JP3711749B2 - Permanent magnet type synchronous motor and control method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石式同期電動機及びその制御方法に関する。永久磁石式同期電動機は同期速度でしか回転できないという性質をもっている。そのため、回転子(ロータ)と固定子(ステータ)の位相を検出して、固定子の巻線(コイル)を励磁するタイミングを決定する必要がある。
【0002】
【従来の技術】
従来、回転子と固定子の位相を検出するには、2通りの方式があった。第1の方式は、回転子に位置検出器(ロータリ・エンコーダ、磁気検出素子等)を取り付けて位置を検出するものであり、第2の方式は、回転子が回転している時に発生する誘起電圧により位置を検出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前者のように回転子に位置検出器を取り付けることによって位置の検出をする方式は、位置検出器を必要とするために、該電動機の製造コストを引き上げるとともに、電動機の装置規模を増大させることになる。また、位置検出器は、高速回転になった場合の信頼性又は応答性の悪化を招き、位置検出器を設けるために配線がふえることにより信頼性が劣ることになる。さらに、位置検出器の取付け工数が増え、製造に手間がかかるという種々の問題点を有していた。
【0004】
一方、回転子の回転によって誘起電圧を検出するやり方は、回転子が停止した状態では、誘起電圧を検出することができないので、停止状態から導電機を滑らかに駆動することができないという問題点を有していた。このような事情から、位置検出器を取り付けた高価で装置規模の大きな電動機を使用することが通常であった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、従来の技術における前記問題点を解消するためになされたものであり、ロータリ・エンコーダ、磁気検出素子等の位置検出のためのセンサーを新たに取り付けることなく、停止時の回転子と固定子との間の位相を検出することができるとともに、電動機の製造コストや装置規模を増大させることなく、信頼性及び応答性の良い永久磁石式同期電動機及びその制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の技術的課題を解決するために、第一の発明は、永久磁石を用いた回転子及び巻線が施された固定子を有する電動機(1)と、各巻線への正負の電流の供給及び遮断を切り換えるインバータ回路(2)と、前記電動機の動作時及び停止時の判定を行い、動作時においては各巻線に誘起される誘起電圧に基づき回転子及び固定子間の位相を検出し、停止時においては各巻線への予め定めた時間の電流供給後の遮断を前記インバータ回路に指示し、電流遮断後の巻線に発生する逆起電圧に基づいて前記位相を検出し、検出された位相に応じて前記回転子を回転に対して最も近い位置にある適当な巻線位置に引き込むように電流の供給又は遮断を前記インバータ回路に指示する常時位相検出制御回路(3)とを有するものである。
【0007】
ここで、位相検出のために、停止時に各巻線へ供給する電流は、構造及び解析を容易にするために、正又は負のどちらか一方の電流であって、波形が同一の電流を予め定めた一定時間供給するのが好ましい。
「該位相に応じて電流の供給又は遮断を該インバータ回路2に指示する」のは、動作時においては、同期速度等で回転子を回転させるためであり、停止時においては、該回転子の極に最も近い巻線位置に、該巻線を励磁して該回転子を引き込み、初期状態を定位置から開始することによって、回転周波数を増やし、同期速度制御に滑らかに移行するためである。
【0008】
本発明によると、巻線上で誘起電圧(誘導電圧)が検出されずに停止時と判定された場合、停止状態から電動機1を起動させる指令があると、常時位相検出制御手段3は、インバータ回路2をスイッチング制御することによって、好ましくは一定時間だけ各巻線(コイル)に正又は負電流を流させる。巻線に電流が流れると、巻線に磁束が発生し磁気エネルギとして巻線に蓄えられる。この蓄えられる磁気エネルギは、巻線のインダクタンスに左右される。巻線のインダクタンスは、その巻線に電流が流れた場合の鎖交する全磁束数によって定まるものであって、回転子及び固定子の相対的位置によって決定される。
【0009】
電流を供給した後遮断すると、蓄えられた磁気エネルギーは電気エネルギーに変化し巻線に逆起電圧が発生する。蓄えられた磁気エネルギー量はそのまま逆起電圧という電気エネルギー量として放電されることになる。従って、逆起電圧の量を検出することによって、巻線のインダクタンス値を間接的に知ることができる。また、巻線のインダクタンス値は、回転子と固定子の位相により変化する関係にある。
【0010】
従って、回転子と固定子の位相を、直接インダクタンス値を測定することなく、各巻線に電流を供給した後に遮断して発生する逆起電圧の量を測定することによって知ることができる。本発明はこの原理を用いたものである。
【0011】
第二の発明は、図1の回路ブロック図に示すように、第一の発明において、前記常時位相検出制御回路は、動作時に前記固定子の各巻線に誘起される誘起電圧に基づいて前記位相を検出する位相検出回路3aと、停止時において逆起電圧に基づいて位相を検出する停止時位相検出回路3bと、動作時及び停止時の判定、並びに、前記インバータ回路に対し、停止時に起動指令があった場合の各巻線への予め定めた時間の電流供給の指示、及び、前記位相に基づいて電流の供給又は遮断の指示を行う制御回路3cとを有するものである。
【0012】
第三の発明は、第二の発明において、前記常時位相検出制御回路は、各巻線の中性点とグランド電圧との接続及び切断を切り換える切換手段35を有し、前記制御回路は、前記切換手段によって前記中性点をグランド電圧と接続させ各巻線に電流を一斉に予め定めた時間供給した後遮断して発生した逆起電圧を前記停止時位相検出回路に印加するものである。
【0013】
本発明によれば、切換手段を設け、該切換手段によって巻線の中性点をグランド電圧に切り換えることによって、各相の巻線に一斉に予め定めた時間電流を流し、切換手段によって、中性点をグランド電圧と切断することによって、電流を遮断し短時間で迅速に位相を検出することができる。
【0014】
第四の発明は、第二の発明において、前記常時位相検出制御回路の前記制御回路は、前記インバータ回路に対して、順次時間をずらせて各巻線へ電流を予め定めた時間供給した後遮断して発生させた逆起電圧を、順次、前記停止時位相検出回路に印加するものである。
【0015】
本発明によれば、各相の巻線に対して、順次、タイミングを制御して時間をずらせて電流を供給した後遮断することによって、時間をずらせて逆起電圧を発生させるので、中性点の電圧を切り換える切換手段を用いることなく、停止時の位相の検出を行うことができる。
【0016】
第五の発明は、永久磁石を用いた回転子及び巻線が施された固定子とからなる電動機において、該電動機が停止しているか否かを判定する工程と、停止していると判定された場合には各巻線に電流を予め定めた時間供給した後遮断する工程と、前記各巻線毎に発生した逆起電圧に基づいて停止時の位相を検出する工程と、該位相に基づいて停止からの起動を制御する工程とを有するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係る永久磁石式同期電動機及びその制御方法の実施の形態について、図2から図11までの図面に基づいて説明する。また、この実施の形態は特に指定のない限り本発明を制限するものではない。
【0018】
図2から図9の図面は第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機のシステムを示すものである。図2に示すように、永久磁石式同期電動機は、永久磁石を用いた2極の回転子(ロータ)14及び3相の巻線11、12、13が施された固定子(ステータ)からなる電動機10と、該固定子の各巻線に対する正及び負の直流電流の供給及び遮断を切り換えるインバータ回路20とを有する。該インバータ回路20に正又は負の直流電流を供給するために、3相交流電源40と、ダイオード等を用いて各相毎に交流電流を直流電流に変更するコンバータ50と、該コンバータ50によって整流された電流の波形を平滑化する平滑用コンデンサ60とを有する。
【0019】
前記インバータ回路20は6個の同一特性をもつトランジスタ+W,−W,+V,−V,+U,−Uを設け、W相の巻線13、V相の巻線12及びU相の巻線11に、各々正又は負の電流を供給し且つ遮断するためのスイッチング素子である。これらのトランジスタは図2に示すように、2個ずつエミッタ=コレクタ間を接続したトランジスタ対となるように設けられ、その接続部分から出力信号を取り出し電動機10の各巻線11、12、13に供給する。インバータ回路20はさらに、各トランジスタのベースにオン又はオフ信号を指示に応じて出力するドライブ回路25を有する。
