斜状の出力部分かを判断する。
Next, the processing means 50 determines whether the current time point is an output portion having a downward slope or an upward slope in a triangular wave (step 4).
That is, the processing means 50 refers to the state of the square wave signal hu of the square
次に、処理手段50は、前記ステップ2にて取得したデジタル値と、データテーブルDT上の磁気検出値番号dとを照合し、前記ステップ3および前記ステップ4の判断結果を選択条件にして、データテーブルDT中から一致する磁気検出値番号dを選択する(ステップ5)。なお、完全に一致する磁気検出値番号dがない場合には、最も近い磁気検出値番号dを選択する。
より詳細に説明すれば、処理手段50は、先ずステップ3で得た極対位置範囲(極対1,極対2,・・・又は極対P)に応じて、データテーブルDT上の特定のデータグループ(G1,G2・・・Gpの何れか一つ)を選択する。
さらに、処理手段50は、ステップ4で得た三角波信号の状態(下り傾斜状又は上り傾斜状)に応じて、前記特定のデータグループ内の複数の磁気検出値番号d(図7によれば複数の「×××」)から一つの磁気検出値番号dを選択する。すなわち、極対番号毎の各データグループ(G1,G2・・・又はGp)中には、三角波の上り傾斜部分と下り傾斜部分に対応して同一の磁気検出値番号dが二つ存在するが、これら二つの磁気検出値番号dのうちの何れか一つが、ステップ4の判断に応じて選択される。
Next, the processing means 50 collates the digital value acquired in
More specifically, the
Further, the processing means 50 determines a plurality of magnetic detection value numbers d (according to FIG. 7) according to the state of the triangular wave signal obtained in step 4 (downwardly inclined or upwardly inclined). "Xxx")), one magnetic detection value number d is selected. That is, in each data group (G1, G2,..., Or Gp) for each pole pair number, there are two identical magnetic detection value numbers d corresponding to the upward slope portion and the downward slope portion of the triangular wave. Any one of these two magnetic detection value numbers d is selected according to the determination in step 4.
次に、処理手段50は、データテーブルDTから、前記のようにして選択された磁気検出値番号dに対応するロータ位置番号を取得し、このロータ位置番号を、ロータ11の絶対的な回転位置を示す絶対回転位置値とする(ステップ6)。
前記絶対回転位置値は、記憶手段51の所定の記憶領域に変数として記憶され、上記ステップにより新たな絶対回転位置値が決定される毎に更新される。
Next, the processing means 50 acquires the rotor position number corresponding to the magnetic detection value number d selected as described above from the data table DT, and uses this rotor position number as the absolute rotational position of the
The absolute rotational position value is stored as a variable in a predetermined storage area of the storage means 51, and is updated each time a new absolute rotational position value is determined by the above steps.
そして、上述した処理(ステップ1〜7)は、一定間隔(例えば、上記周期Ts)で繰り返され、この繰り返し毎に更新される絶対回転位置値が、ブラシレスDCモータ10を正弦波駆動する際に、ロータ11の回転位置を示す信号として用いられる。
すなわち、処理手段50は、ブラシレスDCモータ10の回転中に例えば上記周期Ts毎に前記絶対回転位置値を取得し、この絶対回転位置値の取得毎にインバータ60に対する駆動指令を補正して、ブラシレスDCモータ10に供給される駆動電流の位相及び周波数等を適切に変化させる。
The above-described processing (steps 1 to 7) is repeated at a constant interval (for example, the cycle Ts), and the absolute rotational position value updated at each repetition is used when the
That is, the processing means 50 acquires the absolute rotation position value, for example, every period Ts during the rotation of the
よって、本実施の形態の回転位置検出装置によれば、簡素で低コストな構成により回転子位置の検出精度を向上することができ、ひいては、ブラシレスDCモータ10を正弦波駆動した場合に、高効率且つ低振動にて、滑らかにロータ11を回転させることができる。
また、この回転位置検出装置を用いてブラシレスDCモータ10を高精度に回転位置制御することも可能である。
Therefore, according to the rotational position detection device of the present embodiment, it is possible to improve the detection accuracy of the rotor position with a simple and low-cost configuration. As a result, when the
It is also possible to control the rotational position of the
そして、上記回転位置検出装置は、例えば、ロボットやコンベヤ等の産業機器、洗濯機や冷蔵庫等の家電機器、プリンタやコピー機等のOA機器など、あらゆる機器について、ブラシレスDCモータの駆動制御や回転位置制御に適用することが可能である。 The rotational position detection device is a brushless DC motor drive control and rotation for all devices such as industrial devices such as robots and conveyors, home appliances such as washing machines and refrigerators, and OA devices such as printers and copiers. It can be applied to position control.
