JP2644782B2 - Rotary position detector for three-phase motor - Google Patents

Rotary position detector for three-phase motor

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JP2644782B2 JP62296929A JP29692987A JP2644782B2 JP 2644782 B2 JP2644782 B2 JP 2644782B2 JP 62296929 A JP62296929 A JP 62296929A JP 29692987 A JP29692987 A JP 29692987A JP 2644782 B2 JP2644782 B2 JP 2644782B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えばAC3相サーボモータ等の3相モータの
回転位置検出装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a rotational position of a three-phase motor such as an AC three-phase servomotor.

従来の技術 エンコーダによる磁極位置検出手段には、アブソリュ
ート信号を用いて絶対位置検出を行うことによりモータ
の磁極位置を決定するものがある。
2. Description of the Related Art Some magnetic pole position detecting means using an encoder determine a magnetic pole position of a motor by performing absolute position detection using an absolute signal.

以下、図面を参照して上記したアブソリュートエンコ
ーダを用いたAC3相サーボモータについて説明する。
Hereinafter, an AC three-phase servomotor using the above-described absolute encoder will be described with reference to the drawings.

第3図は一般的な3相モータの回転位置検出装置全体
の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of the entire rotation position detecting device of a general three-phase motor.

図において1は3相モータ5の回転軸に連結されアブ
ソリュート信号を発生させるエンコーダであり発光ダイ
オード8と回転ディスク9と、固定スリット板10と、前
記回転ディスク9の各トラックに対向して設けられてい
る受光素子11と、各受光素子からの出力を入力として波
形整形を行う波形処理回路12とより構成されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes an encoder which is connected to the rotating shaft of the three-phase motor 5 and generates an absolute signal. The encoder 1 is provided to face the light emitting diode 8, the rotating disk 9, the fixed slit plate 10, and each track of the rotating disk 9. And a waveform processing circuit 12 that performs waveform shaping by using an output from each light receiving element as an input.

また、回転ディスク9は第4図に示しているようにそ
の外周を最下位ビットとして中心に向かって必要なビッ
ト数(本例では6ビット)だけスリットが同心円状に形
成されている。なお、以降の説明においては最上位ビッ
トに相当する部分を第1トラックと称し、下位のビット
に向かって第2トラック,第3トラック,・・,第6ト
ラックと表現する。
As shown in FIG. 4, the rotating disk 9 has concentric slits formed by the necessary number of bits (6 bits in this example) toward the center with the outer periphery being the least significant bit. In the following description, a portion corresponding to the most significant bit is referred to as a first track, and the lower bit is represented as a second track, a third track,..., A sixth track.

2はエンコーダ1から出力されたアブソリュート信号
によりアドレスが指定されて3相の電流データ(デジタ
ル値)が読み出される読み出し専用メモリ(以下ROMと
略す)であり、3はROM2から出力されるデジタル値をア
ナログ量に変換するD/Aコンバータ、4は3相モータの
各相への電流を制御するパワートランジスタである。
Reference numeral 2 denotes a read-only memory (hereinafter abbreviated as ROM) from which an address is designated by an absolute signal output from the encoder 1 and three-phase current data (digital value) is read, and 3 denotes a digital value output from the ROM 2. A D / A converter 4 for converting into an analog quantity and a power transistor 4 for controlling a current to each phase of the three-phase motor.

上記のように構成された回転ディスクを用いた従来の
3相モータの回転位置検出装置の動作を以下説明する。
The operation of the conventional three-phase motor rotational position detecting device using the rotating disk configured as described above will be described below.

