JP3353586B2 - Drive device for brushless DC motor - Google Patents

Drive device for brushless DC motor

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JP3353586B2
JP3353586B2 JP00269096A JP269096A JP3353586B2 JP 3353586 B2 JP3353586 B2 JP 3353586B2 JP 00269096 A JP00269096 A JP 00269096A JP 269096 A JP269096 A JP 269096A JP 3353586 B2 JP3353586 B2 JP 3353586B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスDCモ
ータの駆動装置に関する。
The present invention relates to a drive device for a brushless DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の位置センサレスブラシレスDCモ
ータの駆動装置を説明する。図1は、従来の位置センサ
レスブラシレスDCモータの駆動装置を示すブロック図
である。
2. Description of the Related Art A conventional device for driving a brushless DC motor without a position sensor will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional driving device for a position sensorless brushless DC motor.

【0003】同図に示すように、従来の位置センサレス
ブラシレスDCモータの駆動装置は、整流回路2、6個
の半導体スイッチング素子で構成された120度通電型
の電圧型インバータ(インバータ)3、ブラシレスDC
モータ4、ロータ位置検出手段5および駆動制御手段7
で構成されている。
As shown in FIG. 1, a conventional position sensorless brushless DC motor driving device includes a rectifier circuit 2, a 120-degree conduction type voltage type inverter (inverter) 3 composed of six semiconductor switching elements, and a brushless brushless DC motor. DC
Motor 4, rotor position detecting means 5, and drive control means 7
It is composed of

【0004】インバータ3の入力端には、商用電源1か
ら整流回路2によって整流平滑された直流電源が供給さ
れている。また、インバータ3の出力端は、ブラシレス
DCモータ4のステータ電機子巻き線に接続され、前記
直流電源を導通、遮断することによって、ブラシレスD
Cモータ4を回転させるようになっている。
The input terminal of the inverter 3 is supplied with DC power rectified and smoothed by a rectifier circuit 2 from a commercial power supply 1. An output end of the inverter 3 is connected to a stator armature winding of the brushless DC motor 4 to conduct and cut off the DC power, thereby providing a brushless DC motor.
The C motor 4 is rotated.

【0005】ブラシレスDCモータ4は、多相の電機子
巻き線をスター結線したステータと、永久磁石によって
磁極対を構成するロータとで構成され、ロータが回転す
ることによってステータ電機子巻き線端6に逆起電力が
発生する。
[0005] The brushless DC motor 4 is composed of a stator in which polyphase armature windings are star-connected, and a rotor which forms a magnetic pole pair by permanent magnets. Back electromotive force is generated.

【0006】ロータ位置検出手段5には、ステータ電機
子巻き線端6から前記逆起電力が入力され、そのロータ
位置検出手段5により、ロータの位置検出が行われ、パ
ルス信号として駆動制御手段7に入力される。
[0006] The back electromotive force is input to the rotor position detecting means 5 from the stator armature winding end 6, and the rotor position detecting means 5 detects the position of the rotor. Is input to

【0007】駆動制御手段7は、インバータドライブ回
路8、出力パターン発生回路9およびPWM制御回路1
0で構成される。
The drive control means 7 includes an inverter drive circuit 8, an output pattern generation circuit 9, and a PWM control circuit 1.
0.

【0008】出力パターン発生回路9は、ロータ位置検
出手段5から入力された検出タイミングに合わせ、イン
バータ3の各スイッチング素子のゲートを駆動するパタ
ーンを決定する。さらに、出力パターン発生回路9は、
このパターンと、回転数指令11に従ってPWMチョッ
パ制御の導通、遮断のデューティ比を決定するPWM制
御回路10の出力とを合成して信号を生成し、その信号
をインバータドライブ回路8に入力する。そして、この
インバータドライブ回路8により、インバータ3の各ゲ
ートが駆動される。
The output pattern generation circuit 9 determines a pattern for driving the gate of each switching element of the inverter 3 in accordance with the detection timing input from the rotor position detection means 5. Further, the output pattern generation circuit 9
A signal is generated by synthesizing this pattern with the output of the PWM control circuit 10 that determines the duty ratio of the PWM chopper control for conduction and cutoff in accordance with the rotation speed command 11, and the signal is input to the inverter drive circuit 8. Then, each gate of the inverter 3 is driven by the inverter drive circuit 8.

【0009】次に、前記従来の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置のロータ位置検出手段5を説明
する。図2は、ロータ位置検出手段5のうちの1相分を
示す回路図である。
Next, the rotor position detecting means 5 of the conventional position sensorless brushless DC motor driving device will be described. FIG. 2 is a circuit diagram showing one phase of the rotor position detecting means 5.

【0010】同図に示すように、ロータ位置検出手段5
は、抵抗21,22で構成された分圧回路20と、直流
成分除去のためのコンデンサ23と、抵抗25およびコ
ンデンサ26で構成された一次遅れフィルタ回路24
と、抵抗28,29,30および比較器31で構成され
た比較回路27とで構成されている。
As shown in FIG.
Is a voltage dividing circuit 20 composed of resistors 21 and 22, a capacitor 23 for removing a DC component, and a first-order lag filter circuit 24 composed of a resistor 25 and a capacitor 26.
And a comparison circuit 27 including resistors 28, 29, 30 and a comparator 31.

【0011】分圧回路20には、入力端32からステー
タ電機子巻き線端6の端子電圧が入力され、その端子電
圧が、前記直流電源の0Vを基準として抵抗21と抵抗
22との分圧比によって検出される。
A terminal voltage of the stator armature winding end 6 is input from an input terminal 32 to a voltage dividing circuit 20, and the terminal voltage is a voltage dividing ratio of the resistors 21 and 22 based on 0 V of the DC power supply. Is detected by

【0012】この検出された端子電圧には、逆起電力の
基本波成分以外に前記PWMチョッパ制御による高周波
成分、転流後の還流モードで生じるスパイク電圧、分圧
回路20の抵抗21,22のばらつきによる直流分のオ
フセット等が含まれている。これらを軽減するために、
直流成分カットのためコンデンサ23の接続を介し、さ
らに一次遅れフィルタ24によって高調波成分の低減を
行うとともに90度位相シフトを行っている。
The detected terminal voltage includes, in addition to the fundamental wave component of the back electromotive force, a high frequency component by the PWM chopper control, a spike voltage generated in the return mode after commutation, and the resistance of the resistors 21 and 22 of the voltage dividing circuit 20. The offset includes a DC offset due to variation. To alleviate these,
Through the connection of the capacitor 23 for cutting the DC component, the harmonic component is reduced by the first-order lag filter 24 and the phase is shifted by 90 degrees.

【0013】比較回路27は、一次遅れフィルタ24の
出力と基準電圧34を比較することによって、出力端3
3にパルス信号としてロータ位置検出信号を出力する。
基準電圧34は、直接ステータ電機子巻き線の中性点電
圧や、前記一次遅れフィルタ24後の端子電圧を合成し
て得られる中性点電圧が用いられている。
The comparison circuit 27 compares the output of the first-order lag filter 24 with the reference voltage 34, and
3 outputs a rotor position detection signal as a pulse signal.
As the reference voltage 34, a neutral point voltage directly obtained by synthesizing a neutral point voltage of the stator armature winding or a terminal voltage after the first-order lag filter 24 is used.

【0014】90度位相シフトされた検出信号は、検出
した自身の相より120度遅れた相のロータ位置検出信
号として用いられるため、電流位相角は、ほぼ0度の位
置で駆動される。例えばU,V,Wの3相で駆動されて
いる場合、U相の端子電圧で検出された検出信号は、W
相のロータ位置検出信号として使用されている。
Since the detection signal shifted by 90 degrees is used as a rotor position detection signal of a phase delayed by 120 degrees from the detected phase, the current phase angle is driven at a position of almost 0 degrees. For example, when driven in three phases U, V, and W, the detection signal detected at the terminal voltage of the U phase is W
It is used as a phase rotor position detection signal.

【0015】ブラシレスDCモータ4のロータとして
は、一般に、図3に示されるように、磁路を形成するヨ
ーク12と、カワラ状の界磁用永久磁石13とを有し、
ヨーク12の外周表面に前記カワラ状の界磁用永久磁石
13を張り付けて形成された表面磁石型と、図4に示さ
れるように、ロータが磁路を形成するヨーク15と、界
磁用永久磁石16とを有し、ヨーク15に設けられたス
ロットに前記界磁用永久磁石16を挿入して形成されて
いる埋め込み磁石型とが使用されている。これらの制御
方式として最適な方法が提案されている(森本、上野、
武田「埋込磁石型構造PMモータの広範囲可変速制御」
平成6年電気学会論文誌D、114巻6号、p662−
p667)。
As shown in FIG. 3, the rotor of the brushless DC motor 4 generally has a yoke 12 for forming a magnetic path and a permanent magnet 13 for a field-like magnetic field.
As shown in FIG. 4, a surface magnet type in which the permanent magnet 13 for the field is adhered to the outer peripheral surface of the yoke 12, a yoke 15 in which the rotor forms a magnetic path, and a permanent magnet for the field. An embedded magnet type having a magnet 16 and being formed by inserting the field permanent magnet 16 into a slot provided in the yoke 15 is used. Optimal methods have been proposed for these control methods (Morimoto, Ueno,
Takeda "Wide-range variable speed control of PM motor with embedded magnet structure"
1994 IEEJ Transactions D, Vol. 114, No. 6, p662-
p667).

【0016】一般にd−q座標で表した永久磁石を用い
たブラシレスDCモータのトルク式は次式で与えられ
る。
In general, the torque equation of a brushless DC motor using a permanent magnet represented by dq coordinates is given by the following equation.

【0017】 T=p・{φmag ・iq +(Ld −Lq )・id ・iq } ...(1) ここで、Tはトルク、pは極対数、φmag は永久磁石に
よる電機子鎖交磁束、id 、iq はそれぞれ電機子電流
のd軸成分、q軸成分、Ld 、Lq はそれぞれd軸イン
ダクタンス、q軸インダクタンスを示す。
T = p · {φmag · iq + (Ld−Lq) · id · iq}. . . (1) where T is the torque, p is the number of pole pairs, φmag is the armature interlinkage flux by the permanent magnet, id and iq are the d-axis component and q-axis component of the armature current, and Ld and Lq are the d-axis components, respectively. Inductance and q-axis inductance are shown.

【0018】電機子電流の振幅をIとし、q軸に対する
電機子電流の位相角(電流位相角)をθとした場合、i
d 、iq は、それぞれ以下のように定義される。
When the amplitude of the armature current is I and the phase angle (current phase angle) of the armature current with respect to the q axis is θ, i
d and iq are respectively defined as follows.

【0019】 id =−I・sinθ ...(2) iq = I・cosθ ...(3) ここで、Iは、電機子電流の振幅、θはq軸から見た電
流位相角を示す。
Id = −I · sin θ. . . (2) iq = I · cos θ. . . (3) Here, I indicates the armature current amplitude, and θ indicates the current phase angle viewed from the q axis.

【0020】定義式(2)、(3)式からトルク式
(1)は次式に変換できる。
From the equations (2) and (3), the torque equation (1) can be converted into the following equation.

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】ここで、L1 は、次式の通りである。Here, L1 is as follows.

【0023】 L1 =(Lq −Ld )/2 ...(5) 図3に示す表面磁石型ロータの場合、d軸インダクタン
スとq軸インダクタンスが等しい非突極性(Ld =Lq
)を示すため、トルク式(1)における第2項は0と
なり、モータのトルクはq軸電流iq に比例して発生す
る。さらに、(4)式においても同様に、第2項は0と
なり電流位相角θを0度とすることが最大のトルクを得
ることが解る。すなわち、(2)、(3)式より電流位
相角θを0度とし、id =0とすることが、非突極性で
ある表面磁石型ロータ構造のブラシレスDCモータにと
って、最適な運転制御法である。これは一般にd軸電流
を0に保つ制御法でid=0制御と呼ばれている。
L1 = (Lq−Ld) / 2. . . (5) In the case of the surface magnet type rotor shown in FIG. 3, non-salient polarity (Ld = Lq) where the d-axis inductance and the q-axis inductance are equal.
), The second term in the torque equation (1) becomes 0, and the motor torque is generated in proportion to the q-axis current iq. Further, similarly, in the equation (4), the second term is 0, and it can be seen that the maximum torque is obtained by setting the current phase angle θ to 0 degree. That is, from the equations (2) and (3), setting the current phase angle θ to 0 ° and id = 0 is an optimal operation control method for a brushless DC motor having a surface magnet type rotor structure having a non-salient polarity. is there. This is a control method for keeping the d-axis current at 0, which is generally called id = 0 control.

【0024】表面磁石型ロータは、図3に示すように、
外周面を非磁性のスリーブ14によって覆われており、
高回転による永久磁石の飛散を防止している。
The surface magnet type rotor is, as shown in FIG.
The outer peripheral surface is covered with a non-magnetic sleeve 14,
Prevents permanent magnets from scattering due to high rotation.

【0025】一方、埋め込み磁石型ロータは、図4に示
すように、多数の珪素鋼板を積層してなるヨーク15の
外周に界磁用永久磁石16によって生ずる磁極が設けら
れているため、磁石の飛散等の心配がなく、特に高回転
化が可能とされている。この埋め込み磁石型ロータは、
d軸方向の磁気的等価エアギャップに比べてq軸方向の
磁気的等価エアギャップが小さくなるため、d軸インダ
クタンスよりもq軸インダクタンスが大きい逆突極性
(Ld <Lq )を示す。
On the other hand, in the embedded magnet type rotor, as shown in FIG. 4, a magnetic pole generated by a field permanent magnet 16 is provided on the outer periphery of a yoke 15 formed by laminating many silicon steel plates. There is no fear of scattering or the like, and it is possible to achieve particularly high rotation. This embedded magnet type rotor is
Since the magnetic equivalent air gap in the q-axis direction is smaller than the magnetic equivalent air gap in the d-axis direction, a reverse saliency (Ld <Lq) in which the q-axis inductance is larger than the d-axis inductance is shown.

【0026】このため発生するモータのトルクは、トル
ク式(1)から、第1項のq軸電流iq に比例する磁石
によるトルクと、第2項の逆突極性により生じるリラク
タンストルクによって得られている。従って、トルク式
(4)より、磁石によるトルクとリラクタンストルクの
合成が最大となる電流位相角θ(以下、進角θと呼ぶ)
で制御されるのが、逆突極性である埋め込み磁石型ロー
タ構造のブラシレスDCモータにとって、最適な運転制
御法である。これは一般にリラクタンストルクを有効に
活用する制御法で最大トルク制御と呼ばれている。図5
に最大トルク制御を行ったときの、進角θとモータトル
クTの関係を示す。
The torque of the motor thus generated is obtained from the torque equation (1) by the torque by the magnet proportional to the q-axis current iq of the first term and the reluctance torque generated by the reverse saliency of the second term. I have. Therefore, according to the torque equation (4), the current phase angle θ at which the combination of the torque by the magnet and the reluctance torque is maximized (hereinafter, referred to as advance angle θ)
Is an optimal operation control method for a brushless DC motor having an embedded magnet type rotor structure having reverse saliency. This is generally called a maximum torque control, which is a control method that effectively utilizes reluctance torque. FIG.
9 shows the relationship between the advance angle θ and the motor torque T when the maximum torque control is performed.

【0027】さらに埋め込み磁石タイプの制御法とし
て、リラクタンストルクを積極的に利用した等価弱め界
磁制御によって高速回転域を拡大させる方法が提案され
ている。この方式では、モータに印加させる最大印加電
圧とモータの逆起電圧が等しくなる運転領域までは、前
記最大トルク制御によって最適な運転を行う。通常これ
以上の高速回転領域では、最大印加電圧とモータの逆起
電圧が等しくなるため運転することができない。しか
し、さらに進角θを進めることによってd軸電流を積極
的に流し、d軸電機子反作用によって永久磁石の電機子
鎖交磁束を等価的に弱めることができる。この等価弱め
界磁制御をモータ出力が定出力となるように制御すれ
ば、高速回転域の運転範囲を拡大させることができる。
これは一般に最大出力制御と呼ばれている。
Further, as a control method of the embedded magnet type, a method has been proposed in which a high-speed rotation range is expanded by equivalent field-weakening control that positively utilizes reluctance torque. In this method, an optimal operation is performed by the maximum torque control up to an operation region in which the maximum applied voltage applied to the motor is equal to the back electromotive voltage of the motor. Normally, in a high-speed rotation region higher than this, operation cannot be performed because the maximum applied voltage is equal to the back electromotive voltage of the motor. However, by further advancing the advance angle θ, the d-axis current can flow positively, and the armature linkage flux of the permanent magnet can be equivalently weakened by the d-axis armature reaction. If this equivalent field-weakening control is controlled so that the motor output becomes a constant output, the operating range of the high-speed rotation range can be expanded.
This is generally called maximum output control.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のロータ
位置検出手段5では、一次遅れフィルタ24によって、
ステータ電機子巻き線端6の端子電圧から高周波成分を
カットするとともに、端子電圧の90度位相シフトを行
っているため、一次遅れフィルタ24のカットオフ周波
数が数Hzから数十Hz以下に設定されている。
In the conventional rotor position detecting means 5 described above, the first-order lag filter 24
Since the high-frequency component is cut from the terminal voltage of the stator armature winding end 6 and the terminal voltage is shifted by 90 degrees, the cutoff frequency of the first-order lag filter 24 is set to several Hz to several tens Hz or less. ing.

【0029】一方、ロータが回転することによってステ
ータ電機子巻き線端6に発生する逆起電力の基本波成分
は、モータ回転範囲により一般的に数百Hz程度まで可
変されるため、一次遅れフィルタ24を通過したロータ
位置検出信号の位相は、ブラシレスDCモータ4の回転
周波数の増加によって検出遅れを生じてしまうことや、
転流後の還流モードでスパイク電圧が発生し、負荷電流
の状況によりパルス幅が増加するため検出に進みが生じ
てしまう等、正確な転流位相が得られない。特に、高回
転で駆動する場合に遅れ位相での運転となるため、運転
範囲が制限されるとともにモータ効率の低下をまねいて
いた。
On the other hand, the fundamental wave component of the back electromotive force generated at the stator armature winding end 6 due to the rotation of the rotor is generally varied to about several hundred Hz depending on the motor rotation range. The phase of the rotor position detection signal that has passed through 24 causes a detection delay due to an increase in the rotation frequency of the brushless DC motor 4,
An accurate commutation phase cannot be obtained, for example, a spike voltage is generated in the reflux mode after commutation, and the pulse width increases depending on the load current condition, so that detection proceeds. Particularly, when the motor is driven at a high rotation speed, the operation is performed in a delayed phase, so that the operation range is restricted and the motor efficiency is reduced.

【0030】従って、従来のロータ位置検出手段5の構
成ではブラシレスDCモータ4の最適な運転制御を行う
ことが困難であり、特に埋め込み磁石型ロータ構造の場
合、図5に示すようにモータトルクに対して進角θが進
むように制御していくことが必要であり、モータ性能を
十分に生かしきれないという問題がある。
Therefore, it is difficult to perform optimal operation control of the brushless DC motor 4 with the configuration of the conventional rotor position detecting means 5, and particularly in the case of the embedded magnet type rotor structure, the motor torque is reduced as shown in FIG. On the other hand, it is necessary to control the advance angle θ to advance, and there is a problem that the motor performance cannot be fully utilized.

【0031】また、埋め込み磁石型ロータ構造の位置セ
ンサレスブラシレスDCモータで、運転範囲の拡大を行
うためには前述したような最大出力制御法が用いられ
る。
The maximum output control method described above is used to extend the operating range of a brushless DC motor without a position sensor having an embedded magnet rotor structure.

