JP4674514B2 - DC brushless motor device and rotary vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、DCブラシレスモータ装置およびそのDCブラシレスモータ装置が搭載された回転真空ポンプに関する。 The present invention relates to a DC brushless motor device and a rotary vacuum pump equipped with the DC brushless motor device.
ターボ分子ポンプ(TMP)は、固定翼に対して回転翼が形成されたロータを高速回転することにより真空排気を行っている。ロータを回転駆動するモータとしては、DCブラシレスモータが知られている。一般的に、DCブラシレスモータでは、ロータの磁極を検知してロータの回転位置を検出するためにホール素子が用いられる。 The turbo molecular pump (TMP) performs evacuation by rotating at high speed a rotor on which rotor blades are formed with respect to fixed blades. A DC brushless motor is known as a motor for rotating the rotor. In general, in a DC brushless motor, a Hall element is used to detect the magnetic position of the rotor and detect the rotational position of the rotor.
ところが、ホール素子は耐放射線性能および耐熱性がポンプ本体の他の部品に比べて劣るため、ホール素子に代えてインダクタンスセンサを用いる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方式では、モータロータの磁極を直接検出する代わりに、回転軸に凹凸面を有するターゲットを装着し、その凹凸面と対向するようにインダクタンスセンサを配置して、ターゲットとの距離の変化を検出して回転位置を検出するようにしている。 However, since the Hall element is inferior in radiation resistance and heat resistance to other parts of the pump body, a technique using an inductance sensor instead of the Hall element has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this method, instead of directly detecting the magnetic pole of the motor rotor, a target having a concavo-convex surface is mounted on the rotating shaft, and an inductance sensor is arranged so as to face the concavo-convex surface to detect a change in the distance to the target. To detect the rotational position.
しかしながら、上述したようなインダクタンスセンサ方式では、ターゲットを回転軸に固定する際に、モータロータの磁極位置とターゲットとの位相を正確に合わせる必要があり、組み立て作業に時間がかかるとともに、厳密に位相を一致させるのは困難であった。 However, in the inductance sensor method as described above, when the target is fixed to the rotating shaft, it is necessary to accurately match the phase of the magnetic pole position of the motor rotor and the target. It was difficult to match.
このような問題に対して、本発明者は特願2005−145324号において、モータロータの回転と同期して得られる同期信号を、回転速度情報および位相差情報に基づいて補正することにより回転位置信号を算出し、その回転位置信号によりモータ駆動信号を生成する技術を提案している。 In order to solve such a problem, the present inventor in Japanese Patent Application No. 2005-145324 corrected the synchronization signal obtained in synchronization with the rotation of the motor rotor on the basis of the rotational speed information and the phase difference information. Is proposed, and a motor drive signal is generated from the rotational position signal.
ところで、そのような回転位置信号を算出は、安定した回転周波数が得られる程度まで回転速度を上げる必要があり、そのような回転速度となるまでは非同期で回転させる必要があった。しかし、完全に非同期で駆動した場合には十分な回転トルクが得られない場合があり、ロータ重量が重い場合には安定した回転周波数が得られる程度まで加速できなくなるおそれがあった。 By the way, the calculation of such a rotational position signal needs to increase the rotational speed to such an extent that a stable rotational frequency can be obtained, and it has been necessary to rotate asynchronously until such rotational speed is reached. However, when driven completely asynchronously, sufficient rotational torque may not be obtained, and when the rotor weight is heavy, there is a possibility that acceleration cannot be achieved to the extent that a stable rotational frequency can be obtained.
請求項1の発明は、モータステータの各相印加電圧の組み合わせパターンである回転用通電パターンを複数のロータ回転位置に応じてそれぞれ生成し、磁極位置と同期して回転用通電パターンによる各相印加電圧を各相にそれぞれ印加してモータロータを回転駆動するDCブラシレスモータ装置に適用され、モータロータの回転に同期した同期信号を発生する信号生成手段と、モータロータの磁極位置を表す回転位置信号と同期信号との位相差情報が予め記憶される位相差記憶手段と、同期信号に基づいてモータロータの回転速度情報を検出する回転速度検出手段と、モータロータの回転中に得られる同期信号を回転速度情報および位相差記憶手段に記憶されている位相差情報に基づいて補正することにより、回転位置信号を算出する信号演算手段と、モータロータが所定回転速度になるまでは、複数の回転用通電パターンをモータロータの回転に非同期で生成し、モータロータが所定回転速度になると、複数の回転用通電パターンをモータロータの回転に同期して生成する回転用通電パターン生成手段と、同期信号の状態が変化したか否かを検出する状態変化検出手段と、複数の回転用通電パターンの内、同期信号の状態変化が検出されるロータ回転位置と対応付けられた所定の回転用通電パターン(以下、記憶パターンと呼ぶ)が記憶されているパターン記憶手段と、回転用通電パターン生成手段で生成される回転用通電パターンに基づいて、モータロータが停止状態から所定回転速度となるまではモータロータの回転に非同期でモータロータを回転駆動する非同期制御を行い、モータロータが所定回転速度を越えると、モータロータの回転位置信号に同期してモータロータを回転駆動する同期制御を行うモータ始動制御手段とを備え、(a)非同期制御では、モータロータが停止状態から所定回転速度となるまでは、モータロータの回転に非同期で複数の回転用通電パターンに応じた各相印加電圧を各相に印加して前記モータロータを回転駆動するとともに、状態変化検出手段により同期信号の状態変化が検出される毎に、複数の回転用通電パターンの生成順序が、パターン記憶手段に記憶されている記憶パターンから生成される順序となるように制御され、(b)同期制御では、信号演算手段で算出された回転位置信号に基づいて、モータロータの回転に同期して回転用通電パターンに応じた各相印加電圧が繰り返し各相に印加されて、モータロータが回転駆動されることを特徴とする装置。
請求項2の発明は、請求項1に記載のDCブラシレスモータ装置において、モータ始動に先立って、記憶パターンをパターン記憶手段に記憶させる準備処理手段をさらに備え、準備処理手段は、複数の回転用通電パターンの電圧を順に印加して、モータロータを所定角度ずつに回転させる回転制御手段と、状態変化検出手段により同期信号の状態変化が検出されると、検出時の回転用通電パターンよりも生成順序が一つ後の回転用通電パターンを記憶パターンとしてパターン記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を有することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載のDCブラシレスモータ装置において、複数の回転用通電パターンは、N(Nは正の整数)種類の回転用通電パターンが各々2個ずつ含まれ、かつ、同一の回転用通電パターンの生成順序が連続するように生成される2N個の回転用通電パターンから成り、DCブラシレスモータ装置はさらに、生成順序が連続する同一の回転用通電パターンの一方を、その前後の回転用通電パターンが交互に繰り返される中間状態の通電パターンで置き換えて、2N個の回転用通電パターンと異なる2N個の通電パターン(以下、検査用通電パターンと呼ぶ)を生成する検査用通電パターン生成手段と、 モータ始動に先立って、記憶パターンをパターン記憶手段に記憶させる準備処理手段と、を備え、準備処理手段は、2N個の検査用通電パターンの電圧を順に印加して、モータロータを所定角度ずつ回転させる回転制御手段と、状態変化検出手段により同期信号の状態変化が検出されると、検出時の検査用通電パターンよりも生成順序が二つ後の検査用通電パターンと同一生成順序の回転用通電パターンを、記憶パターンとしてパターン記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を有することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のDCブラシレスモータ装置において、モータステータの少なくとも一つの相の逆起電圧に基づいて位相差情報を算出する位相差演算手段を備え、位相差記憶手段は位相差演算手段により算出された位相差情報を記憶するようにしたものである。