まず発光素子8より発せられた光が回転ディスク9及
び固定スリット10によって明暗状態に変調される。こう
して変調された光は受光素子11により電気信号に変換さ
れ波形処理回路12にて波形整形が行われ6ビットのデジ
タル信号としてROM2へそのアドレスデータとして入力さ
れる。そしてROM2の指定されたアドレスからは各々電気
角で120゜位相がずれた3相(U相、V相、W相とす
る)のデータ値が読み出される。そしてROM2より読み出
されたデータ値はD/Aコンバータ3によりアナログ量に
変換されこのアナログ量をパワートランジスタ4により
適当量だけ増幅されて3相モータ5が駆動される。
First, the light emitted from the light emitting element 8 is modulated by the rotating disk 9 and the fixed slit 10 into a bright and dark state. The light thus modulated is converted into an electric signal by the light receiving element 11, subjected to waveform shaping by the waveform processing circuit 12, and input as a 6-bit digital signal to the ROM 2 as its address data. Then, three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) data values are read from the specified address of ROM2, each phase being shifted by 120 ° in electrical angle. The data value read from the ROM 2 is converted into an analog amount by the D / A converter 3, and the analog amount is amplified by an appropriate amount by the power transistor 4 to drive the three-phase motor 5.

発明が解決しようとする問題点 ところで上記したような構成の回転ディスク9を用い
て出力したアブソリュート信号(但し交番2進符号)は
次頁の第1表に示すように26=64通りの出力を行う。
Problems to be Solved by the Invention By the way, as shown in Table 1 on the next page, the absolute signal (alternately binary code) output by using the rotating disk 9 having the above-mentioned structure has 2 6 = 64 outputs. I do.

そしてNトラックの回転ディスクでは2N通りの信号が
出力されることとなる。このため、3相モータにおける
各相の位相差即ち120゜を正確に検出することが出来な
い。
On a rotating disk of N tracks, 2N signals are output. For this reason, the phase difference of each phase in the three-phase motor, that is, 120 ° cannot be accurately detected.

つまり上記した構成の回転ディスク9では(360゜÷2
N)に相当する位置の検出はできるものの円周を120゜毎
に正確に分けることが出来ない。この事はこの回転ディ
スクの分解能が2Nであり、数字『3』で割り切れないた
めに発生する。このため、3相モータの位置制御に用い た時には回転むらやトルクむらの原因となってしまう。
しかもこのむらは分解能が低い場合はより大きなものと
なってしまう。
That is, in the rotating disk 9 having the above configuration, (360 ゜ ÷ 2
Although the position corresponding to N ) can be detected, the circumference cannot be accurately divided every 120 °. This occurs because the resolution of this rotating disk is 2 N and cannot be divided by the number “3”. Therefore, it is used for position control of a three-phase motor. When this occurs, it may cause uneven rotation and uneven torque.
In addition, the unevenness becomes larger when the resolution is low.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の3相モータの回
転位置検出装置は、エンコーダの回転ディスクの第1の
トラック群の各トラックの出力信号は回転角90度ごとに
変化するとともにそれぞれのトラックの出力信号の位相
差が60度で、第2のトラック群の出力信号は第1のトラ
ック群の出力信号に同期しかつ第1のトラック群の出力
信号をさらに細分化したアブソリュート信号とするとと
もに、第1のトラック群は第2のトラック群より回転デ
ィスクの内周側に形成される構成を有している。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a three-phase motor rotational position detecting device according to the present invention is arranged such that an output signal of each track of a first track group of a rotary disk of an encoder has a rotation angle of 90 degrees. And the phase difference between the output signals of the respective tracks is 60 degrees, the output signal of the second track group is synchronized with the output signal of the first track group, and the output signal of the first track group is further changed. The first track group is formed on the inner peripheral side of the rotating disk with respect to the second track group, as well as subdivided absolute signals.

作用 上記構成により、3相モータの各相の位相差120゜を
正確に割り出すことができるとともに、各相の回転角を
細分化した絶対値で得ることができる。
Operation With the above-described configuration, the phase difference of 120 ° between the phases of the three-phase motor can be accurately determined, and the rotation angle of each phase can be obtained as a subdivided absolute value.

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本実施例に用いる回転ディスクの平面図であ
る。なお、本実施例においても装置全体の構成は第3図
に示したものと同じ(但し回転ディスクを除く)である
ので特に全体構成は図示していない。
FIG. 1 is a plan view of a rotating disk used in this embodiment. In this embodiment, the overall configuration of the apparatus is the same as that shown in FIG. 3 (excluding the rotating disk), so that the overall configuration is not particularly shown.

