JP3334344B2 - センサレスモータの起動装置およびその起動方法 - Google Patents
センサレスモータの起動装置およびその起動方法Info
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- JP3334344B2 JP3334344B2 JP17591694A JP17591694A JP3334344B2 JP 3334344 B2 JP3334344 B2 JP 3334344B2 JP 17591694 A JP17591694 A JP 17591694A JP 17591694 A JP17591694 A JP 17591694A JP 3334344 B2 JP3334344 B2 JP 3334344B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石形回転子を備
えたセンサレスモータの起動装置およびその起動方法に
関する。
えたセンサレスモータの起動装置およびその起動方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、永久磁石を有する回転子と励磁コ
イルを有する固定子とを備えたモータで、回転子の回転
位置をホール素子などの回転検出器を用いない、いわゆ
るセンサレスモータを起動する場合、固定子に設けた励
磁コイルに生じる誘起電圧を位置検出に用いている。し
かし、誘起電圧は回転速度に比例するため、回転子が所
定値以上の回転速度に達しないと、所定の誘起電圧が発
生せず、回転子の位置を検出できない。それで、所定値
の回転速度までは、外部の励磁回路で起動する方法や、
起動時に励磁コイルに高周波の電流を流して回転子を振
動させ、所定の誘起電圧を発生させて回転子の位置を検
出する方法が開示されている（例えば、特開平４−１８
３２５２号）。
イルを有する固定子とを備えたモータで、回転子の回転
位置をホール素子などの回転検出器を用いない、いわゆ
るセンサレスモータを起動する場合、固定子に設けた励
磁コイルに生じる誘起電圧を位置検出に用いている。し
かし、誘起電圧は回転速度に比例するため、回転子が所
定値以上の回転速度に達しないと、所定の誘起電圧が発
生せず、回転子の位置を検出できない。それで、所定値
の回転速度までは、外部の励磁回路で起動する方法や、
起動時に励磁コイルに高周波の電流を流して回転子を振
動させ、所定の誘起電圧を発生させて回転子の位置を検
出する方法が開示されている（例えば、特開平４−１８
３２５２号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、所定の誘起電圧が発生するまでは、位置検出回路が
機能しないため、起動時間が長くなるという問題があっ
た。本発明は、簡単な構成で短時間で起動できるセンサ
レスモータの起動回路および起動方法を提供することを
目的とするものである。
は、所定の誘起電圧が発生するまでは、位置検出回路が
機能しないため、起動時間が長くなるという問題があっ
た。本発明は、簡単な構成で短時間で起動できるセンサ
レスモータの起動回路および起動方法を提供することを
目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、永久磁石を有する回転子と、前記回転子
を回転させるための回転磁界を発生する複数相の励磁コ
イルを有する固定子とからなる回転検出器を有しないセ
ンサレスモータの起動装置において、前記励磁コイルの
励磁電圧を発生するパワー回路と、前記励磁コイルの誘
起電圧を検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電圧検出
器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力と速度
指令とを乗算する乗算器と、前記励磁コイルを前記パワ
ー回路を介して励磁する励磁電流通電信号と前記積分器
をリセットするリセット信号とを発生し、かつ前記積分
器の出力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切替信
号を発生するパルスシーケンス回路と、前記積分器の出
力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切り替え回路
とを備えたものである。また、永久磁石を有する回転子
と、前記回転子を回転させるための回転磁界を発生する
励磁コイルを有する固定子とからなる回転検出器を有し
ないセンサレスモータの起動方法において、前記励磁コ
イルの励磁電圧を発生するパワー回路と、前記励磁コイ
ルの誘起電圧を検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電
圧検出器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力
と速度指令とを乗算する乗算器と、前記励磁コイルに励
磁電流通電信号と前記積分器をリセットするリセット信
