JP3284201B2 - Sensorless brushless motor - Google Patents

Sensorless brushless motor

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JP3284201B2
JP3284201B2 JP10061294A JP10061294A JP3284201B2 JP 3284201 B2 JP3284201 B2 JP 3284201B2 JP 10061294 A JP10061294 A JP 10061294A JP 10061294 A JP10061294 A JP 10061294A JP 3284201 B2 JP3284201 B2 JP 3284201B2
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拓也 近田
吉久 登坂
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信濃電気株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石回転子と三相
固定子巻線と三相インバータと回転位置検出回路とマイ
クロコンピュータと転流制御回路とを備え、起動時はマ
イクロコンピュータが永久磁石回転子の回転位置に関係
なくインバータ起動時駆動基準信号を繰り返し出力する
ことにより同期モータ動作を行い、起動後はマイクロコ
ンピュータが回転位置検出回路から永久磁石回転子の回
転位置に対応した信号を入力してインバータ駆動基準信
号を演算して出力することによりセンサレスブラシレス
モータ動作を行う,センサレスブラシレスモータに関
し、具体的には、モータ誘起電圧の基本波の三倍の高調
波検出電圧を三相インバータの直流電源の電圧に比例し
ないようにかつ常に大きく安定させることにより、起動
失敗・ロータ逆転・ロータ脱調に至ることを回避できる
とともに、同期モータ動作からセンサレスブラシレス動
作への切り換え周波数を従前よりも大幅に低下させて同
期モータ動作時間(=起動時間)を短縮できるように改
良された,センサレスブラシレスモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a permanent magnet rotor, a three-phase stator winding, a three-phase inverter, a rotational position detecting circuit, a microcomputer, and a commutation control circuit. The synchronous motor operates by repeatedly outputting the drive reference signal at the time of starting the inverter irrespective of the rotation position of the magnet rotor, and after startup, the microcomputer sends a signal corresponding to the rotation position of the permanent magnet rotor from the rotation position detection circuit. A sensorless brushless motor that performs a sensorless brushless motor operation by inputting and calculating and outputting an inverter driving reference signal. Specifically, a three-phase inverter detects a harmonic detection voltage three times the fundamental wave of the motor induced voltage. By not being proportional to the voltage of the DC power supply and by always stabilizing it, start-up failure, rotor reversal, Motor switching out of synchronization, and the frequency of switching from synchronous motor operation to sensorless brushless operation has been significantly reduced compared to before, so that the synchronous motor operation time (= start-up time) has been improved. The present invention relates to a sensorless brushless motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は本願出願人の製造に係る従来の
センサレスブラシレスモータ(特開昭62−18999
2号,特開昭62−189993号)を示すもので、図
13(a)に示すように、永久磁石回転子1と、三本の
固定子巻線21,22,23がY結線された三相固定子
巻線2と、直流電源7から給電されて転流制御信号によ
りトランジスタ群U+,V+,W+,U−,V−,W−
を所要にオン・オフ制御して出力線31,32,33に
交流電圧を出力して三相固定子巻線2の転流を制御する
三相インバータ3と、前記三相インバータ3へ転流制御
信号を出力する転流制御回路4と、前記三相固定子巻線
2と並列的に三本の抵抗線51,52,53がY結線さ
れかつ各抵抗線51,52,53の非中性点側端子が前
記三本の固定子巻線21,22,23の非中性点側端子
2と接続された三相抵抗器5aを有するとともに三相固
定子巻線2の中性点の電位e1 と三相抵抗器5aの中性
点e2 とを入力して電位の偏差から各固定子巻線21,
22,23の誘起電圧を検出して永久磁石回転子1の所
定回転位置に応じた基本波の三倍の高調波にのみ対応し
た所要の回転位置信号e3 を出力する差動増幅器5bを
有してなる回転位置検出回路5と、前記回転位置検出回
路5と前記転流制御回路4の間に介設されたマイクロコ
ンピュータ6とを備えてなる構成である。そして、前記
マイクロコンピュータ6は、図13(b),(c)に示
すように、位相が回転方向に六十度ずつ順に変化する六
種類の二相励磁信号のパターン列の信号群m2 となって
いて、起動時に二相励磁を行うためのインバータ起動時
駆動基準信号とし、及び起動後に二相励磁を行うための
インバータ駆動基準信号とする前記信号群m2 が内部の
ROM61に書き込まれていて、起動時はパターン繰り
返し周期を所定短周期になるまで漸次速めていくように
前記信号群m2 を前記転流制御回路4へ繰り返し出力
し、起動後は前記回転位置信号e3 を入力してパターン
繰り返し周期を一周期毎に所要に演算して永久磁石回転
子1の回転速度に対応した回転速度対応信号e4 を転流
制御回路4へ出力するようになっているとともに該回転
速度対応信号e4 と合わせてインバータ駆動基準信号と
して前記信号群m2 を繰り返し出力するように構成され
ている。転流制御回路4は、リミッタ回路41とパルス
幅変調部(PWM)42と比較器43を備えていて、リ
ミッタ回路41は、起動時にマイクロコンピュータ6か
ら出力する電流リミッタ値制御信号e7 を内部のリミッ
タ回路41に入力し、また起動時及び起動後に三相イン
バータ3の電流検出抵抗3aからトランジスタに流れた
電流に比例した電圧信号e9 を入力するとともにパルス
幅変調部(PWM)42からオン・オフ信号を入力する
ようになっていて、パルス幅変調部(PWM)42から
入力するパルス幅変調されたオン・オフ信号を、運転・
停止信号e8 が停止信号となり電流リミッタ値制御信号
7 が「0」となるときには電流リミッタ値が「低レベ
ル」になるように転流制御信号e6 を出力し、また運転
・停止信号e8 が運転信号となり電流リミッタ値制御信
号e7が「1」となるときには電流リミッタ値が「高レ
ベル」になるように転流制御信号e6 を出力し、電圧信
号e9 がリミッタ値以上になると、三相インバータ3の
全てのトランジスタがオフとなるように転流制御信号e
6 を出力制御するようになっている。そして、パルス幅
変調部(PWM)42は、マイクロコンピュータ6から
出力する信号m2 を入力するようになっている。比較器
43は、外部から速度指令e5 を入力するとともに、起
動後にマイクロコンピュータ6から出力する回転速度対
応信号e4 を入力して回転速度対応信号e4 と速度指令
5 との偏差を解消するように、パルス幅変調部42に
おけるパルス幅変調の増減方向を決定する符号(プラス
とマイナスのいずれか一方)をパルス幅変調部42に対
して出力するようになっている。そうして、前記差動増
幅器5bの検出用直流電源回路54のグランドと三相イ
ンバータ3の直流電源7のグランドとが共通している構
成である。上記構成のセンサレスブラシレスモータによ
れば、パルス幅変調方式のインバータを使用できる一
方、従前において使用していたパワートランジスタやリ
アクトル、コンデンサ等が不要で・小形・安価であり、
回転位置検出回路の時間遅れが小さく抑えられる。
2. Description of the Related Art FIG. 13 shows a conventional sensorless brushless motor manufactured by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 62-18999).
No. 2, JP-A-62-189993). As shown in FIG. 13 (a), a permanent magnet rotor 1 and three stator windings 21, 22, 23 are Y-connected. The transistor groups U +, V +, W +, U−, V−, W− are supplied with power from the three-phase stator winding 2 and the DC power supply 7 and by a commutation control signal.
A three-phase inverter 3 for controlling the commutation of the three-phase stator winding 2 by outputting an AC voltage to the output lines 31, 32, 33 by controlling the ON / OFF of the A commutation control circuit 4 for outputting a control signal, and three resistance wires 51, 52, 53 are connected in parallel with the three-phase stator winding 2 in a Y-connection. A neutral point terminal has a three-phase resistor 5a connected to the non-neutral point terminal 2 of the three stator windings 21, 22, 23, and a neutral point of the three-phase stator winding 2 potential e 1 and three-phase resistors 5a of neutral point e 2 and the stator windings 21 by entering from the deviation of the potential,
Detecting an induced voltage of 22 and 23 have a differential amplifier 5b outputs the desired rotational position signal e 3 corresponding only to the three-fold harmonic of the fundamental wave corresponding to the predetermined rotational position of the permanent magnet rotor 1. And a microcomputer 6 interposed between the rotational position detecting circuit 5 and the commutation control circuit 4. As shown in FIGS. 13B and 13C, the microcomputer 6 includes a signal group m 2 of a pattern sequence of six types of two-phase excitation signals whose phase sequentially changes by 60 degrees in the rotation direction. it has been, and an inverter startup drive reference signal for performing two-phase excitation at startup, and the signal group m 2 is written to the interior of the ROM61 to inverter drive reference signal for performing two-phase excitation after activation Te, startup repeatedly outputs the signal group m 2 as will accelerate progressively pattern repetition period until a predetermined short period to the commutation control circuit 4, after starting to enter the rotational position signal e 3 The pattern repetition period is calculated for each period as required, and a rotation speed corresponding signal e 4 corresponding to the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 is output to the commutation control circuit 4. Faith No. together with e 4 is configured to repeatedly output the signal group m 2 as an inverter driving reference signal. Commutation control circuit 4, a limiter circuit 41 and the pulse width modulation unit provided with a (PWM) 42 and the comparator 43, the limiter circuit 41, the internal current limiter value control signal e 7 to be output from the microcomputer 6 during startup And a voltage signal e 9 proportional to the current flowing through the transistor from the current detection resistor 3 a of the three-phase inverter 3 at the time of starting and after the starting, and turned on from the pulse width modulation unit (PWM) 42. An off signal is input, and a pulse width modulated on / off signal input from a pulse width modulator (PWM) 42 is operated.
Outputs a commutation control signal e 6 such that the current limiter value is "low" when the stop signal e 8 a current limiter value control signal e 7 enters the halt signal is "0", and the operation-stop signal e 8 is an operation signal, and when the current limiter value control signal e 7 becomes “1”, the commutation control signal e 6 is output so that the current limiter value becomes “high level”, and the voltage signal e 9 becomes higher than the limiter value. Then, the commutation control signal e is set so that all the transistors of the three-phase inverter 3 are turned off.
6 is output controlled. The pulse width modulator (PWM) 42 receives the signal m 2 output from the microcomputer 6. The comparator 43 inputs the speed instruction e 5 from the outside, eliminating the deviation between the rotational speed corresponding signal e 4 and the speed command e 5 by inputting the rotational speed corresponding signal e 4 to be output from the microcomputer 6 after activation Thus, a code (either plus or minus) for determining the increase / decrease direction of the pulse width modulation in the pulse width modulation unit 42 is output to the pulse width modulation unit 42. In this configuration, the ground of the DC power supply circuit 54 for detection of the differential amplifier 5b and the ground of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 are common. According to the sensorless brushless motor having the above configuration, the inverter of the pulse width modulation method can be used, but the power transistor, the reactor, the capacitor, etc. used in the past are unnecessary, small, and inexpensive.
The time delay of the rotation position detection circuit can be reduced.

【0003】図14はタイミングチャートを示す。図1
3(a)を参照して図14(a)〜(q)の各信号を説
明する。(a)はマイクロコンピュータ6の基本クロッ
ク、(b)はマイクロコンピュータ6へ入力する運転・
停止信号e8 、(c)はマイクロコンピュータ6から転
流制御回路4へ出力する電流リミッタ値制御信号e7
(d)はマイクロコンピュータ6から転流制御回路4の
パルス幅変調部(PWM)42へ出力する信号群m2
あり、第二の信号群m2 の立ち上がりと立ち下がりのエ
ッジは、マイクロコンピュータにおいて三相インバータ
の出力電圧波形を生成する基となるステップ切換えタイ
ミング信号となる、(e)は差動増幅器5bの二つの入
力端子に入力する誘起電圧e1 とe2 との偏差である波
形整形前の誘起電圧検出信号、(f)は誘起電圧中の基
本波の三倍の高調波を差動増幅器5bで検出して波形整
形した後の回転位置信号e3 、(g)と(h)と(i)
と(j)は三本の固定子巻線21,22,23の何れか
一相分に関するものであって、(g)は三相インバータ
3のトランジスタ群がオン・オフしていない状態でモー
タが回転するときに一相の固定子巻線に生起する誘起電
圧、(h)と(i)は転流制御信号e6 の一部(三相イ
ンバータ3の一相分のトランジスタU+とU−,V+と
V−,またはW+とW−をオン・オフする一対の転流制
御信号e6 )、(j)は一相の固定子巻線に印加される
パルス幅変調されたインバータ出力電圧、(k)はリミ
ッタ回路41の電流リミッタ値、(q)は永久磁石回転
子の回転数を示す。
FIG. 14 shows a timing chart. FIG.
Each signal of FIGS. 14A to 14Q will be described with reference to FIG. (A) is a basic clock of the microcomputer 6, (b) is an operation input to the microcomputer 6
The stop signal e 8 , (c) is a current limiter value control signal e 7 output from the microcomputer 6 to the commutation control circuit 4,
(D) is a signal group m 2 output from the microcomputer 6 to the pulse width modulator (PWM) 42 of the commutation control circuit 4, and the rising and falling edges of the second signal group m 2 are the microcomputer Is a step switching timing signal which is a basis for generating an output voltage waveform of the three-phase inverter. (E) is a waveform which is a deviation between induced voltages e 1 and e 2 inputted to two input terminals of the differential amplifier 5b. The induced voltage detection signal before shaping, (f) shows the rotational position signals e 3 , (g) and (h) after the waveform is shaped by detecting a harmonic three times the fundamental wave in the induced voltage by the differential amplifier 5b. ) And (i)
And (j) relate to any one of the three stator windings 21, 22, 23, and (g) shows the motor in a state where the transistor group of the three-phase inverter 3 is not turned on / off. There induced voltage that occurs in the stator windings of one phase when rotating, and (h) (i) some of the commutation control signal e 6 (three-phase inverter 3 of one phase of the transistors U + and U- , V + and V−, or W + and W−, a pair of commutation control signals e 6 ) and (j) are pulse width modulated inverter output voltages applied to a one-phase stator winding, (K) indicates the current limiter value of the limiter circuit 41, and (q) indicates the rotation speed of the permanent magnet rotor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のセンサレス
ブラシレスモータによれば、差動増幅器5bの検出用直
流電源回路54と三相インバータ3の直流電源7とがグ
ランド58を共通している構成であり、差動増幅器5b
の入力電圧が三相インバータ3の直流電源7の電圧に比
例するので、分圧抵抗55a〜55hを設けてモータの
中性点及びモータ端子電圧U,V,Wを分圧して直流電
源7の高電圧時に差動増幅器5bの入力電圧が検出用直
流電源回路54の電圧を越えないように(ひいては差動
増幅器5bが高電圧で破壊しないように)しているが、
三相インバータ3の直流電源7の電圧が極小値寄りに変
動すると分圧抵抗55a〜55hによる分圧比が大きく
なりすぎて、モータ誘起電圧の基本波の三倍の高調波検
出電圧(差動増幅器5bの入力電圧)が低くなりすぎて
しまうため、回転位置信号e3 の値が不安定・不確実な
ものとなり、起動失敗・ロータ逆転・ロータ脱調に至る
という不具合があることが判明した。
According to the above-described sensorless brushless motor, the DC power supply circuit 54 for detection of the differential amplifier 5b and the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 share the ground 58. Yes, differential amplifier 5b
Is proportional to the voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3, the voltage dividing resistors 55a to 55h are provided to divide the neutral point of the motor and the motor terminal voltages U, V, W to divide the DC power supply 7 Although the input voltage of the differential amplifier 5b does not exceed the voltage of the DC power supply circuit 54 for detection at a high voltage (so that the differential amplifier 5b is not destroyed by the high voltage),
If the voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 fluctuates to a minimum value, the voltage dividing ratio by the voltage dividing resistors 55a to 55h becomes too large, and a harmonic detection voltage (differential amplifier) three times the fundamental wave of the motor induced voltage. since the input voltage of 5b) is too low, the value of the rotational position signal e 3 becomes unstable, uncertain, it was found that there is a problem that leads to starting failure rotor reverse rotor desynchronization.

【0005】また、上記構成のセンサレスブラシレスモ
ータによれば、負荷の変動が大きい使用条件では、初期
励磁して永久磁石回転子1を位置決めする際に該永久磁
石回転子1に振動が生じる場合があって、振動が治まる
前に同期モータ動作に移ると、永久磁石回転子1の振動
の影響により回転磁界と永久磁石回転子1の同期が外れ
てブラシレス同期モータ動作への切替えができず起動を
失敗したり、振動によって永久磁石回転子1が逆転して
しまうことがあり、さらに、同期モータ動作時において
も、上記と同様の不安定現象が生じる場合があることが
判明した。このため、初期励磁時間は永久磁石回転子1
の振動が治まるまでの時間、継続する必要があり、そし
て永久磁石回転子の振動は負荷によって変わるので、振
動が大きい負荷の場合には初期励磁時間を長くしなけれ
ばならない不具合があった。
Further, according to the sensorless brushless motor having the above-described structure, when the load is largely changed, the permanent magnet rotor 1 may be vibrated when the permanent magnet rotor 1 is positioned by initial excitation. If the operation is shifted to the synchronous motor operation before the vibration subsides, the rotation of the rotating magnetic field and the permanent magnet rotor 1 is lost due to the influence of the vibration of the permanent magnet rotor 1 and the operation cannot be switched to the brushless synchronous motor operation. It has been found that the permanent magnet rotor 1 may fail due to vibration or may be reversed due to vibration, and the same unstable phenomenon as described above may also occur during the operation of the synchronous motor. For this reason, the initial excitation time is the same as that of the permanent magnet rotor 1.
It is necessary to continue the vibration until the vibration stops, and since the vibration of the permanent magnet rotor changes depending on the load, there is a problem that the initial excitation time must be lengthened when the load is large.