図において13はアブソリュート信号を発生させるため
に用いる回転ディスクでありこの回転ディスクは第1,第
2,第3トラックの3トラックで構成されている第1の符
号トラック群6と第4,第5,第6トラックの3トラックで
構成されている第2の符号トラック群7を有している。
更に詳細に説明すると、この回転ディスク13の第1,第2,
第3トラックのスリットはすべて中心角が90゜となるよ
うに連続してしかも各トラックには2個ずつ回転ディス
クの中心に対して点対象の位置に設けられている。ま
た、第1と第2のトラックは時計回り方向に60゜位相が
ずれており、また第2と第3のトラックも同方向に60゜
位相がずれている。
In the figure, reference numeral 13 denotes a rotating disk used for generating an absolute signal.
2, a first code track group 6 composed of three tracks of the third track and a second code track group 7 composed of three tracks of the fourth, fifth and sixth tracks. .
More specifically, the first, second,
The slits of the third track are all continuous so that the center angle is 90 °, and each track is provided two at a point symmetrical with respect to the center of the rotating disk. Also, the first and second tracks are 60 ° out of phase in the clockwise direction, and the second and third tracks are out of phase by 60 ° in the same direction.

次に第1図に示した回転ディスク13によって発生され
る交番2進信号を次頁の第2表に示す。
Next, the alternating binary signal generated by the rotating disk 13 shown in FIG. 1 is shown in Table 2 on the next page.

この表より分かるように第1のトラック群から出力さ
れる信号は30゜即ち12分の1周毎にその出力が1回変化
していることがわかる。従ってこの第1のトラック群で
は3相モータにおける各相 の位相差即ち120゜(電気角)の位相差を正確に保つこ
とができる。
As can be seen from this table, it can be seen that the output of the signal output from the first track group changes once every 30 degrees, that is, every twelfth revolution. Therefore, in this first track group, each phase in the three-phase motor is , Ie, a phase difference of 120 ° (electrical angle) can be accurately maintained.

また、前記第1のトラック群にて120゜(電気角)の
位相差を保ちながら第2のトラック群にて細分化するこ
とができる。
Further, while maintaining a phase difference of 120 ° (electrical angle) in the first track group, it can be subdivided in the second track group.

尚、第2図は本実施例の回転ディスクの各トラックよ
り出力された交番2進符号のタイミングを示したタイミ
ングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing the timing of the alternating binary code output from each track of the rotating disk of this embodiment.

また、本実施例においては第1のトラック群にて電気
角で6分割したが、第1のトラック群の各トラックのス
リット数を1つで構成し、60゜毎にこの第1のトラック
群からの出力が変化するようにしても当初の目的は十分
に達成することができる。このように(3×M(Mは自
然数))分周であれば同様の動作を行い同様の効果を奏
するものである。更に、最上位ビットを含む最低3ビッ
ト即ち最内周トラックを含む最低3トラック3×M分周
用に割り当て第2トラック群で細分化することにより低
分解能のものであっても位相差120゜(電気角)を確実
に保つことができる。
Further, in the present embodiment, the first track group is divided into six by the electrical angle. However, the number of slits of each track of the first track group is constituted by one, and the first track group is divided every 60 °. Even if the output from is changed, the original purpose can be sufficiently achieved. In this way, if the frequency division is (3 × M (M is a natural number)), the same operation is performed and the same effect is obtained. Furthermore, a minimum of three bits including the most significant bit, that is, at least three tracks including the innermost track, which is allocated for 3 × M frequency division and subdivided by the second track group, so that even if the resolution is low, the phase difference is 120 °. (Electrical angle) can be reliably maintained.