請求項5の発明による回転真空ポンプは、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のDCブラシレスモータ装置を、ポンプロータの回転駆動手段として備えることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a rotation energization pattern, which is a combination pattern of applied voltages of each phase of the motor stator, is generated according to a plurality of rotor rotation positions, and each phase application by the rotation energization pattern is synchronized with the magnetic pole position. Applied to a DC brushless motor device that applies a voltage to each phase to rotationally drive the motor rotor, a signal generating means for generating a synchronization signal synchronized with the rotation of the motor rotor, a rotational position signal and a synchronization signal representing the magnetic pole position of the motor rotor Phase difference storage means for storing phase difference information in advance, rotation speed detection means for detecting rotation speed information of the motor rotor based on the synchronization signal, and synchronization signal obtained during rotation of the motor rotor. A signal operation for calculating the rotational position signal by correcting based on the phase difference information stored in the phase difference storage means. And means, until the motor rotor reaches a predetermined rotational speed, generated asynchronously multiple rotation energization pattern to the rotation of the motor rotor, the motor rotor reaches a predetermined rotational speed, synchronized multiple rotation energization pattern to the rotation of the motor rotor A rotation energization pattern generating means that generates the state, a state change detection means that detects whether or not the state of the synchronization signal has changed, and a rotor rotation that detects a change in the state of the synchronization signal among the plurality of energization patterns for rotation Based on the pattern storage means storing a predetermined energization pattern for rotation (hereinafter referred to as a storage pattern) associated with the position and the energization pattern for rotation generated by the energization pattern generation means for rotation, the motor rotor from a stopped state until a predetermined rotational speed performs asynchronous control for rotating the motor rotor asynchronously to the rotation of the motor rotor When the motor rotor exceeds the predetermined rotational speed, and a motor starting control means for performing synchronous control for rotating the motor rotor in synchronism with the rotation position signal of the motor rotor, in (a) asynchronous control, a predetermined rotational speed from the motor rotor is stopped Until the rotation of the motor rotor, the application voltage of each phase corresponding to a plurality of rotation energization patterns is applied to each phase asynchronously with the rotation of the motor rotor, and the motor rotor is driven to rotate. Each time it is detected, the generation order of the plurality of energization patterns for rotation is controlled to be the order generated from the storage patterns stored in the pattern storage means. In (b) synchronization control, the signal calculation means Based on the calculated rotational position signal, each phase applied voltage according to the energization pattern for rotation is repeated in synchronization with the rotation of the motor rotor. Device to be applied to each phase, characterized by Rukoto motor rotor is rotated.
According to a second aspect of the present invention, the DC brushless motor device according to the first aspect further comprises a preparation processing means for storing the memory pattern in the pattern storage means prior to the motor start, and the preparation processing means comprises a plurality of rotation-use devices. When a change in the state of the synchronization signal is detected by the rotation control means for rotating the motor rotor by a predetermined angle by sequentially applying the voltage of the energization pattern and the state change detection means, the generation order is higher than the rotation energization pattern at the time of detection. And a storage control means for storing the subsequent energization pattern for rotation in the pattern storage means as a storage pattern.
According to a third aspect of the present invention, in the DC brushless motor device according to the first aspect, the plurality of rotation energization patterns each include two N (N is a positive integer) types of rotation energization patterns, and The DC brushless motor device further comprises one of the same energizing patterns for rotation that are generated in the same order. For the inspection to generate 2N energization patterns (hereinafter referred to as inspection energization patterns) different from the 2N rotation energization patterns by replacing the energization patterns for rotation before and after that with the energization patterns in an intermediate state that are alternately repeated. An energization pattern generating means; and a preparation processing means for storing the storage pattern in the pattern storage means prior to motor start. When a change in the state of the synchronization signal is detected by the rotation control unit that sequentially applies the voltages of the N inspection energization patterns and rotates the motor rotor by a predetermined angle and the state change detection unit, the inspection energization pattern at the time of detection And a storage control means for storing in the pattern storage means the energization pattern for rotation having the same generation order as the energization pattern for inspection two generation orders later than the storage order.
According to a fourth aspect of the present invention, in the DC brushless motor device according to any one of the first to third aspects, a phase difference calculation means for calculating phase difference information based on a back electromotive voltage of at least one phase of the motor stator. The phase difference storage means stores the phase difference information calculated by the phase difference calculation means.
A rotary vacuum pump according to a fifth aspect of the invention is characterized in that the DC brushless motor device according to any one of the first to fourth aspects is provided as a rotational drive means of a pump rotor.
本発明によれば、同期信号が発生される毎に通電パターンをパターン記憶手段に記憶されている通電パターンに置き換えてから順に生成させるようにしたので、ロータ停止状態から低回転速度域においても充分な加速トルクを得ることができる。 According to the present invention, every time the synchronization signal is generated, the energization pattern is replaced with the energization pattern stored in the pattern storage means, and the generation is performed in order. Acceleration torque can be obtained.