【0006】さらに、上記構成のセンサレスブラシレス
モータによれば、停止信号e8 を入力した後、直ぐに再
起動しようとすると、初期励磁を行っても永久磁石回転
子1の位置決めができないので同期モータ動作に移って
も回転磁界と永久磁石回転子1の同期が外れてしまい、
このため同期モータ動作からセンサレスブラシレスモー
タ動作への切替え失敗や永久磁石回転子1の逆転現象な
どの可能性が高くなる。このため、従来では、停止信号
の入力後の所定時間、具体的には0.5秒間を再起動禁
止時間として設定し、該再起動禁止時間内に運転信号が
入力した場合には、再起動禁止時間経過後に初期励磁−
同期モータ動作−センサーレスブラシレス動作の順にモ
ータを再起動させている。しかしながら、負荷イナーシ
ャが所定値よりも大きかったり、永久磁石回転子1の回
転数が所定値よりも高かったりする使用条件では、再起
動禁止時間である0.5秒間を経過しても永久磁石回転
子1の回転が停止しないために、停止信号を入力した
後、直ぐに運転信号が入力すると、やはり、前述したよ
うに、同期モータ動作からセンサレスブラシレスモータ
動作への切替え失敗や永久磁石回転子1の逆転現象など
の可能性が存在している。このような不具合を解消する
には、負荷イナーシャが所定値よりも大きかったり、永
久磁石回転子1の回転数が所定値よりも高かったりする
使用条件では、再起動禁止時間を6秒間と極めて長く設
定する必要があった。しかしながら、再起動禁止時間を
長く設定すると、実際には永久磁石回転子1の回転が停
止していても再起動禁止時間経過しないと再起動ができ
ないという不具合が生じてしまうことが判明した。
Furthermore, according to the sensorless brushless motor having the above configuration, after entering a stop signal e 8, immediately and try to restart the synchronous motor operation can not be positioned in the permanent magnet rotor 1 even if the initial excitation The synchronization between the rotating magnetic field and the permanent magnet rotor 1 is lost,
For this reason, the possibility of failure in switching from the synchronous motor operation to the sensorless brushless motor operation and the reverse rotation phenomenon of the permanent magnet rotor 1 increase. For this reason, conventionally, a predetermined time after the input of the stop signal, specifically, 0.5 seconds, is set as the restart prohibition time, and when the operation signal is input within the restart prohibition time, the restart is performed. Initial excitation after prohibition time elapses
The motor is restarted in the order of synchronous motor operation-sensorless brushless operation. However, under use conditions in which the load inertia is larger than a predetermined value or the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 is higher than the predetermined value, the permanent magnet rotation does not occur even after the restart prohibition time of 0.5 seconds has elapsed. If the operation signal is input immediately after the stop signal is input so that the rotation of the child 1 does not stop, the switching from the synchronous motor operation to the sensorless brushless motor operation fails or the permanent magnet rotor 1 There is a possibility such as a reversal phenomenon. In order to solve such a problem, the restart prohibition time is extremely long, such as 6 seconds, under the use condition in which the load inertia is larger than a predetermined value or the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 is higher than a predetermined value. Had to be set. However, when the restart prohibition time is set to be long, it has been found that even if the rotation of the permanent magnet rotor 1 is actually stopped, a problem occurs that the restart cannot be performed until the restart prohibition time has elapsed.

【0007】本願発明は、差動増幅器の入力電圧に対し
て三相インバータの直流電源の電圧が高い場合でも誘起
電圧の基本波の三倍の高調波検出電圧を従来よりも大き
い所要の値に安定させることができて、もって、起動失
敗・ロータ逆転・ロータ脱調を回避できるとともに、同
期モータ動作からセンサレスブラシレス動作への切り換
え周波数を従前よりも低下させることができて同期モー
タ動作時間(=起動時間)を短縮できる,センサレスブ
ラシレスモータを提供することを目的としており、さら
に好ましくは、停止信号を入力してすぐに(停止ブラシ
レス動作中に)運転を再開しようとするときは、再起動
禁止時間と初期励磁と同期モータ動作を省略して永久磁
石回転子の回転を完全に停止することなくセンサレスブ
ラシレス動作よりいきなり再起動でき、また従来の再起
動禁止時間に対して停止ブラシレス動作と再起動禁止時
間とに分けかつ再起動禁止時間を大幅に短縮できて、停
止信号を入力して少し経って停止ブラシレス動作時間を
経過してから、運転を再開しようとするときも、極僅少
時間経過してすぐに運転を再開できる実施態様を提供す
ることを目的としている。
According to the present invention, even when the voltage of the DC power supply of the three-phase inverter is higher than the input voltage of the differential amplifier, the harmonic detection voltage three times the fundamental wave of the induced voltage is set to a required value larger than the conventional value. As a result, it is possible to stabilize the motor, thereby avoiding startup failure, rotor reversal, and rotor loss of synchronism. In addition, the frequency of switching from synchronous motor operation to sensorless brushless operation can be made lower than before so that synchronous motor operation time (= It is an object of the present invention to provide a sensorless brushless motor capable of shortening a start-up time, and more preferably, when a stop signal is input and the operation is to be resumed immediately (during stopless brushless operation), restart is prohibited. Omits time, initial excitation, and synchronous motor operation, and stops sensorless brushless operation without completely stopping the rotation of the permanent magnet rotor. It can be restarted suddenly, and it can be divided into the stop brushless operation and the restart inhibition time compared to the conventional restart inhibition time, and the restart inhibition time can be greatly shortened. It is an object of the present invention to provide an embodiment in which the operation can be resumed immediately after a lapse of a very short time even when the operation is to be resumed after a lapse of time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記課題を
解決するための手段として、永久磁石回転子1と、三本
の固定子巻線21,22,23がY結線された三相固定
子巻線2と、直流電源7から給電されて転流制御信号に
よりトランジスタ群U+,V+,W+,U−,V−,W
−を所要にオン・オフ制御して出力線31,32,33
に交流電圧を出力して三相固定子巻線2の転流を制御す
る三相インバータ3と、前記三相インバータ3へ転流制
御信号を出力する転流制御回路4と、前記三相固定子巻
線2と並列的に三本の抵抗線51,52,53がY結線
されかつ各抵抗線51,52,53の非中性点側端子が
前記三本の固定子巻線21,22,23の非中性点側端
子2と接続された三相抵抗器5aを有するとともに三相
固定子巻線2の中性点の電位e1 と三相抵抗器5aの中
性点e2 とを入力して電位の偏差から各固定子巻線2
1,22,23の誘起電圧を検出して永久磁石回転子1
の所定回転位置に応じた基本波の三倍の高調波にのみ対
応した所要の回転位置信号e3 を出力する差動増幅器5
bを有してなる回転位置検出回路5と、前記回転位置検
出回路5と前記転流制御回路4の間に介設されたマイク
ロコンピュータ6とを備え、前記マイクロコンピュータ
6は、起動時に二−三相励磁または二相励磁を行うため
のインバータ起動時駆動基準信号としまた起動後にイン
バータ駆動基準信号とする信号群が内部のROM61に
書き込まれていて、起動時はパターン繰り返し周期を所
定短周期になるまで漸次速めていくように前記信号群の
全部または一部を前記転流制御回路4へ繰り返し出力
し、起動後は前記回転位置信号e3 を入力してパターン
繰り返し周期を一周期毎に所要に演算して各周期に合わ
せて前記信号群の全部または一部を繰り返し出力するよ
うに構成され、又、前記回転位置検出回路5は、前記差
動増幅器5bの検出用直流電源回路54として直列接続
された二つの直流電源54a,54bを有しかつこれら
直流電源54a,54b間のポイントと前記三相固定子
巻線2の中性点とが検出用直流電源回路54のグランド
54cとして接続されてなるとともに、電気的に絶縁さ
れた一次側素子55と二次側素子56からなり該一次側
素子55に前記差動増幅器5bから出力する回転位置信
号e3 を流して該二次側素子56に誘起する回転位置信
号e3 を出力する絶縁形信号出力変換回路5cを有して
いることを特徴とするセンサレスブラシレスモータを提
供するものである。
According to the present invention, there is provided a three-phase stator in which a permanent magnet rotor 1 and three stator windings 21, 22, 23 are Y-connected. And a transistor group U +, V +, W +, U-, V-, W
Is turned on / off as required to output lines 31, 32, 33
A three-phase inverter 3 that outputs an AC voltage to control the commutation of the three-phase stator winding 2, a commutation control circuit 4 that outputs a commutation control signal to the three-phase inverter 3, The three resistance wires 51, 52, 53 are Y-connected in parallel with the child winding 2, and the non-neutral point terminals of the resistance wires 51, 52, 53 are connected to the three stator windings 21, 22. , 23 and the three-phase resistor 5a connected to the non-neutral point side terminal 2, and inputs the potential e1 of the neutral point of the three-phase stator winding 2 and the neutral point e2 of the three-phase resistor 5a. The stator winding 2 from the potential deviation
The permanent magnet rotor 1 is detected by detecting induced voltages of 1, 22, and 23.
Differential amplifier 5 which outputs a required rotational position signal e3 corresponding only to the third harmonic of the fundamental wave corresponding to the predetermined rotational position
b, and a microcomputer 6 interposed between the rotational position detection circuit 5 and the commutation control circuit 4. A signal group that is used as a drive reference signal at the time of starting the inverter for performing three-phase excitation or two-phase excitation, and is used as an inverter drive reference signal after the start is written in the internal ROM 61. All or a part of the signal group is repeatedly output to the commutation control circuit 4 so as to gradually increase the speed until the rotation is started, and after the start, the rotation position signal e3 is input to make the pattern repetition cycle necessary for each cycle. the combined operation on each cycle is configured to repeatedly output all or part of the signal group, and the rotational position detecting circuit 5, the detection of the differential amplifier 5b The DC power supply circuit 54 includes two DC power supplies 54a and 54b connected in series, and a point between the DC power supplies 54a and 54b and a neutral point of the three-phase stator winding 2 are detected. Of the primary side element 55 and the secondary side element 56 which are electrically insulated from each other, and the rotational position signal e3 output from the differential amplifier 5b is supplied to the primary side element 55 so as to flow therethrough. The present invention provides a sensorless brushless motor having an insulated signal output conversion circuit 5c for outputting a rotational position signal e3 induced in the secondary element 56.

【0009】[0009]

【作用】運転信号を入力すると、マイクロコンピュータ
6がインバータ起動時駆動基準信号として第一の信号群
1 (または第二の信号群m2 )を転流制御回路4へ繰
り返し出力する。転流制御回路4は、インバータ起動時
駆動基準信号m1 (m2)に対応した転流制御信号e6
を三相インバータ3へ出力する。三相インバータ3は、
転流制御回路4からの転流制御信号e6 を入力し、トラ
ンジスタ群U+,V+,W+,U−,V−,W−を所要
にオン・オフ制御し、出力線31,32,33より二−
三相励磁(または二相励磁)の交流電圧を出力する。三
相固定子巻線2には、初期励磁電流が流れて永久磁石回
転子1が制振され、次いで励磁電流が流れて回転磁界が
発生し、該回転磁界に同期して永久磁石回転子1が起動
回転する。上記の場合、インバータ起動時駆動基準信号
1 (m2 )は、1パターン出力する毎に、ステップ角
を三十度(六十度)進ませて永久磁石回転子1を同期モ
ータ駆動することになる。そうして、マイクロコンピュ
ータ6が第一の信号群m1 (または第二の信号群m2
のパターン繰り返し周期を漸次速めていくように該イン
バータ起動時駆動基準信号m1 (m2 )を転流制御回路
4へ出力し、これにより永久磁石回転子1を次第に加速
していき、永久磁石回転子1が所定回転数に上昇するよ
うにパターン繰り返し周期を所定短周期に速めて出力し
た時点で、同期モータ駆動は終了する。
When the operation signal is input, the microcomputer 6 repeatedly outputs the first signal group m 1 (or the second signal group m 2 ) to the commutation control circuit 4 as a drive reference signal at the time of starting the inverter. The commutation control circuit 4 outputs a commutation control signal e 6 corresponding to the drive reference signal m 1 (m 2 ) at the time of starting the inverter.
Is output to the three-phase inverter 3. The three-phase inverter 3
The commutation control signal e 6 from the commutation control circuit 4 is input, and the transistor groups U +, V +, W +, U−, V−, and W− are controlled as required to turn on and off. Two
Outputs three-phase (or two-phase) AC voltage. An initial exciting current flows through the three-phase stator winding 2 to dampen the permanent magnet rotor 1, and then an exciting current flows to generate a rotating magnetic field, and the permanent magnet rotor 1 is synchronized with the rotating magnetic field. Starts rotating. In the above case, the drive reference signal m 1 (m 2 ) at the time of starting the inverter drives the permanent magnet rotor 1 synchronous motor by advancing the step angle by thirty degrees (sixty degrees) every time one pattern is output. become. Then, the microcomputer 6 sets the first signal group m 1 (or the second signal group m 2 )
The drive reference signal m 1 (m 2 ) at the time of starting the inverter is output to the commutation control circuit 4 so that the pattern repetition period of the inverter gradually increases, whereby the permanent magnet rotor 1 is gradually accelerated, and the permanent magnet When the rotor 1 outputs the pattern repetition cycle at a predetermined short cycle so as to increase to a predetermined rotation number, the synchronous motor drive ends.

【0010】起動後は、マイクロコンピュータ6が回転
位置検出回路5から回転位置信号e3 を入力してパター
ン繰り返し周期を演算して該周期に合わせて信号群m2
をインバータ駆動基準信号として転流制御回路4へ繰り
返し出力する。転流制御回路4は、インバータ駆動基準
信号m2 に対応した転流制御信号e6 を三相インバータ
3へ出力し、その際、三相インバータ3は、永久磁石回
転子1の電気角一回転当たり六回の転流を生じる二相励
磁の第二の信号群m2 を入力して内部のトランジスタ群
U+,V+,W+,U−,V−,W−をオン・オフ制御
して出力線31,32,33より二相励磁の交流電圧を
出力する。従って、三相固定子巻線2に二相励磁の誘導
電流が電気角一回転当たり六回の転流を生じて、回転磁
界が発生し、三相固定子巻線2の誘導電圧の位相に三相
インバータ3の出力電圧の位相を合わせてセンサレスブ
ラシレスモータ駆動を行い、直流モータと等価の電気−
機械エネルギー変換が行われ、こうして、該回転磁界に
同期して永久磁石回転子1が回転し、永久磁石回転子1
が所定回転速度に加速されていく。
After the start, the microcomputer 6 inputs the rotation position signal e 3 from the rotation position detection circuit 5, calculates a pattern repetition period, and sets a signal group m 2 according to the period.
Is repeatedly output to the commutation control circuit 4 as an inverter drive reference signal. The commutation control circuit 4 outputs a commutation control signal e 6 corresponding to the inverter drive reference signal m 2 to the three-phase inverter 3. At this time, the three-phase inverter 3 makes one rotation of the electric angle of the permanent magnet rotor 1. internal transistors U + enter six-fold of the second signal group m 2 of the two-phase excitation resulting commutation per, V +, W +, U- , V-, · on the W- off control and output lines 31, 32, and 33 output AC voltages of two-phase excitation. Therefore, the induction current of the two-phase excitation causes six commutations per one rotation of the electrical angle in the three-phase stator winding 2 to generate a rotating magnetic field, and the phase of the induction voltage of the three-phase stator winding 2 is changed. Sensorless brushless motor drive is performed by matching the phases of the output voltages of the three-phase inverter 3 to obtain an electric power equivalent to a DC motor.
Mechanical energy conversion is performed, and thus the permanent magnet rotor 1 rotates in synchronization with the rotating magnetic field, and the permanent magnet rotor 1
Is accelerated to a predetermined rotation speed.

