JP5206619B2 - Drive method and drive control apparatus for brushless three-phase DC motor - Google Patents

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Description

本発明は、ブラシレス三相直流モータの駆動方法及び当該モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置に関するものである。   The present invention relates to a method for driving a brushless three-phase DC motor and a drive control device for a brushless three-phase DC motor that controls the driving of the motor.

従来、ブラシレス三相直流モータでは、インバータ回路によって転流タイミングを決めて電機子への通電位相を制御する同期運転を行い、回転子の位置検出が可能な回転数に達すると回転子位置を検出して通電位相を制御するモータ駆動制御を行う。そして、当該モータ駆動制御において、同期運転前等のモータ停止状態における回転子の位置決め処理は重要な制御工程である。従来のブラシレス三相直流モータでは、回転子の磁極位置を検出するために、ホール素子を備えないセンサレス方式を採用するものが知られている(例えば特許文献1及び2参照)。   Conventionally, in brushless three-phase DC motors, the inverter circuit determines the commutation timing and performs synchronous operation to control the energization phase to the armature, and the rotor position is detected when the number of rotations that can detect the rotor position is reached. Then, motor drive control for controlling the energization phase is performed. And in the said motor drive control, the positioning process of the rotor in motor stop states, such as before synchronous operation, is an important control process. Conventional brushless three-phase DC motors are known that employ a sensorless system that does not include a Hall element in order to detect the magnetic pole position of the rotor (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1では、センサレス方式のブラシレス三相直流モータにおいて、始動時に第1位置決めとしてある固定された相を通電して一旦回転子をある位置まで回転させ、その後第2位置決めとして残りの相を通電し、第1位置決めによって決められる停止位置とは異なった位置に回転子を固定して運転を起動する技術が開示されている。   In Patent Document 1, in a sensorless brushless three-phase DC motor, a fixed phase as a first positioning is energized at start-up to rotate the rotor to a certain position and then energize the remaining phases as a second positioning. And the technique which fixes a rotor to the position different from the stop position determined by 1st positioning and starts a driving | operation is disclosed.

次に特許文献2では、回転子の停止状態において電機子に選択された起動パターンに従った起動電流を通電し、この起動電流に応答して回転子が動くことにより発生する誘起電圧に基づいて回転子の回転方向の正逆判定を行う。そして、回転子の回転方向が正転であると判定したときは当該誘起電圧に基づいて回転子の位置を検出し、その検出された位置に応じて回転子に回転トルクが加わるように電機子のU相、V相及びW相に流す電流を定めながら回転子を駆動するデューティー100%の閉ループ駆動を行う。そして、デューティー100%の閉ループ駆動によって回転子が所定回転数に達した後は、デューティーを制御することにより、回転子の回転数を制御して起動制御を完了する。   Next, in Patent Document 2, based on an induced voltage generated by applying a startup current according to a startup pattern selected for the armature in a stopped state of the rotor and moving the rotor in response to the startup current. A forward / reverse determination of the rotation direction of the rotor is performed. Then, when it is determined that the rotation direction of the rotor is normal rotation, the position of the rotor is detected based on the induced voltage, and the armature is applied to the rotor according to the detected position. Closed loop drive with a duty of 100% is performed to drive the rotor while determining the currents to flow in the U phase, V phase and W phase. Then, after the rotor reaches a predetermined rotational speed by closed-loop driving with a duty of 100%, the rotational speed of the rotor is controlled by controlling the duty to complete the start-up control.

一方、回転子が逆転であると判定したときは回転子の回転を停止する。次に電機子に再度選択された起動パターンに従った起動電流を印加し、再度、前述のように誘起電圧に基づいて回転子の回転方向の正逆判定を行うものである。   On the other hand, when it is determined that the rotor is reverse, the rotation of the rotor is stopped. Next, a startup current is applied to the armature according to the startup pattern selected again, and the forward / reverse determination of the rotational direction of the rotor is performed again based on the induced voltage as described above.

特開平4−312390号公報JP-A-4-31390 特開2002−78376号公報JP 2002-78376 A

上記特許文献1の技術では、回転子の位置決め処理が実質的に2回行われるため、モータの起動前に行う回転子の位置決め完了までの時間を要してしまうという問題がある。また、特許文献1に記載の位置決め処理は、回転子の初期位置によっては回転子の回転移動範囲が大きくなることがある。   In the technique of the above-mentioned patent document 1, since the rotor positioning process is performed substantially twice, there is a problem that it takes time until the rotor positioning is completed before starting the motor. Moreover, the positioning process described in Patent Document 1 may increase the rotational movement range of the rotor depending on the initial position of the rotor.

また、上記特許文献2の技術では、前述の回転子の正逆回転判定において逆転であると判定された場合は、再度選択された起動パターンに従った通電がなされるため、このような通電の繰り返しが行われることにより、モータの起動完了までの時間を要してしまうという問題がある。   Further, in the technique of Patent Document 2, when it is determined that the rotation is reverse in the above-described forward / reverse rotation determination of the rotor, the energization is performed according to the re-selected activation pattern. There is a problem that it takes time to complete the start-up of the motor due to the repetition.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動方法及びブラシレス三相直流モータの駆動制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a brushless three-phase DC motor drive method and a brushless three-phase DC motor drive control device that can shorten the time required to start the motor. There is to do.

請求項1に記載の発明は、三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動方法に係る発明であって、
ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置を検出する位置検出ステップと、
位置検出ステップで検出された回転子の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定ステップと、
位置決定ステップで決定された位置決め角度に回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理ステップと、を有し、
位置検出ステップでは、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、誘起電圧極性が負である比較結果のときには非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲であり、誘起電圧極性が正である比較結果のときには非通電の相巻線が位置する基準位置から逆回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲である第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、
位置決定ステップでは、位置検出ステップで検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、電気角でπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子の位置決め角度を決定することを特徴とする。
The invention according to claim 1 is an invention relating to a driving method of a brushless three-phase DC motor including an armature having a three-phase winding and a rotor having a permanent magnet,
Prior to starting the brushless three-phase DC motor from the stopped state, the rotor magnetic poles are based on the result of comparing the reference voltage with the induced voltage generated in the non-energized phase winding when the three-phase winding is energized in two phases. A position detecting step for detecting a position;
A position determining step for determining a positioning angle of the rotor based on the magnetic pole position of the rotor detected in the position detecting step;
A positioning process step for energizing the phase winding to be energized in order to position the rotor at the positioning angle determined in the position determining step,
In the position detection step, according to the comparison result between the induced voltage and the reference voltage, when the comparison result has a negative induced voltage polarity , the electrical angle is π / 2 radians in the rotation direction from the reference position where the non-energized phase winding is located. This is the range up to the position where the angular displacement occurs , and in the comparison result where the induced voltage polarity is positive, from the reference position where the non-energized phase winding is located to the position where the electrical angle is displaced by π / 2 radians in the reverse rotation direction detecting a first angular range in the range, the estimation range consisting of a second angular range in a relationship of the first angle range and the point symmetry about the center of rotation as the magnetic pole position of the rotor,
In the position determination step, the positioning angle of the rotor is determined within an angle range that is not included in the estimation range detected in the position detection step and is an angle of electrical angle within π / 2 radians. Features.

この発明によれば、位置検出ステップで、非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、さらに位置決定ステップで当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子の位置決め角度を決定するため、起動前に回転子を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が小さいこともあり、回転子の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動方法を提供できる。   According to the present invention, in the position detecting step, the estimated range including the predetermined angle range defined with reference to the position corresponding to the non-energized phase winding is detected as the magnetic pole position of the rotor, and the position determining step In order to determine the positioning angle of the rotor within an angle range that is not included in the estimation range and is within π / 2 radians, stop the positioning angle for positioning the rotor before starting. The rotation angle can be determined to be less than a half rotation with respect to the magnetic pole position of the rotor in the state. As a result, the angular displacement amount of the rotor from the initial position in the stopped state to the positioning position before startup can be suppressed, and the angular displacement amount can be small, so that the positioning operation of the rotor is easy to converge. . Therefore, it is possible to provide a method for driving a brushless three-phase DC motor that can shorten the time required to start the motor.

請求項2に記載の発明によると、位置決定ステップでは、位置決め角度を、二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方に電気角でπ/6ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, in the position determination step, the positioning angle is changed from the position corresponding to the magnetic pole formed in the armature when the two-phase energization is performed to the electrical angle in either the rotational direction or the reverse rotational direction. The position is determined to be displaced by π / 6 radians.

この発明によれば、位置決定ステップにおける回転子の位置決め角度は、二相通電したときの電機子の磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定する。これにより、回転子の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の収束性が向上し、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。したがって、さらにモータの起動までに要する時間の短縮化の向上が図れる。   According to this invention, the positioning angle of the rotor in the position determination step is displaced by π / 6 radians from the position corresponding to the magnetic pole of the armature when the two-phase energization is performed in either the rotational direction or the reverse rotational direction. Determine the position. As a result, the magnetic poles of the rotor are positioned at the magnetic pole positions that are easily formed by energizing the three-phase windings, so that the convergence of the rotating operation is improved and the time until convergence to the positioning positions is increased. Further, it can be shortened. Therefore, it is possible to further shorten the time required for starting the motor.

請求項3に記載の発明によると、位置検出ステップの前に行われる二相通電に先立って、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする。   According to the third aspect of the invention, prior to the two-phase energization performed before the position detection step, the energization performed in the positioning processing step is the pre-energization for flowing current in a predetermined direction to the three-phase winding. It has a preliminary energization step that is performed in a shorter time than the time.

この発明によれば、当該二相通電の前に予備通電を実施して回転子を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合であっても、予備通電により回転子が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、二相通電時に非通電相の誘起電圧の検知を確実に行うことができる。したがって、回転子の磁極位置の検出確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に寄与することができる。   According to the present invention, preliminary energization is performed before the two-phase energization and the rotor is rotated from the stopped state even a little, so that the rotor rotates with a large rotational load at the start of the two-phase energization. Even in a difficult case, the rotor starts to rotate by pre-energization and the rotational load is reduced, so that the induced voltage of the non-energized phase can be reliably detected during two-phase energization. Therefore, the detection accuracy of the magnetic pole position of the rotor is improved, which can contribute to shortening the time until the motor is started.

請求項4に記載の発明によると、位置決め処理ステップの前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする。   According to the fourth aspect of the present invention, the preliminary energization in which current is supplied to the three-phase winding in a predetermined direction before the positioning process step is performed in a shorter time than the energization time performed in the positioning process step. It has an energization step.

この発明によれば、当該位置決め処理の前に予備通電を実施して回転子を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合であっても、予備通電により回転子が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、位置決め処理時に回転子の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。したがって、回転子の位置決め処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に寄与することができる。   According to the present invention, preliminary energization is performed before the positioning process, and the rotor is rotated as little as possible from the stopped state, so that the rotor load is large at the start of the two-phase energization and the rotor is difficult to rotate. Even in this case, the rotor starts to rotate due to the preliminary energization and the rotational load is reduced. Therefore, the rotor can be rotated reliably and smoothly during the positioning process. Therefore, the speed of the rotor positioning process and the positioning accuracy are improved, which can contribute to shortening the time until the motor is started.

請求項5に記載の発明によると、位置検出ステップでは、二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合には、パルス幅変調制御がオンしてから所定時間が経過した後、誘起電圧を検出することを特徴とする。この発明によれば、PWM制御がONした直後に発生しやすい振動波形を回避した誘起電圧の検出ができるため、円滑かつ迅速な回転子の位置検出を実施できる。   According to the invention described in claim 5, in the position detection step, when the two-phase energization is performed by the pulse width modulation control, the induced voltage is detected after a predetermined time has elapsed since the pulse width modulation control was turned on. It is characterized by that. According to the present invention, since the induced voltage can be detected while avoiding the vibration waveform that is likely to occur immediately after the PWM control is turned on, the rotor position can be detected smoothly and quickly.

請求項6に記載の発明によると、位置検出ステップでは、二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合には、パルス幅変調制御に基づくゲート信号がオンからオフになった直後に、誘起電圧を検出することを特徴とする。この発明によれば、ゲート信号に対して実際の端子電圧波形の応答遅れを回避した誘起電圧の検出ができるため、円滑かつ迅速な回転子の位置検出を実施できる。   According to the invention described in claim 6, in the position detection step, when the two-phase energization is performed by the pulse width modulation control, the induced voltage is applied immediately after the gate signal based on the pulse width modulation control is turned off. It is characterized by detecting. According to the present invention, since the induced voltage can be detected while avoiding the response delay of the actual terminal voltage waveform with respect to the gate signal, the rotor position can be detected smoothly and quickly.