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明によるDCブラシレスモータ装置の一実施の形態を示す図であり、DCブラシレスモータ装置が組み込まれた磁気軸受式ターボ分子ポンプの概略構成を示すブロック図である。ターボ分子ポンプはポンプ本体1と電源装置2とから構成されている。図1に示す例では、ポンプ本体1と電源装置2とをケーブルで接続するような構成としているが、ポンプ本体1と電源装置2とを一体で構成する場合もある。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a DC brushless motor device according to the present invention, and is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic bearing type turbo molecular pump in which the DC brushless motor device is incorporated. The turbo molecular pump includes a
ポンプ本体1には、回転翼(後述する)が形成されたロータ4が設けられている。ロータ4は磁気軸受5により非接触支持されるとともにモータ6により回転駆動される。モータ6にはDCブラシレスモータが用いられる。一方、電源装置2には、モータ6(DCブラシレスモータ)を駆動するモータ制御部7と、磁気軸受5に供給される励磁電流を制御する軸受制御部8とを備えている。
The
図2はポンプ本体1の詳細を示す断面図である。ポンプ本体1のケーシング10の内部に配設されたロータ4には、複数段の回転翼41およびネジロータ部42が形成されている。上下に並んだ回転翼41の各段の間には、固定翼43が交互に配設されている。また、ベース3には、回転するネジロータ部42と対向するようにネジステータ部44が配設されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the
ロータ4のシャフト部45にはDCブラシレスモータ6のモータロータ62が装着されており、モータロータ62には永久磁石が内蔵されている。一方、ベース3側には、回転磁界を形成するためのU相巻線,V相巻線およびW相巻線を有するモータステータ61が設けられている。シャフト部45の下端にはセンサターゲット46が設けられており、センサターゲット46と対向する位置には回転位置センサ47が設けられている。
A
回転位置センサ47は、センサターゲット46との距離を検出する距離センサであり、本実施の形態ではインダクタンスセンサが用いられている。回転位置センサ47としては、ロータ回転と同期した信号を出力するものであれば上述したものに限らず、光エンコーダ等を用いても良い。
The
ロータ4を非接触支持する磁気軸受5(図1参照)は、図2に示すようにラジアル磁気軸受を構成する電磁石51,52とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石53とを有し、これらは5軸制御形磁気軸受を構成している。これらのラジアル電磁石51,52とアキシャル電磁石53に対応して、ロータ4の位置を検出するためのラジアル変位センサ55,56およびアキシャル変位センサ57が設けられている。11,12は非常用のメカニカルベアリングであり、13はポンプ本体1と電源装置2とを接続するケーブルが接続されるコネクタである。
The magnetic bearing 5 (see FIG. 1) for supporting the
図3は、DCブラシレスモータ装置を構成するモータステータ61,モータロータ62,センサターゲット46,回転位置センサ47およびモータ制御部7の概略構成を示すブロック図である。モータ制御部7は、回転パルス生成部70,電源71,モータ駆動波形生成回路72,信号遅延部73,回転速度検出部74,遅延時間演算部75,位相差記憶部76,差分演算部77,位相差測定部78およびパターン記憶部79を備えている。モータステータ61に設けられたU相巻線,V相巻線およびW相巻線には、電源71に接続されたモータ駆動波形生成回路72により駆動電圧が印加される。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the
なお、図2では回転位置センサ47をセンサターゲット46のアキシャル方向(図示下方)に配設したが、図3では回転位置センサ47をセンサターゲット46のラジアル方向に配設した場合について示した。
In FIG. 2, the
図4は回転位置センサ47とセンサターゲット46との位置関係を示す図であり、(a)は回転位置センサ47をセンサターゲット46のアキシャル方向に配設した場合を示し、(b)は回転位置センサ47をセンサターゲット46のラジアル方向に配設した場合を示す。図4(a)の場合、センサーターゲット46の下面は段差hを有する凹凸面となっており、凸面46aおよび凹面46bはそれぞれ回転角度に関して180度ずつに振り分けられている。
4A and 4B are diagrams showing the positional relationship between the
一方、図4(b)のようにラジアル方向に回転位置センサ47を配設する場合には、センサ対向面であるセンサターゲット46の外周面に、段差hの凸面46aおよび凹面46bが形成されている。回転位置センサ47からは、段差hによるインダクタンスの変化に応じた信号が回転パルス生成部70に出力される。回転パルス生成部70では、後述する図5のタイムチャートに示すような回転パルス信号Gが生成される。回転パルス信号Gは、回転位置センサ47がセンサターゲット46の凸面46aに対向するとHigh(H)状態となり、逆に凹面46bに対向するとLow(L)状態となる。
On the other hand, when the
《回転位置信号の算出方法の説明》
本実施の形態では、モータロータ62の回転と同期して得られる同期信号を回転速度情報および位相差情報に基づいて補正し、正しい回転位置信号を算出するようにしている。まず、正しい回転位置信号の算出方法について説明する。図3において、回転パルス生成部70から出力される回転パルス信号Gは、信号遅延部73、回転速度検出部74および位相差測定部78に入力される。位相差測定部78は、回転パルス信号Gおよびモータステータ61に印加される駆動電圧に基づいて、センサターゲット46の段差部46cの位置とモータロータ62のN極とS極との境界面の位置との角度ズレθ(以下では、位相角度θと呼ぶ)を算出する。算出された位相角度θは、位相差記憶部76に記憶される。なお、この位相角度θは、センサターゲット46をシャフト部45(図2参照)に固定する際の組み立て誤差等によって生じる。位相角度θの算出方法については後述する。
<Description of calculation method of rotational position signal>
In the present embodiment, the synchronization signal obtained in synchronization with the rotation of the
回転速度検出部74は、回転位置センサ47の回転パルス信号Gに基づいてモータロータ62の回転周波数fを演算し、算出された回転周波数fを遅延時間演算部75に出力する。また、得られた回転周波数fから回転周期T1=1/fを算出し、回転周期T1を6分割して得られる通電パターン切替時間T1/6をモータ駆動波形生成回路72に入力する。
The rotation
遅延時間演算部75は、位相差記憶部76に記憶されている位相角度θと、回転速度検出部74で算出されたロータ回転周波数fとに基づいて、磁極位置を表す回転位置信号Sと回転パルス信号Gとの間の遅延時間Δt(図5参照)を次式(1)に基づいて算出する。
Δt=(1/f)・(θ/360) …(1)
The delay time calculation unit 75 rotates the rotation position signal S representing the magnetic pole position and the rotation based on the phase angle θ stored in the phase difference storage unit 76 and the rotor rotation frequency f calculated by the rotation
Δt = (1 / f) · (θ / 360) (1)
遅延時間演算部75で算出された遅延時間Δtは信号遅延部73に入力される。信号遅延部73は、入力された回転パルス信号Gと遅延時間Δtとに基づいて正しい回転位置信号Sを生成し、その回転位置信号Sをモータ駆動波形生成回路72に出力する。モータ駆動波形生成回路72は、入力された回転位置信号Sおよび通電パターン切替時間T1/6に基づいて、モータステータ61の各巻線(U,V,W)に駆動電圧を印加する。
The delay time Δt calculated by the delay time calculation unit 75 is input to the
図5は駆動電圧の通電パターンを説明する図であり、回転パルス生成部70から出力される回転パルス信号G,信号遅延部73から出力される回転位置信号S、およびU,V,W相に印加される電圧を示すタイムチャートである。図5における1周期目の回転位置信号Sの周期は、回転速度検出部74で算出される回転パルス信号Gの周期T1と同一であるが、遅延時間Δtだけ遅れて生成される。さらに、次の周期の回転位置信号Sは、2周期目の回転パルス信号G(周期T2)の立ち上がりからΔtだけ遅れて立ち上がる。
FIG. 5 is a diagram for explaining an energization pattern of the drive voltage. In the rotation pulse signal G output from the rotation
モータ駆動波形生成回路72では、2周期目の回転位置信号Sの立ち上がりと同期して通電パターンの生成を開始する。通電パターンの切り替えは、回転速度検出部74から入力された通電パターン切替時間T1/6に基づいて行われる。さらに、3周期目の回転位置信号Sも3周期目の回転パルス信号Gに対してΔtだけ遅れて立ち上がり、その回転位置信号Sの立ち上がりと同期して通電パターンが生成される。
The motor drive
2周期目の回転信号Sの周期は2周期目の回転パルス信号Gの周期T2と等しいが、加速時や減速時にはロータ回転速度が変化するので、1周期目の周期T1に対して一般的にT2≠T1となる。図5に示す例ではT2<T1(加速状態)となっている。そのため、1周期目の信号波形の6番目の通電パターンの継続時間はT1/6よりも短くなる。 The cycle of the rotation signal S in the second cycle is equal to the cycle T2 of the rotation pulse signal G in the second cycle. However, since the rotor rotational speed changes during acceleration and deceleration, it is generally the same as the cycle T1 of the first cycle. T2 ≠ T1. In the example shown in FIG. 5, T2 <T1 (acceleration state). Therefore, the duration of the sixth energization pattern of the signal waveform in the first cycle is shorter than T1 / 6.