【0011】上記の場合、差動増幅器5bの検出用直流
電源回路54のグランド54cが三相インバータ3のグ
ランドとは切り離されているから、差動増幅器5bの入
力電圧が三相インバータ3の直流電源7の電圧の変動と
は無関係になり、モータ誘起電圧の三倍の高調波検出電
圧(差動増幅器5bの入力端子+と−の電圧の偏差)の
振幅が従来よりもはるかに大きく得られる。そして、差
動増幅器5bから出力される回転位置信号e3 が絶縁形
信号出力変換回路5cの一次側素子55に流れ、二次側
素子56よりマイクロコンピュータ6に回転位置信号e
3 を出力し、三相インバータ3の直流電源7の電圧が極
小値寄りに変動したとしても、二次側素子56から出力
されマイクロコンピュータ6に入力する回転位置信号e
3 は、従来よりもはるかに安定し、かつ起動時にロータ
回転数が従来よりもはるかに小さい段階において、マイ
クロコンピュータ6に誤動作が生じない充分に信頼性が
ある電気的大きさの回転位置信号e3 が得られる。従っ
て、起動失敗・ロータ逆転・ロータ脱調に至るという従
来の不具合が解消するとともに、同期モータ動作からセ
ンサレスブラシレス動作への切り換え周波数を従前より
も低下させることができて同期モータ動作時間(=起動
時間)を短縮できる。
In the above case, since the ground 54c of the DC power supply circuit 54 for detection of the differential amplifier 5b is separated from the ground of the three-phase inverter 3, the input voltage of the differential amplifier 5b The amplitude of the higher harmonic detection voltage (the deviation of the voltage between the input terminals + and-of the differential amplifier 5b) three times the motor induced voltage can be obtained irrespective of the fluctuation of the voltage of the power supply 7, much larger than in the past. . Then, the rotational position signal e 3 output from the differential amplifier 5b flows to the primary element 55 of the insulation type signal output conversion circuit 5c, and the secondary element 56 sends the rotational position signal e 3 to the microcomputer 6.
3 even if the voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 fluctuates to a minimum value, the rotational position signal e output from the secondary element 56 and input to the microcomputer 6
3 is a sufficiently reliable electrical magnitude rotation position signal e that prevents the microcomputer 6 from malfunctioning at the stage when the rotor rotation speed is much lower than before and the rotor speed is much lower than before. 3 is obtained. Accordingly, the conventional problems of starting failure, rotor reverse rotation, and rotor step-out can be eliminated, and the frequency of switching from synchronous motor operation to sensorless brushless operation can be reduced as compared with before, so that synchronous motor operation time (= startup) Time).

【0012】なお、マイクロコンピュータ6は、運転中
に停止信号が入力すると、それ以後はROM61からイ
ンバータ駆動基準信号m2 をリードして転流制御回路4
へ繰り返し出力することを停止する。従って、三相イン
バータ3は、転流制御回路4からインバータ駆動基準信
号m2 に対応した転流制御信号e6 を入力しなくなるの
で、出力線31,32,33より二相励磁の交流電圧を
出力しなくなり、三相固定子巻線2の回転磁界が消磁し
て永久磁石回転子1の回転数が低下していく。
When a stop signal is input during operation, the microcomputer 6 reads the inverter drive reference signal m 2 from the ROM 61 and thereafter reads the commutation control circuit 4.
Stop repeatedly outputting to. Therefore, the three-phase inverter 3 does not receive the commutation control signal e 6 corresponding to the inverter drive reference signal m 2 from the commutation control circuit 4, so that the two-phase excitation AC voltage is output from the output lines 31, 32 and 33. The output stops, the rotating magnetic field of the three-phase stator winding 2 is demagnetized, and the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 decreases.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明のセンサレスブラシレスモータ
の実施例を図面を参照して説明する。図1ないし図6は
第一実施例を示す。この実施例のセンサレスブラシレス
モータは、図1(a)のブロック回路に示すように、定
常回転において固定子とのギャップ内の磁束分布が基本
波の三倍の次数の高調波を含む形状である永久磁石回転
子(ロータ)1と、三本の固定子巻線21,22,23
がY結線されてなる三相固定子巻線2と、直流電源7か
ら給電されるように接続されているとともに三本の出力
線31,32,33が前記三相固定子巻線2の三本の固
定子巻線21,22,23の非中性点側端子と並列的に
接続されていて転流制御信号(パルス幅変調転流制御信
号)により所要配列のトランジスタ群U+,V+,W
+,U−,V−,W−をオン・オフ制御して直流を交流
に変換し出力線31,32,33より出力して三相固定
子巻線2に給電して転流を制御する三相インバータ3
と、マイクロコンピュータ6から電流リミッタ値制御信
号e7 と回転速度対応信号e4 と第一の信号群m1 また
は第二の信号群m2 を所要順に入力して所要のパルス幅
変調を行い前記三相インバータ3へ転流制御信号e6
出力するパルス幅変調方式の転流制御回路4と、前記三
相固定子巻線2と並列的に三本の抵抗線51,52,5
3がY結線されかつ各抵抗線51,52,53の非中性
点側端子が前記三本の固定子巻線21,22,23の非
中性点側端子2と接続された三相抵抗器5aを有すると
ともに三相固定子巻線2の中性点の電位e1 と三相抵抗
器5aの中性点e2 とを入力して電位の偏差から各固定
子巻線21,22,23の誘起電圧を検出して永久磁石
回転子1の所定回転位置に応じた基本波の三倍の高調波
にのみ対応した所要の回転位置信号e3 を出力する差動
増幅器5bを有しさらに前記差動増幅器5bの直流電源
54a,54b間と前記三相固定子巻線2の中性点とが
接続されてなるとともに、電気的に絶縁された一次側素
子55と二次側素子56からなる絶縁形信号出力変換回
路5cを有し該一次側素子55に前記差動増幅器5bか
ら出力する回転位置信号e3 を流して該二次側素子56
に誘起する回転位置信号e3 をマイクロコンピュータ6
へ出力するようになっている回転位置検出回路5と、前
記回転位置検出回路5と前記転流制御回路4の間に介設
されていて起動時に二−三相励磁を行うためのインバー
タ起動時駆動基準信号とする第一の信号群m1 と起動後
にインバータ駆動基準信号とする第二の信号群m2 が内
部のROM61に書き込まれていて、起動時はパターン
繰り返し周期を所定短周期になるまで漸次速めていくよ
うに前記第一の信号群m1 を前記転流制御回路4へ繰り
返し出力し、起動後は前記回転位置検出回路5から出力
される回転位置信号e3 を入力してパターン繰り返し周
期を一周期毎に所要に演算して各周期に合わせて前記第
二の信号群m2 を繰り返し出力するようになっており、
もって、モータ誘起電圧の基本波の三倍の高調波検出電
圧を三相インバータの直流電源の電圧に比例しないよう
にかつ常に大きく安定させることにより、起動失敗・ロ
ータ逆転・ロータ脱調に至ることを回避できるととも
に、同期モータ動作からセンサレスブラシレス動作への
切り換え周波数を従前よりも大幅に低下させて同期モー
タ動作時間(=起動時間)を短縮でき、また負荷イナー
シャが大きい場合や負荷が変動しても安定した起動特性
を有するとともに起動時間が短くなり、さらにインバー
タ直流電源電圧の高低に影響されること無くモータ誘起
電圧の基本波の三倍の高調波検出電圧が一定となり回転
位置検出回路5が安定した回転位置信号e3 を出力でき
て起動失敗やロータの逆転脱調を回避でき、さらにまた
停止信号を入力してすぐに運転を再開しようとするとき
は、永久磁石回転子の回転を完全に停止することなくセ
ンサレスブラシレス動作より再起動できるとともに、再
起動禁止時間を従来よりも大幅に短縮できて停止信号を
入力して少し経って停止ブラシレス動作時間を経過して
から、運転を再開しようとするときも、直ちに運転を再
開できるようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sensorless brushless motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment. As shown in the block circuit of FIG. 1A, the sensorless brushless motor of this embodiment has a shape in which the magnetic flux distribution in the gap with the stator during steady rotation includes harmonics of three times the fundamental wave. Permanent magnet rotor (rotor) 1 and three stator windings 21, 22, 23
Are connected so as to be supplied with power from the DC power supply 7 and three output lines 31, 32, 33 are connected to the three-phase stator winding 2. Transistor groups U +, V +, W which are connected in parallel to the non-neutral point terminals of the stator windings 21, 22, 23 and have a required arrangement by a commutation control signal (pulse width modulated commutation control signal).
+, U-, V-, and W- are on / off controlled to convert DC to AC, output from output lines 31, 32, and 33, and feed three-phase stator winding 2 to control commutation. Three-phase inverter 3
If the performed the required pulse width modulated input current limiter value control signal e 7 and the rotation speed corresponding signal e 4 a first signal group m 1 or the second signal group m 2 from the microcomputer 6 to a required order A commutation control circuit 4 of a pulse width modulation type for outputting a commutation control signal e 6 to the three-phase inverter 3, and three resistance wires 51, 52, 5 in parallel with the three-phase stator winding 2.
A three-phase resistor 3 is Y-connected and the non-neutral terminal of each resistance wire 51, 52, 53 is connected to the non-neutral terminal 2 of the three stator windings 21, 22, 23. three-phase stator winding voltage e 1 of the neutral point of 2 and three-phase resistors 5a of neutral point e 2 and the stator windings 21 and 22 enter from the deviation of the potential which has a vessel 5a, by detecting the induced voltage of 23 further comprising a differential amplifier 5b for outputting a required rotational position signal e 3 corresponding only to the three-fold harmonic of the fundamental wave corresponding to the predetermined rotational position of the permanent magnet rotor 1 The DC power supplies 54a and 54b of the differential amplifier 5b are connected to the neutral point of the three-phase stator winding 2, and the primary element 55 and the secondary element 56 are electrically insulated. And a rotational position output from the differential amplifier 5b to the primary side element 55. Flowing a No. e 3 the secondary element 56
The rotational position signal e 3 induced in the microcomputer 6
A rotational position detecting circuit 5 adapted to output to the inverter, and an inverter interposed between the rotational position detecting circuit 5 and the commutation control circuit 4 for performing two-to-three-phase excitation at the time of start-up. second signal group m 2 is written to the interior of the ROM61 to the first inverter driving reference signal signal group m 1 and after startup of the drive reference signal, a predetermined short period of pattern repetition period at startup The first signal group m 1 is repeatedly output to the commutation control circuit 4 so as to gradually increase the speed to the commutation control circuit 4. After the start, the rotation position signal e 3 output from the rotation position detection circuit 5 is input and the pattern is input. the repetition period being adapted repeatedly outputs the second signal group m 2 combined by calculating the required in each cycle to each period,
Therefore, by stabilizing the harmonic detection voltage three times the fundamental wave of the motor induced voltage so as not to be proportional to the voltage of the DC power supply of the three-phase inverter, and always stabilizing it, leading to startup failure, rotor reversal, and rotor loss of synchronization. Can be avoided, the switching frequency from synchronous motor operation to sensorless brushless operation can be greatly reduced compared to before, and the synchronous motor operation time (= start time) can be shortened. Also, when the load inertia is large or the load fluctuates. Has a stable start-up characteristic and a short start-up time. Further, the harmonic detection voltage three times the fundamental wave of the motor induced voltage becomes constant without being affected by the level of the inverter DC power supply voltage, and the rotational position detection circuit 5 and can be output stable rotational position signal e 3 you can avoid reversing out-of startup failure and rotor, and also enter the stop signal When the operation is to be resumed immediately, the sensorless brushless operation can be restarted without completely stopping the rotation of the permanent magnet rotor. Even after a short time and the stop brushless operation time elapses, the operation can be resumed immediately when the operation is to be resumed.

【0014】回転位置検出回路5は、三本の抵抗線5
1,52,53がY結線された三相抵抗回路5aと、グ
ランド54cが三相固定子巻線2の中性点の電位e1
等しい検出用直流電源54を有する差動増幅器5bと、
グランドが三相インバータ3のグランド58と共通する
制御用直流電源57を有する絶縁形信号出力変換回路5
cを備えてなる。三相抵抗回路5aは、各抵抗線51,
52,53の非中性点側端子が前記三相固定子巻線2の
三本の固定子巻線21,22,23の対応する非中性点
側端子と接続されてなる。差動増幅器5bは、三相抵抗
回路5aの中性点の電位e3 と前記三相固定子巻線2の
中性点の電位e1 とを入力して三相固定子巻線2の各固
定子巻線の誘起電圧を検出し該誘起電圧に含まれる基本
波の三×n倍の高調波の中から永久磁石回転子1の所定
回転位置に応じた基本波の三倍の高調波にのみ対応した
所要の回転位置信号e3 を出力する。差動増幅器5b
は、電源として電圧が等しい直列な二つの直流電源54
a,54bを直列接続してなる検出用直流電源54を備
えかつ二つの直流電源54a,54b間と前記三相固定
子巻線2の中性点とが接続されて検出用直流電源54の
グランド54cを備えていることにより、差動増幅器5
bの出力電圧がグランド54cの電圧を中間電位として
直流電源54aの電圧(正電源電圧)と直流電源54b
の電圧(負電源電圧)の間を高ボルトで振幅するように
なっており、差動増幅器5bの出力電圧が高ボルト出力
するようになっている。絶縁形信号出力変換回路5c
は、差動増幅器5bの出力電圧とマイクロコンピュータ
6の許容入力電圧との大き過ぎるギャップを解消するた
めの絶縁形の信号伝達回路であり、例えば、この実施例
では一次側素子(発光ダイオード)55と該一次側素子
55に対して絶縁されていて該一次側素子55の電気的
変化を増幅した電気的変化を生じる二次側素子(ホトト
ランジスタ)56とからなるホトインタラプタト(電気
信号を光り信号にさらに光信号を電気信号に変換する発
光素子・受光素子を組み合わせたデバイス)が使用さ
れ、一次素子55の入力側端子55aに前記差動増幅器
5bから出力される前記回転位置信号e3 を入力して該
回転位置信号e3 が出力側端子55bより前記検出用直
流電源54のプラス側へ流れるようにするとともに、三
相インバータ3の直流電源7と絶縁形信号出力変換回路
5cの二次側素子56の制御用直流電源57とマイクロ
コンピュータ6の電源(図示せず)及び転流制御回路4
(図示せず)とをグランド58が共通するように接続さ
れ前記検出用直流電源54のグランド54cとは切り離
されてなる。なお、回転位置検出回路5において、永久
磁石回転子1の所定回転位置に応じた基本波の三倍の高
調波を検出でき、基本波の三倍の高調波に応じた所要の
回転位置信号e3 を出力できることは、特開昭62−1
89992号,特開昭62−189993号の明細書中
に等価回路を示して電磁気学理論として詳細に説明した
ことにより公知となっているので、本願では理論的証明
を省略する。
The rotational position detecting circuit 5 includes three resistance wires 5
1,52,53 and a three-phase resistor circuit 5a which is Y-connected, and the differential amplifier 5b the ground 54c has a potential e 1 equal detecting DC power supply 54 of the neutral point of the three-phase stator winding 2,
An isolated signal output conversion circuit 5 having a control DC power supply 57 having a common ground with the ground 58 of the three-phase inverter 3
c. The three-phase resistance circuit 5a includes the resistance lines 51,
The non-neutral terminals 52 and 53 are connected to the corresponding non-neutral terminals of the three stator windings 21, 22 and 23 of the three-phase stator winding 2. The differential amplifier 5b receives the potential e 3 of the neutral point of the three-phase resistance circuit 5a and the potential e 1 of the neutral point of the three-phase stator winding 2 and receives each potential of the three-phase stator winding 2 The induced voltage of the stator winding is detected, and from the 3 × n harmonics of the fundamental wave included in the induced voltage, the harmonics are tripled as the fundamental wave corresponding to the predetermined rotation position of the permanent magnet rotor 1. only outputs a required rotational position signal e 3 corresponding. Differential amplifier 5b
Are two DC power supplies 54 in series having the same voltage as the power supply.
a, 54b are connected in series, and a ground of the detection DC power supply 54 is connected between the two DC power supplies 54a, 54b and the neutral point of the three-phase stator winding 2. 54c, the differential amplifier 5
The output voltage of the DC power supply 54a (the positive power supply voltage) and the DC power supply 54b
(The negative power supply voltage) at a high volt, and the output voltage of the differential amplifier 5b is output at a high volt. Isolated signal output conversion circuit 5c
Is an insulation type signal transmission circuit for eliminating an excessively large gap between the output voltage of the differential amplifier 5b and the allowable input voltage of the microcomputer 6. For example, in this embodiment, a primary side element (light emitting diode) 55 And a secondary element (phototransistor) 56 insulated from the primary element 55 and amplifying an electrical change of the primary element 55 to generate an electrical change. A device that combines a light emitting element and a light receiving element that further converts an optical signal into an electric signal is used for the signal, and the rotational position signal e 3 output from the differential amplifier 5b is input to the input terminal 55a of the primary element 55. The rotation position signal e 3 is input so as to flow from the output terminal 55 b to the positive side of the DC power supply for detection 54, and the DC The power supply 7, the DC power supply 57 for controlling the secondary element 56 of the insulation type signal output conversion circuit 5 c, the power supply (not shown) of the microcomputer 6, and the commutation control circuit 4
(Not shown) and a ground 58 in common, and is separated from the ground 54c of the DC power supply 54 for detection. The rotation position detection circuit 5 can detect a triple harmonic of a fundamental wave corresponding to a predetermined rotation position of the permanent magnet rotor 1, and a required rotation position signal e corresponding to a triple harmonic of the fundamental wave. No. 3 can be output.
It is well known that the equivalent circuit is shown in the specification of JP-A-899992 and JP-A-62-189993, which has been described in detail as an electromagnetic theory, so that the theoretical proof is omitted in the present application.