請求項7に記載の発明によると、基準電圧は仮想中性点電圧又は電源電圧の半分に相当する電圧であることを特徴とする。   According to the invention described in claim 7, the reference voltage is a virtual neutral point voltage or a voltage corresponding to half of the power supply voltage.

請求項9に記載の発明は、三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置に係る発明であって、
ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段によって検出された回転子の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段と、位置決定手段によって決定された位置決め角度に回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理手段と、を備え、
位置検出手段は、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、誘起電圧極性が負である比較結果のときには非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲であり、誘起電圧極性が正である比較結果のときには非通電の相巻線が位置する基準位置から逆回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲である第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、回転子の磁極位置として検出し、
位置決定手段は、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、電気角でπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子の位置決め角度を決定することを特徴とする。
The invention according to claim 9 is an invention relating to a drive control device for a brushless three-phase DC motor that controls the driving of a brushless three-phase DC motor including an armature having a three-phase winding and a rotor having a permanent magnet. There,
Prior to starting the brushless three-phase DC motor from the stopped state, the rotor magnetic poles are based on the result of comparing the reference voltage with the induced voltage generated in the non-energized phase winding when the three-phase winding is energized in two phases. Position detecting means for detecting the position; position determining means for determining the rotor positioning angle based on the magnetic pole position of the rotor detected by the position detecting means; and the rotor at the positioning angle determined by the position determining means. Positioning processing means for energizing the phase winding to be energized for positioning, and
In accordance with the comparison result between the induced voltage and the reference voltage, the position detection means is π / 2 radians in electrical rotation direction from the reference position where the non-energized phase winding is positioned when the comparison result has a negative induced voltage polarity. This is the range up to the position where the angular displacement occurs , and in the comparison result where the induced voltage polarity is positive, from the reference position where the non-energized phase winding is located to the position where the electrical angle is displaced by π / 2 radians in the reverse rotation direction An estimated range consisting of a first angle range that is a range and a second angle range that is point-symmetric with the first angle range with respect to the rotation center, is detected as the magnetic pole position of the rotor;
The position determining means determines the positioning angle of the rotor within an angular range that is not included in the detected estimated range and is an electrical angle within a range of π / 2 radians.

この発明によれば、位置検出手段は非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子の磁極位置として検出し、さらに位置決定手段は当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が小さいこともあり、回転子の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、モータの起動までに要する時間の短縮化が図れるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置を提供できる。   According to this invention, the position detecting means detects the estimated range including the predetermined angle range defined with reference to the position corresponding to the non-energized phase winding as the magnetic pole position of the rotor, and the position determining means The positioning angle of the rotor is determined within an angle range that is not included in the estimation range and is an angle range within π / 2 radians. For this reason, the positioning angle for positioning the rotor before activation can be determined to be a rotation angle that is less than half a rotation with respect to the magnetic pole position of the rotor in the stopped state. As a result, the angular displacement amount of the rotor from the initial position in the stopped state to the positioning position before startup can be suppressed, and the angular displacement amount can be small, so that the positioning operation of the rotor is easy to converge. . Therefore, it is possible to provide a drive control device for a brushless three-phase DC motor that can shorten the time required to start the motor.

請求項10に記載の発明によると、位置決定手段は、位置決め角度を、二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方に電気角でπ/6ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする。 According to the tenth aspect of the present invention, the position determining means sets the positioning angle from the position corresponding to the magnetic pole formed in the armature when the two-phase energization is performed to the electrical angle in either the rotational direction or the reverse rotational direction. The position is determined to be displaced by π / 6 radians.

この発明によれば、位置決定手段による回転子の位置決め角度は、二相通電したときの電機子の磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の収束性が向上し、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。したがって、さらにモータの起動までに要する時間の短縮化の向上が図れる。   According to this invention, the positioning angle of the rotor by the position determining means is displaced by π / 6 radians in either the rotational direction or the reverse rotational direction from the position corresponding to the magnetic pole of the armature when the two-phase energization is performed. Determined to position. As a result, the magnetic poles of the rotor are positioned at the magnetic pole positions that are easily formed by energizing the three-phase windings, so that the convergence of the rotating operation is improved and the time until convergence to the positioning positions is increased. Further, it can be shortened. Therefore, it is possible to further shorten the time required for starting the motor.

請求項8又は請求項11に記載の発明によると、ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする。   According to invention of Claim 8 or Claim 11, a brushless three-phase DC motor is an actuator of a fuel pump, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の第1実施形態におけるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the drive control apparatus of the brushless three-phase DC motor in 1st Embodiment of this invention. 図1に示したブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the drive control apparatus of the brushless three-phase DC motor shown in FIG. 第1実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動制御処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the starting control process of the brushless three-phase DC motor in 1st Embodiment. 回転子の磁極位置検出(推定範囲が60度〜150度の場合)及び位置決め処理(位置決め角度の範囲が330度〜360度及び0度〜60度の場合)の一例を説明する図であり、(a)はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、(b)は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、(c)は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。It is a figure explaining an example of rotor magnetic pole position detection (when the estimated range is 60 degrees to 150 degrees) and positioning processing (when the positioning angle ranges are 330 degrees to 360 degrees and 0 degrees to 60 degrees), (A) is explanatory drawing which shows the estimation range and positioning angle of the rotor position in this case, (b) is explanatory drawing which shows the relationship between the induced voltage of an open phase, and a reference voltage, (c) is positioning processing It is explanatory drawing which shows the behavior of the rotor in. 回転子の磁極位置検出(推定範囲が240度〜330度の場合)及び位置決め処理(位置決め角度の範囲が330度〜360度及び0度〜60度の場合)の一例を説明する図であり、(a)はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、(b)は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、(c)は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。It is a figure explaining an example of rotor magnetic pole position detection (when the estimation range is 240 degrees to 330 degrees) and positioning processing (when the positioning angle ranges are 330 degrees to 360 degrees and 0 degrees to 60 degrees), (A) is explanatory drawing which shows the estimation range and positioning angle of the rotor position in this case, (b) is explanatory drawing which shows the relationship between the induced voltage of an open phase, and a reference voltage, (c) is positioning processing It is explanatory drawing which shows the behavior of the rotor in. 回転子の磁極位置検出(推定範囲が330度〜360度及び0度〜60度の場合)及び位置決め処理(位置決め角度の範囲が240度〜330度の場合)の一例を説明する図であり、(a)はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、(b)は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、(c)は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。It is a figure explaining an example of rotor magnetic pole position detection (when the estimated range is 330 degrees to 360 degrees and 0 degrees to 60 degrees) and positioning processing (when the positioning angle range is 240 degrees to 330 degrees), (A) is explanatory drawing which shows the estimation range and positioning angle of the rotor position in this case, (b) is explanatory drawing which shows the relationship between the induced voltage of an open phase, and a reference voltage, (c) is positioning processing It is explanatory drawing which shows the behavior of the rotor in. 回転子の磁極位置検出(推定範囲が150度〜240度の場合)及び位置決め処理(位置決め角度の範囲が240度〜330度の場合)の一例を説明する図であり、(a)はこの場合の回転子位置の推定範囲及び位置決め角度を示す説明図であり、(b)は開放相の誘起電圧と基準電圧の関係を示す説明図であり、(c)は位置決め処理における回転子の挙動を示す説明図である。It is a figure explaining an example of a rotor magnetic pole position detection (when the estimation range is 150 degrees to 240 degrees) and positioning processing (when the positioning angle range is 240 degrees to 330 degrees), (a) in this case (B) is an explanatory view showing the relationship between the induced voltage of the open phase and the reference voltage, and (c) shows the behavior of the rotor in the positioning process. It is explanatory drawing shown. 各種二相通電と、回転子の推定範囲及び位置決め処理の範囲との対応関係を説明する図表である。It is a table | surface explaining the corresponding | compatible relationship between various two-phase electricity supply, the estimation range of a rotor, and the range of a positioning process. PWM制御を実施しない場合の開放相の端子電圧VW、仮想中性点電圧VN及び直流電圧VDCの1/2電圧の関係を示す電圧波形である。It is a voltage waveform which shows the relationship of 1/2 voltage of the terminal voltage VW of the open phase when not implementing PWM control, the virtual neutral point voltage VN, and DC voltage VDC. (a)はPWM制御を実施する場合の開放相の端子電圧波形を示す図であり、(b)は(a)の一部を拡大したものである。(A) is a figure which shows the terminal voltage waveform of the open phase in the case of implementing PWM control, (b) is a figure which expanded a part of (a). 第2実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the starting process of the brushless three-phase DC motor in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the starting process of the brushless three-phase DC motor in 3rd Embodiment.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly shown unless there is a problem with the combination. It is also possible.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態におけるブラシレス三相直流モータの駆動制御装置の概略構成を示す回路図である。本実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置は、各種アクチュエータに用いることができるが、ここでは車載用フューエルポンプのアクチュエータに用いるものとする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a drive control device for a brushless three-phase DC motor in the first embodiment. The drive control device for the brushless three-phase DC motor of this embodiment can be used for various actuators, but here it is used for the actuator of an in-vehicle fuel pump.

図1に示すように、ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置1(以下、単に「ブラシレスモータの駆動制御装置1」ともいう)は、モータ10に電圧を印加する電圧印加部20、インバータ回路70のスイッチング素子を駆動する駆動回路30、駆動回路30を介してインバータ回路70を制御する制御回路50、及び回転子15の磁極位置を検知するための位置検知手段40を備えている。   As shown in FIG. 1, a brushless three-phase DC motor drive control device 1 (hereinafter also simply referred to as “brushless motor drive control device 1”) includes a voltage application unit 20 that applies a voltage to a motor 10, and an inverter circuit 70. A drive circuit 30 for driving the switching element, a control circuit 50 for controlling the inverter circuit 70 via the drive circuit 30, and a position detection means 40 for detecting the magnetic pole position of the rotor 15.

電圧印加部20は、電源60及びインバータ回路70を備えており、モータ10への電圧印加を行うとともに、例えば、モータ10の起動前に通電すべき相巻線に対して通電を行って回転子15を位置決めする位置決め処理手段でもある。電源60は車載用のバッテリである。   The voltage application unit 20 includes a power source 60 and an inverter circuit 70. The voltage application unit 20 applies a voltage to the motor 10, and, for example, energizes a phase winding to be energized before the motor 10 is started, thereby rotating the rotor. It is also a positioning processing means for positioning 15. The power source 60 is a vehicle-mounted battery.

モータ10は、三相のブラシレス直流モータであり、電機子14と、電機子14に対して回転する回転子15を備えるとともに、回転子15の位置検出のためのホール素子等を備えないセンサレス方式のモータである。回転子15は磁極を有する円盤状部材であり、例えば表面に永久磁石が貼付されている。電機子14に形成されたブラシレス直流モータの三相(U相巻線11、V相巻線12、W相巻線13)には、インバータ回路70が接続されている。   The motor 10 is a three-phase brushless DC motor, which includes an armature 14 and a rotor 15 that rotates with respect to the armature 14, and a sensorless system that does not include a hall element or the like for detecting the position of the rotor 15. Motor. The rotor 15 is a disk-shaped member having a magnetic pole, and a permanent magnet is stuck on the surface, for example. An inverter circuit 70 is connected to the three phases (the U-phase winding 11, the V-phase winding 12, and the W-phase winding 13) of the brushless DC motor formed on the armature 14.

インバータ回路70は、三相インバータ回路であり、電源60側の電圧をモータ10の三相のそれぞれへの印加を切り換えるものである。インバータ回路70は、電界効果トランジスタの一種である6個のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)71,72,73,74,75,76(以下、単に「FET71,72,73,74,75,76」とする)を備えている。これらFET71〜76は、スイッチング素子として機能し、ゲートの電位により、ドレン−ソース間がONまたはOFFされて導通または遮断される。以下、FET71,72,73,74,75,76は、それぞれSU+,SV+,SW+,SU−,SV−,SW−と表現することもある。FET71〜76の各ゲートは、駆動回路30の出力端子に接続されている。これらの構成により、制御回路50は、駆動回路30を経由してFET71〜76のそれぞれのON,OFFを切り換え可能である。   The inverter circuit 70 is a three-phase inverter circuit, and switches application of the voltage on the power supply 60 side to each of the three phases of the motor 10. The inverter circuit 70 includes six MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors) 71, 72, 73, 74, 75, 76 (hereinafter simply referred to as “FETs 71, 72, 73, 74”). , 75, 76 "). These FETs 71 to 76 function as switching elements, and are turned on or off between the drain and the source depending on the potential of the gate to be conducted or cut off. Hereinafter, the FETs 71, 72, 73, 74, 75, and 76 may be expressed as SU +, SV +, SW +, SU−, SV−, and SW−, respectively. Each gate of the FETs 71 to 76 is connected to the output terminal of the drive circuit 30. With these configurations, the control circuit 50 can switch ON / OFF of the FETs 71 to 76 via the drive circuit 30.