このように、回転位置センサ47から出力される回転パルス信号Gを、回転周波数fおよび位相角度θから算出される遅延時間Δtにより補正して正しい回転位置信号Sを算出し、その回転位置信号Sにより通電パターンを生成することにより、モータロータ62の磁極位置と回転パルス信号Gとの間に位相角度θが生じていても同期駆動が可能となる。その結果、センサターゲット46をシャフト部45に固定する際に、段差部46cの位置をモータロータ62のN極とS極との境界面の位置と正確に一致させる必要がなく、組み立て作業の効率化を図ることができる。
In this way, the rotation pulse signal G output from the
なお、位相角度θを算出するためには、回転速度検出部74で安定した回転周波数fが算出できる程度の回転速度でモータロータ62が回転していることが必要となる。そのため、始動時においては、図5に示すような通電パターンと同様の駆動電圧をモータロータ62の磁極位置とは無関係に非同期で生成し、その周期を順次短くすることによりロータ4を所定の回転速度まで加速する。そして、ロータ回転速度が、回転速度検出部74により安定した回転周波数fが取得可能な所定回転速度となったならば、上述したような同期運転に移行する。
In order to calculate the phase angle θ, it is necessary that the
[位相差角度θの算出方法の説明]
次に、位相差測定部78における位相角度θの算出方法について説明する。位相角度θを算出するためには、まず、停止状態にあるモータロータ62を上述したように非同期で始動し、所定回転速度となったならばいったん駆動電圧をオフする。差分演算部77にはU相に誘起される逆起電圧と中性点の電圧とが入力され、そこで「(差分)=(逆起電圧)−(中性点電圧)」が算出される。図6(a)は差分信号の一例を示す図であり、周期的な差分信号の1周期分、すなわちロータ1回転分を示したものである。ここでは2極モータを例に説明しているので、1回転の間に差分信号の正負が1回ずつ現れている。
[Description of Calculation Method of Phase Difference Angle θ]
Next, a method for calculating the phase angle θ in the phase
位相差測定部78では、差分信号がゼロとなる点(ゼロクロス点)を検出する。このゼロクロス点Pと従来のホールセンサ等で検出される回転位置信号Sとの間に角度で30度の位相差があることは、従来から知られている。一方、位相差測定部78に入力された回転パルス信号G(図6(c)参照)は、図6(a)の差分信号に対して位相がずれている。そこで、位相差測定部78は、ゼロクロス点Pが検出されるタイミングと回転パルス信号Gの立ち上がりのタイミングとの時間差Tと、所定の位相差30度と、回転速度検出部74で検出される回転周期T1とに基づいて、次式(2)により回転パルス信号Gと回転位置信号Sとの位相差θ(=位相角度θ)を算出する。
θ=(T/T1)×360−30 …(2)
The phase
θ = (T / T1) × 360-30 (2)
この位相差θは位相角度θとして位相差記憶部76に記憶される。いったん位相角度θが取得された後は、上述したように信号遅延部73により回転位置信号Sを生成し、モータロータ62の磁極位置に同期してモータ駆動を行う。なお、上述したゼロクロス点を求める方法は、従来のセンサレスモータに用いられている方法と同様のものであるが、本実施の形態ではモータ駆動電圧をオフにして逆起電圧を測定するようにしているので、PWM駆動時のスイッチングノイズ等が重畳されず、簡単な回路構成でゼロクロス点のタイミングを容易に取得することができる。
This phase difference θ is stored in the phase difference storage unit 76 as the phase angle θ. Once the phase angle θ is acquired, the rotation position signal S is generated by the
すなわち、従来のセンサレス駆動方式に比べて回転位置センサ47がコストアップ要因となるが、制御系が簡素化されるためトータルではコスト削減効果がある。また、制御そのものがセンサレスの場合より簡単になり、安定度も向上する。
That is, the
なお、上述した実施の形態では、U相の逆起電圧を利用したが、V相またはW相の逆起電圧を利用しても良い。また、U,V,W相の一つの相の逆起電圧を計測し、その最大値Vmaxと最低値Vmin(=0V)との中間電圧(Vmax−Vmin)/2を求め、その中間電圧と計測される逆起電圧とが一致するタイミングを上述したゼロクロス点の代わりに利用しても良い。その場合、位相差θは上記同様(2)式で算出される。さらにまた、2つの相の逆起電圧の差分、例えばU相の逆起電圧とV相の逆起電圧との差分を利用しても良い。その場合には、位相差θは次式(3)により算出される。
θ=T/T1×360 …(3)
In the above-described embodiment, the U-phase counter electromotive voltage is used, but a V-phase or W-phase counter electromotive voltage may be used. Also, the counter electromotive voltage of one of the U, V, and W phases is measured, and an intermediate voltage (Vmax−Vmin) / 2 between the maximum value Vmax and the minimum value Vmin (= 0 V) is obtained. The timing at which the measured back electromotive voltage coincides may be used instead of the zero cross point described above. In that case, the phase difference θ is calculated by the equation (2) as described above. Furthermore, a difference between the back electromotive voltages of the two phases, for example, a difference between the U phase back electromotive voltage and the V phase back electromotive voltage may be used. In that case, the phase difference θ is calculated by the following equation (3).
θ = T / T1 × 360 (3)
《より改善された始動方法に関する説明》
上述した例では、始動時はロータステータ61の磁界を非同期で回転させて、位相角度θが算出できる程度まで非同期で加速するような制御について説明した。しかし、完全に非同期で駆動した場合には十分な回転トルクが得られず、ロータ4の重量が重いと位相角度θが算出できる程度まで加速できなくなるおそれがある。そこで、本実施の形態では、以下に述べるような回転制御を行うことにより、大重量のロータ4であっても確実に加速できるようにした。
《Explanation on improved starting method》
In the above-described example, the control has been described in which the magnetic field of the
[第1の例]
図7,8は、改善された始動方法の第1の例を説明する図である。まず、モータステータ61の各U,V,W相に図7の通電パターン(1) の電圧を印加し、その状態を保つ。停止していたモータロータ62は、モータステータ61の磁界によって回転トルクが与えられてゆっくりと回転し、ステータ磁界の力と釣り合う位置で停止する。
[First example]
7 and 8 are diagrams illustrating a first example of an improved starting method. First, the voltage of the energization pattern (1) in FIG. 7 is applied to each U, V, W phase of the
この間、回転パルス信号Gの状態がオフからオンへと変化したか否かを検出する。図7に示す例では、回転パルス信号Gはオフ状態となっている。なお、図7の矢印は電流の流れる方向を示している。例えば、通電パターン(1)ではV相からU相へと電流が流れ、通電パターン(2)ではW相からU相へと電流が流れる。 During this time, it is detected whether or not the state of the rotation pulse signal G has changed from off to on. In the example shown in FIG. 7, the rotation pulse signal G is in an off state. In addition, the arrow of FIG. 7 has shown the direction through which an electric current flows. For example, in the energization pattern (1), a current flows from the V phase to the U phase, and in the energization pattern (2), a current flows from the W phase to the U phase.