【0015】マイクロコンピュータ6は、前記三相イン
バータ3の出力が三相励磁信号と二相励磁信号とが位相
を三十度ずつ順に進んで交番し出力するように対応する
十二種類のパターン列である第一の信号群m1 と、前記
三相インバータ3の出力が二相励磁信号が位相を六十度
ずつ順に進んで出力するように対応する六種類のパター
ン列である第二の信号群m2 と、起動時パターン繰り返
し周期決定プログラムp1 と、起動後パターン繰り返し
周期決定プログラムp2 が内部のROM61に書き込ま
れている。
The microcomputer 6 has twelve types of pattern trains corresponding to the output of the three-phase inverter 3 so that the three-phase excitation signal and the two-phase excitation signal alternately output with the phase advanced by thirty degrees in order. by which the first signal group m 1, the second signal output two-phase excitation signal of the three phase inverter 3 is the corresponding six kinds of pattern array to output advances sequentially the phase by sixty degrees A group m 2 , a pattern repetition period determination program at startup p 1, and a pattern repetition period determination program p 2 after startup are written in the internal ROM 61.

【0016】そうして、マイクロコンピュータ6は、運
転信号e8 が入力したらROM61からインバータ起動
時駆動基準信号として第一の信号群m1 をリードして電
流リミッタ値を「高レベル」に制御する電流リミッタ値
制御信号e7 を出力して初期励磁することに続いてパタ
ーン繰り返し周期を所定短周期になるまで漸次速めてい
くように転流制御回路4へ繰り返し出力するようになっ
ている。このとき、三相固定子巻線2が二相励磁と三相
励磁を交番しかつ回転磁界のステップ角が30度ずつ進
むように、三相インバータ3が転流を行うので、例えば
トランジスタU+とV−とW−がそれぞれオンで、トラ
ンジスタV+とW+とU−がそれぞれオフであるとき三
相励磁状態では、モータのV端子とW端子が同電位とな
り、もしもこの状態で(モータ起動時に)永久磁石回転
子1が振動すると、電磁誘導によって固定子巻線22,
23のそれぞれに交流電流が発生し、図1(b)に示す
ように、電流の振動成分については(永久磁石回転子を
回転させるための直流成分は含まない)、三相固定子巻
線2が三相励磁されるときに、両相の位相が互いに反転
の関係にあるので、閉回路が構成されてこれに流れてジ
ュール熱となって消費し、振動エネルギーが吸収され、
その結果として、永久磁石回転子1に発生する振動は充
分に小さくなる。なお、二相励磁状態では、閉回路が構
成されず、振動エネルギーは吸収されない。
[0016] Then, the microcomputer 6 controls the current limiter value in the first read signal group m 1 as an inverter when starting the drive reference signals from the ROM61 After entering the driving signal e 8 "high level" and outputs a current limiter value control signal e 7 adapted repeatedly outputs followed by pattern repetition period to the initial excitation to the commutation control circuit 4 as will accelerate gradually until a predetermined short period. At this time, the three-phase inverter 3 performs commutation so that the three-phase stator winding 2 alternates between two-phase excitation and three-phase excitation and the step angle of the rotating magnetic field advances by 30 degrees. When V− and W− are on and transistors V +, W + and U− are off, respectively, in the three-phase excitation state, the V terminal and the W terminal of the motor have the same potential. When the permanent magnet rotor 1 vibrates, the stator windings 22,
23, an alternating current is generated in each of the three-phase stator windings 2 as shown in FIG. 1 (b) with respect to the vibration component of the current (not including the direct current component for rotating the permanent magnet rotor). When three-phase excitation is performed, the phases of both phases are in an inverting relationship with each other, so a closed circuit is formed and flows therethrough to be consumed as Joule heat, and vibration energy is absorbed,
As a result, the vibration generated in the permanent magnet rotor 1 becomes sufficiently small. In the two-phase excitation state, no closed circuit is formed, and no vibration energy is absorbed.

【0017】また、マイクロコンピュータ6は、モータ
起動後は、同期モータ動作からセンサーレスブラシレス
動作に切り換えるように信号を出力するようになってい
る。マイクロコンピュータ6による同期モータ動作から
センサーレスブラシレス動作への切り換えは、マイクロ
コンピュータ6が回転位置信号e3 を入力しその信号に
基づいて、パターン繰り返し周期を一周期毎に所要に演
算し、各周期に合わせてROM61からインバータ駆動
基準信号を第二の信号群m2 をリードして転流制御回路
4へ繰り返し出力するようになっている。
After the motor is started, the microcomputer 6 outputs a signal to switch from synchronous motor operation to sensorless brushless operation. Switching from synchronous motor operation by the microcomputer 6 to the sensor-less brush-less operation, based on the signal the microcomputer 6 inputs a rotational position signal e 3, the pattern repetition period is calculated in a required in each period, each period , The inverter drive reference signal is read from the ROM 61 by reading the second signal group m 2 and repeatedly output to the commutation control circuit 4.

【0018】そして、マイクロコンピュータ6は、モー
タの起動スイッチのオフにより停止信号m9 を入力して
も、上記のセンサーレスブラシレス動作のように、回転
位置信号e3 を入力を続行し、その信号に基づいて、パ
ターン繰り返し周期を一周期毎に所要に演算し、各周期
に合わせてROM61からインバータ駆動基準信号を第
二の信号群m2 をリードすることを続行し、該インバー
タ駆動基準信号m2 を転流制御回路4へ出力することは
しない。マイクロコンピュータ6は、停止信号m9 を入
力すると、そのときから三相インバータ3の出力電流の
電流リミッタ値を「低レベル」に制御する電流リミッタ
値制御信号e7 を出力する。
The microcomputer 6 continues to input the rotation position signal e 3 as in the above-described sensorless brushless operation even if the microcomputer 6 inputs the stop signal m 9 by turning off the start switch of the motor. , The pattern repetition cycle is calculated as required for each cycle, and the reading of the inverter drive reference signal from the ROM 61 to the second signal group m 2 is continued in accordance with each cycle, and the inverter drive reference signal m 2 is not output to the commutation control circuit 4. The microcomputer 6 outputs by entering the stop signal m 9, the current limiter value control signal e 7 for controlling from the time the current limiter value of the output current of the three-phase inverter 3 to the "low level".

【0019】そうして、マイクロコンピュータ6は、停
止信号m9 を入力してから前記回転位置検出回路5が三
相固定子巻線2の誘起電圧を検出に基づいて永久磁石回
転子1の回転位置に応じた回転位置信号e3 を出力する
ことができない限度である永久磁石回転子1の回転位置
検出不能境界点に回転低下するまでの時間内に、運転信
号e8 が入力するときは、そのときからインバータ駆動
基準信号m2 を繰り返し出力するとともに、そのときよ
り所要微小な遅延時間が経過したときから、三相インバ
ータ3の出力電流の電流リミッタ値を「低レベル」から
再び「高レベル」に制御する電流リミッタ値制御信号e
7 を出力するようになっている。これにより、同期モー
タ動作を経ないでセンサーレスブラシレス動作に入るこ
とができるようになっている。
Then, after the microcomputer 6 receives the stop signal m 9 , the rotation position detecting circuit 5 detects the induced voltage of the three-phase stator winding 2 and detects the rotation of the permanent magnet rotor 1 based on the detection of the induced voltage. When the operation signal e 8 is input within the time until the rotation is reduced to the boundary position where the rotation position of the permanent magnet rotor 1 cannot be detected, which is the limit at which the rotation position signal e 3 corresponding to the position cannot be output, From that time, the inverter drive reference signal m 2 is repeatedly output, and after a required minute delay time has elapsed from that time, the current limiter value of the output current of the three-phase inverter 3 is changed from “low level” to “high level” again. Current limiter value control signal e
7 is output. Thereby, it is possible to start the sensorless brushless operation without going through the synchronous motor operation.

【0020】さらにまた、マイクロコンピュータ6は、
停止信号m9 を入力してから前記回転位置検出回路5が
三相固定子巻線2の誘起電圧の検出に基づいて永久磁石
回転子1の回転位置に応じた回転位置信号e3 を出力す
ることができない限度である永久磁石回転子1の回転位
置検出不能境界点に回転低下した後に、運転信号e8
入力するときは、もはや安定した回転位置信号e3 が得
られないからインバータ駆動基準信号m2 を永久磁石回
転子1の回転数に同調させるように出力できず脱調して
しまうことになるから、回転位置検出不能境界点に到達
するかどうかウオッチングしていて到達したことを検出
したらその時点で前述したインバータの出力電流の電流
リミッタ値を「高レベル」に制御する電流リミッタ値制
御信号を出力して、さらに時定数回路を作動し、該回転
位置検出不能境界点からロ−タの回転が停止するまでの
時間を再起動禁止時間として該再起動禁止時間経過後に
初期励磁することから、運転を再開するようになってい
る。
Further, the microcomputer 6 comprises:
Outputting a rotational position signal e 3 corresponding to the rotational position of the permanent magnet rotor 1 based Enter the stop signal m 9 for the detection of induced voltage of the rotational position detection circuit 5 is a three-phase stator winding 2 it after rotation reduction in rotational position undetectable boundary point of the permanent magnet rotor 1 is a limit that can not, when the operation signal e 8 is input, the inverter drive reference can not be obtained no longer stable rotation position signals e 3 Since the signal m 2 cannot be output so as to be synchronized with the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 and loses synchronism, it is necessary to watch whether or not the rotation position reaches the undetectable boundary point. If detected, at that time, a current limiter value control signal for controlling the current limiter value of the output current of the inverter to “high level” is output, and the time constant circuit is further operated to determine whether the rotational position cannot be detected. The operation is restarted because the time until the rotation of the rotor is stopped is set as the restart prohibition time and the initial excitation is performed after the restart prohibition time elapses.

【0021】図2(a)は、インバータ起動時駆動基準
信号m1 に基づいて作動する三相インバータの六個のト
ランジスタU+,V+,W+,U−,V−,W−のオン
・オフを示すファンクションテーブルであり、「1」は
オン、「0」はオフを示し、20 〜25 は六個のトラン
ジスタU+,V+,W+,U−,V−,W−に対応して
いる。図2(b)は、インバータ起動時駆動基準信号m
1 に基づいて、三相インバータが二−三相励磁駆動する
ときの電流ベクトルの向きを示す。図3(a)は、イン
バータ駆動基準信号としてROM61から第二の信号群
2 をリードして出力したときに作動する三相インバー
タの六個のトランジスタU+,V+,W+,U−,V
−,W−のオン・オフを示すファンクションテーブルで
あり、図3(b)は、インバータ駆動基準信号としてR
OM61から第二の信号群m2 をリードして出力したと
きに、三相インバータが二相励磁駆動するときの電流ベ
クトルの向きを示す。図2(a)のファンクションテー
ブルに示すように、第一の信号群m1 は、パターン0━
1━2━3━4━5━6━7━8━9━10━11の順
にトランジスタU+,V+,W+,U−,V−,W−が
オン・オフするように、三相励磁信号と二相励磁信号と
が位相を三十度ずつ順に進んで交番し出力する十二種類
のパターン列としてROM61に書き込まれているもの
であり、同様に、第二の信号群m2 は、図3(a)のフ
ァンクションテーブルに示すようにパターン0━1━2
━3━4━5の順にトランジスタU+,V+,W+,U
−,V−,W−がオン・オフするように、二相励磁信号
の位相が六十度ずつ順に進んで出力する六種類のパター
ン列としてROM61に書き込まれているものである。
起動時パターン繰り返し周期決定プログラムp1 は、イ
ンバータ起動時駆動基準信号m1 をリードする順序とタ
イミングが決められており、起動後パターン繰り返し周
期決定プログラムp2 がインバータ駆動基準信号m2
リードする順序とタイミングが決められている。プログ
ラムp1 からプログラムp2 への切替えは、プログラム
1 において起動時パターン繰り返し周期をタイマー管
理していて回転位置信号e3 を充分に安定して検出でき
るモータ回転数に達したら、例えば1800r.p.m
になったらプログラム切替え信号をプログラムp2 へ伝
達するようになっている。図2(b)に示すように、二
−三相励磁のときは、パターンが切り替わる度に、電流
ベクトルは電気角で30度進み、回転磁界のステップ角
も30度進み、また図3(b)に示すように、二相励磁
のときは、パターンが切り替わる度に、電流ベクトルは
電気角で60度進み、回転磁界のステップ角も60度進
む。
[0021] FIG. 2 (a), six transistors of a three-phase inverter which is operated on the basis of the inverter startup drive reference signal m 1 U +, V +, W +, U-, V-, and W- on and off a function table showing, "1" is turned on, "0" indicates oFF, 2 0-2 5 six transistors U +, V +, W + , U-, V-, and corresponds to the W-. FIG. 2B shows a drive reference signal m at the time of starting the inverter.
1 shows the direction of the current vector when the three-phase inverter performs the two-three-phase excitation drive based on 1 . 3 (a) is six transistors of a three-phase inverter which operates when output from ROM61 as an inverter drive reference signal leads the second signal group m 2 U +, V +, W +, U-, V
FIG. 3 (b) is a function table showing ON / OFF states of-and W-.
When the second signal group m 2 leads to output from OM61, indicating the direction of the current vector when the three-phase inverter is two-phase excitation drive. As shown in the function table of FIG. 2A, the first signal group m 1 has a pattern 0━
Three-phase excitation signals such that transistors U +, V +, W +, U-, V-, and W- turn on and off in the order of 1━2━3━4━5━6━7━8━9━10━11. And the two-phase excitation signal are written in the ROM 61 as twelve types of pattern sequences that advance and alternate and output the phase in order of thirty degrees, and similarly, the second signal group m 2 is shown in FIG. As shown in the function table of FIG. 3 (a), the pattern 0━1━2
Transistors U +, V +, W +, U in order of {3} {4} 5
In order that −, V−, and W− are turned on and off, the phase of the two-phase excitation signal is written in the ROM 61 as six types of pattern strings that are sequentially advanced by 60 degrees and output.
Startup pattern repetition period determining program p 1 is the sequence and timing are determined to lead the inverter startup drive reference signal m 1, after starting the pattern repetition period determination program p 2 is leading inverter drive reference signal m 2 The order and timing are determined. Switching from the program p 1 to the program p 2, it reaches the motor speed that can be sufficiently stably detect startup pattern repetition rotation position signal e 3 the period has a timer managed in the program p 1, for example, 1800r. p. m
It is adapted to transmit a program switching signal When turned to the program p 2. As shown in FIG. 2B, in the case of two- or three-phase excitation, every time the pattern is switched, the current vector advances by 30 degrees in electrical angle, the step angle of the rotating magnetic field advances by 30 degrees, and FIG. As shown in ()), in the two-phase excitation, the current vector advances by 60 degrees in electrical angle and the step angle of the rotating magnetic field also advances by 60 degrees each time the pattern is switched.

【0022】マイクロコンピュータ6は、起動時に、起
動時パターン繰り返し周期決定プログラムp1 が作用し
て前記インバータ起動時駆動基準信号としてROM61
から第一の信号群m1 をリードして出力する。この場
合、第一の信号群m1 を構成する十二種類のパターン列
の中、制振を行うための初期励磁として、最初は三相励
磁信号となるようにリードして転流制御回路4へ約0.
1秒間出力し、次いで、パターンの配列順に二相励磁信
号━三相励磁信号━二相励磁信号・・・と交番するよう
にリードして転流制御回路4へ繰り返し出力し、起動時
の最後は、起動後の励磁が二相励磁であるため、二相励
磁信号となるようにリードして転流制御回路4へ出力し
て終了するように構成されている。ROM61には、パ
ターン繰り返し周期を漸次速めていくように上記の第一
の信号群m1 をインバータ起動時駆動基準信号としてリ
ードし繰り返し出力を行うプログラムp1 がライトされ
ている。このプログラムp1 は、基本クロックをタイマ
ー管理してパターン繰り返し周期を演算し、永久磁石回
転子1が高回転に推移して、例えば1800r.p.m
となって、ステップ切替えタイミングと誘起電圧検出信
号との位相差が例えば30度となり、この時のパターン
繰り返し周期(所定短周期)になるまで該パターン繰り
返し周期を漸次速めていくようにプログラムされてい
る。そして、このプログラムp1 は、パターン繰り返し
周期が所定短周期になったことを検知すると、起動後パ
ターン繰り返し周期決定プログラムp2 をリードする。
The microcomputer 6, at startup, as the inverter startup drive reference signal acts startup pattern repetition period determining program p 1 ROM 61
And reads and outputs the first signal group m 1 from. In this case, among the twelve types of pattern trains constituting the first signal group m 1 , the commutation control circuit 4 is first read as a three-phase excitation signal as an initial excitation for performing vibration suppression. To about 0.
It is output for 1 second, and then read alternately in the order of the pattern in the order of two-phase excitation signal━three-phase excitation signal━two-phase excitation signal, and repeatedly output to the commutation control circuit 4. Since the excitation after start-up is two-phase excitation, it is configured to read the signal so as to be a two-phase excitation signal, output the signal to the commutation control circuit 4, and end the operation. The ROM 61, the program p 1 performing repeatedly output lead a first signal group m 1 above as will accelerate progressively pattern repetition period as an inverter when starting the drive reference signal is written. The program p 1 manages a basic clock by a timer to calculate a pattern repetition period, and the permanent magnet rotor 1 shifts to a high rotation speed. p. m
Then, the phase difference between the step switching timing and the induced voltage detection signal becomes, for example, 30 degrees, and the program is programmed to gradually increase the pattern repetition period until the pattern repetition period (a predetermined short period) at this time. I have. Then, the program p 1 detects that the pattern repetition period becomes a predetermined short period, leading to boot after pattern repetition period determination program p 2.