号とを発生し、かつ前記積分器の出力と前記励磁電流通
電信号とを切り替える切替信号を発生するパルスシーケ
ンス回路と、前記積分器の出力と前記励磁電流通電信号
とを切り替える切り替え回路とを備え、前記パルスシー
ケンス回路から励磁電流通電信号を前記切替回路を介し
て複数相のうちの１相の前記乗算器に入力して励磁電圧
指令信号を前記パワー回路に出力し、１相の前記励磁コ
イルを励磁して前記回転子の磁極位置を決めたあと、他
の１相の励磁コイルの誘起電圧を積分する前記積分器を
リセットし、次に前記他の１相の前記励磁コイルを励磁
して前記回転子の磁極位置を決めたあと、前記１相の励
磁コイルの誘起電圧を積分する前記積分器をリセット
し、順次他の１相の励磁コイルを励磁した後、前記次の
励磁コイルの誘起電圧を積分する積分器を順次リセット
した後、前記切り替え回路により前記乗算器の入力を前
記パルスシーケンス回路の出力から前記積分器の出力に
切り替える方法である。
め、本発明は、永久磁石を有する回転子と、前記回転子
を回転させるための回転磁界を発生する複数相の励磁コ
イルを有する固定子とからなる回転検出器を有しないセ
ンサレスモータの起動装置において、前記励磁コイルの
励磁電圧を発生するパワー回路と、前記励磁コイルの誘
起電圧を検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電圧検出
器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力と速度
指令とを乗算する乗算器と、前記励磁コイルを前記パワ
ー回路を介して励磁する励磁電流通電信号と前記積分器
をリセットするリセット信号とを発生し、かつ前記積分
器の出力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切替信
号を発生するパルスシーケンス回路と、前記積分器の出
力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切り替え回路
とを備えたものである。また、永久磁石を有する回転子
と、前記回転子を回転させるための回転磁界を発生する
励磁コイルを有する固定子とからなる回転検出器を有し
ないセンサレスモータの起動方法において、前記励磁コ
イルの励磁電圧を発生するパワー回路と、前記励磁コイ
ルの誘起電圧を検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電
圧検出器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力
と速度指令とを乗算する乗算器と、前記励磁コイルに励
磁電流通電信号と前記積分器をリセットするリセット信
号とを発生し、かつ前記積分器の出力と前記励磁電流通
電信号とを切り替える切替信号を発生するパルスシーケ
ンス回路と、前記積分器の出力と前記励磁電流通電信号
とを切り替える切り替え回路とを備え、前記パルスシー
ケンス回路から励磁電流通電信号を前記切替回路を介し
て複数相のうちの１相の前記乗算器に入力して励磁電圧
指令信号を前記パワー回路に出力し、１相の前記励磁コ
イルを励磁して前記回転子の磁極位置を決めたあと、他
の１相の励磁コイルの誘起電圧を積分する前記積分器を
リセットし、次に前記他の１相の前記励磁コイルを励磁
して前記回転子の磁極位置を決めたあと、前記１相の励
磁コイルの誘起電圧を積分する前記積分器をリセット
し、順次他の１相の励磁コイルを励磁した後、前記次の
励磁コイルの誘起電圧を積分する積分器を順次リセット
した後、前記切り替え回路により前記乗算器の入力を前
記パルスシーケンス回路の出力から前記積分器の出力に
切り替える方法である。
【０００５】
【作用】上記手段により、パルスシーケンス回路で発生
させるパルスのタイミングにしたがって各励磁コイルの
誘起電圧の積分値を初期化する。この状態で、回転子の
任意の停止位置から最大で回転子が１回転を極数で割っ
た角度だけ回転して磁極位置が決定する。回転子の正確
な磁極位置を決定した後、その状態から直ちに指令速度
で回転するので、起動時間を大幅に短縮することができ
る。
させるパルスのタイミングにしたがって各励磁コイルの
誘起電圧の積分値を初期化する。この状態で、回転子の
任意の停止位置から最大で回転子が１回転を極数で割っ
た角度だけ回転して磁極位置が決定する。回転子の正確
な磁極位置を決定した後、その状態から直ちに指令速度
で回転するので、起動時間を大幅に短縮することができ
る。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例の起動回路を示すブロック
図、図２は２相６極のセンサレスモータの正断面図であ
る。図において、１は永久磁石を有する回転子、２Ａ，
２Ｂは固定子に設けた励磁コイルである。３は励磁コイ
ル２Ａ，２ＢにそれぞれＡ相およびＢ相の励磁電流を供
給するパワー回路、４Ａ，４Ｂはパワー回路３にＡ相お
よびＢ相励磁指令信号α、βを出力する乗算器、５は切
り換え回路、６は起動回路のタイミングを決めるパルス
