JP2018040757A

JP2018040757A - Motor speed detection method and motor speed control method

Info

Publication number: JP2018040757A
Application number: JP2016176511A
Authority: JP
Inventors: 卓寿後藤; Takuhisa Goto
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-03-15

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor speed detection method that reduces variance in detection precision with speed ranges, and a motor speed control method using the motor speed detection method.SOLUTION: A motor speed detection method includes the steps of: detecting an angular velocity of a rotor 1a each time a predetermined time passes based upon the number of edges of a signal that a Hall sensor 4 outputs in a predetermined time; and dividing the predetermined time into shorter time periods, and estimating an angular velocity of the rotor 1a each time a time period passes within the predetermined time. In the step of estimating the angular velocity of the rotor 1a, the angular velocity of the rotor 1a is estimated based upon relation among the angular velocity of the rotor 1a to be estimated, generation torque of a motor 1, and loss torque of the motor 1 based upon an angular velocity of the rotor 1a right before a time period corresponding to the angular velocity of the rotor 1a to be estimated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、モータ速度検出方法及び上記モータ速度検出方法を用いたモータ速度制御方法に関する。 The present invention relates to a motor speed detection method and a motor speed control method using the motor speed detection method.

モータの回転速度を検出する方法として、位置検出センサであるホールセンサを用いて検出する方法がある。例えば、特許文献１には、三相ブラシレスモータの回転数を、３つのホールセンサを用いて検出する方法が記載されている。ブラシレスモータでは、固定子に三相の巻線が設けられ、回転子に永久磁石が設けられている。３つのホールセンサは、回転子の回転軸を中心とする円周上に電気角１２０度の位相差で配置されている。各ホールセンサで検出される信号変化（エッジ）の計算が、各ホールセンサから出力されるパルス状のホールセンサ信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を用いて行われる。これにより、ホールセンサ信号の立ち上がりエッジ間による回転子１回転の周期うちの半周期の時間間隔が求められ、半周期の時間間隔に基づいてモータの回転数としての角速度が求められる。そして、３つのホールセンサから得られるモータ回転数のうちの最新の回転数に基づき、モータの制御が実施される。これにより、回転数を計算する周期が１／６周期となり、各ホールセンサの取り付け位置のばらつきに起因する回転数の計算誤差を低減している。 As a method of detecting the rotational speed of the motor, there is a method of detecting using a hall sensor which is a position detection sensor. For example, Patent Document 1 describes a method of detecting the rotational speed of a three-phase brushless motor using three hall sensors. In the brushless motor, a three-phase winding is provided on the stator, and a permanent magnet is provided on the rotor. The three Hall sensors are arranged with a phase difference of an electrical angle of 120 degrees on the circumference around the rotation axis of the rotor. The calculation of the signal change (edge) detected by each hall sensor is performed using both the rising edge and the falling edge of the pulsed hall sensor signal output from each hall sensor. As a result, a half-cycle time interval of one rotation of the rotor between rising edges of the Hall sensor signal is obtained, and an angular velocity as a motor rotation speed is obtained based on the half-cycle time interval. And control of a motor is implemented based on the newest rotation speed among the motor rotation speeds obtained from three hall sensors. As a result, the cycle for calculating the number of revolutions is 1/6, and the calculation error of the number of revolutions due to the variation in the mounting position of each Hall sensor is reduced.