【0023】マイクロコンピュータ6は、起動後は、起
動後パターン繰り返し周期決定プログラムp2 が作用し
て前記回転位置検出回路5から回転位置信号e3 を入力
して該回転位置信号e3 からパターン繰り返しの一周期
毎に、一つ前のステップ更新から該信号が入力するまで
の時間と該信号の入力から次のステップ更新があるまで
の時間とが等しくなるように、次のパターン繰り返し周
期を演算するとともに、ROM61からインバータ駆動
基準信号として第二の信号群m2 をリードして三相固定
子巻線2の誘起電圧の位相にインバータ3の出力電圧の
位相を合わせてそれまでの同期モータ的駆動からセンサ
レスブラシレスモータ駆動(=直流モータ的駆動)に変
換するための切替え調整として、最初の基準信号の出力
を不連続に所要角度例えば30度進めるように転流制御
回路4へ出力するようにして、インバータ駆動基準信号
2 の出力を前記演算した各周期に合わせて繰り返し出
力するように構成されている。なお、インバータ駆動基
準信号m2 のステップ切替えタイミングを不連続に所要
角度進めるように転流制御回路4へ出力するのは、同期
モータ的駆動から起動後のセンサレスブラシレスモータ
駆動に変換する際に固定子巻線2の誘起電圧の位相にイ
ンバータ3の出力電圧の位相を合わせる必要があるため
であり、起動時の初期に固定子巻線2の誘起電圧の位相
がインバータ3の出力電圧の位相よりも90度進んだ状
態で起動が行われ、例えば1800r.p.mになる
と、負荷の大小により位相差が0度から約45度の範囲
に小さくなり、一般的には30度まで小さくなるので、
最初の基準信号の出力を不連続に所要角度例えば30度
進めることで位相差を解消できる。
The microcomputer 6 after activation inputs the rotational position signal e 3 repeating pattern from the rotating position signal e 3 from the rotational position detecting circuit 5 acts startup after the pattern repetition period determination program p 2 In each cycle, the next pattern repetition cycle is calculated so that the time from the previous step update to the input of the signal is equal to the time from the input of the signal to the next step update. At the same time, the second signal group m 2 is read from the ROM 61 as an inverter drive reference signal, and the phase of the output voltage of the inverter 3 is matched with the phase of the induced voltage of the three-phase stator winding 2 to obtain a synchronous motor operation. As a switching adjustment for converting from driving to sensorless brushless motor driving (= DC motor driving), the output of the first reference signal is discontinuously set to the required angle. So as to output example, if 30 degrees to the commutation control circuit 4 to advance and the output of the inverter drive reference signal m 2 is configured to repeatedly output in accordance with each cycle to the arithmetic. Incidentally, to output to the commutation control circuit 4 so that the step switching timing of the inverter drive reference signal m 2 proceeds discontinuously required angle is fixed and can be converted to the sensorless brushless motor driving after starting the synchronous motor manner driven This is because it is necessary to match the phase of the output voltage of the inverter 3 with the phase of the induced voltage of the stator winding 2. Is started at 90 degrees, for example, at 1800 r. p. m, the phase difference decreases from 0 degree to about 45 degrees depending on the magnitude of the load, and generally decreases to 30 degrees.
The phase difference can be eliminated by advancing the output of the first reference signal discontinuously by a required angle, for example, 30 degrees.

【0024】さらに、マイクロコンピュータ6は、起動
後パターン繰り返し周期決定プログラムp2 の作用によ
り起動後は、インバータ駆動基準信号m2 の出力と並行
して、前記回転位置信号e3 に基づいて永久磁石回転子
1の回転速度に対応した回転速度対応信号e4 を前記転
流制御回路4へ出力するようになっている。
Further, the microcomputer 6 activates the permanent magnet based on the rotation position signal e 3 in parallel with the output of the inverter drive reference signal m 2 after the activation by the operation of the pattern repetition period determination program p 2 after activation. A rotation speed corresponding signal e 4 corresponding to the rotation speed of the rotor 1 is output to the commutation control circuit 4.

【0025】転流制御回路4は、リミッタ回路41とパ
ルス幅変調部(PWM)42と比較器43を備えてい
る。リミッタ回路41は、起動時にマイクロコンピュー
タ6から出力する電流リミッタ値制御信号e7 を内部の
リミッタ回路41に入力し、また起動時及び起動後に三
相インバータ3の電流検出抵抗3aからトランジスタに
流れた電流に比例した電圧信号e9 を入力するとともに
パルス幅変調部(PWM)42からオン・オフ信号を入
力するようになっていて、パルス幅変調部(PWM)4
2から入力するパルス幅変調されたオン・オフ信号を、
電流リミッタ値制御信号e7 が0のときには電流リミッ
タ値が「低レベル」になるように転流制御信号e6 を出
力し、また電流リミッタ値制御信号e7 が1のときには
電流リミッタ値が「高レベル」になるように転流制御信
号e6 を出力し、電圧信号e9 がリミッタ値以上になる
と、三相インバータ3の全てのトランジスタがオフとな
るように転流制御信号e6 を出力制御するようになって
いる。パルス幅変調部(PWM)42は、起動時はマイ
クロコンピュータ6から出力するインバータ起動時駆動
基準信号m1 を入力し、起動後はインバータ駆動基準信
号m2 を入力するようになっている。比較器43は、外
部から速度指令e5 を入力するとともに、起動後にマイ
クロコンピュータ6から出力する回転速度対応信号e4
を入力して回転速度対応信号e4 と速度指令e5 との偏
差を解消するように、パルス幅変調部42におけるパル
ス幅変調の増減方向を決定する符号(プラスとマイナス
のいずれか一方)をパルス幅変調部42に対して出力す
るようになっている。
The commutation control circuit 4 includes a limiter circuit 41, a pulse width modulator (PWM) 42, and a comparator 43. Limiter circuit 41, the current limiter value control signal e 7 to be output from the microcomputer 6 and input to the inside of the limiter circuit 41, also flows through the transistor from the startup and after activation to the three-phase inverter 3 of the current detection resistor 3a at start A voltage signal e 9 proportional to the current is input, and an on / off signal is input from a pulse width modulation unit (PWM) 42. The pulse width modulation unit (PWM) 4
The pulse width modulated on / off signal input from 2 is
When the current limiter value control signal e 7 is 0, the commutation control signal e 6 is output so that the current limiter value becomes “low level”. When the current limiter value control signal e 7 is 1, the current limiter value is “ The commutation control signal e 6 is output so as to be “high level”, and when the voltage signal e 9 exceeds the limiter value, the commutation control signal e 6 is output so that all the transistors of the three-phase inverter 3 are turned off. Control. The pulse width modulation section (PWM) 42 receives an inverter startup reference signal m 1 output from the microcomputer 6 at startup, and receives an inverter drive reference signal m 2 after startup. The comparator 43 receives a speed command e 5 from the outside, and outputs a rotation speed corresponding signal e 4 output from the microcomputer 6 after startup.
To determine the direction of increase or decrease of the pulse width modulation in the pulse width modulation section 42 so as to eliminate the deviation between the rotation speed corresponding signal e 4 and the speed command e 5. The signal is output to the pulse width modulator 42.

【0026】図4ないし図6はタイミングチャートを示
す。図1を参照して図4ないし図6の(a)ないし
(q)の各信号を説明する。(a)はマイクロコンピュ
ータ6の基本クロック、(b)はマイクロコンピュータ
6へ入力する運転・停止信号e8、(c)はマイクロコ
ンピュータ6から転流制御回路4のリミッタ回路41へ
出力する電流リミッタ値制御信号e7 、(d)はマイク
ロコンピュータ6から転流制御回路4のリミッタ回路4
1へ出力する第一の信号群m1 と第二の信号群m2であ
り、第二の信号群m2 の立ち上がりと立ち下がりのエッ
ジは、マイクロコンピュータにおいて三相インバータの
出力電圧波形を生成する基となるステップ切換えタイミ
ング信号となる、(e)は差動増幅器5bの二つの入力
端子に入力する誘起電圧e1 とe2 との偏差である波形
整形前の誘起電圧検出信号、(f)は誘起電圧中の基本
波の三倍の高調波を差動増幅器5bで検出して波形整形
した後絶縁形信号出力変換回路5cにより電位をマイク
ロコンピュータで扱える大きさとされた回転位置信号e
3 を、(g)と(h)と(i)と(j)は三本の固定子
巻線21,22,23の何れか一相分に関するものであ
って、(g)は三相インバータ3のトランジスタ群がオ
ン・オフしていない状態でモータが回転するときに一相
の固定子巻線に生起する誘起電圧、(h)と(i)は転
流制御信号e6 の一部(三相インバータ3の一相分のト
ランジスタU+とU−,V+とV−,またはW+とW−
をオン・オフする一対の転流制御信号e6 )、(j)は
一相の固定子巻線に印加されるパルス幅変調されたイン
バータ出力電圧、(h)と(i)と(j)において、多
数の直線状の縦の点線は波形がパルス巾変調を受けてい
ることを示す、(k)はリミッタ回路41の電流リミッ
タ値、(q)は永久磁石回転子の回転数を示す。
4 to 6 show timing charts. The signals of FIGS. 4 to 6 (a) to (q) will be described with reference to FIG. (A) is a basic clock of the microcomputer 6, (b) is a start / stop signal e 8 input to the microcomputer 6, and (c) is a current limiter output from the microcomputer 6 to the limiter circuit 41 of the commutation control circuit 4. The value control signals e 7 and (d) are sent from the microcomputer 6 to the limiter circuit 4 of the commutation control circuit 4.
The first signal group m 1 to be output to the first and a second signal group m 2, the second rising and falling edges of the signal group m 2 is generating an output voltage waveform of the three-phase inverter in the microcomputer (E) is an induced voltage detection signal before waveform shaping, which is a deviation between induced voltages e 1 and e 2 inputted to two input terminals of the differential amplifier 5b, and (f) is a step switching timing signal as a basis for performing the step switching timing signal. ) Is a rotational position signal e having a magnitude capable of handling the potential by a microcomputer by an insulation type signal output conversion circuit 5c after detecting and shaping the waveform by detecting a harmonic three times the fundamental wave in the induced voltage by the differential amplifier 5b.
3 , (g), (h), (i), and (j) relate to one phase of the three stator windings 21, 22, 23, and (g) is a three-phase inverter. The induced voltages generated in the one-phase stator winding when the motor rotates while the third transistor group is not turned on / off, (h) and (i) are part of the commutation control signal e 6 ( Transistors U + and U-, V + and V-, or W + and W- for one phase of the three-phase inverter 3
Is a pair of commutation control signals e 6 ) and (j) are pulse width modulated inverter output voltages applied to a one-phase stator winding, and (h), (i) and (j) , A number of vertical vertical dotted lines indicate that the waveform is subjected to pulse width modulation, (k) indicates a current limiter value of the limiter circuit 41, and (q) indicates a rotation speed of the permanent magnet rotor.

【0027】図4は、モータを初期励磁してロータの回
転と振動を停止し、次いで第一の信号群m1 を周期が漸
次に速くなるように繰り返し出力しロータの一回転を十
二等分する二相励磁と三相励磁とを交番して行い同期モ
ータ的動作を行ってロータの回転数を上昇させていき、
続いて所要回転数に達したら回転位置信号e3 のタイミ
ングに基づいて第二の信号群m2 の周期を演算して出力
しロータの一回転を六等分する二相励磁を行いセンサレ
スブラシレス動作を行う動作過程における各信号の相関
関係を示す。図5は、センサレスブラシレス動作で運転
中に停止信号を入力した後、回転位置検出不能境界点に
回転低下する前に運転信号が入力した場合に初期励磁及
び同期モータ動作を省略してセンサレスブラシレス動作
に再び移行する動作過程における各信号の相関関係を示
す。図6は、センサレスブラシレス動作で運転中に停止
信号を入力した後、回転位置検出不能境界点に回転低下
する後に運転信号が入力した場合に再起動禁止時間経過
時より初期励磁し同期モータ動作を行いセンサレスブラ
シレス動作に移行する動作過程における各信号の相関関
係を示す。固定子巻線の誘起電圧の位相は、三相インバ
ータの出力電圧の位相に対して、極低速回転時である同
期モータ動作の初期には約90°進んでおり、回転速度
が大きくなる同期モータ動作の終期には約30°進んだ
状態となり、パターン切換えてセンサレスブラシレス動
作にすると0°となる。
[0027] Figure 4, the motor is initially energized to stop the vibration and rotation of the rotor, then one revolution twelve and the output to the rotor repeatedly first signal groups m 1 to cycle faster gradually The two-phase excitation and the three-phase excitation are alternately performed to perform a synchronous motor-like operation to increase the rotation speed of the rotor,
Subsequently required When rotation speed reaches the rotational position signal e 3 based on the timing of the second calculates the cycle of the signal group m 2 outputs one rotation six equal parts to sensorless brushless operation performed two-phase excitation of the rotor Shows the correlation of each signal in the operation process of performing. FIG. 5 shows a sensorless brushless operation in which the initial excitation and the synchronous motor operation are omitted when a stop signal is input during operation in the sensorless brushless operation and before an operation signal is input before the rotation is reduced to a rotational position undetectable boundary point. Shows the correlation of each signal in the operation process of shifting again to FIG. FIG. 6 shows that when a stop signal is input during operation in the sensorless brushless operation and then an operation signal is input after the rotation is reduced to a rotational position undetectable boundary point, initial excitation is performed from the elapse of the restart prohibition time and the synchronous motor operation is performed. The correlation of each signal in the operation process of shifting to the sensorless brushless operation is shown. The phase of the induced voltage of the stator winding is advanced by about 90 ° with respect to the phase of the output voltage of the three-phase inverter in the initial stage of the synchronous motor operation at the time of extremely low speed rotation, and the rotational speed is increased. At the end of the operation, the state is advanced by about 30 °, and becomes 0 ° when the pattern is switched to the sensorless brushless operation.

【0028】図5及び図6のタイムチャートは、停止ブ
ラシレス動作は、図1のマイクロコンピュータ6に停止
信号e8 が入力後、該マイクロコンピュータ6は三相イ
ンバータ3を停止させるが、センサレスブラシレス動作
で行っているモータ誘起電圧の基本波の三倍高調波から
のロータ位置及び速度検出は継続することを示してお
り、ロータ位置及び速度検出が不確実となる回転位置検
出不能境界点に回転低下した時点でブラシレス停止動作
は終了する。三倍高調波は、永久磁石回転子1の回転速
度が遅いほど小さくなるので、停止ブラシレス動作終了
時の回転速度、すなわち、回転位置検出不能境界点は、
三倍高調波が確実に検出できる最低速度に設定する。実
験によれば、回転位置検出不能境界点は定格回転数の四
十分の一に設定しても三倍高調波が確実に検出でき、マ
イクロコンピュータ6が正常に作動することが確認でき
た。マイクロコンピュータ6は、回転位置信号e3 をウ
オッチングしていて回転位置検出不能境界点に到達した
ら、内部の時定数回路を作動して一定時間、再起動禁止
とする。この時間が再起動禁止時間である。電流リミッ
タ値制御信号e7 は、マイクロコンピュータ6の所定の
出力ポートより転流制御回路4のリミッタ回路41へ出
力される信号であり、図5及び図6のタイムチャート
は、電流リミッタ値制御信号e7 が、停止ブラシレス動
作中は0であり、並びに停止ブラシレス動作中に運転信
号が入力してブラシレスセンサレス動作に入ってから僅
少な所定時間も引続き0であり、その他の動作時は1で
あることを示している。図5のタイムチャートは、停止
ブラシレス動作中に運転信号e8 が入力すると、マイク
ロコンピュータ6が回転位置信号e3 に対応したインバ
ータ駆動基準信号m2 を出力することを示している。電
流リミッタ値は、転流制御回路4のリミッタ回路41の
もので、電流リミッタ値制御信号e7 により低レベルと
高レベルに切り換え設定されるようになっており、電流
リミッタ値制御信号e7 が0のときには電流リミッタ値
は低レベル、電流リミッタ値制御信号e7 が1のときに
は電流リミッタ値は高レベルに設定される。図6のタイ
ムチャートにおいて、再起動禁止時間は、0.5秒間で
ある。
The time chart of FIG. 5 and 6, the stop brushless operation, after stopping the signal e 8 to the microcomputer 6 of Figure 1 is input, the microcomputer 6 is to stop the three-phase inverter 3, sensorless brushless operation Indicates that detection of the rotor position and speed from the third harmonic of the fundamental wave of the motor induced voltage is continued, and the rotation decreases to the rotation position undetectable boundary point where the detection of the rotor position and speed becomes uncertain. At this point, the brushless stop operation ends. Since the third harmonic becomes smaller as the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 becomes lower, the rotation speed at the end of the stop brushless operation, that is, the rotation position undetectable boundary point is:
Set to the lowest speed at which the third harmonic can be reliably detected. According to the experiment, it was confirmed that even if the rotational position undetectable boundary point was set to one-tenth of the rated rotational speed, the third harmonic could be reliably detected, and the microcomputer 6 could operate normally. The microcomputer 6, when the rotational position signal e 3 reaches the rotational position undetectable boundary points are watching a certain time by operating a time constant circuit inside, and re-start prohibition. This time is the restart prohibition time. Current limiter value control signal e 7 is a signal outputted from a predetermined output port of the microcomputer 6 to the limiter circuit 41 of the commutation control circuit 4, a time chart of FIG. 5 and FIG. 6, the current limiter value control signal e 7 is 0 is stopped brushless operation, and 0 continue also de minimis predetermined time after entering the brushless sensorless operation entered operation signal during stopping the brushless operation, during the other operation is 1 It is shown that. The time chart of FIG. 5, when the operation signal e 8 is input during stop the brushless operation, indicating that outputting the inverter drive reference signal m 2 to the microcomputer 6 corresponding to the rotational position signal e 3. Current limiter value is of a limiter circuit 41 of the commutation control circuit 4, the current limiter value control signal e 7 is adapted to be set is switched to the low level and high level, the current limiter value control signal e 7 current limiter value when the zero current limiter value when a low level, the current limiter value control signal e 7 is 1 is set to the high level. In the time chart of FIG. 6, the restart prohibition time is 0.5 seconds.