を発生するパルスシーケンス回路、７Ａ，７Ｂは励磁コ
イル２Ａ，２Ｂの誘起電圧を検出する誘起電圧検出器、
８Ａ，８Ｂは誘起電圧を積分する積分器、９は誘起電圧
から回転子の回転速度を検出する速度検出器、１０は速
度指令を増幅する速度アンプである。ここで起動回路の
動作を説明する。永久磁石を有する回転子１は、Ａ相，
Ｂ相の励磁コイル２Ａ，２Ｂに電気角で９０度位相の異
なる電流を流すことによって回転駆動される。励磁コイ
ル２Ａ，２Ｂに発生する誘起電圧は、図３に示すよう
に、９０度位相の異なる波形となるが、回転子１の磁極
位置は誘起電圧を積分器８Ａ，８Ｂによって積分するこ
とによって磁極位置信号が得られる。この磁極位置信号
と速度指令信号を乗算器４Ａ，４Ｂ乗算して得られる励
磁指令信号α、βに基づいてパワー回路３から駆動電流
を流すことにより、回転子１は指令速度で回転する。と
ころで、起動前では回転子１が任意の位置に停止してい
るため、そのままの状態で起動すると、図４に示すよう
に、磁極位置信号が積分開始のタイミングによってバイ
アスＣA ．ＣB が生じ、正確な磁極位置を示さない。そ
れで、図６に示すタイミングチャートのように、パルス
シーケンス回路６で発生させるパルスのタイミングにし
たがって誘起電圧の積分値を初期化して、正確な磁極位
置を決定する。
する。図１は本発明の実施例の起動回路を示すブロック
図、図２は２相６極のセンサレスモータの正断面図であ
る。図において、１は永久磁石を有する回転子、２Ａ，
２Ｂは固定子に設けた励磁コイルである。３は励磁コイ
ル２Ａ，２ＢにそれぞれＡ相およびＢ相の励磁電流を供
給するパワー回路、４Ａ，４Ｂはパワー回路３にＡ相お
よびＢ相励磁指令信号α、βを出力する乗算器、５は切
り換え回路、６は起動回路のタイミングを決めるパルス
を発生するパルスシーケンス回路、７Ａ，７Ｂは励磁コ
イル２Ａ，２Ｂの誘起電圧を検出する誘起電圧検出器、
８Ａ，８Ｂは誘起電圧を積分する積分器、９は誘起電圧
から回転子の回転速度を検出する速度検出器、１０は速
度指令を増幅する速度アンプである。ここで起動回路の
動作を説明する。永久磁石を有する回転子１は、Ａ相，
Ｂ相の励磁コイル２Ａ，２Ｂに電気角で９０度位相の異
なる電流を流すことによって回転駆動される。励磁コイ
ル２Ａ，２Ｂに発生する誘起電圧は、図３に示すよう
に、９０度位相の異なる波形となるが、回転子１の磁極
位置は誘起電圧を積分器８Ａ，８Ｂによって積分するこ
とによって磁極位置信号が得られる。この磁極位置信号
と速度指令信号を乗算器４Ａ，４Ｂ乗算して得られる励
磁指令信号α、βに基づいてパワー回路３から駆動電流
を流すことにより、回転子１は指令速度で回転する。と
ころで、起動前では回転子１が任意の位置に停止してい
るため、そのままの状態で起動すると、図４に示すよう
に、磁極位置信号が積分開始のタイミングによってバイ
アスＣA ．ＣB が生じ、正確な磁極位置を示さない。そ
れで、図６に示すタイミングチャートのように、パルス
シーケンス回路６で発生させるパルスのタイミングにし
たがって誘起電圧の積分値を初期化して、正確な磁極位
置を決定する。
【０００７】すなわち、まず、図６（ａ）に示すよう
に、励磁電流通電信号を乗算器４Ａに出力してＡ相励磁
コイル２Ａのみ励磁すると、回転子１は任意に停止して
いた最初の磁極位置から、図２（ａ）に示す位置に回転
して停止する。この状態で、Ｂ相励磁コイルＢに鎖交す
る磁束は零であるので、図（ｂ）に示すリセット信号に
より、Ｂ相励磁コイル２Ｂに接続されたの積分器８Ｂを
リセットする。これで任意の位置から回転したことによ
って生じるＢ相励磁コイル２Ｂの誘起電圧の積分値のバ
イアスＣB は零となる。つぎに、図６（ｃ）に示す励磁
電流通電信号を乗算器４Ｂに出力して、Ｂ相励磁コイル
２Ｂのみを励磁すると、回転子１は図２（ｂ）に示す位
置で停止する。このとき、Ａ相励磁コイル２Ａの鎖交磁
束は零なので、図６（ｄ）に示すリセット信号により、
Ａ相コイル２Ａに接続された積分器８Ａをリセットす
る。これで最初の磁極位置から回転したことによって生
じるＡ相励磁コイルの積分値のバイアスＣA は零とな
る。この状態から起動すると、図５に示すように、磁極
位置信号はバイアスのない、正確な磁極位置を示す波形
となる。この状態で、図６（ｅ）に示す切り替え信号に
より、通電回路を切り換え回路５によってパルスシーケ
ンス回路６から積分器８Ａ，８Ｂの出力に切り換え、磁
極位置信号と速度指令信号とを乗算器４Ａ，４Ｂに入力
し、励磁指令信号α、βをパワー回路３に与えて回転子
１を起動し、指令速度で回転する。上記シーケンスにし
たがって、モータを起動することにより、例えば６極の
場合は、図２（ａ）に示した起動前の回転子の停止位置
から図２（ｂ）に示した位置までの回転角、すなわち回
転子１が最大、１回転を極数で割った角度である１／６
回転すれば、正確な磁極位置が決定する。この状態から
指令速度で起動する。したがって、従来の起動方法で起
動する場合、回転子が数１０回転後に所定の回転速度に