特開２００３−２６４９９０号公報JP 2003-264990 A

特許文献１に記載されるモータの回転数の検出方法では、ホールセンサ信号のエッジ間の時間からモータの回転数が計算されている。モータの低速域では、エッジ間隔が長くなり、回転数の更新周期が長くなる。一方、モータの高速域では、エッジ間隔が短くなるため、検出される回転数の精度が悪化する。つまり、モータの速度域によって、回転数の検出精度にばらつきが生じる。特許文献１では、各ホールセンサからのホールセンサ信号における半周期の時間間隔でモータの回転数を計算しているため、各ホールセンサから検出される回転数の精度に、モータの速度域に応じてばらつきが生じる。 In the method for detecting the rotational speed of the motor described in Patent Document 1, the rotational speed of the motor is calculated from the time between edges of the Hall sensor signal. In the low speed region of the motor, the edge interval becomes long and the rotation speed update cycle becomes long. On the other hand, in the high-speed region of the motor, the edge interval is shortened, so that the accuracy of the detected rotational speed is deteriorated. That is, the rotational speed detection accuracy varies depending on the speed range of the motor. In Patent Document 1, since the number of rotations of the motor is calculated at a time interval of a half cycle in the Hall sensor signal from each Hall sensor, the accuracy of the number of rotations detected from each Hall sensor depends on the speed range of the motor. Variation.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、速度域による検出精度のばらつきを低減するモータ速度検出方法及び上記モータ速度検出方法を用いたモータ速度制御方法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 provides a motor speed detection method for reducing variations in detection accuracy depending on a speed range and a motor speed control method using the motor speed detection method. With the goal.

上記の課題を解決するために、この発明に係るモータ速度検出方法は、回転子の回転を検知するホールセンサを用いたモータのモータ速度検出方法において、所定時間の間にホールセンサが出力する信号のエッジ数に基づき、所定時間経過毎の回転子の角速度を算出するステップを含む。 In order to solve the above-described problems, a motor speed detection method according to the present invention is a motor speed detection method for a motor using a Hall sensor that detects the rotation of a rotor. And calculating the angular velocity of the rotor every predetermined time based on the number of edges.

また、この発明に係るモータ速度制御方法は、上記モータ速度検出方法により算出された回転子の第１角速度を用いてモータの速度を制御する。 In the motor speed control method according to the present invention, the motor speed is controlled using the first angular velocity of the rotor calculated by the motor speed detection method.

この発明に係るモータ速度検出方法及び上記モータ速度検出方法を用いたモータ速度制御方法によれば、モータの速度域による速度検出精度のばらつきを低減することが可能になる。 According to the motor speed detection method and the motor speed control method using the motor speed detection method according to the present invention, it is possible to reduce variations in speed detection accuracy due to the motor speed range.

本発明を用いたモータの速度を検出しモータを制御する制御部のブロックである。It is a block of the control part which detects the speed of the motor using this invention, and controls a motor. ホールセンサによって出力される信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the signal output by a Hall sensor.

以下、この発明の実施の形態に係るモータ速度検出方法及びモータ速度制御方法について添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明を用いたモータの速度を検出しモータを制御する制御部のブロックを示し、図２はホールセンサによって出力される信号の一例を示す波形図である。図１のモータ１は、永久磁石を含む回転子１ａと、三相巻線を含む固定子１ｂとを備える三相交流モータである。モータ１には、インバータ２を介して直流電源３が接続されている。インバータ２は、直流電源３からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ１に供給する。 Hereinafter, a motor speed detection method and a motor speed control method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a block of a control unit that detects the speed of a motor and controls the motor using the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of a signal output by a hall sensor. A motor 1 in FIG. 1 is a three-phase AC motor including a rotor 1a including a permanent magnet and a stator 1b including a three-phase winding. A direct current power source 3 is connected to the motor 1 via an inverter 2. The inverter 2 converts the DC power from the DC power source 3 into three-phase AC power and supplies it to the motor 1.

モータ１の固定子１ｂには、位置検出センサであるホールセンサ４が取り付けられている。ホールセンサ４は、回転する回転子１ａの永久磁石の磁界変化を検知して信号として出力する。ホールセンサ４の出力信号は、図２に示すようなパルス波形であり、その周波数は回転子１ａの回転速度に比例している。出力信号は、信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わる立ち上がりエッジＥ１と、信号レベルがＨレベルからＬレベルに切り替わる立ち下がりエッジＥ２とを含んでいる。ホールセンサ４は、その出力信号をモータ１の制御部５に送る。 A hall sensor 4 that is a position detection sensor is attached to the stator 1 b of the motor 1. The hall sensor 4 detects a magnetic field change of the permanent magnet of the rotating rotor 1a and outputs it as a signal. The output signal of the hall sensor 4 has a pulse waveform as shown in FIG. 2, and its frequency is proportional to the rotational speed of the rotor 1a. The output signal includes a rising edge E1 at which the signal level switches from the L level to the H level, and a falling edge E2 at which the signal level switches from the H level to the L level. The hall sensor 4 sends the output signal to the control unit 5 of the motor 1.