【0020】
各トランジスタを所定の周期でスイッチング動作させて、前記回転子14を所定の同期速度で回転させるためには、各トランジスタ対において、一方のトランジスタのベースにオン信号を、他方のトランジスタにオフ信号を加えて、ある相の巻線を励磁して回転子14を引き込んだ後、該一方のトランジスタのベースにオフ信号を、他方のトランジスタにオン信号を加えて該巻線を逆向きに励磁して回転子14を該位置から引き離すとともに、次の相の巻線が、該回転子14を引き込むような制御を前記同期速度で行うことになる。
【0021】
本実施の形態に係る永久磁石式同期電動機は、前記インバータ回路20に対し、停止時及び動作時に関係なく常時、回転子と巻線との間の位相の検出が可能であって、該位相に基づいて電流の供給及び遮断のタイミングを指示することができる常時位相検出制御回路30を有する。
【0022】
図2に示すように、詳しくは、前記常時位相検出制御回路30は、動作時に該電動機10の固定子巻線11、12、13に誘起される誘起電圧を検出することによって、動作時の回転子の位相を検出する位相検出回路31と、停止時において逆起電圧に基づいて位相を検出する停止時位相検出回路32と、電動機10の動作時及び停止時の判定、並びに、インバータ回路20に対し、停止時に起動指令があった場合の各巻線への予め定めた時間(ここでは、例えばt秒)の正又は負の電流の供給後の遮断の指示、及び、該位相に基づいて正若しくは負の電流の供給又は遮断の指示を行う制御回路33とを有する。
【0023】
該常時位相検出制御回路30は、さらに、前記インバータ回路20の出力信号を分圧して適当な電圧値にして前記位相検出回路31及び停止時位相検出回路32の各端子に印加する分圧回路34、及び、各相の巻線の中性点15とグランド電圧との接続及び切断を、前記制御回路33の指示で切り換えるリレー等を用いた切換手段35を有する。
【0024】
次に、該停止時位相検出回路32について、図3に基づいて説明する。
該停止時位相検出回路32は、U相、V相及びW相の巻線11、12、13からの逆起電圧を保持し、タイミング回路76からの信号に応じて出力するホールド回路75u,75v,75wを有する。また、該停止時位相検出回路32は、回転子14のN又はS極と固定子の巻線が最も接近した場合に発生する最大又は最小の逆起電圧を検出するために、予め定めた最大基準電圧(MAX基準電圧)及び最小基準電圧(MIN基準電圧)と各巻線で発生した逆起電圧とを比較し、その大小に応じて各々1又は0の信号を出力する比較回路(コンパレータ)71u,72u,71v,72v,71w,72wを有する。さらに、該停止時位相検出回路32は、各相の巻線で発生した逆起電圧同士を比較し、その大小に応じて1又は0の信号を出力する比較回路73u,74u,73v,74v,73w,74wを有する。さらに、該停止時位相検出回路32は、これらの各比較回路から出力された信号に基づいて停止時位相を検出し、該当する位相に応じた信号をタイミング回路76からの信号に応じて制御回路33へ送出する論理回路77と、制御回路33からの指示に応じて該論理回路77及び前記ホールド回路75u,75v,75wへ、出力のタイミングを指示するタイミング回路76とを有する。
【0025】
続いて、図4から図9の図面に基づいて、第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の動作について説明する。
永久磁石式同期電動機がフリーラン状態で回転している動作時においては、誘起電圧が発生するので、該誘起電圧に基づいて位相検出回路31により位相を検出することができる。
【0026】
停止状態の場合には、誘起電圧が発生しないため、位相検出回路31は位相を検出することができない。位相検出回路31によって誘起電圧が検出されない場合には、前記制御回路33は回転子14が停止状態と判定する。停止状態にある場合に制御回路33に外部から起動の指令があると、該制御回路33は回転子14と固定子との位相を検出するモードに入る。
【0027】
次に、停止時回転子と固定子の位相検出モードについて説明する。
図4に示すように、停止時に回転子14と固定子との位相を検出するには、制御回路33は、インバータ回路20のW相の正電流用のトランジスタ+W、V相の正電流用のトランジスタ+V及びU相の正電流用のトランジスタ+Uをオン状態にし、W相の負電流用のトランジスタ−W、V相の負電流用のトランジスタ−V及びU相の負電流用のトランジスタ−Uをオフ状態とするようにドライブ回路25に指示する。同時に、制御回路33は、切換手段35によって中性点15をグランド電圧と接続させることによって、U相巻線11、V相巻線12及びW相巻線13の各々に一斉に正電流を一定時間(t秒間)流す。これによって、各巻線11、12、13には、回転子14と固定子との位相に応じたインダクタンスに依存する磁気エネルギーが各々蓄積される。一定時間経過後、制御回路33は、前記トランジスタをオン状態からオフ状態に切り換えることによって電流を断つ。すると、各巻線11、12、13に蓄えられた磁気エネルギは、図4の下方に示すような逆起電圧を発生させ、該電圧は各巻線毎に分圧回路34によって分圧され、停止時位相検出回路32の各端子に印加される。
【0028】
図3に示すように、各相の巻線の分圧された逆起電圧はホールド回路75u,75v,75wに各々格納され、タイミング回路76からの指示によって同時に各比較回路71u,71v,71w,72u,72v,72w,73u,73v,73w,74u,74v,74wに入力し、図5、図6及び図7の各位相例に示すように、回転子14と各巻線の位相に応じた種々の電圧値に応じた判定パターンが論理回路77に入力する。該論理回路77は、図8の表に示すような各判定パターンに応じて図5、図6又は図7の例1〜例12に示す位相のいずれかであるかを判断し各位相例に応じた信号を制御回路33へ送出する。
【0029】
ここで、例えば、比較回路71u,比較回路71v,又は比較回路71wの比較結果がMAX基準電圧よりも大きいことが示されると、他の比較結果がどのようであろうとも、MAX基準電圧よりも大きい電圧が検出された相の巻線にN極が最も接近していると判定される。即ち、U相の場合には、図5の例1、V相の場合には、図5の例3、W相の場合には、図6の例5に相当する位相を表す信号が、論理回路77から出力される。
【0030】
同様に、比較回路72u,比較回路72v、比較回路72wの比較結果がMIN基準電圧よりも小さいことが示されると、他の比較結果がどうであろうとも、MIN基準電圧よりも小さい電圧が検出された相の巻線にS極が最も接近していると判断される。即ち、U相の場合には、図6の例7、V相の場合には、図7の例9、W相の場合には、図7の例11であると判定される。
【0031】
上記以外の場合では、U相の電圧をU,V相の電圧をV,W相の電圧をWと表した場合に、例えば、図5の例2では、回転子と固定子との位相から、電圧は、U=V>Wとなる。この場合は、各比較回路の出力は、U相についての比較回路73u,74uは、U=Vなので不確定で各々NO、NOであり、比較回路73v,74vは、V>Wなので、YES,NOであり、比較回路73w,74wであり、W<Uなので、NO,YESである。また、各電圧は最大電圧でも最小電圧でもないので、前記比較回路71u,72u,71v,72v,71w,72wの出力結果もNOであり、NOの出力結果を“0”とし、YESの出力結果を“1”とすると、“000100010”の判定パターンが得られる。他も同様に、図5、図6、図7の各例に対応する判定パターンが図8の表で示すように得られることになる。該判定パターンは、論理回路77によって、停止時の位相を表す6桁の位相情報の信号に変換され、タイミング回路76からの信号に応じて論理回路77から制御回路33へ送出される。
【0032】
このようにして、制御回路33は、検出された位相情報に基づいて、停止からの起動モードに入る。次に、停止からの起動モードについて説明する。
該制御回路33は、論理回路77から前記位相情報を受けると、該位相情報に基づいて引き込み励磁制御を行う。この引き込み励磁制御は、電動機10を起動するために、初期状態として、固定子の決められた巻線位置にまで回転子位置を引き込む動作である。
【0033】
例えば、図9(a)に示すように回転子14と固定子16の巻線11、12、13の位相が検出された場合には、回転子14の位置を固定子16の決められた巻線位置にまで、引き込むために、該例では、+U相にS極、−U相にN極が励磁されるように、前記制御回路33が前記インバータ回路20に指示をする。
【0034】