位置検知手段40は、3つのコンパレータ41,42,43及び抵抗44,45,46,47,48,49から構成されて、回転子15の磁極位置を検知するための信号を制御回路50に出力する。モータ10の各相巻線11,12,13の一端は、抵抗44,45,46にそれぞれ接続されており、抵抗44がコンパレータ41の入力端子(+側端子)に、抵抗45がコンパレータ42の入力端子(+側端子)に、抵抗46がコンパレータ43の入力端子(+側端子)に、それぞれ接続されている。さらに、モータ10の各相巻線11,12,13の一端は、それぞれ抵抗47,48,49を介して共通の1点に接続されており、この共通接続点が仮想中性点となっている。コンパレータ41,42,43の各反転入力端子は、この仮想中性点に接続されている。そして、各コンパレータ41,42,43は、入力端子に入力される各相の誘起電圧と、基準電圧に採用する上記仮想中性点の電圧とを比較して、比較結果(誘起電圧と基準電圧との差)を回転子15の位置検知信号として出力するように構成されている。この構成により、いわゆる二相通電が実行された場合には、通電が行われていない開放相に対応するコンパレータは、当該開放相に発生する誘起電圧から基準電圧を差し引いた結果得られる正負いずれかの極性(誘起電圧極性)を位置検知信号として制御回路50に出力するものである。   The position detection means 40 includes three comparators 41, 42, 43 and resistors 44, 45, 46, 47, 48, 49, and outputs a signal for detecting the magnetic pole position of the rotor 15 to the control circuit 50. To do. One end of each phase winding 11, 12, 13 of the motor 10 is connected to resistors 44, 45, 46. The resistor 44 is connected to the input terminal (+ side terminal) of the comparator 41, and the resistor 45 is connected to the comparator 42. A resistor 46 is connected to the input terminal (+ side terminal) of the comparator 43 and the input terminal (+ side terminal). Further, one end of each phase winding 11, 12, 13 of the motor 10 is connected to one common point via resistors 47, 48, 49, and this common connection point becomes a virtual neutral point. Yes. The inverting input terminals of the comparators 41, 42, and 43 are connected to this virtual neutral point. Each of the comparators 41, 42, and 43 compares the induced voltage of each phase input to the input terminal with the voltage of the virtual neutral point used as the reference voltage, and compares the comparison result (induced voltage and reference voltage). Is output as a position detection signal of the rotor 15. With this configuration, when so-called two-phase energization is performed, the comparator corresponding to the open phase that is not energized is either positive or negative obtained as a result of subtracting the reference voltage from the induced voltage generated in the open phase. The polarity (induced voltage polarity) is output to the control circuit 50 as a position detection signal.

制御回路50は、駆動回路30を介してインバータ回路70のFET71〜76のスイッチングを制御することでモータ10の出力を制御する。制御回路50は、モータ10の停止状態からの起動前に、位置検出手段40のコンパレータ41,42,43から入力される回転子15の位置検知信号に基づいて回転子15の磁極位置の推定範囲を検出する。さらに制御回路50は、当該推定範囲に応じて予め対応づけされている位置決め角度に、当該モータ起動前の回転子15の位置を決定する。このように制御回路50は、回転子15の磁極位置の推定範囲を検出する位置検出手段として機能し、モータ起動前の回転子15の位置決め角度を決定する位置決定手段としても機能する。また、制御回路50には、インバータ回路70(すなわちモータ10)に流れる電流を示す検出信号が入力されるようになっている。   The control circuit 50 controls the output of the motor 10 by controlling the switching of the FETs 71 to 76 of the inverter circuit 70 via the drive circuit 30. The control circuit 50 estimates the magnetic pole position of the rotor 15 based on the position detection signal of the rotor 15 input from the comparators 41, 42, and 43 of the position detection means 40 before starting the motor 10 from the stopped state. Is detected. Further, the control circuit 50 determines the position of the rotor 15 before starting the motor at a positioning angle associated in advance according to the estimated range. As described above, the control circuit 50 functions as a position detection unit that detects the estimation range of the magnetic pole position of the rotor 15 and also functions as a position determination unit that determines the positioning angle of the rotor 15 before starting the motor. Further, a detection signal indicating a current flowing through the inverter circuit 70 (that is, the motor 10) is input to the control circuit 50.

また上記構成において、回転子15が停止しているときは電機子14の巻線11〜13から誘起電圧が発生していないから回転子15の位置が検知できない。このため、制御回路50は、ある一定周期で強制転流を行う。そして、回転子15が回り始めると、電機子14の各相巻線11〜13から発生する誘起電圧に基づいてコンパレータ41〜43から位置検知信号が出力されるようになり、制御回路50は、この位置検知信号をもとに次回の転流タイミング、すなわち通電相の切換タイミングを決定し、この当該タイミングで転流を実行し、いわゆるセンサレス駆動制御が行われる。さらに制御回路50は、PWM制御(パルス幅変調制御)のデューティーを増加させてモータ10の回転速度を上げるようになっている。また制御回路50は、PWM制御のデューティーを制御することにより、当該回転速度を制御することができる。そして、制御回路50は、上記の位置検知信号に基づいて回転速度を検出し、モータ10が設定された回転速度になるようにPWM制御のデューティーをフィードバック制御するものである。   Further, in the above configuration, when the rotor 15 is stopped, no induced voltage is generated from the windings 11 to 13 of the armature 14, so that the position of the rotor 15 cannot be detected. For this reason, the control circuit 50 performs forced commutation at a certain fixed period. When the rotor 15 starts to rotate, position detection signals are output from the comparators 41 to 43 based on the induced voltages generated from the phase windings 11 to 13 of the armature 14, and the control circuit 50 The next commutation timing, that is, the switching timing of the energized phase, is determined based on this position detection signal, and commutation is executed at this timing, so-called sensorless drive control is performed. Further, the control circuit 50 increases the rotational speed of the motor 10 by increasing the duty of PWM control (pulse width modulation control). The control circuit 50 can control the rotation speed by controlling the duty of the PWM control. The control circuit 50 detects the rotational speed based on the position detection signal, and feedback-controls the duty of the PWM control so that the motor 10 becomes the set rotational speed.

また、上記のブラシレスモータの駆動制御装置1の他の例として、図2に示すようなブラシレス三相直流モータの駆動制御装置1A(以下、単に「ブラシレスモータの駆動制御装置1A」ともいう)を採用してもよい。この場合にはブラシレスモータの駆動制御装置1Aは、ブラシレスモータの駆動制御装置1と異なり、基準電圧として電源電圧VDCの半分の電圧値である1/2VDCを採用し、これに伴い図2に示す位置検知手段40Aを備える構成となっている。   As another example of the drive control device 1 for the brushless motor described above, a drive control device 1A for a brushless three-phase DC motor as shown in FIG. 2 (hereinafter, also simply referred to as “brushless motor drive control device 1A”). It may be adopted. In this case, unlike the brushless motor drive control device 1, the brushless motor drive control device 1A employs ½ VDC, which is half the power supply voltage VDC, as the reference voltage, and as shown in FIG. The position detection unit 40A is provided.

位置検知手段40Aは、3つのコンパレータ41,42,43と、抵抗44,45,46と、同じ抵抗値である2個の抵抗81,82から構成された分圧回路とから構成されている。抵抗81は正側の直流電源母線に接続され、抵抗82は負側の直流電源母線に接続されて、両抵抗の間の分圧点が共通の1点(共通接続点)に接続されている。この共通接続点はコンパレータ41,42,43の各反転入力端子に接続されており、電源60により印加される直流電圧VDCの半分の電圧値(1/2VDC)が基準電圧として各コンパレータ41〜43の反転入力端子に出力されるようになっている。そして、各コンパレータ41,42,43は、入力端子に入力される各相の誘起電圧と、基準電圧に採用する上記の1/2VDCとを比較して、比較結果(誘起電圧と基準電圧との差)を回転子15の位置検知信号として出力するものである。なお、ブラシレスモータの駆動制御装置1Aは、その他の各構成部品、これらの作動、及び後述する起動処理については、ブラシレスモータの駆動制御装置1と同様である。   The position detection means 40A includes three comparators 41, 42, and 43, resistors 44, 45, and 46, and a voltage dividing circuit including two resistors 81 and 82 having the same resistance value. The resistor 81 is connected to the positive DC power supply bus, the resistor 82 is connected to the negative DC power supply bus, and the voltage dividing point between the resistors is connected to a common point (common connection point). . This common connection point is connected to each inverting input terminal of the comparators 41, 42, and 43, and a voltage value (1 / 2VDC) that is half the DC voltage VDC applied by the power supply 60 is used as the reference voltage. Is output to the inverting input terminal. Each comparator 41, 42, 43 compares the induced voltage of each phase input to the input terminal with the above-mentioned 1/2 VDC adopted as the reference voltage, and compares the comparison result (the induced voltage and the reference voltage (Difference) is output as a position detection signal of the rotor 15. The brushless motor drive control device 1 </ b> A is the same as the brushless motor drive control device 1 with respect to other components, their operations, and activation processing described later.

次に、本実施形態のブラシレスモータの駆動制御装置1,1Aにおいてモータ10の起動前に先立ち行われる起動制御を図3にしたがって説明する。図3は、ブラシレス三相直流モータの起動制御処理を説明するフローチャートである。制御回路50を主体として実行される本起動制御は、イグニッションスイッチがON操作されるとスタートし、まず所定の二相巻線に対して二相通電を実行する(ステップ10)。ステップ10で実行される二相通電は、制御回路50等に記憶された予め定められた相巻線に対して通電するものである。以下に説明する二相通電は、U相巻線11からV相巻線12へ電流を流す二相通電(以下、「U→Vの二相通電」ともいう)を例に挙げている。U→Vの二相通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET71(SU+)をONしFET75(SV−)をONするようにスイッチング制御する。これにより、例えば図4(a)に示すように、電機子14にはU相を基準としてU相からV相、W相を順に角変位する回転方向Xに330度(11π/6ラジアン)角変位した位置にS極が形成されるようになる。この通電が形成する磁界により、回転子15は回転して非通電の開放相であるW相に誘起電圧が発生する。   Next, start control performed prior to the start of the motor 10 in the brushless motor drive control devices 1 and 1A of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining start-up control processing of the brushless three-phase DC motor. The start-up control executed mainly by the control circuit 50 starts when the ignition switch is turned on, and first, two-phase energization is executed for a predetermined two-phase winding (step 10). The two-phase energization executed in step 10 energizes a predetermined phase winding stored in the control circuit 50 or the like. The two-phase energization described below is an example of two-phase energization (hereinafter also referred to as “U → V two-phase energization”) in which a current flows from the U-phase winding 11 to the V-phase winding 12. In the two-phase energization process of U → V, the control circuit 50 performs switching control via the drive circuit 30 so that the FET 71 (SU +) is turned on and the FET 75 (SV−) is turned on. Thus, for example, as shown in FIG. 4A, the armature 14 has an angle of 330 degrees (11π / 6 radians) in the rotation direction X in which the U phase, the V phase, and the W phase are angularly displaced in order from the U phase. An S pole is formed at the displaced position. Due to the magnetic field generated by this energization, the rotor 15 rotates and an induced voltage is generated in the W phase, which is a non-energized open phase.

次にステップ20で、制御回路50は開放相に生じる誘起電圧と基準電圧(仮想中性点の電圧または1/2VDC)との差によって求められる誘起電圧極性を位置検知信号として取得する。具体的には、コンパレータ43はW相に生じる誘起電圧と当該基準電圧との差による誘起電圧極性を位置検知信号として制御回路50に出力する。   Next, at step 20, the control circuit 50 acquires the induced voltage polarity obtained by the difference between the induced voltage generated in the open phase and the reference voltage (virtual neutral point voltage or 1/2 VDC) as a position detection signal. Specifically, the comparator 43 outputs the induced voltage polarity resulting from the difference between the induced voltage generated in the W phase and the reference voltage to the control circuit 50 as a position detection signal.

