JP3541861B2 - DC brushless motor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DCブラシレスモータの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
DCブラシレスモータはDCモータの整流とブラシの役目をインバータ等の手段によって電子的に行うモータであり、ロータの磁極位置をステータに取り付けたホール素子によって検出し、各磁極とステータ巻線電流との間のトルクが最大となるように励磁パターンを形成している。
【0003】
図7は従来のDCブラシレスモータの概略構成図であり、4極の磁極を持つロータ1と3相の励磁コイル2を持つステータ4とを備えた例である。このDCブラシレスモータでは、ステータ4に3個のホール素子3A,3B,3Cを120度間隔(あるいは60度間隔)で配置し、各ホール素子からのホール素子信号をインバータ5に送り、このインバータ5はホール素子信号を用いてドライブ信号を形成し各励磁コイル2の駆動を行う。
【0004】
図8はモータおよびインバータの構成を説明する概略ブロック図である。図8に示すモータは3相の励磁コイルU,V,Wと3個のホール素子3A,3B,3Cとを備え、インバータ5はホール素子信号を入力してホール素子検出信号を出力するホール素子信号検出手段51と該ホール素子検出信号によって励磁パターンを形成する励磁パターン形成手段54と該励磁パターンに従ってドライブ信号を形成するドライブ信号形成手段56を備える。
【0005】
図9はホール素子検出信号と励磁パターンとの関係を説明する図である。図9において、ホール素子3A,3B,3Cはロータが回転するとロータ位置に応じて位相のずれたホール素子信号を検出する。位相のずれ角度はホール素子3A,3B,3Cの配置間隔に応じて定まる。インバータ5中のホール素子信号検出手段51はホール素子信号からホール素子検出信号A,B,Cを形成する。励磁パターン形成手段54は、このホール素子検出信号を基にしてロータ位置に対して図示するような極性の磁束が形成されるように励磁パターンを形成する。励磁コイルU,V,Wは図中の(1)〜(6)に示すタイミングで励磁を切替えることによってロータの駆動を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のDCブラシレスモータでは、ロータ位置の検出の点で問題がある。従来のDCブラシレスモータでは、ロータ位置の検出を行うために、、ホール素子を各相の励磁コイルに対応して配置し、各励磁コイルに対するロータの磁極位置をそれぞれのホール素子によって検出する構成としている。そのため、モータに複数個のホール素子を組み込む必要があり、さらにこれらのホール素子は等間隔に配置する必要がある。このため、構成要素の個数が増加し、また、等間隔に配置するための組み立ての精度が要求されるとうい欠点が生じる。さらに、モータに配置したホール素子の全ての検出信号をインバータ側に取り込むために、モータとインバータとの間に設置する信号線の本数が増加するという欠点も生じる。
【0007】
そこで、本発明は前記した従来のDCブラシレスモータの問題点を解決し、1個の検出素子でロータ位置の検出を行い、モータの駆動を行うことができるDCブラシレスモータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁極を備えたロータと各相の励磁コイルを備えたステータとを備えたDCブラシレスモータにおいて、ステータ側に1個のロータ位置検出手段を設け、ロータ位置検出手段の1つの検出信号を用いて各相の励磁コイルを駆動する励磁パターンを形成する励磁パターン形成手段を備えることによって、前記目的を達成する。
【0009】
本発明のDCブラシレスモータにおいて、ロータが回転すると、ロータ位置検出手段はロータの磁極による磁極変化を検出し検出信号を出力する。この検出信号は、ロータ位置検出手段が設置されている励磁コイルに対するロータの磁極位置を表している。励磁パターン形成手段は、このロータ位置検出手段からの1つの検出信号を用いて、ロータ位置検出手段が設置れていない励磁コイルに対するロータの磁極位置を予測し、モータが備える各相の励磁コイルを駆動する励磁パターンを形成する。DCブラシレスモータは、形成した励磁パターンに従って励磁コイルを励磁してロータの駆動を行う。
【0010】
本発明の第1の実施態様では、ロータ位置検出手段はホール素子を含むものであり、ホール素子やホールIC等によってロータの磁極による磁極変化を検出し、ロータ位置の検出を行うことができる。
本発明の第2の実施態様では、励磁パターン形成手段はロータ位置検出手段から出力される1つの検出信号から各相の励磁コイルに対するロータ位置を表す疑似信号を予測して形成するものであり、これによって、1個のロータ位置検出手段によって、各相の励磁コイルに対するロータ位置を表す信号を求めることができる。
【0011】
本発明の第3の実施態様は、励磁パターン形成手段はロータ位置検出手段から出力される1つの検出信号を用い、該検出信号の1周期前の信号長から次の周期の検出信号の信号長および位相を予測して疑似信号を形成し、該疑似信号を各相の励磁コイルに対するロータ位置を表す信号とするものであり、これによって、1個のロータ位置検出手段によって、各相の励磁コイルに対するロータ位置を表す信号を求めることができる。
【0012】
本発明の第4の実施態様は、始動用励磁パターン形成手段を備えるものであり、始動用励磁パターンを励磁コイルに供給することによって、励磁パターン形成手段からの励磁パターンを用いることなくロータの始動を行うことができる。 本発明の第5の実施態様は、始動用励磁パターン形成手段は励磁間隔が徐々に短くなる励磁パターンを形成するものであり、これによって、ロータ位置に無関係にロータの始動を行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。
本発明の実施の形態の構成例について、図1,2を用いて説明する。図1は本発明のDCブラシレスモータの一実施形態の構成を説明するブロック図であり、モータおよびインバータの構成を示している。図1において、示すモータは3相の励磁コイルU,V,Wと1個のロータ位置検出手段3とを備える。なお、以下ょ説明ではロータ位置検出手段3としてホール素子を例として説明するが、ホール素子に限らずホールIC等の磁極変化を検出する手段を用いることができる。
