JP4633521B2 - Brushless motor control device, control method, and motor system - Google Patents

Brushless motor control device, control method, and motor system Download PDF

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本発明は、ブラシレスモータの制御装置及び制御方法、このような制御装置とブラシレスモータを含むモータシステムに関する。   The present invention relates to a control device and a control method for a brushless motor, and a motor system including such a control device and a brushless motor.

ブラシレスモータの制御装置は、コイル状に巻き回された固定子巻線への通電を切り替えながら通電制御を行うもので、通電の切り替えのタイミングは、回転子の磁極位置を検出することで決定されている。従来のブラシレスモータの制御装置では、システム全体の小型化などの観点から、位置検出用のセンサを別途設けずに回転子の回転によって固定子巻線に生じる誘起電圧を取得し、回転子の回転位置を検出することが知られている。   The brushless motor control device performs energization control while switching energization to the stator winding wound in a coil shape, and the timing of switching energization is determined by detecting the magnetic pole position of the rotor. ing. In the conventional brushless motor control device, from the viewpoint of downsizing the entire system, the induced voltage generated in the stator winding by the rotation of the rotor is acquired without providing a position detection sensor separately, and the rotor rotation It is known to detect the position.

ここで、通電を切り替えて電流がオフになったときには、コイルに蓄えられていたエネルギがゼロになるまでフライホイール電流が流れ、これに起因するスパイク状の誘起電圧(スパイク電圧)がその固定子巻線に発生する。このため、制御装置は、マスク信号を生成して、このようなスパイク電圧をノイズとして除去した上で切り替えタイミングを判定する必要がある。スパイク電圧を除去する従来の方法としては、制御装置と、ブラシレスモータの固定子巻線との間の電圧降下を別途検出し、この電圧降下が基準電圧と同電位に達したときにリセット信号を発生させ、スパイク電圧の区間だけ位置検出を無視することがあげられる(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−182379号公報
Here, when the energization is switched and the current is turned off, a flywheel current flows until the energy stored in the coil becomes zero, and a spike-like induced voltage (spike voltage) resulting from this flows in the stator. Occurs in the winding. For this reason, the control device needs to determine the switching timing after generating a mask signal and removing such spike voltage as noise. As a conventional method for removing the spike voltage, a voltage drop between the control device and the stator winding of the brushless motor is separately detected, and a reset signal is output when the voltage drop reaches the same potential as the reference voltage. It can be generated and position detection is ignored only during the spike voltage interval (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-8-182379

しかしながら、電圧降下を別途検出するためには、双方向性ダイオード及び双方向フォトカプラ、フリップ・フロップ回路などが必要になり、装置構成が複雑化してしまうという問題があった。また、スパイク電圧の発生から一定時間だけリセット信号を発生させる場合には、負荷変動によってスパイク電圧のパルス幅が変化すると、スパイク電圧をマスクしきれなくなることがある。このような場合には、誘起電圧と基準電圧との交点を検出できなくなり、ブラシレスモータが脱調をしてしまうことがあった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブラシレスモータにおいて、別途センサを設けることなく安定して通電制御を行うことである。
However, in order to separately detect the voltage drop, a bidirectional diode, a bidirectional photocoupler, a flip-flop circuit, and the like are required, which causes a problem that the device configuration becomes complicated. In addition, when the reset signal is generated for a certain time from the generation of the spike voltage, the spike voltage may not be completely masked if the pulse width of the spike voltage changes due to load fluctuation. In such a case, the intersection between the induced voltage and the reference voltage cannot be detected, and the brushless motor may step out.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to stably perform energization control without providing a separate sensor in a brushless motor.

上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化を基準となる電圧と比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクするマスク信号発生手段と、前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号に、前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置とした。
このブラシレスモータの制御装置では、定常状態ではマスク信号発生手段でマスク信号を作成してスパイク電圧をマスクして位置検出信号を生成するが、負荷変動などによってスパイク電圧のパルス幅が増大してマスク信号でマスクしきれなくなったときに、判定手段でマスクしきれない信号のエッジを識別し、スパイク電圧のエッジであると判定した場合にはその信号を除去し、位置検出信号とすべきエッジであると判定した場合にはその信号は除去しないようにする。
The invention according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problem is to obtain a rotating magnetic field by energizing a plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet, The energization of the stator windings is sequentially switched based on the position detection signal obtained by comparing the change in the induced voltage generated in the stator winding that is not energized with the reference voltage by the rotation of the rotor. In the brushless motor control apparatus configured as described above, the mask signal generating means for masking the spike voltage pulse generated in the stator winding immediately after switching the energization to the stator winding, and the stator winding Judgment whether or not the edge of the spike voltage is detected when an edge that is not removed by the mask signal generating means is detected in the induced voltage signal based on the change in the induced voltage of the line And a control device for a brushless motor, characterized in that it comprises a stage, a.
In this brushless motor control device, in a steady state, a mask signal is generated by a mask signal generation means and a spike detection voltage is masked to generate a position detection signal. When the signal cannot be completely masked, the edge of the signal that cannot be masked by the determination means is identified. When it is determined that the edge is a spike voltage edge, the signal is removed and the edge to be used as a position detection signal is detected. If it is determined that there is, the signal is not removed.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置において、特定の前記固定子巻線において前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、前記判定手段は他の前記固定子巻線の誘起電圧の高低によってスパイク電圧のエッジであるか否かを判定することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、判定手段が特定の固定子巻線のエッジを判定するにあたって、そのエッジが立ち上がりエッジであるか、立ち下がりエッジであるかを調べ、さらに他の固定子巻線の誘起電圧の高低を調べ、これらの組み合わせに応じて判定対象となっているエッジがスパイク電圧のエッジであるか否かを判定する。
According to a second aspect of the present invention, in the brushless motor control device according to the first aspect, when an edge that is not removed by the mask signal generating means is detected in the specific stator winding, It is determined whether or not the edge of the spike voltage is based on the level of the induced voltage of the stator winding.
In this brushless motor control device, when the determination means determines the edge of a specific stator winding, it checks whether the edge is a rising edge or a falling edge, and further determines the other stator windings. The level of the induced voltage is examined, and it is determined whether or not the edge to be determined is the spike voltage edge according to the combination of these.

請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記判定手段によって検出されたエッジが、スパイク電圧によるものであると判定された場合に、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、定常状態でマスク信号のパルス幅以下であったスパイク電圧が、そのマスク信号で除去しきれなくなったときには、ブラシレスモータにかかる負荷が大きく増大して、スパイク電圧のパルス幅が増大したとみなし、ブラシレスモータを停止させる。
According to a third aspect of the present invention, in the brushless motor control device according to the first or second aspect, when the edge detected by the determination means is determined to be caused by a spike voltage, the brushless motor is controlled. It has a stop processing means for outputting a stop signal for stopping the motor.
In this brushless motor control device, when the spike voltage that is equal to or less than the pulse width of the mask signal in the steady state cannot be completely removed by the mask signal, the load on the brushless motor is greatly increased, and the spike voltage pulse is increased. Assuming that the width has increased, the brushless motor is stopped.