制御部５は、ホールセンサ４の出力信号に基づきインバータ２の動作を制御して、モータ１への電力供給を調節する。すなわち、制御部５は、ホールセンサ４の出力信号に基づきモータ１の回転駆動を制御する。 The control unit 5 controls the operation of the inverter 2 based on the output signal of the hall sensor 4 and adjusts the power supply to the motor 1. That is, the control unit 5 controls the rotational drive of the motor 1 based on the output signal of the hall sensor 4.

制御部５は、信号検出部５１、タイマ５２、演算部５３、電流検出部５４及び指令部５５を有している。 The control unit 5 includes a signal detection unit 51, a timer 52, a calculation unit 53, a current detection unit 54, and a command unit 55.

信号検出部５１は、ホールセンサ４の出力信号を受け取り、その出力信号の立ち上がりエッジＥ１及び立ち下がりエッジＥ２を検出する。また、信号検出部５１は、エッジＥ１，Ｅ２を検出する毎に演算部５３に通知する。なお、本実施の形態では、回転子１ａが１回転する間、立ち上がりエッジＥ１及び立ち下がりエッジＥ２がそれぞれ１２回ずつ検出され、２４回のエッジの検出が信号検出部５１から演算部５３に通知される。 The signal detector 51 receives the output signal of the hall sensor 4 and detects the rising edge E1 and the falling edge E2 of the output signal. In addition, the signal detection unit 51 notifies the calculation unit 53 every time the edges E1 and E2 are detected. In this embodiment, the rising edge E1 and the falling edge E2 are detected 12 times each while the rotor 1a rotates once, and the detection of 24 times is notified from the signal detection unit 51 to the calculation unit 53. Is done.

タイマ５２は、時間を計測する。
演算部５３は、所定時間当たりに信号検出部５１が検出するエッジ数をカウントし、カウントしたエッジ数に基づき、回転子１ａの回転数つまり角速度を求める。後に詳しく説明するように、演算部５３が求める角速度には、所定時間当たりのエッジ数から算出される第１角速度と、所定時間をより細かい周期に分割した際にそれらの周期毎に推定される第２角速度とが含まれる。 The timer 52 measures time.
The calculation unit 53 counts the number of edges detected by the signal detection unit 51 per predetermined time, and obtains the rotation number, that is, the angular velocity of the rotor 1a based on the counted number of edges. As will be described in detail later, the angular velocity obtained by the calculation unit 53 is estimated for each of the first angular velocity calculated from the number of edges per predetermined time and each predetermined period when the predetermined time is divided into finer periods. 2nd angular velocity is included.

電流検出部５４は、インバータ４からモータ１に供給される電流値を検出する。
指令部５５は、演算部５３によって求められた角速度と電流検出部５４によって検出された電流値とに基づき、回転子１ａの角速度を目標とする角速度とするようにインバータ４からモータ１への電力供給を調節する。 The current detection unit 54 detects a current value supplied from the inverter 4 to the motor 1.
Based on the angular velocity obtained by calculation unit 53 and the current value detected by current detection unit 54, command unit 55 supplies power from inverter 4 to motor 1 so that the angular velocity of rotor 1a is a target angular velocity. Adjust the supply.

演算部５３が回転子１ａの角速度を求める方法を以下に説明する。 A method by which the calculation unit 53 obtains the angular velocity of the rotor 1a will be described below.