【0014】
また、インバータ5はホール素子信号を入力してホール素子検出信号を出力するホール素子信号検出手段51と、ホール素子検出信号の周期間隔を測定するタイマ手段52と、静止状態のロータを始動させるための励磁パターンを形成する始動用励磁パターン形成手段53と、ホール素子検出信号および疑似信号によって励磁パターンを形成する励磁パターン形成手段54と、始動用励磁パターン形成手段53からの始動用励磁パターンと励磁パターン形成手段54からの励磁パターンの選択を行う励磁パターン選択手段55と、選択された励磁パターンに従ってドライブ信号を形成するドライブ信号形成手段56を備える。なお、タイマ手段52,始動用励磁パターン形成手段53,励磁パターン形成手段54,および励磁パターン選択手段55等の各手段は必要に応じてマイクロコンピュータ内に選択的に設けることができる。
【0015】
図2はロータ位置検出手段のモータにおける配置を説明する図である。図2に示すモータの構成は、前記図7と同様に、4極の磁極を持つロータ1と3相の励磁コイル2を持つステータ4とを備えた例である。本発明のDCブラシレスモータでは、ステータ2にロータ位置検出手段として1個のホール素子3を配置し、該ホール素子3からのホール素子信号をインバータ5に送り、インバータ5はホール素子信号を用いてドライブ信号を形成し各相の励磁コイル2の駆動を行う。
【0016】
図3はホール素子検出信号と疑似信号と励磁パターンとの関係を説明する図である。図1,図2,図3において、ロータが回転すると、ホール素子3はロータ位置に応じてホール素子信号を検出し、インバータ5中のホール素子信号検出手段51に送る。ホール素子信号検出手段51はホール素子信号を波形処理してホール素子検出信号を形成し、タイマ手段52および始動用励磁パターン形成手段53に送る。
【0017】
ホール素子信号検出手段51が形成するホール素子信号は、ホール素子3が設置されいる励磁コイルに対する磁極変化のみを検出しており、その他のホール素子が設置されていない励磁コイルに対する磁極変化は検出されない。そこで、本発明では、タイマ手段52によって検出されない信号について予測し疑似信号を形成する。
【0018】
タイマ手段52は、ホール素子検出信号の周期間隔を測定し、ロータのN極およびS極が検出されている時間間隔を測定する。この時間間隔は例えば該時間間隔内で計数する計数値として出力される。このタイマ手段52が求めるホール素子検出信号の周期間隔は、ホール素子3が設置されている励磁コイルに対する磁極変化であり、他のホール素子が設置されていない励磁コイルに対する磁極変化は測定されない。そこで、タイマ手段52は求めたホール素子検出信号の周期間隔を基にして、実際には測定していないホール素子検出信号を予測し、疑似信号a,b,cとして形成する。なお、疑似信号aはホール素子検出信号そのものを用いることができる。
【0019】
励磁パターン作成手段54は、この疑似信号a,b,cを基にしてロータ位置に対して図3に示すような極性の磁束が形成されるように励磁パターンを形成する。励磁コイルU,V,Wは図中の(1)〜(6)に示すタイミングで励磁を切替えることによってロータの駆動を行う。
【0020】
また、本発明の実施の形態において、始動用励磁パターン形成手段53はロータを静止状態から始動させるための励磁パターンを形成する手段である。この始動用励磁パターンおよび励磁パターン形成手段54からの励磁パターンは、励磁パターン選択手段55で選択されてドライブ信号形成手段56に送られる。ドライブ信号形成手段56は送られた励磁パターンに従ってドライブ信号を形成し、励磁電流を各相の励磁コイル2に供給して駆動を行う。
【0021】
次に、本発明のDCブラシレスモータの動作について説明する。図4は、本発明のDCブラシレスモータの動作を説明するためのフローチャートであり、図5は始動時における動作を説明する図であり、図6は始動後の動作を説明する図である。
はじめに、始動用励磁パターンによる励磁コイルの駆動によって、モータの始動を行う。このとき、励磁パターン選択手段55は、始動用励磁パターン形成手段53から励磁パターン選択信号を受け、始動用励磁パターン形成手段53からの始動用励磁パターンを選択してドライブ信号形成手段56に送る。始動用励磁パターンは、図5は始動用励磁パターンを示すように、徐々に励磁間隔が短くなる励磁パターンにより構成することができる。図5では励磁間隔をTAからTDまで順に短く形成している。この始動用励磁パターンは、ロータ位置に無関係に励磁コイルに供給される。DCブラシレスモータは基本的には同期駆動により駆動されるが低速の場合には非同期による駆動が可能であり、長い励磁間隔から短い励磁間隔に徐々に変化する始動用励磁パターンで励磁を行うことによってロータの回転を開始することができる。このロータの開始は、タイマ手段52が計数するパルス長Tnが所定の値T0より短くなったことによって確認することができる(ステップS1,2)。
【0022】
ロータが回転を開始した後、ホール素子信号の変化を検出し(ステップS3)、タイマをスタートさせる。例えば、静止時におけるロータ位置によりホール素子信号がSとなっている場合には、ホール素子検出信号がSからNに変化したときにタイマをスタートさせ、パルスの計数を開始する(ステップS4)。
【0023】
次にホール素子の信号が変化する時点を検出してこの区間における周期をパルス長として求める。図6の場合にはホール素子検出信号はNからSに変化した時点を検出する(ステップS5)。この時点で、疑似信号a,b,cの初期化を行う。この時点における疑似信号の初期化は、疑似信号aをオフとし、疑似信号bをオンとし、疑似信号cをオフとcとすることにより行うことができる(ステップS6)。また、ステップS5の時点においてタイマが計数したパルス長Taを求める。このパルス長Taは初期化前の周期における周期間隔である。なお、タイマはパルス長の取得の後、リセット等によって現在の周期間隔を測定を開始する(ステップS7)。
【0024】