請求項4に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置において、周期的に発生する誘起電圧信号のエッジの発生周期を計測し、所定の電気角を越えても次の誘起電圧信号のエッジが検出されない場合には、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、定常状態でスパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅を越えている場合に、さらに所定の電気角を越えても次の誘起電圧の立ち下がりエッジ又は立ち上がりエッジが検出されない場合には、ブラシレスモータにかかる負荷の大きく増大したとみなして、ブラシレスモータを停止させる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the brushless motor control device according to the first or second aspect of the present invention, the generation cycle of the edge of the induced voltage signal that is periodically generated is measured, and a predetermined electrical angle is exceeded. When an edge of the next induced voltage signal is not detected, stop processing means is provided for outputting a stop signal for stopping the brushless motor.
In this brushless motor control device, when the pulse width of the spike voltage exceeds the pulse width of the mask signal in a steady state, the falling edge or rising edge of the next induced voltage is not detected even if it exceeds a predetermined electrical angle. If not detected, it is considered that the load applied to the brushless motor has greatly increased, and the brushless motor is stopped.

請求項5にかかる発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレスモータの制御装置と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステムとした。
このモータシステムでは、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅よりも大きいときに、判定手段でスパイク電圧のエッジを抽出することでスパイク電圧を除去し、位置検出信号を作成して回転子の回転制御が行われる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a motor system comprising the brushless motor control device according to any one of the first to fourth aspects and the brushless motor.
In this motor system, when the pulse width of the spike voltage is larger than the pulse width of the mask signal, the spike voltage is removed by extracting the edge of the spike voltage by the judging means, and a position detection signal is created to create a position detection signal. Rotation control is performed.

請求項6に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化を基準となる電圧と比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、通電している前記固定子巻線を切り替えた直後に前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクする工程と、前記マスク信号発生手段で除去できないエッジが検出されたときに、前記位置検出信号のエッジであるか前記スパイク電圧のエッジであるかを判定する工程と、を有することを特徴とするブラシレスモータの制御方法とした。
このブラシレスモータの制御方法では、定常状態ではマスク信号発生手段でマスク信号を作成してスパイク電圧をマスクして位置検出信号を生成するが、負荷変動などによってスパイク電圧のパルス幅が増大してマスク信号でマスクしきれなくなったときに、判定手段でマスクしきれない信号のエッジを識別し、スパイク電圧のエッジであると判定した場合にはその信号を除去し、位置検出信号とすべきエッジであると判定した場合にはその信号は除去しないようにする。
According to a sixth aspect of the present invention, a rotating magnetic field is obtained by energizing a plurality of stator windings arranged so as to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet, and energized by the rotation of the rotor. In a brushless motor control method for sequentially switching energization to the stator winding based on a position detection signal obtained by comparing a change in induced voltage generated in the stator winding with a reference voltage. Masking spike voltage pulses generated in the stator winding immediately after switching the stator winding, and the position detection signal when an edge that cannot be removed by the mask signal generating means is detected. And a step of determining whether the edge is the edge of the spike voltage or the edge of the spike voltage.
In this brushless motor control method, in a steady state, a mask signal is generated by a mask signal generating means and a spike voltage is masked to generate a position detection signal. When the signal cannot be completely masked, the edge of the signal that cannot be masked by the determination means is identified. When it is determined that the edge is a spike voltage edge, the signal is removed and the edge to be used as a position detection signal is detected. If it is determined that there is, the signal is not removed.

本発明によれば、ブラシレスモータにかかる負荷の変動によってスパイク電圧のパルス幅が変動した際に、スパイク電圧をマスク処理によって除去しきれない信号が発生した場合でも、その信号がスパイク電圧によるものであるか否かを判定するようにしたので、スパイク電圧のパルス幅が大きい場合でも確実に除去することが可能になる。したがって、ブラシレスモータを確実に回転制御することができる。
また、スパイク電圧のパルス幅が一定幅以上になったときに、過負荷としなしてブラシレスモータを停止させるようにすると、ブラシレスモータを適切な負荷領域で運転させることが可能になる。
According to the present invention, when the pulse width of the spike voltage fluctuates due to the fluctuation of the load applied to the brushless motor, even if a signal that cannot completely remove the spike voltage by mask processing is generated, the signal is due to the spike voltage. Since it is determined whether or not there is a spike voltage, even if the pulse width of the spike voltage is large, it can be reliably removed. Therefore, the rotation of the brushless motor can be reliably controlled.
Further, if the brushless motor is stopped without being overloaded when the pulse width of the spike voltage exceeds a certain width, the brushless motor can be operated in an appropriate load region.

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1にブラシレスモータを含むモータシステムの概略構成を示す。このモータシステムは、ブラシレスモータ1と、ブラシレスモータ1の駆動装置2とを備え、駆動装置2を介して電源3から通電制御が行われるように構成されている。
図2に示すように、ブラシレスモータ1は、固定子5と、回転子6とを主な構成要素とする。固定子には、3本の固定子巻線U,V,Wが巻き回されており、これら固定子巻線U,V,Wによって形成されるコイルは、いわゆるスター結線になっている。回転子6は、回転軸と、回転軸の周方向に沿って複数の磁極(N極及びS極)が配置される永久磁石とから構成されている。なお、ブラシレスモータ1は、インナーロータ型であっても良いし、アウターロータ型であっても良い。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a motor system including a brushless motor. This motor system includes a brushless motor 1 and a drive device 2 for the brushless motor 1, and is configured such that energization control is performed from a power source 3 via the drive device 2.
As shown in FIG. 2, the brushless motor 1 includes a stator 5 and a rotor 6 as main components. Three stator windings U, V, and W are wound around the stator, and a coil formed by these stator windings U, V, and W is a so-called star connection. The rotor 6 includes a rotating shaft and a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles (N pole and S pole) are arranged along the circumferential direction of the rotating shaft. The brushless motor 1 may be an inner rotor type or an outer rotor type.