【0029】次に、上述した構成された本発明の第一実
施例のセンサレスブラシレスモータの作用を説明する。
マイクロコンピュータ6に運転信号e8 が入力すると、
該マイクロコンピュータ6が、電流リミッタ値制御信号
7 を転流制御回路4のリミッタ回路41へ出力して該
リミッタ回路41の電流リミッタ値を「高レベル」に設
定するとともに、ROM61に格納された第一の信号群
1 をリードして転流制御回路4へ繰り返し出力する。
マイクロコンピュータ6は、内部クロックに基づいてイ
ンバータ起動時駆動基準信号m1 のパターン繰り返し周
期をタイマー管理して漸次速めていくように演算する。
マイクロコンピュータ6は、制振を行うための初期励磁
として、最初は三相励磁信号となるようにリードして転
流制御回路4へ出力し、次いで、パターンの配列順に二
相励磁信号━三相励磁信号━二相励磁信号・・・と交番
するようにリードして転流制御回路4へ繰り返し出力
し、起動時の最後は、起動後の励磁が二相励磁であるた
め、二相励磁信号となるようにリードして転流制御回路
4へ出力する。転流制御回路4は、インバータ起動時駆
動基準信号m1 をパルス幅変調部(PWM)42へ入力
しパルス幅変調したオン・オフ信号をリミッタ回路41
に入力して電流リミッタ値をリミット一杯の「高レベ
ル」にした転流制御信号e6 を出力するようになってい
る。このため、直流電源7から直流を給電される三相イ
ンバータ3は、起動時にあっては永久磁石回転子1の回
転位置に係わらず、永久磁石回転子1の電気角一回転あ
たり十二回の転流を生じるように、パターン繰り返し周
期を管理されかつパルス幅変調された位相を三十度ずつ
順に変化するように交番する三相励磁信号と二相励磁信
号を入力して内部のトランジスタ群U+,V+,W+,
U−,V−,W−をオン・オフ制御して出力線31,3
2,33より二−三相励磁の交流電圧を出力する。従っ
て、三相固定子巻線2に励磁電流が流れて、固定子巻線
21,22,23の各誘起電圧がそれぞれ対応する三相
インバータ3の出力線31,32,33の各出力電圧に
対して約90°位相が進んだ状態に回転磁界が発生し、
該回転磁界に同期して永久磁石回転子1が回転する。こ
の場合、インバータ起動時駆動基準信号m1 は、三相励
磁信号と二相励磁信号とが位相を三十度ずつ順に変化す
るように交番する十二種類のパターン列であるから、前
記回転磁界は永久磁石回転子1が電気角十二分の一回転
する毎に、ステップ角を三十度進ませて永久磁石回転子
1を同期モータ駆動することになる。そうして、もし
も、モータ起動時に永久磁石回転子1に振動が発生する
ときは、図1(b)に示すように、三相固定子巻線2の
固定子巻線に振動電流が発生し、該誘導電流が、三相固
定子巻線2が三相励磁されるときに、互いに反転の関係
となって閉回路に流れジュール熱となって消費し、振動
エネルギーが吸収され、その結果として、三相固定子巻
線2が三相励磁されるときには永久磁石回転子1の振動
を大きく抑制することができ、同期モータ動作時間を短
縮でき、永久磁石回転子1の逆転現象が起こりづらくな
り、負荷が変動したり負荷イナーシャが大きい場合でも
永久磁石回転子1の回転が完全に停止した状態から安定
した起動特性が得られる。そうして、マイクロコンピュ
ータ6がインバータ起動時駆動基準信号m1 をパターン
繰り返し周期を漸次速めていくように該インバータ起動
時駆動基準信号m1 を転流制御回路4へ出力し、これに
より永久磁石回転子1を次第に加速していき、永久磁石
回転子1が所定回転数に上昇するようにパターン繰り返
し周期を所定短周期(例えば、永久磁石回転子1の回転
数に換算して1800r.p.m)に速めて転流制御回
路4へ出力した時点で、以上の同期モータ駆動は終了
し、以後、永久磁石回転子1に発生する振動は極めて小
さくなる。なお、永久磁石回転子1の加速に連動して三
相固定子巻線2の誘起電圧のインバータ3の出力電圧に
対する進み具合が初期の90度から終期の30度に次第
に減小していくとともに、三相固定子巻線2の誘起電圧
の三倍の高調波と回転位置検出回路5の回転位置信号e
3 との位相差も同様に減小していく。
Next, the operation of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention will be described.
When the operation signal e 8 is input to the microcomputer 6,
The microcomputer 6 outputs the current limiter value control signal e 7 to the limiter circuit 41 of the commutation control circuit 4 to set the current limiter value of the limiter circuit 41 to “high level” and stores the current limiter value in the ROM 61. The first signal group m 1 is read and repeatedly output to the commutation control circuit 4.
The microcomputer 6 calculates the pattern repetition period of the inverter startup drive reference signals m 1 based on the internal clock as will accelerate gradually and timer management.
As an initial excitation for performing vibration suppression, the microcomputer 6 first reads out a three-phase excitation signal so as to be a three-phase excitation signal and outputs the signal to the commutation control circuit 4. The excitation signal is read alternately with the two-phase excitation signal and repeatedly output to the commutation control circuit 4. At the end of startup, the excitation after startup is two-phase excitation. And output it to the commutation control circuit 4. The commutation control circuit 4 inputs the inverter starting drive reference signal m 1 to a pulse width modulation unit (PWM) 42 and converts the pulse width modulated on / off signal into a limiter circuit 41.
And outputs a commutation control signal e 6 in which the current limiter value is set to “high level” which is full of the limit. For this reason, the three-phase inverter 3 to which the DC power is supplied from the DC power supply 7 performs twelve times per electric angle rotation of the permanent magnet rotor 1 regardless of the rotation position of the permanent magnet rotor 1 at the time of startup. A three-phase excitation signal and a two-phase excitation signal are input so that the pattern repetition period is controlled so that commutation occurs and the pulse width modulated phase is changed in order of thirty degrees. , V +, W +,
U-, V- and W- are turned on / off to control output lines 31 and 3
2, 33 output an AC voltage for 2-3 phase excitation. Therefore, an exciting current flows through the three-phase stator winding 2, and the induced voltages of the stator windings 21, 22, and 23 are respectively applied to the output voltages 31, 32, and 33 of the corresponding three-phase inverter 3. A rotating magnetic field is generated with the phase advanced by about 90 °,
The permanent magnet rotor 1 rotates in synchronization with the rotating magnetic field. In this case, the drive reference signal m 1 at the time of starting the inverter is a series of twelve types of patterns in which the three-phase excitation signal and the two-phase excitation signal alternate so that the phase changes in order of thirty degrees. Means that the step angle is advanced by thirty degrees each time the permanent magnet rotor 1 makes an electrical angle of 1/2 turn, and the permanent magnet rotor 1 is driven by a synchronous motor. If the permanent magnet rotor 1 vibrates when the motor is started, an oscillating current is generated in the stator winding of the three-phase stator winding 2 as shown in FIG. When the three-phase stator winding 2 is three-phase-excited, the induced current flows in a closed circuit in an inverse relationship with each other to be consumed as Joule heat, and vibration energy is absorbed. When the three-phase stator winding 2 is three-phase excited, the vibration of the permanent magnet rotor 1 can be greatly suppressed, the operation time of the synchronous motor can be shortened, and the reverse rotation phenomenon of the permanent magnet rotor 1 hardly occurs. Even when the load fluctuates or the load inertia is large, a stable starting characteristic can be obtained from a state where the rotation of the permanent magnet rotor 1 is completely stopped. Then, the microcomputer 6 outputs the inverter starting drive reference signal m 1 to the commutation control circuit 4 so as to gradually increase the inverter starting drive reference signal m 1 in the pattern repetition cycle. The rotor 1 is gradually accelerated, and the pattern repetition period is set to a predetermined short period (for example, 1800 rpm in terms of the rotation speed of the permanent magnet rotor 1) so that the permanent magnet rotor 1 rises to a predetermined rotation speed. At the point of time when the output to the commutation control circuit 4 is accelerated to m), the above-described synchronous motor driving is completed, and thereafter, the vibration generated in the permanent magnet rotor 1 becomes extremely small. The progress of the induced voltage of the three-phase stator winding 2 with respect to the output voltage of the inverter 3 is gradually reduced from 90 degrees at the initial stage to 30 degrees at the end stage in conjunction with the acceleration of the permanent magnet rotor 1. , The harmonic of three times the induced voltage of the three-phase stator winding 2 and the rotational position signal e of the rotational position detection circuit 5.
The phase difference with 3 also decreases.

【0030】マイクロコンピュータ6は、起動時にウオ
ッチングしていたパターン繰り返し周期が所定短周期に
なると、ROM61からリードする信号モードをインバ
ータ起動時駆動基準信号m1 からインバータ駆動基準信
号m2 に切替えてリードして転流制御回路4のパルス幅
変調部(PWM)42へ出力するとともに、回転位置検
出回路5から回転位置信号e3 を入力して、パターン繰
り返し周期を一周期毎に演算して回転速度対応信号e4
を転流制御回路4の比較器43へ繰り返し出力する。そ
して、マイクロコンピュータ6は、必要な場合にはステ
ップ切替えタイミングを不連続に所要角度進めるように
インバータ駆動基準信号m2 をステップ更新して転流制
御回路4へ出力して三相固定子巻線2の固定子巻線2
1,22,23の誘導電圧の位相にインバータ3の出力
電圧の位相を進ませて合わせる。従って、転流制御回路
4は、比較器43からパルス幅変調の増減方向を決定す
る符号をパルス幅変調部(PWM)42へ入力して、該
符号に基づいて該パルス幅変調部(PWM)42に入力
するインバータ駆動基準信号m2 をパルス幅変調を行
い、リミッタ回路41に入力して、もしも、電圧信号e
9 がリミッタ値以上になったときは、三相インバータ3
の全てのトランジスタがオフとなるように転流制御信号
6 を出力する。このため、三相インバータ3は、永久
磁石回転子1の電気角一回転当たり六回の転流を生じる
二相励磁の転流制御信号e6 を入力して内部のトランジ
スタ群U+,V+,W+,U−,V−,W−をオン・オ
フ制御して出力線31,32,33より二相励磁の交流
電圧を出力するから、三相固定子巻線2に二相励磁の誘
導電流が電気角一回転当たり六回の転流を生じ、かつ、
固定子巻線21,22,23の各誘起電圧がそれぞれ対
応する三相インバータ3の出力線31,32,33の各
出力電圧に対して位相が等しい状態に回転磁界が発生
し、該回転磁界に同期して永久磁石回転子1が回転して
センサレスブラシレスモータ駆動を行い、直流モータと
等価の電気−機械エネルギー変換が行われる。そうし
て、転流制御回路4が回転速度対応信号e4 と外部から
入力される速度指令e5 とを比較し比較結果の符号に基
づいてパルス幅変調の増減方向を決定し、回転速度対応
信号e4 と速度指令e5 との偏差を漸減するように転流
制御信号e6を出力するから、これに従って永久磁石回
転子1が回転磁界に同期して定常回転数となるように加
速回転されていく。
The microcomputer 6 switches the signal mode read from the ROM 61 from the inverter startup reference signal m 1 to the inverter drive reference signal m 2 when the pattern repetition cycle that was being watched at startup becomes a predetermined short cycle. Read and output to the pulse width modulator (PWM) 42 of the commutation control circuit 4 and input the rotation position signal e 3 from the rotation position detection circuit 5 to calculate the pattern repetition cycle for each cycle and rotate Speed corresponding signal e 4
Is repeatedly output to the comparator 43 of the commutation control circuit 4. If necessary, the microcomputer 6 updates the inverter drive reference signal m 2 in steps so as to discontinuously advance the step switching timing by a required angle, and outputs it to the commutation control circuit 4 to output the three-phase stator winding. 2 stator windings 2
The phase of the output voltage of the inverter 3 is advanced to match the phase of the induced voltage of 1, 22, 23. Therefore, the commutation control circuit 4 inputs a code for determining the increase / decrease direction of the pulse width modulation from the comparator 43 to the pulse width modulation unit (PWM) 42, and based on the code, determines the pulse width modulation unit (PWM). The pulse width modulation is performed on the inverter driving reference signal m 2 input to the limiter circuit 42, and is input to the limiter circuit 41.
If 9 exceeds the limiter value, the three-phase inverter 3
All transistors of the outputs a commutation control signal e 6 so as to turn off. For this reason, the three-phase inverter 3 inputs the commutation control signal e 6 of the two-phase excitation that generates six commutations per one electrical angle rotation of the permanent magnet rotor 1 and receives the internal transistor groups U +, V +, W +. , U-, V-, and W- are controlled to be turned on and off to output a two-phase excitation AC voltage from the output lines 31, 32, and 33, so that the two-phase excitation induced current flows through the three-phase stator winding 2. 6 commutations per electrical angle rotation, and
A rotating magnetic field is generated such that the induced voltages of the stator windings 21, 22, and 23 have the same phase as the output voltages of the corresponding output lines 31, 32, and 33 of the three-phase inverter 3, respectively. , The permanent magnet rotor 1 rotates to drive the sensorless brushless motor, and the electric-mechanical energy conversion equivalent to that of the DC motor is performed. Then, the commutation control circuit 4 compares the rotation speed corresponding signal e 4 with the speed command e 5 input from the outside, determines the direction of increase or decrease of the pulse width modulation based on the sign of the comparison result, and Since the commutation control signal e 6 is output so as to gradually reduce the deviation between the signal e 4 and the speed command e 5 , the permanent magnet rotor 1 is accelerated according to the commutation control signal e 6 so as to be at a steady speed in synchronization with the rotating magnetic field. Will be done.

【0031】上記の場合、差動増幅器5bの検出用直流
電源回路54として直列接続された二つの直流電源54
a,54bを有しかつこれら直流電源54a,54b間
のポイントと前記三相固定子巻線2の中性点とが検出用
直流電源回路54のグランド54cとして接続され該グ
ランド54cが三相インバータ3のグランドとは切り離
されているから、差動増幅器5bの入力電圧が三相イン
バータ3の直流電源7の電圧の変動とは無関係になり、
モータ誘起電圧の基本波の三倍の高調波検出電圧(差動
増幅器5bの入力端子+と−の電圧の偏差)の振幅が従
来よりもはるかに大きく得られる。そして、差動増幅器
5bから出力される回転位置信号e3 の値は、マイクロ
コンピュータ6の直流電源とは別の直流電源の信号であ
るので、本発明では、電気的に絶縁された一次側素子5
5と二次側素子56からなり該一次側素子55に前記差
動増幅器5bから出力する回転位置信号e3 を流して該
二次側素子56に誘起する回転位置信号e3 を出力する
絶縁形信号出力変換回路5cを備えたことにより、回転
位置信号e3 をマイクロコンピュータ6に伝達し、三相
インバータ3の直流電源7の電圧が極小値寄りに変動し
たとしても、二次側素子56から出力されマイクロコン
ピュータ6に入力する回転位置信号e3 は、従来よりも
はるかに安定し、かつ起動時にロータ回転数が従来より
もはるかに小さい段階において、マイクロコンピュータ
6に誤動作が生じない充分に信頼性がある回転位置信号
3 が得られる。従って、起動失敗・ロータ逆転・ロー
タ脱調に至るという従来の不具合が解消するとともに、
同期モータ動作からセンサレスブラシレス動作への切り
換え周波数を従前よりも低下させることができて同期モ
ータ動作時間(=起動時間)を短縮できる。
In the above case, two DC power supplies 54 connected in series as the detection DC power supply circuit 54 of the differential amplifier 5b
a, 54b, and a point between the DC power supplies 54a, 54b and a neutral point of the three-phase stator winding 2 are connected as a ground 54c of the DC power supply circuit 54 for detection, and the ground 54c is connected to the three-phase inverter. 3, the input voltage of the differential amplifier 5b becomes independent of the fluctuation of the voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3,
The amplitude of the harmonic detection voltage (the deviation of the voltage between the input terminals + and-of the differential amplifier 5b) three times the fundamental wave of the motor induced voltage can be obtained much larger than in the conventional case. Then, the value of the rotational position signal e 3 output from the differential amplifier 5b, since the DC power source of the microcomputer 6 is another DC power supply signal, in the present invention, electrically insulated primary element 5
5 and the secondary-side element 56 made of an insulating type that outputs a rotational position signal e 3 that by applying a rotational position signal e 3 to be output from the differential amplifier 5b to the primary side element 55 is induced in the secondary side element 56 by having a signal output conversion circuit 5c, transmits the rotation position signal e 3 to the microcomputer 6, as the voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 varies the minimum value closer, from the secondary device 56 The rotational position signal e 3 output and input to the microcomputer 6 is much more stable than before, and is sufficiently reliable that no malfunction occurs in the microcomputer 6 at the stage when the rotor speed is much lower than before at startup. A rotational position signal e 3 having a characteristic is obtained. Therefore, the conventional problems of failure in starting, rotation of the rotor, and loss of synchronism of the rotor are solved, and
The switching frequency from the synchronous motor operation to the sensorless brushless operation can be made lower than before, and the synchronous motor operation time (= start-up time) can be reduced.