【0032】しかし、進角θを精密に制御するため高分
解能のエンコーダが必要であり、コスト的に高価なこと
や、多くの位置センサレスブラシレスDCモータの駆動
用途が、特殊環境下でのものであり、高分解能のエンコ
ーダやホール素子等のロータ位置検出用のセンサを用い
ることができないといった問題がある。
However, a high-resolution encoder is required to precisely control the advance angle θ, which is expensive, and many brushless DC motors without a position sensor are used under special environments. There is a problem that a sensor for detecting a rotor position such as a high-resolution encoder or a Hall element cannot be used.

【0033】本発明の目的は、ブラシレスDCモータの
回転周波数や負荷の変化に左右されることなく、常に正
確なロータ位置での検出を行うことが可能なロータ位置
検出手段によって、特に、埋め込み磁石型ロータ構造の
ブラシレスDCモータの運転範囲を簡易的に拡大させる
ことができるブラシレスDCモータの駆動装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a rotor position detecting means capable of always detecting an accurate rotor position without being affected by changes in the rotation frequency or load of a brushless DC motor, It is an object of the present invention to provide a brushless DC motor drive device capable of easily expanding the operating range of a brushless DC motor having a rotor structure.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(12)の本発明により達成される。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (12).

【0035】(1) 3相の電機子巻き線U、V、Wを
スター結線したステータと、磁路を形成するヨークに埋
め込まれた永久磁石によって磁極対を構成するロータ
と、複数個の半導体スイッチング素子を備えた120度
通電型のインバータと、前記ステータの電機子巻き線端
に発生する端子電圧を検出し前記ロータの磁極位置に対
応する信号を生成するロータ位置検出手段と、前記ロー
タ位置検出手段からの信号に基づいて、前記インバータ
でPWMチョッパ制御による速度調整を行う駆動制御手
段とを有するブラシレスDCモータの駆動装置におい
て、前記ロータ位置検出手段は、前記ステータの電機子
巻き線端の端子電圧に基づいて、電機子巻き線W−U間
の線間電圧Vw−uを生成する第1の線間電圧生成手段
と、電機子巻き線U−V間の線間電圧Vu−vを生成す
る第2の線間電圧生成手段と、電機子巻き線V−W間の
線間電圧Vv−wを生成する第3の線間電圧生成手段
と、前記第1の線間電圧生成手段から出力された線間電
圧Vw−uに関する信号を増幅する第1の増幅手段と、
前記第2の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
u−vに関する信号を増幅する第2の増幅手段と、前記
第3の線間電圧生成手段から出力された線間電圧Vv−
wに関する信号を増幅する第3の増幅手段と、前記線間
電圧Vw−uに関する信号と前記第2の増幅手段から出
力された信号とを比較する第1の比較手段と、前記線間
電圧Vu−vに関する信号と前記第3の増幅手段から出
力された信号とを比較する第2の比較手段と、前記線間
電圧Vv−wに関する信号と前記第1の増幅手段から出
力された信号とを比較する第3の比較手段とを有し、前
記ロータ位置検出手段は、前記第1、第2および第3の
増幅手段の増幅率を設定することによって定められる、
前記ロータの磁石によるトルクとリラクタンストルクの
合成が最大となる電流位相角θでのロータの位置検出を
行うことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装
置。
(1) A stator in which three-phase armature windings U, V, and W are star-connected, a rotor that forms a magnetic pole pair by a permanent magnet embedded in a yoke that forms a magnetic path, and a plurality of semiconductors A 120-degree conducting inverter having a switching element, rotor position detecting means for detecting a terminal voltage generated at an armature winding end of the stator and generating a signal corresponding to a magnetic pole position of the rotor; A brushless DC motor driving device comprising: a drive control unit that performs speed adjustment by PWM chopper control with the inverter based on a signal from the detection unit; wherein the rotor position detection unit is configured to detect an end of an armature winding of the stator. First line voltage generating means for generating a line voltage Vw-u between the armature windings W-U based on the terminal voltage, and an armature winding UV A second line voltage generating unit for generating a line voltage Vu-v between the first and second lines, a third line voltage generating unit for generating a line voltage Vv-w between the armature windings V and W, First amplifying means for amplifying a signal related to the line voltage Vw-u output from the first line voltage generating means;
The line voltage V output from the second line voltage generating means
second amplification means for amplifying a signal relating to uv, and the line voltage Vv- output from the third line voltage generation means.
third amplification means for amplifying a signal regarding w, first comparison means for comparing a signal regarding the line voltage Vw-u with a signal output from the second amplification means, and the line voltage Vu. Second comparing means for comparing a signal related to −v with a signal output from the third amplifying means, and a signal related to the line voltage Vv−w and a signal output from the first amplifying means. Third comparing means for comparing, wherein the rotor position detecting means is determined by setting an amplification factor of the first, second and third amplifying means,
A brushless DC motor driving device, wherein the rotor position is detected at a current phase angle θ at which the combination of the torque by the magnet of the rotor and the reluctance torque is maximized.

【0036】(2) 前記ロータ位置検出手段は、前記
電流位相角θが電気角で30度以上進んだ所定の前記ロ
ータの磁極位置を検出するよう構成されている上記
(1)に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(2) The brushless device according to (1), wherein the rotor position detecting means is configured to detect a predetermined magnetic pole position of the rotor at which the current phase angle θ is advanced by 30 electrical degrees or more. Drive device for DC motor.

【0037】(3) 前記第1の比較手段は、前記線間
電圧Vw−uに関する信号が前記第2の増幅手段から出
力された信号より大の場合にハイレベルの信号を出力
し、前記第2の比較手段は、前記線間電圧Vu−vに関
する信号が前記第3の増幅手段から出力された信号より
大の場合にハイレベルの信号を出力し、前記第3の比較
手段は、前記線間電圧Vv−wに関する信号が前記第1
の増幅手段から出力された信号より大の場合にハイレベ
ルの信号を出力するように構成されている上記(1)ま
たは(2)に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(3) The first comparing means outputs a high-level signal when the signal related to the line voltage Vw-u is larger than the signal output from the second amplifying means. The second comparing means outputs a high-level signal when the signal related to the line voltage Vu-v is larger than the signal output from the third amplifying means, and the third comparing means outputs the high-level signal. The signal related to the inter-voltage Vv-w is the first signal.
The brushless DC motor driving device according to the above (1) or (2), which is configured to output a high-level signal when the signal is larger than the signal output from the amplifying means.

【0038】(4) 前記ロータ位置検出手段は、モー
タ印加電圧を判別する印加電圧判別手段と、この印加電
圧判別手段からの信号に基づいて前記第1、第2、およ
び第3の増幅手段のゲインを変える、第1、第2および
第3のゲイン切り替え手段とを有する上記(1)ないし
(3)のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動
装置。
(4) The rotor position detecting means includes an applied voltage determining means for determining a motor applied voltage, and the first, second, and third amplifying means based on a signal from the applied voltage determining means. The brushless DC motor drive device according to any one of (1) to (3), further including first, second, and third gain switching means for changing a gain.

【0039】(5) 前記ロータ位置検出手段は、モー
タ印加電圧を判別するn個(nは2以上の整数)の印加
電圧判別手段と、この印加電圧判別手段からの信号に基
づいて前記第1、第2および第3の増幅手段のゲインを
変える、n個のゲイン切り替え手段とを有する上記
(1)ないし(3)のいずれかに記載のブラシレスDC
モータの駆動装置。
(5) The rotor position detecting means includes n (n is an integer of 2 or more) applied voltage determining means for determining a motor applied voltage, and the first position detecting means based on a signal from the applied voltage determining means. The brushless DC according to any one of (1) to (3), further comprising n gain switching means for changing gains of the second and third amplification means.
Motor drive.

【0040】(6) 前記印加電圧判別手段に、ヒステ
リシス回路が付設されている上記(4)または(5)に
記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(6) The brushless DC motor drive device according to (4) or (5), wherein a hysteresis circuit is added to the applied voltage determination means.

【0041】(7) 前記駆動制御手段は、前記ロータ
位置検出手段からの信号を、PWMチョッパ制御のチョ
ップオン時に合わせて検出するチョップオン検出手段
と、前記チョップオン検出手段からの信号を開放相に合
わせて選択する開放相選択手段と、前記開放相選択手段
からの信号に基づいて所定のエッジを検出するエッジ検
出手段とを有する上記(1)ないし(6)のいずれかに
記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(7) The drive control means includes a chop-on detection means for detecting a signal from the rotor position detection means at the time of chop-on of PWM chopper control, and an open-phase signal from the chop-on detection means. The brushless DC according to any one of the above (1) to (6), further comprising: an open-phase selecting means for selecting the edge in accordance with the timing, and an edge detecting means for detecting a predetermined edge based on a signal from the open-phase selecting means. Motor drive.

【0042】(8) 前記ロータ位置検出手段により所
定の前記ロータの磁極位置が検出されたとき、この検出
に同期して、転流信号を出力するよう構成されている上
記(1)ないし(7)のいずれかに記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(8) When a predetermined magnetic pole position of the rotor is detected by the rotor position detecting means, a commutation signal is output in synchronization with the detection. Brushless D according to any of the above)
Drive device for C motor.

【0043】(9) 前記ロータ位置検出手段により所
定の前記ロータの磁極位置が検出されたときから、前記
ロータが所定の位相シフト量回転した後に、転流信号を
出力するよう構成されている上記(1)ないし(7)の
いずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(9) A commutation signal is output after the rotor has been rotated by a predetermined phase shift amount from when a predetermined magnetic pole position of the rotor is detected by the rotor position detection means. A drive device for a brushless DC motor according to any one of (1) to (7).

【0044】(10) 前記位相シフト量を設定するシフ
ト量設定手段を有する上記(9)に記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(10) The brushless D according to (9), further comprising a shift amount setting means for setting the phase shift amount.
Drive device for C motor.

【0045】(11) 前記シフト量設定手段による位相
シフト量の設定は、少なくとも前記ロータの回転数に応
じて変更される上記(10)に記載のブラシレスDCモー
タの駆動装置。
(11) The apparatus for driving a brushless DC motor according to the above (10), wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed at least in accordance with the rotation speed of the rotor.

【0046】(12) 前記シフト量設定手段による位相
シフト量の設定は、前記ロータの回転数およびモータ電
流に応じて変更される上記(10)に記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(12) The setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed according to the rotation speed of the rotor and the motor current.
Drive device for C motor.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下、本発明のブラシレスDCモ
ータ(位置センサレスブラシレスDCモータ)の駆動装
置を添付図面に示す好適実施例に基づき詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a driving apparatus for a brushless DC motor (position sensorless brushless DC motor) according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

【0048】(実施例1)以下に本発明の実施例1につ
いて添付図面を参照して説明する。
Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0049】図6は、本発明のブラシレスDCモータの
駆動装置の構成例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a brushless DC motor driving device according to the present invention.

【0050】同図に示すように、ブラシレスDCモータ
の駆動装置は、3相の電機子巻き線(励磁コイル)をス
ター結線したステータ41と永久磁石によって磁極(磁
極対)を構成するロータ42とで構成されたブラシレス
DCモータ(モータ)40と、チョッパ制御による速度
調整を行う120度通電型の電圧型インバータ(以下、
インバータと呼ぶ)43と、チョップオン時の逆起電力
を利用したロータ位置検出手段44と、このロータ位置
検出手段44の出力(信号と同義)によってインバータ
43を駆動制御する駆動制御手段45とで構成されてい
る。
As shown in the drawing, the brushless DC motor driving device includes a stator 41 in which three-phase armature windings (excitation coils) are star-connected, and a rotor 42 which forms magnetic poles (magnetic pole pairs) by permanent magnets. And a 120-degree conducting voltage-type inverter (hereinafter, referred to as a motor) that adjusts speed by chopper control.
An inverter 43), a rotor position detecting means 44 utilizing a back electromotive force at the time of chop-on, and a drive control means 45 for driving and controlling the inverter 43 by an output (synonymous with a signal) of the rotor position detecting means 44. It is configured.

【0051】3相の電機子巻き線をスター結線したステ
ータ41の各相励磁コイルU、V、Wは、インバータ4
3の出力側に接続されている。このインバータ43の入
力側には直流電源Edが印加されており、各トランジス
タのP側に直流電源EdのEd+、N側にEdのEd−
が接続されている。このインバータ43は、各々P側の
還流ダイオードDa+ 、Db+ 、Dc+ が接続されたP
側のトランジスタ(半導体スイッチング素子)Ta+ 、
Tb+ 、Tc+ と、各々N側の還流ダイオードDa- 、
Db- 、Dc- が接続されたN側のトランジスタ(半導
体スイッチング素子)Ta- 、Tb- 、Tc- とから構
成されている。
Each of the phase excitation coils U, V, W of the stator 41 in which the three-phase armature windings are star-connected is connected to the inverter 4
3 is connected to the output side. A DC power supply Ed is applied to the input side of the inverter 43. The P-side of each transistor has Ed + of the DC power supply Ed, and the N-side has Ed- of Ed-.
Is connected. The inverter 43 is connected to the P-side return diodes Da +, Db +, and Dc +.
Side transistor (semiconductor switching element) Ta +,
Tb +, Tc +, and N-side freewheeling diodes Da-,
It is composed of N-side transistors (semiconductor switching elements) Ta-, Tb-, and Tc- to which Db- and Dc- are connected.

【0052】駆動制御手段45は、図7に示すように、
各相の励磁コイルのうち2つの巻き線を選択して、P側
トランジスタとN側トランジスタを一組組み合わせた励
磁パターンで順次導通させ、これによりステータ41に
回転磁界を形成しロータ42を回転させる。さらに、前
記励磁パターンのP側トランジスタあるいはN側トラン
ジスタのいずれか一方について、PWMチョッパ制御に
より導通、遮断(以下、導通をチョップオン、遮断をチ
ョップオフと呼ぶ)を交互に繰り返し、チョップオン、
チョップオフのデューティ比を可変することによって投
入電力を調整し速度調整を行っている。この時ステータ
41の各相励磁コイルU、V、Wには、直流電源Edの
Ed−側を基準にして端子電圧Vu ,Vv ,Vw が得ら
れる(基準は直流電源EdのEd+側あるいはEd−側
どちらをとってもよいが、本実施例ではEd−側を基準
にする)。
The drive control means 45, as shown in FIG.
Two windings are selected from the excitation coils of each phase, and the P-side transistor and the N-side transistor are sequentially turned on in a combined excitation pattern, thereby forming a rotating magnetic field in the stator 41 and rotating the rotor 42. . Further, for either the P-side transistor or the N-side transistor of the excitation pattern, conduction and interruption (hereinafter, conduction is referred to as chop-on and interruption is referred to as chop-off) are alternately repeated by PWM chopper control, and chop-on,
The speed is adjusted by adjusting the input power by varying the duty ratio of chop off. At this time, the terminal voltages Vu, Vv, Vw are obtained for the phase excitation coils U, V, W of the stator 41 with reference to the Ed− side of the DC power supply Ed (the reference is Ed + side of the DC power supply Ed or Ed−). Either side may be used, but in this embodiment, the Ed- side is used as a reference).

【0053】次に、これらの端子電圧波形について述べ
る。図8は、ブラシレスDCモータ40における進角0
度の場合のU相、V相、W相の逆起電力(逆起電圧)e
a 、eb 、ec と、駆動信号との関係を示す図である。
この場合、いかなる位相においても、各トランジスタの
うち、P側の所定の一相と、それとは異なるN側の所定
の一相の2つのトランジスタのみが作動している。従っ
て、各相の端子電圧には、1周期内で2回(電気角で6
0度区間が2回)、P側とN側両方のトランジスタがと
もに作動しない期間が存在する。以下、この期間を「開
放期間」、この状態にある相を「開放相」と呼ぶ。
Next, these terminal voltage waveforms will be described. FIG. 8 shows the case where the advance angle of the brushless DC motor 40 is 0.
Back electromotive force (back electromotive voltage) of U phase, V phase, W phase
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a, eb, ec and a drive signal.
In this case, in any phase, only two transistors of a predetermined one phase on the P side and a different predetermined one phase on the N side among the transistors are operating. Therefore, the terminal voltage of each phase is applied twice (6 electrical degrees) in one cycle.
There is a period in which both the P-side and N-side transistors do not operate. Hereinafter, this period is referred to as “open period”, and the phase in this state is referred to as “open phase”.

【0054】前記「進角」とは、ステータの電機子巻き
線(励磁コイル)を流れる電流のd−q座標系における
q軸に対する位相角(電流位相角)をいう。
The "advance angle" refers to the phase angle (current phase angle) of the current flowing through the armature winding (excitation coil) of the stator with respect to the q axis in the dq coordinate system.

【0055】ここで、開放期間のチョップオン時の端子
電圧について検討する。図9は、チョッパ制御でTa+
−Tb- が導通時の等価回路を示す回路図である。同図
に示すように、Ta+ とTb- に駆動信号が入力され、
Ta+ からTb- に電流iが導通した、いわゆるU相と
V相が導通したチョップオン時を仮定する。この時、開
放相であるW相の端子電圧Vw は以下のように表せる。
なお、図9中、Lは、インダクタンス、rは、抵抗値、
VCEは、トランジスタのコレクタ−エミッタ間飽和電圧
である。
Here, the terminal voltage at the time of chop-on during the open period will be examined. FIG. 9 shows that Ta +
FIG. 9 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when -Tb- is conductive. As shown in the figure, drive signals are input to Ta + and Tb-,
It is assumed that a current i is conducted from Ta + to Tb-, that is, a so-called U-phase and V-phase are conducted and chopped. At this time, the terminal voltage Vw of the W phase which is an open phase can be expressed as follows.
In FIG. 9, L is an inductance, r is a resistance value,
VCE is the collector-emitter saturation voltage of the transistor.

【0056】まず、電流iが流れるループから次式が成
立する。
First, the following equation is established from the loop through which the current i flows.

【0057】 Ed=2(L・di/dt+ri)+ea −eb +2・VCE ...(6) L・di/dt+ri=Ed/2−(ea −eb )/2−VCE...(7) この時、開放相であるW相の端子電圧Vw は、下記式で
表される。
Ed = 2 (L · di / dt + ri) + ea−eb + 2 · VCE. . . (6) L · di / dt + ri = Ed / 2− (ea−eb) / 2−VCE. . . (7) At this time, the terminal voltage Vw of the W phase which is an open phase is represented by the following equation.

【0058】 Vw =VCE+L・di/dt+ri−eb +ec ...(8) 上記(7)式を(8)式に代入すると次式が得られる。Vw = VCE + Ldi / dt + ri-eb + ec. . . (8) By substituting the above equation (7) into the equation (8), the following equation is obtained.

【0059】 Vw =Ed/2+ec −(ea +eb )/2 ...(9) ここで、図10(a)に示すように、逆起電力が完全な
対称波形であると仮定すると、開放相であるW相の逆起
電力ec が0VとなるP点付近では、ea =−eb であ
るので(9)式は、次式のようになる。
Vw = Ed / 2 + ec− (ea + eb) / 2. . . (9) Here, as shown in FIG. 10A, assuming that the back electromotive force has a completely symmetric waveform, near the point P where the back electromotive force ec of the open phase W phase becomes 0V, Since ea = −eb, the equation (9) is as follows.