＜第１角速度について＞
タイマ５２は、回転子１ａの回転中、つまり固定子１ｂへ電力が供給されている間、経過時間を計測し、所定時間ｔｐ経過毎に、演算部５３に通知する。なお、本実施の形態では、所定時間ｔｐを０．１秒として説明する。 <About the first angular velocity>
The timer 52 measures the elapsed time while the rotor 1a is rotating, that is, while power is being supplied to the stator 1b, and notifies the calculation unit 53 every time a predetermined time tp has elapsed. In the present embodiment, the predetermined time tp is described as 0.1 seconds.

演算部５３は、所定時間ｔｐの間に、信号検出部５１から通知されたホールセンサ４の出力信号のエッジ数Ｎｅをカウントする。
また、演算部５３は、カウントしたエッジ数Ｎｅに基づき、回転子１ａの角速度ω（ω＝ｄθ／ｄｔ、θは回転角度；ωの単位：ｒａｄ／ｓｅｃ）を算出する（第１角速度）。回転子１ａの角速度ωは、以下の式に基づき算出される。
ω＝２πＮｅ／（Ｎｅｒ・ｔｐ）＝２πＮｅ／（２４×０．１）＝５πＮｅ／６
なお、Ｎｅｒは、回転子１ａが１回転する間にカウントされるエッジ数であり、本実施の形態では２４である。 The calculation unit 53 counts the number of edges Ne of the output signal of the Hall sensor 4 notified from the signal detection unit 51 during the predetermined time tp.
Further, the computing unit 53 calculates the angular velocity ω (ω = dθ / dt, θ is the rotation angle; ω unit: rad / sec) of the rotor 1a based on the counted number of edges Ne (first angular velocity). The angular velocity ω of the rotor 1a is calculated based on the following equation.
ω = 2πNe / (Ner · tp) = 2πNe / (24 × 0.1) = 5πNe / 6
Ner is the number of edges counted during one rotation of the rotor 1a, and is 24 in the present embodiment.

上述のようにして、演算部５３は、ホールセンサ４の出力信号のエッジ数に基づき、所定時間ｔｐである０．１秒経過毎に回転子１ａの角速度ωを算出する（第１角速度）。このとき、回転子１ａの角速度が新たに算出される角速度に更新される周期は０．１秒であり、更新頻度は１０Ｈｚである。 As described above, the calculation unit 53 calculates the angular velocity ω of the rotor 1a based on the number of edges of the output signal of the Hall sensor 4 every 0.1 second that is the predetermined time tp (first angular velocity). At this time, the cycle in which the angular velocity of the rotor 1a is updated to the newly calculated angular velocity is 0.1 seconds, and the update frequency is 10 Hz.

＜第２角速度について＞
演算部５３は、角速度の更新周期を短縮するために、０．１秒間をさらに細かい周期Ｔに分割し、分割した各周期経過後の角速度を推定する。本実施の形態では、演算部５３は、０．１秒間を１／２０００毎に分割し、０．５×１０^−４秒の更新周期Ｔの角速度を推定することとする。つまり、更新頻度を２０ｋＨｚとして演算部５３が角速度を推定することとする。 <About the second angular velocity>
The calculation unit 53 divides 0.1 seconds into finer periods T in order to shorten the angular velocity update period, and estimates the angular velocities after the lapse of each divided period. In the present embodiment, the calculation unit 53 divides 0.1 seconds every 1/2000, and estimates the angular velocity of the update period T of 0.5 × 10 ⁻⁴ seconds. That is, the calculation unit 53 estimates the angular velocity with an update frequency of 20 kHz.

演算部５３は、角速度の推定に際し、以下の式１に示されるモータ１の回転運動の運動方程式を用いる。 The calculation unit 53 uses the equation of motion of the rotational motion of the motor 1 expressed by the following formula 1 when estimating the angular velocity.