図1に示すように、このようなブラシレスモータ1の各固定子巻線U,V,Wは、ブラシレスモータ1から引き出されて駆動装置2に接続されている。駆動装置2は、駆動信号の入力によって所定の処理を行う制御装置10を有し、制御装置10の出力は、プリドライバ11を介して3相インバータ12に接続されている。3相インバータ12は、電源3に接続されており、制御装置10の出力に応じて固定子巻線U,V,Wに通電するように構成されている。また、3相インバータ12からブラシレスモータ1への通電によって各固定子巻線U,V,Wに現れる誘起電圧のアナログ波形は、分圧回路13で降圧された後に誘起電圧I/F(インターフェイス)回路14に入力されるようになっている。誘起電圧I/F回路14は、各固定子巻線U,V,Wのそれぞれの電圧(誘起電圧)から、スター結線の中性点の電位を基準電圧(等価中性点電圧)として生成すると共に、各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧の波形と、等価中性点電圧とがそれぞれのコンパレータに入力されデジタル信号が生成されるように構成されている。そして、各コンパレータの出力は、制御装置10に接続されている。   As shown in FIG. 1, each of the stator windings U, V, W of the brushless motor 1 is drawn from the brushless motor 1 and connected to the driving device 2. The drive device 2 includes a control device 10 that performs a predetermined process by inputting a drive signal, and an output of the control device 10 is connected to a three-phase inverter 12 via a pre-driver 11. The three-phase inverter 12 is connected to the power source 3 and is configured to energize the stator windings U, V, and W according to the output of the control device 10. The analog waveform of the induced voltage that appears in each of the stator windings U, V, and W when the brushless motor 1 is energized from the three-phase inverter 12 is stepped down by the voltage dividing circuit 13 and then the induced voltage I / F (interface). The signal is input to the circuit 14. The induced voltage I / F circuit 14 generates the neutral point potential of the star connection as a reference voltage (equivalent neutral point voltage) from the respective voltages (induced voltages) of the stator windings U, V, and W. In addition, the waveform of the induced voltage of each stator winding U, V, and W and the equivalent neutral point voltage are input to the respective comparators to generate a digital signal. The output of each comparator is connected to the control device 10.

ここで、制御装置10は、駆動信号が入力される始動処理部21と、誘起電圧I/F回路14に接続されるエッジ分離処理部22と、回転子6の回転位置を検出する信号を作成する回転子位置検出部23(判定手段)と、過負荷時の処理を行う停止処理部24(停止処理手段)と、通電切り替えタイミング生成処理部25と、スパイク電圧を除去するマスク信号を生成させるマスク信号生成部26(マスク信号発生手段)とに機能分割することができる。エッジ分離処理部22からは、回転子位置検出部23と停止処理部24とに信号が出力され、回転子位置検出部23からは停止処理部24と通電切り替えタイミング生成処理部25とに信号が出力される。さらに、通電切り替えタイミング生成処理部25には、始動処理部21及び停止処理部24から信号が出力される。そして、通電切り替えタイミング生成処理部25からは、マスク処理部26を介してエッジ分離処理部22に信号がフィードバックされるようになっており、最終的な切り替えタイミングの情報がプリドライバ11に出力されるようになっている。各部の詳細な機能は後に説明する。なお、このような、制御装置10は、例えば、シングルチップマイコンなどによって実現される。   Here, the control device 10 creates a start processing unit 21 to which a drive signal is input, an edge separation processing unit 22 connected to the induced voltage I / F circuit 14, and a signal for detecting the rotational position of the rotor 6. A rotor position detection unit 23 (determination unit) that performs an overload, a stop processing unit 24 (stop processing unit) that performs processing at the time of overload, an energization switching timing generation processing unit 25, and a mask signal for removing spike voltages. The function can be divided into the mask signal generator 26 (mask signal generator). Signals are output from the edge separation processing unit 22 to the rotor position detection unit 23 and the stop processing unit 24, and signals are output from the rotor position detection unit 23 to the stop processing unit 24 and the energization switching timing generation processing unit 25. Is output. Furthermore, signals are output from the start processing unit 21 and the stop processing unit 24 to the energization switching timing generation processing unit 25. Then, a signal is fed back from the energization switching timing generation processing unit 25 to the edge separation processing unit 22 via the mask processing unit 26, and final switching timing information is output to the pre-driver 11. It has become so. Detailed functions of each part will be described later. In addition, such a control apparatus 10 is implement | achieved by the single chip microcomputer etc., for example.

次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、図2を主に参照して、駆動装置2からブラシレスモータ1に通電する通電パターンと、ブラシレスモータ1の固定子5及び回転子6の誘起状態との関係について説明する。なお、図2には、インナーロータ型のブラシレスモータで、120°通電矩形波駆動を行う場合が図示されている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, with reference mainly to FIG. 2, a relationship between an energization pattern for energizing the brushless motor 1 from the driving device 2 and induced states of the stator 5 and the rotor 6 of the brushless motor 1 will be described. FIG. 2 shows a case where 120 ° energization rectangular wave driving is performed by an inner rotor type brushless motor.

図2に示すように、通電パターンは、3つの固定子巻線U、V、Wの組み合わせで6パターン(#1〜#6)ある。通電パターン#1では、固定子巻線Wから固定子巻線Vに通電されており、通電パターン#1に切り替えたときの固定子5と回転子6はパターン[A]に示すような誘起状態になる。ここで、パターン[B]は、通電パターン#1を持続させたときに、回転子6にトルクが発生してパターン[A]の位置からCCW方向に電気角30°回転した状態を示している。このとき、物理的には、固定子巻線W(開放相)の中心と、回転子6のS極の中心とが対向した状態となる。電気的には、等価中性点電圧と誘起電圧とが交差した状態となる。そして、このような状態を回転子6の回転位置を検出するタイミングとする。さらに、パターン[C]は、パターン[B]から回転子6が電気角30°回転した状態である。このパターン[C]は、通電パターンが#2に切り替わった瞬間を示すので、回転子6の回転位置を検出したタイミングから電気角で30°だけ回転子6が回転したタイミングで通電パターンを切り替えれば、固定子巻線U,V,Wにより形成される回転磁界によって回転子6を回転させることができる。このような通電パターン#1〜#6を順番に切り替えると、誘起状態がパターン[A]〜[L]に順番に移行しながら回転子6が固定子5に対して回転する。そして、パターン[B]、[D]、[F]、[H]、[J]、[L]は、すべて回転子6の回転位置を検出するタイミングを示し、このときに発生するトルクが最大トルクとなる。   As shown in FIG. 2, there are six energization patterns (# 1 to # 6) in combination of three stator windings U, V, and W. In the energization pattern # 1, the stator winding W is energized from the stator winding W, and the stator 5 and the rotor 6 are in an induced state as shown in the pattern [A] when switching to the energization pattern # 1. become. Here, pattern [B] shows a state in which when energization pattern # 1 is maintained, torque is generated in rotor 6 and the electrical angle is rotated 30 ° in the CCW direction from the position of pattern [A]. . At this time, physically, the center of the stator winding W (open phase) and the center of the S pole of the rotor 6 face each other. Electrically, the equivalent neutral point voltage and the induced voltage cross each other. Such a state is set as a timing for detecting the rotational position of the rotor 6. Further, the pattern [C] is a state in which the rotor 6 is rotated by an electrical angle of 30 ° from the pattern [B]. Since this pattern [C] indicates the moment when the energization pattern is switched to # 2, if the energization pattern is switched at a timing at which the rotor 6 is rotated by an electrical angle of 30 ° from the timing at which the rotation position of the rotor 6 is detected. The rotor 6 can be rotated by a rotating magnetic field formed by the stator windings U, V, and W. When such energization patterns # 1 to # 6 are sequentially switched, the rotor 6 rotates with respect to the stator 5 while the induced state sequentially shifts to the patterns [A] to [L]. The patterns [B], [D], [F], [H], [J], and [L] all indicate the timing for detecting the rotational position of the rotor 6, and the torque generated at this time is the maximum. Torque.