【0060】 Vw =Ed/2+ec ...(10) この関係は、P側チョッパあるいはN側チョッパといっ
たPWMチョッパ制御の方式には関係なく成立し、いず
れのチョッパでもチョップオン時であれば上記(10)
式を満足する開放相端子電圧が得られる。
Vw = Ed / 2 + ec. . . (10) This relationship is established irrespective of the PWM chopper control method such as the P-side chopper or the N-side chopper.
An open phase terminal voltage that satisfies the equation is obtained.

【0061】さらに上記(10)式から、開放相端子電
圧Vw は、直流電源Edの1/2の電位を基準に、逆起
電力ec に応じて変化する(上下に振れる)ことが判
る。すなわち、チョップオン時において、開放相端子電
圧Vw がEd/2となる時点(ec =0となる時点)
が、進角0度の転流点よりも電気角で30度進んだ検出
タイミングとなっている。
Further, from the above equation (10), it can be seen that the open-phase terminal voltage Vw changes (sways up and down) in accordance with the back electromotive force ec with reference to a half of the potential of the DC power supply Ed. That is, at the time of chop-on, the time when the open-phase terminal voltage Vw becomes Ed / 2 (the time when ec = 0)
However, this is the detection timing advanced by 30 degrees in electrical angle from the commutation point of the advance angle of 0 degrees.

【0062】次に、この開放相端子電圧Vw の逆起電力
ec が0VとなるP点を検出する方法について述べる。
この例の場合、W相の開放期間中、他のU,V相のチョ
ップオン時の状態、すなわち、U相端子電圧Vu は、 Vu =Ed−VCE ...(11) であり、V相端子電圧Vv は、 Vv =0+VCE ...(12) となっている。図10(b)に示すように、W相に対す
るV相の端子電圧は、 Vv −Vw =−ec −(Ed/2−VCE)...(13) となり、U相に対するW相の端子電圧は、 Vw −Vu =ec −(Ed/2−VCE) ...(14) となる。上記(13)式、(14)式に、それぞれec
=0を代入し逆起電力ec のP点を求めると、−(Ed
/2−VCE)の点で、Vv −Vw とVw −Vu とが一致
する。一般にVCEは小さな値であり、(13)式、(1
4)式の両方に含まれているためec のP点の検出には
影響しない。
Next, a method for detecting the point P at which the back electromotive force ec of the open phase terminal voltage Vw becomes 0 V will be described.
In this example, during the open period of the W phase, the other U and V phases are chopped on, that is, the U phase terminal voltage Vu is Vu = Ed−VCE. . . (11), and the V-phase terminal voltage Vv is Vv = 0 + VCE. . . (12) As shown in FIG. 10B, the terminal voltage of the V phase with respect to the W phase is Vv−Vw = −ec− (Ed / 2−VCE). . . (13), and the terminal voltage of the W phase with respect to the U phase is: Vw−Vu = ec− (Ed / 2−VCE). . . (14) In the above equations (13) and (14), ec
= 0 and the point P of the back electromotive force ec is obtained,
/ 2−VCE), Vv−Vw and Vw−Vu match. In general, VCE is a small value.
Since it is included in both equations (4), it does not affect the detection of the P point of ec.

【0063】次に、前述したチョプオン時の逆起電力を
利用したロータ位置検出手段44について説明する。図
11は、ロータ位置検出手段44の構成例を示す回路図
である。
Next, the rotor position detecting means 44 utilizing the above-described counter electromotive force at the time of chop-on will be described. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of the rotor position detection means 44.

【0064】同図に示すように、ステータ41の各電機
子巻き線端の端子電圧Vu 、Vv 、Vw は、それぞれ、
第1の線間電圧生成手段50a、第2の線間電圧生成手
段50b、第3の線間電圧生成手段50cに入力され、
線間電圧Vw-u 、Vu-v 、Vv-w に変換される。
As shown in the figure, the terminal voltages Vu, Vv, Vw at the end of each armature winding of the stator 41 are respectively
The first line voltage generating unit 50a, the second line voltage generating unit 50b, and the third line voltage generating unit 50c
It is converted into line voltages Vw-u, Vu-v, Vv-w.

【0065】前記各線間電圧は、それぞれ、第1の増幅
手段80a、第2の増幅手段80b、第3の増幅手段8
0cに入力され、これら増幅手段80a、80b、80
cからの信号(出力)と、前記線間電圧生成手段50
a、50b、50cからの信号(出力)は、第1の比較
手段66a、第2の比較手段66b、第3の比較手段6
6cに入力される。前記比較手段66a、66b、66
cでは、これらを直接比較し合い、進角0度の転流点よ
りも電気角で30度以上進んだロータ42の磁極位置を
検出し、そのロータ42の磁極位置に対応する信号(磁
極位置信号)Up、Vp 、Wp を生成する。
The line voltages are supplied to the first amplifying means 80a, the second amplifying means 80b, and the third amplifying means 8, respectively.
0c, and these amplification means 80a, 80b, 80
c (output) and the line voltage generation means 50
The signals (outputs) from a, 50b, and 50c are output to first comparing means 66a, second comparing means 66b, and third comparing means 6, respectively.
6c. The comparing means 66a, 66b, 66
In step c, these are directly compared with each other to detect the magnetic pole position of the rotor 42 advanced by 30 degrees or more in electrical angle from the commutation point of the advance angle of 0 degree, and to detect a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor 42 (magnetic pole position). Signal) Up, Vp and Wp are generated.

【0066】このロータ42の磁極位置信号Up 、Vp
、Wp は、ロータ位置検出手段44から駆動制御手段
45に入力され、駆動制御手段45は、その磁極位置信
号に基づいて、インバータ43の駆動を制御する。
The magnetic pole position signals Up and Vp of the rotor 42
, Wp are input from the rotor position detection means 44 to the drive control means 45, and the drive control means 45 controls the drive of the inverter 43 based on the magnetic pole position signal.

【0067】次に、各線間電圧生成手段の構成および動
作について詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each line voltage generating means will be described in detail.

【0068】第1の線間電圧生成手段50aは、抵抗5
1,52,53,54と、増幅器55とで構成されてい
る。
The first line voltage generating means 50a includes a resistor 5
1, 52, 53, and 54, and an amplifier 55.

【0069】そして、U相の端子電圧Vu とW相の端子
電圧Vw は、この第1の線間電圧生成手段50aに入力
(印加)される。
The U-phase terminal voltage Vu and the W-phase terminal voltage Vw are input (applied) to the first line voltage generating means 50a.

【0070】すなわち、端子電圧Vw は、抵抗51を介
して増幅器55の+入力端子に入力され、端子電圧Vu
は、抵抗52を介して増幅器55の−入力端子に入力さ
れ、U相に対するW相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vw is input to the + input terminal of the amplifier 55 via the resistor 51, and the terminal voltage Vu
Is input to the-input terminal of the amplifier 55 via the resistor 52, and the terminal voltage of the W phase with respect to the U phase is output.

【0071】この第1の線間電圧生成手段50aは、抵
抗53が増幅器55の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗54が増幅器55の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗51=抵抗52=R1,
抵抗53=抵抗54=R2とすると、第1の線間電圧生
成手段50aの出力(電圧)Vw-u は、 Vw-u =R2/R1・(Vw −Vu )...(15a) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたW相−U相間の線間電圧を得ている。
In the first line voltage generating means 50a, the resistor 53 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 55, and the resistor 54 is connected from the + input terminal of the amplifier 55 to the negative side of the DC power supply Ed. This is a so-called differential amplifier connected to the ground. Here, resistance 51 = resistance 52 = R1,
If the resistance 53 = the resistance 54 = R2, the output (voltage) Vw-u of the first line voltage generation means 50a is as follows: Vw-u = R2 / R1. (Vw-Vu). . . (15a). As a result, a line voltage between the W phase and the U phase amplified at an amplification rate determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0072】同様に、第2の線間電圧生成手段50b
は、抵抗56,57,58,59と、増幅器60とで構
成されている。
Similarly, the second line voltage generating means 50b
Is composed of resistors 56, 57, 58, 59 and an amplifier 60.

【0073】そして、V相の端子電圧Vv とU相の端子
電圧Vu は、この第2の線間電圧生成手段50bに入力
される。
Then, the V-phase terminal voltage Vv and the U-phase terminal voltage Vu are input to the second line voltage generating means 50b.

【0074】すなわち、端子電圧Vu は、抵抗56を介
して増幅器60の+入力端子に入力され、端子電圧Vv
は、抵抗57を介して増幅器60の−入力端子に入力さ
れ、V相に対するU相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vu is input to the + input terminal of the amplifier 60 via the resistor 56, and the terminal voltage Vv
Is input to the negative input terminal of the amplifier 60 via the resistor 57, and the terminal voltage of the U phase with respect to the V phase is output.

【0075】この第2の線間電圧生成手段50bは、抵
抗58が増幅器60の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗59が増幅器60の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗56=抵抗57=R1,
抵抗58=抵抗59=R2とすると、第2の線間電圧生
成手段50bの出力Vu-v は、 Vu-v =R2/R1・(Vu −Vv )...(15b) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたU相−V相間の線間電圧を得ている。
In the second line voltage generating means 50b, the resistor 58 is connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 60, and the resistor 59 is connected from the + input terminal of the amplifier 60 to the negative side of the DC power supply Ed. This is a so-called differential amplifier connected to the ground. Here, resistance 56 = resistance 57 = R1,
If the resistance 58 = the resistance 59 = R2, the output Vu-v of the second line voltage generating means 50b is as follows: Vu-v = R2 / R1. (Vu-Vv). . . (15b) As a result, a line voltage between the U-phase and the V-phase amplified at the amplification rate determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0076】同様に、第3の線間電圧生成手段50c
は、抵抗61,62,63,64と、増幅器65とで構
成されている。
Similarly, the third line voltage generating means 50c
Is composed of resistors 61, 62, 63, 64 and an amplifier 65.

【0077】そして、W相の端子電圧Vw とV相の端子
電圧Vv は、この第3の線間電圧生成手段50cに入力
される。
The W-phase terminal voltage Vw and the V-phase terminal voltage Vv are input to the third line voltage generating means 50c.

【0078】すなわち、端子電圧Vv は、抵抗61を介
して増幅器65の+入力端子に入力され、端子電圧Vw
は、抵抗62を介して増幅器65の−入力端子に入力さ
れ、W相に対するV相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vv is input to the + input terminal of the amplifier 65 via the resistor 61, and the terminal voltage Vw
Is input to the negative input terminal of the amplifier 65 via the resistor 62, and a V-phase terminal voltage with respect to the W-phase is output.

【0079】この第3の線間電圧生成手段50cは、抵
抗63が増幅器65の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗64が増幅器65の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗61=抵抗62=R1,
抵抗63=抵抗64=R2とすると、第3の線間電圧生
成手段50cの出力Vv-w は、 Vv-w =R2/R1・(Vv −Vw )...(15c) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたV相−W相間の線間電圧を得ている。
In the third line voltage generating means 50c, the resistor 63 is connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 65, and the resistor 64 is connected from the + input terminal of the amplifier 65 to the negative side of the DC power supply Ed. This is a so-called differential amplifier connected to the ground. Here, resistance 61 = resistance 62 = R1,
If the resistance 63 = the resistance 64 = R2, the output Vv-w of the third line voltage generation means 50c is as follows: Vv-w = R2 / R12 (Vv-Vw). . . (15c). As a result, a line voltage between the V phase and the W phase amplified at an amplification rate determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0080】次に、各増幅手段の構成および動作につい
て詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each amplifying means will be described in detail.

【0081】第1の線間電圧生成手段50aの出力Vw-
u は、第1の増幅手段80aに入力される。第1の増幅
手段80aは、抵抗81、82と、増幅器83とで構成
されている。すなわち、第1の増幅手段80aは、前記
第1の線間電圧生成手段50aの出力側が増幅器83の
+入力端子に接続され、抵抗81が増幅器83の−入力
端子から直流電源Edの負側に接地するように接続さ
れ、抵抗82が増幅器83の出力端子と−入力端子との
間に接続された、いわゆる同相増幅器である。ここで、
抵抗81=R3、抵抗82=R4とすると、第1の増幅
手段80aの出力Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/R3)・Vw-u ...(16a) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。
The output Vw- of the first line voltage generating means 50a
u is input to the first amplifying means 80a. The first amplifying unit 80a includes resistors 81 and 82 and an amplifier 83. That is, in the first amplifying unit 80a, the output side of the first line voltage generating unit 50a is connected to the + input terminal of the amplifier 83, and the resistor 81 is connected from the − input terminal of the amplifier 83 to the negative side of the DC power supply Ed. This is a so-called common-mode amplifier that is connected so as to be grounded and the resistor 82 is connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 83. here,
Assuming that the resistance 81 = R3 and the resistance 82 = R4, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + R4 / R3) .Vw-u. . . (16a). As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + R4 / R3), and the line voltage satisfying Vw-u <Vw-u (gain) is obtained.

【0082】同様にして、第2の線間電圧生成手段50
bの出力Vu-v は、第2の増幅手段80bに入力され
る。第2の増幅手段80bは、抵抗84、85と、増幅
器86とで構成されている。すなわち、第2の増幅手段
80bは、前記第2の線間電圧生成手段50bの出力側
が増幅器86の+入力端子に接続され、抵抗84が増幅
器86の−入力端子から直流電源Edの負側に接地する
ように接続され、抵抗85が増幅器86の出力端子と−
入力端子との間に接続された、いわゆる同相増幅器であ
る。ここで、抵抗84=R3、抵抗85=R4とする
と、第2の増幅手段80bの出力Vu-v(gain) は、 Vu-v(gain) =(1+R4/R3)・Vu-v ...(16b) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vu-v <Vu-v(gain) となる線間電
圧を得ている。
Similarly, the second line voltage generating means 50
The output Vu-v of b is input to the second amplifying means 80b. The second amplifying unit 80b includes resistors 84 and 85 and an amplifier 86. That is, in the second amplifying unit 80b, the output side of the second line voltage generating unit 50b is connected to the + input terminal of the amplifier 86, and the resistor 84 is connected from the − input terminal of the amplifier 86 to the negative side of the DC power supply Ed. The resistor 85 is connected to the ground, and the resistor 85 is connected to the output terminal of the
This is a so-called common-mode amplifier connected between the input terminal. Here, assuming that the resistance 84 = R3 and the resistance 85 = R4, the output Vu-v (gain) of the second amplifying means 80b is Vu-v (gain) = (1 + R4 / R3) .Vu-v. . . (16b) As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + R4 / R3), and the line voltage satisfying Vu-v <Vu-v (gain) is obtained.

【0083】同様にして、第3の線間電圧生成手段50
cの出力Vv-w は、第3の増幅手段80cに入力され
る。第3の増幅手段80cは、抵抗87、88と、増幅
器89とで構成されている。すなわち、第3の増幅手段
80cは、前記第3の線間電圧生成手段50cの出力側
が増幅器89の+入力端子に接続され、抵抗87が増幅
器89の−入力端子から直流電源Edの負側に接地する
ように接続され、抵抗88が増幅器89の出力端子と−
入力端子との間に接続された、いわゆる同相増幅器であ
る。ここで、抵抗87=R3、抵抗88=R4とする
と、第3の増幅手段80cの出力Vv-w(gain) は、 Vv-w(gain) =(1+R4/R3)・Vv-w ...(16c) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vv-w <Vv-w(gain) となる線間電
圧を得ている。
Similarly, the third line voltage generating means 50
The output Vv-w of c is input to the third amplifying means 80c. The third amplifying unit 80c includes resistors 87 and 88 and an amplifier 89. That is, in the third amplifying unit 80c, the output side of the third line voltage generating unit 50c is connected to the + input terminal of the amplifier 89, and the resistor 87 is connected from the − input terminal of the amplifier 89 to the negative side of the DC power supply Ed. The resistor 88 is connected to the ground, and the resistor 88 is connected to the output terminal of the amplifier 89-
This is a so-called common-mode amplifier connected between the input terminal. Here, assuming that the resistance 87 = R3 and the resistance 88 = R4, the output Vv-w (gain) of the third amplifying means 80c is Vv-w (gain) = (1 + R4 / R3) · Vv-w. . . (16c). As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + R4 / R3), and the line voltage satisfying Vv-w <Vv-w (gain) is obtained.

【0084】次に、各比較手段の動作について詳細に述
べる。
Next, the operation of each comparing means will be described in detail.

【0085】第1の比較手段66aでは、第2の増幅手
段80bの出力Vu-v(gain) と第1の線間電圧生成手段
50aの出力Vw-u とが比較され、Vu-v(gain) ≧Vw-
u の時にLow電圧(ローレベルの電圧)が出力され、
Vu-v(gain) <Vw-u の時にHigh電圧(ハイレベル
の電圧)が出力され、これによりパルス信号(磁極位置
信号)Up が生成される。
In the first comparing means 66a, the output Vu-v (gain) of the second amplifying means 80b and the output Vw-u of the first line voltage generating means 50a are compared, and Vu-v (gain) is compared. ) ≧ Vw-
At the time of u, a low voltage (low level voltage) is output,
When Vu-v (gain) <Vw-u, a High voltage (high-level voltage) is output, thereby generating a pulse signal (magnetic pole position signal) Up.

【0086】同様にして、第2の比較手段66bでは、
第3の増幅手段80cの出力Vv-w(gain) と第2の線間
電圧生成手段50bの出力Vu-v とが比較され、Vv-w
(gain) ≧Vu-v の時にLow電圧が出力され、Vv-w(g
ain) <Vu-v の時にHigh電圧が出力され、これに
よりパルス信号(磁極位置信号)Vp が生成される。
Similarly, in the second comparing means 66b,
The output Vv-w (gain) of the third amplifying means 80c is compared with the output Vu-v of the second line voltage generating means 50b.
When (gain) ≧ Vu-v, a low voltage is output and Vv-w (g
ain) A high voltage is output when <Vu-v, thereby generating a pulse signal (magnetic pole position signal) Vp.

【0087】同様にして、第3の比較手段66cでは、
第1の増幅手段80aの出力Vw-u(gain) と第3の線間
電圧生成手段50cの出力Vv-w とが比較され、Vw-u
(gain) ≧Vv-w の時にLow電圧が出力され、Vw-u(g
ain) <Vv-w の時にHigh電圧が出力され、これに
よりパルス信号(磁極位置信号)Wp が生成される。
Similarly, in the third comparing means 66c,
The output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is compared with the output Vv-w of the third line voltage generating means 50c.
When (gain) ≧ Vv-w, a low voltage is output and Vw-u (g
ain) When <Vv-w, a High voltage is output, thereby generating a pulse signal (magnetic pole position signal) Wp.

【0088】なお、各比較手段66a、66b、66c
としては、それぞれ、主に、コンパレータ等の比較器を
用いるのが好ましい(以下、比較手段を比較器とも呼
ぶ)。
The comparing means 66a, 66b, 66c
It is preferable to use a comparator such as a comparator (hereinafter, the comparing means is also referred to as a comparator).

【0089】図12は、第1の比較手段66aにより、
第1の線間電圧生成手段50aの出力Vw-u と、(1+
R4/R3)の増幅率で増幅された第2の増幅手段80
bの出力Vu-v(gain) とを比較したときのロータ位置検
出の検出タイミングを示す図である。
FIG. 12 shows the first comparison means 66a.
The output Vw-u of the first line voltage generation means 50a and (1+
R4 / R3) The second amplifying means 80 amplified with the amplification factor
FIG. 9 is a diagram showing the detection timing of rotor position detection when comparing the output with the output Vu-v (gain) of FIG.