回転子14と固定子16の位相が、図9(b)に示すような定位置になった場合には、自動的に回転周波数を増やしていくタイマースイッチングモードに入る。回転数が上昇し、電動機1からの誘起電圧のレベルが高くなり位置検出が可能になったら、スイッチングタイミングは位相検出回路31により検出される位置情報により行われる。
【0035】
以上説明したように、本実施の形態では、各巻線11、12、13に一斉に電流を一定時間流した後断つことによって、各相毎に同時に一斉に、逆起電圧を検出することができる。特に相の数が増加する場合には、起動を指令してから、動作が始まるまでの時間を短縮し、応答性が増すことになる。
【0036】
続いて、図10及び図11に基づいて、第二の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機を説明する。
第一の実施の形態に係る図2から図4までの図面と同一の符号は、同一のものを表す。図10に示すように、本実施の形態に係る常時位相検出制御回路36は、第一の実施の形態の場合と同様に、前記位相検出回路31と、前記停止時位相検出回路32と、前記分圧回路34とを有する。しかし、第一の実施の形態と異なり、該常時位相検出制御回路36には、前記固定子の各相の巻線の中性点とグランド電圧との接続及び切断を切り換える切換手段35が設けられていない。従って、制御回路38も、切換手段35への指示がない点で第一の実施の形態に係る制御回路33と異なる。
【0037】
続いて、図11に基づいて、本実施の形態に係る永久磁石式同期電動機について動作を説明する。
永久磁石式同期電動機がフリーラン状態で回転している動作時においては、第一の実施の形態と同様に、誘起電圧が発生して位相検出回路31により位相を検出することができる。
【0038】
電動機10が停止している場合には、誘起電圧が発生しないため、位相検出回路31は位相を検出することができない。前記制御回路38は、位相検出回路31によって誘起電圧が検出されない場合には停止状態と判定する。制御回路38に起動の指令があると、回転子14と固定子との位相を検出するモードに入る。
【0039】
次に、停止時回転子と固定子の位相検出モードについて説明する。
図11に示すように、停止時に回転子14と固定子との位相を検出するには、最初に、インバータ回路20の正電流用のトランジスタ+U及び負電流用のトランジスタ−Wとトランジスタ−Vについてのみオン状態にすることによって、U相の巻線11に一定時間正電流を流す。これによって、U相の巻線11に、回転子14と固定子との位相に応じたインダクタンスに依存する磁気エネルギーが蓄積される。一定時間経過後、オン状態にしたトランジスタをオフ状態にして電流を遮断する。すると、U相の巻線11に蓄積された磁気エネルギは、図11の下方に示すような逆起電圧を発生させ、該電圧は分圧回路34を介して、停止時位相検出回路32のU相の端子に印加される。
【0040】
次に、V相の巻線に正電流を流すために、インバータ回路20の正電流用のトランジスタ+V及び負電流用のトランジスタ−U及びトランジスタ−Wについてのみオン状態にすることによって、V相の巻線12に一定時間電流を流す。これによって、V相の巻線12に、回転子14と固定子との位相に応じて定まるインダクタンスに依存する磁気エネルギが蓄積される。一定時間経過後、オン状態にしたトランジスタをオフ状態にして電流を遮断する。すると、V相の巻線12に蓄積された磁気エネルギは、図11の下方にある2段目にあるような逆起電圧を発生させ、分圧回路34を介して、停止時位相検出回路32のV相の端子に印加する。
【0041】
続いて、W相の巻線に電流を流すために、トランジスタ+W、トランジスタ−U及びトランジスタ−Vについてのみオン状態として、W相の巻線13に一定時間電流を流す。これによって、U相の巻線13に、回転子14と固定子との位相に応じて定まるインダクタンスに基づいて、各々磁気エネルギーが蓄積される。一定時間経過後、オン状態にしたトランジスタをオフ状態にして電流を断つ。すると、W相の巻線13に蓄積された磁気エネルギは、図11の下方の第3段に示すような逆起電圧に変換され、分圧回路34を介して、停止時位相検出回路32のW相の端子に印加する。
【0042】
停止時位相検出回路32に入力した各逆起電圧は、順次ホールド回路75u,75v,75wに保持され、最後に、W相の入力と同期して、タイミング回路76の信号があると各逆起電圧が比較回路71u,71v,71w,72u,72v,72w,73u,73v,73w,74u,74v,74wに入力し、第一の実施の形態で説明したようにして、比較され比較結果が論理回路77に入力し、タイミング回路76からの信号によって、該当する位相情報を制御回路38へ送出する。該制御回路38はこのようにして、検出された位相情報に基づいて停止から起動モードに入る。停止からの起動モードについては、第一の実施の形態で説明したものと同様である。
【0043】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第一の実施の形態と比較して、切換手段35を必要とせず、従って、電動機の中性点と切換手段を接続する導線も必要としないので、既存のトランジスタのオン及びオフ制御によって、巻線に電流を加えることができるので部品点数が少なく構造が比較的簡単である。
【0044】
これらの実施の形態は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、以上の説明では、永久磁石式同期電動機について説明したが、永久磁石を電磁石に置き換えたものであっても良い。また、以上の説明では、2極及び3相の場合について、説明したが、これらに限定されるものではなく、他の極数及び他の相数についても容易に適用することができる。その他、停止時の位相を検出するために供給される電流は、正電流に限られず負電流であっても良い。またインバータ回路に設けられたスイッチング素子は、トランジスタに限られるものではない。また、停止時位相検出回路は前述した回路に限られるものではなく種々のものがあり得る。たとえば、位相をさらに細かく特定することも可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、第一の発明又は第五の発明によれば、回転子が停止時であっても、各巻線への電流を一斉に予め定めた時間供給した後遮断することによって、各相毎に同時に一斉に逆起電圧を検出することができ、発生した逆起電圧に基づいて停止時の位相を検出することができて、検出された位相に応じて前記回転子を、前記回転子の極に最も近い巻線の位置等の適当な巻線位置に引き込むように移動することによって、停止時からの起動を容易に行なうことができる。特に、相の数が増加する場合には、起動を指令してから動作が始まるまでの時間を短縮し、応答性を増すことができる。
従って、本発明によれば、ロータリ・エンコーダ、レゾルバ、磁気検出素子等の位置検出器を回転子に設けることなく、停止時の位相を検出することが可能になる。
このため、永久磁石式同期電動機の製造コストの低減と、装置規模の縮小を図ることができる。
【0046】
第二の発明によれば、前記常時位相検出制御回路は、動作時の位相検出回路と停止時の位相検出回路とを有するものである。従って、動作時の位相の検出は既存の位相検出回路を利用することができるので、その分製造コストを削減することができる。
【0047】
第三の発明によれば、常時位相検出制御回路に、各相の巻線の中性点とグランド電圧との接続及び切断を切り換える切換手段を設け、一斉に各相の巻線に電流を供給した後遮断することによって発生した逆起電圧に基づいて停止時の位相を検出するものである。従って、停止時には、各相の巻線に電流を一斉に供給し且つ遮断することによって発生した逆起電圧を検出することができるので、起動を指令してから動きだすまでの時間を短縮することができるので応答性が高い。
【0048】
第四の発明によれば、常時位相検出制御回路は、前記インバータ回路のスイッチング制御によって、順次時間をずらせて、前記固定子の各相の巻線へ供給した電流を遮断することによって発生した逆起電圧に基づいて停止時の位相を検出するものである。従って、既存の回路を利用し、各相の巻線に順次電流を供給することによって、停止時の位相を検出することができるので、簡単な構成で部品点数を削減し、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路ブロック図
【図2】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機を示す回路図
【図3】第一の実施の形態に係る停止時位相検出回路を示す図
【図4】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の動作説明図