なお、上記実施の形態では、処理手段50の処理によりデータテーブルDT(図7参照)を作成したが、他例としては、上記以外の実験や計算等によりデータテーブルDTを作成することも可能である。 In the above embodiment, the data table DT (see FIG. 7) is created by the processing of the processing means 50. However, as another example, the data table DT can be created by experiments or calculations other than the above. is there.
また、上記実施の形態では、ロータ11の回転位置を示すロータ位置番号と磁気検出部Hu,Hv,Hwによる検出値に対応する数値である磁気検出値番号dとの対応関係情報を、データテーブルDTとして記憶手段51に記憶したが、他例としては、データテーブルDTに置換して、前記対応関係情報を示す関数式を記憶手段51に記憶した態様とすることも可能である。
Further, in the above embodiment, the correspondence information between the rotor position number indicating the rotational position of the
また、上記実施の形態によれば、一般的な周知のブラシレスDCモータ10に一体的に内蔵されている複数の磁気検出部Hu,Hv,Hwを用いるようにしたが、他例としては、ブラシレスDCモータ10とは一体又は別体の少なくとも一つの磁気検出部を具備した構成とすることも可能である。
Further, according to the above-described embodiment, the plurality of magnetic detection units Hu, Hv, and Hw that are integrally incorporated in a general well-known
また、上記実施の形態によれば、一例として極対数が複数のブラシレスDCモータ10を示したが、他例としては、ブラシレスDCモータ10の極対数を単数とすることも可能であり、この場合には、データテーブルDTが単一となるため、上述した極対位置範囲の認識やデータテーブルDTの選択を必要とせず、原点センサ13及び上記ステップ3を省くことが可能である。
Further, according to the above embodiment, the
10:ブラシレスDCモータ
11:ロータ
12:ステータ
13:原点センサ
20:方形波生成回路
30:三角波生成回路
40:A/D変換回路
50:処理手段
51:記憶手段
60:インバータ
Hu,Hv,Hw:磁気検出部
DT:データテーブル(対応関係情報)
d:磁気検出値番号
10: Brushless DC motor 11: Rotor 12: Stator 13: Origin sensor 20: Square wave generation circuit 30: Triangular wave generation circuit 40: A / D conversion circuit 50: Processing means 51: Storage means 60: Inverter Hu, Hv, Hw: Magnetic detector DT: Data table (correspondence information)
d: Magnetic detection value number
Claims (5)
前記処理手段は、前記対応関係情報から、前記方形波生成回路の方形波信号の状態に応じて前記A/D変換回路のデジタル値に対応する前記磁気検出値番号を求め、さらにこの磁気検出値番号に対応するロータ位置番号を求め、このロータ位置番号を絶対回転位置値として出力することを特徴とする回転位置検出装置。 A magnetic detection unit that detects a magnetic change in the vicinity of the rotor that rotates the magnetic pole, a square wave generation circuit that converts the output signal of the magnetic detection unit into a square wave signal, and a square wave signal of the square wave generation circuit that is a triangular wave signal A triangular wave generation circuit that converts the triangular wave signal of the triangular wave generation circuit into a digital signal, a square wave signal of the square wave generation circuit, and a digital signal of the A / D conversion circuit, respectively Rotational position provided with processing means for inputting, and storage means for preliminarily storing correspondence information between a rotor position number indicating the rotational position of the rotor and a magnetic detection value number that is a numerical value corresponding to a detection value by the magnetic detection unit A detection device,
The processing means obtains the magnetic detection value number corresponding to the digital value of the A / D conversion circuit from the correspondence information according to the state of the square wave signal of the square wave generation circuit, and further detects the magnetic detection value. A rotational position detecting device characterized in that a rotor position number corresponding to a number is obtained and the rotor position number is output as an absolute rotational position value.