そして、制御回路50は回転子15の磁極位置を検出する(ステップ25)。この磁極位置の検出は、磁極位置が誘起電圧極性に応じて予め定められる推定範囲に存在するものとして求められる。例えば上記の誘起電圧極性が負である場合には、磁極位置は、開放相(W相)が位置する基準位置から回転方向Xに90度(π/2ラジアン)角変位する位置までの第一の角度範囲(図5(a)の斜線部分、すなわちθが240度〜330度の範囲)と、回転中心についてこの第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲(図4(a)の斜線部分、すなわちθが60度〜150度の範囲)とからなる推定範囲に存在するものとして検出される。また、上記の誘起電圧極性が正である場合には、磁極位置は、開放相(W相)が位置する基準位置から逆回転方向Yに90度(π/2ラジアン)角変位する位置までの第一の角度範囲(図7(a)の斜線部分、すなわちθが150度〜240度の範囲)と、回転中心についてこの第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲(図6(a)の斜線部分、すなわちθが0度〜60度の範囲及び330度〜360度の範囲)とからなる推定範囲に存在するものとして検出される。   The control circuit 50 detects the magnetic pole position of the rotor 15 (step 25). The detection of the magnetic pole position is obtained on the assumption that the magnetic pole position is in an estimated range determined in advance according to the induced voltage polarity. For example, when the induced voltage polarity is negative, the magnetic pole position is the first from the reference position where the open phase (W phase) is located to the position where the angular displacement is 90 degrees (π / 2 radians) in the rotation direction X. 5 (a hatched portion in FIG. 5A, that is, a range of θ between 240 degrees and 330 degrees) and a second angle range (point of symmetry with respect to the rotation center) that is point-symmetric with the first angle range. (A) is detected as being present in an estimated range consisting of the shaded portion, that is, θ is in the range of 60 degrees to 150 degrees. In addition, when the induced voltage polarity is positive, the magnetic pole position is from the reference position where the open phase (W phase) is located to the position where it is angularly displaced 90 degrees (π / 2 radians) in the reverse rotation direction Y. A first angle range (the hatched portion in FIG. 7A, that is, a range where θ is 150 degrees to 240 degrees) and a second angle range (point-symmetrical to the first angle range with respect to the rotation center) In FIG. 6A, it is detected as existing in the hatched portion, that is, in an estimation range consisting of θ in the range of 0 to 60 degrees and 330 to 360 degrees.

次に、ステップ30で回転子15の磁極位置範囲の判定(誘起電圧極性の正負判定)とともに、当該判定に対応する位置決め角度を決定する。次に、制御回路50は、決定された位置決め角度に回転子15を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理を実行する(位置決め処理ステップに対応するステップ40,50)。   Next, at step 30, determination of the magnetic pole position range of the rotor 15 (positive / negative determination of induced voltage polarity) and a positioning angle corresponding to the determination are determined. Next, the control circuit 50 executes a positioning process for energizing the phase winding to be energized in order to position the rotor 15 at the determined positioning angle (steps 40 and 50 corresponding to the positioning process steps). ).

ステップ30で誘起電圧極性が負であると判定すると、制御回路50は、駆動回路30を介してFET71〜76のスイッチングを制御して各相巻線の通電状態を制御することにより、330度〜360度の範囲及び0〜60度の範囲の位置決め角度に含まれる任意の角度にS極を形成するようにする。この位置決め角度は、誘起電圧極性が負であるときに求められる推定範囲に含まれない角度範囲であって、90度(π/2ラジアン)以内の角度からなる範囲に設定される。この決定された位置決め角度を満たす通電処理の一例として、制御回路50は、ステップ40で電流がU相巻線11からV相巻線12及びW相巻線13に流れるように通電(以下、「U→V,Wの通電」ともいう)することにより、0度(U相巻線11に対応する位置)にS極を形成することが回転子15の磁極位置の早期収束性の点から好ましい。なお、U→V,Wの通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET71(SU+)、FET75(SV−)及びFET76(SW−)をONするようにスイッチング制御する。   If it is determined in step 30 that the induced voltage polarity is negative, the control circuit 50 controls switching of the FETs 71 to 76 via the drive circuit 30 to control the energization state of each phase winding, thereby causing the The south pole is formed at an arbitrary angle included in the positioning angle in the range of 360 degrees and in the range of 0 to 60 degrees. This positioning angle is an angle range that is not included in the estimated range that is obtained when the induced voltage polarity is negative, and is set to a range that includes an angle within 90 degrees (π / 2 radians). As an example of the energization process that satisfies the determined positioning angle, the control circuit 50 energizes the current so that the current flows from the U-phase winding 11 to the V-phase winding 12 and the W-phase winding 13 in Step 40 (hereinafter, “ From the viewpoint of early convergence of the magnetic pole position of the rotor 15, it is preferable to form the S pole at 0 degree (position corresponding to the U-phase winding 11). . In the energization process of U → V, W, the control circuit 50 performs switching control to turn on the FET 71 (SU +), the FET 75 (SV−), and the FET 76 (SW−) via the drive circuit 30.

一方、ステップ30で誘起電圧極性が正であると判定すると、制御回路50は、駆動回路30を介してFET71〜76のスイッチングを制御して各相巻線の通電状態を制御することにより、240度〜330度の範囲の位置決め角度に含まれる任意の角度にS極を形成するようにする。この位置決め角度は、誘起電圧極性が正であるときに求められる推定範囲に含まれない角度範囲であって、90度(π/2ラジアン)以内の角度からなる範囲に設定される。この決定された位置決め角度を満たす通電処理の一例として、制御回路50は、ステップ50で電流がU相巻線11及びW相巻線13からV相巻線12に流れるように通電(以下、「U,W→Vの通電」ともいう)することにより、U相の位置から回転方向Xに300度(5π/3ラジアン)角変位した位置にS極を形成することが回転子15の磁極位置の早期収束性の点から好ましい。なお、U,W→Vの通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET71(SU+)、FET73(SW+)及びFET75(SV−)をONするようにスイッチング制御する。   On the other hand, if it is determined in step 30 that the induced voltage polarity is positive, the control circuit 50 controls the switching of the FETs 71 to 76 via the drive circuit 30 to control the energization state of each phase winding, thereby 240. The south pole is formed at an arbitrary angle included in the positioning angle in the range of degrees to 330 degrees. This positioning angle is an angle range that is not included in the estimated range that is obtained when the induced voltage polarity is positive, and is set to a range that includes an angle within 90 degrees (π / 2 radians). As an example of energization processing that satisfies the determined positioning angle, the control circuit 50 energizes the current so that current flows from the U-phase winding 11 and the W-phase winding 13 to the V-phase winding 12 in Step 50 (hereinafter, “ The magnetic pole position of the rotor 15 is that the S pole is formed at a position displaced by 300 degrees (5π / 3 radians) in the rotation direction X from the position of the U phase. This is preferable from the viewpoint of early convergence. In the energization process of U, W → V, the control circuit 50 performs switching control so that the FET 71 (SU +), the FET 73 (SW +), and the FET 75 (SV−) are turned on via the drive circuit 30.

ステップ40及びステップ50の各処理は、慣性により回転し続けようとする回転子15が決定された位置決め角度にロックされるまでの時間を考慮して、所定時間実施するものである。なお、図3の制御処理のようにU→Vの二相通電処理を実行した場合に求められる推定範囲及び位置決め角度は、図8に示す図表の上段に記載する通りである。本起動制御においては、このような推定範囲及び位置決め角度の決定により、回転子15の無駄な挙動を抑制してモータ10の起動までの時間の短縮化を実現する。   Each processing of Step 40 and Step 50 is performed for a predetermined time in consideration of the time until the rotor 15 which continues to rotate due to inertia is locked at the determined positioning angle. Note that the estimated range and the positioning angle obtained when the U → V two-phase energization process is executed as in the control process of FIG. 3 are as described in the upper part of the chart shown in FIG. In the start control, by determining the estimation range and the positioning angle, the useless behavior of the rotor 15 is suppressed and the time until the start of the motor 10 is shortened.

ステップ40又は50のように回転子15の位置決め処理を行った後は、ステップ60でインバータ回路70によって転流タイミングを決めて電機子14への通電位相を制御する同期運転を開始する。さらに引き続き、回転子15の位置検出が可能な回転数に達すると、回転子15の位置検出を行うとともに(ステップ70)、通電位相を制御する。回転子15の回転数が所定値に到達後は、デューティー制御により回転数制御を実行してセンサレス駆動制御を起動し(ステップ80)、モータ10の起動制御を終了する。   After performing the positioning process of the rotor 15 as in step 40 or 50, in step 60, the inverter circuit 70 determines the commutation timing and starts the synchronous operation for controlling the energization phase to the armature 14. When the number of rotations at which the position of the rotor 15 can be detected is reached, the position of the rotor 15 is detected (step 70) and the energization phase is controlled. After the rotational speed of the rotor 15 reaches a predetermined value, the rotational speed control is executed by duty control to start sensorless drive control (step 80), and the start control of the motor 10 is finished.

次に、回転子15の磁極位置検出及び位置決め処理時の回転子15の挙動について図4〜図7を参照して説明する。なお、図4(b)、図5(b)、図6(b)及び図7(b)に示すシミュレーション条件は、電源電圧12V、通電時間5msec、基準電圧を直流電圧VDCの1/2電圧としたものである。   Next, the behavior of the rotor 15 during the magnetic pole position detection and positioning process of the rotor 15 will be described with reference to FIGS. The simulation conditions shown in FIGS. 4B, 5B, 6B, and 7B are as follows: the power supply voltage is 12 V, the energization time is 5 msec, and the reference voltage is 1/2 voltage of the DC voltage VDC. It is what.

U→Vの二相通電を実施した場合に、図4(a),(c)は誘起電圧極性が負であるときであって推定範囲が60度〜150度(π/3〜5π/6ラジアン)のときの回転子15の挙動を示し、図5(a),(c)は誘起電圧極性が負であるときであって推定範囲が240度〜330度(4π/3〜11π/6ラジアン)のときの回転子15の挙動を示している。またU→Vの二相通電時には、図4(a)及び図5(a)に示すように回転子15の外側に位置する電機子14にはN極が150度に、S極が330度に形成される。そして、U→Vの二相通電により、図4(a)の回転子15のN極は60度〜150度に含まれる位置から逆回転方向YにW相から遠ざかるように回転し、図5(a)の回転子15のN極は、240度〜330度に含まれる位置から回転方向XにW相から遠ざかるように回転して、図4(b)及び図5(b)に示すように基準電圧が開放相(W相)の誘起電圧よりも大きい負の誘起電圧極性が検出される。   4A and 4C show the case where the induced voltage polarity is negative when U → V two-phase energization is performed, and the estimated range is 60 degrees to 150 degrees (π / 3 to 5π / 6). 5A and 5C show the behavior of the rotor 15 in the case of radians), and FIGS. 5A and 5C show the case where the induced voltage polarity is negative and the estimated range is 240 degrees to 330 degrees (4π / 3 to 11π / 6). The behavior of the rotor 15 at radians) is shown. Further, during the two-phase energization of U → V, as shown in FIGS. 4A and 5A, the armature 14 positioned outside the rotor 15 has an N pole of 150 degrees and an S pole of 330 degrees. Formed. Then, by the two-phase energization of U → V, the N pole of the rotor 15 in FIG. 4A rotates from the position included in 60 degrees to 150 degrees away from the W phase in the reverse rotation direction Y, and FIG. As shown in FIGS. 4B and 5B, the N pole of the rotor 15 in FIG. 4A rotates away from the W phase in the rotation direction X from a position included in 240 to 330 degrees. A negative induced voltage polarity in which the reference voltage is larger than the induced voltage of the open phase (W phase) is detected.

次に、回転子15の位置決め角度は0度〜60度及び330度〜360度の範囲に決定するため、この位置決め角度に電機子14のS極が形成されることにより、図4(c)の回転子15は引き続き逆回転方向Yに回転し、図5(c)の回転子15は引き続き回転方向Xに回転する。特に、図4(c)及び図5(c)ではU→V,Wに通電して、位置決め角度を0度の位置に設定するため、図4(c)の回転子15は位置決め処理時に逆回転方向Yの破線矢印分回転移動し、図5(c)の回転子15は位置決め処理時に回転方向Xの破線矢印分回転移動することになる。したがって、黒丸で示す回転子15の磁極(N極)は、図4(a)の場合に最大でも150度分の回転移動により位置決めされ、図5(a)の場合に最大でも120度分の回転移動により位置決めされることになる。   Next, since the positioning angle of the rotor 15 is determined in the range of 0 to 60 degrees and 330 to 360 degrees, the S pole of the armature 14 is formed at this positioning angle, so that FIG. The rotor 15 continues to rotate in the reverse rotation direction Y, and the rotor 15 in FIG. 5C continues to rotate in the rotation direction X. In particular, in FIGS. 4 (c) and 5 (c), U → V and W are energized to set the positioning angle to the 0 degree position, so the rotor 15 in FIG. 4 (c) is reversed during the positioning process. The rotor 15 in FIG. 5C rotates by the broken arrow in the rotation direction Y during the positioning process. Therefore, the magnetic pole (N pole) of the rotor 15 indicated by the black circle is positioned by a rotational movement of 150 degrees at the maximum in the case of FIG. 4A, and 120 degrees at the maximum in the case of FIG. Positioning is performed by rotational movement.