【図5】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の位相説明図
【図6】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の位相説明図
【図7】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の位相説明図
【図8】第一の実施の形態に係る判定パターンを示す図
【図9】第一の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の引き込み動作説明図
【図10】第二の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の回路図
【図11】第二の実施の形態に係る永久磁石式同期電動機の動作説明図
【符号の説明】
1、10 電動機
11、12、13 巻線
14 回転子
2、20 インバータ回路
+U,+V,+W,−U,−V,−W トランジスタ
3、30、36 常時位相検出制御回路
3a、31 位相検出回路
3b、32 停止時位相検出回路
3c、33、38 制御回路
34 分圧回路
35 切換手段
40 3相交流電源
50 コンバータ回路
60 平滑回路
71、72、73、74 比較回路(コンパレータ)
75 ホールド回路
76 タイミング回路
77 論理回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet type synchronous motor and a control method thereof. Permanent magnet synchronous motors have the property that they can only rotate at synchronous speeds. Therefore, it is necessary to detect the phase of the rotor (rotor) and the stator (stator) and determine the timing for exciting the stator winding (coil).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are two methods for detecting the phase of the rotor and the stator. In the first method, a position detector (rotary encoder, magnetic detection element, etc.) is attached to the rotor to detect the position, and in the second method, induction generated when the rotor rotates. The position is detected by voltage.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the method of detecting the position by attaching the position detector to the rotor as in the former requires the position detector, and thus increases the manufacturing cost of the motor and increases the scale of the motor. It will be. In addition, the position detector is deteriorated in reliability or responsiveness in the case of high speed rotation, and the reliability is inferior because the wiring is increased to provide the position detector. In addition, there are various problems that the number of steps for mounting the position detector is increased and the manufacturing process is troublesome.
[0004]
On the other hand, the method of detecting the induced voltage by the rotation of the rotor has the problem that the induced machine cannot be smoothly driven from the stopped state because the induced voltage cannot be detected when the rotor is stopped. Had. Under such circumstances, it has been usual to use an expensive electric motor with a large apparatus scale equipped with a position detector.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional technology, and without stopping the sensor for detecting the position of a rotary encoder, a magnetic detection element, etc. Provides a permanent magnet synchronous motor that can detect the phase between the rotor and the stator of the motor, and has high reliability and responsiveness without increasing the manufacturing cost and the equipment scale of the motor, and a control method therefor There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problems, the first invention is a motor (1) having a rotor using a permanent magnet and a stator provided with a winding, and supply of positive and negative currents to each winding. And the inverter circuit (2) for switching between shut-off and the operation of the electric motor and the determination of when the motor is stopped. During operation, the phase between the rotor and the stator is detected based on the induced voltage induced in each winding, At the time of stopping, the inverter circuit is instructed to shut off after supplying a current for a predetermined time to each winding, and the phase is detected based on the back electromotive voltage generated in the winding after the current is cut off. A constant phase detection control circuit (3) for instructing the inverter circuit to supply or cut off current so as to draw the rotor into an appropriate winding position closest to the rotation according to the phase It is.