次に、ブラシレスモータ1の始動時の処理について説明する。
位置検出センサを有しないブラシレスモータ1では、始動時の回転子6の位置を特定することができないので、始動処理部21が所定の通電パターンを一定時間出力するように通電タイミング生成処理部25を制御する(イニシャル動作)。これによって、回転子6は、その通電パターンに合わせた位置にロックされ、回転子6の初期位置が確定する。例えば、イニシャル動作として通電パターン#5を実行した場合には、パターン[M]に示す位置に回転子6がロックされ、これによって初期位置が確定する。このときの持続時間は、ブラシレスモータ1の体格や、イナーシャ負荷に応じて予め設定された値が用いられる。そして、その後に現在の通電パターンから1つとばした通電パターンを実施する(スキップ通電)。前記の例では、通電パターン#5の次は、通常であれば通電パターン#6であるのに対して、スキップ通電では通電パターン#1を実施する。通電パターン#6をとばすのは、パターン[M]のロック位置では最大トルクが得られるパターン[J]の位置を既に通過しているので、このままパターン#6を実行しても、位置情報となる最大トルク時の誘起電圧が取得できないからである。したがって、パターン#1を実行することで、パターン[M]からパターン[A]に移行させ、パターン[L]からパターン[A] に移行したときと同じトルクを発生させる。このように回転子6を回転させることで発生する誘起電圧が一定のレベルに達して位置情報が得られた場合には、このまま通常運転に移行してフィードバック制御を行う。これに対して、誘起電圧が一定のレベルに達しない場合には、位置情報が得られないので、この通電パターン#1でイニシャル動作を実施した後に、通電パターン#3でスキップ通電を実施し、以降、通常運転が可能になるまで同様の処理を繰り返す。なお、アナログ方式での同期運転で始動時の通電の切り替えタイミングを生成しても良い。
Next, processing at the start of the brushless motor 1 will be described.
In the brushless motor 1 that does not have a position detection sensor, the position of the rotor 6 at the time of starting cannot be specified. Therefore, the energization timing generation processing unit 25 is set so that the start processing unit 21 outputs a predetermined energization pattern for a predetermined time. Control (initial operation). As a result, the rotor 6 is locked at a position corresponding to the energization pattern, and the initial position of the rotor 6 is determined. For example, when the energization pattern # 5 is executed as the initial operation, the rotor 6 is locked at the position indicated by the pattern [M], thereby determining the initial position. As the duration at this time, a value set in advance according to the physique of the brushless motor 1 and the inertia load is used. Then, an energization pattern that skips one from the current energization pattern is performed (skip energization). In the above example, the energization pattern # 5 is normally followed by the energization pattern # 6, while the skip energization is performed with the energization pattern # 1. Since the energization pattern # 6 is already passed through the position of the pattern [J] where the maximum torque can be obtained at the lock position of the pattern [M], even if the pattern # 6 is executed as it is, the position information is obtained. This is because the induced voltage at the maximum torque cannot be obtained. Therefore, by executing the pattern # 1, the pattern [M] is shifted to the pattern [A], and the same torque as that when the pattern [L] is shifted to the pattern [A] is generated. In this way, when the induced voltage generated by rotating the rotor 6 reaches a certain level and the position information is obtained, the operation shifts to the normal operation and the feedback control is performed. On the other hand, if the induced voltage does not reach a certain level, position information cannot be obtained. Therefore, after conducting the initial operation with the energization pattern # 1, the skip energization is performed with the energization pattern # 3. Thereafter, the same processing is repeated until normal operation becomes possible. In addition, you may produce | generate the switching timing of the electricity supply at the time of a start by the synchronous operation by an analog system.

次に、通常運転時の通電制御について図1、図3及び図4を参照して説明する。
図3は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線U,V,Wへの通電状態と、各固定子巻線U,V,Wの実際の誘起電圧波形Uv、Vv、Wv(アナログ信号)と、各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧信号Ud,Vd,Wd(デジタル信号)とが図示されている。最上段の各固定子巻線U,V,Wへの通電状態は、上段で「+」が付加されている固定子巻線U,V,Wが高電位側で、下段で「−」が付加されている固定子巻線U,V,Wが低電位側であることを示している。つまり、電気角0°から60°までの間の「W+」「V−」は、固定子巻線Wから固定子巻線Vに通電することを示す(図2における通電パターン#1と同等)。また、例えば、誘起電圧波形Uvにおいて、電気角0°で立ち上がるパルスや、電気角180°で立ち下がるパルスがスパイク電圧Psであり、これらスパイク電圧Psがこの実施の形態において除去対象となる信号である。
Next, energization control during normal operation will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the electrical angle, and the vertical axis represents the energization state from the upper side to each of the stator windings U, V, W, and the actual induced voltage waveform Uv of each of the stator windings U, V, W. , Vv, Wv (analog signals) and induced voltage signals Ud, Vd, Wd (digital signals) of the respective stator windings U, V, W are shown. The energization state of the uppermost stator windings U, V, W is such that the stator windings U, V, W added with “+” in the upper stage are on the high potential side, and “−” is in the lower stage. It shows that the added stator windings U, V, W are on the low potential side. That is, “W +” and “V−” between the electrical angles of 0 ° and 60 ° indicate that the stator winding W is energized to the stator winding V (equivalent to the energization pattern # 1 in FIG. 2). . Further, for example, in the induced voltage waveform Uv, a pulse that rises at an electrical angle of 0 ° and a pulse that falls at an electrical angle of 180 ° are spike voltages Ps, and these spike voltages Ps are signals to be removed in this embodiment. is there.

また、図4はマスク信号の生成過程及び位置検出信号の生成過程を模式的に示す図である。なお、図4は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧信号Ud,Vd,Wd(図3と同じ信号)と、固定子巻線U,V,Wの位置検出信号Us、Vs、Wsと、電気角30°位相シフトした後の位置検出信号Uss、Vss、Wssと、固定子巻線U用のマスク信号Um、固定子巻線V用のマスク信号Vm、固定子巻線W用のマスク信号Wmとが順番に図示されている。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a mask signal generation process and a position detection signal generation process. In FIG. 4, the horizontal axis represents the electrical angle, and the vertical axis represents the induced voltage signals Ud, Vd, Wd (the same signals as in FIG. 3) of the stator windings U, V, W from the upper side, and the stator windings. Position detection signals Us, Vs, Ws of lines U, V, W, position detection signals Uss, Vss, Wss after phase shift of electrical angle of 30 °, mask signal Um for stator winding U, stator winding The mask signal Vm for the line V and the mask signal Wm for the stator winding W are shown in order.