発明の効果 本発明の3相モータの回転位置検出装置はエンコーダ
の回転ディスクの第1のトラック群は第2のトラック群
より内周側に形成されるとともに、第1のトラック群の
各トラックの出力信号は回転角90゜ごとに変化するとと
もにそれぞれのトラックの出力信号の位相差が60゜で、
第2のトラック群の出力信号は第1のトラック群の出力
信号に同期しかつ第1のトラック群の出力信号の分解能
をさらに細分化した(3×M(Mは自然数))分の1周
毎に変化する構成にしたことにより、3相モータの各相
間の位相差を120゜に確実に保って駆動する事ができる
から、回転むら、トルクむらの発生をおさえてスムーズ
な回転を行うことができるので実用上大変有効である。
According to the three-phase motor rotational position detecting device of the present invention, the first track group of the rotary disk of the encoder is formed on the inner peripheral side of the second track group, and each track of the first track group is formed. The output signal changes every 90 ° of rotation and the phase difference between the output signals of each track is 60 °,
The output signal of the second track group is synchronized with the output signal of the first track group, and the resolution of the output signal of the first track group is further subdivided (3 × M (M is a natural number)) for one round. With the configuration that changes every time, the three-phase motor can be driven with the phase difference between each phase maintained at 120 °, so that smooth rotation can be achieved by suppressing uneven rotation and uneven torque. This is very effective in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に用いる回転ディスクの平面
図、第2図は第1図に示した回転ディスクの各トラック
より出力された2値信号のタイミングを示したタイミン
グチャート、第3図は3相モータの回転位置検出装置全
体の構成図、第4図は従来の回転ディスクの平面図であ
る。 2……読み出し専用メモリ(ROM)、 3……D/Aコンバータ、 4……パワートランジスタ、 5……3相モータ、6……第1の符号トラック群 7……第2の符号トラック群、 8……発光ダイオード、 10……固定スリット板、 11……受光素子(回転検出素子)、 12……波形処理回路 13……回転ディスク
FIG. 1 is a plan view of a rotary disk used in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the timing of binary signals output from each track of the rotary disk shown in FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of an entire rotation position detecting device for a three-phase motor, and FIG. 4 is a plan view of a conventional rotating disk. 2 read-only memory (ROM) 3 D / A converter 4 power transistor 5 three-phase motor 6 first code track group 7 second code track group 8 light emitting diode 10 fixed slit plate 11 light receiving element (rotation detecting element) 12 waveform processing circuit 13 rotating disk

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】3相モータの回転によって回動しアブソリ
ュート信号を出力する第1のトラック群と第2のトラッ
ク群とが形成された回転板を有するエンコーダと、前記
エンコーダのアブソリュート信号に対応した電流値を格
納する記憶素子と、前記記憶素子に記憶された電流値を
アナログ量に変換する変換素子とを備える3相モータの
回転位置検出装置であって、前記回転板の前記第1のト
ラック群は前記第2のトラック群より内周側に形成され
るとともに、前記第1のトラック群の各トラックの出力
信号は回転角90度ごとに変化するとともにそれぞれのト
ラックの出力信号の位相差が60度で、前記第2のトラッ
ク群の出力信号は前記第1のトラック群の出力信号に同
期しかつ前記第1のトラック群の出力信号の分解能をさ
らに細分化した(3×M(Mは自然数))分の1周毎に
変化するアブソリュート信号であることを特徴とする3
相モータの回転位置検出装置。
1. An encoder having a rotating plate on which a first track group and a second track group that rotate by rotation of a three-phase motor and output an absolute signal are formed, and an encoder corresponding to the absolute signal of the encoder is provided. What is claimed is: 1. A three-phase motor rotational position detecting device comprising: a storage element for storing a current value; and a conversion element for converting a current value stored in the storage element into an analog quantity, wherein the first track of the rotary plate is provided. The group is formed on the inner circumference side of the second track group, and the output signal of each track of the first track group changes every 90 degrees of rotation angle, and the phase difference of the output signal of each track is changed. At 60 degrees, the output signals of the second track group are synchronized with the output signals of the first track group and further subdivide the resolution of the output signals of the first track group (3 .Times.M (M is a natural number)).
Phase motor rotation position detector.
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JPS63315912A (en) * 1987-06-19 1988-12-23 Tamagawa Seiki Co Ltd 180-division type absolute value encoder

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