【0090】同図に示すように、点Hから点Jまでの期
間(電気角60度)が開放期間である。Vu-v(gain) が
ピークを示す点Jが進角0度を示す。この点Jを基準に
点H方向を進角θとすると、Vw-u とVu-v(gain) との
交点で決まる進角θは次式で表せる。
As shown in the figure, the period from point H to point J (electrical angle 60 degrees) is the open period. A point J at which Vu-v (gain) shows a peak indicates a lead angle of 0 degree. Assuming that the direction of point H is the advance angle θ based on this point J, the advance angle θ determined by the intersection of Vw-u and Vu-v (gain) can be expressed by the following equation.

【0091】 θ={A/(1+A)}・60...(17) ここで、(17)式中のAは、増幅率を示す。上記(1
7)式から増幅率Aによって進角θが決定されることが
判る。例えば、A=1の場合、進角θ=30度で検出さ
れる。また、A=2とすれば、進角θ=40度となり、
容易にロータ位置検出の位相を(電気角で進角30度以
上に)進ませることができる。
Θ = {A / (1 + A)} · 60. . . (17) Here, A in the expression (17) indicates an amplification factor. The above (1
It can be seen from equation (7) that the advance angle θ is determined by the amplification factor A. For example, when A = 1, it is detected at a lead angle θ = 30 degrees. If A = 2, the lead angle θ = 40 degrees,
The rotor position detection phase can be easily advanced (to an electrical angle of 30 degrees or more).

【0092】このロータ位置検出では、電気角で進角θ
を30度以上進むように設定するのが好ましく、40度
以上進むように設定するのがより好ましく、50度以上
進むように設定するのがさらに好ましい。
In this rotor position detection, the advance angle θ
Is preferably set to advance 30 degrees or more, more preferably to advance 40 degrees or more, and even more preferably to advance 50 degrees or more.

【0093】ロータ位置検出の位相を前記のように進ま
せることにより、特に、モータの運転範囲が広がり、こ
れにより、例えば、ブラシレスDCモータの駆動装置を
用いたシステム設計の自由度が向上する。
By advancing the rotor position detection phase as described above, in particular, the operating range of the motor is widened, thereby improving the degree of freedom in system design using, for example, a brushless DC motor driving device.

【0094】図13は、図11に示す回路図における各
部の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、
図13中、Vw-u(gain) 、Vu-v(gain) 、Vv-w(gain)
は、それぞれ、増幅率Aを約4倍とした場合を示してい
る。
FIG. 13 is a timing chart showing signal waveforms at various parts in the circuit diagram shown in FIG. In addition,
In FIG. 13, Vw-u (gain), Vu-v (gain), Vv-w (gain)
Indicates a case where the amplification factor A is about 4 times.

【0095】同図に示すように、ロータ位置検出手段4
4により、進角θが30度以上進むように設定された磁
極位置信号Up 、Vp 、Wp が生成される。
As shown in FIG.
4, the magnetic pole position signals Up, Vp, and Wp are set so that the advance angle θ advances by 30 degrees or more.

【0096】ここで得られた前記30度以上進んでいる
信号Up 、Vp 、Wp を基準にして、モータの特性に合
わせた進角θへシフトすることによって(例えば、転流
のタイミングを所定の進角θまで遅らせることによっ
て)、最適な運転制御が可能となる。
By shifting the lead angle θ in accordance with the characteristics of the motor on the basis of the signals Up, Vp, Wp advanced by 30 degrees or more (for example, the timing of the commutation is set to a predetermined value). By delaying to the advance angle θ), optimal operation control becomes possible.

【0097】シフトの方法としては、特に限定されず、
例えば、検出信号をトリガに用い、基準パルスをカウン
トするカウンタを用いた方法や、マイコンを用い、所望
のシフト量をROM等の記憶装置に記憶させ瞬時の回転
数に対応したシフト量を読み出し付加する方法等いずれ
の方法を用いても良い。
The method of shifting is not particularly limited.
For example, using a detection signal as a trigger, a method using a counter that counts reference pulses, or using a microcomputer, store the desired shift amount in a storage device such as a ROM, and read and add the shift amount corresponding to the instantaneous rotation speed. Any method may be used.

【0098】また、シフト量は、回転数のみ、モータ電
流値のみ、回転数とモータ電流値、等のいずれかに対比
させモータ特性に最適な値に可変しても良い。例えば、
図5の関係を満足するようにモータ電流値に対応させて
シフト量を可変させることができる。いずれにおいて
も、本発明におけるロータ位置検出手段44を用いるこ
とによって、検出信号を正確に30度以上進むように設
定できるため、進角設定のレンジが広がり、運転範囲の
拡大に寄与する。
Further, the shift amount may be varied to an optimum value for the motor characteristics by comparing with only one of the rotation speed, only the motor current value, the rotation speed and the motor current value, or the like. For example,
The shift amount can be varied according to the motor current value so as to satisfy the relationship of FIG. In any case, by using the rotor position detecting means 44 of the present invention, the detection signal can be set so as to advance exactly 30 degrees or more, so that the advance angle setting range is widened and contributes to the expansion of the operation range.

【0099】(実施例2)以下に本発明の実施例2につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0100】図14は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置のロータ位置検出手段の他の構成例の主要部
を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a main part of another configuration example of the rotor position detecting means of the brushless DC motor driving device according to the present invention.

【0101】同図に示すように、このロータ位置検出手
段44は、前述した実施例1のロータ位置検出手段44
の第1の増幅手段80a、第2の増幅手段80b、第3
の増幅手段80cに、それぞれ、第1のゲイン切り替え
手段90a、第2のゲイン切り替え手段90b、第3の
ゲイン切り替え手段90cを接続したものである。これ
らゲイン切り替え手段90a、90b、90cは、それ
ぞれ、その切り替えを、モータ印加電圧を判別する印加
電圧判別手段101の出力L1に基づいて、所定のタイ
ミングで行うようになっている。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 44 is the same as the rotor position detecting means 44 of the first embodiment.
First amplifying means 80a, second amplifying means 80b,
Are connected to a first gain switching means 90a, a second gain switching means 90b, and a third gain switching means 90c, respectively. Each of the gain switching means 90a, 90b, and 90c performs the switching at a predetermined timing based on the output L1 of the applied voltage determining means 101 for determining the motor applied voltage.

【0102】次に、モータ印加電圧を判別する印加電圧
判別手段101の動作について詳細に述べる。図15
は、印加電圧判別手段101の構成例を示す回路図であ
る。
Next, the operation of the applied voltage determining means 101 for determining the motor applied voltage will be described in detail. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of an applied voltage determination unit 101.

【0103】モータの印加電圧は、PWMチョッパ制御
により、トランジスタのチョップオン、チョップオフの
デューティ比を可変することによって調整されているの
で、本実施例では、そのチョップオン、チョップオフの
デューティ比によって、モータ印加電圧を判別する。
Since the applied voltage of the motor is adjusted by changing the duty ratio of chop-on and chop-off of the transistor by PWM chopper control, in this embodiment, it is determined by the duty ratio of chop-on and chop-off. , And determine the voltage applied to the motor.

【0104】図15に示すように、三角波発生回路20
4からは、チョッピング周波数の三角波、またはノコギ
リ波が出力されている。そして、所望のデューティ比を
決定する指令電圧V0と、この三角波発生回路204の
出力とが比較器205に入力され、該比較器205によ
り、前記指令電圧V0と三角波発生回路204の出力と
が比較され、所望のデューティ比に対応する矩形波が出
力される。
As shown in FIG. 15, the triangular wave generation circuit 20
4 outputs a chopping frequency triangular wave or a sawtooth wave. Then, a command voltage V0 for determining a desired duty ratio and an output of the triangular wave generating circuit 204 are input to a comparator 205, and the comparator 205 compares the command voltage V0 with an output of the triangular wave generating circuit 204. Then, a rectangular wave corresponding to a desired duty ratio is output.

【0105】本実施例では、所望のデューティ比を決定
する指令電圧V0は、比較器208にも入力される。そ
して、比較器208により、その指令電圧V0と、各ゲ
イン切り替え手段90a、90b、90cの切り替えタ
イミングを設定する基準電圧V1とが比較され、Hig
h電圧または、Low電圧の出力信号L1が出力され
る。
In this embodiment, the command voltage V0 for determining the desired duty ratio is also input to the comparator 208. Then, the comparator 208 compares the command voltage V0 with a reference voltage V1 for setting the switching timing of each of the gain switching means 90a, 90b, 90c, and Hig.
The output signal L1 of the h voltage or the Low voltage is output.

【0106】なお、所望のデューティ比を決定する方法
は、特に限定されず、本発明では、前述した方法の他、
例えば、基準発振器と、マイコン内部のタイマ等とを用
いた方法を採用しても良い。
The method for determining the desired duty ratio is not particularly limited. In the present invention, in addition to the above-described method,
For example, a method using a reference oscillator and a timer or the like inside the microcomputer may be adopted.

【0107】次に、各ゲイン切り替え手段の構成および
動作について詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each gain switching means will be described in detail.

【0108】図14に示すように、第1のゲイン切り替
え手段90aは、抵抗91とアナログスイッチ92が直
列に接続され、第2のゲイン切り替え手段90bは、抵
抗93とアナログスイッチ94が直列に接続され、第3
のゲイン切り替え手段90cは、抵抗95とアナログス
イッチ96が直列に接続されたものである。この場合、
アナログスイッチ92、94、96は、モータ印加電圧
を判別する印加電圧判別手段101の出力信号L1によ
って同時にオン、オフし、これらアナログスイッチ9
2、94、96のオン、オフにより、抵抗91、93、
95が導通、非導通する。
As shown in FIG. 14, the first gain switching means 90a has a resistor 91 and an analog switch 92 connected in series, and the second gain switching means 90b has a resistor 93 and an analog switch 94 connected in series. And the third
The gain switching means 90c has a resistor 95 and an analog switch 96 connected in series. in this case,
The analog switches 92, 94, and 96 are simultaneously turned on and off by the output signal L1 of the applied voltage determining means 101 for determining the motor applied voltage.
The resistances 91, 93,
95 conducts and non-conducts.

【0109】アナログスイッチ92、94、96として
は、オン抵抗の低いMOSFET等のスイッチング素子
や図16に示すような、フォトモススイッチを用いるの
が好ましい。
As the analog switches 92, 94, and 96, it is preferable to use a switching element such as a MOSFET having a low on-resistance or a photo MOS switch as shown in FIG.

【0110】フォトモススイッチは、LED206の光
で電気的に絶縁されたMOSFET207を直接スイッ
チングすることが可能であり、マイコンのポート等から
直接LED202をトリガできるため、印加電圧判別手
段101をマイコンで構成した場合等、ロータ位置検出
手段44とグランドラインが異なるアプリケーションに
おいて都合がよい。
The photo MOS switch can directly switch the MOSFET 207 electrically insulated by the light of the LED 206, and can directly trigger the LED 202 from a port of the microcomputer. Therefore, the applied voltage determining means 101 is constituted by the microcomputer. For example, it is convenient in an application in which the ground line is different from the rotor position detecting means 44.

【0111】図14に示すように、第1の増幅手段80
aは、抵抗81、82と、増幅器83とで構成されてい
る。この場合、前記第1の線間電圧生成手段50aの出
力側が増幅器83の+入力端子に接続され、抵抗81が
増幅器83の−入力端子から直流電源Edの負側に接地
するように接続され、抵抗82が増幅器83の出力端子
と−入力端子との間に接続され、直列接続された抵抗9
1とアナログスイッチ92が、抵抗82と並列に増幅器
83の出力端子と−入力端子との間に接続された、いわ
ゆる同相増幅器が構成される。ここで、抵抗81=R
3、抵抗82=R4、抵抗91=R5とすると、第1の
増幅手段80aの出力Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+Rz /R3)・Vw-u ...(18a) Rz =(R4・R5)/(R4+R5)...(19) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗91=R5を、アナログス
イッチ92によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
As shown in FIG. 14, the first amplifying means 80
“a” is composed of resistors 81 and 82 and an amplifier 83. In this case, the output side of the first line voltage generating means 50a is connected to the + input terminal of the amplifier 83, and the resistor 81 is connected to the negative side of the DC power supply Ed from the-input terminal of the amplifier 83, A resistor 82 is connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 83, and a resistor 9 connected in series is connected.
1 and an analog switch 92 are connected in parallel with the resistor 82 between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 83, forming a so-called common-mode amplifier. Here, resistance 81 = R
3, the resistance 82 = R4 and the resistance 91 = R5, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + Rz / R3) .Vw-u. . . (18a) Rz = (R4.R5) / (R4 + R5). . . (19) As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + Rz / R3), and the line voltage satisfying Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, by switching the resistance 91 = R5 between conduction and non-conduction by the analog switch 92, the combined resistance Rz of the equation (19) is varied, and (1 + Rz)
/ R3) can be changed.

【0112】同様にして、第2の増幅手段80bは、抵
抗84、85と、増幅器86とで構成されている。この
場合、前記第2の線間電圧生成手段50bの出力側が増
幅器86の+入力端子に接続され、抵抗84が増幅器8
6の−入力端子から直流電源Edの負側に接地するよう
に接続され、抵抗85が増幅器86の出力端子と−入力
端子との間に接続され、直列接続された抵抗93とアナ
ログスイッチ94が、抵抗85と並列に増幅器86の出
力端子と−入力端子との間に接続された、いわゆる同相
増幅器が構成される。ここで、抵抗84=R3、抵抗8
5=R4、抵抗93=R5とすると、第2の増幅手段8
0bの出力Vu-v(gain) は、 Vu-v(gain) =(1+Rz /R3)・Vu-v ...(18b) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vu-v <Vu-v(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗93=R5を、アナログス
イッチ94によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
Similarly, the second amplifying means 80b includes resistors 84 and 85 and an amplifier 86. In this case, the output side of the second line voltage generating means 50b is connected to the + input terminal of the amplifier 86, and the resistor 84 is connected to the amplifier 8
6, the negative input terminal is connected to the negative side of the DC power supply Ed, the resistor 85 is connected between the output terminal of the amplifier 86 and the negative input terminal, and the resistor 93 and the analog switch 94 connected in series are connected. , A so-called common-mode amplifier connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 86 in parallel with the resistor 85. Here, resistance 84 = R3, resistance 8
Assuming that 5 = R4 and the resistance 93 = R5, the second amplifying means 8
0b is Vu-v (gain) = (1 + Rz / R3) .Vu-v. . . (18b) As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + Rz / R3) and Vu-v <Vu-v (gain). Therefore, by switching the resistance 93 = R5 between conducting and non-conducting by the analog switch 94, the combined resistance Rz of the equation (19) is varied, and (1 + Rz)
/ R3) can be changed.

【0113】同様にして、第3の増幅手段80cは、抵
抗87、88と、増幅器89とで構成されている。この
場合、前記第3の線間電圧生成手段50cの出力側が増
幅器89の+入力端子に接続され、抵抗87が増幅器8
9の−入力端子から直流電源Edの負側に接地するよう
に接続され、抵抗88が増幅器89の出力端子と−入力
端子との間に接続され、直列接続された抵抗95とアナ
ログスイッチ96が、抵抗88と並列に増幅器89の出
力端子と−入力端子との間に接続された、いわゆる同相
増幅器が構成される。ここで、抵抗87=R3、抵抗8
8=R4、抵抗95=R5とすると、第3の増幅手段8
0cの出力Vv-w(gain) は、 Vv-w(gain) =(1+Rz /R3)・Vv-w ...(18c) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vv-w <Vv-w(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗93=R5を、アナログス
イッチ94によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
Similarly, the third amplifying means 80c is composed of resistors 87 and 88 and an amplifier 89. In this case, the output side of the third line voltage generating means 50c is connected to the + input terminal of the amplifier 89, and the resistor 87 is connected to the amplifier 8
9 is connected to the negative side of the DC power supply Ed so as to be grounded, a resistor 88 is connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 89, and a resistor 95 and an analog switch 96 connected in series are connected. , A so-called common-mode amplifier connected between the output terminal and the − input terminal of the amplifier 89 in parallel with the resistor 88. Here, resistance 87 = R3, resistance 8
Assuming that 8 = R4 and the resistor 95 = R5, the third amplifying means 8
0c output Vv-w (gain) is: Vv-w (gain) = (1 + Rz / R3) .Vv-w. . . (18c). As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + Rz / R3), and the line voltage satisfying Vv-w <Vv-w (gain) is obtained. Therefore, by switching the resistance 93 = R5 between conducting and non-conducting by the analog switch 94, the combined resistance Rz of the equation (19) is varied, and (1 + Rz)
/ R3) can be changed.

【0114】また、第1、第2、第3のゲイン切り替え
手段90a、90b、90cを、それぞれ、第1、第
2、第3の増幅手段80a、80b、80cの抵抗8
1、84、87に並列接続しても同様に増幅率を変える
ことができる。
The first, second, and third gain switching means 90a, 90b, and 90c are connected to the first, second, and third amplification means 80a, 80b, and 80c, respectively.
The gain can be similarly changed by connecting in parallel to 1, 84 and 87.

【0115】この場合、第1の増幅手段80aの出力V
w-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/Rz1)・Vw-u ...(20) Rz1=(R3・R5)/(R3+R5)...(21) となる。結果として、(1+R4/Rz1)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗91=R5を、アナログス
イッチ92によって導通、非導通に切り替えることによ
って(21)式の合成抵抗Rz1を可変させ、(1+R4
/Rz1)の比で定まる増幅率を変えることができる。
In this case, the output V of the first amplifying means 80a is
wu (gain) is: Vw-u (gain) = (1 + R4 / Rz1) · Vw-u. . . (20) Rz1 = (R3 · R5) / (R3 + R5). . . (21) As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + R4 / Rz1), and the line voltage satisfying Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, by switching the resistance 91 = R5 between conducting and non-conducting by the analog switch 92, the combined resistance Rz1 of the equation (21) is varied, and (1 + R4
/ Rz1) can be changed.

【0116】図17は、図5の特性をもつ埋め込み磁石
型ロータ構造のブラシレスDCモータを用いて、実際に
本発明の構成でゲインを可変させたときのモータ裸特性
の変化を測定したときのグラフである。
FIG. 17 shows a change in the motor nakedness characteristic when the gain was actually varied in the configuration of the present invention using the brushless DC motor having the embedded magnet rotor structure having the characteristics shown in FIG. It is a graph.

【0117】同図に示すように、裸特性S1は、進角0
度を、S2は進角20度を、S3は進角30度を、S4
は進角40度を測定した結果である。但し、進角30度
未満の裸特性S1、S2については、本発明のロータ位
置検出手段44の出力をシフトすることによって得られ
ている。
As shown in the figure, the nakedness characteristic S1 has a lead angle of 0
Degrees, S2 is a lead angle of 20 degrees, S3 is a lead angle of 30 degrees, S4
Is the result of measuring the advance angle of 40 degrees. However, the bare characteristics S1 and S2 having an advance angle of less than 30 degrees are obtained by shifting the output of the rotor position detecting means 44 of the present invention.

【0118】裸特性S1は、ロータ位置検出手段44の
出力を進角30度とし、シフト量を固定で−30度付加
した(30度遅らせた)ものである。裸特性S2は、ロ
ータ位置検出手段44の出力を進角30度とし、シフト
量を固定で−10度付加したものである。
The bare characteristic S1 is obtained by setting the output of the rotor position detecting means 44 to an advance angle of 30 degrees and adding a fixed shift amount of -30 degrees (delayed by 30 degrees). The bare characteristic S2 is obtained by setting the output of the rotor position detecting means 44 to an advance angle of 30 degrees and adding a fixed shift amount of -10 degrees.

【0119】また、実験においては、印加電圧判別手段
101の出力L1を手動で動作させ、裸特性S3とS4
を個別に測定している。
In the experiment, the output L1 of the applied voltage discriminating means 101 was manually operated, and the bare characteristics S3 and S4
Are measured individually.