[0007]
Here, for phase detection, the current supplied to each winding at the time of stopping is either a positive current or a negative current, and a current having the same waveform is determined in advance in order to facilitate the structure and analysis. It is preferable to supply for a certain period of time.
“Instructing the inverter circuit 2 to supply or cut off current in accordance with the phase” is for rotating the rotor at a synchronous speed or the like during operation, and for stopping the rotor. This is to excite the winding at the winding position closest to the pole, pull the rotor, and start the initial state from a fixed position to increase the rotation frequency and smoothly shift to synchronous speed control.
[0008]
According to the present invention, when the induction voltage (induction voltage) is not detected on the winding and it is determined that the motor is stopped, if there is a command to start the motor 1 from the stopped state, the constant phase detection control means 3 By switching control 2, a positive or negative current is preferably caused to flow in each winding (coil) for a certain period of time. When a current flows through the winding, a magnetic flux is generated in the winding and stored as magnetic energy in the winding. This stored magnetic energy depends on the winding inductance. The inductance of the winding is determined by the total number of magnetic fluxes that are linked when a current flows through the winding, and is determined by the relative positions of the rotor and the stator.
[0009]
When the current is cut off after being supplied, the stored magnetic energy is changed to electric energy, and a counter electromotive voltage is generated in the winding. The stored magnetic energy amount is discharged as it is as an electric energy amount called back electromotive voltage. Therefore, the inductance value of the winding can be indirectly known by detecting the amount of the back electromotive voltage. In addition, the inductance value of the winding has a relationship that varies depending on the phases of the rotor and the stator.
[0010]
Therefore, the phase of the rotor and the stator can be known by measuring the amount of the back electromotive force generated by cutting off the current after supplying current to each winding without directly measuring the inductance value. The present invention uses this principle.
[0011]
As shown in the circuit block diagram of FIG. 1, according to a second aspect, in the first aspect, the constant phase detection control circuit is configured to detect the phase based on an induced voltage induced in each winding of the stator during operation. A phase detection circuit 3a that detects a phase, a phase detection circuit 3b that detects a phase based on a back electromotive voltage when stopped, a determination during operation and a stop, and a start command for the inverter circuit when it stops And a control circuit 3c for instructing current supply to each winding in the case of occurrence of a predetermined time and instructing current supply or interruption based on the phase.
[0012]
In a third aspect based on the second aspect, the constant phase detection control circuit has switching means 35 for switching connection and disconnection between the neutral point of each winding and the ground voltage, and the control circuit includes the switching circuit. The neutral point is connected to the ground voltage by means, and the counter electromotive voltage generated by supplying the currents to the respective windings at the same time for a predetermined time and then shutting off is applied to the stop phase detection circuit.
[0013]
According to the present invention, the switching means is provided, and the neutral point of the winding is switched to the ground voltage by the switching means, so that a current for a predetermined time flows through the windings of each phase all at once. By disconnecting the sex point from the ground voltage, the current can be cut off and the phase can be detected quickly in a short time.
[0014]
In a fourth aspect based on the second aspect, the control circuit of the constant phase detection control circuit supplies the current to each winding in a predetermined time by sequentially shifting the time to the inverter circuit, and then shuts off. The counter electromotive voltages generated in this manner are sequentially applied to the stop phase detection circuit.
[0015]
According to the present invention, the winding of each phase is sequentially controlled to shift the time, and then the current is supplied and then interrupted to generate the counter electromotive voltage by shifting the time. The phase at the time of stop can be detected without using switching means for switching the voltage at the point.
[0016]
In a fifth aspect of the present invention, in an electric motor including a rotor using a permanent magnet and a stator provided with a winding, a step of determining whether or not the electric motor is stopped, and a determination of being stopped. In this case, the current is supplied to each winding for a predetermined time and then shut off, the step of detecting the phase at the stop based on the back electromotive voltage generated for each winding, and the stop based on the phase And a step of controlling the start-up from.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a permanent magnet type synchronous motor and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings from FIG. 2 to FIG. Further, this embodiment does not limit the present invention unless otherwise specified.
[0018]
2 to 9 show a permanent magnet type synchronous motor system according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the permanent magnet type synchronous motor includes a two-pole rotor (rotor) 14 using a permanent magnet and a stator (stator) provided with three-phase windings 11, 12, and 13. It has an electric motor 10 and an inverter circuit 20 that switches between supply and interruption of positive and negative DC currents to the respective windings of the stator. In order to supply a positive or negative DC current to the inverter circuit 20, a three-phase AC power supply 40, a converter 50 that changes an AC current into a DC current for each phase using a diode or the like, and rectification by the converter 50 And a smoothing capacitor 60 for smoothing the waveform of the generated current.
[0019]
The inverter circuit 20 is provided with six transistors + W, −W, + V, −V, + U, and −U having the same characteristics, a W-phase winding 13, a V-phase winding 12, and a U-phase winding 11. And a switching element for supplying and blocking a positive or negative current, respectively. As shown in FIG. 2, these transistors are provided so as to form a transistor pair in which two emitters are connected to one another, and an output signal is taken out from the connected portion and supplied to the windings 11, 12, and 13 of the electric motor 10. To do. The inverter circuit 20 further includes a drive circuit 25 that outputs an on or off signal to the base of each transistor in response to an instruction.
[0020]
In order to cause each transistor to perform a switching operation at a predetermined period and rotate the rotor 14 at a predetermined synchronization speed, in each transistor pair, an ON signal is supplied to the base of one transistor and an OFF signal is supplied to the other transistor. In addition, after exciting the winding of a certain phase and pulling the rotor 14, an off signal is applied to the base of the one transistor and an on signal is applied to the other transistor to excite the winding in the reverse direction. While the rotor 14 is pulled away from the position, control is performed such that the winding of the next phase pulls the rotor 14 at the synchronous speed.
[0021]
The permanent magnet synchronous motor according to the present embodiment can always detect the phase between the rotor and the winding with respect to the inverter circuit 20 regardless of when it is stopped or operating. A constant phase detection control circuit 30 that can instruct current supply and cutoff timing based on the current is provided.
[0022]
As shown in FIG. 2, in detail, the constant phase detection control circuit 30 detects the induced voltage induced in the stator windings 11, 12, 13 of the electric motor 10 during operation, thereby rotating during operation. A phase detection circuit 31 that detects the phase of the child, a phase detection circuit 32 that detects the phase based on the back electromotive voltage when the motor is stopped, a determination that the motor 10 is operating and stopped, and the inverter circuit 20 On the other hand, when a start command is given at the time of stopping, an instruction to shut off after supplying positive or negative current for a predetermined time (here, for example, t seconds) to each winding, and positive or negative based on the phase And a control circuit 33 for instructing supply or interruption of a negative current.