次に、モータステータ61のU,V,W相の各々に通電パターン(2)の電圧を印加し、モータロータ62が停止するまでその通電状態を保持する。その結果、モータロータ62は、通電パターン(1)の停止位置から60度回転して停止する。そして、その間に回転パルス信号Gの状態がオフからオンへと変化したか否かを検出する。図7に示す例では、回転パルス信号Gはオフからオンへと変化する。このように回転パルス信号Gがオフからオンへ変化したならば、そのときの通電パターン(2)に対して一つ後の通電パターン(3)をパターン記憶部79に記憶する。
Next, the voltage of the energization pattern (2) is applied to each of the U, V, and W phases of the
同様に、モータステータ61の各U,V,W相に通電パターン(3),(4),(5),(6)の電圧を順に印加して、各々モータロータ62が停止するまで待ち、その間に回転パルス信号Gの状態がオフからオンへと変化したか否かを検出する。そして、回転パルス信号Gの状態がオフからオンへ変化した場合には、そのときの通電パターンに対して一つ後の通電パターンをパターン記憶部79に記憶する。このようにしてモータロータ62を1回転させると、回転パルス信号Gがオフからオンへと変化する立ち上がりタイミングを必ず検出することができる。図7に示す回転パルス信号Gの場合には、上述したように通電パターン(2)において変化が検出され、通電パターン(2)よりも一つ後の通電パターン(3)がパターン記憶部79に記憶される。
Similarly, the voltages of the energization patterns (3), (4), (5), and (6) are sequentially applied to the U, V, and W phases of the
上述した通電パターンの記憶動作が終了したならば、モータの回転駆動を開始する。まず、停止状態にあるモータに対して通電パターン(1)〜(6)の順に電圧を印加する。そして、回転パルス信号Gがオフからオンに変化する立ち上がりタイミングが検出されたならば、そのときの通電パターンがどの状態であっても、パターン記憶部79に記憶されている通電パターン(3)へと置き換え、その後、(3)、(4)、(5)…と順に切り替える。この場合、通電パターンの時間間隔をパターン切り替え毎に徐々に短くして、回転速度を加速させるようにする。
When the above-described storing operation of the energization pattern is completed, the rotation driving of the motor is started. First, a voltage is applied to the motor in a stopped state in the order of the energization patterns (1) to (6). If the rising timing at which the rotation pulse signal G changes from off to on is detected, the energization pattern (3) stored in the
その後、回転パルス信号Gの周期が計測できるようになったならば、図8に示すように、1回前の周期T1を6分割した時間を通電パターンの切換時間として設定する。それ以降も、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングが検出されるたびに、通電パターン(3)への置き換えを行う。 After that, when the period of the rotation pulse signal G can be measured, as shown in FIG. 8, the time obtained by dividing the previous period T1 into six is set as the energization pattern switching time. Thereafter, every time the rising timing of the rotation pulse signal G is detected, replacement with the energization pattern (3) is performed.
図8に示す通電パターンでの駆動制御に移行した後に、位相角度θが算出できる程度に回転速度が上昇したならば、前述したように位相角度θを算出する。そして、回転パルス信号Gを遅延処理した正しい回転位置信号Sを求め、その回転位置信号Sを用いてモータロータ62を同期駆動する。
After the shift to drive control with the energization pattern shown in FIG. 8, if the rotational speed has increased to such an extent that the phase angle θ can be calculated, the phase angle θ is calculated as described above. Then, a correct rotational position signal S obtained by delaying the rotational pulse signal G is obtained, and the
このように、第1の例の始動方法では、回転パルス信号Gがオフからオンに立ち上がるときの通電パターン(2)の一つ後の通電パターン(3)を記憶し、回転駆動する際には、回転パルス信号Gの立ち上がりと同期して常に1パターン後の通電パターン(3)から開始するするようにしたので、完全に同期してはいないが概ね同期するような形で回転駆動を行うことができる。 As described above, in the starting method of the first example, the energization pattern (3) immediately after the energization pattern (2) when the rotation pulse signal G rises from OFF to ON is stored, and when rotating, Since it always starts from the energization pattern (3) after one pattern in synchronism with the rise of the rotation pulse signal G, it is not completely synchronized, but is driven to rotate in a manner that is generally synchronized. Can do.
そのため、非同期で回転駆動する場合に比べて回転トルクの向上を図ることができ、回転速度を効率よく加速させることができる。その結果、始動開始から位相角度θを推定するまでの時間を短縮することができ、早期に同期回転駆動に移行することができる。また、加速性能が向上するので、位相角度推定開始時の回転速度をより高回転域とすることができ、推定精度の向上を図ることができる。なお、立ち上がりタイミングの通電パターン(2) ではなく、一つ後の通電パターン(3) を通電パターン置き換えに用いたのは、適切な加速が得られるようにするためである。
Therefore, it is possible to improve the rotational torque as compared with the case where the rotational driving is performed asynchronously, and the rotational speed can be accelerated efficiently. As a result, the time from the start to the estimation of the phase angle θ can be shortened, and the shift to the synchronous rotation drive can be made early. Further, since the acceleration performance is improved, the rotation speed at the start of the phase angle estimation can be set to a higher rotation range, and the estimation accuracy can be improved. The reason why the next energization pattern (3) is used for replacing the energization pattern instead of the energization pattern (2) at the rising timing is to obtain an appropriate acceleration.
[第2の例]
図9〜11は、改善された始動方法に関する第2の例を説明する図である。図9は第1の例の図7に対応する図であって、回転パルス信号Gの状態がオフからオンへと変化するタイミングを検出する際の通電パターンを示したものである。第1の例では、モータロータ62を60度ずつ回転させて回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングを検出したが、第2の例では図9のように通電パターンを切り替えることによりモータロータ62を30度ずつ回転させて検出するようにした。
[Second example]
FIGS. 9-11 is a figure explaining the 2nd example regarding the improved starting method. FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 7 of the first example, and shows an energization pattern when the timing at which the state of the rotation pulse signal G changes from OFF to ON is detected. In the first example, the
図9に示すように、通電パターンは12種類あり、(1)〜(6)は図7に示した通電パターン(1)〜(6)とそれぞれ同一である。一方、通電パターン(1')では、通電パターン(1)の状態と通電パターン(2)の状態とが交互に現れる中間状態となっており、V相,W相からU相へと電流が流れる状態となっている。すなわち、V相およびW相の電圧はEとE/2の間で交互に変化しており、V相の電圧がEのときにはW相の電圧はE/2となり、逆に、V相の電圧がE/2のときにはW相の電圧はEとなっている。 As shown in FIG. 9, there are 12 kinds of energization patterns, and (1) to (6) are the same as the energization patterns (1) to (6) shown in FIG. On the other hand, in the energization pattern (1 ′), the state of the energization pattern (1) and the state of the energization pattern (2) are in an intermediate state in which the current alternately flows, and current flows from the V phase and the W phase to the U phase. It is in a state. That is, the V-phase and W-phase voltages change alternately between E and E / 2. When the V-phase voltage is E, the W-phase voltage is E / 2, and vice versa. When E is E / 2, the W-phase voltage is E.