【0120】図17の結果から、回転数は進角0度の最
大値8000rpmから進角40度で9500rpmへ
と1500rpmアップしている。また、トルクとして
は、7800rpmで比較すると、進角0度の最大トル
クを1(0.4N・m)とすると進角40度では、それ
の約5倍(1.98N・m)のトルクを得ている。
From the results shown in FIG. 17, the number of revolutions has increased by 1500 rpm from the maximum value of 8000 rpm at the advance of 0 degree to 9500 rpm at the advance of 40 degrees. Also, when the torque is compared at 7800 rpm, when the maximum torque at the advance of 0 degree is 1 (0.4 Nm), at the advance of 40 degrees, the torque of about 5 times (1.98 Nm) is obtained. It has gained.

【0121】図18は、6000rpmで進角θを変更
したときのモータ効率を示すグラフであり、図19は、
6000rpmで進角θを変更したときのインバータ効
率を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the motor efficiency when the advance angle θ is changed at 6000 rpm, and FIG.
It is a graph which shows the inverter efficiency at the time of changing advance angle (theta) at 6000 rpm.

【0122】この場合、図18中のE1は、モータ負荷
トルク1N・mで、E2は、モータ負荷トルク2N・m
で、E3は、モータ負荷トルク3N・mで、それぞれ、
進角を20度から40度まで振った時のモータ効率であ
る。
In this case, E1 in FIG. 18 is a motor load torque of 1 N · m, and E2 is a motor load torque of 2 N · m.
And E3 is the motor load torque 3N · m,
This is the motor efficiency when the advance angle is changed from 20 degrees to 40 degrees.

【0123】また、図19中のF1は、モータ負荷トル
ク1N・mで、F2は、モータ負荷トルク2N・mで、
F3は、モータ負荷トルク3N・mで、それぞれ、進角
を20度から40度まで振った時のインバータ効率であ
る。
In FIG. 19, F1 is a motor load torque of 1 N · m, F2 is a motor load torque of 2 N · m,
F3 is the inverter efficiency when the lead angle is varied from 20 degrees to 40 degrees at a motor load torque of 3 N · m.

【0124】これらの結果から、進角を20度から40
度へ進めた時のモータ効率は、1.5%程度低下し、イ
ンバータ効率は、0.5%程度低下するため総合効率で
およそ2%程度低下していることが判る。
From these results, it was found that the lead angle was changed from 20 degrees to 40 degrees.
It can be seen that the motor efficiency at the time of moving forward is reduced by about 1.5%, and the inverter efficiency is reduced by about 0.5%, so that the total efficiency is reduced by about 2%.

【0125】以上から判るように、通常の運転では効率
等を考慮して、定格点で出力トルク当たりのモータ電流
が少なくなるような進角θ、すなわち定格トルクでモー
タの出力トルクが最大となる進角θで運転されることが
好ましいが、モータ運転中に多少効率を犠牲にしても、
ワンポイントでもう少し回転数とトルクを必要とする場
合等に、設定したモータ印加電圧によって進角を進む側
に切り替えることにより、運転範囲の拡大を行うことが
できる。
As can be seen from the above description, in normal operation, in consideration of the efficiency and the like, the advance angle θ at which the motor current per output torque is reduced at the rated point, that is, the output torque of the motor is maximized at the rated torque. It is preferable to operate at the advance angle θ, but even if efficiency is somewhat sacrificed during motor operation,
When the rotation speed and the torque are needed at one point, the operation range can be expanded by switching the advance angle to the advance side by the set motor applied voltage.

【0126】なお、本実施例においては、ゲイン切り換
え手段をアナログスイッチと抵抗とを用いて構成してい
るが、この他、例えば、アナログスイッチと抵抗の代わ
りに、FETを用い、そのFETを能動領域で動作させ
抵抗値を連続して可変させる方法を採用することができ
る。
In this embodiment, the gain switching means is configured by using an analog switch and a resistor. In addition, for example, an FET is used instead of the analog switch and the resistor, and the FET is activated. A method of operating in a region and continuously varying the resistance value can be adopted.

【0127】また、モータ印加電圧によってゲインを切
り換えているが、モータ回転数、モータ電流によっても
ゲインを切り換えることができる。
Although the gain is switched by the voltage applied to the motor, the gain can be switched also by the motor speed and the motor current.

【0128】(実施例3)以下に本発明の実施例3につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0129】図20は、本発明における1相分の増幅手
段(第1の増幅手段)80aの他の構成例を示す回路図
である。なお、第2、第3の増幅手段80b、80cに
ついては、この第1の増幅手段80aと同様に構成され
るため、以降説明を省略する。
FIG. 20 is a circuit diagram showing another configuration example of the amplifying means (first amplifying means) 80a for one phase in the present invention. Since the second and third amplifying units 80b and 80c are configured in the same manner as the first amplifying unit 80a, description thereof will be omitted.

【0130】同図に示すように、本実施例におけるロー
タ位置検出手段44は、前述した実施例1のロータ位置
検出手段44の第1の増幅手段80aの抵抗82に対
し、並列に、n個(nは2以上の整数)のゲイン切り替
え手段901、902...90nを接続したものであ
る。これらゲイン切り替え手段901、902...9
0nは、それぞれ、その切り替えを、個別に設けたn個
の印加電圧判別手段101、102...10nの出力
L1、L2...Lnに基づいて、所定のタイミングで
行うようになっている。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 44 in the present embodiment comprises n resistors in parallel with the resistor 82 of the first amplifying means 80a of the rotor position detecting means 44 of the first embodiment. (N is an integer of 2 or more) gain switching means 901, 902. . . 90n are connected. These gain switching means 901, 902. . . 9
0n, the switching is performed by n individually applied voltage discriminating means 101, 102,. . . 10n outputs L1, L2. . . This is performed at a predetermined timing based on Ln.

【0131】次に、モータ印加電圧を判別するn個の印
加電圧判別手段101、102...10nについて説
明する。図21は、印加電圧判別手段の構成例を示す回
路図である。
Next, n applied voltage discriminating means 101, 102. . . 10n will be described. FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration example of the applied voltage determining means.

【0132】同図に示すように、所望のデューティ比を
決定する指令電圧V0は、n個の比較器301、30
2...30nに入力される。そして、n個の比較器3
01、302...30nにより、その指令電圧V0
と、n個のゲイン切り替え手段901、902...9
0nの切り替えタイミングを設定するn個の基準電圧V
1、V2...Vnとが比較され、High電圧また
は、Low電圧の出力信号L1、L2...Lnが出力
される。
As shown in the figure, a command voltage V0 for determining a desired duty ratio is applied to n comparators 301 and 30.
2. . . 30n. And n comparators 3
01, 302. . . 30n, the command voltage V0
And n gain switching means 901, 902. . . 9
N reference voltages V for setting the switching timing of 0n
1, V2. . . Vn is compared with the output signals L1, L2... Of the High voltage or the Low voltage. . . Ln is output.

【0133】図20に示すように、ゲイン切り替え手段
901は、抵抗911と、アナログスイッチ921とが
直列に接続されたものである。同様に、この他のゲイン
切り替え手段902..90nも、それぞれ、抵抗91
2..91nと、アナログスイッチ922..92nと
が直列に接続されたものである。アナログスイッチ92
1..92nは、それぞれ、モータ印加電圧を判別する
印加電圧判別手段101..10nの出力信号L1..
Lnによってオン、オフし、これにより抵抗911..
91nが導通、非導通する。ここで、抵抗81=R3、
抵抗82=R4、n個の抵抗911..91n=R51
1..R51nとすると、第1の増幅手段80aの出力
Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+Rz2/R3)・Vw-u ...(22) Rz2=1/(1/R4+1/R511+..+1/R51n)...(23) となる。結果として、(1+Rz2/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、n個の抵抗911..91n=
R511..R51nを、アナログスイッチ921..
92nによって導通、非導通に切り替えることによって
(23)式の合成抵抗Rz2を可変させ、(1+Rz2/R
3)の比で定まる増幅率を連続的に変えることができ
る。
As shown in FIG. 20, the gain switching means 901 comprises a resistor 911 and an analog switch 921 connected in series. Similarly, other gain switching means 902. . 90n are also the resistors 91
2. . 91n and analog switches 922. . 92n are connected in series. Analog switch 92
1. . 92n are applied voltage discriminating means 101. . 10n output signals L1. .
Ln, which is turned on and off by the resistance 911. .
91n conducts and non-conducts. Here, the resistance 81 = R3,
Resistor 82 = R4, n resistors 911. . 91n = R51
1. . Assuming that R51n, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + Rz2 / R3) .Vw-u. . . (22) Rz2 = 1 / (1 / R4 + 1 / R511 +... + 1 / R51n). . . (23) As a result, the line voltage is amplified at the amplification rate determined by the ratio of (1 + Rz2 / R3), and the line voltage satisfying Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, n resistors 911. . 91n =
R511. . R51n are connected to the analog switches 921. .
By switching between conduction and non-conduction by 92n, the combined resistance Rz2 of the equation (23) is varied to obtain (1 + Rz2 / R
The amplification factor determined by the ratio 3) can be continuously changed.

【0134】また、n個のゲイン切り替え手段90
1..90nを、第1の増幅手段80aの抵抗81に並
列接続しても同様に増幅率を変えることができる。
Further, the n gain switching means 90
1. . The gain can be similarly changed by connecting 90n in parallel with the resistor 81 of the first amplifying means 80a.

【0135】この場合、第1の増幅手段80aの出力V
w-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/Rz3)・Vw-u ...(24) Rz3=1/(1/R3+1/R511+..+1/R5n)...(25) となる。結果として、(1+R4/Rz3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、n個の抵抗911..91n=
R511..R51nを、アナログスイッチ921..
92nによって導通、非導通に切り替えることによって
(25)式の合成抵抗Rz3を可変させ、(1+R4/R
z3)の比で定まる増幅率を変えることができる。なお、
これを図20の構成と組合わせて用いてもよい。これに
よってモータ運転中に、運転範囲を段階的に拡大させる
ことが可能となる。
In this case, the output V of the first amplifying means 80a is
wu (gain) is: Vw-u (gain) = (1 + R4 / Rz3) · Vw-u. . . (24) Rz3 = 1 / (1 / R3 + 1 / R511 +... + 1 / R5n). . . (25) As a result, the line voltage is amplified at an amplification rate determined by the ratio of (1 + R4 / Rz3), and a line voltage satisfying Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, n resistors 911. . 91n =
R511. . R51n are connected to the analog switches 921. .
By switching between conducting and non-conducting by 92n, the combined resistance Rz3 of the equation (25) is varied, and (1 + R4 / R
The amplification rate determined by the ratio of z3) can be changed. In addition,
This may be used in combination with the configuration of FIG. This makes it possible to gradually increase the operation range during motor operation.

【0136】(実施例4)以下に本発明の実施例4につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 4) Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0137】図22は、本発明における印加電圧判別手
段およびその近傍の回路の他の構成例を示す回路図であ
る。
FIG. 22 is a circuit diagram showing another example of the configuration of the applied voltage discriminating means of the present invention and the circuits in the vicinity thereof.

【0138】同図に示すように、本実施例では、前述し
た実施例2の印加電圧判別手段101に、ヒステリシス
回路110が付加されている。
As shown in the figure, in this embodiment, a hysteresis circuit 110 is added to the applied voltage discriminating means 101 of the second embodiment.

【0139】このヒステリシス回路110は、主に、比
較器402とフリップフロップ501とによって構成さ
れる。
This hysteresis circuit 110 mainly includes a comparator 402 and a flip-flop 501.

【0140】比較器402の+入力端子には、所望のデ
ューティ比を決定する指令電圧V0が入力され、−入力
端子には、ヒステリシスレベルを設定する基準電圧VH1
が入力される。そして、比較器402では、指令電圧V
0と基準電圧VH1とが比較され、VH1<V0の時にHi
gh電圧が出力され、VH1≧V0の時にLow電圧が出
力される。
Command voltage V0 for determining a desired duty ratio is input to the + input terminal of comparator 402, and reference voltage VH1 for setting the hysteresis level is input to the-input terminal.
Is entered. In the comparator 402, the command voltage V
0 is compared with the reference voltage VH1, and when VH1 <V0, Hi
gh voltage is output, and a low voltage is output when VH1 ≧ V0.

【0141】フリップフロップ501は、プリセットと
クリア付きのD型フリップフロップで、独立したデータ
(D)、プリセット(PR)、クリア(CL)、クロッ
ク(CLK)入力と、コンプリメンタリ出力Q,NOT
Qを持っている。
The flip-flop 501 is a D-type flip-flop with preset and clear, and has independent data (D), preset (PR), clear (CL), clock (CLK) input, and complementary outputs Q and NOT.
I have a Q.

【0142】データ(D)とクロック(CLK)は、G
NDに入力され、Low電圧に固定されている。プリセ
ット(PR)には、印加電圧判別手段101の比較器3
01の出力C1が入力され、クリア(CL)には、比較
器402の出力C2が入力され、出力NOTQが次段の
第1、第2、第3のゲイン切り替え手段90a、90
b、90cへ入力される。各電圧値V0、V1、VH1
は、V0(最大値)>V1>VH1の関係になるよう設定
する。
Data (D) and clock (CLK) are represented by G
It is input to ND and is fixed at a low voltage. The preset (PR) includes the comparator 3 of the applied voltage determination unit 101.
01, the output C2 of the comparator 402 is input to clear (CL), and the output NOTQ is output to the first, second, and third gain switching means 90a, 90 at the next stage.
b, 90c. Each voltage value V0, V1, VH1
Are set so that V0 (maximum value)>V1> VH1.

【0143】図23は、比較器301、401およびフ
リップフロップ501の入出力の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the inputs and outputs of the comparators 301 and 401 and the flip-flop 501.

【0144】同図に示すように、指令電圧V0がLow
レベルから上昇し、V1、VH1より低い場合(状態1)
には、比較器301の出力はHigh電圧(H)とな
り、比較器402の出力はLow電圧(L)となり、フ
リップフロップ501の出力NOTQはHigh電圧と
なる。
As shown in the figure, when the command voltage V0 is Low
When rising from the level and lower than V1 and VH1 (State 1)
, The output of the comparator 301 becomes a high voltage (H), the output of the comparator 402 becomes a low voltage (L), and the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes a high voltage.

【0145】次に、指令電圧V0がVH1より高くなった
場合(状態2)には、比較器301の出力はHigh電
圧、比較器402の出力もHigh電圧となり、フリッ
プフロップ501の出力NOTQはHigh電圧とな
る。
Next, when the command voltage V0 becomes higher than VH1 (state 2), the output of the comparator 301 becomes High voltage, the output of the comparator 402 becomes High voltage, and the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes High. Voltage.

【0146】ここで、NOTQがHigh電圧の場合を
第1のゲイン(切り替える以前のゲイン)とし、Low
電圧の場合を第2のゲイン(切り替えられたゲイン)と
する。
Here, the case where NOTQ is High voltage is defined as the first gain (gain before switching),
The case of voltage is defined as a second gain (switched gain).

【0147】さらに指令電圧V0が上昇し、V1、VH1
より高くなった場合(状態3)には、比較器301の出
力はLow電圧となり、比較器402の出力はHigh
電圧となり、フリップフロップ501の出力NOTQは
Low電圧となる。このとき、次段のゲイン切り替え手
段によって、第2のゲインに切り替えられ、V0の最大
値までこの第2のゲインで運転される。
The command voltage V0 further rises, and V1, VH1
When the voltage becomes higher (state 3), the output of the comparator 301 becomes Low voltage, and the output of the comparator 402 becomes High.
Voltage, and the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes a low voltage. At this time, the gain is switched to the second gain by the gain switching means of the next stage, and the operation is performed with the second gain up to the maximum value of V0.

【0148】次に、指令電圧V0がHighレベルから
下昇し、V1より低い場合(状態4)には、比較器30
1の出力はHigh電圧となり、比較器402の出力は
High電圧となり、フリップフロップ501の出力N
OTQはLow電圧にラッチされる。
Next, when the command voltage V0 rises from the High level and is lower than V1 (state 4), the comparator 30
1 becomes a high voltage, the output of the comparator 402 becomes a high voltage, and the output N of the flip-flop 501 becomes
OTQ is latched at a low voltage.

【0149】さらに指令電圧V0が下昇し、V1、VH1
より低くなった場合(状態5)には、比較器301の出
力はHigh電圧となり、比較器402の出力はLow
電圧となり、フリップフロップ501の出力NOTQは
High電圧となる。このとき、次段のゲイン切り替え
手段によって、第1のゲインに切り替えられ、V0の最
小値までこの第1のゲインで運転される。
The command voltage V0 further rises, and V1, VH1
When the voltage becomes lower (state 5), the output of the comparator 301 becomes High voltage, and the output of the comparator 402 becomes Low.
And the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes a High voltage. At this time, the gain is switched to the first gain by the gain switching means of the next stage, and the operation is performed with the first gain up to the minimum value of V0.

【0150】図24は、本実施例のT−N特性を示すグ
ラフである。なお、このグラフには、指令電圧V0の最
大値をデューティ比100%としたとき、第1のゲイン
切り替え手段90aの切り替えタイミングを設定する基
準電圧V1=90%、ヒステリシスレベルを設定する基
準電圧VH1=80%とし、増幅率Aの変更によって30
度から40度へ進角を進めた場合を示す。
FIG. 24 is a graph showing the TN characteristics of this embodiment. In this graph, assuming that the maximum value of the command voltage V0 is a duty ratio of 100%, the reference voltage V1 = 90% for setting the switching timing of the first gain switching means 90a, and the reference voltage VH1 for setting the hysteresis level. = 80%, and 30
The case where the advance angle is advanced from 40 degrees to 40 degrees is shown.

【0151】図24中、A1は、デューティ比90%、
進角30度におけるモータ裸特性、A2は、デューティ
比90%、進角40度におけるモータ裸特性、A3は、
デューティ比100%、進角40度におけるモータ裸特
性、A4は、デューティ比80%、進角40度における
モータ裸特性、A5は、デューティ比80%、進角30
度におけるモータ裸特性である。
In FIG. 24, A1 is a duty ratio of 90%,
A2 is a motor nakedness characteristic at a lead angle of 30 degrees, A2 is a duty ratio 90%, a motor nakedness characteristic at a lead angle of 40 degrees, and A3 is
A4 is a duty ratio of 80%, a motor nakedness at a lead angle of 40 degrees, and A5 is a duty ratio of 80%, a lead angle of 30.
Motor nakedness in degrees.

【0152】同図に示すように、デューティ比を上昇さ
せていく場合には、デューティ比が0%から90%にな
るまで、モータは、進角30度で運転される。すなわ
ち、デューティ比が90%未満のときは、モータは、A
1の内側(グラフの原点側)の領域で運転される。
As shown in the figure, when the duty ratio is increased, the motor is operated at an advance angle of 30 degrees until the duty ratio changes from 0% to 90%. That is, when the duty ratio is less than 90%, the motor
The operation is performed in a region inside (at the origin of the graph).

【0153】デューティ比が90%になると、進角が3
0度から40度に切り替わり、これにより、デューティ
比が90%のまま、モータの回転数が上昇してA2の裸
特性上に移行する。すなわち、デューティ比が90%の
場合には、モータは、A2上で運転される。
When the duty ratio becomes 90%, the advance angle becomes 3
The angle is switched from 0 degrees to 40 degrees, whereby the rotation speed of the motor increases and shifts to the A2 naked characteristic while the duty ratio remains 90%. That is, when the duty ratio is 90%, the motor is operated on A2.