[0023]
The constant phase detection control circuit 30 further divides the output signal of the inverter circuit 20 to an appropriate voltage value and applies it to each terminal of the phase detection circuit 31 and the stop phase detection circuit 32. And a switching means 35 using a relay or the like that switches connection and disconnection between the neutral point 15 of the winding of each phase and the ground voltage in accordance with an instruction from the control circuit 33.
[0024]
Next, the stop phase detection circuit 32 will be described with reference to FIG.
The stop-time phase detection circuit 32 holds back electromotive voltages from the U-phase, V-phase, and W-phase windings 11, 12, and 13 and outputs them in accordance with signals from the timing circuit 76. , 75w. The stop phase detection circuit 32 detects a maximum or minimum counter electromotive voltage generated when the N or S pole of the rotor 14 and the winding of the stator are closest to each other. A comparison circuit (comparator) 71u that compares the reference voltage (MAX reference voltage) and the minimum reference voltage (MIN reference voltage) with the back electromotive force generated in each winding and outputs a 1 or 0 signal depending on the magnitude of the comparison. , 72u, 71v, 72v, 71w, 72w. Further, the stop phase detection circuit 32 compares the back electromotive voltages generated in the windings of the respective phases, and outputs a 1 or 0 signal according to the magnitude of the comparison circuit 73u, 74u, 73v, 74v, 73w, 74w. Further, the stop-time phase detection circuit 32 detects a stop-time phase based on the signals output from the respective comparison circuits, and outputs a signal corresponding to the corresponding phase in accordance with a signal from the timing circuit 76. 33, and a timing circuit 76 for instructing the output timing to the logic circuit 77 and the hold circuits 75u, 75v, 75w in response to an instruction from the control circuit 33.
[0025]
Subsequently, the operation of the permanent magnet synchronous motor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 9.
An induced voltage is generated during the operation in which the permanent magnet synchronous motor is rotating in a free-run state, and therefore the phase can be detected by the phase detection circuit 31 based on the induced voltage.
[0026]
In the stopped state, no induced voltage is generated, so the phase detection circuit 31 cannot detect the phase. When the induced voltage is not detected by the phase detection circuit 31, the control circuit 33 determines that the rotor 14 is in a stopped state. When the control circuit 33 is instructed to start from the outside in the stop state, the control circuit 33 enters a mode for detecting the phase between the rotor 14 and the stator.
[0027]
Next, the phase detection mode of the rotor and the stator at the time of stop will be described.
As shown in FIG. 4, in order to detect the phase between the rotor 14 and the stator at the time of stop, the control circuit 33 uses the W-phase positive current transistor + W of the inverter circuit 20 and the V-phase positive current transistor. Transistor + V and U-phase positive current transistor + U are turned on, W-phase negative current transistor -W, V-phase negative current transistor -V and U-phase negative current transistor -U The drive circuit 25 is instructed to be turned off. At the same time, the control circuit 33 connects the neutral point 15 to the ground voltage by the switching means 35, so that a positive current is simultaneously fixed to each of the U-phase winding 11, the V-phase winding 12 and the W-phase winding 13. Run for time (t seconds). As a result, each of the windings 11, 12, 13 stores magnetic energy depending on the inductance corresponding to the phase of the rotor 14 and the stator. After a certain period of time, the control circuit 33 cuts off the current by switching the transistor from the on state to the off state. Then, the magnetic energy stored in each winding 11, 12, 13 generates a counter electromotive voltage as shown in the lower part of FIG. 4, and this voltage is divided by the voltage dividing circuit 34 for each winding. The voltage is applied to each terminal of the phase detection circuit 32.
[0028]
As shown in FIG. 3, the counter electromotive voltages obtained by dividing the windings of the respective phases are respectively stored in the hold circuits 75u, 75v, and 75w, and are simultaneously compared with each of the comparison circuits 71u, 71v, 71w, 72u, 72v, 72w, 73u, 73v, 73w, 74u, 74v, 74w, and as shown in the respective phase examples of FIGS. 5, 6, and 7, there are various types according to the phases of the rotor 14 and the respective windings. A determination pattern corresponding to the voltage value is input to the logic circuit 77. The logic circuit 77 determines whether the phase is one of the phases shown in Examples 1 to 12 of FIG. 5, FIG. 6 or FIG. 7 according to each judgment pattern as shown in the table of FIG. A corresponding signal is sent to the control circuit 33.
[0029]
Here, for example, when it is indicated that the comparison result of the comparison circuit 71u, the comparison circuit 71v, or the comparison circuit 71w is larger than the MAX reference voltage, whatever the other comparison result is, it is more than the MAX reference voltage. It is determined that the N pole is closest to the winding of the phase in which the large voltage is detected. That is, in the case of the U phase, a signal representing a phase corresponding to Example 1 in FIG. 5, in the case of the V phase, in Example 3 in FIG. 5, and in the case of the W phase, the signal corresponding to Example 5 in FIG. Output from the circuit 77.
[0030]
Similarly, when it is indicated that the comparison result of the comparison circuit 72u, the comparison circuit 72v, and the comparison circuit 72w is smaller than the MIN reference voltage, a voltage smaller than the MIN reference voltage is detected regardless of other comparison results. It is determined that the south pole is closest to the winding of the phase that has been made. That is, in the case of the U phase, it is determined as Example 7 in FIG. 6, in the case of the V phase as Example 9 in FIG. 7, and in the case of the W phase as Example 11 in FIG.
[0031]
In other cases, the U-phase voltage is represented as U, the V-phase voltage is represented as V, and the W-phase voltage is represented as W. For example, in Example 2 of FIG. The voltage is U = V> W. In this case, the output of each comparison circuit is uncertain because the comparison circuits 73u and 74u for the U phase are U = V, respectively NO and NO, and the comparison circuits 73v and 74v are YES, since V> W. NO, comparison circuits 73w and 74w, and W <U, so NO and YES. Since each voltage is neither the maximum voltage nor the minimum voltage, the output results of the comparison circuits 71u, 72u, 71v, 72v, 71w, 72w are also NO, the output result of NO is set to “0”, and the output result of YES When “1” is set to “1”, a determination pattern “000100010” is obtained. Similarly, determination patterns corresponding to the examples of FIGS. 5, 6, and 7 are obtained as shown in the table of FIG. The determination pattern is converted by the logic circuit 77 into a signal of 6-digit phase information indicating the phase at the time of stop, and is sent from the logic circuit 77 to the control circuit 33 in accordance with the signal from the timing circuit 76.
[0032]
In this way, the control circuit 33 enters the start-up mode from the stop based on the detected phase information. Next, the start mode from the stop will be described.
When receiving the phase information from the logic circuit 77, the control circuit 33 performs pulling excitation control based on the phase information. This pulling excitation control is an operation of pulling the rotor position to a predetermined winding position of the stator as an initial state in order to start up the electric motor 10.