次に、U→Vの二相通電を実施した場合に、図6(a),(c)は誘起電圧極性が正であるときであって推定範囲が330度〜360度及び0度〜60度の場合(11π/6〜2πラジアン及び0〜π/3ラジアン)のときの回転子15の挙動を示し、図7(a),(c)は誘起電圧極性が正であるときであって推定範囲が150度〜240度(5π/6〜4π/3ラジアン)のときの回転子15の挙動を示している。またU→Vの二相通電時には、図6(a)及び図7(a)に示すように回転子15の外側に位置する電機子14にはN極が150度に、S極が330度に形成される。そして、U→Vの二相通電により、図6(a)の回転子15のN極は上記推定範囲の位置から逆回転方向YにW相に近づくように回転し、図7(a)の回転子15のN極は、上記推定範囲の位置から回転方向XにW相に近づくように回転して、図6(b)及び図7(b)に示すように基準電圧が開放相(W相)の誘起電圧よりも小さい正の誘起電圧極性が検出される。   Next, in the case where U → V two-phase energization is performed, FIGS. 6A and 6C are when the induced voltage polarity is positive, and the estimated ranges are 330 degrees to 360 degrees and 0 degrees to 60 degrees. FIG. 7A and FIG. 7C show the behavior of the rotor 15 when the induced voltage is positive (11π / 6 to 2π radians and 0 to π / 3 radians). The behavior of the rotor 15 when the estimated range is 150 degrees to 240 degrees (5π / 6 to 4π / 3 radians) is shown. Further, during U → V two-phase energization, as shown in FIGS. 6A and 7A, the armature 14 positioned outside the rotor 15 has an N pole of 150 degrees and an S pole of 330 degrees. Formed. Then, due to the two-phase energization of U → V, the N pole of the rotor 15 in FIG. 6A rotates from the position in the estimated range so as to approach the W phase in the reverse rotation direction Y, and in FIG. The N pole of the rotor 15 rotates from the position in the estimated range so as to approach the W phase in the rotation direction X, and the reference voltage is set to the open phase (W as shown in FIGS. 6B and 7B). A positive induced voltage polarity smaller than the induced voltage of the phase is detected.

次に、回転子15の位置決め角度は240度〜330度の範囲に決定するため、この位置決め角度に電機子14のS極が形成されることにより、図6(c)の回転子15は引き続き逆回転方向Yに回転し、図7(c)の回転子15は引き続き回転方向Xに回転する。特に、図6(c)及び図7(c)ではU,W→Vに通電して、位置決め角度を300度の位置に設定するため、図6(c)の回転子15は位置決め処理時に逆回転方向Yの破線矢印分回転移動し、図7(c)の回転子15は位置決め処理時に回転方向Xの破線矢印分回転移動することになる。したがって、黒丸で示す回転子15の磁極(N極)は、図6(a)の場合に最大でも120度分の回転移動により位置決めされ、図7(a)の場合に最大でも150度分の回転移動により位置決めされることになる。   Next, since the positioning angle of the rotor 15 is determined in the range of 240 degrees to 330 degrees, the S pole of the armature 14 is formed at this positioning angle, so that the rotor 15 in FIG. Rotating in the reverse rotation direction Y, the rotor 15 in FIG. 7C continues to rotate in the rotation direction X. In particular, in FIGS. 6 (c) and 7 (c), U, W → V are energized and the positioning angle is set to a position of 300 degrees. Therefore, the rotor 15 in FIG. 6 (c) is reversed during the positioning process. The rotor 15 in FIG. 7C is rotated and moved by the broken arrow in the rotational direction X during the positioning process. Therefore, the magnetic poles (N poles) of the rotor 15 indicated by black circles are positioned by a rotational movement of 120 degrees at the maximum in the case of FIG. 6A, and 150 degrees at the maximum in the case of FIG. Positioning is performed by rotational movement.

なお、U→Vの二相通電を行った際に、回転子15のN極が150度付近の位置にある場合には、誘起電圧極性は正負のいずれかに判定される。ステップ30で誘起電圧極性が正と判定されたときはステップ50の位置決め処理がなされ、誘起電圧極性が負と判定されたときはステップ40の位置決め処理がなされるので、いずれにしても、位置決め処理が確実に行われる。上記の特許文献1に記載の位置決め処理は回転子の初期位置によっては回転子の回転移動範囲が大きくなることがあり、これに対して本実施形態では回転子15は最大でも150度(5π/6ラジアン)の回転移動であるため、回転子15の回転移動範囲を抑制した効率的な位置決め処理が行われる。   When the two-phase energization of U → V is performed, if the N pole of the rotor 15 is at a position near 150 degrees, the induced voltage polarity is determined as either positive or negative. When the induced voltage polarity is determined to be positive in step 30, the positioning process of step 50 is performed, and when the induced voltage polarity is determined to be negative, the positioning process of step 40 is performed. Is surely done. In the positioning process described in Patent Document 1, the rotational movement range of the rotor may be increased depending on the initial position of the rotor. On the other hand, in this embodiment, the rotor 15 has a maximum of 150 degrees (5π / 6 radians), an efficient positioning process that suppresses the rotational movement range of the rotor 15 is performed.

ここまで、二相通電の例として、U相巻線11からV相巻線12に通電し開放相がW相である場合の推定範囲及び位置決め角度について説明してきたが、本発明に係るブラシレス三相直流モータの駆動方法は、他の二相通電の形態によっても実施可能な方法であることはいうまでもない。図8に示す図表は、実施可能な各種二相通電と回転子15の推定範囲及び位置決め処理の範囲との対応関係したものである。   So far, as an example of two-phase energization, the estimated range and positioning angle when the U-phase winding 11 is energized from the V-phase winding 12 and the open phase is the W-phase have been described. Needless to say, the method of driving the phase DC motor is a method that can be implemented by other two-phase energization modes. The chart shown in FIG. 8 shows the correspondence between various two-phase energizations that can be performed, the estimated range of the rotor 15, and the range of the positioning process.

図8に示すように、U→Wの二相通電の場合、電機子14に形成されるS極は30度の位置で、開放相はV相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は300度〜360度、0度〜30度及び120〜210度で、位置決め角度は30度〜120度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は30度〜120度及び210度〜300度で、位置決め角度は300度〜360度及び0度〜30度の範囲に設定される。   As shown in FIG. 8, in the case of U → W two-phase energization, the S pole formed in the armature 14 is at a position of 30 degrees, the open phase is the V phase, and the estimation when the induced voltage polarity is positive is assumed. The ranges are 300 to 360 degrees, 0 to 30 degrees, and 120 to 210 degrees, and the positioning angle is set to a range of 30 to 120 degrees. The estimated ranges when the induced voltage polarity is negative are 30 to 120 degrees and 210 to 300 degrees, and the positioning angles are set to the ranges of 300 to 360 degrees and 0 to 30 degrees.

また、V→Wの二相通電の場合、電機子14に形成されるS極は90度の位置で、開放相はU相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は90度〜180度及び270度〜360度で、位置決め角度は0度〜90度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は0度〜90度及び180度〜270度で、位置決め角度は90度〜180度の範囲に設定される。   In the case of two-phase energization of V → W, the S pole formed in the armature 14 is at a position of 90 degrees, the open phase is the U phase, and the estimated range when the induced voltage polarity is positive is 90 degrees to The positioning angle is set in the range of 0 degrees to 90 degrees at 180 degrees and 270 degrees to 360 degrees. Further, the estimated ranges when the induced voltage polarity is negative are 0 ° to 90 ° and 180 ° to 270 °, and the positioning angle is set to a range of 90 ° to 180 °.

また、V→Uの二相通電の場合、電機子14に形成されるS極は150度の位置で、開放相はW相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は60度〜150度及び240度〜330度で、位置決め角度は150度〜240度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は330度〜360度、0度〜60度及び150度〜240度で、位置決め角度は60度〜150度の範囲に設定される。   In the case of two-phase energization of V → U, the S pole formed in the armature 14 is at a position of 150 degrees, the open phase is the W phase, and the estimated range when the induced voltage polarity is positive is 60 degrees to The positioning angle is set in the range of 150 degrees to 240 degrees at 150 degrees and 240 degrees to 330 degrees. In addition, the estimated ranges when the induced voltage polarity is negative are 330 degrees to 360 degrees, 0 degrees to 60 degrees, and 150 degrees to 240 degrees, and the positioning angle is set to a range of 60 degrees to 150 degrees.

また、W→Uの二相通電の場合、電機子14に形成されるS極は210度の位置で、開放相はV相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は30度〜120度及び210度〜300度で、位置決め角度は120度〜210度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は300度〜360度、0度〜30度及び120度〜210度で、位置決め角度は210度〜300度の範囲に設定される。   In the case of W → U two-phase energization, the S pole formed in the armature 14 is at a position of 210 degrees, the open phase is the V phase, and the estimated range when the induced voltage polarity is positive is 30 degrees to The positioning angle is set in the range of 120 degrees to 210 degrees at 120 degrees and 210 degrees to 300 degrees. In addition, the estimated ranges when the induced voltage polarity is negative are 300 degrees to 360 degrees, 0 degrees to 30 degrees, and 120 degrees to 210 degrees, and the positioning angle is set to a range of 210 degrees to 300 degrees.

また、W→Vの二相通電の場合、電機子14に形成されるS極は270度の位置で、開放相はU相であり、誘起電圧極性が正のときの推定範囲は0度〜90度及び180度〜270度で、位置決め角度は270度〜360度の範囲に設定される。また、誘起電圧極性が負のときの推定範囲は90度〜180度及び270度〜360度で、位置決め角度は180度〜270度の範囲に設定される。   Further, in the case of W → V two-phase energization, the S pole formed in the armature 14 is at a position of 270 degrees, the open phase is the U phase, and the estimated range when the induced voltage polarity is positive is 0 degree to The positioning angle is set in the range of 270 degrees to 360 degrees at 90 degrees and 180 degrees to 270 degrees. The estimated ranges when the induced voltage polarity is negative are 90 to 180 degrees and 270 to 360 degrees, and the positioning angle is set to a range of 180 to 270 degrees.

このように、ブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置は、上記6通りの二相通電処理を実施することが可能である。そして、上記の図3を参照して説明する起動制御は、上記6通りの二相通電処理のいずれについても、図8に示す推定範囲及び位置決め角度にしたがうことを条件に適用可能である。   As described above, the brushless three-phase DC motor driving method and the driving control apparatus can perform the six types of two-phase energization processes. The start control described with reference to FIG. 3 can be applied to any of the above-described six two-phase energization processes on the condition that the estimated range and positioning angle shown in FIG. 8 are followed.

図9は、PWM制御を実施しない場合の開放相の端子電圧VW、仮想中性点電圧VN及び直流電圧VDCの1/2電圧の関係を示す電圧波形である。本実施形態においては、各種の二相通電はPWM制御によって実施するものであるが、例えばPWM制御を実施しないときには、図9に示す各電圧波形から、上記のステップ20における誘起電圧、基準電圧の検知は任意のタイミングで行ってもなんら問題はない。   FIG. 9 is a voltage waveform showing the relationship between the terminal voltage VW of the open phase, the virtual neutral point voltage VN, and a half voltage of the DC voltage VDC when the PWM control is not performed. In the present embodiment, various two-phase energizations are performed by PWM control. For example, when PWM control is not performed, the induced voltage and the reference voltage in step 20 described above are obtained from each voltage waveform shown in FIG. There is no problem even if detection is performed at an arbitrary timing.

一方、二相通電においてPWM制御を実施する場合には、基準電圧が仮想中性点の電圧であれば誘起電圧、基準電圧は、原則、任意のタイミングで検知可能である。ただし、PWM制御がONした直後にはリンギング(振動波形)が発生するため、ステップ20においてPWM制御がONしてから所定時間が経過した後、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路50に位置検知信号を出力するように処理を実行する。所定時間は、PWM制御がONした後、端子電圧の振動が収束する時からPWM制御がOFFに変化する時までの範囲内で設定する。これによれば、PWM制御がONした直後に発生しやすい振動波形を回避した誘起電圧の検出ができるため、回転子15の位置検出を円滑かつ迅速に実施できる。   On the other hand, when the PWM control is performed in the two-phase energization, the induced voltage and the reference voltage can be detected at an arbitrary timing as long as the reference voltage is a virtual neutral voltage. However, since ringing (vibration waveform) occurs immediately after the PWM control is turned on, the comparator detects the induced voltage and the reference voltage after a predetermined time has elapsed since the PWM control was turned on in Step 20, and the control circuit The processing is executed so as to output the position detection signal to 50. The predetermined time is set within a range from the time when the oscillation of the terminal voltage converges until the time when the PWM control changes to OFF after the PWM control is turned on. According to this, since the induced voltage can be detected while avoiding the vibration waveform that is likely to occur immediately after the PWM control is turned on, the position of the rotor 15 can be detected smoothly and quickly.