前記処理手段は、ロータの原点位置を原点センサにより取得し、この取得時点から前記方形波信号の周期をカウントし、このカウント値に応じて前記極対の位置範囲を認識し、この極対位置範囲に対応する前記極対番号の前記データグループを、前記データテーブルから選定することを特徴とする請求項3記載の回転位置検出装置。 The data table includes a plurality of rotor position numbers and magnetic detection value numbers grouped into data groups for each pole pair number corresponding to a rotor pole pair,
The processing means acquires the origin position of the rotor by an origin sensor, counts the period of the square wave signal from this acquisition time point, recognizes the position range of the pole pair according to the count value, and detects the pole pair position. 4. The rotational position detection device according to claim 3, wherein the data group of the pole pair number corresponding to a range is selected from the data table.
前記処理手段が、前記絶対回転位置値に応じて前記インバータ回路に対する駆動指令を補正することを特徴とする請求項1乃至4何れか1項記載の回転位置検出装置を用いたブラシレスDCモータ正弦波駆動制御装置。 A brushless DC motor in which the magnetic detection unit is provided in the vicinity of the rotor, and an inverter circuit for supplying electric power to the brushless DC motor,
5. The brushless DC motor sine wave using the rotational position detection device according to claim 1, wherein the processing unit corrects a drive command to the inverter circuit in accordance with the absolute rotational position value. 6. Drive control device.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020090595A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本電産株式会社 | Position estimating device and position estimating method |
WO2020090596A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本電産株式会社 | Location estimation device and location estimation method |
CN112514238A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112514237A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112534707A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-19 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112544034A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-23 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN114432722A (en) * | 2021-02-02 | 2022-05-06 | 上海品致测控技术有限公司 | Control method and system of rotary evaporator |
-
2014
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Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112514238B (en) * | 2018-08-08 | 2024-06-18 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112514237B (en) * | 2018-08-08 | 2024-07-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112514238A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112514237A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112534707A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-19 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112544034A (en) * | 2018-08-08 | 2021-03-23 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112544034B (en) * | 2018-08-08 | 2024-07-16 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
CN112534707B (en) * | 2018-08-08 | 2024-06-18 | 日本电产株式会社 | Position estimation method, motor control device, and motor system |
EP3876417A4 (en) * | 2018-10-29 | 2022-08-10 | Nidec Corporation | Location estimation device and location estimation method |
WO2020090595A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本電産株式会社 | Position estimating device and position estimating method |
EP3876416A4 (en) * | 2018-10-29 | 2022-08-10 | Nidec Corporation | Position estimating device and position estimating method |
US11509248B2 (en) | 2018-10-29 | 2022-11-22 | Nidec Corporation | Position estimation device and position estimation method |
JP7331861B2 (en) | 2018-10-29 | 2023-08-23 | ニデック株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
CN112970188B (en) * | 2018-10-29 | 2023-10-24 | 日本电产株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
JPWO2020090595A1 (en) * | 2018-10-29 | 2021-09-24 | 日本電産株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
CN112970187A (en) * | 2018-10-29 | 2021-06-15 | 日本电产株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
CN112970188A (en) * | 2018-10-29 | 2021-06-15 | 日本电产株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
WO2020090596A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本電産株式会社 | Location estimation device and location estimation method |
CN114432722A (en) * | 2021-02-02 | 2022-05-06 | 上海品致测控技术有限公司 | Control method and system of rotary evaporator |
CN114432722B (en) * | 2021-02-02 | 2023-08-11 | 上海品致测控技术有限公司 | Control method and system of rotary evaporator |
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