[0033]
For example, when the phases of the windings 11, 12, and 13 of the rotor 14 and the stator 16 are detected as shown in FIG. 9A, the position of the rotor 14 is set to a predetermined winding of the stator 16. In order to pull in to the line position, in this example, the control circuit 33 instructs the inverter circuit 20 to excite the S pole in the + U phase and the N pole in the −U phase.
[0034]
When the phases of the rotor 14 and the stator 16 reach the fixed positions as shown in FIG. 9B, a timer switching mode in which the rotation frequency is automatically increased is entered. When the rotational speed increases and the level of the induced voltage from the electric motor 1 becomes high and position detection becomes possible, the switching timing is performed based on the position information detected by the phase detection circuit 31.
[0035]
As described above, in the present embodiment, the counter electromotive voltage can be detected simultaneously for each phase simultaneously by passing currents through the windings 11, 12, and 13 for a certain period of time and then cutting them off. . In particular, when the number of phases increases, the time from the start command to the start of operation is shortened, and the responsiveness is increased.
[0036]
Next, the permanent magnet synchronous motor according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
The same reference numerals as those in FIGS. 2 to 4 according to the first embodiment denote the same components. As shown in FIG. 10, the constant phase detection control circuit 36 according to the present embodiment is similar to the first embodiment in that the phase detection circuit 31, the stop phase detection circuit 32, and the And a voltage dividing circuit 34. However, unlike the first embodiment, the constant phase detection control circuit 36 is provided with switching means 35 for switching connection and disconnection between the neutral point of each phase winding of the stator and the ground voltage. Not. Therefore, the control circuit 38 is also different from the control circuit 33 according to the first embodiment in that there is no instruction to the switching means 35.
[0037]
Next, the operation of the permanent magnet type synchronous motor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
When the permanent magnet type synchronous motor is rotating in a free-running state, an induced voltage is generated and the phase can be detected by the phase detection circuit 31 as in the first embodiment.
[0038]
When the motor 10 is stopped, no induced voltage is generated, so the phase detection circuit 31 cannot detect the phase. When the induced voltage is not detected by the phase detection circuit 31, the control circuit 38 determines that the control circuit 38 is in a stopped state. When a start command is given to the control circuit 38, a mode for detecting the phase between the rotor 14 and the stator is entered.
[0039]
Next, the phase detection mode of the rotor and the stator at the time of stop will be described.
As shown in FIG. 11, in order to detect the phases of the rotor 14 and the stator at the time of stop, first, the positive current transistor + U, the negative current transistor -W and the transistor -V of the inverter circuit 20 are detected. Only in the ON state, a positive current is passed through the U-phase winding 11 for a certain period of time. As a result, magnetic energy depending on the inductance corresponding to the phase between the rotor 14 and the stator is accumulated in the U-phase winding 11. After a certain period of time, the transistor that is turned on is turned off to cut off the current. Then, the magnetic energy accumulated in the U-phase winding 11 generates a counter electromotive voltage as shown in the lower part of FIG. 11, and this voltage passes through the voltage dividing circuit 34 and the U phase of the stop phase detection circuit 32. Applied to phase terminals.
[0040]
Next, in order to allow a positive current to flow through the V-phase winding, only the positive current transistor + V, the negative current transistor -U, and the transistor -W of the inverter circuit 20 are turned on, so A current is passed through the winding 12 for a certain time. As a result, magnetic energy depending on the inductance determined according to the phase between the rotor 14 and the stator is accumulated in the V-phase winding 12. After a certain period of time, the transistor that is turned on is turned off to cut off the current. Then, the magnetic energy accumulated in the V-phase winding 12 generates a counter electromotive voltage as shown in the second stage below in FIG. 11, and the stop-time phase detection circuit 32 via the voltage dividing circuit 34. Applied to the V-phase terminal.
[0041]
Subsequently, in order to pass a current through the W-phase winding, only the transistor + W, the transistor -U, and the transistor -V are turned on, and a current is passed through the W-phase winding 13 for a certain period of time. Thus, magnetic energy is accumulated in the U-phase winding 13 based on the inductance determined according to the phase between the rotor 14 and the stator. After a certain period of time, the transistor turned on is turned off to cut off the current. Then, the magnetic energy accumulated in the W-phase winding 13 is converted into a counter electromotive voltage as shown in the third stage in the lower part of FIG. Apply to W phase terminal.
[0042]
The counter electromotive voltages input to the stop phase detection circuit 32 are sequentially held in the hold circuits 75u, 75v, and 75w. Finally, in synchronization with the W phase input, each counter electromotive voltage is received when there is a signal from the timing circuit 76. The voltages are input to the comparison circuits 71u, 71v, 71w, 72u, 72v, 72w, 73u, 73v, 73w, 74u, 74v, and 74w, and compared as described in the first embodiment. The signal is input to the circuit 77, and the corresponding phase information is sent to the control circuit 38 by a signal from the timing circuit 76. In this way, the control circuit 38 enters the start-up mode from the stop based on the detected phase information. The start mode from the stop is the same as that described in the first embodiment.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the switching means 35 is not required as compared with the first embodiment, and therefore a conductive wire that connects the neutral point of the motor and the switching means is also required. Therefore, the current can be applied to the winding by the on / off control of the existing transistor, so that the number of parts is small and the structure is relatively simple.
[0044]
These embodiments are specifically described for better understanding of the present invention, and are not intended to limit other embodiments. Therefore, changes can be made without changing the gist of the invention. For example, in the above description, the permanent magnet type synchronous motor has been described. However, the permanent magnet may be replaced with an electromagnet. In the above description, the case of two poles and three phases has been described. However, the present invention is not limited to these, and can be easily applied to other pole numbers and other phase numbers. In addition, the current supplied to detect the phase at the time of stoppage is not limited to the positive current but may be a negative current. The switching element provided in the inverter circuit is not limited to a transistor. Further, the stop phase detection circuit is not limited to the above-described circuit, and may be various. For example, the phase can be specified more finely.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention or the fifth invention, even when the rotor is stopped, the currents to the windings are supplied all at once for a predetermined time and then shut off. The counter electromotive voltage can be detected simultaneously for each phase, the phase at the time of stop can be detected based on the generated counter electromotive voltage, and the rotor is rotated according to the detected phase. By moving so as to be drawn into an appropriate winding position such as the position of the winding closest to the pole of the child, it is possible to easily start from the stop. In particular, when the number of phases increases, it is possible to shorten the time from the start of operation to the start of operation and increase the responsiveness.
Therefore, according to the present invention, it is possible to detect the phase at the time of stopping without providing a position detector such as a rotary encoder, a resolver, and a magnetic detection element in the rotor.
For this reason, it is possible to reduce the manufacturing cost of the permanent magnet type synchronous motor and reduce the scale of the apparatus.