この時点のホール素子信号の変化がNからSの場合には以下のステップS9からステップS12の処理により疑似信号を順次形成し、またホール素子信号の変化がSからNの場合には以下のステップS9,ステップS14,ステップS11,ステップS15の処理により疑似信号を順次形成する(ステップS8)。
【0025】
図6の場合はホール素子信号の変化がNからSの場合であるため、先に取得したパルス長Taの1/3の時間Ta/3だけ経過させ、この経過時点で疑似信号cをオンさせる(ステップS10)。さらに、Ta/3時間経過時点からTa/3時間経過した後、つまり初期化時点から2Ta/3時間経過した後に疑似信号bをオフさせる。これによって、ホール素子検出信号がSである区間での疑似信号b,cを形成することができる(ステップS11,12)。
【0026】
次に、ホール素子信号の変化を検出する。現在検出しているホール素子検出信号はSであるため、Nとなる時点を検出する(ステップS13)。ホール素子検出信号がSからNに変化したとき、再びステップS7に戻り周期間隔を表すパルス長Tbを取得する(ステップS7)。このときホール素子信号の変化はSからNとなるため(ステップS8)、取得したパルス長Tbの1/3の時間Tb/3だけ経過させ、この経過時点で疑似信号cをオフさせ(ステップS14)、さらに、Tb/3時間経過時点からTb/3時間経過した後、つまりホール素子検出信号がSからNに変化した時点から2Tb/3時間経過した後に疑似信号bをオンさせる。これによって、ホール素子検出信号がNである区間での疑似信号b,cを形成することができる(ステップS11,15)。
【0027】
以下、順に1つ前の周期間隔を基にして次の周期における疑似信号を形成し、この疑似信号を基にして励磁パターンの形成を行う。
上記実施の形態によれば、1個のロータ位置検出手段によって各相の励磁コイルに対応したロータ位置を表す疑似信号を得ることができる。また、始動用励磁パターンによりモータの始動を行うことができ、さらに始動用励磁パターンと疑似信号に基づく励磁パターンとの切替えを行うことができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、1個の検出素子でロータ位置の検出を行い、モータの駆動を行うことができるDCブラシレスモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のDCブラシレスモータの一実施形態の構成を説明するブロック図である。
【図2】本発明のロータ位置検出手段のモータにおける配置を説明する図である。
【図3】本発明のホール素子検出信号と疑似信号と励磁パターンとの関係を説明する図である。
【図4】本発明のDCブラシレスモータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図5】本発明のDCブラシレスモータの始動時における動作を説明する図である。
【図6】本発明のDCブラシレスモータの始動後の動作を説明する図である。
【図7】従来のDCブラシレスモータの概略構成図である。
【図8】従来のDCブラシレスモータのモータおよびインバータの構成を説明する概略ブロック図である。
【図9】従来のDCブラシレスモータのホール素子検出信号と励磁パターンとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
1…ロータ、2…励磁コイル、3…ホール素子(ロータ位置検出手段)、4…ステータ、5…インバータ、51…ホール素子信号検出手段、52…タイマ手段、53…始動用励磁パターン形成手段、54…励磁パターン形成手段、55励磁パターン選択手段、56…ドライブ信号形成手段。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for a DC brushless motor.
[0002]
[Prior art]
A DC brushless motor is a motor that electronically performs rectification of a DC motor and the role of a brush by means of an inverter or the like. The position of a magnetic pole of a rotor is detected by a Hall element attached to a stator. The excitation pattern is formed so that the torque between them becomes maximum.
[0003]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional DC brushless motor, in which a rotor 1 having four magnetic poles and a stator 4 having three-phase excitation coils 2 are provided. In this DC brushless motor, three Hall elements 3A, 3B, 3C are arranged on a stator 4 at 120-degree intervals (or 60-degree intervals), and a Hall element signal from each Hall element is sent to an inverter 5, and this inverter 5 Generates a drive signal using the Hall element signal, and drives each excitation coil 2.
[0004]
FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the motor and the inverter. The motor shown in FIG. 8 includes three-phase excitation coils U, V, and W and three Hall elements 3A, 3B, and 3C. The inverter 5 receives a Hall element signal and outputs a Hall element detection signal. A signal detection unit 51, an excitation pattern formation unit 54 that forms an excitation pattern based on the Hall element detection signal, and a drive signal formation unit 56 that forms a drive signal according to the excitation pattern are provided.
[0005]
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the Hall element detection signal and the excitation pattern. In FIG. 9, when the rotor rotates, the Hall elements 3A, 3B and 3C detect Hall element signals whose phases are shifted according to the rotor position. The phase shift angle is determined according to the arrangement interval of the Hall elements 3A, 3B, 3C. The Hall element signal detecting means 51 in the inverter 5 forms Hall element detection signals A, B and C from the Hall element signals. The excitation pattern forming means 54 forms an excitation pattern based on the Hall element detection signal so that a magnetic flux having the polarity shown in FIG. The excitation coils U, V, W drive the rotor by switching the excitation at the timings (1) to (6) in the figure.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional DC brushless motor has a problem in detecting the rotor position. In a conventional DC brushless motor, in order to detect a rotor position, a Hall element is arranged corresponding to an exciting coil of each phase, and a magnetic pole position of the rotor with respect to each exciting coil is detected by each Hall element. I have. Therefore, it is necessary to incorporate a plurality of Hall elements into the motor, and it is necessary to arrange these Hall elements at equal intervals. For this reason, there are disadvantages in that the number of components increases, and assembly accuracy for arranging them at equal intervals is required. Further, since all the detection signals of the Hall elements arranged in the motor are taken into the inverter, there is a disadvantage that the number of signal lines installed between the motor and the inverter increases.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional DC brushless motor, and to provide a DC brushless motor that can detect the rotor position with one detection element and drive the motor. I do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a DC brushless motor having a rotor having magnetic poles and a stator having exciting coils of each phase, wherein one rotor position detecting means is provided on the stator side, and one detection signal of the rotor position detecting means is provided. The above object is achieved by providing excitation pattern forming means for forming an excitation pattern for driving the excitation coil of each phase by using.