式１において、Ｊは、モータ１の回転力であり、ｄ^２θ／ｄｔ^２は、回転子１ａの角加速度である。Ｋ_Ｔは、トルク定数であり、Ｉは、インバータ４からモータ１の固定子１ｂに供給される電流値である。そして、Ｋ_ＴＩは、モータ１の発生トルクを示す。Ｌは、モータ１のロストルクを示す。モータ１が発生したトルクが全て、回転力に変わるわけでなく、ロストルクが発生する。このため、モータ発生トルクＫ_ＴＩからロストルクＬを減じている。ロストルクＬは、回転子１ａの角速度に比例し、Ｌ＝Ｍ｜ω｜となる。なお、Ｍは、回転子１ａのイナーシャに応じて定められる係数である。
よって、式１は、以下の式２のように変換できる。 In Equation 1, J is the rotational force of the motor 1, and d ² θ / dt ² is the angular acceleration of the rotor 1a. _KT is a torque constant, and I is a current value supplied from the inverter 4 to the stator 1 b of the motor 1. K _T I indicates the torque generated by the motor 1. L indicates the loss torque of the motor 1. Not all torque generated by the motor 1 is changed to rotational force, and loss torque is generated. For this reason, the loss torque L is subtracted from the motor generated torque K _T I. The loss torque L is proportional to the angular velocity of the rotor 1a and becomes L = M | ω |. M is a coefficient determined according to the inertia of the rotor 1a.
Therefore, Expression 1 can be converted as Expression 2 below.

そして、演算部５３は、式２に対して、周期Ｔの間、すなわち０．５×１０^−４秒間の積分を行うことで、周期Ｔ毎に回転子１ａの角速度を推定する（第２角速度）。 And the calculating part 53 estimates the angular velocity of the rotor 1a for every period T by integrating for 0.5 * 10 <^-4> second with respect to Formula 2 (ie, 2nd angular velocity). ).

以下、角速度の推定についてより具体的に説明する。
タイマ５２が０．１秒経過毎に示す時刻のうちの時刻ｔ１を計測したとき、時刻ｔ１−０．１から時刻ｔ１までの間におけるホールセンサ４の出力信号のエッジ数に基づき演算部５３が算出した回転子１ａの角速度をω_１とする。また、時刻ｔ１でのインバータ４によるモータ１への供給電流値をＩ_１とする。この時、演算部５３は、時刻ｔ１から０．１秒経過するまでの間における０．５×１０^−４秒経過毎の回転子１ａの角速度を以下のように推定する。 Hereinafter, the estimation of the angular velocity will be described more specifically.
When the timer 52 measures the time t1 in the time indicated every 0.1 second, the calculation unit 53 is based on the number of edges of the output signal of the Hall sensor 4 between the time t1−0.1 and the time t1. the angular velocity of the calculated rotor 1a and omega _1. Further, the value of the current supplied to the motor 1 by the inverter 4 at the time t1 and I _1. At this time, the calculation unit 53 estimates the angular velocity of the rotor 1a every 0.5 × 10 ⁻⁴ seconds from the time t1 until 0.1 seconds elapses as follows.

まず、演算部５３は、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋０．５×１０^−４まで、つまり時刻ｔ１から時刻ｔ１＋Ｔまでの間について、以下の式３に示すような積分を行う。式３は、ω_１及びＩ_１が代入された式２を時刻ｔ１から時刻ｔ１＋Ｔまで時間積分したものである。 First, the calculation unit 53 performs integration as shown in the following Expression 3 from time t1 to time t1 + 0.5 × 10 ⁻⁴ , that is, from time t1 to time t1 + T. Formula 3 is obtained by time-integrating Formula 2 into which ω ₁ and I ₁ are substituted from time t1 to time t1 + T.