【0154】そして、デューティ比が90%から100
%まで、モータは、進角40度で運転される。この場合
には、モータは、A2とA3の間の領域で運転される。
When the duty ratio is 90% to 100%
Up to%, the motor is operated at 40 degrees advance. In this case, the motor is operated in the region between A2 and A3.

【0155】デューティ比を下降させていく場合には、
ヒステリシス回路110により、進角の切り替えタイミ
ングが、上昇時のデューティ比90%から80%に変更
される。
To decrease the duty ratio,
The hysteresis circuit 110 changes the timing of switching the advance angle from 90% at the time of rising to 80%.

【0156】従って、デューティ比を下降させていく場
合には、デューティ比が100%から80%になるま
で、モータは、進角40度で運転される。すなわち、デ
ューティ比が80%を超えるときは、モータは、A3と
A4の間の領域で運転される。
Therefore, when decreasing the duty ratio, the motor is operated at the advance angle of 40 degrees until the duty ratio changes from 100% to 80%. That is, when the duty ratio exceeds 80%, the motor is operated in a region between A3 and A4.

【0157】デューティ比が80%になると、進角が4
0度から30度に切り替わり、これにより、デューティ
比が80%のまま、モータの回転数が下降してA5の裸
特性上に移行する。すなわち、デューティ比が80%の
場合には、モータは、A5上で運転される。
When the duty ratio becomes 80%, the advance angle becomes 4
The angle is switched from 0 degrees to 30 degrees, whereby the rotation speed of the motor decreases and shifts to the A5 naked characteristic while the duty ratio remains at 80%. That is, when the duty ratio is 80%, the motor is operated on A5.

【0158】そして、デューティ比が80%から0%ま
で、モータは、進角30度で運転される。この場合に
は、モータは、A5の内側(グラフの原点側)の領域で
運転される。
Then, when the duty ratio is from 80% to 0%, the motor is operated at an advance angle of 30 degrees. In this case, the motor is operated in a region inside A5 (on the origin side of the graph).

【0159】このように、本実施例では、指令電圧V0
の上昇、下降で印加電圧判別手段の出力タイミングにヒ
ステリシスをもたせることによって、運転範囲の拡大を
行うとともに、拡大した領域を任意に運転することが可
能となる。
As described above, in the present embodiment, the command voltage V0
By giving hysteresis to the output timing of the applied voltage discriminating means when the voltage rises and falls, the operating range can be expanded and the expanded region can be operated arbitrarily.

【0160】なお、本実施例では、実施例2の印加電圧
判別手段101にヒステリシス回路110が付加されて
いるが、本発明では、図示の構成に限らず、例えば、前
述した実施例3のn個の印加電圧判別手段101..1
0nに対してn個のヒステリシス回路を付加してもよ
い。
In the present embodiment, the hysteresis circuit 110 is added to the applied voltage discriminating means 101 of the second embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. Applied voltage discriminating means 101. . 1
For example, n hysteresis circuits may be added to 0n.

【0161】(実施例5)以下に本発明の実施例5につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 5) Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0162】図25は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の駆動制御手段45の構成例を示すブロック
図である。
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration example of the drive control means 45 of the brushless DC motor drive device of the present invention.

【0163】同図に示すように、駆動制御手段45は、
インバータ43を駆動するインバータドライブ回路8
と、ロータ位置検出手段44の検出タイミングに合わせ
てブラシレスDCモータ40の駆動信号パターンを出力
する出力パターン発生回路9と、回転数指令11に従っ
てPWMチョッパ制御のチョップオン、チョップオフの
比率を設定する(チョップオン、チョップオフの比率は
可変)PWM信号P1を出力するPWM制御回路(PW
M発生回路)10と、チョップオン検出手段71と、開
放相選択手段72と、エッジ検出手段73とで構成され
ている。
As shown in the figure, the drive control means 45
Inverter drive circuit 8 for driving inverter 43
An output pattern generating circuit 9 for outputting a drive signal pattern of the brushless DC motor 40 in accordance with the detection timing of the rotor position detecting means 44, and setting a chop-on / chop-off ratio of the PWM chopper control in accordance with the rotational speed command 11. (The ratio of chop-on and chop-off is variable) A PWM control circuit (PWM
M generating circuit) 10, chop-on detecting means 71, open phase selecting means 72, and edge detecting means 73.

【0164】本実施例では、ロータ位置検出手段44の
出力(磁極位置信号)Up 、Vp 、Wp が、それぞれ、
チョップオン検出手段71によってPWMチョッパ制御
のチョップオン時に合わせて検出される。
In this embodiment, the outputs (magnetic pole position signals) Up, Vp and Wp of the rotor position detecting means 44 are respectively
It is detected by the chop-on detecting means 71 at the time of the chop-on of the PWM chopper control.

【0165】そして、開放相選択手段72により、出力
パターン発生回路9の現在の駆動信号パターン出力に合
わせて、チョップオン検出手段71の出力の開放相が選
択される。
The open phase of the output of the chop-on detecting means 71 is selected by the open phase selecting means 72 in accordance with the current drive signal pattern output of the output pattern generating circuit 9.

【0166】エッジ検出手段73は、この開放相選択手
段72の出力(開放相信号)P2のうちの必要とする任
意の一点でのエッジを保持させる(検出する)。このエ
ッジ検出手段73の出力(検出信号)P4およびPWM
制御回路10の出力(PWM信号)P1は、それぞれ、
出力パターン発生回路9に入力される。
The edge detecting means 73 holds (detects) an edge at any desired point in the output (open phase signal) P2 of the open phase selecting means 72. The outputs (detection signals) P4 and PWM of the edge detecting means 73
The output (PWM signal) P1 of the control circuit 10 is
It is input to the output pattern generation circuit 9.

【0167】そして、出力パターン発生回路9から、次
の駆動信号パターンがインバータドライブ回路8に入力
され、その駆動信号パターンに基づき、該インバータド
ライブ回路8により、インバータ43の各トランジスタ
Ta+ 、Tb+ 、Tc+ 、Ta- 、Tb- 、Tc- がそ
れぞれ駆動される。
Then, the next drive signal pattern is input from the output pattern generation circuit 9 to the inverter drive circuit 8, and based on the drive signal pattern, the inverter drive circuit 8 causes each of the transistors Ta +, Tb + of the inverter 43 to operate. , Tc +, Ta-, Tb-, and Tc- are respectively driven.

【0168】図26は、チョップオン検出手段71、開
放相選択手段72およびエッジ検出手段73の構成例を
示す回路図、図27は、図26に示す回路の動作を示す
タイミングチャートである。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration example of the chop-on detecting means 71, the open phase selecting means 72 and the edge detecting means 73, and FIG. 27 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG.

【0169】これらの図に示すように、チョップオン検
出手段71は、前記ロータ位置検出手段44の出力Up
、Vp 、Wp を直流電源Edと絶縁した検出信号Up
s、Vps、Wpsに変換するための絶縁カプラ70a、7
0b、70cと、3つのAND回路101、102、1
03からなるANDゲート100と、3つのEX−OR
回路111、112、113からなるEX−ORゲート
110とで構成される。ANDゲート100には、前記
検出信号Ups、Vps、Wpsと、前記PWM信号P1が入
力される。ANDゲート100からは、PWM信号P1
のチョップオン期間の信号成分としてデータ信号(パル
ス信号)Ups+ 、Vps+ 、Wps+ が出力される。その論
理式は、下記(26a)、(26b)、(26c)式の
通りである。
As shown in these figures, the chop-on detecting means 71 outputs the output Up of the rotor position detecting means 44.
, Vp, Wp are isolated from the DC power supply Ed by the detection signal Up
Insulation couplers 70a, 7 for converting to s, Vps, Wps
0b, 70c and three AND circuits 101, 102, 1
03 AND gate 100 and three EX-ORs
And an EX-OR gate 110 composed of circuits 111, 112 and 113. The detection signals Ups, Vps, Wps and the PWM signal P1 are input to the AND gate 100. From the AND gate 100, the PWM signal P1
Data signals (pulse signals) Ups +, Vps + and Wps + are output as signal components during the chop-on period. The logical formula is as shown in the following formulas (26a), (26b) and (26c).

【0170】Ups+ =Ups・P1...(26a) Vps+ =Vps・P1...(26b) Wps+ =Wps・P1...(26c) EX−ORゲート110には、前記データ信号Ups+ 、
Vps+ 、Wps+ と、前記PWM信号P1が入力される。
EX−ORゲート110からは、前記PWM信号P1の
チョップオン期間の信号成分Ups+ 、Vps+ 、Wps+ に
対して電気角でそれぞれ180度位相の遅れたチョップ
オン期間の信号成分として、データ信号Ups- 、Vps-
、Wps- が出力される。その論理式は、下記(27
a)、(27b)、(27c)式の通りである。
Ups + = Ups · P1. . . (26a) Vps + = Vps · P1. . . (26b) Wps + = Wps · P1. . . (26c) The EX-OR gate 110 has the data signal Ups +,
Vps + and Wps + and the PWM signal P1 are input.
The EX-OR gate 110 outputs the data signal Ups-, as a signal component in the chop-on period delayed by 180 degrees in electrical angle with respect to the signal components Ups +, Vps +, and Wps + in the chop-on period of the PWM signal P1. Vps-
, Wps- are output. The logical expression is as follows (27
a), (27b) and (27c).

【0171】[0171]

【数2】 (Equation 2)

【0172】ここで、NOT(Ups+ )、NOT(Vps
+ )、NOT(Wps+ )、NOT(P1)は、それぞ
れ、Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、P1の否定を表す。
Here, NOT (Ups +), NOT (Vps +)
+), NOT (Wps +), NOT (P1) represent the negation of Ups +, Vps +, Wps +, P1, respectively.

【0173】これらデータ信号Ups+ 、Vps+ 、Wps+
、Ups- 、Vps- 、Wps- は、チョップオン期間に現
れる逆起電圧と、スパイク電圧とに対応する信号であ
る。
The data signals Ups +, Vps +, Wps +
, Ups-, Vps-, and Wps- are signals corresponding to the back electromotive voltage appearing during the chop-on period and the spike voltage.

【0174】開放相選択手段72は、データ選択器12
1と、3つのAND回路201、202、203からな
るANDゲート200と、ORゲート210とで構成さ
れる。
The open phase selecting means 72 is provided with the data selector 12
1, an AND gate 200 including three AND circuits 201, 202, and 203, and an OR gate 210.

【0175】データ信号Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、Ups
- 、Vps- 、Wps- は、データ選択器121のデータ信
号としてデータ選択器121に入力される。
Data signals Ups +, Vps +, Wps +, Ups
, Vps− and Wps− are input to the data selector 121 as data signals of the data selector 121.

【0176】一方、この開放相選択手段72では、出力
パターン発生回路9から出力される駆動信号パターンT
ad+ 、Tbd+ 、Tcd+ 、Tad- 、Tbd- 、T
cd- に基づいて、開放相選択信号S1、S2、S3が
生成される。
On the other hand, in the open-phase selecting means 72, the drive signal pattern T
ad +, Tbd +, Tcd +, Tad-, Tbd-, T
Open phase selection signals S1, S2, S3 are generated based on cd-.

【0177】この場合、出力パターン発生回路9から出
力される駆動信号パターンTad+、Tbd+ 、Tcd+
、Tad- 、Tbd- 、Tcd- は、ANDゲート2
00に入力され、このANDゲート200により、信号
K1、K2、K3が生成される。これら信号K1、K
2、K3は、ORゲート210に入力され、ORゲート
210により、開放相選択信号S1が生成される。ま
た、開放相選択信号S2として、駆動信号パターンTb
d+ を使用し、開放相選択信号S3として、Tcd+ を
使用する。K1、K2、K3およびS1の論理式は、そ
れぞれ、(28a)、(28b)、(28c)および
(29)式の通りである。
In this case, the drive signal patterns Tad +, Tbd +, Tcd + output from the output pattern generation circuit 9
, Tad-, Tbd-, Tcd- are AND gate 2
00, and the AND gate 200 generates signals K1, K2, and K3. These signals K1, K
2, K3 are input to the OR gate 210, and the OR gate 210 generates the open phase selection signal S1. The drive signal pattern Tb is used as the open phase selection signal S2.
d + is used, and Tcd + is used as the open phase selection signal S3. The logical expressions of K1, K2, K3 and S1 are as shown in Expressions (28a), (28b), (28c) and (29), respectively.

【0178】 K1=Tad+ ・Tcd- ...(28a) K2=Tbd+ ・Tad- ...(28b) K3=Tcd+ ・Tbd- ...(28c) S1=K1+K2+K3 ...(29) これら開放相選択信号S1、S2、S3は、それぞれ、
データ選択器121に入力され、データ選択器121に
より、図28に示す真理値表に従って、前記データ信号
Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、Ups- 、Vps- 、Wps- の各
々の開放期間のみが選択され、開放相信号P2が出力さ
れる。この開放相信号P2は、エッジ検出手段73に入
力される。
K1 = Tad + .Tcd-. . . (28a) K2 = Tbd +. Tad-. . . (28b) K3 = Tcd + .Tbd-. . . (28c) S1 = K1 + K2 + K3. . . (29) These open phase selection signals S1, S2, S3 are respectively
Input to the data selector 121, and the data selector 121 selects only the open periods of the data signals Ups +, Vps +, Wps +, Ups-, Vps-, and Wps- according to the truth table shown in FIG. The open phase signal P2 is output. This open phase signal P2 is input to the edge detecting means 73.

【0179】エッジ検出手段73は、主に、モノマルチ
311と、モノマルチ312とで構成される。
The edge detecting means 73 mainly includes a mono-multi 311 and a mono-multi 312.

【0180】前記開放相信号P2は、まず、モノマルチ
311に入力される。該モノマルチ311は、開放相信
号P2の最初のパルスのエッジ(立ち上がりエッジ)に
同期してトリガされ、さらに、順次入力されるパルスの
エッジに同期してリトリガされ、これにより、外付け抵
抗R1と外付けコンデンサC1の時定数t1によって決
定されるパルス幅のパルス信号P3を出力する。
The open phase signal P2 is first input to the mono multi 311. The mono-multi 311 is triggered in synchronization with the edge (rising edge) of the first pulse of the open-phase signal P2, and is retriggered in synchronization with the edge of the sequentially input pulse. And a pulse signal P3 having a pulse width determined by the time constant t1 of the external capacitor C1.

【0181】このモノマルチ311の出力、すなわち、
パルス信号P3は、モノマルチ312に入力される。該
モノマルチ312は、パルス信号P3の最初のパルスの
エッジに同期してトリガされ、これにより、外付け抵抗
R2と外付けコンデンサC2の時定数t2によって決定
されるパルス幅のパルス信号(検出信号)P4を出力す
る。
The output of the mono multi 311, that is,
The pulse signal P3 is input to the mono multi 312. The mono-multi 312 is triggered in synchronization with the edge of the first pulse of the pulse signal P3, whereby the pulse signal having the pulse width determined by the time constant t2 of the external resistor R2 and the external capacitor C2 (detection signal ) Output P4.

【0182】ここで、開放相信号P2は、前記PWM信
号P1のチョッピング周期のオン期間に同期した信号と
して検出される。開放相信号P2には、検出エッジとス
パイク電圧によるエッジとが含まれている。このスパイ
ク電圧もチョッピング周期のオン期間に同期して現れ、
ブラシレスDCモータの負荷運転によって、モータ電流
が増加するのに従いチョッピング周期のオン期間以内で
時間幅が増加し、パルスエッジも増加する。
Here, the open phase signal P2 is detected as a signal synchronized with the ON period of the chopping cycle of the PWM signal P1. The open phase signal P2 includes a detected edge and an edge due to a spike voltage. This spike voltage also appears in synchronization with the ON period of the chopping cycle,
With the load operation of the brushless DC motor, as the motor current increases, the time width increases within the ON period of the chopping cycle, and the pulse edge also increases.

【0183】このスパイク電圧の発生タイミングは、転
流タイミングと一致しているため、隣接する検出エッジ
とスパイク電圧によるエッジとは、発生時間にチョッピ
ング周期以下の時間差がある。従って、モノマルチ31
1によって、開放相信号P2に対し時定数t1のパルス
幅を持たせた波形成形を行う。モノマルチ311の時定
数t1の設定条件は、下記(30)式の通りとするのが
好ましい。
Since the generation timing of the spike voltage coincides with the commutation timing, there is a time difference between the adjacent detection edge and the edge due to the spike voltage that is equal to or shorter than the chopping cycle in the generation time. Therefore, the mono multi 31
1, the waveform shaping is performed so that the open-phase signal P2 has a pulse width of the time constant t1. The setting condition of the time constant t1 of the mono-multi 311 is preferably as shown in the following equation (30).

【0184】 1.5T<t1(=C1・R1)<2.0T...(30) なお、Tは、PWM信号P1のチョッピング周波数fc
によって決定されるチョッピング周期T(T=1/fc
)を表す。
1.5T <t1 (= C1 · R1) <2.0T. . . (30) Here, T is the chopping frequency fc of the PWM signal P1.
(T = 1 / fc)
).

【0185】結果としてパルス信号P3を得る。このパ
ルス信号P3の立ち上がりエッジが、進角θが30度以
上進んだロータ位置検出信号に対応する。
As a result, a pulse signal P3 is obtained. The rising edge of the pulse signal P3 corresponds to the rotor position detection signal in which the advance angle θ has advanced by 30 degrees or more.

【0186】ここで、進角θが30度進んだ検出位置を
30度シフトした転流を行った場合を仮定すると、パル
ス信号P3の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッ
ジまでの期間(パルス信号P3のパルス幅)は、30度
進んだ検出エッジと、転流後の還流モードで現れるスパ
イク電圧の影響とによって定まる。
Here, assuming that a commutation in which the detection position where the advance angle θ is advanced by 30 degrees is shifted by 30 degrees is performed, a period from the rising edge of the pulse signal P3 to the next falling edge (pulse signal P3 Is determined by the detection edge advanced by 30 degrees and the effect of the spike voltage appearing in the reflux mode after commutation.

【0187】モノマルチ312は、パルス信号P3の立
ち上がりエッジのみを検出し、時定数t2によって決定
されるパルス幅の検出信号P4を出力する。
The mono multi 312 detects only the rising edge of the pulse signal P3 and outputs a detection signal P4 having a pulse width determined by the time constant t2.

【0188】結果として、開放相信号P2の最初のパル
スの立ち上がりエッジ、すなわち、最初の検出エッジの
みが検出され、ブラシレスDCモータの運転で負荷の有
無に影響なく、常に正確な30度以上進んだロータ位置
検出信号、すなわち、検出信号P4が得られる。
As a result, only the rising edge of the first pulse of the open-phase signal P2, that is, only the first detection edge is detected, and the operation of the brushless DC motor always proceeds exactly 30 degrees or more regardless of the presence or absence of a load. A rotor position detection signal, that is, a detection signal P4 is obtained.

【0189】このように本実施例では、ロータ位置検出
手段44の出力に、検出すべきロータ磁極位置の信号に
加え、転流後の還流モードで現れるスパイク電圧が含ま
れている場合でも、ロータ磁極位置を適正かつ確実に検
出することができ、これにより、常に正常な運転を行う
ことができる。
As described above, in the present embodiment, even if the output of the rotor position detecting means 44 includes the spike voltage appearing in the recirculation mode after commutation in addition to the signal of the rotor magnetic pole position to be detected, The position of the magnetic pole can be properly and reliably detected, whereby a normal operation can always be performed.