図3に示す各固定子巻線U,V,Wの誘起電圧波形Uv、Vv、Wvは、誘起電圧I/F回路14(図1参照)に入力され、これらの電圧値から等価中性点電圧が得られる。この等価中性点電圧と誘起電圧波形Uvとをコンパレータに入力すると、誘起電圧信号Udが得られる。同様にして、アナログ信号の誘起電圧波形Vv,Wvからデジタル信号の誘起電圧信号Vd,Wdが得られる。これら、誘起電圧信号Ud,Vv,Wvは、制御装置10のエッジ分離処理部22に入力され、以下の処理によって通電切り替えタイミングが生成される。   The induced voltage waveforms Uv, Vv, Wv of the stator windings U, V, W shown in FIG. 3 are input to the induced voltage I / F circuit 14 (see FIG. 1), and the equivalent neutral point is calculated from these voltage values. A voltage is obtained. When this equivalent neutral point voltage and the induced voltage waveform Uv are input to the comparator, an induced voltage signal Ud is obtained. Similarly, induced voltage signals Vd and Wd as digital signals are obtained from induced voltage waveforms Vv and Wv as analog signals. These induced voltage signals Ud, Vv, Wv are input to the edge separation processing unit 22 of the control device 10, and the energization switching timing is generated by the following processing.

まず、エッジ分離処理部22は、誘起電圧信号Ud,Vv,Wvのパルス信号から、スパイク電圧Psのエッジと回転子6の回転により生じる誘起電圧のエッジとを分離し、回転子位置検出部23が回転子6の回転により生じる誘起電圧の情報からなる位置検出信号Us,Vs,Wsを作成し、通電切り替えタイミング生成処理部25に受け渡たす。通電切り替えタイミング生成処理部25では、図4に示す位置検出信号Us,Vs,Wsのエッジ(誘起電圧エッジ)の間隔Teをカウントする。具体的には、位置検出信号Us,Vs,Wsのすべてのエッジをトリガーとしてカウンタによる計測を開始し、次にいずれかの位置検出信号Us,Vs,Wsのエッジが検出されたらカウント値をクリアすると同時に次のカウントを開始する。ここで、ブラシレスモータ1が回転しているときには、誘起電圧エッジの間隔Teは、電気角60°ごとに発生するので、誘起電圧の発生間隔を示すカウント値から回転子6(図2参照)の回転速度や加速度を演算し、これに応じて次に通電を切り替えるタイミングを推定し、その分だけ位置検出信号Us,Vs,Wsの位相をシフトして位相検出信号Uss,Vss,Wssを生成する。そして、制御装置10は、これら位相検出信号Uss,Vss,Wssに従って3相インバータ12を制御し、各固定子巻線U,V,Wへの通電を切り替えてブラシレスモータ1の回転子6を回転させる。   First, the edge separation processing unit 22 separates the edge of the spike voltage Ps and the edge of the induced voltage generated by the rotation of the rotor 6 from the pulse signals of the induced voltage signals Ud, Vv, Wv, and the rotor position detecting unit 23. Creates position detection signals Us, Vs, Ws composed of information on the induced voltage generated by the rotation of the rotor 6, and passes them to the energization switching timing generation processing unit 25. The energization switching timing generation processing unit 25 counts the intervals Te of the edges (induced voltage edges) of the position detection signals Us, Vs, Ws shown in FIG. Specifically, measurement by the counter is started using all edges of the position detection signals Us, Vs, and Ws as triggers, and the count value is cleared when any edge of the position detection signals Us, Vs, and Ws is detected next. At the same time, the next count is started. Here, when the brushless motor 1 is rotating, the induced voltage edge interval Te is generated every 60 ° of electrical angle, and therefore the rotor 6 (see FIG. 2) is calculated from the count value indicating the induced voltage generation interval. The rotational speed and acceleration are calculated, and the next timing of switching the current is estimated accordingly, and the phase of the position detection signals Us, Vs, Ws is shifted by that amount to generate the phase detection signals Uss, Vss, Wss. . The control device 10 controls the three-phase inverter 12 in accordance with the phase detection signals Uss, Vss, Wss, and switches the energization to the stator windings U, V, W to rotate the rotor 6 of the brushless motor 1. Let

ここで、通電切り替えタイミング生成処理部25は、3相インバータ12に対して通電切り替えを指令する信号を出力すると同時に、又は直前にマスク信号生成部26に位置検出信号Us、Vs、Wsを出力する。マスク信号生成部26は、この位置検出信号Us、Vs,Wsの入力を受けてマスク信号Um,Vm,Wmを生成する。例えば、図4の例では、固定子巻線Uの位置検出信号Usの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Wのマスク信号WmをH(High)レベルに設定する。同様に、固定子巻線Vの位置検出信号Vsの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Uのマスク信号UmをH(High)レベルに設定する。固定子巻線Wの位置検出信号Wsの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Vのマスク信号VmをH(High)レベルに設定する。これら各マスク信号Um,Vm,Wmの信号レベルは所定の電気角の間維持された後にL(Low)レベルに変更される。そして、マスク信号Um,Vm,Wmは、エッジ分離処理部22に入力される。   Here, the energization switching timing generation processing unit 25 outputs the position detection signals Us, Vs, and Ws to the mask signal generation unit 26 at the same time or immediately before outputting a signal for instructing the 3-phase inverter 12 to switch energization. . The mask signal generation unit 26 receives the position detection signals Us, Vs, and Ws and generates mask signals Um, Vm, and Wm. For example, in the example of FIG. 4, the mask signal Wm of the stator winding W is set to H (High) at a timing corresponding to a predetermined electrical angle from the generation timing of the induced voltage edge of the position detection signal Us of the stator winding U. Set to level. Similarly, the mask signal Um of the stator winding U is set to the H (High) level at a timing corresponding to a predetermined electrical angle from the generation timing of the induced voltage edge of the position detection signal Vs of the stator winding V. The mask signal Vm of the stator winding V is set to the H (High) level at a timing corresponding to a predetermined electrical angle from the generation timing of the induced voltage edge of the position detection signal Ws of the stator winding W. The signal levels of these mask signals Um, Vm, Wm are changed to L (Low) level after being maintained for a predetermined electrical angle. The mask signals Um, Vm, and Wm are input to the edge separation processing unit 22.

なお、マスク信号Um,Vm,Wmのパルス幅を決定する電気角は、常にTeの計測値から予めメモリされている角度を算出する。具体的には、通常負荷で回転させたときのスパイク電圧Psのパルス幅よりも大きく、かつマスク信号のパルスで誘起電圧波形Uv,Vv,Wvと等価中性点電圧との交点がマスクされないような値、0°<θ<30°が用いられる。   Note that the electrical angle that determines the pulse width of the mask signals Um, Vm, and Wm is always calculated in advance from the measured value of Te. Specifically, it is larger than the pulse width of the spike voltage Ps when rotating with a normal load, and the intersection of the induced voltage waveforms Uv, Vv, Wv and the equivalent neutral point voltage is not masked by the pulse of the mask signal. A value of 0 ° <θ <30 ° is used.