【0032】そうして、マイクロコンピュータ6は、運
転中に停止信号e8 が入力すると、それ以後はROM6
1からインバータ駆動基準信号m2 をリードして転流制
御回路4へ繰り返し出力することを停止するが、引き続
き、回転位置検出回路5から回転位置信号e3 を入力し
パターン繰り返し周期を一周期毎に演算を行う。従っ
て、三相インバータ3は、転流制御回路4からインバー
タ駆動基準信号m2 に対応した転流制御信号e6 を入力
しなくなるので、出力線31,32,33より二相励磁
の交流電圧を出力しなくなり、三相固定子巻線2の回転
磁界が消磁して永久磁石回転子1の回転数が低下してい
く。そうして、マイクロコンピュータ6は、停止信号e
8 が入力してから永久磁石回転子1が回転位置検出不能
境界点まで回転低下するまでの時間内に運転信号e8
入力するときは、そのときから上記のように停止信号入
力後も引き続き演算してきたパターン繰り返し周期に対
応するように、ROM61からインバータ駆動基準信号
2 をリードして転流制御回路4へ繰り返し出力し、こ
れにより転流制御回路4が脱調しないように転流制御信
号e6 を出力するから、直ちに三相固定子巻線2の誘導
電圧の位相に三相インバータ3の出力電圧の位相を合わ
せることができ、再びセンサレスブラシレスモータ駆動
を行い直流モータと等価の電気−機械エネルギー変換が
行われる。
When the microcomputer 6 receives the stop signal e 8 during operation, the microcomputer 6 thereafter reads the ROM 6.
1 to stop reading the inverter drive reference signal m 2 and repeatedly outputting it to the commutation control circuit 4. Subsequently, the rotation position signal e 3 is input from the rotation position detection circuit 5 and the pattern repetition period is changed every one cycle. Is calculated. Therefore, the three-phase inverter 3 does not receive the commutation control signal e 6 corresponding to the inverter drive reference signal m 2 from the commutation control circuit 4, so that the two-phase excitation AC voltage is output from the output lines 31, 32 and 33. The output stops, the rotating magnetic field of the three-phase stator winding 2 is demagnetized, and the rotation speed of the permanent magnet rotor 1 decreases. Then, the microcomputer 6 outputs the stop signal e
When the operation signal e 8 is input within a time period from the input of the stop signal 8 until the rotation of the permanent magnet rotor 1 is reduced to the boundary point where the rotational position cannot be detected, the operation signal e 8 is continuously input after the stop signal is input as described above. The inverter drive reference signal m 2 is read from the ROM 61 and repeatedly output to the commutation control circuit 4 so as to correspond to the calculated pattern repetition cycle, thereby controlling the commutation so that the commutation control circuit 4 does not step out. Since the signal e 6 is output, the phase of the output voltage of the three-phase inverter 3 can be immediately adjusted to the phase of the induced voltage of the three-phase stator winding 2, and the sensorless brushless motor is driven again, and the electric power equivalent to the DC motor is obtained. A mechanical energy conversion takes place;

【0033】さらに、マイクロコンピュータ6は、停止
信号e8 が入力してから永久磁石回転子1が回転位置検
出不能境界点まで回転低下するまでの時間経過後、永久
磁石回転子1の回転が停止しないうちに運転信号e8
入力するときは、もはや再駆動しても脱調してしまうの
で、永久磁石回転子1が回転位置検出不能境界点まで回
転低下してから永久磁石回転子1の回転が停止するまで
の時間を含む僅かに長い時間を再起動禁止時間として該
再起動禁止時間経過後に、初期励磁することから、運転
を再開する。運転再開時の初期励磁も、前述したように
三相固定子巻線2の固定子巻線に振動電流が発生し、該
誘導電流が、三相固定子巻線2が三相励磁されるとき
に、互いに反転の関係となって閉回路に流れジュール熱
となって消費し、振動エネルギーが吸収され、永久磁石
回転子1の振動を大きく抑制することができ、永久磁石
回転子1の回転が完全に停止した状態から安定した起動
特性が得られる。
Further, the microcomputer 6 stops the rotation of the permanent magnet rotor 1 after a lapse of time from the input of the stop signal e 8 to the rotation of the permanent magnet rotor 1 to the boundary point where the rotational position cannot be detected. If the operation signal e 8 is input before the start of the operation, the motor loses synchronism even after re-driving. Therefore, the rotation of the permanent magnet rotor 1 is reduced to the boundary point where the rotational position cannot be detected. The operation is restarted from the initial excitation after the restart prohibition time, which is a slightly longer time including the time until the rotation stops, after the restart prohibition time. As described above, also in the initial excitation at the time of restarting the operation, an oscillating current is generated in the stator winding of the three-phase stator winding 2 and the induced current is generated when the three-phase stator winding 2 is three-phase excited. In addition, the fluid flows in a closed circuit in an inverted relationship and is consumed as Joule heat, the vibration energy is absorbed, the vibration of the permanent magnet rotor 1 can be largely suppressed, and the rotation of the permanent magnet rotor 1 is reduced. Stable starting characteristics can be obtained from a completely stopped state.

【0034】図7ないし図10は本発明の第二実施例を
示す。この実施例のセンサレスブラシレスモータは、マ
イクロコンピュータ6の構成が第一実施例と相違してい
る。従って、この実施例のセンサレスブラシレスモータ
の説明は、第一実施例と相違する部分についてのみ説明
する。図7に示すように、マイクロコンピュータ6は、
ROM61に図8(a)に示す第二の信号群m2 が書き
込まれていて、起動時は、起動時パターン繰り返し周期
決定プログラムp1 によって、該第二の信号群m2 がイ
ンバータ起動時駆動基準信号として転流制御回路4へ出
力されるようになっているとともに、起動後は、起動後
パターン繰り返し周期決定プログラムp2 によって、該
第二の信号群m2 がインバータ駆動基準信号として転流
制御回路4へ出力されるようになっている。図8(b)
に示すように、該第二の信号群m2 は、三相インバータ
3の出力が二相励磁信号が位相を六十度ずつ順に進んで
出力するように対応する六種類のパターン列である。マ
イクロコンピュータ6は、運転信号e8 が入力したら第
二の信号群m2 をインバータ起動時駆動基準信号として
ROM61よりリードして初期励磁してからパターン繰
り返し周期を所定短周期になるまで漸次速めていくよう
に転流制御回路4へ繰り返し出力して同期モータ動作を
行わせるようになっているとともに、起動後、センサー
レスブラシレス動作に切り換える際に、回転位置信号e
3 を入力してパターン繰り返し周期を一周期毎に所要に
演算して各周期に合わせて第二の信号群m2 をインバー
タ駆動基準信号としてROM61よりリードして繰り返
し出力し、停止信号e8 が入力したらインバータ駆動基
準信号m2 の出力を停止する一方、回転位置信号e3
引き続き入力してパターン繰り返し周期を一周期毎に所
要に演算していき、もしも、停止信号e8 が入力してか
ら永久磁石回転子1の回転位置検出不能境界点に回転低
下するまでの間に運転信号e8 が入力するときは、その
ときから第二の信号群m2 をインバータ駆動基準信号と
してパターン繰り返し周期に合わせてROM61よりリ
ードして繰り返し出力して運転を再開するようになって
おり、もしもまた、停止信号e8 が入力してから永久磁
石回転子1の回転位置検出不能境界点に回転低下した後
に運転信号e8 が入力するときは、回転位置検出不能境
界点から永久磁石回転子1が回転を停止するまでの時間
を再起動禁止時間として該再起動禁止時間経過後に初期
励磁することから、運転を再開するようになっている。
このように第二実施例では、第二の信号群m2 をインバ
ータ起動時駆動基準信号としているので、第一実施例と
は異なり、振動電流が発生しないので初期励磁して制振
させる時間を長くする。永久磁石回転子の制振を行うた
めの初期励磁を達成するのに要する時間は、実験結果に
よれば、第一実施例では0.1秒かかり、第二実施例で
は0.3秒かかった。そして、初期励磁を含めて同期モ
ータ動作が終了するまでの時間は、第一実施例では0.
3秒かかり、第二実施例では2.5秒かかった。
FIGS. 7 to 10 show a second embodiment of the present invention. The sensorless brushless motor of this embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the microcomputer 6. Therefore, the description of the sensorless brushless motor of this embodiment will be made only for the parts different from those of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the microcomputer 6
ROM61 to have the second signal group m 2 indicated is written FIG. 8 (a), the startup, the startup pattern repetition period determination program p 1, said second signal group m 2 is an inverter startup drive It is output to the commutation control circuit 4 as a reference signal, and after the start, the second signal group m 2 is commutated as an inverter drive reference signal by the post-start pattern repetition cycle determination program p 2 . The signal is output to the control circuit 4. FIG. 8B
As shown, the signal groups m 2 of said second are six kinds of pattern sequence output two-phase excitation signal of the three-phase inverter 3 corresponds to output advances sequentially the phase by sixty degrees. When the operation signal e 8 is input, the microcomputer 6 reads the second signal group m 2 from the ROM 61 as a drive reference signal at the time of starting the inverter, performs initial excitation, and gradually accelerates the pattern repetition cycle until a predetermined short cycle. The synchronous motor operation is performed by repeatedly outputting to the commutation control circuit 4 as much as possible. When the operation is switched to the sensorless brushless operation after the start, the rotational position signal e is output.
3 enter the a second signal group m 2 combined pattern repetition period and calculates the required in each cycle to each period repeatedly outputs the read from the ROM61 as an inverter drive reference signal, the stop signal e 8 while stopping the output of the inverter drive reference signal m 2 After entering, the rotational position signal e 3 continue to input pattern repetition period for each one period continue to operation the required, if, by inputting the stop signal e 8 When the operation signal e 8 is input during the period from when the rotation of the permanent magnet rotor 1 is reduced to the boundary position where the rotational position cannot be detected, the second signal group m 2 is used as an inverter drive reference signal and the pattern repetition cycle together ROM61 is adapted to resume operation repeatedly output to the lead than, if also the rotational position detection of the permanent magnet rotor 1 from the input stop signal e 8 to When the operation signal e 8 after rotation reduction is input to the non boundary point,該再start prohibition time elapsed time from the rotational position undetectable border point to the permanent magnet rotor 1 stops rotating restart prohibition time After the initial excitation, the operation is restarted.
In this manner, the second embodiment, since the second signal group m 2 is an inverter startup drive reference signal, unlike the first embodiment, the time for damping by initial excitation since oscillating current is not generated Lengthen. According to the experimental results, the time required to achieve the initial excitation for damping the permanent magnet rotor was 0.1 seconds in the first embodiment and 0.3 seconds in the second embodiment. . In the first embodiment, the time up to the end of the synchronous motor operation including the initial excitation is set to 0.
It took 3 seconds, and 2.5 seconds in the second embodiment.

【0035】上記の二つの実施例によれば、初期励磁し
てからインバータ起動時駆動基準信号を転流制御回路へ
出力して起動し、起動後は、回転位置信号を入力してパ
ターン繰り返し周期に合わせてインバータ駆動基準信号
を出力し、停止信号を入力しても回転位置信号を入力し
てパターン繰り返し周期を演算し、永久磁石回転子の回
転位置検出不能境界点に回転低下するまでの間に運転信
号が入力するときは、そのときからインバータ駆動基準
信号をパターン繰り返し周期に合わせて出力し運転を再
開するようになっており、また、回転位置検出不能境界
点に回転低下した後に運転信号が入力するときは、再起
動禁止時間経過後に初期励磁することから運転を再開す
るように構成されているので、停止信号を入力してすぐ
に(停止ブラシレス動作中に)運転を再開しようとする
ときは、再起動禁止時間と初期励磁と同期モータ動作を
省略して永久磁石回転子の回転を完全に停止することな
くセンサレスブラシレス動作よりいきなり再起動でき
る。また本発明は、従来の再起動禁止時間に対して本発
明では停止ブラシレス動作と再起動禁止時間とに分け
て、再起動禁止時間を従来の約6秒間から0.5秒間に
短縮できるので、停止信号を入力して少し経って停止ブ
ラシレス動作時間を経過してから、運転を再開しようと
するときも、0.5秒間経過した後に運転を再開でき
る。
According to the above two embodiments, after the initial excitation, the drive reference signal at the time of starting the inverter is output to the commutation control circuit and the commutation control circuit is started. The inverter drive reference signal is output in accordance with the timing, and even if the stop signal is input, the rotation position signal is input and the pattern repetition period is calculated, and the rotation of the permanent magnet rotor to the rotation position undetectable boundary point is reduced. When the operation signal is input to the inverter, the inverter drive reference signal is output in accordance with the pattern repetition cycle from that point on, and the operation is restarted. When the stop signal is input, the operation is restarted from the initial excitation after the restart prohibition time has elapsed. When trying to resume during) driving operation it can suddenly restarted from sensorless brushless operation without completely stopping the rotation of the permanent magnet rotor omitted restart prohibition time and the initial excitation and synchronous motor operation. Further, in the present invention, the restart prohibition time can be shortened from about 6 seconds to 0.5 seconds from the conventional restart prohibition time by dividing into the stop brushless operation and the restart prohibition time in the present invention. The operation can be resumed after a lapse of 0.5 seconds even when the operation is to be resumed a short time after the stop signal is input and the stop brushless operation time elapses.

【0036】本発明は、上記二つの実施例に限定される
ものではない。図11(a)は、図1に示す第一実施例
のセンサレスブラシレスモータについて分圧抵抗59a
〜59hを設けて差動増幅器5bに入力されるモータ中
性点電圧を分圧した場合のブロック回路であり、図11
(a)は、図7に示す第二実施例のセンサレスブラシレ
スモータについて分圧抵抗を設けて差動増幅器5bに入
力されるモータ中性点電圧を分圧した場合のブロック回
路である。これは、例えば三相インバータ3の直流電源
7の直流電圧を113〜170V、制御電源57の電圧
を5Vとした場合、モータ中性点電圧は56.5〜85
Vとなり、56.5〜85Vときわめて高いモータ中性
点電圧を差動増幅器5bに接続することはできないの
で、分圧抵抗59a〜59hにより分圧している。この
変形例は、図12と同様に分圧抵抗を設けているが、差
動増幅器5bの検出用直流電源回路のグランドが独立し
て設けられ、しかも、回転位置信号が絶縁形信号出力変
換回路の一次側素子に流れ、二次側素子よりマイクロコ
ンピュータで扱える安定した回転位置信号となって出力
するように構成されているから、三相インバータの直流
電源の電圧が極小値寄りに変動したとしても、差動増幅
器5bの入力電圧は直流電源7の電圧の変動とは無関係
であるので、分圧割合が大きくなることはなく、差動増
幅器5bから出力する回転位置信号e3 は、従来に比べ
て安定して得られる。他方、モータ誘起電圧が例えば8
0Vのときは三倍高調波電圧が約4Vとなり分圧の必要
はないので、図1または図7のブロック回路が採用され
る。
The present invention is not limited to the above two embodiments. FIG. 11A shows a voltage dividing resistor 59a of the sensorless brushless motor of the first embodiment shown in FIG.
FIG. 11 is a block circuit in the case where the motor neutral point voltage input to the differential amplifier 5b is divided by providing
FIG. 7A is a block diagram of the sensorless brushless motor according to the second embodiment shown in FIG. 7 in which a voltage dividing resistor is provided to divide a motor neutral point voltage input to the differential amplifier 5b. This is because, for example, when the DC voltage of the DC power supply 7 of the three-phase inverter 3 is 113 to 170 V and the voltage of the control power supply 57 is 5 V, the motor neutral point voltage is 56.5 to 85.
V and a very high motor neutral point voltage of 56.5 to 85 V cannot be connected to the differential amplifier 5b, so the voltage is divided by the voltage dividing resistors 59a to 59h. In this modification, a voltage dividing resistor is provided as in FIG. 12, but the ground of the DC power supply circuit for detection of the differential amplifier 5b is provided independently, and the rotational position signal is converted to an insulated signal output conversion circuit. It is configured to flow to the primary side element and output as a stable rotational position signal that can be handled by a microcomputer from the secondary side element, so that the voltage of the DC power supply of the three-phase inverter fluctuates to a minimum value However, since the input voltage of the differential amplifier 5b is not related to the fluctuation of the voltage of the DC power supply 7, the division ratio does not increase, and the rotational position signal e 3 output from the differential amplifier 5b is different from the conventional one. Obtained more stably. On the other hand, if the motor induced voltage is, for example, 8
When the voltage is 0 V, the triple harmonic voltage is about 4 V, and there is no need for voltage division. Therefore, the block circuit shown in FIG. 1 or 7 is employed.