PWM制御の場合には、インバータ回路70によりPWM制御されたゲート信号がONした直後にはリンギングが発生する。このため、図10(b)のようにステップ20においてゲート信号がONからOFFになった直後(ONからOFFに切り替わって即時)に、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路に位置検知信号を出力するように処理を実行するのが好ましい。これは、端子電圧の検知可能なタイミングがゲート信号のONに対して遅れるため、ゲート信号の当該OFF直後は端子電圧の検知が可能となるからである。したがって、ゲート信号に対して実際の端子電圧波形の応答遅れを回避した誘起電圧の検出ができるため、回転子15の位置検出を円滑かつ迅速に実施できる。   In the case of PWM control, ringing occurs immediately after the gate signal PWM-controlled by the inverter circuit 70 is turned on. For this reason, as shown in FIG. 10B, immediately after the gate signal is switched from ON to OFF in step 20 (immediately after switching from ON to OFF), the comparator detects the induced voltage and the reference voltage and is positioned in the control circuit. It is preferable to execute processing so as to output a detection signal. This is because the terminal voltage can be detected immediately after the gate signal is turned on, so that the terminal voltage can be detected immediately after the gate signal is turned off. Therefore, the induced voltage can be detected while avoiding the response delay of the actual terminal voltage waveform with respect to the gate signal, so that the position of the rotor 15 can be detected smoothly and quickly.

二相通電においてPWM制御を実施する場合で基準電圧として直流電圧VDCの1/2電圧を採用するときには、誘起電圧、基準電圧は各相の端子電圧がONのときのみ検知可能である。ただし、上記と同様に、PWM制御を行う場合にはPWM制御がONした直後にはリンギング(振動波形)が発生するため、ステップ20においてPWM制御がONしてから上記の所定時間の経過後、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路50に位置検知信号を出力するように処理を実行する。所定時間は、PWM制御がONした後、端子電圧の振動が収束する時からPWM制御がOFFに変化する時までの範囲内で設定する。さらに、基準電圧として直流電圧VDCの1/2電圧を採用するときにも、上記と同様に、ステップ20においてゲート信号がONからOFFになった直後(ONからOFFに切り替わって即時)に、コンパレータは誘起電圧及び基準電圧を検知し、制御回路50に位置検知信号を出力するように処理を実行するのが好ましい。   When the PWM control is performed in the two-phase energization and the half voltage of the DC voltage VDC is adopted as the reference voltage, the induced voltage and the reference voltage can be detected only when the terminal voltage of each phase is ON. However, similarly to the above, when PWM control is performed, ringing (vibration waveform) occurs immediately after the PWM control is turned on. Therefore, after the predetermined time elapses after the PWM control is turned on in Step 20, The comparator detects the induced voltage and the reference voltage, and executes processing so as to output a position detection signal to the control circuit 50. The predetermined time is set within a range from the time when the oscillation of the terminal voltage converges until the time when the PWM control changes to OFF after the PWM control is turned on. Further, when the voltage of ½ of the DC voltage VDC is adopted as the reference voltage, the comparator immediately after the gate signal is turned from ON to OFF in Step 20 (immediately after switching from ON to OFF), as described above. It is preferable to detect the induced voltage and the reference voltage and execute processing so as to output a position detection signal to the control circuit 50.

以上の第1実施形態がもたらす効果を以下に述べる。ブラシレス三相直流モータの駆動方法において、ステップ20,25に対応する位置検出ステップでは、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線(W相巻線13)が位置する基準位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/2ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を回転子15の磁極位置として検出する。さらにステップ30に対応する位置決定ステップでは、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子15の位置決め角度を決定する。   The effects brought about by the first embodiment will be described below. In the brushless three-phase DC motor driving method, in the position detection step corresponding to steps 20 and 25, the non-energized phase winding (W-phase winding 13) is positioned according to the comparison result between the induced voltage and the reference voltage. A first angle range from the reference position to a position where the rotation angle is displaced by π / 2 radians in either the rotation direction X or the reverse rotation direction Y, and a second angle that is point-symmetric with the first angle range about the rotation center Is estimated as the magnetic pole position of the rotor 15. Furthermore, in the position determination step corresponding to step 30, the positioning angle of the rotor 15 is determined within an angle range that is not included in the detected estimation range and is an angle that is within π / 2 radians.

これによれば、位置検出ステップで、非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子15の磁極位置として検出し、さらに位置決定ステップで当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子15の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子15を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子15の磁極位置に対して半回転に満たない回転角度(例えば、最大で150度)に決定することができる。これにより、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子15の角変位量を抑制することができる。このように回転子15の角変位量が小さいことで、回転子15の位置決め動作が迅速に収束するようになる。したがって、モータ10の起動までに要する時間の短縮化が図れる駆動方法が得られる。   According to this, in the position detection step, the estimated range including the predetermined angle range defined with reference to the position corresponding to the non-energized phase winding is detected as the magnetic pole position of the rotor 15, and the position determination step The positioning angle of the rotor 15 is determined within an angle range that is not included in the estimation range and is an angle that is within an angle of π / 2 radians. For this reason, the positioning angle for positioning the rotor 15 before activation is determined to be a rotation angle that is less than a half rotation with respect to the magnetic pole position of the rotor 15 in a stopped state (for example, 150 degrees at the maximum). Can do. Thereby, the amount of angular displacement of the rotor 15 from the initial position in the stopped state to the positioning position before activation can be suppressed. Thus, since the angular displacement amount of the rotor 15 is small, the positioning operation of the rotor 15 is quickly converged. Therefore, a driving method that can shorten the time required to start the motor 10 is obtained.

また、上記特許文献1に記載の従来技術によれば、2回の位置決め処理が確実に行われるため、位置決め処理における回転子の回転角度量は大きくなる場合がある。そこで、本実施形態によれば、推定範囲に基づく適切な位置決め角度を決定するため、前述のように位置決め処理における回転子の回転角度量は小さく、最大でも150度程度に抑えられる。したがって、モータの起動前の処理時間を格段に短時間化できる。   In addition, according to the prior art described in Patent Document 1, since the positioning process is performed twice, the rotational angle amount of the rotor in the positioning process may increase. Therefore, according to the present embodiment, in order to determine an appropriate positioning angle based on the estimated range, as described above, the amount of rotation angle of the rotor in the positioning process is small and can be suppressed to about 150 degrees at the maximum. Therefore, the processing time before starting the motor can be significantly shortened.

また、停止状態における回転子15の初期位置が位置決めする位置に対して180度ずれている場合(デッドポイントの場合)等、回転子15に一定以上の回転負荷が生じ回転し難い条件であっても、回転子15の位置決め処理は、当該初期位置から半回転に満たない回転角度(本実施形態では、最大で150度)の回転変位量によって実施可能である。   In addition, when the initial position of the rotor 15 in the stopped state is shifted by 180 degrees with respect to the position to be positioned (in the case of a dead point), the rotor 15 has a certain rotational load and is difficult to rotate. In addition, the positioning process of the rotor 15 can be performed by a rotational displacement amount of a rotation angle (in this embodiment, a maximum of 150 degrees) less than a half rotation from the initial position.

また、上記の位置決定ステップでは、位置決め角度を二相通電したときに電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定するものである。なお、当該電機子14に形成される磁極は、前述の実施形態ではS極であるが、N極であってもよい。   Further, in the position determination step described above, the positioning angle is displaced by π / 6 radians from the position corresponding to the magnetic pole formed in the armature when the two-phase energization is performed in either the rotational direction X or the reverse rotational direction Y. The position is determined. In addition, although the magnetic pole formed in the said armature 14 is a south pole in the above-mentioned embodiment, it may be a north pole.

これによれば、位置決定ステップにおける回転子15の位置決め角度は、二相通電したときの電機子14の磁極(S極又はN極)に対応する位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子15の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の迅速な収束が図れ、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。   According to this, the positioning angle of the rotor 15 in the position determination step is either the rotational direction X or the reverse rotational direction Y from the position corresponding to the magnetic pole (S pole or N pole) of the armature 14 when the two-phase energization is performed. On the other hand, the position is determined to be displaced by π / 6 radians. As a result, the magnetic pole of the rotor 15 is positioned at the magnetic pole position that is easily formed by energizing the three-phase winding, so that the rotation operation can be quickly converged, and the time required for convergence to the positioning position. Can be further shortened.

ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置1,1Aは、ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子15の磁極位置を検出する位置検出手段(制御回路50)と、位置検出手段によって検出された回転子15の磁極位置に基づいて回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段(制御回路50)と、位置決定手段によって決定された位置決め角度に回転子15を位置決めするために通電すべき相巻線11,12,13に対して通電を行う位置決め処理手段(電圧印加部20)と、を備える。   The drive control device 1, 1A for the brushless three-phase DC motor includes an induced voltage generated in the non-energized phase winding when the three-phase winding is energized in two phases prior to starting the brushless three-phase DC motor from a stopped state. Position detection means (control circuit 50) for detecting the magnetic pole position of the rotor 15 based on the result of comparison with the reference voltage, and positioning angle of the rotor based on the magnetic pole position of the rotor 15 detected by the position detection means. Position determining means (control circuit 50) for determining the position, and positioning processing for energizing the phase windings 11, 12, 13 to be energized in order to position the rotor 15 at the positioning angle determined by the position determining means Means (voltage application unit 20).

さらに位置検出手段(制御回路50)は、誘起電圧と基準電圧の比較結果に応じて、非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/2ラジアン角変位する位置までの第一の角度範囲と、回転中心について第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、回転子15の磁極位置として検出する。さらに位置決定手段(制御回路50)は、検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、π/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、回転子15の位置決め角度を決定する。   Further, the position detection means (control circuit 50) changes π / in either the rotational direction X or the reverse rotational direction Y from the reference position where the non-energized phase winding is located according to the comparison result of the induced voltage and the reference voltage. An estimated range including a first angle range up to a position where the angle is displaced by 2 radians and a second angle range that is point-symmetric with the first angle range about the rotation center is detected as the magnetic pole position of the rotor 15. To do. Further, the position determining means (control circuit 50) determines the positioning angle of the rotor 15 within an angle range that is not included in the detected estimation range and is an angle range within π / 2 radians.

これによれば、位置検出手段は非通電の相巻線に対応する位置を基準として定められた所定の角度範囲を含む上記推定範囲を回転子15の磁極位置として検出し、さらに位置決定手段は当該推定範囲に含まれない角度範囲であってπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に回転子15の位置決め角度を決定する。このため、起動前に回転子15を位置決めするための位置決め角度を、停止状態である回転子15の磁極位置に対して最大でも150度の半回転に満たない回転角度に決定することができる。これにより、上記の特許文献1の技術による半回転を超えるときの回転子の回転変位量に対して、停止状態の初期位置から起動前の位置決め位置までの回転子15の角変位量を抑制することができ、さらに当該角変位量が従来技術に対して小さいこともあり、回転子15の位置決め動作が収束し易くなる。したがって、ブラシレス三相直流モータの駆動制御装置1,1Aによればモータの起動までに要する時間の短縮化が図れる。   According to this, the position detecting means detects the estimated range including the predetermined angle range determined with reference to the position corresponding to the non-energized phase winding as the magnetic pole position of the rotor 15, and the position determining means The positioning angle of the rotor 15 is determined within an angle range that is not included in the estimation range and is an angle that is within an angle of π / 2 radians. For this reason, the positioning angle for positioning the rotor 15 before activation can be determined to be a rotation angle that is less than a half rotation of 150 degrees at the maximum with respect to the magnetic pole position of the rotor 15 in the stopped state. Thereby, the angular displacement amount of the rotor 15 from the initial position in the stopped state to the positioning position before starting is suppressed with respect to the rotational displacement amount of the rotor when the half rotation by the technique of the above-mentioned Patent Document 1 is exceeded. In addition, the amount of angular displacement may be smaller than that of the prior art, and the positioning operation of the rotor 15 is likely to converge. Therefore, according to the drive control devices 1 and 1A for the brushless three-phase DC motor, it is possible to shorten the time required for starting the motor.

また、当該位置決定手段(制御回路50)は、位置決め角度を、二相通電したときに電機子14に形成される磁極に対応する位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定する。なお、当該電機子14に形成される磁極は、前述の実施形態ではS極であるが、N極であってもよい。   Further, the position determining means (control circuit 50) sets the positioning angle to either the rotational direction X or the reverse rotational direction Y from the position corresponding to the magnetic pole formed on the armature 14 when two-phase energization is performed. The position is determined to be displaced by / 6 radian angle. In addition, although the magnetic pole formed in the said armature 14 is a south pole in the above-mentioned embodiment, it may be a north pole.