なるのに比べて、本発明の起動方法によれば、１回転以
下で所定の回転速度になるので、起動時間は大幅に短縮
することになる。なお、上記実施例では２相６極のセン
サレスモータの場合について説明したが、相数および極
数に限定されるものではない。
に、励磁電流通電信号を乗算器４Ａに出力してＡ相励磁
コイル２Ａのみ励磁すると、回転子１は任意に停止して
いた最初の磁極位置から、図２（ａ）に示す位置に回転
して停止する。この状態で、Ｂ相励磁コイルＢに鎖交す
る磁束は零であるので、図（ｂ）に示すリセット信号に
より、Ｂ相励磁コイル２Ｂに接続されたの積分器８Ｂを
リセットする。これで任意の位置から回転したことによ
って生じるＢ相励磁コイル２Ｂの誘起電圧の積分値のバ
イアスＣB は零となる。つぎに、図６（ｃ）に示す励磁
電流通電信号を乗算器４Ｂに出力して、Ｂ相励磁コイル
２Ｂのみを励磁すると、回転子１は図２（ｂ）に示す位
置で停止する。このとき、Ａ相励磁コイル２Ａの鎖交磁
束は零なので、図６（ｄ）に示すリセット信号により、
Ａ相コイル２Ａに接続された積分器８Ａをリセットす
る。これで最初の磁極位置から回転したことによって生
じるＡ相励磁コイルの積分値のバイアスＣA は零とな
る。この状態から起動すると、図５に示すように、磁極
位置信号はバイアスのない、正確な磁極位置を示す波形
となる。この状態で、図６（ｅ）に示す切り替え信号に
より、通電回路を切り換え回路５によってパルスシーケ
ンス回路６から積分器８Ａ，８Ｂの出力に切り換え、磁
極位置信号と速度指令信号とを乗算器４Ａ，４Ｂに入力
し、励磁指令信号α、βをパワー回路３に与えて回転子
１を起動し、指令速度で回転する。上記シーケンスにし
たがって、モータを起動することにより、例えば６極の
場合は、図２（ａ）に示した起動前の回転子の停止位置
から図２（ｂ）に示した位置までの回転角、すなわち回
転子１が最大、１回転を極数で割った角度である１／６
回転すれば、正確な磁極位置が決定する。この状態から
指令速度で起動する。したがって、従来の起動方法で起
動する場合、回転子が数１０回転後に所定の回転速度に
なるのに比べて、本発明の起動方法によれば、１回転以
下で所定の回転速度になるので、起動時間は大幅に短縮
することになる。なお、上記実施例では２相６極のセン
サレスモータの場合について説明したが、相数および極
数に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パ
ルスシーケンス回路により励磁コイルを励磁して回転子
の磁極位置を決めた後、速度指令と積分器とから乗算器
によって出力される励磁電圧指令をセンサレスモータの
パワー回路に入力して起動するので、速度指令で回転す
るまで１回転以下の初期化時間となり、構成が簡単で、
極めて短時間で起動ができるセンサレスモータの起動回
路および起動方法を提供できる効果がある。
ルスシーケンス回路により励磁コイルを励磁して回転子
の磁極位置を決めた後、速度指令と積分器とから乗算器
によって出力される励磁電圧指令をセンサレスモータの
パワー回路に入力して起動するので、速度指令で回転す
るまで１回転以下の初期化時間となり、構成が簡単で、
極めて短時間で起動ができるセンサレスモータの起動回
路および起動方法を提供できる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施例の回転子の磁極位置を示す正
断面図である。
断面図である。
【図３】 励磁コイルの誘起電圧波形を示すグラフであ
る。
る。
【図４】 リセット前の積分器の出力波形を示すグラフ
である。
である。
【図５】 リセット後の積分器の出力波形を示すグラフ
である。
である。
【図６】 パルスシーケンス回路のタイミングチャート
である。
である。
１ 回転子、２Ａ，２Ｂ 励磁コイル、３ パワー回
路、４Ａ，４Ｂ 乗算器、５ 切り替え回路、６ パル
スシーケンス回路、７Ａ，７Ｂ 誘起電圧検出器、８
Ａ，８Ｂ 積分器、９ 速度検出器、１０ 速度アンプ
路、４Ａ，４Ｂ 乗算器、５ 切り替え回路、６ パル
スシーケンス回路、７Ａ，７Ｂ 誘起電圧検出器、８
Ａ，８Ｂ 積分器、９ 速度検出器、１０ 速度アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅沼 毅 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１ 号 株式会社 安川電機内 審査官 片岡 弘之 (56)参考文献 特開 昭55−160908（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/00 - 6/24
Claims (2)
- 【請求項１】 永久磁石を有する回転子と、前記回転子
を回転させるための回転磁界を発生する複数相の励磁コ
イルを有する固定子とからなる回転検出器を有しないセ
ンサレスモータの起動装置において、前記励磁コイルの
励磁電圧を発生するパワー回路と、前記励磁コイルの誘
起電圧を検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電圧検出