通電パターン(2')では通電パターン(2)と通電パターン(3)とが交互に現れ、W相からU相およびV相へと電流が流れる状態となっている。通電パターン(3')では通電パターン(3)と通電パターン(4)とが交互に現れ、W相およびU相からV相へと電流が流れる状態となっている。通電パターン(4')では通電パターン(4)と通電パターン(5)とが交互に現れ、U相からW相およびV相へと電流が流れる状態となっている。通電パターン(5')では通電パターン(5)と通電パターン(6)とが交互に現れ、U相およびV相からW相へと電流が流れる状態となっている。通電パターン(6')では通電パターン(6)と通電パターン(1)とが交互に現れ、V相からW相およびU相へと電流が流れる状態となっている。 In the energization pattern (2 ′), the energization pattern (2) and the energization pattern (3) appear alternately, and a current flows from the W phase to the U phase and the V phase. In the energization pattern (3 ′), the energization pattern (3) and the energization pattern (4) appear alternately, and a current flows from the W phase and the U phase to the V phase. In the energization pattern (4 ′), the energization pattern (4) and the energization pattern (5) appear alternately, and a current flows from the U phase to the W phase and the V phase. In the energization pattern (5 ′), the energization pattern (5) and the energization pattern (6) appear alternately, and a current flows from the U phase and the V phase to the W phase. In the energization pattern (6 ′), the energization pattern (6) and the energization pattern (1) appear alternately, and a current flows from the V phase to the W phase and the U phase.
モータロータ62を停止状態から始動する際には、まず、最初は通電パターン(1)で電圧を印加して停止状態となるまで待つ。次に、通電パターン(1')の電圧を印加する。通電パターン(1')には、通電パターン(1)と通電パターン(2)とが交互に現れる中間状態となっているため、モータロータ62は通電パターン(1)の位置から30度回転した位置で釣り合って停止することになる。
When starting the
次いで、通電パターンを(1') から(2) に変更すると、モータロータ62は通電パターン(1) の位置から60度回転した位置、すなわち、通電パターン(1') から30度回転した位置で釣り合って停止する。同様に、(2)、(2')、(3)、(3')、(4)、(4')、(5)、(5')、(6)、(6')、(1) の順に通電パターンを切り替える。この回転の間に、図9の回転パルス信号GBのように回転パルス信号が変化した場合には、通電パターン(1') を印加した際に、回転パルス信号GBがオフからオンに変化する立ち上がりのタイミングが検出される。
Next, when the energization pattern is changed from (1 ′) to (2), the
ところで、第1の例では、回転パルス信号Gの状態がオフからオンへと変化するタイミングを検出するための通電パターンと、実際に回転駆動するための通電パターンとは同じものが使用された。第2の例では、立ち上がりタイミングの検出には上述した図9に示す通電パターンを使用し、実際に回転駆動するための通電パターンは図10に示すものを使用する。図10の場合も12の通電パターン(1)、(1')、(2)、(2')〜(6)、(6')により形成されるが、通電パターン(1')〜(6')は図9に示したものと異なり、それぞれ通電パターン(1)〜(6)と同一パターンとなっている。すなわち、図7に示した波形を6分割から12分割に変更したものになっている。 By the way, in the first example, the same energization pattern for detecting the timing at which the state of the rotation pulse signal G changes from off to on and the energization pattern for actual rotational driving are used. In the second example, the energization pattern shown in FIG. 9 described above is used for detecting the rising timing, and the energization pattern shown in FIG. 10 is used for the actual rotational drive. In the case of FIG. 10 as well, 12 energization patterns (1), (1 ′), (2), (2 ′) to (6), (6 ′) are formed, but energization patterns (1 ′) to (6 ') Differs from that shown in FIG. 9 and is the same pattern as the energization patterns (1) to (6). That is, the waveform shown in FIG. 7 is changed from 6 divisions to 12 divisions.
立ち上がりタイミングの検出動作時において、上述したように通電パターン(1')を印加した際に信号の立ち上がりが検出された場合には、図10における通電パターン(1')の2つ後の通電パターン(2')がパターン記憶部79に記憶される。また、回転パルス信号Gが図9の回転パルス信号GAのように変化する場合には、立ち上がりタイミングが検出される通電パターン(1)よりも2つ後の通電パターン(2)が記憶される。
When a rising edge of the signal is detected when the energization pattern (1 ′) is applied as described above during the detection operation of the rise timing, the energization pattern two times after the energization pattern (1 ′) in FIG. (2 ′) is stored in the
このように第2の例の場合には、モータロータ62を30度ずつ回転して立ち上がりタイミングを検出するようにしたので、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミング検出の位置精度が向上する。例えば、第1の例の場合には、図9の回転パルス信号GA,GBのいずれの場合でも、0〜60度の範囲の通電パターン(1)のときに立ち上がりが検出される。しかし、第2の例では、回転パルス信号GAの場合には0〜30度の範囲の通電パターン(1)のときに立ち上がりが検出され、回転パルス信号GBの場合には30〜60度の範囲の通電パターン(1')のときに立ち上がりが検出される。
As described above, in the case of the second example, since the rising timing is detected by rotating the
立ち上がりタイミングを検出することにより通電パターンの記憶動作が終了したならば、次に、第1の例の場合と同様に、停止状態にあるモータに対して図10の通電パターン(1),(1'),(2),(2')〜の順に電圧を印加する。そして、回転パルス信号Gがオフからオンに変化する立ち上がりタイミングが検出されたならば、そのときの通電パターンがどの状態であっても、パターン記憶部79に記憶されている通電パターン(2')へと置き換え、その後、(3)、(3')、(4)、(4')…の順に通電パターンを切り替える。この場合、通電パターンの時間間隔をパターン切り替え毎に徐々に短くして、回転速度を加速させるようにする。
If the storing operation of the energization pattern is completed by detecting the rising timing, next, as in the case of the first example, the energization patterns (1), (1 Apply voltage in the order of '), (2), (2'). If the rising timing at which the rotation pulse signal G changes from OFF to ON is detected, the energization pattern (2 ′) stored in the
その後、回転パルス信号Gの周期が計測できるようになったならば、図11に示すように1回前の回転パルス信号Gの周期T1を12分割し、その12分割した時間を通電パターンの切替時間として設定する。それ以降も、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングが検出されるたびに、通電パターン(2')への置き換えを行う。なお、上述した説明では、始動時から図10に示す通電パターンを用いて回転駆動したが、立ち上がりタイミング検出の際に用いた図9の通電パターンを用いるようにしても良い。この場合には、パターン記憶部79に記憶される通電パターンは図9に示すパターンの一つである。
After that, when the period of the rotation pulse signal G can be measured, the period T1 of the rotation pulse signal G one time before is divided into 12 as shown in FIG. Set as time. Thereafter, every time the rising timing of the rotation pulse signal G is detected, replacement with the energization pattern (2 ′) is performed. In the above description, the rotational drive is performed using the energization pattern shown in FIG. 10 from the start, but the energization pattern of FIG. 9 used when detecting the rising timing may be used. In this case, the energization pattern stored in the
図11に示す通電パターンでの駆動制御に移行した後に、位相角度θが算出できる程度に回転速度が上昇したならば、第1の例の場合と同じように位相角度θを算出し、回転パルス信号Gを遅延処理した正しい回転位置信号Sを求め、その回転位置信号Sを用いてモータロータ62を同期駆動する。
After the shift to drive control with the energization pattern shown in FIG. 11, if the rotational speed has increased to such an extent that the phase angle θ can be calculated, the phase angle θ is calculated in the same manner as in the first example, and the rotation pulse is calculated. A correct rotational position signal S obtained by delaying the signal G is obtained, and the