式３において、左辺は、時刻ｔ１＋Ｔにおける角速度の推定値ω_Ｔ（時刻ｔ１＋Ｔにおける第２角速度）である。時刻ｔ１＋Ｔにおける角速度の推定値ω_Ｔは、式３を変形した以下の式４によって表される。
ω_Ｔ＝（Ｋ_ＴＩ_１−Ｍ｜ω_１｜）・Ｔ／Ｊ（式４） In Equation 3, the left side is an estimated value of angular velocity ω _T (second angular velocity at time t1 + T) at time t1 + T. Estimate omega _T of the angular velocity at time t1 + T is represented by Equation 4 below obtained by modifying the Equation 3.
ω _T = (K _T I ₁ -M | ω ₁ |) · T / J (Formula 4)

また、演算部５３は、時刻ｔ１＋Ｔにおける角速度の推定値ω_Ｔを用いて、時刻ｔ１＋Ｔから時刻ｔ１＋２Ｔまでの間について、以下の式５に示すような積分を行う。式５は、先の角速度の推定値ω_Ｔ及びＩ_１が代入された式２を時刻ｔ１＋Ｔから時刻ｔ１＋２Ｔまで時間積分したものである。 In addition, the calculation unit 53 performs integration as shown in the following Expression 5 from the time t1 + T to the time t1 + 2T using the estimated angular velocity value ω _T at the time t1 + T. Formula 5 is obtained by time-integrating Formula 2 into which the estimated values ω _T and I ₁ of the angular velocity are substituted from time t1 + T to time t1 + 2T.

なお、式５では、インバータ４によるモータ１への供給電流値がＩ_１のままとされている。これは、時刻ｔ１＋Ｔについて推定した角速度ω_Ｔに基づき、回転子１ａが目標となる角速度となるようにモータ１への供給電流値が指令部５５によって調節されるが、実際の供給電流値には時間遅れが発生するためである。この供給電流値Ｉ_１は、時刻ｔ１から０．１秒経過するまでの間、角速度の推定に使用される。 In Equation 5, the value of the current supplied to the motor 1 by the inverter 4 is kept at I _1. This is because, based on the angular velocity ω _T estimated for the time t1 + T, the supply current value to the motor 1 is adjusted by the command unit 55 so that the rotor 1a has a target angular velocity, but the actual supply current value is This is because a time delay occurs. The supply current value I ₁ is between time t1 until the end of 0.1 seconds, it is used to estimate the angular velocity.

時刻ｔ１＋２Ｔにおける推定角速度ω_２Ｔは、式５を変形した以下の式６によって表される。
ω_２Ｔ＝（Ｋ_ＴＩ_１−Ｍ｜ω_Ｔ｜）・Ｔ／Ｊ（式６） Estimated angular velocity ω _{2T at} time t1 + 2T is expressed by the following expression 6 obtained by _modifying expression 5.
ω _2T = (K _T I ₁₋ M | ω _T |) · T / J (Formula 6)

よって、時刻ｔ１＋ｎＴと時刻ｔ１＋（ｎ＋１）Ｔとにおける推定角速度の関係は、以下の式７のようになる。式７では、ロストルクの要素Ｍ｜ω｜のうちの変数｜ω｜に、時刻ｔ１＋ｎＴについて推定した推定角速度を適用することによって、時刻ｔ１＋（ｎ＋１）Ｔにおける推定角速度が求まる。
ω_{（ｎ＋１）Ｔ}＝（Ｋ_ＴＩ_１−Ｍ｜ω_ｎＴ｜）・Ｔ／Ｊ（式７） Therefore, the relationship between the estimated angular velocities at time t1 + nT and time t1 + (n + 1) T is as shown in the following Expression 7. In Expression 7, the estimated angular velocity at time t1 + (n + 1) T is obtained by applying the estimated angular velocity estimated at time t1 + nT to the variable | ω | of the elements M | ω | of the loss torque.
ω _{(n + 1) T} = (K _T I ₁₋ M | ω _nT |) · T / J (Expression 7)

演算部５３は、式７を繰り返し用いて計算することによって、時刻ｔ１＋３Ｔ、ｔ１＋４Ｔ、ｔ１＋５Ｔ、・・・・、ｔ１＋ｎＴ、・・・・、ｔ１＋０．１における推定角速度ω_３Ｔ、ω_４Ｔ、ω_５Ｔ、・・・・、ω_ｎＴ、・・・・、ω_０．１を算出する。 The calculation unit 53 repeatedly calculates Equation 7 to calculate the estimated angular velocities ω _3T , ω _4T , ω _{5T at} times t1 + 3T, t1 + 4T, t1 + 5T,..., T1 + nT _,. ..., to calculate ω _nT, ····, the ω _0.1.