器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力と速度
指令とを乗算する乗算器と、前記励磁コイルを前記パワ
ー回路を介して励磁する励磁電流通電信号と前記積分器
をリセットするリセット信号とを発生し、かつ前記積分
器の出力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切替信
号を発生するパルスシーケンス回路と、前記積分器の出
力と前記励磁電流通電信号とを切り替える切り替え回路
とを備えたことを特徴とするセンサレスモータの起動装
置。 - 【請求項２】 永久磁石を有する回転子と、前記回転子
を回転させるための回転磁界を発生する励磁コイルを有
する固定子とからなる回転検出器を有しないセンサレス
モータの起動方法において、前記励磁コイルの励磁電圧
を発生するパワー回路と、前記励磁コイルの誘起電圧を
検出する誘起電圧検出器と、前記誘起電圧検出器の出力
を積分する積分器と、前記積分器の出力と速度指令とを
乗算する乗算器と、前記励磁コイルに励磁電流通電信号
と前記積分器をリセットするリセット信号とを発生し、
かつ前記積分器の出力と前記励磁電流通電信号とを切り
替える切替信号を発生するパルスシーケンス回路と、前
記積分器の出力と前記励磁電流通電信号とを切り替える
切り替え回路とを備え、前記パルスシーケンス回路から
励磁電流通電信号を前記切替回路を介して複数相のうち
の１相の前記乗算器に入力して励磁電圧指令信号を前記
パワー回路に出力し、１相の前記励磁コイルを励磁して
前記回転子の磁極位置を決めたあと、他の１相の励磁コ
イルの誘起電圧を積分する前記積分器をリセットし、次
に前記他の１相の前記励磁コイルを励磁して前記回転子
の磁極位置を決めたあと、前記１相の励磁コイルの誘起
電圧を積分する前記積分器をリセットし、順次他の１相
の励磁コイルを励磁した後、前記次の励磁コイルの誘起
電圧を積分する積分器を順次リセットした後、前記切り
替え回路により前記乗算器の入力を前記パルスシーケン
ス回路の出力から前記積分器の出力に切り替えることを
特徴とするセンサレスモータの起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17591694A JP3334344B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | センサレスモータの起動装置およびその起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17591694A JP3334344B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | センサレスモータの起動装置およびその起動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0823697A JPH0823697A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3334344B2 true JP3334344B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16004496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17591694A Expired - Fee Related JP3334344B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | センサレスモータの起動装置およびその起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334344B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1267479A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-18 | Saia-Burgess Murten AG | Moteur à courant continu sans collecteur, procédé de demarrage et utilisation de celui-ci |
| JP2015133853A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 株式会社Ihi | センサレスモータ装置 |
-
1994
- 1994-07-04 JP JP17591694A patent/JP3334344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0823697A (ja) | 1996-01-23 |
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