[0009]
In the DC brushless motor of the present invention, when the rotor rotates, the rotor position detecting means detects a change in magnetic pole due to the magnetic pole of the rotor and outputs a detection signal. This detection signal indicates the magnetic pole position of the rotor with respect to the exciting coil in which the rotor position detecting means is installed. The excitation pattern forming means uses one detection signal from the rotor position detection means to predict the magnetic pole position of the rotor with respect to the excitation coil in which the rotor position detection means is not installed, and determines the excitation coils of each phase of the motor. An excitation pattern to be driven is formed. The DC brushless motor drives the rotor by exciting the exciting coil according to the formed excitation pattern.
[0010]
In the first embodiment of the present invention, the rotor position detecting means includes a Hall element, and a change in magnetic pole caused by the magnetic pole of the rotor can be detected by a Hall element or a Hall IC to detect the rotor position.
In a second embodiment of the present invention, the excitation pattern forming means predicts and forms a pseudo signal representing the rotor position with respect to the exciting coil of each phase from one detection signal output from the rotor position detecting means, Thus, a signal representing the rotor position with respect to the exciting coil of each phase can be obtained by one rotor position detecting means.
[0011]
According to a third embodiment of the present invention, the excitation pattern forming means uses one detection signal output from the rotor position detecting means, and the signal length of the detection signal in the next cycle from the signal length one cycle before the detection signal. A pseudo signal is formed by predicting the phase and the phase, and the pseudo signal is used as a signal representing the rotor position with respect to the excitation coil of each phase. Can be obtained.
[0012]
The fourth embodiment of the present invention is provided with a starting excitation pattern forming unit. By supplying the starting excitation pattern to the excitation coil, the starting of the rotor without using the excitation pattern from the excitation pattern forming unit is performed. It can be performed. In a fifth embodiment of the present invention, the starting excitation pattern forming means forms an excitation pattern in which the excitation interval is gradually shortened, whereby the rotor can be started regardless of the rotor position.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A configuration example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a DC brushless motor according to an embodiment of the present invention, and illustrates configurations of a motor and an inverter. In FIG. 1, the motor shown includes three-phase excitation coils U, V, and W and one rotor position detecting means 3. In the following description, a Hall element will be described as an example of the rotor position detecting means 3, but a means for detecting a change in magnetic pole such as a Hall IC can be used instead of the Hall element.
[0014]
Further, the inverter 5 receives a Hall element signal and outputs a Hall element detection signal, a Hall element signal detection means 51, a timer means 52 for measuring a periodic interval of the Hall element detection signal, and a starter for starting a stationary rotor. Starting pattern forming means 53 for forming the excitation pattern of the above, excitation pattern forming means 54 for forming the excitation pattern by the Hall element detection signal and the pseudo signal, and the starting excitation pattern and the starting excitation pattern from the starting excitation pattern forming means 53. An excitation pattern selecting unit 55 for selecting an excitation pattern from the pattern forming unit 54 and a drive signal forming unit 56 for forming a drive signal according to the selected excitation pattern are provided. Incidentally, each means such as the timer means 52, the starting excitation pattern forming means 53, the excitation pattern forming means 54, and the excitation pattern selecting means 55 can be selectively provided in the microcomputer as needed.
[0015]
FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the rotor position detecting means in the motor. The configuration of the motor shown in FIG. 2 is an example including a rotor 1 having four magnetic poles and a stator 4 having three-phase excitation coils 2 as in FIG. In the DC brushless motor of the present invention, one Hall element 3 is disposed on the stator 2 as a rotor position detecting means, and a Hall element signal from the Hall element 3 is sent to the inverter 5, and the inverter 5 uses the Hall element signal. A drive signal is formed to drive the excitation coil 2 of each phase.
[0016]
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship among the Hall element detection signal, the pseudo signal, and the excitation pattern. 1, 2 and 3, when the rotor rotates, the Hall element 3 detects a Hall element signal according to the rotor position and sends it to the Hall element signal detection means 51 in the inverter 5. The Hall element signal detection means 51 performs a waveform processing on the Hall element signal to form a Hall element detection signal, which is sent to the timer means 52 and the starting excitation pattern forming means 53.