指令部５５は、ホールセンサ４の出力信号のエッジ数に基づき演算部５３が算出した回転子１ａの角速度ω_１と、演算部５３が推定した角速度ω_Ｔ、ω_２Ｔ、ω_３Ｔ、・・・・、ω_ｎＴ、・・・・とに基づき、回転子１ａの角速度が目標角速度となるように、インバータ４によるモータ１への供給電流値を調節する。指令部５５は、上記の各時刻に対して推定した推定角速度を速度フィーバックとして使用して、回転子１ａの角速度を制御する。 The command unit 55 includes the angular velocity ω _{1 of the} rotor 1 a calculated by the calculation unit 53 based on the number of edges of the output signal of the Hall sensor 4, the angular velocities ω _T , ω _2T , ω _3T,. Based on ω _nT ,..., The supply current value to the motor 1 by the inverter 4 is adjusted so that the angular velocity of the rotor 1a becomes the target angular velocity. The command unit 55 controls the angular velocity of the rotor 1a using the estimated angular velocity estimated for each time as a velocity feedback.

指令部５５は、角速度ω_１、ω_Ｔ、ω_２Ｔ、ω_３Ｔ、・・・・、ω_ｎＴを個々に使用してもよいが、所定数の角速度の平均値を使用してもよい。所定数の角速度を使用する場合、所定数の角速度が得られるまでは個々の角速度が使用され、所定数の角速度が得られた後に所定数の角速度の平均値が使用され得る。平均値の算出に使用される所定数の角速度は、最も新しく求められた角速度から求められた順に選定され得る。例えば、最も新しく求められた角速度をω_ｍｎとし、ω_ｍｎから１つ及び２つ前に求められた角速度をω_ｍｎ−１及びω_ｍｎ−２とし、平均値の算出に使用される角速度の数を３とした場合、ω_ｍｎ、ω_ｍｎ−１及びω_ｍｎ−２の３つの角速度が使用される。すなわち、平均値の算出に使用される角速度が時間の経過とともに順次更新され得る。 The command unit 55 may individually use angular velocities ω ₁ , ω _T , ω _2T , ω _3T ,..., Ω _nT , but may use an average value of a predetermined number of angular velocities. When a predetermined number of angular velocities are used, individual angular velocities are used until a predetermined number of angular velocities are obtained, and an average value of the predetermined number of angular velocities can be used after the predetermined number of angular velocities are obtained. The predetermined number of angular velocities used for calculating the average value can be selected in the order obtained from the most recently obtained angular velocities. For example, the number of the most newly the obtained angular velocity and omega _mn, an angular velocity obtained in one and two before the omega _mn and omega _mn-1 and omega _mn-2, the angular velocity that is used to calculate the average value Is 3, three angular velocities of ω _mn , ω _mn−1, and ω _mn−2 are used. That is, the angular velocity used for calculating the average value can be sequentially updated over time.

このようなモータ速度検出方法及びモータ速度制御方法では、回転子１ａの角速度が、所定時間の間にホールセンサ４の出力信号のエッジ数に基づき算出されている。このため、回転子１ａが低速域で回転されていようと高速域で回転されていようと、ホールセンサ４の検出結果を用いた角速度の更新周期が一様であり、それにより、検出される角速度の精度も一様になる。すなわち、速度域による検出精度のばらつきを低減できる。 In such a motor speed detection method and motor speed control method, the angular speed of the rotor 1a is calculated based on the number of edges of the output signal of the Hall sensor 4 during a predetermined time. Therefore, regardless of whether the rotor 1a is rotated in the low speed range or the high speed range, the angular velocity update period using the detection result of the Hall sensor 4 is uniform, and thereby the detected angular velocity The accuracy of becomes uniform. That is, variation in detection accuracy due to the speed range can be reduced.