これによれば、位置決定手段による回転子15の位置決め角度は、二相通電したときの電機子14の磁極(S極又はN極)に対応する位置から回転方向X又は逆回転方向Yのいずれか一方にπ/6ラジアン角変位する位置に決定される。これにより、回転子15の磁極は三相巻線への通電によって容易に形成される磁極位置に位置決めされるため、その回転動作の迅速な収束が図れ、当該位置決めの位置に収束するまでの時間をさらに短時間にすることができる。   According to this, the positioning angle of the rotor 15 by the position determining means is either the rotational direction X or the reverse rotational direction Y from the position corresponding to the magnetic pole (S pole or N pole) of the armature 14 when the two-phase energization is performed. On the other hand, the position is determined to be displaced by π / 6 radians. As a result, the magnetic pole of the rotor 15 is positioned at the magnetic pole position that is easily formed by energizing the three-phase winding, so that the rotation operation can be quickly converged, and the time required for convergence to the positioning position. Can be further shortened.

(第2実施形態)
第2実施形態では、図3にしたがって第1実施形態において説明したブラシレス三相直流モータの起動制御処理に対する変形例を図11を参照して説明する。図11は第2実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a modification to the startup control process of the brushless three-phase DC motor described in the first embodiment according to FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart for explaining start-up processing of the brushless three-phase DC motor in the second embodiment.

本実施形態の起動制御のフローは、第1実施形態で図3にしたがって説明したフローに対して、ステップ10の二相通電処理の前に予備通電処理であるステップ5を実行する点が異なっている。図11において図3と同じ番号を付したステップは同じ処理を実行するものである。   The start control flow of the present embodiment differs from the flow described with reference to FIG. 3 in the first embodiment in that step 5 which is a preliminary energization process is executed before the two-phase energization process of step 10. Yes. In FIG. 11, steps denoted by the same numbers as those in FIG. 3 execute the same processing.

図11に示すように、ステップ5は二相通電処理(ステップ10)の前に行われる予備通電処理である。この予備通電処理では、電機子14にU相から回転方向Xに60度(π/3ラジアン)角変位した位置にS極が形成されるように、U相巻線11及びV相巻線12からW相巻線13へ電流を流す通電(U,V→Wの通電)を実行する。U,V→Wの通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET71(SU+)、FET72(SV+)及びFET76(SW−)をONするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子15の磁極(N極)は停止状態の初期位置から60度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ5における通電時間は、ステップ40及びステップ50の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ5は後の二相通電で形成されるS極の所定位置に向けて回転子15が回転し易くなるために行う前処理だからである。したがって、ステップ5の予備通電は、回転子15がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。   As shown in FIG. 11, step 5 is a preliminary energization process that is performed before the two-phase energization process (step 10). In this pre-energization process, the U-phase winding 11 and the V-phase winding 12 are formed so that the S pole is formed at a position that is displaced by 60 degrees (π / 3 radians) in the rotation direction X from the U-phase. Energization (U, V → W energization) is performed to pass a current from W to the W-phase winding 13. In the energization process of U, V → W, the control circuit 50 performs switching control to turn on the FET 71 (SU +), FET 72 (SV +), and FET 76 (SW−) via the drive circuit 30. Due to the magnetic field formed by this energization, the magnetic pole (N pole) of the rotor 15 starts to rotate toward the position of 60 degrees from the initial position in the stopped state. Furthermore, the energization time in step 5 is shorter than the energization time associated with the positioning process in steps 40 and 50 and is as short as possible. The reason why the process is performed in such a short time is that the step 5 is a pre-process that is performed to facilitate the rotation of the rotor 15 toward a predetermined position of the south pole formed by the subsequent two-phase energization. Accordingly, the preliminary energization in step 5 plays a role if the rotor 15 starts to rotate even a little.

なお、ステップ5の予備通電におけるスイッチング素子のON,OFF制御は、後の二相通電で設定されるS極の位置に対応して、回転子15が当該S極の位置に向かうように設定されるものである。また、二相通電前のステップ5のような予備通電は、複数回行い、かつ1回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。   Note that the ON / OFF control of the switching element in the preliminary energization in step 5 is set so that the rotor 15 is directed to the position of the S pole corresponding to the position of the S pole set in the subsequent two-phase energization. Is. Further, the preliminary energization as in step 5 before the two-phase energization may be performed a plurality of times and in a shorter time per one time.

第2実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法によれば、二相通電処理(ステップ10)の前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップ(ステップ40及びステップ50)で実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップ(ステップ5)を有する。   According to the driving method of the brushless three-phase DC motor of the second embodiment, prior to the two-phase energization process (step 10), the pre-energization for supplying a current in a predetermined direction to the three-phase winding is performed in the positioning process step ( There is a preliminary energization step (step 5) performed in a shorter time than the energization time performed in step 40 and step 50).

これによれば、当該二相通電処理の前に予備通電を実施して回転子15を停止状態から少しでも回転させることにより、二相通電の開始時に回転子15の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合(例えば、磁極位置が磁界の働き難いデットポイントにある場合)であっても、予備通電処理により回転子15が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、二相通電処理時に回転子15の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。よって、回転子15の位置検出処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に貢献できる。   According to this, by carrying out preliminary energization before the two-phase energization processing and rotating the rotor 15 even a little from the stopped state, the rotational load of the rotor 15 becomes large at the start of the two-phase energization, and the rotor becomes Even when it is difficult to rotate (for example, when the magnetic pole position is at a dead point where the magnetic field is difficult to work), the rotor 15 starts to rotate by the pre-energization process and the rotational load is reduced. The child 15 can be rotated reliably and smoothly. Therefore, the speed of the position detection process of the rotor 15 and the positioning accuracy are improved, which can contribute to shortening the time until the motor is started.

(第3実施形態)
第3実施形態では、図3にしたがって第1実施形態において説明したブラシレス三相直流モータの起動制御処理に対する変形例を図12を参照して説明する。図12は第3実施形態におけるブラシレス三相直流モータの起動処理を説明するフローチャートである。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a modification to the startup control process of the brushless three-phase DC motor described in the first embodiment according to FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart for explaining start-up processing of the brushless three-phase DC motor in the third embodiment.

本実施形態の起動制御のフローは、第1実施形態で図3にしたがって説明したフローに対して、ステップ40の位置決め処理の前に予備通電処理であるステップ31を実行するとともに、ステップ50の位置決め処理の前に予備通電処理であるステップ32を実行する点が異なっている。図12において図3と同じ番号を付したステップは同じ処理を実行するものである。   The activation control flow of the present embodiment is the same as the flow described with reference to FIG. 3 in the first embodiment, except that step 31 which is a preliminary energization process is executed before the positioning process of step 40 and the positioning of step 50 is performed. The difference is that step 32, which is a preliminary energization process, is executed before the process. In FIG. 12, steps denoted by the same numbers as those in FIG. 3 execute the same processing.

図12に示すように、ステップ31は位置決め処理(ステップ40)の前に行われる予備通電処理である。ステップ31の予備通電処理では、電機子14にU相から回転方向Xに60度(π/3ラジアン)角変位した位置にS極が形成されるように、U相巻線11及びV相巻線12からW相巻線13へ電流を流す通電(U,V→Wの通電)を実行する。U,V→Wの通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET71(SU+)、FET72(SV+)及びFET76(SW−)をONするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子15の磁極(N極)は停止状態の初期位置から60度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ31における通電時間は、ステップ40の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ31は後の位置決め処理で形成されるS極の所定位置に向けて回転子15を回し始めるために行う前処理だからである。したがって、ステップ31の予備通電は、回転子15がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。なお、位置決め処理前のステップ31のような予備通電は、複数回行い、かつ1回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。   As shown in FIG. 12, step 31 is a preliminary energization process performed before the positioning process (step 40). In the pre-energization process in step 31, the U-phase winding 11 and the V-phase winding are formed so that the S pole is formed at a position where the armature 14 is angularly displaced by 60 degrees (π / 3 radians) from the U phase in the rotation direction X. Energization (U, V → W energization) is performed such that a current flows from the wire 12 to the W-phase winding 13. In the energization process of U, V → W, the control circuit 50 performs switching control to turn on the FET 71 (SU +), FET 72 (SV +), and FET 76 (SW−) via the drive circuit 30. Due to the magnetic field formed by this energization, the magnetic pole (N pole) of the rotor 15 starts to rotate toward the position of 60 degrees from the initial position in the stopped state. Furthermore, the energization time in step 31 is shorter than the energization time associated with the positioning process in step 40 and is as short as possible. The reason why the process is performed in such a short time is that the step 31 is a pre-process for starting the rotation of the rotor 15 toward a predetermined position of the S pole formed in the subsequent positioning process. Accordingly, the preliminary energization in step 31 plays a role if the rotor 15 starts to rotate even a little. The preliminary energization as in step 31 before the positioning process may be performed a plurality of times and in a shorter time per time.

同様に、ステップ32は位置決め処理(ステップ50)の前に行われる予備通電処理である。ステップ32の予備通電処理では、電機子14にU相から回転方向Xに240度(4π/3ラジアン)角変位した位置にS極が形成されるように、W相巻線13からU相巻線11及びV相巻線12へ電流を流す通電(W→U,Vの通電)を実行する。W→U,Vの通電処理では、制御回路50は駆動回路30を介してFET73(SW+)、FET74(SU+)及びFET75(SV−)をONするようにスイッチング制御する。この通電が形成する磁界により、回転子15の磁極(N極)は停止状態の初期位置から300度の位置に向けて回転し始める。さらにこのステップ32における通電時間は、ステップ50の位置決め処理に伴う通電時間よりも短く、かつ極力短時間で行うものである。このように短時間で行うのは、ステップ32は後の位置決め処理で形成されるS極の所定位置に向けて回転子15を回し始めるために行う前処理だからである。したがって、ステップ32の予備通電は、回転子15がわずかでも回転始めればその役割を果たすものである。なお、位置決め処理前のステップ32のような予備通電は、複数回行い、かつ1回当たりさらに短時間で行うようにしてもよい。   Similarly, step 32 is a preliminary energization process performed before the positioning process (step 50). In the pre-energization process in step 32, the U-phase winding 13 is wound from the W-phase winding 13 so that the S pole is formed at a position displaced by 240 degrees (4π / 3 radians) in the rotational direction X from the U-phase. Energization (W → U, V energization) is performed to pass current through the wire 11 and the V-phase winding 12. In the energization process of W → U, V, the control circuit 50 performs switching control so that the FET 73 (SW +), the FET 74 (SU +), and the FET 75 (SV−) are turned on via the drive circuit 30. Due to the magnetic field generated by this energization, the magnetic pole (N pole) of the rotor 15 starts to rotate from the initial position in the stopped state toward a position of 300 degrees. Furthermore, the energization time in step 32 is shorter than the energization time associated with the positioning process in step 50 and is as short as possible. The reason why the process is performed in such a short time is that the step 32 is a pre-process that is performed in order to start turning the rotor 15 toward a predetermined position of the south pole formed in the subsequent positioning process. Therefore, the preliminary energization in step 32 plays a role if the rotor 15 starts to rotate even slightly. The preliminary energization as in step 32 before the positioning process may be performed a plurality of times and in a shorter time per time.

第3実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法によれば、位置決め処理ステップ(ステップ40及び50)の前に、三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップ(ステップ31及び32)を有する。   According to the driving method of the brushless three-phase DC motor of the third embodiment, prior to the positioning process steps (steps 40 and 50), the preliminary energization for passing a current in a predetermined direction to the three-phase winding is positioned. There is a preliminary energization step (steps 31 and 32) that is performed in a shorter time than the energization time performed in step (b).

これによれば、当該位置決め処理の前に予備通電を実施して回転子15を停止状態から少しでも回転させることにより、位置決め処理の開始時に回転子15の回転負荷が大きく回転子が回転し難い場合(例えば、磁極位置が磁界の働き難いデットポイントにある場合)であっても、予備通電により回転子15が回転し始めて当該回転負荷が軽減するため、位置決め処理時に回転子15の回転動作を確実、かつ円滑に行うことができる。よって、回転子15の位置決め処理の迅速化及び位置決め確度が向上し、モータ起動までの時間短縮に貢献できる。   According to this, preliminary energization is performed before the positioning process, and the rotor 15 is rotated even a little from the stopped state, so that the rotation load of the rotor 15 is large at the start of the positioning process, and the rotor is difficult to rotate. Even in a case (for example, when the magnetic pole position is at a dead point where the magnetic field is difficult to work), the rotor 15 starts to rotate by pre-energization and the rotational load is reduced. Therefore, the rotation operation of the rotor 15 is performed during the positioning process. It can be performed reliably and smoothly. Therefore, speeding up of the positioning process of the rotor 15 and positioning accuracy are improved, which can contribute to shortening the time until the motor is started.