[0017]
The Hall element signal formed by the Hall element signal detecting means 51 detects only a magnetic pole change with respect to the exciting coil in which the Hall element 3 is installed, and does not detect a magnetic pole change with respect to the exciting coil in which other Hall elements are not installed. . Therefore, in the present invention, a signal not detected by the timer means 52 is predicted to form a pseudo signal.
[0018]
The timer means 52 measures the period interval of the Hall element detection signal, and measures the time interval during which the N and S poles of the rotor are detected. This time interval is output, for example, as a count value counted within the time interval. The period interval of the Hall element detection signal obtained by the timer means 52 is a magnetic pole change with respect to the exciting coil in which the Hall element 3 is installed, and the magnetic pole change with respect to the exciting coil in which other Hall elements are not installed is not measured. Therefore, the timer means 52 predicts a Hall element detection signal that is not actually measured based on the obtained period interval of the Hall element detection signal, and forms the pseudo signals a, b, and c. The pseudo signal a can use the Hall element detection signal itself.
[0019]
The excitation pattern creating means 54 forms an excitation pattern based on the pseudo signals a, b, and c so that a magnetic flux having a polarity as shown in FIG. 3 is formed at the rotor position. The excitation coils U, V, W drive the rotor by switching the excitation at the timings (1) to (6) in the figure.
[0020]
In the embodiment of the present invention, the starting excitation pattern forming means 53 is a means for forming an excitation pattern for starting the rotor from a stationary state. The excitation pattern for starting and the excitation pattern from the excitation pattern forming means 54 are selected by the excitation pattern selecting means 55 and sent to the drive signal forming means 56. The drive signal forming means 56 forms a drive signal in accordance with the transmitted excitation pattern, and supplies an excitation current to the excitation coil 2 of each phase to perform driving.
[0021]
Next, the operation of the DC brushless motor of the present invention will be described. 4 is a flowchart for explaining the operation of the DC brushless motor of the present invention, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation at the time of starting, and FIG. 6 is a diagram for explaining the operation after the starting.
First, the motor is started by driving the exciting coil according to the starting excitation pattern. At this time, the excitation pattern selecting means 55 receives the excitation pattern selection signal from the starting excitation pattern forming means 53, selects the starting excitation pattern from the starting excitation pattern forming means 53, and sends it to the drive signal forming means 56. As shown in FIG. 5, the excitation pattern for starting can be constituted by an excitation pattern in which the excitation interval gradually becomes shorter. In FIG. 5, the excitation interval is formed shorter in order from TA to TD. This starting excitation pattern is supplied to the excitation coil regardless of the rotor position. DC brushless motors are basically driven by synchronous driving, but can be driven asynchronously at low speeds, and by exciting with a starting excitation pattern that gradually changes from a long excitation interval to a short excitation interval. The rotation of the rotor can be started. The start of the rotor can be confirmed by the fact that the pulse length Tn counted by the timer means 52 has become shorter than a predetermined value T0 (steps S1, S2).
[0022]
After the rotor starts rotating, a change in the Hall element signal is detected (step S3), and a timer is started. For example, when the Hall element signal is S depending on the rotor position at rest, the timer is started when the Hall element detection signal changes from S to N, and pulse counting is started (step S4).
[0023]
Next, a point in time when the signal of the Hall element changes is detected, and a cycle in this section is obtained as a pulse length. In the case of FIG. 6, the time when the Hall element detection signal changes from N to S is detected (step S5). At this point, the pseudo signals a, b, and c are initialized. The initialization of the pseudo signal at this time can be performed by turning off the pseudo signal a, turning on the pseudo signal b, and turning off the pseudo signal c (step S6). Further, the pulse length Ta counted by the timer at the time of step S5 is obtained. This pulse length Ta is a cycle interval in a cycle before initialization. After acquiring the pulse length, the timer starts measuring the current cycle interval by resetting or the like (step S7).
[0024]
If the change of the Hall element signal at this time is from N to S, a pseudo signal is sequentially formed by the processing of the following steps S9 to S12. If the change of the Hall element signal is from S to N, the following steps are performed. A pseudo signal is sequentially formed by the processing of S9, step S14, step S11, and step S15 (step S8).