上述した実施の形態では、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングを検出して通電パターンを予め記憶し、回転駆動時に回転パルス信号Gの立ち上がりを検出するたびに通電パターンの置き換えを行うようにした。しかし、回転パルス信号Gの立ち上がりではなく、オンからオフへの変化である信号の立ち下がりタイミングを検出して通電パターンを記憶し、立ち下がりを検出するたびに通電パターンの置き換えるようにしても良い。さらに、立ち上がりと立ち下がりの両方で通電パターンの置き換えを行うようにしても良い。 In the above-described embodiment, the energization pattern is stored in advance by detecting the rise timing of the rotation pulse signal G, and the energization pattern is replaced every time the rise of the rotation pulse signal G is detected during rotation driving. However, the energization pattern may be stored by detecting the fall timing of the signal, which is a change from on to off, instead of the rise of the rotation pulse signal G, and the energization pattern may be replaced each time the fall is detected. . Further, the energization pattern may be replaced both at the rising edge and the falling edge.
上述したように、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングと通電パターンとの関係を求める際には、モータロータ62が磁界と釣り合って停止するようにゆっくりと通電パターンを切り替え、回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングにおける通電パターンを検出するようにした。このような立ち上がり時の通電パターンの検出およびパターン記憶部79への記憶は、モータ制御部7がモータ回転始動前に自動的に行っても良いし、また、出荷段階で測定してパターン記憶部79に記憶しておくようにしても良い。回転パルス信号Gの立ち上がりタイミングと通電パターンとの関係はいったん検出すればその後変化しないので、モータ制御部7で自動的に検出・記憶させる場合や、始動前に既にパターン記憶部79に通電パターンが記憶されているときには検出動作を省略するようにするのが好ましい。
As described above, when the relationship between the rising timing of the rotation pulse signal G and the energization pattern is obtained, the energization pattern is switched slowly so that the
また、本実施の形態では2極モータを例に説明したが、他の極数のモータに対しても同様に本発明を適用することができる。なお、位相差記憶部76に予め記憶される位相角度θの求め方としては、例えば、角度ずれを実際に測定しても良いし、ロータ4を外的駆動力(例えば、手で回転させても良い)により回転させ、そのときに各相に誘起される逆起電圧を利用して求めても良い。得られた位相角度θは、出荷前に予め位相差記憶部76に記憶させておく。
In the present embodiment, a two-pole motor has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to motors having other numbers of poles. As a method of obtaining the phase angle θ stored in advance in the phase difference storage unit 76, for example, the angle deviation may be actually measured, or the
なお、上述した実施の形態では、ターボ分子ポンプに搭載されたDCブラシレスモータ装置を例に説明したが、本発明によるDCブラシレスモータ装置は、ターボ分子ポンプに限らずドラッグ真空ポンプ等の回転真空ポンプのポンプロータ駆動装置として用いることができる。 In the above-described embodiment, the DC brushless motor device mounted on the turbo molecular pump has been described as an example. However, the DC brushless motor device according to the present invention is not limited to the turbo molecular pump, and is a rotary vacuum pump such as a drag vacuum pump. It can be used as a pump rotor driving apparatus.
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、センサターゲット46および回転位置センサ47は信号生成手段を、位相角度θは位相差情報を、回転周波数fは回転速度情報を、信号遅延部73および遅延時間演算部75は信号演算手段を、モータ駆動波形生成回路72は通電パターン生成手段を、モータ制御部7はモータ始動制御手段を、位相差測定部78は位相差演算手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the
1:ポンプ本体 2:電源装置
4:ロータ 6:モータ
7:モータ制御部 46:センサターゲット
47:回転位置センサ 61:モータステータ
62 :モータロータ 70:回転パルス生成部
72:モータ駆動波形生成回路 73:信号遅延部
74:回転速度検出部 75:遅延時間演算部
76:位相差記憶部 77:差分演算部
78:位相差測定部 79:パターン記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Pump main body 2: Power supply device 4: Rotor 6: Motor 7: Motor control part 46: Sensor target 47: Rotation position sensor 61: Motor stator 62: Motor rotor 70: Rotation pulse generation part 72: Motor drive waveform generation circuit 73: Signal delay unit 74: rotational speed detection unit 75: delay time calculation unit 76: phase difference storage unit 77: difference calculation unit 78: phase difference measurement unit 79: pattern storage unit
Claims (5)
前記モータロータの回転に同期した同期信号を発生する信号生成手段と、
前記モータロータの磁極位置を表す回転位置信号と前記同期信号との位相差情報が予め記憶される位相差記憶手段と、
前記同期信号に基づいて前記モータロータの回転速度情報を検出する回転速度検出手段と、
前記モータロータの回転中に得られる前記同期信号を前記回転速度情報および前記位相差記憶手段に記憶されている位相差情報に基づいて補正することにより、前記回転位置信号を算出する信号演算手段と、
前記モータロータが所定回転速度になるまでは、前記複数の回転用通電パターンを前記モータロータの回転に非同期で生成し、前記モータロータが所定回転速度になると、前記複数の回転用通電パターンを前記モータロータの回転に同期して生成する回転用通電パターン生成手段と、
前記同期信号の状態が変化したか否かを検出する状態変化検出手段と、
前記複数の回転用通電パターンの内、前記同期信号の状態変化が検出されるロータ回転位置と対応付けられた所定の回転用通電パターン(以下、記憶パターンと呼ぶ)が記憶されているパターン記憶手段と、
前記回転用通電パターン生成手段で生成される回転用通電パターンに基づいて、前記モータロータが停止状態から所定回転速度となるまでは前記モータロータの回転に非同期で前記モータロータを回転駆動する非同期制御を行い、前記モータロータが所定回転速度を越えると、前記モータロータの回転位置信号に同期して前記モータロータを回転駆動する同期制御を行うモータ始動制御手段とを備え、
(a)前記非同期制御では、前記モータロータが停止状態から所定回転速度となるまでは、前記モータロータの回転に非同期で前記複数の回転用通電パターンに応じた各相印加電圧を各相に印加して前記モータロータを回転駆動するとともに、前記状態変化検出手段により前記同期信号の前記状態変化が検出される毎に、前記複数の回転用通電パターンの生成順序が、前記パターン記憶手段に記憶されている記憶パターンから生成される順序となるように制御され、
(b)前記同期制御では、前記信号演算手段で算出された回転位置信号に基づいて、前記モータロータの回転に同期して前記回転用通電パターンに応じた各相印加電圧が繰り返し各相に印加されて、前記モータロータが回転駆動されることを特徴とするDCブラシレスモータ装置。 A rotation energization pattern, which is a combination pattern of each phase applied voltage of the motor stator, is generated according to a plurality of rotor rotation positions, and each phase applied voltage by the rotation energization pattern is applied to each phase in synchronization with the magnetic pole position. In a DC brushless motor device that applies and rotationally drives the motor rotor ,
Signal generating means for generating a synchronization signal synchronized with the rotation of the motor rotor;
Phase difference storage means for preliminarily storing phase difference information between a rotational position signal representing the magnetic pole position of the motor rotor and the synchronization signal;
Rotational speed detection means for detecting rotational speed information of the motor rotor based on the synchronization signal;
Signal calculating means for calculating the rotational position signal by correcting the synchronization signal obtained during rotation of the motor rotor based on the rotational speed information and the phase difference information stored in the phase difference storage means;