以降は、誘起電圧I/F回路14から入力される誘起電圧信号Ud,Vd,Wdに対して、マスク信号Um,Vm,Wmでスパイク電圧Psのパルスを除去して位置検出信号Us,Vs,Wsを作成し、ブラシレスモータ1の通電制御を行う。   Thereafter, the spike voltage Ps pulse is removed from the induced voltage signals Ud, Vd, Wd inputted from the induced voltage I / F circuit 14 by the mask signals Um, Vm, Wm, and the position detection signals Us, Vs, Ws is created and energization control of the brushless motor 1 is performed.

ここで、スパイク電圧Psのパルス幅は、負荷の大きさや、回転速度によって変化する。これに対して、マスク信号Um,Vm,Wmは、一定のパルス幅なので、マスク信号Um,Vm,Wmでスパイク電圧Psのパルスを完全にマスクできる場合と、マスクしきれない場合とが生じる。これらの場合のエッジ分離処理部22の処理について以下に順番に説明する。   Here, the pulse width of the spike voltage Ps varies depending on the size of the load and the rotation speed. On the other hand, since the mask signals Um, Vm, and Wm have a constant pulse width, there are cases where the pulse of the spike voltage Ps can be completely masked by the mask signals Um, Vm, and Wm and when the mask signal cannot be completely masked. The processing of the edge separation processing unit 22 in these cases will be described in order below.

まず、スパイク電圧Psのパルス幅がマスク幅以下の場合には、図5に示すように、スパイク電圧Psの開始エッジ及び終了エッジの両方をマスクすることができる。この場合には、回転子位置検出部23は、表1に示すような誘起電圧信号検出ロジックに従って、誘起電圧信号Ud,Vd,Wdから位置検出信号Us,Vs,Wsを作成する。   First, when the pulse width of the spike voltage Ps is equal to or smaller than the mask width, both the start edge and the end edge of the spike voltage Ps can be masked as shown in FIG. In this case, the rotor position detector 23 creates position detection signals Us, Vs, Ws from the induced voltage signals Ud, Vd, Wd according to the induced voltage signal detection logic as shown in Table 1.

Figure 0004633521
Figure 0004633521

なお、図5において、電気角θ1から始まるスパイク電圧Psの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジは、マスク信号UmがHレベルであるので無視される。電気角θ2における立ち上がりエッジは、表1の立ち上がりエッジの誘起電圧信号Udについての条件を満たすので、固定子巻線Uの誘起電圧の立ち上がりエッジとみなされる。同様に、電気角θ3から始まるスパイク電圧Psの立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジは、マスク信号UmがHレベルであるので無視される。電気角θ4における誘起電圧信号Udの立ち下がりエッジは、表1の立ち下がりエッジの誘起電圧信号Udについての条件を満たすので、固定子巻線Uの誘起電圧の立ち下がりエッジとみなされる。同様にして他の誘起電圧信号Vd,Wdについても、表1の誘起電圧信号検出ロジックに従って誘起電圧の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを判定し、位置検出信号Us,Vs,Wsを作成する。   In FIG. 5, the rising edge and falling edge of the spike voltage Ps starting from the electrical angle θ1 are ignored because the mask signal Um is at the H level. Since the rising edge at the electrical angle θ2 satisfies the condition for the induced voltage signal Ud of the rising edge in Table 1, it is regarded as the rising edge of the induced voltage of the stator winding U. Similarly, the falling edge and rising edge of the spike voltage Ps starting from the electrical angle θ3 are ignored because the mask signal Um is at the H level. Since the falling edge of the induced voltage signal Ud at the electrical angle θ4 satisfies the conditions for the induced voltage signal Ud of the falling edge in Table 1, it is regarded as the falling edge of the induced voltage of the stator winding U. Similarly, with respect to the other induced voltage signals Vd and Wd, the rising edge and the falling edge of the induced voltage are determined according to the induced voltage signal detection logic shown in Table 1, and the position detection signals Us, Vs, and Ws are created.

これに対して、図6に示すように、スパイク電圧Psのパルス幅がマスク幅を越える場合には、スパイク電圧Psの開始エッジはマスクできるが、スパイク電圧Psの終了エッジはマスクすることができない。このような場合に、回転子位置検出部23は、表1に示すような誘起電圧信号検出ロジックに加えて、表2に示すようなスパイク電圧終了エッジ判定ロジックを参照して誘起電圧エッジを分離し、位置検出信号Us,Vs,Wsを作成する。   On the other hand, as shown in FIG. 6, when the pulse width of the spike voltage Ps exceeds the mask width, the start edge of the spike voltage Ps can be masked, but the end edge of the spike voltage Ps cannot be masked. . In such a case, the rotor position detector 23 separates the induced voltage edge by referring to the spike voltage end edge determination logic as shown in Table 2 in addition to the induced voltage signal detection logic as shown in Table 1. Then, the position detection signals Us, Vs, Ws are created.

Figure 0004633521
Figure 0004633521

図6において、電気角θ1から始まるスパイク電圧Psの立ち上がりエッジは、マスクされるが、同じスパイク電圧Psの立ち下がりエッジは、マスクできないので、表1及び表2に示す立ち下がりエッジの条件を満たすか否かを調べる。この場合には、表2の立ち下がりエッジの誘起電圧信号Udについての条件を満たすので、スパイク電圧Psのエッジであるとみなし、この信号を除去した上で位置検出信号Usを作成する。電気角θ2のエッジは、前記のように表1の条件を満たすので、誘起電圧エッジとする。同様に、電気角θ3から始まるスパイク電圧Psの立ち下がりエッジは、マスク信号Umによって除去され、同じスパイク電圧Psの立ち上がりエッジは、表2の立ち上がりエッジの誘起電圧信号Udについての条件を満たすので除去する。このようにして、マスク信号Umで除去しきれないスパイク電圧Psのパルスがあった場合には、他の誘起電圧信号Vd,Wdの電圧レベルの高低を調べて表1及び表2の条件に当てはめることで除去の要否を判定し、スパイク電圧Psによる信号を除去して位置検出信号Usを作成する。さらに、同様にして、位置検出信号Vs,Wsを作成する。   In FIG. 6, the rising edge of the spike voltage Ps starting from the electrical angle θ1 is masked, but the falling edge of the same spike voltage Ps cannot be masked, so the conditions of the falling edge shown in Tables 1 and 2 are satisfied. Check whether or not. In this case, since the condition for the induced voltage signal Ud of the falling edge in Table 2 is satisfied, it is regarded as the edge of the spike voltage Ps, and the position detection signal Us is created after removing this signal. The edge of the electrical angle θ2 satisfies the conditions in Table 1 as described above, and is therefore an induced voltage edge. Similarly, the falling edge of the spike voltage Ps starting from the electrical angle θ3 is removed by the mask signal Um, and the rising edge of the same spike voltage Ps is removed because it satisfies the condition for the induced voltage signal Ud of the rising edge in Table 2. To do. In this way, when there is a pulse of the spike voltage Ps that cannot be removed by the mask signal Um, the level of the voltage level of the other induced voltage signals Vd and Wd is examined and applied to the conditions in Tables 1 and 2. Thus, the necessity of removal is determined, and the signal based on the spike voltage Ps is removed to generate the position detection signal Us. Further, similarly, the position detection signals Vs and Ws are created.