[0025]
In FIG. 6, since the change of the Hall element signal is from N to S, the time Ta / 3 of 1/3 of the previously obtained pulse length Ta elapses, and the pseudo signal c is turned on at this elapse time. (Step S10). Further, the pseudo signal b is turned off after the elapse of Ta / 3 time from the elapse of the Ta / 3 time, that is, after the elapse of 2Ta / 3 time from the initialization time. Thereby, the pseudo signals b and c in the section where the Hall element detection signal is S can be formed (steps S11 and S12).
[0026]
Next, a change in the Hall element signal is detected. Since the Hall element detection signal that is currently being detected is S, the time point at which it becomes N is detected (step S13). When the Hall element detection signal changes from S to N, the process returns to step S7 to acquire the pulse length Tb representing the cycle interval (step S7). At this time, since the change of the Hall element signal changes from S to N (step S8), the time Tb / 3, which is 1/3 of the acquired pulse length Tb, elapses, and the pseudo signal c is turned off at this time (step S14). The pseudo signal b is turned on after a lapse of Tb / 3 from the lapse of Tb / 3, that is, after a lapse of 2Tb / 3 from the time when the Hall element detection signal changes from S to N. As a result, the pseudo signals b and c in the section where the Hall element detection signal is N can be formed (steps S11 and S15).
[0027]
Hereinafter, a pseudo signal in the next cycle is formed based on the previous cycle interval in order, and the excitation pattern is formed based on the pseudo signal.
According to the above-described embodiment, a pseudo signal indicating the rotor position corresponding to the exciting coil of each phase can be obtained by one rotor position detecting means. In addition, the motor can be started by the starting excitation pattern, and further, the switching between the starting excitation pattern and the excitation pattern based on the pseudo signal can be performed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a DC brushless motor capable of detecting a rotor position with one detection element and driving the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a DC brushless motor of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of a rotor position detecting means of the present invention in a motor.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship among a hall element detection signal, a pseudo signal, and an excitation pattern according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the DC brushless motor of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the DC brushless motor according to the present invention at the time of starting.
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the DC brushless motor of the present invention after starting.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional DC brushless motor.
FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a motor and an inverter of a conventional DC brushless motor.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a Hall element detection signal and an excitation pattern of a conventional DC brushless motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor, 2 ... Exciting coil, 3 ... Hall element (rotor position detecting means), 4 ... Stator, 5 ... Inverter, 51 ... Hall element signal detecting means, 52 ... Timer means, 53 ... Starting excitation pattern forming means, 54: excitation pattern forming means, 55 excitation pattern selecting means, 56: drive signal forming means.

Claims (1)

磁極を備えたロータと各相の励磁コイルを備えたステータとを備えたDCブラシレスモータにおいて、
前記ロータの磁極変化を形成する1個のロータ位置検出手段と、
前記ロータを静止状態から始動させる励磁パターンを形成する始動用励磁パターン形成手段と、
前記ロータ位置検出手段の1つの検出信号を用いて各相の励磁コイルを駆動する励磁パターンを形成する励磁パターン形成手段と、
励磁パターン選択手段とを備え、
前記始動用励磁パターン形成手段は励磁間隔を徐々に短くする始動用励磁パターンを形成し、
前記励磁パターン形成手段はロータ位置検出手段から出力される1つの検出信号の1周期前の信号長から次の周期の検出信号の信号長及び位相を予測して疑似信号を形成し、当該疑似信号を各相に励磁コイルに対するロータ位置を表す信号とする励磁パターンを形成し、
前記選択手段は、ロータの始動を確認した後、始動用励磁パターンから励磁パターンに切り換えることを特徴とするDCブラシレスモータ。
In a DC brushless motor including a rotor having magnetic poles and a stator having excitation coils of each phase,
One rotor position detecting means for forming a magnetic pole change of the rotor;
Starting excitation pattern forming means for forming an excitation pattern for starting the rotor from a stationary state,
Excitation pattern forming means for forming an excitation pattern for driving an excitation coil of each phase using one detection signal of the rotor position detection means;
Excitation pattern selection means,
The starting excitation pattern forming means forms a starting excitation pattern that gradually shortens the excitation interval,
The excitation pattern forming means forms a pseudo signal by predicting the signal length and phase of a detection signal of the next cycle from the signal length of one detection signal output from the rotor position detection means one cycle before, and forms the pseudo signal. Is formed in each phase as a signal representing the rotor position with respect to the exciting coil,
The DC brushless motor according to claim 1, wherein said selecting means switches from the starting excitation pattern to the excitation pattern after confirming the start of the rotor.
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