【0190】なお、本実施例では、論理素子により開放
相を選択しているが、本発明では、図示の構成に限定さ
れない。例えば、マイコン等を使用する場合、開放相
は、出力される駆動信号パターンにおいて一義的に決ま
るため、駆動パターンの出力と同時にマイコンから開放
相選択信号を出力し、この開放相選択信号に基づいて、
データ選択器121が、データ信号Ups+ 、Vps+ 、W
ps+ 、Ups- 、Vps- 、Wps- の各々開放期間のみを選
択し、開放相信号P2を出力するように構成してもよ
い。
In the present embodiment, the open phase is selected by the logic element, but the present invention is not limited to the illustrated configuration. For example, when a microcomputer or the like is used, the open phase is uniquely determined by the output drive signal pattern. Therefore, the open phase selection signal is output from the microcomputer simultaneously with the output of the drive pattern, and based on the open phase selection signal, ,
The data selector 121 outputs data signals Ups +, Vps +, W
Only the open periods of ps +, Ups-, Vps-, and Wps- may be selected to output the open-phase signal P2.

【0191】また、前記データ信号をマイコンに直接取
り込み、マイコン内部ですべて処理するような構成であ
ってもよい。
Further, the data signal may be directly taken into the microcomputer and processed entirely in the microcomputer.

【0192】(実施例6)以下に本発明の実施例6つい
て添付図面を参照して説明する。
Embodiment 6 Hereinafter, Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0193】図29は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の他の構成例を示すブロック図である。な
お、前述した実施例5との共通点については説明を省略
し、相違点を説明する。
FIG. 29 is a block diagram showing another example of the configuration of the brushless DC motor driving device according to the present invention. Note that description of common points with the above-described fifth embodiment will be omitted, and differences will be described.

【0194】同図に示すように、本実施例のブラシレス
DCモータの駆動装置は、ロータ位置検出手段44から
の磁極位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された
検出信号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数
を検出し、この回転数に基づいて、適切な位相シフト量
を設定することによって、高効率で広範囲な運転を可能
としたものである。
As shown in the figure, the brushless DC motor driving apparatus of the present embodiment uses a brushless DC motor based on a detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp, Wp from the rotor position detection means 44. By detecting the number of rotations of the motor 40 and setting an appropriate phase shift amount based on the number of rotations, a wide range of operation can be performed with high efficiency.

【0195】本実施例では、エッジ検出手段73の出力
側に、制御部(シフト量設定手段)400が接続され、
制御部400の出力側に、出力パターン発生回路9が接
続されている。この場合、エッジ検出手段73から制御
部400に検出信号P4が入力され、制御部400は、
この検出信号P4に基づいて、出力パターン発生回路9
の作動を制御する。
In this embodiment, a control section (shift amount setting means) 400 is connected to the output side of the edge detecting means 73,
The output side of the control section 400 is connected to the output pattern generation circuit 9. In this case, the detection signal P4 is input to the control unit 400 from the edge detection unit 73, and the control unit 400
Based on the detection signal P4, the output pattern generation circuit 9
Controls the operation of

【0196】この制御部400は、例えば、各入力信号
をデジタル信号に変換するA/D変換器、I/Oポー
ト、タイマカウンタ(タイマ)、CPUおよびROMや
EEPROM等のメモリ等を備えたマイクロコンピュー
タで構成されており、エッジ検出手段73からの検出信
号P4等に基づき適切な位相シフト量を設定するように
なっている。
The control unit 400 includes, for example, an A / D converter for converting each input signal into a digital signal, an I / O port, a timer counter (timer), a CPU, and a microcontroller including a memory such as a ROM or an EEPROM. An appropriate phase shift amount is set based on a detection signal P4 and the like from the edge detection means 73.

【0197】この場合、制御部400からの最終的に補
正処理された位相シフト量によって決定されるタイミン
グで、転流信号が出力され、この転流信号に基づき、出
力パターン発生回路9から、次の駆動信号パターンTa
d+ 、Tbd+ 、Tcd+ 、Tad- 、Tbd- 、Tc
d- が出力されるようになっている。
In this case, a commutation signal is output at a timing determined by the phase shift amount finally corrected from the control unit 400, and the output pattern generation circuit 9 outputs the commutation signal based on the commutation signal. Drive signal pattern Ta
d +, Tbd +, Tcd +, Tad-, Tbd-, Tc
d- is output.

【0198】具体的には、表面磁石型ロータ構造のブラ
シレスDCモータの駆動(id=0制御)をする場合に
は、例えば、ロータ位置検出手段44による検出点(検
出時点)を電気角で30度進むように設定し、制御部4
00により30度シフトする(遅らせる)。これによ
り、常に進角0度の位置での駆動(転流)が可能とな
る。
Specifically, when the brushless DC motor having the surface magnet type rotor structure is driven (id = 0 control), for example, the detection point (detection time point) of the rotor position detection means 44 is set to 30 electrical degrees. Control unit 4
00 shifts (delays) 30 degrees. Thus, driving (commutation) at the position where the advance angle is always 0 degrees becomes possible.

【0199】また、磁石埋め込み型ロータ構造のブラシ
レスDCモータの駆動において、高回転領域での運転範
囲を拡大させる場合(弱め界磁制御)には、例えば、下
記のようにすればよい。
In driving the brushless DC motor having the magnet-embedded rotor structure, when the operating range in the high rotation region is expanded (field weakening control), for example, the following may be performed.

【0200】ロータ位置検出手段44による検出点を電
気角で40度以上進むように設定し、低・中回転領域で
は、制御部400により所定角度シフトし、例えば、進
角が20度進む位置で駆動し、リラクタンストルクを活
かした効率の良い運転を行う。一方、高回転領域では、
制御部400により回転数に応じて所定角度シフトす
る。これにより、シフト0、すなわち、進角が40度以
上進む位置まで、運転範囲が拡大される。
The detection point of the rotor position detection means 44 is set so as to advance by an electrical angle of 40 degrees or more. In the low / medium rotation range, the control unit 400 shifts the detection point by a predetermined angle. Drive and perform efficient operation utilizing reluctance torque. On the other hand, in the high rotation region,
The control unit 400 shifts by a predetermined angle according to the rotation speed. Thereby, the operating range is expanded to the shift 0, that is, the position where the advance angle advances by 40 degrees or more.

【0201】なお、前記低・中回転領域での位相シフト
量(シフト量)は、本来、モータ電流、または負荷トル
ク等に基づいて決定しなければならないが、本実施例で
は、定格負荷での効率が良くなるような位相シフト量を
低・中回転領域において設定している。
Note that the phase shift amount (shift amount) in the low / medium rotation region must originally be determined based on the motor current, load torque, and the like. The amount of phase shift that improves the efficiency is set in the low / medium rotation region.

【0202】次に、ブラシレスDCモータ40の駆動制
御における転流タイミングの制御について説明する。
Next, the control of the commutation timing in the drive control of the brushless DC motor 40 will be described.

【0203】図30は、1転流サイクルにおける制御部
400の動作を示すフローチャートである。以下、この
フローチャートに基づいて説明する。
FIG. 30 is a flowchart showing the operation of control section 400 in one commutation cycle. Hereinafter, description will be made based on this flowchart.

【0204】まず、ロータ位置検出手段44からの磁極
位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された検出信
号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数(ロー
タ42の回転数)を計測し、その回転数を読み込む(ス
テップS101)。
First, the rotational speed of the brushless DC motor 40 (the rotational speed of the rotor 42) is measured from the detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp, Wp from the rotor position detecting means 44, and The rotation speed is read (step S101).

【0205】このステップS101では、隣接する2つ
の検出信号P4の間隔、すなわち、検出信号P4の立ち
上がりから次の検出信号P4の立ち上がりまでの時間を
計測し、その計測値に基づいて、ブラシレスDCモータ
40の回転数を算出する。
In this step S101, the interval between two adjacent detection signals P4, that is, the time from the rise of the detection signal P4 to the rise of the next detection signal P4 is measured, and based on the measured value, the brushless DC motor is measured. The rotation speed of 40 is calculated.

【0206】次いで、この回転数に基づいて、制御部4
00に内蔵されたメモリから位相シフト量のデータを読
み出す(ステップS102)。
Next, based on the rotation speed, the control unit 4
The data of the amount of phase shift is read from the memory built in 00 (step S102).

【0207】この場合、前記メモリには、予め、実験等
により収集された回転数に対応する位相シフト量のデー
タがテーブル化されて記憶されており、このステップS
102では、そのメモリから回転数に対応した適切な位
相シフト量のデータが読み出される。なお、前記位相シ
フト量のデータは、時間に換算されたデータとして記憶
されている。
In this case, the memory previously stores data of the phase shift amount corresponding to the rotational speed collected in an experiment or the like in the form of a table.
At 102, data of an appropriate phase shift amount corresponding to the rotation speed is read from the memory. The data of the phase shift amount is stored as time converted data.

【0208】次いで、前記読み出された位相シフト量に
基づいて、タイマ時間を設定する(ステップS10
3)。
Next, a timer time is set based on the read phase shift amount (step S10).
3).

【0209】次いで、タイマカウントを開始する(ステ
ップS104)。
Next, timer counting is started (step S104).

【0210】次いで、タイマ時間が経過した(タイムア
ップ)か否かを判定する(ステップS105)。
Next, it is determined whether or not the timer time has elapsed (time-up) (step S105).

【0211】前記ステップS105において、タイマ時
間経過前と判断した場合には、ステップS104に戻
り、タイマカウントを続行し(ステップS104)、再
度、タイマ時間が経過したか否かを判定する(ステップ
S105)。
If it is determined in step S105 that the timer time has not elapsed, the process returns to step S104 to continue counting the timer (step S104), and determines again whether the timer time has elapsed (step S105). ).

【0212】前記ステップS105において、タイマ時
間経過と判断した場合には、転流信号を出力する(ステ
ップS106)。
When it is determined in step S105 that the timer time has elapsed, a commutation signal is output (step S106).

【0213】以上で、この1転流サイクルのプログラム
(制御動作)を終了する。
Thus, the program (control operation) for one commutation cycle is completed.

【0214】このように、本実施例では、ロータ位置検
出手段44による検出点が電気角で30度以上進むよう
に設定できるので、ブラシレスDCモータ40の運転範
囲が広がる。
As described above, in this embodiment, since the detection point by the rotor position detection means 44 can be set so as to advance by 30 electrical degrees or more, the operating range of the brushless DC motor 40 is widened.

【0215】また、制御部400により転流のポイント
を所定角度シフトする(遅らせる)ことができるので、
低・中回転領域での運転効率を向上させることができ
る。
Further, the point of commutation can be shifted (delayed) by a predetermined angle by the control unit 400.
Operation efficiency in the low / medium rotation range can be improved.

【0216】そして、位相シフト量(転流を遅らせる時
間)が、回転数に応じて自動的に設定されるので、より
精密な運転制御を容易、かつ確実に行うことができる。
Since the amount of phase shift (time to delay commutation) is automatically set according to the number of revolutions, more precise operation control can be performed easily and reliably.

【0217】なお、本実施例では、制御部400は、主
に、回転数の読み込み、位相シフトのデータの記憶、タ
イマカウント等を行っているが、本発明では、これらの
他、PWM制御回路10、出力パターン発生回路9の動
作、回転数指令11の読み込み、その他デジタル信号の
処理等を制御部400が一括して行うように構成しても
よい。
In the present embodiment, the control section 400 mainly performs reading of the number of revolutions, storage of phase shift data, timer counting, and the like. In the present invention, in addition to these, the PWM control circuit 10, the operation of the output pattern generation circuit 9, the reading of the rotational speed command 11, the processing of other digital signals, and the like may be performed by the control unit 400 collectively.

【0218】(実施例7)以下に本発明の実施例7つい
て添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 7) Embodiment 7 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0219】図31は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の他の構成例を示すブロック図である。な
お、前述した実施例6との共通点については説明を省略
し、相違点を説明する。
FIG. 31 is a block diagram showing another example of the configuration of the brushless DC motor driving apparatus according to the present invention. The description of the common points with the above-described sixth embodiment will be omitted, and different points will be described.

【0220】同図に示すように、本実施例のブラシレス
DCモータの駆動装置は、前記実施例6の構成に加え、
モータ電流を検出する電流検出手段401を有してい
る。この場合、モータ電流は、電流検出手段401によ
って検出され、そのモータ電流の検出値(モータ電流
値)は、電流検出手段401から制御部400に入力さ
れる。
As shown in the figure, the brushless DC motor driving apparatus according to the present embodiment has the same structure as that of the sixth embodiment.
It has a current detecting means 401 for detecting a motor current. In this case, the motor current is detected by the current detecting unit 401, and the detected value of the motor current (motor current value) is input from the current detecting unit 401 to the control unit 400.

【0221】次に、ブラシレスDCモータ40の駆動制
御における転流タイミングの制御について説明する。
Next, control of commutation timing in drive control of the brushless DC motor 40 will be described.

【0222】図32は、1転流サイクルにおける制御部
400の動作を示すフローチャートである。以下、この
フローチャートに基づいて説明する。
FIG. 32 is a flowchart showing the operation of control section 400 in one commutation cycle. Hereinafter, description will be made based on this flowchart.

【0223】まず、ロータ位置検出手段44からの磁極
位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された検出信
号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数(ロー
タ42の回転数)を計測し、その回転数を読み込む(ス
テップP101)。
First, the rotation speed of the brushless DC motor 40 (the rotation speed of the rotor 42) is measured from the detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp, Wp from the rotor position detection means 44, and The rotation speed is read (step P101).

【0224】このステップP101では、隣接する2つ
の検出信号P4の間隔、すなわち、検出信号P4の立ち
上がりから次の検出信号P4の立ち上がりまでの時間を
計測し、その計測値に基づいて、ブラシレスDCモータ
40の回転数を算出する。
In step P101, the interval between two adjacent detection signals P4, that is, the time from the rise of the detection signal P4 to the rise of the next detection signal P4 is measured, and based on the measured value, the brushless DC motor The rotation speed of 40 is calculated.

【0225】次いで、モータ電流値を読み込む(ステッ
プP102)。
Next, the motor current value is read (step P102).

【0226】次いで、前記回転数とモータ電流値とに基
づいて、制御部400に内蔵されたメモリから位相シフ
ト量のデータを読み出す(ステップP103)。
Next, based on the rotation speed and the motor current value, data of the phase shift amount is read from the memory built in the control section 400 (step P103).

【0227】この場合、前記メモリには、予め、実験等
により収集された回転数およびモータ電流値に対応する
位相シフト量のデータがテーブル化されて記憶されてお
り、このステップP103では、そのメモリから回転数
およびモータ電流値に対応した適切な位相シフト量のデ
ータが読み出される。なお、前記位相シフト量のデータ
は、時間に換算されたデータとして記憶されている。
In this case, the memory previously stores data of the number of rotations and the amount of phase shift corresponding to the motor current value collected in an experiment or the like in the form of a table. , Data of an appropriate phase shift amount corresponding to the rotation speed and the motor current value is read. The data of the phase shift amount is stored as time converted data.

【0228】次いで、前記読み出された位相シフト量に
基づいて、タイマ時間を設定する(ステップP10
4)。
Next, a timer time is set based on the read phase shift amount (step P10).
4).

【0229】次いで、タイマカウントを開始する(ステ
ップP105)。
Next, timer counting is started (step P105).

【0230】次いで、タイマ時間が経過した(タイムア
ップ)か否かを判定する(ステップP106)。
Next, it is determined whether or not the timer time has elapsed (time-up) (step P106).

【0231】前記ステップP106において、タイマ時
間経過前と判断した場合には、ステップP105に戻
り、タイマカウントを続行し(ステップP105)、再
度、タイマ時間が経過したか否かを判定する(ステップ
P106)。
If it is determined in step P106 that the timer time has not elapsed, the process returns to step P105 to continue counting the timer (step P105), and again determines whether the timer time has elapsed (step P106). ).

【0232】前記ステップP106において、タイマ時
間経過と判断した場合には、転流信号を出力する(ステ
ップP107)。
If it is determined in step P106 that the timer time has elapsed, a commutation signal is output (step P107).

【0233】以上で、この1転流サイクルのプログラム
(制御動作)を終了する。
Thus, the program (control operation) for one commutation cycle is completed.

【0234】このように、本実施例でも前述した実施例
6と同様に、ロータ位置検出手段44による検出点が電
気角で30度以上進むように設定できるので、ブラシレ
スDCモータ40の運転範囲が広がり、制御部400に
より転流のポイントを所定角度シフトする(遅らせる)
ことができるので、低・中回転領域での運転効率を向上
させることができる。
As described above, in this embodiment, similarly to the above-described sixth embodiment, the detection point by the rotor position detection means 44 can be set so as to advance by an electrical angle of 30 degrees or more. Spreads and shifts (delays) the commutation point by a predetermined angle by the control unit 400.
Therefore, the operation efficiency in the low / medium rotation range can be improved.

【0235】また、本実施例では、位相シフト量(転流
を遅らせる時間)が、回転数およびモータ電流値に応じ
て自動的に設定されるので、より精密な運転制御を容
易、かつ確実に行うことができる。
Further, in this embodiment, since the amount of phase shift (time for delaying commutation) is automatically set according to the number of revolutions and the motor current value, more precise operation control can be easily and reliably performed. It can be carried out.

【0236】よって、高回転領域での運転範囲が拡大さ
れるとともに、特に、低・中回転領域での運転効率が向
上する。また、運転範囲全般に渡って(弱め界磁運転を
しない場合)、高効率運転が可能となる(特に、埋め込
み磁石型ロータ構造のモータの場合に有利である)。
Accordingly, the operating range in the high rotation region is expanded, and the operation efficiency particularly in the low / middle rotation region is improved. Further, over the entire operation range (when the field-weakening operation is not performed), high-efficiency operation becomes possible (in particular, it is advantageous in the case of a motor having an embedded magnet type rotor structure).

【0237】なお、本実施例では、制御部400は、主
に、回転数の読み込み、位相シフトのデータの記憶、タ
イマカウント、モータ電流値の読み込み(A/D変換)
等を行っているが、本発明では、これらの他、PWM制
御回路10、出力パターン発生回路9の動作、回転数指
令11の読み込み、その他デジタル信号の処理等を制御
部400が一括して行うように構成してもよい。
In this embodiment, the control section 400 mainly reads the number of revolutions, stores the data of the phase shift, counts the timer, reads the motor current value (A / D conversion).
In the present invention, the control unit 400 collectively performs the operations of the PWM control circuit 10, the output pattern generation circuit 9, the reading of the rotational speed command 11, the processing of other digital signals, and the like. It may be configured as follows.

【0238】[0238]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のブラシレ
スDCモータの駆動装置によれば、ロータ位置検出信号
を正確に電気角で30度以上進むように設定することが
できる。このため、進角を設定し得る範囲(角度範囲)
が広がり、これにより、ブラシレスDCモータの運転範
囲を拡大させることができ、また、効率を改善すること
ができる。
As described above, according to the brushless DC motor driving apparatus of the present invention, it is possible to set the rotor position detection signal so as to accurately advance the electrical angle by 30 degrees or more. Therefore, the range in which the advance angle can be set (angle range)
And the operating range of the brushless DC motor can be expanded, and the efficiency can be improved.

【0239】また、印加電圧判別手段と、第1、第2、
第3のゲイン切り替え手段とを有する場合には、第1、
第2、第3の増幅手段による線間電圧の増幅率を変更す
ることができるので、さらに運転範囲を拡大させること
ができる。
The applied voltage discriminating means includes first, second,
When the third gain switching means is provided, the first,
Since the gain of the line voltage by the second and third amplifying means can be changed, the operation range can be further expanded.