The plurality of rotation energization patterns are generated asynchronously with the rotation of the motor rotor until the motor rotor reaches a predetermined rotation speed, and when the motor rotor reaches a predetermined rotation speed, the plurality of rotation energization patterns are rotated with the rotation of the motor rotor. Energization pattern generation means for rotation generated in synchronization with,
State change detecting means for detecting whether or not the state of the synchronization signal has changed;
Wherein the plurality of rotation energization pattern, the synchronization signal by a predetermined rotational energization pattern a state change associated with the rotor rotational position detected (hereinafter, referred to as the storage pattern) pattern storage means stored When,
Based on the rotation energization pattern generated by the rotation energization pattern generation means, performing asynchronous control for rotationally driving the motor rotor asynchronously with the rotation of the motor rotor until the motor rotor reaches a predetermined rotation speed from a stopped state , Motor start control means for performing synchronous control to rotationally drive the motor rotor in synchronization with the rotational position signal of the motor rotor when the motor rotor exceeds a predetermined rotational speed,
(A) In the asynchronous control, each phase applied voltage corresponding to the plurality of energization patterns for rotation is applied to each phase asynchronously with the rotation of the motor rotor until the motor rotor reaches a predetermined rotational speed from a stopped state. A memory in which the generation order of the plurality of energization patterns for rotation is stored in the pattern storage unit each time the motor rotor is driven to rotate and the state change detection unit detects the state change of the synchronization signal. Controlled to be generated from the pattern,
(B) In the synchronous control, each phase applied voltage corresponding to the rotation energization pattern is repeatedly applied to each phase in synchronization with the rotation of the motor rotor based on the rotational position signal calculated by the signal calculation means. Te, DC brushless motor and wherein the Rukoto the motor rotor is rotated.
モータ始動に先立って、前記記憶パターンを前記パターン記憶手段に記憶させる準備処理手段をさらに備え、 Prior to starting the motor, further comprising a preparation processing means for storing the storage pattern in the pattern storage means,
前記準備処理手段は、 The preparation processing means includes
前記複数の回転用通電パターンの電圧を順に印加して、前記モータロータを所定角度ずつに回転させる回転制御手段と、 Rotation control means for sequentially applying voltages of the plurality of rotation energization patterns to rotate the motor rotor by a predetermined angle;
前記状態変化検出手段により前記同期信号の状態変化が検出されると、検出時の回転用通電パターンよりも生成順序が一つ後の回転用通電パターンを前記記憶パターンとして前記パターン記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を有することを特徴とするDCブラシレスモータ装置。When the state change of the synchronization signal is detected by the state change detection unit, the pattern storage unit stores the rotation energization pattern whose generation order is one after the rotation energization pattern at the time of detection as the storage pattern. A DC brushless motor device comprising: a storage control unit;
前記複数の回転用通電パターンは、N(Nは正の整数)種類の回転用通電パターンが各々2個ずつ含まれ、かつ、同一の回転用通電パターンの生成順序が連続するように生成される2N個の回転用通電パターンから成り、 The plurality of rotation energization patterns each include two N (N is a positive integer) types of rotation energization patterns, and are generated such that the same rotation energization pattern generation sequence is continuous. It consists of 2N rotating energization patterns,
前記DCブラシレスモータ装置はさらに、The DC brushless motor device further includes
生成順序が連続する前記同一の回転用通電パターンの一方を、その前後の回転用通電パターンが交互に繰り返される中間状態の通電パターンで置き換えて、前記2N個の回転用通電パターンと異なる2N個の通電パターン(以下、検査用通電パターンと呼ぶ)を生成する検査用通電パターン生成手段と、 Replacing one of the same energizing patterns for rotation in which the generation order is continued with an energizing pattern in an intermediate state in which the energizing patterns for rotation before and after that are alternately repeated, 2N different from the 2N rotating energizing patterns An energization pattern generator for inspection that generates an energization pattern (hereinafter referred to as an energization pattern for inspection);
モータ始動に先立って、前記記憶パターンを前記パターン記憶手段に記憶させる準備処理手段と、を備え、 Prior to motor start-up, comprising a preparation processing means for storing the storage pattern in the pattern storage means,
前記準備処理手段は、 The preparation processing means includes
前記2N個の検査用通電パターンの電圧を順に印加して、前記モータロータを所定角度ずつ回転させる回転制御手段と、 Rotation control means for sequentially applying voltages of the 2N test energization patterns to rotate the motor rotor by a predetermined angle;
前記状態変化検出手段により前記同期信号の状態変化が検出されると、検出時の検査用通電パターンよりも生成順序が二つ後の検査用通電パターンと同一生成順序の回転用通電パターンを、前記記憶パターンとして前記パターン記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を有することを特徴とするDCブラシレスモータ装置。 When the state change of the synchronization signal is detected by the state change detection unit, the rotation energization pattern having the same generation order as the energization pattern for inspection that is two generations later than the energization pattern for inspection at the time of detection, DC brushless motor apparatus, comprising: storage control means for storing the memory pattern in the pattern storage means.
モータステータの少なくとも一つの相の逆起電圧に基づいて前記位相差情報を算出する位相差演算手段を備え、前記位相差記憶手段は前記位相差演算手段により算出された位相差情報を記憶することを特徴とするDCブラシレスモータ装置。 In the DC brushless motor device according to any one of claims 1 to 3 ,
Phase difference calculation means for calculating the phase difference information based on a back electromotive voltage of at least one phase of the motor stator is provided, and the phase difference storage means stores the phase difference information calculated by the phase difference calculation means. DC brushless motor device characterized by the above.
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