次に、制御装置10の停止処理部24による処理について説明する。
この処理は、図7に示すように、ブラシレスモータ1にかかる負荷が徐々に増大する場合に、ブラシレスモータ1が過負荷状態になったことを判定し、ブラシレスモータ1を停止させる処理である。以下、この処理について、定常状態でマスク信号生成部26で作成したマスク信号Um,Vm,Wmのマスク幅でスパイク電圧Psのパルスを完全にマスクできる状態から負荷が増大した場合(負荷判定D1)と、定常状態でスパイク電圧Psのパルスをマスクしきれない状態から負荷が増大した場合(負荷判定D2)とに分けて説明する。
Next, processing by the stop processing unit 24 of the control device 10 will be described.
As shown in FIG. 7, this process is a process for determining that the brushless motor 1 is in an overload state and stopping the brushless motor 1 when the load applied to the brushless motor 1 gradually increases. Hereinafter, in this processing, when the load increases from a state where the pulse of the spike voltage Ps can be completely masked with the mask widths of the mask signals Um, Vm, Wm created by the mask signal generation unit 26 in a steady state (load determination D1). A case where the load increases from a state where the pulse of the spike voltage Ps cannot be masked in a steady state (load determination D2) will be described separately.

まず、負荷判定D1、つまり定常状態でスパイク電圧Psのパルス幅がマスク幅以下であった場合には、停止処理部24はマスク幅を過負荷判定の閾値として判定を行う。具体的には、エッジ分離処理部22がマスク信号Um,Vm,Wmで除去しきれないスパイク電圧Psのパルスが存在するときに、その信号を停止処理部24に受け渡す。このようなパルスは、スパイク電圧Psによるものであるのか、誘起電圧によるものであるか不明なので、表2の条件を満たすか否かを判定する。その結果、表2の条件を満たし、スパイク電圧Psのエッジであることが判明したら、過負荷状態であるとみなす。したがって、停止処理部24は、停止を指令する信号を通電タイミング切り替え生成部26に出力し、ブラシレスモータ1を停止させる。   First, when the load determination D1, that is, when the pulse width of the spike voltage Ps is equal to or less than the mask width in the steady state, the stop processing unit 24 performs determination using the mask width as a threshold for overload determination. Specifically, when there is a spike voltage Ps pulse that cannot be removed by the mask signals Um, Vm, and Wm, the edge separation processing unit 22 passes the signal to the stop processing unit 24. Since it is unclear whether such a pulse is due to the spike voltage Ps or the induced voltage, it is determined whether or not the conditions in Table 2 are satisfied. As a result, if the condition of Table 2 is satisfied and the edge of the spike voltage Ps is found, it is regarded as an overload state. Accordingly, the stop processing unit 24 outputs a signal for instructing the stop to the energization timing switching generation unit 26 to stop the brushless motor 1.

これに対して、負荷判定D2、つまり定常状態でスパイク電圧Psのパルス幅がマスク幅を越えていた場合には、停止処理部24は所定の電気角R1を過負荷判定の閾値として判定を行う。ここで、所定の電気角R1は、ブラシレスモータ1の体格や、イナーシャ負荷に応じて予め設定された値が用いられるが、例えば、360°と設定しても良い。図7に示すように、本来ならば周期的に現れる誘起電圧エッジを回転子位置検出部23で検出できなくなったときに、停止処理部24が誘起電圧エッジが検出される度にリセットされるカウンタの値を調べる。その結果、カウンタの値が電気角R1に相当する値を越えてもリセットされない場合には、過負荷状態であるとみなす。したがって、停止処理部24は、停止を指令する信号を通電タイミング切り替え生成部26に出力し、ブラシレスモータ1を停止させる。   On the other hand, when the load determination D2, that is, when the pulse width of the spike voltage Ps exceeds the mask width in the steady state, the stop processing unit 24 performs determination using the predetermined electrical angle R1 as the overload determination threshold. . Here, as the predetermined electrical angle R1, a value set in advance according to the physique of the brushless motor 1 and the inertia load is used, but may be set to 360 °, for example. As shown in FIG. 7, when the induced voltage edge that normally appears periodically cannot be detected by the rotor position detector 23, the counter 24 is reset every time the induced voltage edge is detected. Check the value of. As a result, if the counter value does not reset even when the value exceeds the value corresponding to the electrical angle R1, it is considered that an overload condition has occurred. Accordingly, the stop processing unit 24 outputs a signal for instructing the stop to the energization timing switching generation unit 26 to stop the brushless motor 1.

この実施の形態によれば、誘起電圧を検出して通電切り替えタイミングを算出し、この通電タイミングをフィードバックすることでスパイク電圧Psをマスクするマスク信号Um,Vm,Wmを作成するようにしたので、スパイク電圧Psの有無に関わらず常にマスク信号Um,Vm,Wmを生成することが可能になる。したがって、通電切り替えを繰り返す過程でスパイク電圧Psが発生したときでも、回転子6の位置を正確に検出することが可能になり、ブラシレスモータ1の種類や、負荷状態によらずに、適切なタイミングで通電の切り替えを行うことができる。また、マスク処理用に別途外付けのデジタルマスク回路を設ける必要がないので、回路規模を小さくすることができる。   According to this embodiment, since the induced voltage is detected to calculate the energization switching timing and the energization timing is fed back, the mask signals Um, Vm, Wm for masking the spike voltage Ps are created. Regardless of the presence or absence of the spike voltage Ps, the mask signals Um, Vm, and Wm can always be generated. Therefore, even when the spike voltage Ps is generated in the process of repeating energization switching, the position of the rotor 6 can be accurately detected, and an appropriate timing can be obtained regardless of the type of the brushless motor 1 and the load state. The energization can be switched with. In addition, since it is not necessary to provide a separate external digital mask circuit for mask processing, the circuit scale can be reduced.