[0046]
According to the second invention, the constant phase detection control circuit includes a phase detection circuit during operation and a phase detection circuit during stop. Therefore, since the phase detection during operation can use the existing phase detection circuit, the manufacturing cost can be reduced correspondingly.
[0047]
According to the third aspect of the invention, the constant phase detection control circuit is provided with switching means for switching connection and disconnection between the neutral point of each phase winding and the ground voltage, and supplies current to the windings of each phase all at once. Then, the phase at the time of stoppage is detected based on the back electromotive voltage generated by shutting off. Therefore, when stopping, it is possible to detect the back electromotive force generated by supplying and shutting off currents to the windings of each phase at the same time, so that it is possible to shorten the time from the start command to the start of movement. High responsiveness because it can.
[0048]
According to the fourth aspect of the invention, the constant phase detection control circuit reverses the current generated by interrupting the current supplied to the windings of each phase of the stator by sequentially shifting the time by switching control of the inverter circuit. The phase at the time of stop is detected based on the electromotive voltage. Therefore, by using an existing circuit and supplying current sequentially to the windings of each phase, the phase at the time of stopping can be detected, so the number of parts can be reduced with a simple configuration and the manufacturing cost can be reduced. Can be planned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a stop phase detection circuit according to the first embodiment;
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 5 is a phase explanatory diagram of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 6 is a phase explanatory diagram of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 7 is a phase explanatory diagram of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a determination pattern according to the first embodiment.
FIG. 9 is a drawing explaining the pull-in operation of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram of a permanent magnet type synchronous motor according to a second embodiment.
FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the permanent magnet type synchronous motor according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 10 Electric motor
11, 12, 13 winding
14 Rotor
2, 20 Inverter circuit
+ U, + V, + W, -U, -V, -W transistor
3, 30, 36 Constant phase detection control circuit
3a, 31 phase detection circuit
3b, 32 Stop phase detection circuit
3c, 33, 38 Control circuit
34 Voltage divider circuit
35 switching means
40 3-phase AC power supply
50 Converter circuit
60 Smoothing circuit
71, 72, 73, 74 Comparison circuit (comparator)
75 Hold circuit
76 Timing circuit
77 logic circuit

Claims (5)

永久磁石を用いた回転子及び巻線が施された固定子を有する電動機(1)と、各巻線への正負の電流の供給及び遮断を切り換えるインバータ回路(2)と、前記電動機の動作時及び停止時の判定を行い、動作時においては各巻線に誘起される誘起電圧に基づき回転子及び固定子間の位相を検出し、停止時においては各巻線への予め定めた時間の電流供給後の遮断を前記インバータ回路に指示し、電流遮断後の巻線に発生する逆起電圧に基づいて前記位相を検出し、検出された位相に応じて前記回転子の極に最も近い位置にある巻線の位置に前記回転子の極を引き込むように電流の供給又は遮断を前記インバータ回路に指示する常時位相検出制御回路(3)とを有することを特徴とする永久磁石式同期電動機。Motor having a stator rotor and windings is applied using a permanent magnet (1), an inverter circuit (2) for switching supply and shutoff of the positive and negative current to the windings, during operation of the motor In the operation, the phase between the rotor and the stator is detected based on the induced voltage induced in each winding, and after the current is supplied to each winding in a predetermined time during the stop. instructs the cutoff to the inverter circuits, detecting the phase based on the counter electromotive voltage generated in the windings after the current interruption, it is closest to the poles of the rotor in accordance with the detected phase the supply or interruption of electric current to draw the poles of the rotor to the position of the winding at all times to indicate to the inverter circuits phase detection control circuit (3) and the permanent magnet synchronous motor and having a. 前記常時位相検出制御回路は、動作時に前記固定子の各巻線に誘起される誘起電圧に基づいて前記位相を検出する位相検出回路(3a)と、停止時において逆起電圧に基づいて位相を検出する停止時位相検出回路(3b)と、動作時及び停止時の判定、並びに、前記インバータ回路に対し、停止時に起動指令があった場合の各巻線への予め定めた時間の電流供給の指示、及び、前記位相に基づいて電流の供給又は遮断の指示を行う制御回路(3c)とを有することを特徴とする請求項1記載の永久磁石式同期電動機。The constant phase detection control circuit includes a phase detection circuit for detecting the phase based on the voltage induced on each winding of the stator during operation (3a), detecting a phase based on the counter electromotive voltage at the time of stopping a stop-time phase detector for (3b), the determination of when and during the stop operation, as well, against the said inverter circuits, a predetermined instruction of the current supply time to each winding in case of a start-up command when stopping And a control circuit (3c) for instructing to supply or cut off current based on the phase. 前記常時位相検出制御回路は、各巻線の中性点とグランド電圧との接続及び切断を切り換える切換手段(35)を有し、前記制御回路は、前記切換手段によって前記中性点をグランド電圧と接続させ各巻線に電流を一斉に予め定めた時間供給した後遮断して発生した逆起電圧を前記停止時位相検出回路に印加することを特徴とする請求項2記載の永久磁石式同期電動機。The constant phase detection control circuit comprises a switching means (35) for switching the connection and disconnection between the neutral point and the ground voltage of each winding, the control circuit, a ground voltage the neutral point by the switching means and 3. The permanent magnet synchronous motor according to claim 2, wherein the counter electromotive voltage generated by connecting and connecting the windings to each winding for a predetermined time and then shutting off is applied to the phase detection circuit at the time of stop. 前記常時位相検出制御回路の前記制御回路は、前記インバータ回路に対して、順次時間をずらせて各巻線へ電流を予め定めた時間供給した後遮断して発生させた逆起電圧を、順次、前記停止時位相検出回路に印加することを特徴とする請求項2記載の永久磁石式同期電動機。The control circuit of the always-on phase detection control circuit sequentially shifts the time to the inverter circuit to supply a current to each winding for a predetermined time and then shuts off and generates a counter electromotive voltage sequentially . 3. The permanent magnet type synchronous motor according to claim 2, wherein the permanent magnet type synchronous motor is applied to a phase detection circuit when stopped. 永久磁石を用いた回転子及び巻線が施された固定子とからなる電動機にいて、電動機が停止しているか否かを判定する工程と、停止していると判定された場合には各巻線に電流を予め定めた時間供給した後遮断する工程と、前記各巻線毎に発生した逆起電圧に基づいて停止時の位相を検出する工程と、該位相に基づいて停止からの起動を制御する工程とを有することを特徴とする永久磁石式同期電動機の制御方法。And have you the motor rotor and the windings using a permanent magnet is composed of a stator subjected, and determining whether the motor is stopped, when it is determined to be stopped a step of blocking after supply time determined in advance a current to each winding, and detecting the stop-time phase on the basis of the counter electromotive voltage generated in each of the windings, the start from stop based on the phase And a control method for the permanent magnet type synchronous motor.
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