(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態で説明するブラシレス三相直流モータは、フューエルポンプの他、各種の電動ファン、空調装置の送風機、ハードディスクドライブ、CD(compact disc)ドライブ、DVD(digital versatile disc)ドライブ等に適用することができる。   The brushless three-phase DC motor described in the above embodiment is applied to various electric fans, air conditioner blowers, hard disk drives, CD (compact disc) drives, DVD (digital versatile disc) drives, etc. in addition to fuel pumps. Can do.

フューエルポンプにおいては、イグニッションスイッチONからの起動、アイドリングストップからの再起動に、クランクシャフトが90度回転する前に燃料圧力を上昇させる必要がある。センサレス駆動制御を行うブラシレス三相直流モータでは、起動前の位置決めに失敗すると、エンジンを始動するのに時間を要してしまう。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、適切なフューエルポンプの起動及びアイドリングストップからの再起動を実現できる。   In the fuel pump, it is necessary to increase the fuel pressure before the crankshaft rotates 90 degrees in order to start from the ignition switch ON and restart from the idling stop. In a brushless three-phase DC motor that performs sensorless drive control, if positioning before starting fails, it takes time to start the engine. Therefore, according to the brushless three-phase DC motor driving method and drive control apparatus of the above embodiment, positioning can be performed in a short time and with certainty, and appropriate fuel pump activation and restart from an idling stop can be realized.

各種の電動ファン、空調装置の送風機においては、低騒音及び安定した始動が要求されている。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、低騒音及び安定的始動の要求を満たすことができる。   In various electric fans and blowers of air conditioners, low noise and stable starting are required. Therefore, according to the brushless three-phase DC motor driving method and drive control apparatus of the above embodiment, positioning can be performed in a short time and with certainty, and requirements for low noise and stable starting can be satisfied.

ハードディスクドライブ、CDドライブ、DVDドライブにおいては、応答性の高い駆動が要求されている。そこで、上記実施形態のブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置によれば、短時間かつ確実な位置決めが可能になり、高い応答性及び高速処理性能を図ることができる。   A hard disk drive, a CD drive, and a DVD drive are required to drive with high responsiveness. Therefore, according to the brushless three-phase DC motor drive method and drive control apparatus of the above embodiment, positioning can be performed in a short time and with high reliability, and high responsiveness and high-speed processing performance can be achieved.

なお、上記実施形態に係るブラシレスモータの駆動方法等は、三相直流のモータについて言及したものであるが、四相以上のモータにも同様の技術思想を適用することができるものである。このように、四相以上のモータに適用する場合には、位置検出ステップでは、四相以上の巻線のうち、二相以上の相巻線に対して通電して残りの一相以上の通電しない相巻線を形成し、非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて回転子の磁極位置の推定範囲を検出することができる。さらに、位置決定ステップでは、推定範囲に基づいて、所定範囲の角度に回転子の位置決め角度を決定することができる。   Note that the brushless motor driving method and the like according to the above embodiment refer to a three-phase DC motor, but the same technical idea can be applied to a motor having four or more phases. As described above, when applied to a motor having four or more phases, in the position detection step, energization is performed for two or more phase windings among the four or more windings and energization for the remaining one or more phases. The estimated range of the magnetic pole position of the rotor can be detected based on the result of comparing the induced voltage generated in the non-energized phase winding and the reference voltage. Furthermore, in the position determination step, the positioning angle of the rotor can be determined to an angle within a predetermined range based on the estimated range.

10…モータ(ブラシレス三相直流モータ)
11…U相巻線(三相巻線)
12…V相巻線(三相巻線)
13…W相巻線(三相巻線)
14…電機子
15…回転子
20…電圧印加部(位置決め処理手段)
40…位置検知手段
50…制御回路(位置検出手段、位置決定手段)
10 ... Motor (Brushless three-phase DC motor)
11 ... U-phase winding (three-phase winding)
12 ... V-phase winding (three-phase winding)
13 ... W phase winding (three phase winding)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Armature 15 ... Rotor 20 ... Voltage application part (positioning process means)
40: position detection means 50 ... control circuit (position detection means, position determination means)

Claims (11)

三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動方法であって、
前記ブラシレス三相直流モータの停止状態からの起動に先立ち、前記三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて前記回転子の磁極位置を検出する位置検出ステップと、
当該検出された前記回転子の磁極位置に基づいて前記回転子の位置決め角度を決定する位置決定ステップと、
当該決定された位置決め角度に前記回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理ステップと、
を有し、
前記位置検出ステップでは、前記誘起電圧と前記基準電圧の前記比較結果に応じて、誘起電圧極性が負である前記比較結果のときには前記非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲であり、誘起電圧極性が正である前記比較結果のときには前記非通電の相巻線が位置する基準位置から逆回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲である第一の角度範囲と、回転中心について前記第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を前記回転子の磁極位置として検出し、
前記位置決定ステップでは、前記検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、電気角でπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、前記回転子の位置決め角度を決定することを特徴とするブラシレス三相直流モータの駆動方法。
A method for driving a brushless three-phase DC motor comprising an armature having a three-phase winding and a rotor having a permanent magnet,
Prior to starting the brushless three-phase DC motor from a stopped state, the rotation is based on a result of comparing a reference voltage with an induced voltage generated in a non-energized phase winding when the three-phase winding is energized in two phases. A position detecting step for detecting the magnetic pole position of the child;
A position determining step for determining a positioning angle of the rotor based on the detected magnetic pole position of the rotor;
A positioning process step of energizing the phase winding to be energized to position the rotor at the determined positioning angle;
Have
Wherein in the position detecting step, in response to said induced voltage and the reference voltage the comparison result, when the induced voltage polarity of the comparison result is negative electricity rotational direction from a reference position phase windings of the non-energized is located In the case of the comparison result in which the induced voltage polarity is positive in the range up to the position where the angle is displaced by π / 2 radians , the electrical angle is π / in the reverse rotation direction from the reference position where the non-energized phase winding is located. An estimated range consisting of a first angle range that is a range up to a position where the angle is displaced by 2 radians and a second angle range that is point-symmetric with the first angle range with respect to the rotation center is a magnetic pole of the rotor Detect as position,
In the position determining step, the positioning angle of the rotor is determined within an angular range that is not included in the detected estimation range and is an electrical angle within an angle of π / 2 radians. The brushless three-phase DC motor drive method.
前記位置決定ステップでは、前記位置決め角度を、前記二相通電したときに前記電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方に電気角でπ/6ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする請求項1に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。 In the position determination step, the positioning angle is π / 6 radian angle in electrical angle from the position corresponding to the magnetic pole formed in the armature when the two-phase energization is performed to either the rotation direction or the reverse rotation direction. The method for driving a brushless three-phase DC motor according to claim 1, wherein the position is determined to be displaced. 前記位置検出ステップの前に行われる前記二相通電に先立って、前記三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を前記位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   Prior to the two-phase energization performed before the position detection step, preliminary energization for flowing a current in a predetermined direction to the three-phase winding is performed in a shorter time than the energization time performed in the positioning processing step. 3. The method of driving a brushless three-phase DC motor according to claim 1, further comprising a preliminary energization step. 前記位置決め処理ステップの前に、前記三相巻線に対して所定の方向に電流を流す予備通電を前記位置決め処理ステップで実施される通電時間よりも短時間で行う予備通電ステップを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   Before the positioning process step, there is a preliminary energization step in which pre-energization for flowing a current in a predetermined direction to the three-phase winding is performed in a shorter time than the energization time performed in the positioning process step. The brushless three-phase DC motor driving method according to claim 1 or 2. 前記位置検出ステップでは、前記二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合に、前記パルス幅変調制御がオンしてから所定時間が経過した後、前記誘起電圧を検出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   The position detecting step detects the induced voltage after a predetermined time has elapsed since the pulse width modulation control was turned on when the two-phase energization is performed by pulse width modulation control. The method for driving a brushless three-phase DC motor according to any one of claims 1 to 4. 前記位置検出ステップでは、前記二相通電をパルス幅変調制御によって行う場合に、前記パルス幅変調制御に基づくゲート信号がオンからオフになった直後に、前記誘起電圧を検出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   In the position detection step, when the two-phase energization is performed by pulse width modulation control, the induced voltage is detected immediately after the gate signal based on the pulse width modulation control is turned off from on. The driving method of the brushless three-phase DC motor according to any one of claims 1 to 4. 前記基準電圧は、仮想中性点電圧又は電源電圧の半分に相当する電圧であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   The method for driving a brushless three-phase DC motor according to any one of claims 1 to 6, wherein the reference voltage is a voltage corresponding to half of a virtual neutral point voltage or a power supply voltage. 前記ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のブラシレス三相直流モータの駆動方法。   The method of driving a brushless three-phase DC motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the brushless three-phase DC motor is an actuator of a fuel pump. 三相巻線を有する電機子と永久磁石を有する回転子とを備えるブラシレス三相直流モータの駆動を制御するブラシレス三相直流モータの駆動制御装置であって、
前記ブラシレス三相直流モータの起動に先立ち、前記三相巻線を二相通電したときに非通電の相巻線に生じる誘起電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて前記回転子の磁極位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された前記回転子の磁極位置に基づいて前記回転子の位置決め角度を決定する位置決定手段と、
前記位置決定手段によって決定された前記位置決め角度に前記回転子を位置決めするために通電すべき相巻線に対して通電を行う位置決め処理手段と、
を備え、
前記位置検出手段は、前記誘起電圧と前記基準電圧の前記比較結果に応じて、誘起電圧極性が負である前記比較結果のときには前記非通電の相巻線が位置する基準位置から回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲であり、誘起電圧極性が正である前記比較結果のときには前記非通電の相巻線が位置する基準位置から逆回転方向に電気角でπ/2ラジアン角変位する位置までの範囲である第一の角度範囲と、回転中心について前記第一の角度範囲と点対称の関係にある第二の角度範囲とからなる推定範囲を、前記回転子の磁極位置として検出し、
前記位置決定手段は、前記検出された推定範囲に含まれない角度範囲であって、電気角でπ/2ラジアン以内の角度からなる範囲内に、前記回転子の位置決め角度を決定することを特徴とするブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。
A drive control device for a brushless three-phase DC motor for controlling the driving of a brushless three-phase DC motor comprising an armature having a three-phase winding and a rotor having a permanent magnet,
Prior to starting the brushless three-phase DC motor, the magnetic pole position of the rotor is based on the result of comparing the induced voltage generated in the non-energized phase winding and the reference voltage when the three-phase winding is energized in two phases. Position detecting means for detecting
Position determining means for determining a positioning angle of the rotor based on a magnetic pole position of the rotor detected by the position detecting means;
Positioning processing means for energizing a phase winding to be energized to position the rotor at the positioning angle determined by the position determining means;
With
Said position detecting means, in response to the comparison result of the induced voltage and the reference voltage, when the induced voltage polarity is negative is that the comparison result electrically in the direction of rotation from the reference position phase windings of the non-energized is located In the case of the comparison result in which the induced voltage polarity is positive in the range up to the position where the angle is displaced by π / 2 radians , the electrical angle is π / in the reverse rotation direction from the reference position where the non-energized phase winding is located. An estimated range consisting of a first angle range that is a range up to a position where the angle is displaced by 2 radians and a second angle range that is point-symmetric with the first angle range with respect to the rotation center, Detect as magnetic pole position,
The position determining means determines the positioning angle of the rotor within an angular range that is not included in the detected estimation range and is an electrical angle within an angle of π / 2 radians. A brushless three-phase DC motor drive controller.
前記位置決定手段は、前記位置決め角度を、前記二相通電したときに前記電機子に形成される磁極に対応する位置から回転方向又は逆回転方向のいずれか一方に電気角でπ/6ラジアン角変位する位置に決定することを特徴とする請求項9に記載のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。 The position determining means sets the positioning angle to an electrical angle of π / 6 radians from the position corresponding to the magnetic pole formed in the armature when the two-phase energization is performed in either the rotational direction or the reverse rotational direction. The drive control device for a brushless three-phase DC motor according to claim 9, wherein the position is determined to be displaced. 前記ブラシレス三相直流モータはフューエルポンプのアクチュエータであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のブラシレス三相直流モータの駆動制御装置。   The brushless three-phase DC motor drive control device according to claim 9 or 10, wherein the brushless three-phase DC motor is an actuator of a fuel pump.
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