また、回転子位置検出部23において、表1及び表2に示すようなロジックを用いてスパイク電圧Psのパルスを抽出して除去するようにしたので、ブラシレスモータ1の種類や、負荷によらずに確実に回転子6の位置を検出することが可能になる。特に、スパイク電圧Psのパルス幅がマスク信号Um,Vm,Wmのパルス幅よりも大きくなる場合でも確実に回転子6の位置を検出することが可能になる。
さらに、停止処理部23でスパイク電圧のパルス幅がマスクの幅を越えたときや、電気角30°を越えても誘起電圧のエッジが出現しないときには、過負荷とみなしてブラシレスモータ1を停止するようにしたので、負荷が過大になったときにブラシレスモータ1を速やかに停止させることができる。
In addition, since the rotor position detection unit 23 extracts and removes the spike voltage Ps pulse using the logic shown in Tables 1 and 2, it does not depend on the type of the brushless motor 1 or the load. Thus, the position of the rotor 6 can be reliably detected. In particular, the position of the rotor 6 can be reliably detected even when the pulse width of the spike voltage Ps is larger than the pulse width of the mask signals Um, Vm, and Wm.
Further, when the pulse width of the spike voltage exceeds the mask width by the stop processing unit 23, or when the induced voltage edge does not appear even when the electrical angle exceeds 30 °, the brushless motor 1 is stopped as an overload. As a result, the brushless motor 1 can be quickly stopped when the load becomes excessive.

なお、この発明は、前記の実施の形態に限定されずにその趣旨を逸脱しない範囲で広く応用することができる。
例えば、負荷変動時にスパイク電圧のパルス幅が大きく変化する場合に対応するために、制御装置10に進角補正手段を付加しても良い。進角補正手段は、スパイク電圧のパルス幅から通電の切り替えの周期を減算し、この減算結果を1/2倍した値を進角補正値とする。通電タイミング生成処理部25は、位置検出信号Us,Vs,Wsを進角補正値だけ進角させた信号を位置検出信号Uss,Vss,Wssとし、これに基づいて通電切り替えを制御する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be widely applied without departing from the spirit of the invention.
For example, an advance angle correction means may be added to the control device 10 in order to cope with the case where the pulse width of the spike voltage changes greatly during load fluctuation. The advance angle correction means subtracts the energization switching period from the pulse width of the spike voltage, and sets a value obtained by halving the subtraction result as an advance angle correction value. The energization timing generation processing unit 25 uses the position detection signals Us, Vs, and Ws advanced by the advance correction value as position detection signals Uss, Vss, and Wss, and controls energization switching based on the signals.

本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの制御装置を含むシステム構成図である。It is a system configuration figure including a control device of a brushless motor concerning an embodiment of the invention. ブラシレスモータの通電パターンと、固定子及び回転子の誘起状態を示す図である。It is a figure which shows the energization pattern of a brushless motor, and the induced state of a stator and a rotor. 固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、アナログ信号からデジタル信号を作成する手順を示すタイミングチャートである。It is a figure explaining the signal processing of the induced voltage waveform of a stator winding, Comprising: It is a timing chart which shows the procedure which produces a digital signal from an analog signal. 固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、マスク信号の作成手順と、マスク処理後の位置検出信号の作成手順を示すタイミングチャートである。It is a figure explaining the signal processing of the induced voltage waveform of a stator winding, Comprising: It is a timing chart which shows the preparation procedure of a mask signal, and the preparation procedure of the position detection signal after a mask process. 誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅以下の場合を示す図である。It is a timing chart explaining the determination process of an induced voltage edge, Comprising: It is a figure which shows the case where the pulse width of a spike voltage is below the pulse width of a mask signal. 誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅を越える場合を示す図である。It is a timing chart explaining the determination process of an induced voltage edge, Comprising: It is a figure which shows the case where the pulse width of a spike voltage exceeds the pulse width of a mask signal. 誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、過負荷時の判定処理を説明する図である。It is a timing chart explaining the determination process of an induced voltage edge, Comprising: It is a figure explaining the determination process at the time of an overload.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブラシレスモータ
6 回転子
10 制御装置
23 回転子位置検出部(判定手段)
24 停止処理部(停止処理手段)
26 マスク信号生成部(マスク信号発生手段)
U,V,W 固定子巻線
Ud,Vd,Wd 誘起電圧信号
Um,Vm,Wm マスク信号
Uss,Vss,Wss 位置検出信号

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 6 Rotor 10 Control apparatus 23 Rotor position detection part (determination means)
24 Stop processing unit (stop processing means)
26 Mask signal generator (mask signal generator)
U, V, W Stator winding Ud, Vd, Wd Induced voltage signal Um, Vm, Wm Mask signal Uss, Vss, Wss Position detection signal

Claims (6)

永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化を基準となる電圧と比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、
前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクするマスク信号発生手段と、
前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号に、前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
A plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet is energized to obtain a rotating magnetic field, and the rotation of the rotor causes the stator windings that are not energized to occur. In a brushless motor control device configured to sequentially switch energization to the stator winding based on a position detection signal obtained by comparing the induced voltage change with a reference voltage,
Mask signal generating means for masking a spike voltage pulse generated in the stator winding immediately after switching the energization to the stator winding;
A determination means for determining whether or not an edge of the spike voltage is detected when an edge that is not removed by the mask signal generation means is detected in the induced voltage signal based on a change in the induced voltage of the stator winding;
A control device for a brushless motor, comprising:
特定の前記固定子巻線において前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、前記判定手段は他の前記固定子巻線の誘起電圧の高低によってスパイク電圧のエッジであるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置。   When an edge that is not removed by the mask signal generation means is detected in a specific stator winding, whether the determination means is an edge of a spike voltage due to the level of the induced voltage of another stator winding. The brushless motor control device according to claim 1, wherein: 前記判定手段によって検出されたエッジが、スパイク電圧によるものであると判定された場合に、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置。   The stop processing means for outputting a stop signal for stopping the brushless motor when it is determined that the edge detected by the determination means is caused by a spike voltage. The brushless motor control device according to 2. 周期的に発生する誘起電圧信号のエッジの発生周期を計測し、所定の電気角を越えても次の誘起電圧信号のエッジが検出されない場合には、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置。   Measures the generation cycle of the periodically generated induced voltage signal edge, and outputs a stop signal for stopping the brushless motor if the edge of the next induced voltage signal is not detected even after exceeding a predetermined electrical angle. The brushless motor control device according to claim 1, further comprising a stop processing unit. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレスモータの制御装置と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステム。   A motor system comprising the brushless motor control device according to any one of claims 1 to 4, and the brushless motor. 永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化を基準となる電圧と比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、
通電している前記固定子巻線を切り替えた直後に、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクし、前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号にマスクによって除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定し、スパイク電圧のパルスを除去して位置検出信号を作成することを特徴とするブラシレスモータの制御方法。

A plurality of stator windings arranged to give a rotating magnetic field to a rotor having a permanent magnet is energized to obtain a rotating magnetic field, and the rotation of the rotor causes the stator windings that are not energized to occur. In a brushless motor control method for sequentially switching energization to a stator winding based on a position detection signal obtained by comparing a change in induced voltage with a reference voltage,
Immediately after switching the energized stator winding, the spike voltage pulse generated in the stator winding is masked, and the induced voltage signal based on the change in the induced voltage of the stator winding is removed by the mask. A control method for a brushless motor, wherein when a non-performed edge is detected, it is determined whether or not the edge is a spike voltage edge, and a spike detection pulse is removed to generate a position detection signal.

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