また、検出された角速度に基づき、所定時間をさらに細かい時間周期に分割し、所定時間内における時間周期毎に角速度が推定されるため、角速度の更新周期が短縮される。これにより、短周期で更新される角速度に基づいて、回転子１ａの回転が制御されるため、回転子１ａの回転制御の速度応答性が向上する。 Further, since the predetermined time is divided into finer time periods based on the detected angular velocities and the angular velocities are estimated for each time period within the predetermined time, the angular velocity update period is shortened. Thereby, since rotation of the rotor 1a is controlled based on the angular velocity updated in a short cycle, the speed responsiveness of the rotation control of the rotor 1a is improved.

さらに、モータの発生トルクがモータへの供給電流に比例するものとして算出され、モータにおけるロストルクが回転子の角速度に比例するものとして算出されるので、より精度良く角速度を推定することができる。 Further, since the torque generated by the motor is calculated as being proportional to the current supplied to the motor, and the loss torque in the motor is calculated as being proportional to the angular velocity of the rotor, the angular velocity can be estimated with higher accuracy.

さらにまた、回転子の角速度を推定するステップにおいて、モータの発生トルクと記モータにおけるロストルクとを要素として含むモータの回転運動の運動方程式を時間周期毎に積分するので、より精度良く角速度を推定することができる。 Furthermore, in the step of estimating the angular velocity of the rotor, the equation of rotation of the motor including the generated torque of the motor and the loss torque of the motor as elements is integrated every time period, so that the angular velocity can be estimated more accurately. be able to.

なお、実施の形態では、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋０．１までの間の角速度の推定の際、モータ１への供給電流値をＩ_１のまま一定としていたが、推定角速度で回転子１ａが回転する際の供給電流値を推定し、推定した電流値を式７に使用するようにしてもよい。 Incidentally, in the embodiment, when the angular velocity of the estimation during the period from time t1 to time t1 + 0.1, although the value of the current supplied to the motor 1 was a constant at I _1, the rotor 1a rotates estimated angular velocity The supply current value at that time may be estimated, and the estimated current value may be used in Equation 7.

また、実施の形態では、回転子１ａの角速度をパラメータとして使用していたが、回転子１ａの回転数をパラメータとして使用してもよい。 In the embodiment, the angular velocity of the rotor 1a is used as a parameter. However, the rotational speed of the rotor 1a may be used as a parameter.

１モータ、１ａ回転子、４ホールセンサ、５制御部。 1 Motor, 1a Rotor, 4 Hall sensor, 5 Control unit.

Claims

In the motor speed detection method of the motor using the Hall sensor that detects the rotation of the rotor,
A method for detecting a motor speed, comprising: calculating an angular speed of the rotor at every elapse of the predetermined time based on the number of edges of a signal output by the Hall sensor during a predetermined time.

Dividing the predetermined time into finer time periods, and estimating an angular velocity of the rotor for each time period elapsed within the predetermined time,
In the step of estimating the angular velocity of the rotor,
The relationship between the angular velocity of the rotor to be estimated, the torque generated by the motor, and the loss torque in the motor based on the angular velocity of the rotor immediately before the time period corresponding to the angular velocity of the rotor to be estimated The motor speed detection method according to claim 1, wherein an angular speed of the rotor is estimated based on

The generated torque of the motor is calculated as being proportional to the current supplied to the motor,
The motor speed detection method according to claim 2, wherein the loss torque in the motor is calculated as being proportional to the angular speed of the rotor.

4. The step of estimating the angular velocity of the rotor integrates a motion equation of the rotational motion of the motor including the generated torque of the motor and the loss torque of the motor as elements, for each time period. Motor speed detection method.

The motor speed control method characterized by controlling the speed of the motor using the first angular velocity of the rotor calculated by the motor speed detection method according to claim 1.

The motor speed control method according to claim 5, further comprising controlling the speed of the motor by further using the second angular speed of the rotor estimated by the motor speed detection method according to claim 2.