【0240】また、n個の印加電圧判別手段(nは2以
上の整数)と、n個のゲイン切り替え手段とを有する場
合には、モータ運転中に、運転範囲を段階的に拡大させ
ることが可能となる。
When n applied voltage discriminating means (n is an integer of 2 or more) and n gain switching means are provided, the operating range can be expanded stepwise during motor operation. It becomes possible.

【0241】また、前記印加電圧判別手段にヒステリシ
ス回路を付設した場合には、運転範囲を拡大し、拡大し
た領域を任意に運転することが可能となる。
When a hysteresis circuit is added to the applied voltage discriminating means, the operating range can be expanded and the expanded area can be operated arbitrarily.

【0242】また、ロータ位置検出手段からの信号を、
PWMチョッパ制御のチョップオン時に合わせて検出す
るチョップオン検出手段と、チョップオン検出手段から
の信号を開放相に合わせて選択する開放相選択手段と、
開放相選択手段からの信号に基づいて所定のエッジを検
出するエッジ検出手段とを有する場合には、特に、ロー
タの磁極位置を適正かつ確実に検出することができ、よ
って、正常な運転を行うことができる。
Also, the signal from the rotor position detecting means is
Chop-on detecting means for detecting when the chop is on in the PWM chopper control, open-phase selecting means for selecting a signal from the chop-on detecting means in accordance with the open phase,
In particular, in the case of having an edge detecting means for detecting a predetermined edge based on a signal from the open phase selecting means, the magnetic pole position of the rotor can be properly and reliably detected, and thus, a normal operation can be performed. be able to.

【0243】また、ロータ位置検出手段により所定のロ
ータの磁極位置が検出され、ロータが所定の位相シフト
量回転した後に、転流信号を出力するよう構成されてい
る場合には、容易に、ブラシレスDCモータの運転範囲
を拡大し、また、効率を向上させることができる。
In the case where the rotor position detecting means detects the magnetic pole position of a predetermined rotor and outputs a commutation signal after the rotor rotates by a predetermined phase shift amount, the brushless motor can easily be used. The operating range of the DC motor can be expanded, and the efficiency can be improved.

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

【図1】従来のセンサレスブラシレスDCモータの駆動
装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a driving device for a conventional sensorless brushless DC motor.

【図2】従来のセンサレスブラシレスDCモータの駆動
装置のロータ位置検出手段のうちの位相分を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a phase component of a rotor position detecting means of a conventional sensorless brushless DC motor driving device.

【図3】表面磁石型ロータを模式的に示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view schematically showing a surface magnet type rotor.

【図4】埋め込み磁石型ロータを模式的に示す平面図で
ある。
FIG. 4 is a plan view schematically showing an embedded magnet type rotor.

【図5】最大トルク制御を行ったときの進角θ−トルク
T特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an advance angle θ-torque T characteristic when maximum torque control is performed.

【図6】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の構
成例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a drive device for a brushless DC motor according to the present invention.

【図7】本発明におけるブラシレスDCモータの励磁パ
ターンを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an excitation pattern of the brushless DC motor according to the present invention.

【図8】本発明において、ブラシレスDCモータにおけ
る進角0度の場合のU相、V相、W相の逆起電力ea 、
eb 、ec と、駆動信号との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a U-phase, a V-phase, and a W-phase back electromotive force ea when the advance angle is 0 degree in a brushless DC motor according to the present invention;
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between eb and ec and a drive signal.

【図9】本発明におけるチョッパ制御でTa+ −Tb-
が導通時の等価回路を示す回路図である。
FIG. 9 shows Ta + −Tb− in chopper control according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when is conducting.

【図10】本発明における逆起電力の検出タイミングを
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing detection timing of back electromotive force in the present invention.

【図11】本発明におけるロータ位置検出手段の構成例
を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a rotor position detection unit according to the present invention.

【図12】本発明におけるロータ位置検出の検出タイミ
ングを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing detection timing of rotor position detection in the present invention.

【図13】図11に示す回路図における各部の信号波形
を示すタイミングチャートである。
FIG. 13 is a timing chart showing signal waveforms at various points in the circuit diagram shown in FIG. 11;

【図14】本発明におけるロータ位置検出手段の他の構
成例の主要部を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a main part of another configuration example of the rotor position detecting means in the present invention.

【図15】本発明における印加電圧判別手段の構成例を
示す回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of an applied voltage determination unit in the present invention.

【図16】本発明におけるフォトモススイッチの構成例
を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a photo MOS switch according to the present invention.

【図17】本発明におけるモータ裸特性を示すグラフで
ある。
FIG. 17 is a graph showing motor nakedness characteristics in the present invention.

【図18】本発明におけるモータ効率を示すグラフであ
る。
FIG. 18 is a graph showing motor efficiency in the present invention.

【図19】本発明におけるインバータ効率を示すグラフ
である。
FIG. 19 is a graph showing inverter efficiency according to the present invention.

【図20】本発明における第1の増幅手段の他の構成例
を示す回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram showing another configuration example of the first amplifying means in the present invention.

【図21】本発明における印加電圧判別手段の他の構成
例を示す回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram showing another configuration example of the applied voltage discriminating means in the present invention.

【図22】本発明における印加電圧判別手段およびその
近傍の回路の他の構成例を示す回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram showing another configuration example of the applied voltage discriminating means and the circuit in the vicinity thereof according to the present invention.

【図23】本発明における比較器およびフリップフロッ
プの入出力の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between input and output of a comparator and a flip-flop according to the present invention.

【図24】本発明におけるT−N特性を示すグラフであ
る。
FIG. 24 is a graph showing TN characteristics in the present invention.

【図25】本発明における駆動制御手段の構成例を示す
ブロック図である。
FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration example of a drive control unit according to the present invention.

【図26】本発明におけるチョップオン検出手段、開放
相選択手段およびエッジ検出手段の構成例を示す回路図
である。
FIG. 26 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a chop-on detection unit, an open phase selection unit, and an edge detection unit according to the present invention.

【図27】図26に示す回路の動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 27 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. 26;

【図28】本発明における真理値表を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a truth table according to the present invention.

【図29】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の
他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 29 is a block diagram showing another configuration example of the brushless DC motor driving device of the present invention.

【図30】1転流サイクルにおける制御部の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 30 is a flowchart showing the operation of the control unit in one commutation cycle.

【図31】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の
他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram showing another configuration example of the brushless DC motor driving device of the present invention.

【図32】1転流サイクルにおける制御部の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 32 is a flowchart showing the operation of the control unit in one commutation cycle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用電源 2 整流回路 3 電圧型インバータ 4 ブラシレスDCモータ 5 ロータ位置検出手段 6 ステータ電機子巻き線端 7 駆動制御手段 8 インバータドライブ回路 9 出力パターン発生回路 10 PWM制御回路 11 回転数指令 12 ヨーク 13 界磁用永久磁石 14 スリーブ 15 ヨーク 16 界磁用永久磁石 20 分圧回路 21、22 抵抗 23 コンデンサ 24 一次遅れフィルタ回路 25 抵抗 26 コンデンサ 27 比較回路 28〜30 抵抗 31 比較器 32 入力端 33 出力端 34 基準電圧 35 基準電圧 40 ブラシレスDCモータ 41 ステータ 42 ロータ 43 電圧型インバータ 44 ロータ位置検出手段 45 駆動制御手段 50a 第1の線間電圧生成手段 50b 第2の線間電圧生成手段 50c 第3の線間電圧生成手段 51〜54 抵抗 55 増幅器 56〜59 抵抗 60、65 増幅器 61〜64 抵抗 61〜64 抵抗 66a 第1の比較手段 66b 第2の比較手段 66c 第3の比較手段 70a、70b、70c 絶縁カプラ 71 チョップオン検出手段 72 開放相選択手段 73 エッジ検出手段 80a 第1の増幅手段 80b 第2の増幅手段 80c 第3の増幅手段 81、82 抵抗 83 増幅器 84、85 抵抗 86 増幅器 87、88 抵抗 89 増幅器 90a 第1のゲイン切り替え手段 90b 第2のゲイン切り替え手段 90c 第3のゲイン切り替え手段 91、93、95 抵抗 92、94、96 アナログスイッチ 101〜10n 印加電圧判別手段 100 ANDゲート 101〜103 AND回路 110 EX−ORゲート 111〜113 EX−OR回路 121 データ選択器 200 ANDゲート 201〜203 AND回路 204 三角波発生回路 205 比較器 206 LED 207 MOSFET 208 比較器 210 ORゲート 301〜30n 比較器 311、312 モノマルチ 400 制御部 401 電流検出手段 402 比較器 501 フリップフロップ S101〜S106 ステップ P101〜P107 ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Rectifier circuit 3 Voltage-type inverter 4 Brushless DC motor 5 Rotor position detecting means 6 Stator armature winding end 7 Drive control means 8 Inverter drive circuit 9 Output pattern generation circuit 10 PWM control circuit 11 Revolution number command 12 Yoke 13 Field permanent magnet 14 Sleeve 15 Yoke 16 Field permanent magnet 20 Voltage dividing circuit 21, 22 Resistor 23 Capacitor 24 First-order lag filter circuit 25 Resistance 26 Capacitor 27 Comparison circuit 28-30 Resistance 31 Comparator 32 Input terminal 33 Output terminal 34 reference voltage 35 reference voltage 40 brushless DC motor 41 stator 42 rotor 43 voltage type inverter 44 rotor position detecting means 45 drive control means 50a first line voltage generating means 50b second line voltage generating means 50c third line Voltage generator 51 to 54 resistor 55 amplifier 56 to 59 resistor 60, 65 amplifier 61 to 64 resistor 61 to 64 resistor 66a first comparing means 66b second comparing means 66c third comparing means 70a, 70b, 70c insulating coupler 71 chop-on Detecting means 72 open phase selecting means 73 edge detecting means 80a first amplifying means 80b second amplifying means 80c third amplifying means 81, 82 resistor 83 amplifier 84, 85 resistor 86 amplifier 87, 88 resistor 89 amplifier 90a first Gain switching means 90b second gain switching means 90c third gain switching means 91, 93, 95 resistors 92, 94, 96 analog switches 101-10n applied voltage discriminating means 100 AND gates 101-103 AND circuit 110 EX-OR Gates 111-113 EX- R circuit 121 Data selector 200 AND gate 201 to 203 AND circuit 204 Triangular wave generation circuit 205 Comparator 206 LED 207 MOSFET 208 Comparator 210 OR gate 301 to 30n Comparator 311 312 Mono multi 400 Control section 401 Current detection means 402 Comparison Device 501 flip-flop S101 to S106 step P101 to P107 step

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/08 H02P 6/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 6/08 H02P 6/18

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3相の電機子巻き線U、V、Wをスター
結線したステータと、磁路を形成するヨークに埋め込ま
れた永久磁石によって磁極対を構成するロータと、複数
個の半導体スイッチング素子を備えた120度通電型の
インバータと、前記ステータの電機子巻き線端に発生す
る端子電圧を検出し前記ロータの磁極位置に対応する信
号を生成するロータ位置検出手段と、前記ロータ位置検
出手段からの信号に基づいて、前記インバータでPWM
チョッパ制御による速度調整を行う駆動制御手段とを有
するブラシレスDCモータの駆動装置において、 前記ロータ位置検出手段は、前記ステータの電機子巻き
線端の端子電圧に基づいて、電機子巻き線W−U間の線
間電圧Vw−uを生成する第1の線間電圧生成手段と、 電機子巻き線U−V間の線間電圧Vu−vを生成する第
2の線間電圧生成手段と、 電機子巻き線V−W間の線間電圧Vv−wを生成する第
3の線間電圧生成手段と、 前記第1の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
w−uに関する信号を増幅する第1の増幅手段と、前記
第2の線間電圧生成手段から出力された線間電圧Vu−
vに関する信号を増幅する第2の増幅手段と、 前記第3の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
v−wに関する信号を増幅する第3の増幅手段と、 前記線間電圧Vw−uに関する信号と前記第2の増幅手
段から出力された信号とを比較する第1の比較手段と、 前記線間電圧Vu−vに関する信号と前記第3の増幅手
段から出力された信号とを比較する第2の比較手段と、 前記線間電圧Vv−wに関する信号と前記第1の増幅手
段から出力された信号とを比較する第3の比較手段とを
有し、 前記ロータ位置検出手段は、前記第1、第2および第3
の増幅手段の増幅率を設定することによって定められ
る、前記ロータの磁石によるトルクとリラクタンストル
クの合成が最大となる電流位相角θでのロータの位置検
出を行うことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動
装置。
1. A stator in which three-phase armature windings U, V, and W are star-connected, a rotor that forms a magnetic pole pair by a permanent magnet embedded in a yoke that forms a magnetic path, and a plurality of semiconductor switching devices. A 120-degree conduction type inverter having an element, rotor position detecting means for detecting a terminal voltage generated at an armature winding end of the stator and generating a signal corresponding to a magnetic pole position of the rotor, and the rotor position detection Based on the signal from the means,
In a brushless DC motor drive device having a drive control unit that performs speed adjustment by chopper control, the rotor position detection unit detects armature winding WU based on a terminal voltage of an armature winding end of the stator. A first line voltage generating unit for generating a line voltage Vw-u between the first and second lines; a second line voltage generating unit for generating a line voltage Vu-v between the armature windings U and V; Third line voltage generating means for generating a line voltage Vv-w between the child windings V and W, and a line voltage V output from the first line voltage generating means
a first amplifying means for amplifying a signal relating to w-u, and a line voltage Vu- output from the second line voltage generating means.
a second amplifying means for amplifying a signal relating to v, and a line voltage V output from the third line voltage generating means.
a third amplifying means for amplifying a signal related to vw, a first comparing means for comparing a signal related to the line voltage Vw-u and a signal output from the second amplifying means, A second comparing unit that compares a signal related to a voltage Vu-v with a signal output from the third amplifying unit; a signal related to the line voltage Vv-w and a signal output from the first amplifying unit And a third comparing means for comparing the first, second and third rotor positions with each other.
A brushless DC motor characterized in that the position of the rotor is detected at a current phase angle θ at which the combination of the torque and the reluctance torque by the magnet of the rotor is determined by setting the amplification factor of the amplifying means. Drive.
【請求項2】 前記ロータ位置検出手段は、前記電流位
相角θが電気角で30度以上進んだ所定の前記ロータの
磁極位置を検出するよう構成されている請求項1に記載
のブラシレスDCモータの駆動装置。
2. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotor position detecting means is configured to detect a predetermined magnetic pole position of the rotor at which the current phase angle θ is advanced by 30 degrees or more in electrical angle. Drive.
【請求項3】 前記第1の比較手段は、前記線間電圧V
w−uに関する信号が前記第2の増幅手段から出力され
た信号より大の場合にハイレベルの信号を出力し、前記
第2の比較手段は、前記線間電圧Vu−vに関する信号
が前記第3の増幅手段から出力された信号より大の場合
にハイレベルの信号を出力し、前記第3の比較手段は、
前記線間電圧Vv−wに関する信号が前記第1の増幅手
段から出力された信号より大の場合にハイレベルの信号
を出力するように構成されている請求項1または2に記
載のブラシレスDCモータの駆動装置。
3. The method according to claim 1, wherein the first comparing unit is configured to output the line voltage V
When the signal related to wu is larger than the signal output from the second amplifying means, a high-level signal is output, and the second comparing means determines that the signal related to the line voltage Vu-v A high-level signal is output when the signal is larger than the signal output from the third amplifying means.
3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein a high-level signal is output when a signal related to the line voltage Vv-w is larger than a signal output from the first amplifying unit. 4. Drive.
【請求項4】 前記ロータ位置検出手段は、モータ印加
電圧を判別する印加電圧判別手段と、この印加電圧判別
手段からの信号に基づいて前記第1、第2、および第3
の増幅手段のゲインを変える、第1、第2および第3の
ゲイン切り替え手段とを有する請求項1ないし3のいず
れかに記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
4. An applied voltage discriminating means for discriminating a motor applied voltage, and said first, second, and third rotor position detecting means based on a signal from said applied voltage discriminating means.
4. The brushless DC motor drive device according to claim 1, further comprising first, second, and third gain switching means for changing a gain of said amplification means.
【請求項5】 前記ロータ位置検出手段は、モータ印加
電圧を判別するn個(nは2以上の整数)の印加電圧判
別手段と、この印加電圧判別手段からの信号に基づいて
前記第1、第2および第3の増幅手段のゲインを変え
る、n個のゲイン切り替え手段とを有する請求項1ない
し3のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動装
置。
5. The rotor position detecting means includes: n (n is an integer of 2 or more) applied voltage determining means for determining a motor applied voltage; and 4. The brushless DC motor driving device according to claim 1, further comprising n gain switching means for changing the gains of the second and third amplification means.
【請求項6】 前記印加電圧判別手段に、ヒステリシス
回路が付設されている請求項4または5に記載のブラシ
レスDCモータの駆動装置。
6. The brushless DC motor driving device according to claim 4, wherein a hysteresis circuit is additionally provided to said applied voltage determining means.
【請求項7】 前記駆動制御手段は、前記ロータ位置検
出手段からの信号を、PWMチョッパ制御のチョップオ
ン時に合わせて検出するチョップオン検出手段と、前記
チョップオン検出手段からの信号を開放相に合わせて選
択する開放相選択手段と、前記開放相選択手段からの信
号に基づいて所定のエッジを検出するエッジ検出手段と
を有する請求項1ないし6のいずれかに記載のブラシレ
スDCモータの駆動装置。
7. The drive control means includes: a chop-on detection means for detecting a signal from the rotor position detection means at the time of chop-on of PWM chopper control; and a signal from the chop-on detection means in an open phase. 7. The brushless DC motor drive device according to claim 1, further comprising: an open phase selecting unit that selects the combination, and an edge detecting unit that detects a predetermined edge based on a signal from the open phase selecting unit. .
【請求項8】 前記ロータ位置検出手段により所定の前
記ロータの磁極位置が検出されたとき、この検出に同期
して、転流信号を出力するよう構成されている請求項1
ないし7のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆
動装置。
8. When a predetermined magnetic pole position of the rotor is detected by the rotor position detecting means, a commutation signal is output in synchronization with the detection.
8. The driving device for a brushless DC motor according to any one of claims 7 to 7.
【請求項9】 前記ロータ位置検出手段により所定の前
記ロータの磁極位置が検出されたときから、前記ロータ
が所定の位相シフト量回転した後に、転流信号を出力す
るよう構成されている請求項1ないし7のいずれかに記
載のブラシレスDCモータの駆動装置。
9. A commutation signal is output after the rotor has rotated by a predetermined phase shift amount from when a predetermined magnetic pole position of the rotor is detected by the rotor position detection means. 8. The driving device for a brushless DC motor according to any one of 1 to 7.
【請求項10】 前記位相シフト量を設定するシフト量
設定手段を有する請求項9に記載のブラシレスDCモー
タの駆動装置。
10. The brushless DC motor driving device according to claim 9, further comprising a shift amount setting means for setting the phase shift amount.
【請求項11】 前記シフト量設定手段による位相シフ
ト量の設定は、少なくとも前記ロータの回転数に応じて
変更される請求項10に記載のブラシレスDCモータの
駆動装置。
11. The brushless DC motor drive device according to claim 10, wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed at least in accordance with the rotation speed of the rotor.
【請求項12】 前記シフト量設定手段による位相シフ
ト量の設定は、前記ロータの回転数およびモータ電流に
応じて変更される請求項10に記載のブラシレスDCモ
ータの駆動装置。
12. The brushless DC motor driving device according to claim 10, wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed according to the rotation speed of the rotor and a motor current.
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