【0037】その他、第一実施例では、マイクロコンピ
ュータ6は、起動時から起動後の切替えに際して三相固
定子巻線2の誘導電圧の位相にインバータ3の出力電圧
の位相を進ませて合わせるため、ステップ切替えタイミ
ングを不連続に所要角度進めるように、インバータ駆動
基準信号m2 をステップ更新して転流制御回路4へ出力
するようになっているが、これは必要的ではない。その
理由は、起動の初期は、確かに、固定子巻線21,2
2,23の各誘起電圧がそれぞれ対応する三相インバー
タ3の出力線31,32,33の各出力電圧に対して約
90°位相が進んだ状態に回転磁界が発生するが、回転
数が高まると位相ずれが0°に近づくことが多くそうし
た場合には位相合わせの必要はなく、位相合わせが必要
なときは、回転数が高まっても位相ずれが20°〜30
°位残るような使用条件のときにのみ実施すれば足り
る。また本発明は、三相インバータ3として、パルス幅
変調方式のものでなく、振幅変調方式のものを採用し、
これに伴い、転流制御回路4のリミッタ回路41とパル
ス幅変調部(PWM)42に変えて、電流制限回路と振
幅変調部(PAM)とを採用しても良い。また、回転位
置検出回路5は、誘起電圧を検出する構造のものではな
く、永久磁石回転子1の回転位置信号が検出できれば良
く、特開昭59−127591号の電動機の制御装置や
特公昭58−25038号の無整流子電動機の回転子位
置検出回路に示される回転位置の検出方法を採用した構
造のものでも良い。
In addition, in the first embodiment, the microcomputer 6 adjusts the phase of the output voltage of the inverter 3 to the phase of the induced voltage of the three-phase stator winding 2 when switching from the start to the start. , to advance required angle step switching timing discontinuously, but the inverter drive reference signal m 2 and step updates and outputs the commutation control circuit 4, this is not necessary manner. The reason is that the stator windings 21 and
A rotating magnetic field is generated in a state in which the induced voltages 2, 23 are advanced by about 90 ° with respect to the output voltages of the corresponding output lines 31, 32, 33 of the three-phase inverter 3, respectively, but the number of rotations is increased. When the phase shift often approaches 0 °, there is no need for phase matching. When phase matching is required, the phase shift is 20 ° to 30 ° even when the rotation speed increases.
° It is sufficient to carry out only under operating conditions that remain. Further, the present invention adopts not the pulse width modulation type but the amplitude modulation type as the three-phase inverter 3,
Accordingly, a current limiting circuit and an amplitude modulation section (PAM) may be employed instead of the limiter circuit 41 and the pulse width modulation section (PWM) 42 of the commutation control circuit 4. Further, the rotational position detecting circuit 5 does not have to have a structure for detecting the induced voltage, but only needs to detect the rotational position signal of the permanent magnet rotor 1. A structure adopting a method of detecting a rotational position shown in a rotor position detecting circuit of a non-commutator motor of -25038 may be used.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のセン
サレスブラシレスモータによれば、差動増幅器の検出用
直流電源回路のグランドが独立して設けられしかもモー
タ中性点に接続することにより、差動増幅器の入力電圧
が三相インバータの直流電源の電圧の変動とは無関係な
モータの誘起電圧の基本波の三倍高調波電圧となって差
動増幅器から安定して出力される回転位置信号が絶縁形
信号出力変換回路の一次側素子に流れ、二次側素子より
マイクロコンピュータで扱える安定した回転位置信号と
なって出力するように構成されているから、三相インバ
ータの直流電源の電圧が極小値寄りに変動したとして
も、二次側素子から出力されマイクロコンピュータに入
力する回転位置信号が、従来よりもはるかに安定し、か
つ起動時にロータ回転数が従来よりもはるかに小さい段
階において、マイクロコンピュータに誤動作が生じない
充分に信頼性がある電気的大きさの回転位置信号が得ら
れ、このため、従来において差動増幅器と三相インバー
タがグランドと共通していることに起因して三相インバ
ータの直流電源の電圧が極小値寄りに変動したときに回
転位置信号が異常に小さく不安定になり起動失敗・ロー
タ逆転・ロータ脱調に至るという従来の不具合が解消す
るとともに、同期モータ動作からセンサレスブラシレス
動作への切り換え周波数を従前よりも低下させることが
できて同期モータ動作時間(=起動時間)を短縮でき
る。
As described above, according to the sensorless brushless motor of the present invention, the ground of the DC power supply circuit for detection of the differential amplifier is provided independently and is connected to the neutral point of the motor. Rotational position signal in which the input voltage of the differential amplifier becomes the third harmonic voltage of the fundamental wave of the induced voltage of the motor irrespective of the fluctuation of the DC power supply voltage of the three-phase inverter, and is output stably from the differential amplifier. Flows into the primary element of the insulated signal output conversion circuit, and is output from the secondary element as a stable rotational position signal that can be handled by a microcomputer. Even if it fluctuates toward the minimum value, the rotational position signal output from the secondary side element and input to the microcomputer is much more stable than before, At a stage where the number is much smaller than in the past, a sufficiently reliable electrical magnitude rotation position signal that does not cause a malfunction in the microcomputer is obtained, and therefore, the differential amplifier and the three-phase inverter are conventionally grounded. When the voltage of the DC power supply of the three-phase inverter fluctuates near the minimum value due to the fact that it is common, the rotation position signal becomes abnormally small and unstable, leading to startup failure, rotor reversal, rotor loss of synchronization. In addition to eliminating the conventional problems, the switching frequency from the synchronous motor operation to the sensorless brushless operation can be made lower than before, so that the synchronous motor operation time (= start-up time) can be shortened.

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

【図1】(a)は本発明の第一実施例のセンサレスブラ
シレスモータのブロック回路、(b)は起動時の三相励
磁のときに振動成分電圧の閉回路が生ずることを説明す
る図。
FIG. 1A is a block diagram of a sensorless brushless motor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram for explaining that a closed circuit of a vibration component voltage is generated at the time of three-phase excitation at startup.

【図2】本発明の第一実施例にかかり、(a)は、三相
インバータの六個のトランジスタ群が第一の信号群に基
づいて作動するオン・オフのパターン列を示すファンク
ションテーブルであり、(b)は、第一の信号群に基づ
いて、三相インバータが二−三相励磁駆動するときの電
流ベクトルの向きを示す図。
FIG. 2 is a function table showing an ON / OFF pattern sequence in which six transistor groups of a three-phase inverter operate based on a first signal group according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6B is a diagram illustrating a direction of a current vector when the three-phase inverter performs two- to three-phase excitation driving based on the first signal group.

【図3】本発明の第一実施例にかかり、(a)は、三相
インバータの六個のトランジスタ群が第二の信号群に基
づいて作動するオン・オフのパターン列を示すファンク
ションテーブルであり、(b)は、第二の信号群に基づ
いて、三相インバータが二相励磁駆動するときの電流ベ
クトルの向きを示す図。
FIG. 3 is a function table showing an on / off pattern sequence in which six transistor groups of a three-phase inverter operate based on a second signal group according to the first embodiment of the present invention; FIG. 7B is a diagram illustrating the direction of a current vector when the three-phase inverter performs two-phase excitation driving based on the second signal group.

【図4】本発明の第一実施例のセンサレスブラシレスモ
ータの初期励磁━同期モータ動作━センサレスブラシレ
ス動作を示すタイミングチャート。
FIG. 4 is a timing chart showing initial excitation {synchronous motor operation} sensorless brushless operation of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第一実施例のセンサレスブラシレスモ
ータのセンサレスブラシレス動作━停止信号入力━セン
サレスブラシレス動作を示すタイミングチャート。
FIG. 5 is a timing chart showing a sensorless brushless operation of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention, a stop signal input, and a sensorless brushless operation.

【図6】本発明の第一実施例のセンサレスブラシレスモ
ータのブロック回路のセンサレスブラシレス動作━停止
━初期励磁━同期モータ動作━センサレスブラシレス動
作を示すタイミングチャート。
FIG. 6 is a timing chart showing a sensorless brushless operation of the block circuit of the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention, stop, initial excitation, synchronous motor operation, and sensorless brushless operation.

【図7】本発明の第二実施例のセンサレスブラシレスモ
ータのブロック回路、
FIG. 7 is a block diagram of a sensorless brushless motor according to a second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第二実施例にかかり、(a)は、三相
インバータの六個のトランジスタ群が第二の信号群に基
づいて作動するオン・オフのパターン列を示すファンク
ションテーブルであり、(b)は、第二の信号群に基づ
いて、三相インバータが二相励磁駆動するときの電流ベ
クトルの向きを示す図。
FIG. 8 is a function table showing an ON / OFF pattern sequence in which six transistor groups of the three-phase inverter operate based on the second signal group according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7B is a diagram illustrating the direction of a current vector when the three-phase inverter performs two-phase excitation driving based on the second signal group.

【図9】本発明の第二実施例のセンサレスブラシレスモ
ータのセンサレスブラシレス動作━停止信号入力━セン
サレスブラシレス動作を示すタイミングチャート。
FIG. 9 is a timing chart showing a sensorless brushless operation of a sensorless brushless motor according to a second embodiment of the present invention, a stop signal input, and a sensorless brushless operation.

【図10】本発明の第二実施例のセンサレスブラシレス
モータのセンサレスブラシレス動作━停止━初期励磁━
同期モータ動作━センサレスブラシレス動作を示すタイ
ミングチャート。
FIG. 10 shows a sensorless brushless operation of the sensorless brushless motor according to the second embodiment of the present invention {stop} initial excitation;
7 is a timing chart showing synchronous motor operation and sensorless brushless operation.

【図11】本発明の第一実施例のセンサレスブラシレス
モータについて分圧した場合のブロック回路。
FIG. 11 is a block diagram when voltage is divided for the sensorless brushless motor according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第二実施例のセンサレスブラシレス
モータについて分圧した場合のブロック回路。
FIG. 12 is a block diagram of a sensorless brushless motor according to a second embodiment of the present invention when voltage is divided.

【図13】(a)は従来のセンサレスブラシレスモータ
のブロック回路、(b)は三相インバータの六個のトラ
ンジスタ群が第二の信号群に基づいて作動するオン・オ
フのパターン列を示すファンクションテーブルであり、
(c)は第二の信号群に基づいて、三相インバータが二
相励磁駆動するときの電流ベクトルの向きを示す図。
13A is a block diagram of a conventional sensorless brushless motor, and FIG. 13B is a function showing an on / off pattern sequence in which six transistor groups of a three-phase inverter operate based on a second signal group. Table
(C) is a diagram showing the direction of a current vector when the three-phase inverter performs two-phase excitation driving based on the second signal group.

【図14】上記従来のセンサレスブラシレスモータの初
期励磁━同期モータ動作━センサレスブラシレス動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 14 is a timing chart showing initial excitation of a conventional sensorless brushless motor, synchronous motor operation, and sensorless brushless operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・永久磁石回転子、 2 ・・・三相固定子巻線、 3 ・・・三相インバータ、 31 ・・・電圧出力線、 32 ・・・電圧出力線、 33 ・・・電圧出力線、 4 ・・・転流制御回路、 41 ・・・リミッタ回路、 5 ・・・回転位置検出回路、 5a ・・・三相抵抗回路、 5b ・・・差動増幅器、 5c ・・・絶縁形信号出力変換回路 54 ・・・検出用直流電源回路、 54a,54b ・・・直流電源、 54c ・・・検出用直流電源回路のグランド、 55 ・・・一次側素子、 56 ・・・二次側素子、 58 ・・・グランド、 6 ・・・マイクロコンピュータ、 61 ・・・ROM、 m1 ,m2 ・・・信号群、 7 ・・・直流電源、DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet rotor, 2 ... Three-phase stator winding, 3 ... Three-phase inverter, 31 ... Voltage output line, 32 ... Voltage output line, 33 ... Voltage output 4, commutation control circuit, 41, limiter circuit, 5, rotational position detection circuit, 5 a, three-phase resistance circuit, 5 b, differential amplifier, 5 c, insulation type Signal output conversion circuit 54 DC power supply circuit for detection 54a, 54b DC power supply 54c Ground for DC power supply circuit for detection 55 Primary element 56 Secondary Element 58 58 Ground 6 Microcomputer 61 ROM m 1 m 2 Signal group 7 DC power supply

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/18 H02P 6/12 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 6/18 H02P 6/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】永久磁石回転子と、三本の固定子巻線がY
結線された三相固定子巻線と、直流電源から給電されて
転流制御信号によりトランジスタ群U+,V+,W+,
U−,V−,W−を所要にオン・オフ制御して出力線に
交流電圧を出力して三相固定子巻線の転流を制御する三
相インバータと、前記三相インバータへ転流制御信号を
出力する転流制御回路と、前記三相固定子巻線と並列的
に三本の抵抗線がY結線されかつ各抵抗線の非中性点側
端子が前記三本の固定子巻線の非中性点側端子と接続さ
れた三相抵抗器を有するとともに三相固定子巻線の中性
点の電位と三相抵抗器の中性点とを入力して電位の偏差
から各固定子巻線の誘起電圧を検出して永久磁石回転子
の所定回転位置に応じた基本波の三倍の高調波にのみ対
応した所要の回転位置信号を出力する差動増幅器を有し
てなる回転位置検出回路と、前記回転位置検出回路と前
記転流制御回路の間に介設されたマイクロコンピュータ
とを備え、 前記マイクロコンピュータは、起動時に二−三相励磁ま
たは二相励磁を行うためのインバータ起動時駆動基準信
号としまた起動後にインバータ駆動基準信号とする信号
群が内部のROMに書き込まれていて、起動時はパター
ン繰り返し周期を所定短周期になるまで漸次速めていく
ように前記信号群の全部または一部を前記転流制御回路
へ繰り返し出力し、起動後は前記回転位置信号を入力し
てパターン繰り返し周期を一周期毎に所要に演算して各
周期に合わせて前記信号群の全部または一部を繰り返し
出力するように構成され、 又、 前記回転位置検出回路は、前記差動増幅器の検出用
直流電源回路として直列接続された二つの直流電源を有
しかつこれら直流電源間のポイントと前記三相固定子巻
線の中性点とが検出用直流電源回路のグランドとして接
続されてなるとともに、電気的に絶縁された一次側素子
と二次側素子からなり該一次側素子に前記差動増幅器か
ら出力する回転位置信号を流して該二次側素子に誘起す
る回転位置信号を出力する絶縁形信号出力変換回路を有
していることを特徴とするセンサレスブラシレスモー
タ。
1. A permanent magnet rotor and three stator windings are Y
The connected three-phase stator windings and the transistor groups U +, V +, W +,
A three-phase inverter for controlling the commutation of a three-phase stator winding by outputting an AC voltage to an output line by controlling ON / OFF of U-, V- and W- as required, and commutating to the three-phase inverter A commutation control circuit that outputs a control signal, three resistance wires are connected in Y in parallel with the three-phase stator winding, and a non-neutral terminal of each resistance wire is connected to the three stator windings. It has a three-phase resistor connected to the non-neutral side terminal of the wire, and inputs the neutral point potential of the three-phase stator winding and the neutral point of the three-phase resistor to obtain A differential amplifier that detects an induced voltage of the stator winding and outputs a required rotation position signal corresponding to only a triple harmonic of a fundamental wave corresponding to a predetermined rotation position of the permanent magnet rotor. A rotation position detection circuit; and a microcomputer interposed between the rotation position detection circuit and the commutation control circuit. In the micro computer, a signal group as an inverter drive reference signal for performing two- or three-phase excitation or two-phase excitation at startup and as an inverter drive reference signal after startup is written in an internal ROM. All or a part of the signal group is repeatedly output to the commutation control circuit so as to gradually increase the pattern repetition cycle to a predetermined short cycle, and after startup, the rotational position signal is input to set the pattern repetition cycle. is configured to repeatedly outputs all or part of the signal group combined by calculating the required in each cycle to each period, also, the rotational position detecting circuit for detecting the DC power supply circuit of the differential amplifier And a point between these DC power supplies and a neutral point of the three-phase stator winding as a ground of the DC power supply circuit for detection. And a rotational position which is composed of an electrically isolated primary side element and a secondary side element, and which causes a rotational position signal output from the differential amplifier to flow through the primary side element to induce on the secondary side element. A sensorless brushless motor having an insulated signal output conversion circuit for outputting a signal.
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